Mô hình toán là sự biểu đạt các quy luật của hệ thống bao gồm các quá trình vật lý và động thái của hệ thống bằng các biểu thức toán học.
Các mô hình toán có thể tính toán cân bằng nước là các mô hình toán thủy văn, thủy lực. Có thể chia làm ba loại: mô hình toán tất định, mô hình toán ngẫu nhiên và mô hình toán tất định – ngẫu nhiên. Mô hình toán tất định coi quá trình khí tượng thủy văn là kết quả tất nhiên của các yếu tố vật lý là chủ yếu, còn vai trò của ngẫu nhiên chỉ thể hiện bởi sự giao động của chúng.
có tính ngẫu nhiên do nhiều yếu tố tác động thành, còn tính tất nhiên thể hiện bởi tính chu kỳ thủy văn của chúng. Mô hình toán tất định – ngẫu nhiên là sự kết hợp giữa hai dạng mô hình toán tất định và mô hình toán ngẫu nhiên trong tính toán thủy văn.
Mô hình toán tất định có thể phát triển theo ba hướng: mô hình hộp đen, mô hình nhận thức và mô hình toán thủy lực. Khi ứng dụng để giải bài toán cân bằng nước trong phát triển hệ thống Kinh tế - Xã hội – Môi trường, mô hình toán thủy văn mang các tên khác nhau theo đối tượng nghiên cứu mô hình toán nhu cầu nước, mô hình toán cân bằng nước hệ thống, mô hình toán quản lý lưu vực, mô hình toán quản lý tổng hợp tài nguyên nước... Các mô hình toán thủy lực diễn toán dòng chảy trong hệ thống kênh, diễn toán chuyển tải nước và xâm nhập mặn vùng chịu ảnh hưởng của thủy triều.
Mỗi mô hình được xây dựng cho một số chức năng nhất định, phục vụ cho từng đối tượng nghiên cứu, phụ thuộc vào tình hình số liệu và có những điểm mạnh, yếu khác nhau. Với những bài toán lớn, phức tạp thường có sự kết hợp hay kết nối giữa hai loại mô hình thủy văn và thủy lực.
Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều mô hình mô phỏng các yếu tố thủy văn cũng như chất lượng nước như mô hình MITSIM, WUS, RIBASIN, TANK, WASP5, ĐYNHY5... Một trong những bộ phần mềm được sử dụng phổ biến hiện nay là “DHI Software” của Viện Thủy lợi Đan Mạch. Bộ phần mềm này bao gồm các công cụ xử lý dữ liệu và công cụ tính toán cho các lĩnh vực nguồn nước khác nhau, hỗ trợ các chuyên gia quản lý nguồn nước có những phân tích phù hợp và cho phép lập kế hoạch quản lý cho tương lai. Các hệ thống lập mô hình trong nhóm này được mô tả như sau:
TT Tên phần mềm
Tính năng cơ bản Được sử dụng để…
mô tả quá trình truyền lũ, truyền chất và bùn cát dọc theo chiều dòng chảy
thủy lực học trên sông, chuyển động trầm tích, chất lượng nước và dự báo lũ lụt.
2 MIKE NAM Là mô hình mưa - dòng
chảy, tính toán quá trình hình thành dòng chảy từ số liệu mưa và bốc hơi. Phục vụ cho các mục tiêu tính toán, bổ sung và kéo dài chuỗi số liệu dòng chảy
Lập mô hình mưa - dòng chảy cho các lưu vực thượng lưu. Tính toán quá trình hình thành dòng chảy từ lượng mưa dự báo.
3 MIKE BASIN Là mô hình lưu vực có khả năng tính toán cân bằng nước dựa trên mô phỏng trực quan bằng công cụ GIS
Được sử dụng để phân chia lưu vực tính toán dựa trên bản đồ cao độ số (DEM). Xác định lưới trạm KTTV. Tính toán các trọng số cho các trạm mưa và bốc hơi 4 MIKE 11 - GIS Là công cụ hiển thị trực quan các kết quả tính toán của MIKE 11. Đồng thời cũng là một công cụ hữu ích cho phép tính toán các thông số địa hình phục vụ lập mô hình thủy động lực
Được sử dụng để phân tích các tài liệu địa hình, mô tả các ô chứa. Phân tích mạng sông, xác định tọa độ các mặt cắt.. vv
Trong nội dung của luận văn này, mô hình được đưa vào khai thác sử dụng là mô hình MIKE BASIN với mô đun mô phỏng lượng mưa – dòng chảy mặt MIKE NAM.