Mô hình HEC- HMS cho ta 2 cách nhập số liệu vào mô hình để tính toán:
1. Nhập số liệu trực tiếp vào mô hình bằng tay.
Số liệu sau khi đã phân tích xử lý sẽ đợc nhập vào mô hình theo các bớc sau:
Trong form chính của mô hình chọn menu “Data”, trong menu Data gồm có các lựa chọn sau :
- Precipitation Gages Manager: để nhập số liệu ma đo
- Dischange Gages Manager: dể nhập giá trị lu lợng thực đo - Unit Hydrograph Manager: sử dụng đờng quá trình đơn vị - Soil Moisture Accounting Units Editor: để nhập số liệu bốc hơi
Khi nhập số liệu ma ta phải chọn đơn vị, kiểu ma gồm có: ma trận và ma luỹ tích; thời gian và thời khoảng tính toán.
Lu lợng thực đo nhập vào mô hình nhằm so sánh đờng quá trình lũ tính toán với đờng thực đo. Khi nhập ta cũng phải chọn đơn vị m3/s hoặc ft3/s.
2. Nhập số liệu vào mô hình thông qua ch ơng trình.
Số liệu đợc nhập vào bảng tính excel theo dới dạng các trờng sau: ngày- giờ- lu lợng thực đo- lợng ma.
Ghi ra file dới dạng đuôi “.prn”, sau đó chạy chơng trình DSSult để chuyển file số liệu sang dạng đuôi “.dss” đa vào mô hình
IV-4. Chạy mô hình
IV-4-1. Kiểm chứng mô hình
Theo nguyên tắc: dùng phơng pháp hiệu chỉnh để xác định các thông số của mô hình, nhằm tìm ra bộ thông số tốt nhất dùng trong tính toán. Bộ thông số đợc chọn là bộ thông số tính toán ra đợc đờng quá trình tính toán phù hợp nhất với đờng thùc ®o.
Hầu hết các thông số của các phơng pháp có trong mô hình lu vực và trong các yếu tố đoạn sông đều có thể ớc tính bằng phơng pháp dò tìm tối u.
- Tối u thông số tại các hàm tổn thất
- Tối u các thông số của đờng quá trình lũ đơn vị - Tối u các thông số diễn toán lũ trong sông
Mô hình gồm có 4 hàm mục tiêu để dò tìm thông số. Việc dò tìm thông số tối u nhằm mục đích tìm ra bộ thông số thích hợp nhất để cho kết quả tính toán phù hợp với giá trị thực đo.
1. Thông số của các ph ơng pháp tính toán đ ợc sử dụng
* Tính toán tổn thất
Dùng phơng pháp Initial Loss-constants Loss Rate để tính toán tổn thất cho các lu vùc.
Thấm là khâu quan trọng trong quá trình hình thành dòng chảy, vị trí của tổn thất trong sự hình thành dòng chảy có vai trò rất quan trọng.
+ Các thông số của phơng pháp và cách ớc tính:
Phơng pháp Initial Loss-constants Loss Rate cần tới 3 thông số đó là:
- f0: cờng độ thấm ban đầu (lớp nớc ma bị tổn thất tính từ lúc bắt đầu ma cho
- fc: cờng độ thấm ổn định (lớp nớc ma không đổi bị tổn thất trong suốt thời gian ma )
Hai thống số trên phụ thuộc vào: nhân tố ma, điều kiện độ ẩm ban đầu của đất,
đặc tính của tầng đất thổ nhỡng, địa hình và lớp phủ thực vật.
Độ ẩm thực tế trong đất là một quá trình biến đổi liên tục theo thời gian rất rõ nét. Thời gian tính toán cho lu vực trong thời kỳ mùa lũ- khi lợng ma đã bổ xung lợng ẩm cho đất trong một thời kỳ dài liên tục. Giai đoạn này, độ ẩm rất lớn và gần đạt trị số bão hoà. Rõ ràng trong trờng hợp này tốc độ thấm sẽ rất nhỏ và nhanh chóng đạt tới giá trị thấm ổn định
+ Xác định thông số cho đờng cong thấm sử dụng. Có hai cách xác định các thông số của đờng cong thấm:
- Dựa vào tài liệu thực nghiệm đo thấm - Tính từ tài liệu ma- lũ thực đo.
Vì không có tài liệu đo thấm thực nghiệm của lu vực cần tính toán nên ta tiến hành theo cách hai: Tính từ tài liệu ma- lũ thực đo để xác định thông số f0 và fc cho mô hình. Theo phơng pháp thử dần:
- Giả thiết các thông số.
- Vẽ đờng cong thấm và tính lợng tổn thất thấm
- Tính lợng ma hiệu quả : Xhq=X-Pth (Pth là tổn thất thấm)
- Tính dòng chảy từ biểu đồ dòng chảy thực đo (đã cắt nớc ngầm)
- So sánh Xhq và Y, nếu chênh lệch nhau không đáng kể thì các thông số giả
thiết là đúng. Nếu cha phù hợp thì tiến hành giả định lại cho tới khi đạt yêu cầu.
Ngoài hai thông số trên còn có thông số gọi là hệ số không thấm Skt (phần trăm diện tích không thấm của lu vực: hồ chứa, đờng trải nhựa,...). Thông số này đợc xác
định theo bản đồ hành chính của lu vực tính toán, tại những diện tích không thấm này coi nh không xảy ra tổn thất thấm tức là 100% ma sẽ sinh dòng chảy.
* Tính toán chuyển đổi dòng chảy
Trong mô hình có nhiều phơng pháp để chuyển lợng ma hiệu quả thành dòng chảy trên bề mặt lu vực. Khi tính toán cho lu vực này ta chọn phơng pháp đờng đơn vị tổng hợp của Snyder (đã trình bày trong chơng lý thuyết mô hình).
Phơng pháp này yêu cầu hai thông số:
+ tLag: thời gian lũ lên (tính từ lúc xảy ra đỉnh ma đến lúc xảy ra đỉnh lũ) Theo công thức:
tLag = C1*(L*Lc)0.3 (*) trong đó:
C1: hệ số phụ thuộc độ dốc và khả năng trữ nớc của lu vực, chọn từ (1.8- 2.2) trung bình chọn bằng 2.
L: chiều dài sông chính từ đầu nguồn đến tuyến cửa ra của lu vực.
Lc: chiều dài từ tuyến cửa ra đến vị trí trọng tâm của lu vực.
Qua đo đạc, tính toán trên bản đồ ta đã xác định đợc các hệ số L và Lc cho từng lu vùc bé phËn.
+ Cp: Hệ số phụ thuộc vào độ dốc và khả năng trữ nớc của lu vực, đợc chọn trong khoảng (0,4- 0,8)
Qua đo đạc trên bản đồ lu vực, ta xác định đợc: các giá trị L và Lc của từng lu vực bộ phận. Chọn hệ số C1 = 1.8, dùng công thức (*) để tính toán sẽ xác định đợc các giá trị tLag và Cp cho từng lu vực bộ phận. Kết quả tính toán trong bảng sau:
BảngIV- 3: Tính toán thông số cho phơng pháp đờng đơn vị Snyder.
Tên Thông số
L(km) Lc(km) tLag(giê) Cp
Lu vùc 1 10.2 4.1 4 0.40
Lu vùc 2 21.7 7.2 6 0.40
Lu vùc 3 37.6 8.7 7 0.40
Lu vùc 4 22.4 7.3 6 0.40
* Phơng pháp diễn toán lũ
Khi tính toán dòng chảy trong các đoạn sông trên lu vực tính toán, ta dùng ph-
ơng pháp diễn toán truyền thống Muskingum do Macarthy đa ra.
Phơng pháp này yêu cầu hai thông số :
+ X là hằng số phụ thuộc vào hình dạng của dung tích chứa của đoạn sông đã
Giá trị của X nằm trong khoảng (0- 0,5), trong sông thiên nhiên X lấy giá trị giữa 0 và 0,3 với giá trị trung bình gần với 0,2. Việc xác định X với độ chính xác cao là không cần thiết bởi vì các kết quả tính toán của phơng pháp này tơng đối ít nhạy cảm với sự thay đổi của giá trị X.
+ K: là thời gian chảy truyền của đoạn sông
Giá trị K đợc ớc tính, nhập vào mô hình và xác định thông qua phơng pháp dò t×m tèi u.
* Tính toán dòng chảy ngầm .
Dùng đờng cong nớc rút để cắt nớc ngầm theo phơng pháp độ dốc biến đổi, khi dùng phơng pháp này yêu cầu ba thông số :
+ Q0 : lu lợng dòng ngầm ban đầu (khi cha xảy ra lũ)
Q0 phụ thuộc vào lu lợng dòng chảy thờng xuyên trong sông, mỗi lu vực con có một giá trị Q0 xác định. Giá trị Q0 của toàn lu vực bằng tổng các giá trị Q0 trong các lu vùc con
+ Hằng số nớc rút (RC) + Ngỡng của dòng ngầm (TQ)
Cách xác định hai hệ số trên nh sau: vẽ đờng quá trình lu lợng thực đo (Q~t).
Từ điểm bắt đầu của đờng quá trình dòng chảy mặt, ta kéo dài đờng quá trình dòng
đáy về phía trớc. Mặt khác, từ diểm kết thúc dòng chảy mặt kéo dài đờng quá trình dòng chảy đáy về phía sau cho đến khi gặp đờng thẳng đứng đi qua điểm uốn của nhánh nớc hạ. Sau đó, nối liền các giao điểm bằng một đoạn thẳng ta sẽ xác định đợc hằng số nớc rút và ngỡng của dòng chảy ngầm cho từng lu vực cần tính toán.
2. Sử dụng ph ơng pháp dò tìm tối u trong mô hình.
Mô hình cung cấp cho ta phơng pháp dò tìm tối u cho các thông số cần đa vào mô hình tính toán. Nhập các thông số đã ớc tính cho các phơng pháp vào mô hình, sử dụng phơng pháp dò tìm tối u ta đã xác định đợc một bộ thông số chung để tính toán lò cho lu vùc nh sau:
BảngIV-4: Các thông số dò tìm theo phơng pháp tối u dùng để tính toán trong mô hình.
Tên
Các thông số
f0
(mm)
fc
(mm/h) Skt
(%)
tLag
(h) Cp
Q0
(cms) RC TQ
(cms)
Lu vùc 1 0.4 0.05 10 4 0.40 40 0.65 250
Lu vùc 2 0.5 0.05 10 6 0.40 45 0.5 260
Lu vùc 3 0.8 0.05 10 7 0.40 81 0.72 300
Lu vùc 4 0.5 0.05 0 4 0.40 30 0.60 250
Bảng IV- 5: ảnh hởng của các thông số tới đờng quá trình tính toán:
Thông số ảnh hởng
f0 Làm tăng, giảm số đỉnh và thời gian lên của đỉnh lũ fc Làm tăng, giảm lu lợng đỉnh lũ
tLag Làm tăng, giảm thời gian xuất hiện đỉnh lũ Cp Làm tăng, giảm giá trị của lu lợng đỉnh lũ
Q0 Làm tăng, giảm đờng quá trình dòng chảy ban đầu (trớc đỉnh lũ) RC Làm tăng, giảm đờng quá trình dòng chảy sau đỉnh lũ
TQ Thay đổi giá trị ngỡng của dòng chảy ngầm IV-4-2. Chạy mô hình.
1. Quá trình tính toán theo thứ tự các b ớc sau đây:
* Tính toán dòng chảy cho lu vực con 4
* Diễn toán đờng quá trình từ cửa ra của lu vực 4 đến Junction 3 (qua Reach 3)
* Tính toán dòng chảy cho lu vực con 3
* Diễn toán đờng quá trình tổ hợp từ Junction 3 đến Junction 2 (qua Reach 2)
* Tính toán dòng chảy cho lu vực con 2
* Diễn toán đờng quá trình tổ hợp từ Junction 2 đến Junction 1 (qua Reach 1)
* Tính toán dòng chảy cho lu vực con 1 và tổ hợp với dòng chảy đến từ Junction 2 tại Junction 1 (cửa ra của lu vực lớn)
Sau khi đã nhập: số liệu ma và các thông số yêu cầu cho từng lu vực vào mô
hình, ta tiến hành xác định đờng quá trình dòng chảy lũ cho từng lu vực bộ phận.
Tổng hợp dòng chảy tại cửa ra của lu vực, ta thu đợc đờng quá trình dòng chảy tính toán cho toàn lu vực. Các kết quả chi tiết và hình vẽ kèm theo (phụ lục).
Đờng quá trình lu lợng tính toán tại cửa ra của lu vực sông Giăng theo hình sau: