traj_prover.cungiu
New Member
Download miễn phí Xây dựng bản đồ chuẩn mưa năm và chuẩn dòng chảy năm tỉnh Quảng Bình
Phần lớn các lưu vực sôngchính trong tỉnh Quảng Bình đều thiếu và không có sốliệu thực
đo dòng chảy nên đểkhôi phục sốliệu quá trìnhdòngchảy tháng từsốliệu quá trình mưa tháng
cho các lưu vực nàybằngmôhình NLRRM, phải mượn bộthông sốtối ưu đã được hiệu
chỉnh và kiểm định của lưu vực sôngGianh-trạm Đồng Tâm (lưu vực có 21 năm sốliệu
dòng chảy thực đo) và chuỗi sốliệu thực đo 15 năm của lưu vực sông Kiến Giang-trạm Kiến
giang trên cơsởthừa nhận các lưu vực nàycó các điều kiện địa lý tựnhiêntương tựnhau
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 Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 124‐132124
_______
Xây dựng bản đồ chuẩn mưa năm và
chuẩn dòng chảy năm tỉnh Quảng Bình
Ngô Chí Tuấn*, Nguyễn Thanh Sơn
Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN
Ngày nhận 02 tháng 01 năm 2009
Tóm tắt. Bản đồ chuẩn mưa năm và dòng chảy năm là một sản phẩm cần được tham khảo
khi có những dự án liên quan tới việc quy hoạch và phát triển kinh tế xã hội trên địa bàn.
Tỉnh Quảng Bình, do mạng lưới quan trắc dòng chảy quá thưa, chỉ có 2 trạm đo lưu lượng
nên việc xây dựng bản đồ dòng chảy gặp nhiều khó khăn. Báo cáo đề cập đến quá trình
xây dựng bản đồ chuẩn mưa năm và chuẩn dòng chảy năm dựa trên kết quả tính toán và
khôi phục số liệu dòng chảy từ mưa của mô hình mưa - dòng chảy phi tuyến (NLRRM).
Nội dung bài báo được sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài KC. 09.08- 06/10.
1. Giới thiệu∗
Tỉnh Quảng Bình nằm ở Bắc Trung Bộ,
Việt Nam với diện tích tự nhiên 8055 km2, có
hệ thống sông suối khá lớn, mật độ vào khoảng
0.8 - 1,1 km/km2. Hiện tại trên địa bàn tỉnh
Quảng Bình chỉ có 2 trạm đo lưu lượng dòng
chảy trong khoảng thời gian dài là Đồng Tâm
trên lưu vực sông Gianh (từ năm 1961 - 1981)
và trạm Kiến Giang trên lưu vực sông Kiến
Giang (1961 - 1976). Trong khi đó, các trạm đo
mưa trong phạm vi tỉnh tương đối nhiều, chuỗi
số liệu tương đối đồng bộ và liên tục từ năm
1963 cho đến nay. Chính vì vậy, để có cơ sở dữ
liệu đánh giá tài nguyên nước tỉnh Quảng Bình
cần xây dựng bản đồ chuẩn mưa năm và chuẩn
dòng chảy năm. Để giải quyết bài toán trên, cần
khôi phục quá trình dòng chảy trên các sông
còn thiếu hay hoàn toàn không có tài liệu đo
lưu lượng từ số liệu đo mưa khá đầy đủ và đồng
bộ trong tỉnh.
∗ Tác giả liên hệ. ĐT: 84-4-38584943.
E-mail: [email protected]
Có rất nhiều mô hình toán có thể sử dụng để
khôi phục quá trình dòng chảy từ quá trình
mưa. Báo cáo này đã chọn sử dụng mô hình
mưa - dòng chảy phi tuyến NLRRM [1] (Non
Linear Rainfall Runoff Model). Mô hình này do
Viện KTTV xây dựng, đã được kiểm nghiệm
cho các lưu vực sông vừa và nhỏ, cho kết quả
rất phù hợp với số liệu thực đo và đã được đánh
giá cao trong việc khôi phục và tính toán dòng
chảy từ mưa cho các lưu vực thiếu hay không
có tài liệu quan trắc.
2. Xây dựng bản đồ chuẩn mưa năm trên địa
bàn tỉnh Quảng Bình
Trên địa bàn tỉnh Quảng Bình ở phía bắc có
các trạm khí tượng Ba Đồn, Tuyên Hoá có số
liệu từ năm 1960. Các trạm thuỷ văn Lệ Thuỷ,
Kiến Giang có số liệu từ năm 1962 đến nay.
N.C. Tuấn, N.T. Sơn / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 124‐132 125
Tại thành phố Đồng Hới có trạm khí tượng
Đồng Hới với chuỗi số liệu mưa liên tục từ năm
1956 tới nay được dùng làm chuẩn để tính toán.
Ngoài ra còn có một số trạm đo mưa có số liệu
đo từ 30 - 40 năm, đảm bảo độ tin cậy. Theo kết
quả phân tích số liệu, chuẩn mưa năm của các
trạm này được tính trực tiếp từ chuỗi số liệu
thực đo. Với thời kỳ 45 năm (1963 - 2007) tính
toán lượng mưa năm bình quân nhiều năm của
các trạm trên địa bàn tỉnh (bảng 1) theo các
công thức đã trình bày trong [2].Bản đồ chuẩn
mưa năm được thể hiện như hình 1.
Hình 1. Bản đồ đẳng trị chuẩn mưa năm tỉnh Quảng Bình.
Bảng 1. Hệ số biến đổi Cv và chuẩn mưa năm các trạm ở Quảng Bình thời đoạn 1963-2007
TT Trạm ⎯X(mm) Cv TT Trạm ⎯X(mm) Cv
1 Troóc 1952.4 0.213 7 Kiến Giang 2590.7 0.178
2 Đồng Tâm 2431.5 0.207 8 Tám lu 2579.7 0.195
3 Mai Hoá 2120.7 0.209 9 Minh Hoá 2302.9 0.173
4 Ba Đồn 2000.6 0.235 10 Tân Mỹ 2125.2 0.200
5 Đồng Hới 2171.8 0.195 11 Việt Trung 2226.0 0.161
6 Lệ Thuỷ 2248.4 0.201 12 Cẩm ly 2278.1 0.20
3. Mô hình NLRRM
Hệ thống mô hình mô phỏng lưu vực là một
hệ thống động lực có đầu vào là mưa và đầu ra
là dòng chảy. Các quá trình xem xét trong việc
mô hình hoá bao gồm: lượng mưa sinh dòng
chảy; dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm; diễn
toán dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm và xác
định các thông số của mô hình. Phương pháp
diễn toán dòng chảy được thực hiện dựa trên cơ
sở phương trình lượng trữ phi tuyến:
dt
dS(t)
Q(t)R(t) =− (1)
N.C. Tuấn, N.T. Sơn / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 124‐132 126
(t)KQS(t) P= (2)
trong đó: R(t) là lượng mưa sinh dòng chảy
(cm/h); Q(t) là dòng chảy tại mặt cắt cửa ra của
lưu vực (cm/h), S(t) là lượng trữ lưu vực (cm),
K là thông số có đơn vị thời gian (h) và P là
thông số thể hiện độ cong của đường cong
lượng trữ. Hệ phương trình (1) và (2) được giải
bằng phương pháp sai phân như sau:
Viết phương trình (2) dưới dạng sai phân:
[ ]{ }( ) ( ) ( ) /2
( ) ( )
Rt t Qt Qt t t
S t t S t
+∆ − + +∆ ∆ =
+∆ − (3)
Trong đó: R(t+∆t) là lượng mưa sinh dòng
chảy thời đoạn giữa t và t+∆t. Thay (2) vào (3)
ta thu được:
( ) ( )( )
2 2
( ) ( )P P
Q t t Q t t tt R t
KQ t t KQ t
∆ + ∆ ∆∆ + ∆ − −
+ ∆ −
=
(4)
Phương trình (4) giải được với điều kiện
ban đầu Q(t=0) = Qo và lượng mưa sinh dòng
chảy cho trước. Nó có thể viết gọn
dưới dạng:
)tt(R ∆+
2( ) ( )
2 ( ) 2 ( ) ( )
P
P
KQ t t Q t t
t
K Q t R t t Q t
t
+ ∆ + + ∆ =∆
+ + ∆ −∆
(5)
Trong phương trình (5), vế trái là ẩn cần tìm,
vế phải là đại lượng đã biết. Phương trình này
được giải bằng phương pháp lặp Newton như sau:
Đặt: )t(Q)tt(R2)t(Q
t
K2b P −∆++∆= ,
t
K2a ∆= , thì phương trình (5)
sẽ trở thành:
)tt(Qx ∆+=
( ) 0Pf x ax x b= + − = (6)
Trong phương trình (6), ẩn cần tìm là x
được tính lặp như sau:
)x('f
)x(f
K
K
K1K xx −=+ (7)
Quá trình lặp được thực hiện sao cho điều
kiện ⏐xK+1 - xK⏐ < ε được thoả mãn.
Để diễn toán cho dòng chảy mặt và dòng
chảy ngầm, trong hệ phương trình (1) và (2),
chỉ cần thay thế các đặc trưng của dòng chảy
mặt và dòng chảy ngầm tương ứng:
Đối với dòng chảy mặt:
(t)QK
dt
(t)dS
(t)Q(t)R
1P
M1M
M
MM
=
=−
(t)S
Đối với dòng chảy ngầm:
(t)QK(t)S
dt
(t)dS
(t)Q(t)R
2P
N2N
N
NN
=
=−
Trong đó: RM(t) và RN(t) là lượng mưa sinh
dòng chảy mặt và lượng mưa sinh dòng chảy
ngầm; QM(t) và QN(t) là dòng chảy mặt và dòng
chảy ngầm tại mặt cắt cửa ra; SM(t) và SN(t) là
lượng trữ nước mặt và lượng trữ nước ngầm; K1
và P1 là các thông số diễn toán dòng chảy mặt; K2
và P2 là các thông số diễn toán dòng chảy ngầm.
Để diễn toán lượng mưa sinh dòng chảy
R(t) trong phương trình (1), mô hình ứng dụng
chỉ số mưa như sau:
IM(t) = aoX(t)+ a1X(t-∆t) + a2X(t-2∆t) +
....... + anX(t-n∆t) (8)
Trong đó: IM(t) là chỉ số mưa tại thời điểm
t; X(t) là lượng mưa rơi trung bình trên lưu vực;
ai là thông số có ý nghĩa trọng số và
ao > a1 > a2 > ........ > an (9)
Phương trình (8) kết hợp với điều kiện (9)
được biến đổi đưa về dạng truy hồi:
IM(t) = C1IM(t - ∆t) +
[ 1 - a(t - ∆t)] X(t). (10)
Trong đó: C1là thông số (C1 < 1) và a(t - ∆t)
là hệ số dòng chảy tại thời đi