Download miễn phí Công nghệ dự báo lũ khi xét đến tính bất định của mô hình thủy văn - Áp dụng cho lưu vực sông Vệ, tỉnh Quảng Ngãi
Số liệu mưa tại 4 trạm An Chỉ, Sơn Giang, Giá Vực, Ba Tơ được sử dụng để tính toán dòng
chảy trên lưu vực (hình 1). Trong đó, có hai trạm Ba Tơ và An Chỉ là trạm nằm trong lưu
vực, hai trạm đo còn lại Sơn Giang và Giá Vực nằm ngoài lưu vực, được sử dụng để vẽ đa giác
Thiessen và nội suy số liệu mưa trên toàn bộ lưu vực. Số liệu mưa quan trắc 6 giờ một lần
được quy về mưa hàng giờ. Theo kết quả điều tra những trận lũ lớn trên lưu vực sông Vệ trong
thời gian quan trắc là những trận lũ tháng 11/1999; 12/1999 và 10/2003. Sử dụng số liệu
quan trắc mưa, lũ trong những thời gian này để tính toán
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 54-6254
Công nghệ dự báo lũ khi xét đến tính bất định của mô hình
thủy văn: II. Áp dụng cho lưu vực sông Vệ, tỉnh Quảng Ngãi
Nguyễn Tiền Giang*
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 29 tháng 4 năm 2011
Tóm tắt: Bài báo này trình bày kết quả ứng dụng cơ sở lý thuyết của phương pháp ước lượng bất
định GLUE, đã được trình bày trong các bài báo trước, để dự báo thử nghiệm lưu lượng lũ tại trạm
An Chỉ trên lưu vực sông Vệ. Đầu tiên, quy trình được thực hiện ở chế độ mô phỏng cho các trận
lũ tháng 11/1999 và tháng 10/2003 sử dụng với cả 3 chỉ tiêu đánh giá độ phù hợp (NS, ME, EV).
Qua đó, chỉ tiêu NS được lựa chọn để ước lượng bất định cho chế độ dự báo với trận lũ tháng
12/1999. Kết quả dải dự báo đã được so sánh với số liệu thực đo và cho thấy sự tương đối phù hợp
giữa chúng. Kết quả dự báo dải có ý nghĩa hơn và cho sai số nhỏ hơn dự báo điểm (không tính đến
độ bất định của các tham số). Ngoài ra, bài báo đề xuất chỉ tiêu R (độ tin cậy) dùng để đánh giá độ
tin cậy của dải dự báo. Cuối cùng một số kiến nghị như cần nghiên cứu sâu hơn về các chỉ tiêu
đánh giá sự phù hợp, các chỉ tiêu đánh giá chất lượng dự báo dải và áp dụng quy trình này cho các
lưu vực khác được đề xuất cho các nghiên cứu cùng hướng tiếp theo.
Từ khóa: WetSpa, dải dự báo, bất định, lưu vực sông Vệ
1. Giới thiệu
1
Như đã giới thiệu trong các bài báo trước [1, 2],
phương pháp ước lượng bất định GLUE được
đưa ra nhằm thể hiện các sai số yếu tố xuất hiện
trong quá trình sử dụng mô hình thủy văn vào
kết quả dự báo. Từ đó sẽ có được một dải giá trị
dự báo thay vì một giá trị duy nhất như những
phương pháp truyền thống. Đây là một hướng
nghiên cứu mới hướng tới kết quả dự báo lũ
chính xác phục vụ công tác phòng chống lũ với
các phương án.
Phương pháp GLUE được áp dụng ở đây
tập trung vào tính bất định của bộ tham số trong
_______
*
ĐT: 84-4-35578435.
E-mail: [email protected]
mô hình thủy văn phân bố. Xuất phát từ quan
điểm bộ thông số của mô hình không thể có giá
trị chính xác tuyệt đối thay mặt cho một lưu vực
cụ thể nào đó. Vì vậy thay vì đưa ra một bộ
thông số, phương pháp ước lượng bất định khả
năng đưa ra một khoảng giá trị của bộ thông số
và lựa chọn các giá trị đại biểu trong khoảng
xác định đó. Từ đó, tính toán theo mô hình
được dải kết quả tương ứng với các bộ thông số
đã lựa chọn. Kết quả được lựa chọn là kết quả
thỏa mãn các chỉ tiêu đánh giá, tạo thành một
dải giá trị. Dải giá trị này càng hẹp thì chất
lượng dự báo càng cao và ngược lại.
Miền Trung là khu vực chịu nhiều thiệt hại
do các loại hình thiên tai đặc biệt là lũ lụt trên
các sông lớn trong những năm gần đây. Các
N.T. Giang / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 54-62 55
sông thuộc khu vực miền Trung có đặc điểm
chung là địa hình lưu vực dạng lòng chảo
nghiêng, sông ngắn, độ dốc lớn, hầu như không
có phần trung lưu,… Do tình hình mưa lũ trong
khu vực cũng mang nhiều nét chung như: mưa
cường độ lớn, thời gian tập trung lũ nhỏ,….gây
ra nhiều bất lợi cho đời sống cộng đồng trong
khu vực. Để nghiên cứu dự báo lũ phục vụ công
tác phòng chống lũ trên cả nước nói chung, khu
vực miền Trung nói riêng trong bài báo đã lựa
chọn lưu vực sông Vệ thuộc tỉnh Quảng Ngãi
để áp dụng thử nghiệm.
Với 5 bước của phương pháp GLUE trong
phần cơ sở lý thuyết, đã xây dựng được quy
trình dự báo lũ có tính đến độ bất định của tham
số với mô hình thủy văn. Trong bài báo này
trình bày nội dung áp dụng cơ sở lý thuyết
phương pháp ước lượng bất định khả năng đối
với mô hình WetSpa áp dụng dự báo lũ cho lưu
vực sông Vệ, tỉnh Quảng Ngãi.
2. Áp dụng phương pháp GLUE dự báo lũ
cho lưu vực sông Vệ
2.1. Lưu vưc sông Vệ
Sông Vệ bắt nguồn từ
1000m - 1200m, có toạ độ địa lý là
14
032’25” vĩ độ Bắc, 108037’4” kinh độ Đông
(hình 1). Trạm An Chỉ nằm ở phía hạ lưu và
trên dòng chính sông Vệ, có toạ độ 14058’15”
vĩ Bắc và 108047’36” kinh Đông. Sông Vệ chả
-
ổ
(nằm gọn trong tỉnh Quảng Ngãi)
với tồng diện tích khoảng 1260 km2. Tính đến
trạm An Chỉ, sông Vệ
841 km
2
0,79 km/km
2
19,9%. Phía Bắc và
phía Tây giáp với lưu vực sông Trà Khúc, phía
Nam giáp tỉnh Bình Định và phía Đông giáp
biển [3, 4].
Hình 1. Vị trí tỉnh Quảng Ngãi (trái), hệ thông sông chính trong tỉnh (giữa) và lưu vực sông Vệ (phải).
N.T. Giang / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 54-62 56
2.2. Thu thập và xử lý dữ liệu
a) Dữ liệu không gian
Trong mô hình WetSpa cải tiến sử dụng 3
bản đồ số (hình 2-4) là: DEM, bản đồ đất và sử
dụng đất. Ngoài ra, để so sánh và tính toán các
đặc trưng lưu vực còn cần sử dụng đến bản đồ
mạng lưới sông suối và bản đồ mạng lưới trạm
thủy văn trên lưu vực. Bản đồ DEM với kích
thước 50x50 m dùng để tính toán các tham số
liên quan đến địa hình. Các loại thảm phủ trên
lưu vực sông Vệ được chuyển đổi sao cho phù
hợp với các thuộc tính trong mô hình và đưa về
cùng kích cỡ ô lưới giống DEM. Từ bản đồ
nàycó được các tham số về hệ số dòng chảy
tiềm năng và khả năng trữ của các vùng trũng.
Các loại đất trên lưu vực sông cũng được thay
đổi cho phù hợp với các loại đất trong mô hình
và đưa về kích cỡ ô lưới 50x50m. Từ bản đồ
này, các tham số về khả năng về độ rỗng, độ
dẫn thủy lực, độ ẩm dư... được đưa vào mô
hình.
Hình 2. Bản đồ DEM lưu vực sông Vệ. Hình 3. Bản đồ đất lưu vực sông Vệ.
Hình 4. Bản đồ sử dụng đất lưu vực nghiên cứu.
N.T. Giang / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 54-62 57
b) Dữ liệu khí tượng thủy văn
Số liệu mưa tại 4 trạm An Chỉ, Sơn Giang,
Giá Vực, Ba Tơ được sử dụng để tính toán dòng
chảy trên lưu vực (hình 1). Trong đó, có hai
trạm Ba Tơ và An Chỉ là trạm nằm trong lưu
vực, hai trạm đo còn lại Sơn Giang và Giá Vực
nằm ngoài lưu vực, được sử dụng để vẽ đa giác
Thiessen và nội suy số liệu mưa trên toàn bộ
lưu vực. Số liệu mưa quan trắc 6 giờ một lần
được quy về mưa hàng giờ. Theo kết quả điều
tra những trận lũ lớn trên lưu vực sông Vệ trong
thời gian quan trắc là những trận lũ tháng
11/1999; 12/1999 và 10/2003. Sử dụng số liệu
quan trắc mưa, lũ trong những thời gian này để
tính toán.
2.3. Tính toán trong Arcview
Sử dụng phần mềm Arcview tính toán nội
suy các bản đồ thủy văn, thủy lực tại từng ô
lưới trên lưu vực. Các bản đồ sản phẩm bao
gồm: hướng dòng chảy và tích tụ dòng chảy,
mạng lưới sông suối, cấp sông suối, độ dốc với
giá trị độ dốc nhỏ nhất là 0.01%, bán kính thủy
lực cho từng ô lưới, phân chia lưu vực thành 13
lưu vực con với giá trị ô lưới là 40, độ...