Xem mẫu

  1. Ch­¬ng 10 trë l¹i vÊn ®Ò lùa chän m« h×nh Nªn nhí r»ng m¸y tÝnh lµ mét c«ng cô cho sù m« pháng, vµ c¸i g× ®­îc m« pháng sÏ trë thµnh thùc tÕ cña ng­êi dïng. Trong mét x· héi nh­ cña chóng ta - x· héi sau hiÖn ®¹i - kh«ng cã 'nh÷ng lÞch sö vÜ ®¹i' ®Ó söa ch÷a mét nhËn thøc ®Æc biÖt cña thùc tÕ gièng nh­ ®· cã vµo thÕ kû 19. Chóng ta nhiÒu lÇn nh×n thÊy t×nh tr¹ng nh­ vËy: truyÒn th«ng dùa vµo mét sè trß ch¬i ng«n ng÷ ®­îc ch¬i theo c¸c tËp hîp nhÊt ®Þnh cña nh÷ng quy t¾c. Mçi nhãm x· héi cã thÓ 'ch¬i mét trß ch¬i', vµ nh­ vËy ®ã lµ hiÖu qu¶ cña mçi trß ch¬i chøng minh nã . M«i tr­êng m¸y tÝnh h×nh ®­îc xem xÐt nh­ mét thiÕt bÞ kü thuËt cho phÐp chñ nh©n cña nã ch¬i nh÷ng trß ch¬i hiÖu qu¶ mét c¸ch ®Æc biÖt ... Mét ch­¬ng tr×nh tèt lµ mét ch­¬ng tr×nh t¹o ra nh÷ng ý ®Þnh thùc tÕ bëi ®iÖn b¸o viªn theo c¸ch hiÖu qu¶ nhÊt. P.B. Andersen vµ L. Mathiessen. 1987 Tuy nhiªn nh÷ng cè g¾ng ®Ó t¹o ra mét lý thuyÕt nh­ vËy (cña thñy v¨n häc lò lôt) lµ rÊt ®¸ng gi¸. Nã ph¸t triÓn nhËn thøc cña chóng ta vÒ c¸c hiÖn t­îng thuû v¨n, c¶i thiÖn nh÷ng quyÕt ®Þnh trong quan hÖ víi tµi nguyªn n­íc, vµ c¶i thiÖn vÞ trÝ cña chóng ta víi nh÷ng nhµ ®Þa vËt lý. §Ó thùc hiÖn nã, chóng ta cÇn mét kiÕn thøc nÒn réng vÒ b¶n th©n ®èi t­îng cña chóng ta vµ vÒ nh÷ng m«n häc cã liªn quan vµ mét kh¶ n¨ng thùc tÕ ®Ó suy nghÜ s¸ng t¹o vµ lµm viÖc miÖt mµi. Jim Dooge. 1986 10.1 lùa chän m« h×nh trong m« h×nh hãa m­a-dßng ch¶y nh­ kiÓm tra gi¶ thiÕt Dï sù thËt lµ chóng ta ®· Ýt chó ý tíi toµn bé líp nh÷ng m« h×nh m­a-dßng ch¶y (c¸c m« h×nh ‘hép’ nhËn thøc hoÆc ESMA), ®iÒu næi bËt tõ nh÷ng ch­¬ng tr­íc r»ng mét sù biÕn ®æi rÊt réng cña nh÷ng m« h×nh lµ s½n cã cho bÊt kú ¸p dông m« h×nh ho¸ m­a-dßng ch¶y nµo mµ kh«ng cã bÊt kú c¬ së râ rµng nµo ®Ó lùa chän chóng. Nh¾c l¹i tiªu chuÈn ®· ®­îc thiÕt lËp trong ch­¬ng 1 cho sù lùa chän m« h×nh. Nh÷ng ®iÒu nµy cã thÓ ®­îc tæng kÕt l¹i nh­ sau:  Mét m« h×nh cã s½n, hoÆc nã cã thÓ ®­îc lµm s½n nÕu sù ®Çu t­ thêi gian (vµ tiÒn) cã thùc sù lµ ®¸ng gi¸ kh«ng?  M« h×nh cã dù b¸o nh÷ng biÕn ®­îc yªu cÇu bëi nh÷ng môc tiªu cña mét dù ¸n hay kh«ng?  Gi¶ thiÕt cña m« h×nh cã thÓ giíi h¹n vÒ nh÷ng ph­¬ng diÖn mµ b¹n biÕt vÒ 306
  2. ph¶n øng cña l­u vùc b¹n quan t©m ®Õn hay kh«ng?  TÊt c¶ c¸c ®Çu vµo cÇn thiÕt cña m« h×nh cho viÖc x¸c ®Þnh ®é lín dßng ch¶y, cho viÖc x¸c ®Þnh nh÷ng ®iÒu kiÖn biªn vµ ®iÒu kiÖn ban ®Çu vµ cho viÖc x¸c ®Þnh gi¸ trÞ nh÷ng th«ng sè, cã thÓ ®­îc cung cÊp trong nh÷ng sù rµng buéc thêi gian vµ chi phÝ cña mét dù ¸n hay kh«ng? T¹i giai ®o¹n nµy hiÓn nhiªn lµ nh÷ng tiªu chuÈn nµy thùc chÊt cung cÊp c¬ së cho viÖc lo¹i bá m« h×nh vµ, nh­ ®­îc chØ ra tõ trong ch­¬ng 1, nã thËt qu¸ dÔ dµng ®Ó lo¹i bá toµn bé c¸c m« h×nh cã s½n v× kh«ng ®ñ c¸c gi¶ thiÕt hoÆc nh÷ng ®ßi hái kh«ng kh¶ thi cho sè liÖu ®Çu vµo. §iÒu nµy kh«ng ph¶i lµ rÊt h÷u Ých: trong rÊt nhiÒu dù ¸n, nhµ thñy v¨n häc vÉn ®­îc yªu cÇu lµm nh÷ng dù b¸o ®Þnh l­îng nh÷ng g× cã thÓ chê ®îi trong d¹ng ®Ønh lò, dßng ch¶y vµo kho n­íc hoÆc nh÷ng biÕn kh¸c d­íi nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c nhau. Nh­ vËy mét hoÆc nhiÒu h¬n c¸c m« h×nh ph¶i ®­îc gi÷ l¹i. Tuy nhiªn, ®©y lµ n¬i mµ ý t­ëng cña viÖc quy ®Þnh m« h×nh trë nªn rÊt quan träng. Cho mét sù më réng nµo ®ã, chóng ta cã thÓ v­ît qua mét sè h¹n chÕ cña nh÷ng m« h×nh s½n cã b»ng c¸ch quy ®Þnh nh÷ng dù b¸o cña chóng trªn bÊt kú nh÷ng quan tr¾c s½n cã nµo hoÆc kiÕn thøc cã tr­íc ®ã vÒ l­u vùc quan t©m. Theo truyÒn thèng, ®iÒu nµy ®· ®­îc lµm bëi sù hiÖu chØnh hoÆc tèi ­u hãa c¸c gi¸ trÞ th«ng sè, mÆc dï nã ®· ®­îc ®Ò cËp trong ch­¬ng 7 r»ng mét chiÕn l­îc chung h¬n cña viÖc quy ®Þnh trong khu«n khæ bÊt ®Þnh sÏ lµ mét c¸ch tiÕp cËn tháa m·n h¬n nhiÒu cho t­¬ng lai. Trong khu«n khæ nµy, bÊt kú m« h×nh nµo dù b¸o mét biÕn quan t©m lµ mét dù b¸o viªn h÷u Ých tiÒm n¨ng, cho ®Õn khi cã b»ng chøng (hoÆc mét quan ®iÓm hîp lý) ®Ó lo¹i bá nã. Gi¸ trÞ cña sù quy ®Þnh theo ph­¬ng thøc nµy lµ m« h×nh hoÆc nh÷ng m« h×nh ®­îc gi÷ l¹i ph¶i phï hîp víi sè liÖu s½n cã (Ýt nhÊt cho mét møc chÊp nhËn ®­îc nµo ®ã); ng­îc l¹i chóng sÏ bÞ lo¹i bá. §iÒu nµy sau ®ã sÏ ®­a ra mét sè c¬ së cho ®é tin t­ëng trong nh÷ng dù b¸o khi nh÷ng m« h×nh ®ã ®­îc sö dông ®Ó ngo¹i suy hoÆc dù ®o¸n nh÷ng sù ph¶n øng cho nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c. Thö vµ m« t¶ qu¸ tr×nh m« h×nh hãa nh­ d¹ng ¸nh x¹ cña mét l­u vùc ®Æc biÖt (duy nhÊt) hoÆc phÇn tö cña l­u vùc vµo bªn trong kh«ng gian m« h×nh (H×nh 10.1; cho mét th¶o luËn chi tiÕt h¬n, xem Beven 2000). Ch­¬ng 7 ®· chØ ra lµm thÕ nµo ¸nh x¹ nµy cã thÓ ®­îc lµm khi sö dông quy ®Þnh dùa vµo nh÷ng ®é h÷u hiÖu hoÆc nh÷ng träng sè mê. V× nhiÒu lý do, chñ yÕu liªn quan ®Õn giíi h¹n cña cÊu tróc m« h×nh vµ ­- íc l­îng th«ng sè m« h×nh, ¸nh x¹ sÏ lµ mét xÊp xØ cÇn thiÕt. Nh÷ng ¸nh x¹ cã thÓ ®­îc lµm cho c¶ nh÷ng l­u vùc ®­îc ®o ®¹c vµ nh÷ng l­u vùc kh«ng ®­îc ®o ®¹c dùa trªn mäi th«ng tin hoÆc nh÷ng quan tr¾c tr­íc cã s½n. Nh­ng cã vÎ sÏ chÝnh x¸c h¬n ë n¬i mµ nh÷ng quan tr¾c cña sù ph¶n øng thuû v¨n lµ cã s½n vµ gÇn ®óng h¬n cho tr­- êng hîp l­u vùc kh«ng ®o ®¹c. Tuy nhiªn, c¸c kh¶ n¨ng ®Ó tinh läc ¸nh x¹ nµy b»ng sù thu thËp nhiÒu sè liÖu h¬n, vµ tiÕp cËn nµy cho sù ®¸nh gi¸ m« h×nh còng ®­îc chÊp nhËn cho tËp hîp sè liÖu cã thÓ ®­îc sö dông nh­ c¬ së cho mét nghiªn cøu m« h×nh ho¸ m­a-dßng ch¶y. Trong thùc tÕ, qu¸ tr×nh ®¸nh gi¸ m« h×nh cã thÓ ®­îc thiÕt lËp d­íi d¹ng kiÓm tra gi¶ thuyÕt. Cho tr­íc mét tËp hîp nh÷ng m« h×nh cho mét l­u vùc ®· qua ®­îc thñ 307
  3. tôc chän läc vµ ®¸nh gi¸ ban ®Çu, gi¶ thuyÕt nµo cã thÓ ®­îc kiÓm tra bëi tËp hîp sè liÖu ®Ó cho phÐp mét sè trong c¸c m« h×nh ®ã sÏ bÞ lo¹i bá? §iÒu ®ã d­êng nh­ lµ mét sè lo¹i sè liÖu cã thÓ cã gi¸ trÞ h¬n nh÷ng sè liÖu kh¸c trong viÖc kiÓm tra m« h×nh vµ trong viÖc lo¹i bá m« h×nh. VÝ dô, Lamb vµ nnk (1998 b) ®· xem xÐt viÖc sö dông th«ng tin mùc n­íc ngÇm trong dù b¸o ph¶n øng cña l­u vùc nhá Saeternhekken ë Norway (xem nh÷ng môc 6.5, 7.8). Nh÷ng kÕt qu¶ cña hä ®· lµm næi bËt vÊn ®Ò cña viÖc sö dông nh÷ng quan tr¾c ph©n bè kh«ng gian trong ®¸nh gi¸ m« h×nh, trong ®ã nh÷ng ph¶n øng mùc n­íc ngÇm ®Þa ph­¬ng sÏ phô thuéc rÊt nhiÒu vµo nh÷ng ®Æc tr­ng truyÒn vµ tr÷ côc bé cña ®Êt. Nh­ vËy ®iÒu ®ã lµ kh«ng ch¾c ®Ó ®­a ra tÝnh bÊt ®ång nhÊt cña nh÷ng ®Æc tr­ng ®Êt ®­îc tr«ng ®îi trong mét l­u vùc cho dï cÊu tróc m« h×nh lµ ®óng ®¾n, mét hÖ sè vËn chuyÓn vµ tr÷ cã hiÖu qu¶ ®­îc hiÖu chØnh cho mét l­u vùc sÏ dù b¸o chÝnh x¸c nh÷ng sù biÕn ®æi côc bé trong ®é s©u mùc n­íc ngÇm. §Ó lµm nh÷ng dù b¸o côc bé chÝnh x¸c sÏ cÇn nh÷ng gi¸ trÞ th«ng sè côc bé. Thùc chÊt kÕt luËn cña hä lµ kiÕn thøc vÒ nh÷ng mùc n­íc ngÇm côc bé ®· c¶i thiÖn rÊt nhiÒu viÖc dù b¸o nh÷ng mùc n­íc ngÇm côc bé (mÆc dï sau ®ã cã nh÷ng dÞ th­- êng côc bé ®¸ng kÓ) nh­ng ®· kh«ng hç trî nhiÒu trong viÖc h¹n chÕ nh÷ng bÊt ®Þnh trong c¸c dù b¸o l­u l­îng nh­ ®­îc ­íc l­îng khi sö dông ph­¬ng ph¸p luËn GLUE. H×nh 10.1. ¸nh x¹ mét kh«ng gian l­u vùc vµo trong kh«ng gian th«ng sè m« h×nh Nh÷ng lo¹i sè liÖu kh¸c cã thÓ còng ®­îc sö dông trong ®¸nh gi¸ m« h×nh nhiÒu tiªu chuÈn, nÕu mét m« h×nh cã kh¶ n¨ng dù b¸o nh÷ng biÕn ®ßi hái. VÝ dô nh÷ng lo¹i kh¸c nhau cña sè liÖu ®Þa ho¸ häc vµ chÊt chØ thÞ ®· ®­îc sö dông trong mét sè nghiªn cøu, gåm cã Hooper vµ nnk (1986), Kleissen vµ nnk (1990) vµ Mroczknowske vµ nnk 308
  4. (1997). Tuy nhiªn, cÇn chó ý r»ng trong dù b¸o nh÷ng biÕn ®Þa hãa häc còng lu«n lu«n cÇn thiÕt ®­a thªm vµo nh÷ng gi¸ trÞ th«ng sè hoÆc nh÷ng biÕn bæ sung mµ tù chóng kh«ng ph¶i lµ cã thÓ x¸c ®Þnh dÔ dµng (nh­ng xem Robson vµ nnk (1992) cho mét kiÓm tra thó vÞ cña nh÷ng dù b¸o TOPMODEL sö dông sù x¸o trén ®Þa ho¸ häc). ë ®©y cßn l¹i mét vÊn ®Ò lµ khã kh¨n cña viÖc tiÕn hµnh nh÷ng phÐp ®o. ThËt lµ dÔ h¬n rÊt nhiÒu (vµ rÎ h¬n rÊt nhiÒu) ®Ó lµm nh÷ng phÐp ®o t¹i, hoÆc rÊt gÇn bÒ mÆt. Nh÷ng lo¹i phÐp ®o s½n cã cho sù kh¶o s¸t dßng ch¶y s¸t mÆt bÞ h¹n chÕ nhiÒu h¬n vµ chóng ta vÉn kh«ng cã bÊt kú c¸ch tÝch cùc ®Çy ®ñ nµo cña viÖc ®¸nh gi¸ c¸c ®­êng dÉn dßng ch¶y ­u tiªn, liÖu chóng lµ do hÖ thèng b¬m tù nhiªn hay nh÷ng r¹n nøt c¬ khÝ cho ®ª diÒu trong lÜnh vùc n«ng nghiÖp. M« h×nh quan niÖm cña chóng ta cã thÓ cho phÐp sù quan träng cã thÓ cña nh÷ng qu¸ tr×nh nh­ vËy, nh­ng nÕu nh÷ng ¶nh h­ëng cña chóng ph¶i suy ra h¬n lµ ®­îc ®o ®¹c th× thËt khã ®Ó x¸c ®Þnh mét sù m« t¶ m« h×nh thÝch hîp hoÆc qui ®Þnh mét m« h×nh trªn c¬ së cña mét m×nh sù nhËn thøc ®¬n ®éc. Mét quan ®iÓm vÒ hiÖu chØnh m« h×nh nh­ mét qu¸ tr×nh cña kiÓm tra gi¶ thuyÕt vµ lo¹i bá m« h×nh sÏ cã vÎ lµ mét ­u thÕ trong chuyÓn ®éng vÒ phÝa tr­íc tõ mét t×nh tr¹ng mµ trong ®ã nh÷ng h¹n chÕ cña mét c¸ch tiÕp cËn tèi ­u hãa ®¬n gi¶n khi ®èi mÆt víi nh÷ng bµi to¸n cã thÓ x¸c ®Þnh th«ng sè trë nªn ngµy cµng râ rµng. Nã ®ång thêi còng mang tíi sù ®a d¹ng cña nh÷ng ph­¬ng ph¸p m« t¶ trong ch­¬ng 7 trong ®ã nhiÒu tiªu chuÈn ®­îc sö dông ®Ó ®¸nh gi¸ m« h×nh, tõ nh÷ng tËp hîp tèi ­u Pareto cho tíi GLUE. Mçi c¸i cã nh÷ng c¸ch quyÕt ®Þnh cña chÝnh m×nh vÒ m« h×nh nµo sÏ ph¶i lo¹i bá vµ nh÷ng träng sè nµo cÇn ph¶i ®­îc sö dông trong viÖc lËp ®Ò ¸n dù b¸o cña c¸c m« h×nh cßn l¹i. Trong ph­¬ng ph¸p bé tèi ­u Pareto, tÊt c¶ c¸c m« h×nh mµ kh«ng ph¶i lµ bé phËn cña bé bÞ lo¹i bá vµ tõng bé th«ng sè cßn l¹i ®­îc g¸n cho träng sè b»ng nhau. Trong GLUE, c¸c ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau cña viÖc kÕt hîp ®é h÷u hiÖu cã thÓ ®­îc chän vµ träng sè ®­îc dùa trªn ®é h÷u hiÖu hiÖn thêi liªn quan ®Õn mçi tËp hîp. 10.2 Gi¸ trÞ cña th«ng tin kú tr­íc Tuy nhiªn lo¹i khu«n khæ quy ®Þnh nµy ®· cho phÐp sö dông th«ng tin kú tr­íc trong qu¸ tr×nh quy ®Þnh. Cã nhiÒu lo¹i th«ng tin kú tr­íc cã thÓ ®­îc sö dông, vÝ dô nh÷ng ®é tin t­ëng cã tr­íc trong nh÷ng lo¹i cÊu tróc m« h×nh kh¸c nhau: nh÷ng ­íc l­îng cã tr­íc cña nh÷ng kho¶ng gi¸ trÞ th«ng sè cã thÓ xÊp xØ cho c¸c lo¹i thùc vËt, ®Êt hoÆc ®¸ kh¸c nhau: vµ m« h×nh gi¸c quan cña mét l­u vùc ®Æc biÖt cã thÓ ph¶n øng l¹i trËn m­a nh­ thÕ nµo. Th«ng tin nh­ vËy cã thÓ h¹n chÕ ph¹m vi cña c¸c kh¶ n¨ng m« h×nh ho¸ ®Ó ®­îc xem xÐt trong mét øng dông nh­ kÕt qu¶ thÝ nghiÖm tr­íc ®©y theo mét ph­¬ng thøc cã thÓ nhËn biÕt ®­îc. Sö dông th«ng tin kú tr­íc ®ßi hái ph¶i lµm nh÷ng lùa chän, vµ lo¹i bá nh÷ng kh¶ n¨ng c¸ biÖt. Nh­ ®· chó ý ë trªn, cÇn lµm cÈn thËn nh÷ng lùa chän nh­ vËy. Cã kh«ng thiÕu nh÷ng vÝ dô trong nh÷ng tµi liÖu vÒ sù lùa chän cã tr­íc cña nh÷ng m« h×nh kh«ng thÝch hîp, ®Æc biÖt lµ sö dông nh÷ng m« h×nh dùa vµo nh÷ng kh¸i niÖm 309
  5. v­ît thÊm trong nh÷ng øng dông ë n¬i mµ ®iÒu nµy cã thÓ kh«ng lµ c¬ chÕ dßng ch¶y chñ yÕu (xem nh÷ng th¶o luËn trong Loague vµ Freeze 1985; Beven 1989; Grayson vµ nnk 1992b). VÉn cßn cã cã kh¶ n¨ng ®Ó hiÖu chØnh hoÆc qui ®Þnh nh÷ng th«ng sè m« h×nh ®Ó t¸i t¹o nh÷ng l­u l­îng quan tr¾c nh­ng mét m« h×nh dùa trªn c¬ së vÒ nh÷ng kh¸i niÖm kh«ng thÝch hîp cã ®­îc sö dông trong phÐp ngo¹i suy hay kh«ng? Thùc tÕ r»ng viÖc hiÖu chØnh cã thÓ lµm cho gÇn nh­ tÊt c¶ c¸c m« h×nh m­a-dßng ch¶y vµo trong giíi h¹n víi mét b¶n ghi l­u l­îng quan tr¾c do ®ã cã thÓ lµ mét lîi thÕ v× trong nhiÒu tr­êng hîp chóng ta sÏ kh«ng biÕt liÖu cã ph¶i mét m« h×nh kh«ng thÝch hîp ®ang ®­îc sö dông hay kh«ng. Nh­ ®· l­u ý trong ch­¬ng 7, cã mét xu h­íng rÊt tù nhiªn trong viÖc lùa chän tr­íc nh÷ng cÊu tróc m« h×nh cho mçi ng­êi ph¸t triÓn m« h×nh ®Ó ®­a ra mét träng sè tr­íc b»ng 1 cho m« h×nh cña «ng ta vµ mét träng sè tr­íc b»ng 0 cho tÊt c¶ c¸c m« h×nh kh¸c. Tuy nhiªn, ®©y kh«ng ph¶i lµ mét sù lùa chän cÇn thiÕt: nhiÒu m« h×nh cã thÓ ®­îc bao gåm, nh­ nh÷ng chiÒu bæ sung cña kh«ng gian m« h×nh, trong khu«n khæ m« h×nh hãa ®­îc ®Ò nghÞ ë ®©y. Còng cã mét xu h­íng tù nhiªn ®Ó ®­a ra mét träng sè kú tr­íc lín h¬n cho c¸c m« h×nh ®­îc xem nh­ dùa trªn c¬ së vËt lý so víi c¸c m« h×nh nhËn thøc lo¹i m« h×nh dùa trªn sè liÖu. Theo nguyªn t¾c, nh÷ng m« h×nh cã c¬ së vÒ vËt lý ph¶n ¸nh sù hiÓu biÕt cña chóng ta vÒ nh÷ng hÖ thèng thuû v¨n gÇn gòi h¬n vµ bëi vËy lµ m¹nh h¬n trong phÐp ngo¹i suy cho nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c. Tuy nhiªn ®iÒu nµy sÏ chØ ®óng nÕu nh÷ng m« h×nh nh­ vËy ph¶n ¸nh ®óng b¶n chÊt cña nh÷ng qu¸ tr×nh l­u vùc vµ kh«ng râ rµng lµ liÖu chóng ta ®· thËt sù ®¹t ®Õn giai ®o¹n nµy, ®­a ra nh÷ng h¹n chÕ cña sù m« t¶ qu¸ tr×nh cã c¬ së vËt lý hiÖn nay trong biÓu diÔn phi tuyÕn c¸c qu¸ tr×nh thuû v¨n ë nh÷ng quy m« s­ên dèc vµ l­u vùc, vµ nh÷ng khã kh¨n trong viÖc ­íc l­îng nh÷ng gi¸ trÞ hiÖu dông cña c¸c th«ng sè m« h×nh. 10.3 VÊn ®Ò l­u vùc kh«ng ®­îc ®o ®¹c NÕu th«ng tin bÞ h¹n chÕ vµ kh«ng cã l­u l­îng quan tr¾c cho mét diÖn tÝch l­u vùc th× thÕ nµo? §©y lµ bµi to¸n l­u vùc kh«ng ®­îc ®o ®¹c. Nã lµ mét bµi to¸n chung, v× nh÷ng dù b¸o th­êng ®­îc yªu cÇu t¹i nh÷ng vÞ trÝ kh«ng cã tr¹m ®o ®¹c nµo hoÆc t¹i nh÷ng vÞ trÝ trong mét l­u vùc lín h¬n ®­îc ®o ®¹c. Bµi to¸n l­u vùc kh«ng ®­îc ®o ®¹c, cho ®Õn nay, ch­a ®­îc gi¶i quyÕt ®óng møc v× thùc tÕ rÊt khã ®Ó kh¸i qu¸t hãa b¶n chÊt c¸c ph¶n øng l­u vùc trong bÊt kú ph­¬ng ph¸p ®Þnh l­îng nµo. Nã lµ mét ng¹n ng÷ ®Þa lý ®Ó nãi r»ng mçi l­u vùc hoÆc vÞ trÝ lµ duy nhÊt. Sù duy nhÊt nµy n»m d­íi tÊt c¶ c¸c khã kh¨n cè h÷u trong lý thuyÕt vµ hiÓu biÕt thuû v¨n. Víi sù t¨ng nhanh s½n cã cña hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý, mét sè sù duy nhÊt cña nh÷ng l­u vùc riªng lÎ cã thÓ ®­îc ph¶n ¸nh nh­ nh÷ng biÕn trong mét c¬ së d÷ liÖu kh«ng gian. Mét c¸ch lý t­ëng, th«ng tin nµy cã thÓ sau ®ã ®­îc sö dông ®Ó chän mét m« h×nh gÇn ®óng vµ x¸c ®Þnh nh÷ng th«ng sè cña m« h×nh ®ã, cã lÏ víi kh¶o s¸t bæ sung mét Ýt ®o ®¹c thªm trong thùc ®Þa. §iÒu nµy cã thÓ ®· ®­îc lµm, nh­ng sù bÊt ®Þnh vÉn cßn cao (xem vÝ dô nghiªn cøu cña Parkin vµ nnk (1996), th¶o luËn trong môc 5.4). Mét c¸ch tiÕp cËn thay thÕ lµ sö dông mét m« h×nh thuÇn tóy kinh nghiÖm trong 310
  6. ®ã c¸c ®Æc ®iÓm ph¶n øng cña c¸c l­u vùc cã ®o ®¹c liªn quan tíi chØ sè cña nh÷ng ®Æc diÓm cña nh÷ng l­u vùc ®ã. §iÒu nµy th­êng ®­îc sö dông trong mét khu«n khæ håi quy víi nh÷ng m« t¶ l­u vùc ®­îc xö lý nh­ nh÷ng biÕn ®éc lËp trong nh÷ng ph­¬ng tr×nh dù b¸o. Mét vÝ dô vÒ kiÓu nghiªn cøu nµy lµ B¸o c¸o nghiªn cøu lò lôt Anh (NERC 1975) ®­îc söa l¹i gÇn ®©y nh­ Sæ tay ­íc l­îng lò (IH, 1999), trong ®ã nh÷ng ph­¬ng tr×nh nh­ vËy ®­îc cung cÊp ®Ó dù b¸o nh÷ng biÕn ph¶n øng nh­ thêi gian tíi ®Ønh, tû lÖ dßng ch¶y vµ lò trung b×nh hµng n¨m. Nh÷ng ph­¬ng tr×nh nµy cã thÓ xem nh­ nh÷ng m« h×nh m­a-dßng ch¶y thùc nghiÖm, mÆc dï chóng kh«ng ë trong bÊt kú ph­¬ng ph¸p dùa trªn qu¸ tr×nh nµo. Trong c¸ch tiÕp cËn håi quy kinh nghiÖm nµy, tÝnh chÊt c¸ biÖt cña ph¶n øng cña c¸c l­u vùc riªng lÎ, khi ®­îc ®o ®¹c, thÓ hiÖn nh­ mét sè d­ tõ mét cÊu tróc m« h×nh. TÊt nhiªn ph©n tÝch thèng kª truyÒn thèng g¸n nh÷ng sè d­ ®ã cho nh÷ng ¶nh h­ëng ngÉu nhiªn thuÇn tóy, nh­ng tõ quan ®iÓm vËt lý, cã thÓ vÉn cã th«ng tin trong c¸c phÇn d­. T¹i sao mét sè l­u vùc cã xu h­íng trung b×nh ®Ó t¹o ra nh÷ng dßng ch¶y ®Ønh cao h¬n xu thÕ chung cña vïng? T¹i sao mét sè l­u vùc l¹i cã xu h­íng trung b×nh ®Ó t¹o ra nh÷ng dßng ch¶y ®Ønh thÊp h¬n, thËm chÝ sau khi tÝnh nh÷ng ®Æc tr­- ng l­u vùc kh¸c (cßn xa chóng cã thÓ ®­îc biÓu diÔn bëi c¸c chØ sè) hoÆc nh÷ng sù biÕn ®æi qui m« l­íi? Mét lý do lµ sù duy nhÊt cña nh÷ng l­u vùc riªng lÎ. Cã lÏ bëi v× gi¶ thuyÕt cña ph©n tÝch thèng kª truyÒn thèng ®· kh«ng cã ®­îc nh÷ng nghiªn cøu chi tiÕt vÒ néi dung th«ng tin cña nh÷ng phÇn d­ m« h×nh, nh­ thÕ nh­ng mét nghiªn cøu nh­ vËy cã thÓ dÉn tíi mét sè hiÓu biÕt tiÕn bé nµo ®ã hoÆc vÒ lý thuyÕt ë qui m« l­u vùc. Tuy nhiªn, nh÷ng phÇn d­ ®¸ng kÓ còng bao hµm sù bÊt ®Þnh ®¸ng kÓ cã thÓ cÇn ®­îc tÝnh to¸n trong dù b¸o nh÷ng ph¶n øng cña c¸c l­u vùc kh«ng ®­îc ®o ®¹c. Khu«n khæ håi quy còng cho phÐp nh÷ng ­íc l­îng ®é bÊt ®Þnh cho nh÷ng biÕn phô thuéc ®­îc lµm, mÆc dï ®iÒu nµy th­êng kh«ng ®­îc lµm vµ ph¶i t×m kiÕm vÊt v¶ cho bÊt kú sù ®Ò cËp nµo cña sai sè chuÈn ­íc l­îng trong B¸o c¸o nh÷ng nghiªn cøu lò ban ®Çu. 10.4 thay ®æi gi¸ trÞ c¸c th«ng sè vµ ®é bÊt ®Þnh dù b¸o VÊn ®Ò c¸c l­u vùc kh«ng ®o ®¹c cã thÓ ®­îc tiÕp cËn bëi viÖc dù b¸o c¸c biÕn thuû v¨n mét c¸ch trùc tiÕp mµ kh«ng cÇn ®Õn mét m« h×nh m­a-dßng ch¶y trung gian. V× vËy, nh­ ®· th¶o luËn ë ch­¬ng 7, nÕu khã cã thÓ x¸c ®Þnh mét bé th«ng sè m« h×nh duy nhÊt ®Ó miªu t¶ mét l­u vùc, th× sö dông mét m« h×nh trung gian cã lÏ nªn nÐ tr¸nh (ch¼ng h¹n xem sù kÕt hîp thµnh c«ng trong c¸c nç lùc cña Post vµ Jakeman (1996); Sefton vµ Howarth (1998) ®Ó liªn hÖ c¸c th«ng sè cña m« h×nh IHACRES víi c¸c ®Æc ®iÓm cña l­u vùc). Tuy nhiªn, viÖc sö dông mét m« h×nh sÏ khã tr¸nh h¬n trong m« h×nh ho¸ c¸c ¶nh h­ëng cña sù thay ®æi . Trong tÊt c¶ c¸c nghiªn cøu vÒ dù b¸o ¶nh h­ëng cña nh÷ng thay ®æi trong sö dông ®Êt, vÊn ®Ò chÝnh lµ lµm thÕ nµo ®Ó nghiªn cøu b¶n chÊt cña c¸c thay ®æi trong gi¸ trÞ c¸c th«ng sè, cã thÓ x¶y ra nh­ kÕt qu¶ cña viÖc thay ®æi, ®Æc biÖt ®­a ra sù ®¸nh gi¸ cña c¸c ®é bÊt ®Þnh liªn kÕt víi m« h×nh ho¸ c¸c l­u l­îng d­íi ®iÒu kiÖn 311
  7. hiÖn t¹i. Ph­¬ng ph¸p truyÒn thèng cho vÊn ®Ò nµy lµ ph­¬ng ph¸p c¸c kÞch b¶n: ®­a ra mét m« h×nh ®èi víi mét l­u vùc d­íi c¸c ®iÒu kiÖn hiÖn t¹i, t¹o ra mét kÞch b¶n ®Çu vµo vµ c¸c gi¸ trÞ th«ng sè cho c¸c ®iÒu kiÖn thay ®æi vµ ph©n tÝch sù kh¸c nhau trong c¸c ph¶n øng dù b¸o. C¸c kÕt qu¶ sau ®ã lµm ®iÒu kiÖn cho c¸c gi¶ thiÕt ®­îc thùc hiÖn trong kÞch b¶n (vµ m« h×nh) nh­ng ®iÒu nµy cã thÓ ®­îc lÆp l¹i ®èi víi c¸c kÞch b¶n kh¸c nhau víi gi¸ trÞ ®Çu vµo hoÆc th«ng sè kh¸c nhau ®Ó ®­a ra mét sè ý t­ëng vÒ ®é nh¹y cña c¸c kÕt luËn ®èi víi c¸c kh¶ n¨ng kh¸c nhau ë t­¬ng lai do sù thay ®æi cña ®iÒu kiÖn. Ph­¬ng ph¸p nµy chØ lµ mét më réng ®¬n gi¶n cña ph­¬ng ph¸p m« pháng Mote- Carlo hoµn chØnh sö dông lùa chän ngÉu nhiªn gi¸ trÞ c¸c th«ng sè trong kho¶ng kh¶ thi khi c¸c ®iÒu kiÖn thay ®æi theo c¸ch t­¬ng tù nh­ ®· tr×nh bµy ë ch­¬ng 7 ®èi víi m« h×nh quy ®Þnh d­íi c¸c ®iÒu kiÖn hiÖn t¹i. NÕu mét ph­¬ng ph¸p nh­ vËy ®­îc chÊp nhËn, th× kÕt qu¶ thu ®­îc sÏ gåm hai tËp hîp dù b¸o bÊt ®Þnh, mét øng víi c¸c ®iÒu kiÖn hiÖn t¹i, mét øng víi c¸c ®iÒu kiÖn ®· bÞ thay ®æi. NÕu thay ®æi ®­îc xem nh­ thay ®æi cña t­¬ng lai, th× dù b¸o vÒ sau nµy cã thÓ hi väng bÊt ®Þnh h¬n v× ng­êi lµm m« h×nh sÏ x¸c ®Þnh c¸c ph©n bè cña c¸c th«ng sè tr­íc ®èi víi c¸c ®iÒu kiÖn bÞ thay ®æi mµ kh«ng cã sù gióp ®ì cña quy ®Þnh. C©u hái sau ®ã ®­îc ®Æt ra lµ liÖu cã thÓ ph©n biÖt c¸c dù b¸o, ®­a ra ®é bÊt ®Þnh. Mét sè nghiªn cøu ®· cè g¾ng tr¶ lêi c©u hái nµy. Trong mét sè tr­êng hîp c©u tr¶ lêi hÇu nh­ kh«ng ch¾c ch¾n (ch¼ng h¹n sù thay ®æi c¸c ®Æc tr­ng tÇn suÊt lò cña l­u vùc s«ng River Wye ®­îc ph©n tÝch bëi Cameron 2000 ë môc 9.4). Trong c¸c tr­êng hîp kh¸c, ch¼ng h¹n nh­ nh÷ng ¶nh h­ëng m¹nh cña sù ch¸y vµ t¸i sinh lªn ph¶n øng l­u vùc (xem tr­êng hîp nghiªn cøu ë môc 9.2) c©u tr¶ lêi cã ®­îc lµ kh¸ râ rµng. Tuy nhiªn, xÐt theo mét h­íng nµo ®ã, ®©y kh«ng ph¶i lµ vÊn ®Ò qu¸ quan träng v× so s¸nh c¸c dù b¸o bÊt ®Þnh tr­íc vµ sau khi mét thay ®æi cã thÓ vÉn ®­îc xem xÐt trªn khÝa c¹nh thay ®æi sù rñi ro cña c¸c ®iÒu kiÖn ch¾c ch¾n x¶y ra, nh­ ®· th¶o luËn ë môc 7.10, vµ nh÷ng rñi ro nµy cã thÓ ®­îc ®­a vµo trong bÊt kú kÕt qu¶ ph©n tÝch quyÕt ®Þnh nµo. Mét c¸ch kh¸c kh¾c phôc vÊn ®Ò thay ®æi ®Ó cè g¾ng h¹n chÕ møc ®é bÊt ®inh trong dù b¸o m« h×nh ®èi víi c¶ dù b¸o h¹n dµi vµ h¹n ng¾n, ®ã lµ th«ng qua viÖc ®ång ho¸ sè liÖu. C¸ch nµy ®­îc sö dông réng r·i trong dù b¸o lò thÝch nghi, sö dông c¸c quan tr¾c l­u l­îng thêi gian thùc ®Ó lµm chÝnh x¸c kÕt qu¶ dù b¸o cña m« h×nh víi mét thêi gian dù kiÕn nµo ®ã nh­ ®· th¶o luËn ë ch­¬ng 8. Nã còng ®­îc sö dông hÑp h¬n trong mét sè lÜnh vùc kh¸c cña m« h×nh ho¸ m­a-dßng ch¶y nh­ng khi cã nhiÒu h¬n c¸c quan tr¾c viÔn th¸m vµ c¸c sè liÖu ph©n bè theo kh«ng gian kh¸c cã s½n th× sÏ cã thÓ kÕt hîp ®­îc c¸c lo¹i sè liÖu nµy vµo thuËt to¸n ®ång ho¸. §©y lµ mét lÜnh vùc nghiªn cøu thiÕt thùc cã thÓ tiÕp cËn b»ng mét sè c¸ch kh¸c nhau (ch¼ng h¹n mét vÝ dô gÇn ®©y do Houser vµ nnk (1998) ®Ò xuÊt ®­îc miªu t¶ trong nghiªn cøu ®­a ra ë môc 5.6), bao gåm cËp nhËt c¸c ®é h÷u hiÖu cña m« h×nh trong ph­¬ng ph¸p GLUE (Hép 7.2) . C¸c thay ®æi dµi h¹n còng cã thÓ kh¾c phôc theo c¸ch t­¬ng tù. ë n¬i c¸c dù b¸o d¸ng ®iÖu t­¬ng lai cña hÖ thèng thuû v¨n rÊt quan träng nh­ng ®é bÊt ®Þnh cao, th× cã thÓ chÊp nhËn bæ sung mét ch­¬ng tr×nh ®o ®¹c ®Ó xem xÐt c¸c t¸c ®éng cña thay 312
  8. ®æi (bao gåm c¶ sù thay ®æi vÒ khÝ hËu) trong khung c¶nh thay ®æi tù nhiªn cña c¸c hÖ thèng thuû v¨n. Sù ®ång ho¸ cña c¸c sè liÖu kiÓm so¸t nh­ vËy cã thÓ cho phÐp dù b¸o d¸ng ®iÖu trong t­¬ng lai ®­îc thùc hiÖn víi ®é ch¾c ch¾n lín h¬n theo thêi gian. 10.5. §é bÊt ®Þnh cña dù b¸o vµ KiÓm chøng m« h×nh ViÖc chÊp nhËn mét ph­¬ng ph¸p nh­ thÕ cho kiÓm chøng m« h×nh lµ g×? ChØ kiÓm chøng c¸c kiÓm tra ®­îc sö dông réng r·i trong m« h×nh ho¸ m­a- dßng ch¶y ®ã lµ chia chuçi gi¸ trÞ quan tr¾c thµnh c¸c mÉu kiÓm tra trong ®ã gåm mét thêi kú quan tr¾c ®­îc sö dông trong hiÖu chØnh vµ mét thêi kú kh¸c dïng ®Ó kiÓm tra c¸c dù b¸o cña m« h×nh cã yho¶ m·n. Klemes (1986) cho r»ng viÖc chia nhá mÉu kiÓm tra th­êng ®­îc sö dông trong thuû v¨n lµ mét kiÓm tra tèi thiÓu ®Ó kiÓm chøng m« h×nh. ¤ng ®­a ra c¸c c¸ch kiÓm tra m¹nh h¬n bao gåm kiÓm tra c¸c mÉu chia nhá kh¸c nhau; kiÓm tra l­u vùc ®¹i diÖn vµ kiÓm tra c¸c mÉu ph©n chia kh¸c nhau cña l­u vùc ®¹i diÖn. L­u vùc ®¹i diÖn lµ l­u vùc ®­îc xem nh­ kh«ng ®­îc ®o ®¹c, nh­ng víi mét sè quan tr¾c vÒ l­u l­îng, vµ c¸c biÕn kh¸c s½n cã cho ®¸nh gi¸ dù b¸o cña m« h×nh. Trong tÊt c¶ c¸c kiÓm tra m¹nh h¬n nµy yªu cÇu mét sè ­íc l­îng tr­íc cña c¸c thay ®æi trong gi¸ trÞ c¸c th«ng sè theo b­íc hiÖu chØnh ®Çu tiªn ®Ó ph¶n ¸nh hoÆc lµ sù ®iÒu kiÖn thay ®æi nµo ®Êy hoÆc c¸c ®Æc ®iÓm kh¸c nhau cña l­u vùc ®¹i diÖn. C¬ së cña ph­¬ng ph¸p nµy ®Ó kiÓm chøng m« h×nh ®ã lµ kh¸i niÖm tån t¹i mét diÔn t¶ m« h×nh ®¬n ®óng . C¸c so s¸nh m« h×nh dùa trªn c¬ së kiÓm tra c¸c mÉu chia nhá th­êng biÓu thÞ r»ng nã kh«ng cung cÊp mét kiÓm tra m¹nh gi÷a c¸c lo¹i m« h×nh kh¸c nhau vµ møc ®é phøc t¹p kh¸c nhau (ch¼ng h¹n Naef 1981; Franchini vµ Pacciani 1991; Michaud vµ Sorooshian 1994; Refsgaard vµ Knudsen 1996). Nghiªn cøu cña Refsgaard vµ Knudsen (1996) lµ mét trong rÊt Ýt c¸c nghiªn cøu ®· ®i s©u h¬n b»ng viÖc bæ sung c¸c kiÓm tra kh¸c khi so s¸nh ba m« h×nh trong øng dông cho l­u vùc Zimbawe: mét m« h×nh quan niÖm tËp trung; mét m« h×nh b¸n ph©n bè dùa trªn c¸c ®¬n vÞ ph¶n øng thuû v¨n, vµ m« h×nh ph©n bè MIKESHE. Hä kh¼ng ®Þnh kÕt luËn cña m×nh b»ng c¸ch chØ ra r»ng chóng ph¶i lµ hÖ thèng m« h×nh, phô thuéc ®iÒu kiÖn khÝ hËu vµ l­u vùc, nh­ng ngo¹i trõ øng dông m« h×nh tËp trung cho l­u vùc ®¹i diÖn, sÏ cã rÊt Ýt lùa chän gi÷a c¸c kÕt qu¶ cña c¸c m« h×nh kh¸c nhau. TÊt c¶ c¸c m« h×nh (nh­ng ®Æc biÖt lµ m« h×nh tËp trung) sÏ ®­îc c¶i thiÖn nÕu mét thêi kú sè liÖu ng¾n cã s½n trªn l­u vùc ®¹i diÖn cho phÐp mét sè ®iÒu chØnh c¸c gi¸ trÞ th«ng sè. Trong cuèn s¸ch nµy, trong khi thõa nhËn r»ng m« h×nh ®¬n ®óng lµ lý t­ëng th× chóng ta còng ®· cho r»ng ®ã lµ lý t­ëng kh«ng thÓ ®¹t ®­îc. Chóng ta kh«ng cã c¸c cÊu tróc m« h×nh còng nh­ sè liÖu cÇn thiÕt ®Ó x¸c ®Þnh r»ng thÓ hiÖn phøc t¹p, duy nhÊt, ®¬n nhÊt lµ cña l­u vùc thùc. Thay cho c¸c th«ng tin giíi h¹n s½n cã, rÊt nhiÒu m« h×nh sÏ lµ nh÷ng m« pháng cã thÓ chÊp nhËn ®­îc hoÆc nãi theo c¸ch kh¸c kh«ng mét m« h×nh ®¬n nµo cã thÓ ®­îc kiÓm chøng lµ ®¹i diÖn tèt nhÊt cho mét l­u vùc. Tuy nhiªn, ®iÒu nµy sÏ kh«ng g©y ra qu¸ nhiÒu lo l¾ng. Sö dông c¸c ph­¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ vµ lo¹i bá m« h×nh ®· ®­îc ®Ò cËp ë ®©y, c¸c m« h×nh cã thÓ ®­îc ®¸nh gi¸ 313
  9. khi mµ toµn bé mét sè líp m« h×nh cã thÓ bÞ lo¹i bá b»ng c¸c sè liÖu thu thËp thªm ®Ó kiÓm tra gi¶ thuyÕt riªng ®­îc x©y dùng ®Ó ph©n biÖt c¸c m« h×nh kh¸c nhau (ch¼ng h¹n liÖu c¸c diÖn tÝch ®ãng gãp b·o hoµ ®· ®­îc quan tr¾c trªn mét l­u vùc). Nh÷ng m« h×nh cßn l¹i cã thÓ ®­îc xÕp h¹ng dùa theo møc ®é cã thÓ chÊp nhËn ®­îc hiÖn thêi cña chóng sö dông mét hay nhiÒu chØ sè ho¹t ®éng. Ph­¬ng ph¸p tiÕn ho¸ nµy ®Ó m« h×nh ho¸ cã nh÷ng yÕu tè thó vÞ cña thuyÕt t­¬ng ®èi vµ sù xuyªn t¹c gi¸o héi. Nã còng cã mét thiÕu sãt quan träng (mÆc dï còng gÆp ph¶i víi bÊt kú ph­¬ng ph¸p nµo ®Ó m« h×nh ho¸ m­a-dßng ch¶y). Nh­ ®· nãi ë môc 7.9 cã thÓ rÊt dÔ dµng lo¹i bá tÊt c¶ c¸c m« h×nh s½n cã v×, nãi theo c¸ch kh¸c, m« t¶ kh«ng ®óng ph¶n øng cña l­u vùc khi c¸c dù b¸o cña chóng ®­îc xem xÐt mét c¸ch chi tiÕt h¬n. §©y sÏ lµ tr­êng hîp nÕu chóng ta yªu cÇu r»ng c¸c dù b¸o cña m« h×nh lu«n lu«n trong giíi h¹n ­íc l­îng thùc tÕ cña sai sè ®o ®¹c cho tÊt c¶ c¸c quan tr¾c lµ s½n cã. Tuy nhiªn, ®iÒu nµy kh«ng cã ý c¸c dù b¸o cña m« h×nh sÏ kh«ng cã Ých. V× vËy, mét sè tho¶ hiÖp trong viÖc lo¹i bá hay chÊp nhËn m« h×nh cã thÓ lµ cÇn thiÕt ®Ó gi÷ l¹i mét sè m« h×nh cã kh¶ n¨ng dù b¸o. Mét l­u vùc bÊt ®Þnh hoÆc mê ®Ó ¸nh x¹ kh«ng gian m« h×nh cho phÐp diÒu nµy ®­îc thùc hiÖn trong giíi h¹n cña hiÓu biÕt hiÖn t¹i tu©n theo mét qui tr×nh khoa häc nghiªm tóc. 10.6.Nh÷ng b×nh luËn cuèi cïng: Mét t­¬ng lai bÊt ®Þnh? SÏ rÊt khã ®Ó dù ®o¸n t­¬ng lai cña m« h×nh ho¸ m­a-dßng ch¶y. Kh«ng cã c¸c kü thuËt dù b¸o ®Ó ph¸t triÓn c¸c ph­¬ng ph¸p. Khoa häc thuû v¨n hiÖn t¹i lµ mét thêi kú ph¸t triÓn tõ tõ, b×nh th­êng nh­ c¸c ngµnh khoa häc kh¸c theo quan ®iÓm cña Thomas Kuhn. ¤ng cho r»ng khoa häc th­êng tiÕn triÓn bëi “sù ®ét biÕn” n»m r¶i r¸c ë c¸c thêi kú khoa häc b×nh th­êng. C¸c b­íc tiÕn v­ît bËc vÒ m¸y tÝnh ch¾c ch¾n ®· lµm dÔ dµng h¬n viÖc chuÈn bÞ c¬ së d÷ liÖu ®Çu vµo GIS ph©n bè kh«ng gian ®Ó t×m ®­îc c¸c ®Çu ra m« h×nh biÕn ®æi theo kh«ng gian vµ thêi gian vµ ®Ó hiÖu chØnh m« h×nh, thùc hiÖn c¸c ph©n tÝch ®é nh¹y cña c¸c m« h×nh phøc t¹p h¬n vµ c¸c kh«ng gian th«ng sè, nh­ng kh«ng cã sù ®ét biÕn vÒ ph­¬ng ph¸p trõ khi chóng ta tÝnh ®Õn sù chuyÓn ®æi tõ ­íc l­îng hoµn toµn tÊt ®Þnh sang c¸c biÓu thøc ngÉu nhiªn (nh­ng cña nhiÒu cÊu tróc m« h×nh gièng nhau). Mét hi väng lín lµ mét tiÕn triÓn lín cã thÓ ®Õn tõ sù gia t¨ng c¸c ¶nh viÔn th¸m s½n cã (xem Engman vµ Gurney 1991). Tuy nhiªn, ®èi víi khoa häc thuû v¨n ®©y kh«ng ph¶i lµ tr­êng hîp ®Çu tiªn v× cÇn thiÕt ph¶i cã c¸c m« h×nh gi¶i thÝch bæ sung tr­íc khi nh÷ng h×nh ¶nh ®ã cung cÊp c¸c th«ng tin thuû v¨n h÷u Ých. Víi viÖc c¸c sensor c¶i tiÕn ®­îc phãng lªn nh­ lµ mét phÇn cña ch­¬ng tr×nh hÖ thèng quan tr¾c tr¸i ®Êt sÏ cung cÊp c¸c ¶nh viÔn th¸m tèt h¬n nh­ng còng sÏ kh«ng dÉn ®Õn bÊt kú sù chuyÓn ®æi triÖt ®Ó nµo trong ph­¬ng ph¸p nµy. C¸c lÜnh vùc trong ®ã viÔn th¸m cã thÓ h÷u Ých trong m« h×nh ho¸ m­a-dßng ch¶y lµ trong ­íc l­îng ®é Èm bÒ mÆt (xem Houser vµ nnk 1998) vµ trong ­íc l­îng tèc ®é bèc tho¸t h¬n n­íc thùc cña mÆt ®Êt theo kh«ng gian (ch¼ng h¹n xem Holwill vµ Stewart 1992; Bastiaassen vµ nnk 1994). HiÖn nay, ­íc l­îng viÔn th¸m cho ®é bÊt ®Þnh kh¸ cao (xem Frank vµ Beven 1997) nh­ng cã thÓ sÏ cã nh÷ng c¶i tiÕn lín bëi c¸c sensor míi vµ c¸c øng dông ®i kÕt hîp 314
  10. víi ®o ®¹c ë mùc mÆt ®Êt ch¼ng h¹n nh­ ­íc l­îng ®Õm nhÊp nh¸y quy m« lín cña dßng nhiÖt nh¹y (McAneny vµ nnk 1995; Chehbouni vµ nnk 1999). C¸c ­íc l­îng trùc tiÕp l­îng tho¸t bèc h¬i n­íc thùc cã gi¸ trÞ ®Æc biÖt trong ®ã chóng cã thÓ cho phÐp kiÓm tra c©n b»ng n­íc cuèi cïng cho mét khu vùc vµ cã thÓ lµ mét giíi h¹n quan träng ®Ó thùc hiÖn c¸c m« h×nh dù b¸o. H¹n chÕ chÝnh cña viÖc sö dông viÔn th¸m ®ã lµ nh×n chung nã chØ cã thÓ ph¸t hiÖn c¸c thay ®æi ë trªn hoÆc bÒ mÆt ®Êt trong khi ®ã nh÷ng phÇn rÊt quan träng cña thuû v¨n l¹i diÔn ra ë d­íi ®Êt. Do ®ã ®iÒu cÇn thiÕt lµ c¸ch m¹ng ho¸ c¸c ý t­ëng vÒ thuû v¨n häc, ph¸t triÓn vÒ lý thuyÕt còng nh­ c¸c m« h×nh lµ mét kü thuËt dÔ øng dông ®Ó tÝnh to¸n l­îng tr÷ n­íc trªn l­u vùc hoÆc m« pháng dßng ch¶y n­íc d­íi ®Êt. §· cã nh÷ng nghiªn cøu thùc nghiÖm ®ang tiÕp tôc sö dông c¸c dÊu vÕt, ra®a th¨m dß ®Êt, ®iÖn trë s¸t mÆt, vµ chôp c¸c ®Þa chÊn, nh»m môc ®Ých c¶i thiÖn hiÓu biÕt cña chóng ta vÒ líp s¸t mÆt, nh­ng sö dông to¸n tö diÔn to¸n cña bÊt kú c«ng nghÖ nµo trong sè c«ng nghÖ trªn h×nh nh­ cßn ®ßi hái thêi gian kh¸ dµi. V× vËy, ®èi víi viÖc dù b¸o trong t­¬ng lai, sÏ vÉn tiÕp tôc cã mét bÊt ®Þnh ®¸ng kÓ vÒ c¸c qu¸ tr×nh dßng ch¶y s¸t mÆt mµ kh«ng cã nh÷ng b­íc tiÕn v­ît bËc cña lý thuyÕt hiÖn t¹i. Chñ ®Ò chÝnh cña cuèn s¸ch nµy cã sù t­¬ng ®­¬ng râ rµng trong khi ®­a ra c¸c cÊu tróc m« h×nh kh¸c nhau hoÆc c¸c bé th«ng sè kh¸c nhau trong mét cÊu tróc m« h×nh: chóng ta gäi ®ã lµ t­¬ng ®­¬ng. T­¬ng ®­¬ng mang tÝnh chÊt t­¬ng ®èi, mét thø mµ kh«ng ®­îc hÇu hÕt c¸c nhµ khoa häc, bao gåm c¶ nh÷ng nhµ thuû v¨n häc chÊp nhËn. Cuèi cïng, c©u tr¶ lêi cho môc tiªu sÏ lµ mét miªu t¶ ®¬n, thÝch hîp cña hÖ thèng l­u vùc, nãi chung, cã thÓ ¸p dông vµ ®­îc chÊp nhËn cho môc ®Ých dù b¸o. Cã lÏ mét miªu t¶ nh­ vËy sÏ ph¸t triÓn trong t­¬ng lai, nh­ng thËm chÝ nÕu mét m« h×nh nh­ vËy cã s½n th× viÖc øng dông sÏ kh«ng cÇn thiÕt tr¸nh vÊn ®Ò t­¬ng ®­¬ng trõ khi c¸c kü thuËt ®o ®¹c trùc tiÕp cña c¸c th«ng sè ¶nh h­ëng ®­îc rót ra ë cïng thêi ®iÓm. B¶n chÊt duy nhÊt cña mçi hÖ thèng l­u vùc sÏ lu«n lu«n yªu cÇu ®o ®¹c hoÆc ­íc l­îng c¸c gi¸ trÞ th«ng sè ph¶n ¸nh sù duy nhÊt ®ã. Kh«ng cã c¸c ®o ®¹c trùc tiÕp, mét sè d¹ng ®iÒu kiÖn c¸c ph¶n øng ®­îc quan tr¾c sÏ ®­îc yªu cÇu vµ víi nh÷ng g× ch¾c ch¾n lµ mét m« h×nh phøc t¹p th× mét sù t­¬ng ®­¬ng nµo ®ã cña c¸c bé th«ng sè kh¸c nhau ch¾c ch¾n sÏ ®¶m b¶o. Còng sÏ rÊt khã ®Ó t­ëng t­îng r»ng ®o ®¹c trùc tiÕp c¸c gi¸ trÞ th«ng sè cã thÓ cã ë trong cïng giíi h¹n cho tÊt c¶ c¸c vÞ trÝ trong mét hÖ thèng l­u vùc, thËm chÝ ngay c¶ ®èi víi l­u vùc nghiªn cøu nhá. §iÒu nµy chÊp nhËn r»ng ®o ®¹c trùc tiÕp chØ cã kh¶ n¨ng ë quy m« lín h¬n. Quy m« nµo? LiÖu cã dÔ dµng h¬n, trªn mÆt ®Êt, ®Ó thiÕt lËp mét bé lång vµo nhau c¸c vÞ trÝ ®o ®¹c l­u l­îng nh­ lµ mét c¸ch ®¸nh gi¸ c¸c th«ng sè ¶nh h­ëng ®èi víi c¸c ®¬n vÞ nhá h¬n cña mét l­u vùc? Nã kh«ng cho phÐp ®o ®¹c trùc tiÕp c¸c th«ng sè nh­ thÕ, nh­ng sÏ cho phÐp ®¸nh gi¸ sù biÕn thiªn cña c¸c th«ng sè nhËn ®­îc bªn trong diÖn tÝch l­u vùc. Miªu t¶ ph©n bè kh«ng gian sau ®ã sÏ bao gåm c¶ c¸c miªu t¶ c¸c l­u vùc con côc bé. Tuy nhiªn, ®iÒu nµy dÔ dµng khi thùc hiÖn víi c¸c l­u vùc th­îng l­u kh¸c nhau h¬n lµ ®é dèc ®ãng gãp cho c¸c liªn kÕt néi t¹i cña mét l­íi kªnh (xem Beven 1978) vµ nguån gèc cña c¸c th«ng sè ¶nh h­ëng tõ c¸c ®o ®¹c l­u l­îng l­u vùc con còng bao gåm mét ®é bÊt ®Þnh nµo ®ã. 315
  11. Tuy nhiªn, cã lÏ quy m« cã thÓ ®­îc läc tinh ë møc ®é nµo ®ã. C¸c dÊu vÕt thÝ nghiÖm cña Huff vµ nnk (1982); Genereux vµ nnk (1993) ®· chØ ra r»ng cã thÓ ®¸nh gi¸ sù t¨ng l­u l­îng ®èi víi mét kªnh, Ýt nhÊt lµ xÊp xØ b»ng c¸ch pha lo·ng dÊu vÕt cung cÊp víi tèc ®é æn ®Þnh. NÕu cã thÓ ®¸nh gi¸ sù t¨ng lªn cña l­u l­îng theo thêi gian th× ®iÒu nµy sÏ cho phÐp ®¸nh gi¸ c¸c ph¶n øng kh¸c nhau liªn hÖ víi c¸c d¶i s­ên dèc riªng biÖt trong mét l­u vùc. Kü thuËt dÊu vÕt h×nh nh­ kh«ng thÓ chÊp nhËn ®­îc trong thùc tÕ vµ m«i tr­êng cho môc tiªu nµy, nh­ng nÕu ch¼ng h¹n, mét hÖ thèng chôp siªu ©m rÎ ®èi víi viÖc ®o ®¹c vËn tèc vµ do ®ã c¶ l­u l­îng trong kªnh cã h×nh d¹ng bÊt kú ®­îc ph¸t triÓn, th× sù triÓn khai nhiÒu hÖ thèng theo l­íi kªnh trë nªn kh¶ thi . §iÒu nµy cho thÊy mét lo¹i m« h×nh kh¸c víi c¸c m« h×nh hiÖn t¹i cã c¬ së vËt lý râ rµng cÇn ®­îc ph¸t triÓn; m« h×nh sö dông trùc tiÕp gi¸ trÞ c¸c th«ng sè ¶nh h­ëng ë quy m« s­ên dèc hoÆc phÇn nhá h¬n ®¬n vÞ cña l­u vùc. Chóng ta ®· tiÕn tíi giai ®o¹n ë ®ã c¸c tiÕn bé cña m« h×nh ho¸ ®¹t ®­îc theo sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ ®o ®¹c, vµ ®iÒu cÇn thiÕt lµ c¸c c«ng nghÖ ®o ®¹c ph¶i cho phÐp ®¸nh gi¸ ®­îc sù thay ®æi cña c¸c ph¶n øng néi t¹i trong kh«ng gian cã quy m« lín h¬n hiÖn t¹i . Ch¾c ch¾n sÏ tiÕp tôc cÇn kÕt hîp c¸c dù b¸o m« h×nh víi ®¸nh gi¸ vÒ møc ®é bÊt ®Þnh. Xin nh¾c l¹i lêi nãi ®Çu cña cuèn s¸ch nµy, t«i ®· ®Ò nghÞ r»ng ­íc l­îng ®é bÊt ®Þnh th­êng sÏ ®­îc xem xÐt nh­ lµ mét chñ ®Ò cña mét cuèn s¸ch n©ng cao h¬n lµ phÇn c¬ së trong qu¸ tr×nh m« h×nh ho¸ quan hÖ m­a-dßng ch¶y. Hi väng r»ng b©y giê ­íc l­îng ®é bÊt ®Þnh sÏ lµ mét phÇn kh«ng thÓ thiÕu trong qu¸ tr×nh m« h×nh ho¸ vµ ®­îc g¾n liÒn víi mçi kÕt qu¶ dù b¸o, vµ ë ch­¬ng 7 chóng ta ®· th¶o luËn vÒ mét lo¹t c¸c kü thuËt ®Ó thùc hiÖn ®iÒu ®ã mét c¸ch ®¬n gi¶n, dÔ hiÓu. ­íc l­îng ®é bÊt ®Þnh cung cÊp mét sè b¶o vÖ chèng l¹i kh¶ n¨ng mµ dù b¸o tÊt ®Þnh ®¬n gi¶n cã thÓ tá ra bÞ sai trong mét kiÓm tra sau dù b¸o (Konikow vµ Bredehoeft 1992). Cã kh¶ n¨ng sù sai hîp lý sÏ lµ mét lý lÏ cã søc thuyÕt phôc ®èi víi c¸c ng­êi lµm m« h×nh thuû v¨n thùc hµnh th«ng th­êng ®Ó ­íc l­îng ®é bÊt ®Þnh liªn quan víi c¸c kÕt qu¶ dù b¸o cña hä . Do ®ã t­¬ng lai cña viÖc m« h×nh ho¸ m­a-dßng ch¶y cã liªn quan tíi ®é bÊt ®Þnh, nh­ng ®iÒu nµy bao gåm mét c©u hë tiÕp lµ lµm c¸ch nµo ®Ó giíi h¹n ®é bÊt ®Þnh ®Õn møc thÊp nhÊt. Mét c©u tr¶ lêi râ rµng ®ã lµ b»ng ®iÒu kiÖn sè liÖu, thùc hiÖn c¸c ®o ®¹c ®Æc biÖt n¬i mµ thêi gian, tiÒn b¹c vµ sù quan träng cña ¸p dông thùc tÕ cho phÐp. Mét tiÕp cËn hoµn toµn phï hîp lµ viÖc giíi thiÖu c¸c c«ng nghÖ m« h×nh ho¸ m­a- dßng ch¶y s½n cã sÏ kÕt thóc ë diiÓm nhÊn m¹nh nµy trªn gi¸ trÞ c¸c sè liÖu thùc ®Þa. 316
nguon tai.lieu . vn