Dữ liệu dùng để phân tích và hiệu chỉnh mô hình là chuỗi dữ liệu từ năm 2001-2004 còn dữ liệu dùng để kiểm định mô hình là chuỗi dữ liệu từ năm 2006- 2007.
Mô hình dự báo cho 1ngày:
Dữ liệu đầu vào của mô hình là:
- Trạm Quỳ Châu: số liệu mực nước mùa lũ, số liệu mưa mùa lũ (từ 8/1/2001 đến 15/11/2007).
- Trạm Nghĩa Khánh: số liệu mực nước mùa lũ, số liệu mưa mùa lũ (từ 8/1/2001 đến 15/11/2007).
- Trạm Mường Xén: số liệu mực nước mùa lũ, số liệu mưa mùa lũ (từ 8/1/2001 đến 15/11/2007).
- Trạm Tương Dương: số liệu mực nước mùa lũ, số liệu mưa mùa lũ (từ 8/1/2001 đến 15/11/2007).
- Trạm Con Cuông: số liệu mực nước mùa lũ, số liệu mưa mùa lũ (từ 8/1/2001 đến 15/11/2007).
- Trạm Đô Lương: số liệu mực nước mùa lũ, số liệu mưa mùa lũ (từ 8/1/2001 đến 15/11/2007).
- Trạm Dừa : số liệu mực nước mùa lũ (từ 5/10/2000 đến 4/11/2000). Từ chuỗi số liệu này ta thiết lập biến phụ thuộc (yếu tố cần dự báo) và các biến độc lập, từ đó tìm quan hệ giữa các biến để xây dựng mô hình dự báo.
Mô hình dự báo cho 24h: Dữ liệu đầu ra của mô hình là: Mực nước trạm Dừa (Ht+1d)
Các thông số thiết lập cho trạm Dừa trên lưu vực sông Cả bao gồm:
- Số biến đầu vào là 8 (i)
- Số lớp ẩn là 1, mỗi lớp có không quá 9 nút
- Mạng ban đầu được chọn để chạy có khoảng 5 nút (số nút sẽ dần dần được thay đổi để tìm mạng thích hợp)
- Số lần tính tối đa cho mỗi cấu trúc mạng là 15000
- Lựa chọn hàm chuyển đổi (trong nghiên cứu này lựa chọn hàm Sigmois), gán ngẫu nhiên các giá trị trọng số α và η.
- Đồ án sử dụng chỉ tiêu đánh giá và dừng tính toán là sự thay đổi của sai số quân phương sau mỗi lần tính và chỉ số xác định R2 để đánh giá độ chính xác của dự báo
Kết quả áp dụng mô hình ANN bằng phần mềm NeuroSolutions cho trạm Dừa để dự báo với thời gian dự kiến là 1 ngày được đưa ra trong các hình dưới đây :
Hình 4.11: Đường quá trình mực nước thực đo và dự báo tại trạm Dừa với thời gian dự kiến 1 ngày
So sánh kết quả của 2 phương pháp dự báo
Tháng Mức đảm bảo phương án (%) Hệ số tương quan biên độ dự báo
HQĐB ANN HQĐB ANN
XI 85.8 86.6 0.96 0.92
Qua kết quả so sánh giữa 2 phương án dự báo ta thấy :
Kết quả dự báo theo tiêu chí dự báo đều rất tốt và có thể dùng để dự báo lũ cho hạ lưu sông Cả. Nhưng để thực hiện tốt công việc dự báo chính xác cần phải cho ra kết quả chính xác nhất vậy em chọn phương án dự
báo lũ cho hạ lưu sông Cả bằng phương pháp ANN.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Lưu vực sông Côn rất giàu tiềm năng để phục vụ phát triển kinh tế, văn hóa xã hội và du lịch. Hiện nay trên hệ thống sông có rất nhiều dự án cũng như các công trình khai thác tài nguyên nước đã và đang được xây dựng. Sự quản lý lưu vực sông tỉnh Bình Định nói chung và sông Côn nói riêng không thể thiếu các thông tin về dự báo thủy văn, đặc biệt là trong dự báo thủy văn hạn vừa và hạn dài. Do đặc điểm địa hình và sông ngòi miền Trung ngắn và dốc, lũ tập trung nhanh, cường suất lũ lớn, thời gian xuất hiện lũ từ khi có mưa đến lúc có lũ lớn là
rất nhanh, thông thường từ 6 đến 12h, các lưới trạm quan trắc mưa và dòng chảy trên lưu vực lại rất thưa và chưa đầy đủ, vì vậy công tác dự báo lũ và cảnh báo ngập lụt gặp rất nhiều khó khăn. Do vậy việc xây dựng các phương án dự báo lũ cho sông Côn tỉnh Bình Định một cách hiệu quả và kịp thời là rất cần thiết, nhằm tránh sự thiệt hại và nguy hiểm cho các công trình thủy lợi và các vùng hạ lưu đập, tránh nguy hại đến người và của. Dựa vào kết quả dự báo người ta có thể áp dụng để vận hành hồ chứa thích hợp.
Các kết quả đạt được của đồ án:
Khái quát chung tình hình lưu vực sông Côn tỉnh Bình Định, các đặc trưng khí tượng thủy văn trên lưu vực.
Tính toán phân mùa dòng chảy và phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm.
Phân mùa dòng chảy, tính toán các đặc trưng dòng chảy cho mùa lũ bao gồm: lưu lượng đỉnh lũ ứng với các tần suất thiết kế, đường quá trình lũ, cường suất lũ nhằm đánh giá tình hình dòng chảy trên lưu vực.
Xây dựng các phương án dự báo lũ trên sông Côn tỉnh Bình Định từ mưa và lưu lượng bằng cách sử dụng SPSS và WinNN32 trong hai trường hợp kết hợp với AR(p) và không kết hợp với AR(p).
Kết luận về những phương án dự báo 6h, 12h và 18h. Những vấn đề còn tồn tại:
Tài liệu về mưa chỉ có một vài năm là mưa giờ của trạm Bình Tường và Vĩnh Sơn, Quy Nhơn còn lại là tài liệu mưa ngày nên việc tính thu phóng từ mưa ngày ra mưa giờ kết quả không tốt lắm. Mặt khác, số liệu Q~t giờ đo không đồng bộ và chỉ có duy nhất một trạm Bình Tường đo lưu lượng nên việc tính toán gặp rất nhiều khó khăn.
Kiến nghị: Để nâng cao chất lượng của các phương án dự báo trên, thì lưu vực sông Côn tỉnh Bình Định cần bổ sung thêm một số điểm đo mưa, và nếu đo được mưa giờ là tốt nhất, nếu không thì ít nhất là đo theo các ốp 1, 7, 13, 19h.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS.TS.Lê Văn Nghinh – “Tính toán thủy văn thiết kế”. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội – 2003.
2. PGS.TS.Lê Văn Nghinh – Giáo trình “Nguyên lý thủy văn”. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội – 2000.
3. PGS.TS.Đặng Văn Bảng – Giáo trình “Dự báo thủy văn”. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội – 2000.
4. PGS.TS.Lê Văn Nghinh, PGS.TS. Bùi Công Quang, ThS.Hoàng Thanh Tùng – Bài giảng “Mô hình toán thủy văn”. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội – 2005.
5. Sở Khoa Học Và Công Nghệ tỉnh Bình Định, Đài Khí Tượng Thủy Văn Khu Vực Nam Trung Bộ. (www.dostbinhdinh.org.vn) 6. Báo cáo kết quả nghiên cứu khoa học đề tài Đặc Điểm Khí Hậu –
Thủy Văn tỉnh Bình Định của Th.S Nguyễn Tấn Hương cùng các cộng tác viên: K.S Thiệu Quang Tân, K.S Trần Sỹ Dũng, K.S Thân Văn Đón, K.S Lê Văn Dũng, K.S Nguyễn Ngọc Quỳnh, K.S Nguyễn Trung Thiếp, K.S Võ Anh Kiệt, K.S Nguyễn Văn Lý, K.S Lương Ngọc Lũy.
8. Bài giảng Mô hình ngẫu nhiên của Th.S Ngô Lê An.
Mục lục
Thu Mùa...18
Chương 3 : CÁC PHƯƠNG ÁN DỰ BÁO LŨ CHO HẠ LƯU SÔNG CẢ...64
1.3.1 Tình hình chung dự báo thủy văn trước đây trên hệ thống sông Cả: ...64
1.3.2 Tình hình công tác dự báo trên hệ thống hiện nay:...66
1.3.3 Các phương pháp dự báo lũ thường dùng:...66
1.3.3.1 Các phương pháp thường dùng trong dự báo thủy văn:...66
1.3.3.2 Phương pháp xu thế: ...67
3.3.3 Phương pháp lưu lượng và mực nước tương ứng:...67
1.3.3.4 Phương pháp lượng trữ:...68
1.3.3.5 Nhóm các phương pháp phân tích thống kê:...69
1.3.3.6 Phương pháp mạng Nowrowrron thần kinh - Mạng trí tuệ nhân tạo (Artificial Neural Network):...69
1.3.4 Kết luận...70
Chương 4: Xây dựng phương án dự báo lũ trên sông Cả tỉnh Nghệ An...70
1.4.2 Phương án sử dụng SPSS trong phân tích hồi qui đa biến: ...71
1.4.1.1 Tính ngẫu nhiên trong thủy văn:...71
1.4.1.2 Cơ sở của mô hình:...72
1.4.2.3 Số liệu đầu vào của mô hình:...76
1.4.3 Phương án sử dụng phương pháp mạng NƠ RON thần kinh (ANN):. .85 1.4.3.1 Cấu trúc mạng ANN:...85
1.4.3.2 Quá trình quét xuôi (General Feed Forward Process)...86
1.4.3.3 Phương pháp quét ngược (Back Propagation Method)...89
1.4.3.4 Lựa chọn sơ đồ mạng nơ ron thần kinh ban đầu:...91
1.4.3.5 Xây dựng sơ đồ tính toán bằng NeroDimension:...93
Mô hình dự báo cho 1ngày:...93
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...95