1. Trang Chủ
  2. Địa Lý
  3. Mô hình toán thủy văn lưu vực nhỏ - Chương 10: Một số mô hình lưu vực sông điển hình

Mô hình toán thủy văn lưu vực nhỏ - Chương 10: Một số mô hình lưu vực sông điển hình

Chương này giới thiệu về một số mô hình lưu vực sông thường được sử dụng . Mỗi mô hình được miêu tả về các đặc điểm chính và các yếu tố tạo nên mô hình, đồng thời cũng đưa ra các vú dụ về ứng dụng từng mô hình. C h − ¬ n g 10 Mét sè m« h×nh l−u vùc s«ng ®iÓn h×nh 10.1 CÊu tróc m« h×nh.............................................................................669 10.2 C¸c ®Æc ®iÓm m« h×nh l−u vùc s«ng ...............................................671 10.3 M« h×nh l−u vùc s«ng Stanford .........

Thể loại Tài liệu miễn phí Địa Lý

Số trang 44

Ngày tạo 8/29/2018 11:43:58 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.38 M

Tên tệp

Tải Mô hình toán thủy văn lưu vực nhỏ - Chương 10: Một... (.pdf)

Xem mẫu

  1. C h − ¬ n g 10 Mét sè m« h×nh l−u vùc s«ng ®iÓn h×nh 10.1 CÊu tróc m« h×nh.............................................................................669 10.2 C¸c ®Æc ®iÓm m« h×nh l−u vùc s«ng ...............................................671 10.3 M« h×nh l−u vùc s«ng Stanford .......................................................674 10.4 M« h×nh USDA HL-74 & M« h×nh l−u vùc s«ng ............................680 10.4 M« h×nh l−u vùc s«ng SCS TR-20 ...................................................685 10.5 M« h×nh SSARR ...............................................................................690 10.6 Sù so s¸nh c¸c m« h×nh ...................................................................696 10.7 C¸c m« h×nh tham sè ph©n phèi .....................................................697 Tµi liÖu tham kh¶o ..................................................................................703 6 65
  2. 6 66
  3. Mét sè m« h×nh l−u vùc s«ng ®iÓn h×nh T¸c gi¶: Curtis L. Larson, Gi¸o s− n«ng nghiÖp, Tr−êng §¹i häc Minnesota, Paul, MN. Charles A. Onstad, Gi¸o s− n«ng nghiÖp, USDA, ARS, Morris, MTV Havey H. Richardson, Kü s− thñy v¨n, ViÖn b¶o vÖ ®Êt Glenn Dale, MD Kenneth N. Brooks, Trî lý Gi¸o s− L©m nghiÖp, Tr−êng §¹i häc Minnesota, Paul, MN. Ch−¬ng nµy giíi thiÖu vÒ mét sè m« h×nh l−u vùc s«ng th−êng ®−îc sö dông. Mçi m« h×nh sÏ ®−îc miªu t¶ vÒ c¸c ®Æc ®iÓm chÝnh vµ c¸c yÕu tè t¹o nªn m« h×nh, ®ång thêi còng ®−a ra c¸c vÝ dô vÒ øng dông tõng m« h×nh. C¸c m« h×nh kh¸c nhau ®−îc ph©n biÖt th«ng qua cÊu tróc chung, nh− ph¹m vi, th«ng sè, kh¶ n¨ng øng dông vµ cã sù so s¸nh gi÷a c¸c yÕu tè nµy víi nhau. C¸c m« h×nh dµnh cho môc ®Ých ®Æc biÖt, m« h×nh ph©n bè vµ m« h×nh tõng phÇn còng ®−îc xem xÐt mét c¸ch ng¾n gän trong ch−¬ng nµy. Môc ®Ých chÝnh cña ch−¬ng nµy lµ cung cÊp mét sè kiÕn thøc vÒ cÊu tróc cña m« h×nh l−u vùc s«ng mét c¸ch chung nhÊt vµ chu tr×nh ho¹t ®éng tù nhiªn cña nã vµ mèi liªn quan cña nh÷ng ®Æc ®iÓm nµy tíi sù øng dông m« h×nh. NhiÒu m« h×nh l−u vùc s«ng ®Æc thï ®· ®−îc sö dông lµm c¬ së trong viÖc häc tËp, so s¸nh vµ tù phæ cËp. Do ®ã, trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu ng−êi ®äc nªn xem, ®Æt ra nh÷ng c©u hái nh−: “Nh÷ng m« h×nh nµy kh¸c nhau nh− thÕ nµo? Gièng nhau ë ®iÓm nµo? còng nh− c¸c c©u hái: “LiÖu c¸c khÝa c¹nh chung ®· ®−a ra nh÷ng ®Æc ®iÓm cÇn thiÕt ch−a? Sù kh¸c nhau gi÷a c¸c m« h×nh cã h÷u Ých trong viÖc cung cÊp nh÷ng nhu cÇu kh¸c nhau vµ sù øng dông 6 67
  4. trong viÖc lùa chän c¸c m« h×nh l−u vùc s«ng kh«ng?” NÕu ng−êi ®äc ®· nghiªn cøu vÒ c¸c qu¸ tr×nh thñy v¨n riªng rÏ ë c¸c ch−¬ng tr−íc th× kiÕn thøc ng−êi ®äc ë ch−¬ng nµy sÏ ®−îc n©ng cao h¬n. Cã ba ph−¬ng ph¸p cã thÓ tiÕp cËn mét m« h×nh øng dông ®ã lµ: Sö dông m« h×nh hiÖn h÷u, c¶i t¹o m« h×nh hiÖn h÷u vµ ph¸t triÓn mét m« h×nh míi. Nh×n chung, viÖc lùa chän mét trong nh÷ng ph−¬ng ph¸p tiÕp cËn nµy lµ mét quyÕt ®Þnh cã ý nghÜa rÊt quan träng nÕu quyÕt ®Þnh sö dông m« h×nh hiÖn h÷u, ta ph¶i chän m« h×nh phï hîp nhÊt víi sù øng dông ®Æc thï. T−¬ng tù nh− vËy, nÕu mét m« h×nh hiÖn h÷u ®−îc thay ®æi, c¶i t¹o th× dÜ nhiªn viÖc chän lùa mét m« h×nh cã thÓ ®¹t ®−îc sù thay ®æi ®Æc thï lµ rÊt cÇn thiÕt. ViÖc ph¸t triÓn mét m« h×nh míi cÇn ®−îc hiÓu lµ mét nhiÖm vô chÝnh, cã thÓ sÏ ®ßi hái nhiÒu n¨m lµm viÖc vÊt v¶ ®Ó cã ®−îc mét m« h×nh l−u vùc s«ng hoµn chØnh, øng dông mét m« h×nh hiÖn h÷u cã thÓ bao gåm nhiÒu th¸ng nç lùc, vµ sù c¶i t¹o mét m« h×nh ®¸ng kÓ mét m« h×nh cã thÓ ®ßi hái mét thêi gian dµi h¬n. QuyÕt ®Þnh vÒ viÖc chän ph−¬ng ph¸p tiÕp cËn tèt nhÊt cho viÖc øng dông m« h×nh ®Æc thï cÇn ph¶i dùa trªn c¬ së kiÕn thøc c¬ b¶n c¶ vÒ m« h×nh nguyªn t¾c vµ m« h×nh l−u vùc s«ng s½n cã. Môc ®Ých cña ch−¬ng nµy lµ cè g¾ng liªn kÕt 2 mÆt nµy cña viÖc x©y dùng mét m« h×nh l−u vùc s«ng. Nh÷ng ch−¬ng tr−íc ®· tËp trung vµo viÖc “x©y dùng khèi” (building block) vÝ dô nh− thµnh phÇn m« h×nh vµ nguyªn t¾c x©y dùng m« h×nh. MÆt kh¸c ch−¬ng 13 chØ ®−a ra (kh«ng hÒ th¶o luËn) mét b¶ng liÖt kª vÒ c¸c m« h×nh l−u vùc s«ng. §Ó hiÓu mét c¸ch ®Çy ®ñ vÒ nh÷ng nguyªn t¾c cña mét m« h×nh l−u vùc s«ng ta cÇn ph¶i lµm viÖc víi mét hoÆc nhiÒu h¬n m« h×nh l−u vùc s«ng ®Æc thï. Nghiªn cøu vÒ c¸c m« h×nh l−u vùc s«ng cã thÓ lµ mét c«ng viÖc nhµm ch¸n nh−ng nã cã gi¸ trÞ nh− mét b−íc chuÈn bÞ, øng dông mét m« h×nh l−u vùc s«ng lµ c¸ch tèt nhÊt ®Ó häc vÒ kh¶ n¨ng vµ nh÷ng h¹n chÕ cña nã. B»ng viÖc sö dông m« h×nh cho mét sè l−u vùc s«ng hoÆc c¸c ®iÒu kiÖn cña l−u vùc s«ng, ta sÏ lµm quen dÇn víi tÝnh chÊt c¸c th«ng sè cña nã. NÕu môc ®Ých nghiªn cøu chØ lµ nh÷ng ¶nh h−ëng cña c¸c d÷ liÖu vµo kh¸c nhau, b¹n cã thÓ 6 68
  5. ¸p dông mµ kh«ng cÇn ph¶i hiÓu mét c¸ch chi tiÕt vÒ qu¸ tr×nh lµm viÖc bªn trong cña nã. Tuy nhiªn, mÆc dï kh«ng cÇn thiÕt, nh−ng viÖc hiÓu râ vÒ m« h×nh trong hÇu hÕt c¸c øng dông lµ rÊt ®¸ng gi¸. 10.1 CÊu tróc m« h×nh Mét m« h×nh l−u vùc s«ng th−êng bao gåm nh÷ng yÕu tè sau: 1. C¸c th«ng sè d÷ liÖu vµo thÓ hiÖn nh÷ng ®Æc ®iÓm tù nhiªn liªn quan cña l−u vùc s«ng 2. D÷ liÖu vÒ sù ®äng l¹i vµ c¸c d÷ liÖu khÝ t−îng kh¸c 3. C¸c tÝnh to¸n vÒ l−u l−îng n−íc, c¶ n−íc bÒ mÆt vµ n−íc d−íi mÆt ®Êt 4. C¸c tÝnh to¸n vÒ nguån n−íc dù tr÷, c¶ n−íc trªn bÒ mÆt vµ n−íc d−íi mÆt ®Êt. 5. C¸c tÝnh to¸n vÒ l−îng n−íc mÊt ®i 6. Sù thÊt tho¸t l−u vùc s«ng vµ c¸c sè liÖu kh¸c, (nÕu cÇn) C¸c yÕu tè 3, 4, 5 lµ yÕu tè quyÕt ®Þnh cña mét m« h×nh l−u vùc s«ng. TÊt c¶ c¸c m« h×nh bao gåm c¸c sè liÖu vÒ l−u l−îng n−íc, nguån dù tr÷, vµ sù mÊt n−íc, c¸c sè liÖu nµy ®−îc thÓ hiÖn trªn mét biÓu ®å m« h×nh. (h×nh 10.1, 10.3). Nh×n chung, cµng nhiÒu sè liÖu vÒ – dßng ch¶y theo ®−êng mßn vµ nguån dù tr÷ th× m« h×nh cã cµng nhiÒu chi tiÕt. Mét m« h×nh l−u vùc s«ng tÊt ®Þnh bao gåm mét lo¹t c¸c m« h×nh con, mçi m« h×nh con nµy lµ mét qu¸ tr×nh thñy v¨n ®iÓn h×nh (sù thÈm thÊu, dßng ch¶y trªn mÆt ®Êt v.v...) vµ th−êng ®−îc cÊu tróc mét c¸ch t−¬ng øng. C¸c m« h×nh con còng ®ßi hái tÊt c¶ c¸c yÕu tè trªn nh− mét m« h×nh chung. Mçi mét m« h×nh con thÓ hiÖn mét dßng ch¶y c¬ b¶n vµ th−êng cã mét nguån dù tr÷. Sè l−îng cña m« h×nh con lµ sù ch¶y tho¸t hoÆc khÝ quyÓn sù mÊt n−íc m« h×nh con kh¸c. Sù mÊt n−íc chñ yÕu trªn thùc tÕ chÝnh lµ sù ch¶y tho¸t ra khái hÖ thèng. C¸c nguån n−íc l−u tr÷ lµ phÇn rÊt cÇn thiÕt cña m« h×nh, v× chóng ®ãng vai trß nh− mét chiÕc khãa trong viÖc kiÓm so¸t dßng ch¶y trong l−u vùc s«ng. TÊt c¶ c¸c dßng ch¶y trong mét m« h×nh ®Òu cïng n»m trong hoÆc n»m 6 69
  6. ngoµi mét nguån dù tr÷, ®−¬ng nhiªn dßng ch¶y th−êng liªn quan tíi sè l−îng n−íc trong nguån dù tr÷ còng nh− c¸c yÕu tè kh¸c. Trong mét sè tr−êng hîp, nguån dù tr÷ kh«ng ®−îc biÓu hiÖn mét c¸ch riªng rÏ trong m« h×nh nh−ng lµ mét phÇn trong mèi quan hÖ dßng ch¶y, vÝ dô trong èng dÉn ®éng lùc. X©y dùng m« h×nh lµ mét qu¸ tr×nh chän lùa chÝnh x¸c c¸c m« h×nh con liªn kÕt chóng víi nhau ®Ó t¹o nªn mét m« h×nh l−u vùc s«ng vµ t×m ra kÕt qu¶ lµm viÖc cña m« h×nh l−u vùc s«ng. Mçi mét ®iÒu ®Òu quan träng vµ ®ßi hái nç lùc ®¸ng kÓ. VËy nh÷ng m« h×nh con nµo lµ chÝnh x¸c? C©u tr¶ lêi chñ yÕu phô thuéc vµo môc ®Ých sö dông cña m« h×nh tæng thÓ. Cã ph¶i môc ®Ých cña m« h×nh chØ lµ ®Ó dù ®o¸n sù thÊt tho¸t l−u vùc s«ng kh«ng hay cho c¶ c¸c môc ®Ých kh¸c n÷a? LiÖu l−u l−îng thÊp cã quan träng hay kh«ng? M« h×nh cã ®−îc dù ®Þnh theo kiÓu ®Æc thï cña l−u vùc s«ng vÒ kÝch cì, ®Þa h×nh, ®Êt sö dông v.v... l−u vùc thµnh thÞ kh«ng? Hay nã ®−îc dù ®Þnh theo bÊt cø kiÓu l−u vùc s«ng nµo? cã bao nhiªu chi tiÕt cÇn sö dông trong mçi m« h×nh con? Trong viÖc lùa chän hay ph¸t triÓn mét m« h×nh con, khuynh h−íng chung lµ chän tÊt c¶ nh÷ng m« h×nh con chi tiÕt s½n cã hoÆc bæ sung vµo m« h×nh con hiÖn h÷u mét vµi sù c¶i tiÕn. Sau ®ã lµ nhãm nh÷ng m« h×nh cßn l¹i, mäi ng−êi sÏ thÊy thu ®−îc kÕt qu¶ m« h×nh l−u vùc s«ng lµ qu¸ chËm ch¹p vµ qu¸ ®¾t ®Ó thùc hiÖn. B−íc tiÕp theo lµ c¾t gi¶m bít c¸c chi tiÕt kh«ng ¶nh h−ëng tíi ®é chÝnh x¸c cña m« h×nh, nÕu cã thÓ. §Ó ®¹t ®−îc mét m« h×nh cã tÝnh thùc tÕ, ng−êi khai triÓn m« h×nh lµ ng−êi ®· hiÓu nghiªn cøu tØ mØ qu¸ tr×nh nµy vµ lµm mét vµi kiÓu t−¬ng tù. NÕu m« h×nh ®−îc dù ®Þnh víi môc ®Ých dù ®o¸n dßng s«ng, th× cÊu tróc vµ sè l−îng chi tiÕt cã thÓ ®−îc söa ®æi ®Ó phï hîp víi øng dông. NÕu môc ®Ých lµ ®Ó nghiªn cøu vÒ t¸c ®éng thñy v¨n cña ®Êt cã thay ®æi môc ®Ých sö dông, th× m« h×nh cÇn ph¶i nh¹y c¶m chÝnh x¸c víi c¸c yÕu tè vµ c¸c qu¸ tr×nh. §iÒu nµy cã thÓ sÏ ®ßi hái tÇm quan träng ®Æc biÖt vµ chi tiÕt vµo mét hoÆc nhiÒu h¬n c¸c m« h×nh con. Trong khi ®ã, nÕu m« h×nh ®−îc dù ®Þnh chØ víi môc ®Ých nµy th× cã thÓ c¾t gi¶m bít mét sè chi tiÕt ë mét sè m« h×nh con kh¸c n÷a. T−¬ng tù nh− vËy, nÕu m« h×nh l−u vùc s«ng ®−îc dïng lµm c¬ së cho m« h×nh 6 70
  7. giao th«ng, th× sù nhÊn m¹nh cña nã lµ trùc tiÕp mét c¸ch phï hîp. VÝ dô, nÕu môc ®Ých tæng thÓ lµ x©y dùng m« h×nh vÒ sù xãi mßn ®Êt vµ sù ph©n bè phï sa th× cÇn ph¶i nhÊn m¹nh vµo m« h×nh con dßng ch¶y trªn mÆt ®Êt. Nh− chóng ta thÊy m« h×nh l−u vùc s«ng rÊt kh¸c nhau vÒ cÊu tróc, sè l−îng chi tiÕt vµ sù nhÊn m¹nh tÇm quan träng vµo nh÷ng qu¸ tr×nh thñy v¨n riªng lÎ. §iÒu kiÖn tù nhiªn c¬ b¶n cña chóng còng rÊt kh¸c nhau, nh− ®· chØ ra trong ch−¬ng 1 vµ sÏ nhiÒu h¬n trong c¸c trang tiÕp theo. Râ rµng lµ tiÒm n¨ng cho sù ph¸t tiÓn m« h×nh lµ kh«ng cã giíi h¹n, vµ m« h×nh l−u vùc s«ng míi hoÆc m« h×nh l−u vùc s«ng ®−îc c¶i tiÕn kh«ng ®−îc tiÕp tôc ph¸t triÓn. 10.2 C¸c ®Æc ®iÓm m« h×nh l−u vùc s«ng Qua ch−¬ng 1, ta ®· biÕt nh÷ng h¹ng môc m« t¶ nhÊt ®Þnh th−êng ®−îc øng dông cho c¸c m« h×nh thñy v¨n vµ to¸n häc kh¸c. Nã còng cã thÓ ¸p dông cho m« h×nh thµnh phÇn hoÆc m« h×nh l−u vùc s«ng. ë ®©y mét vµi h¹ng môc cã thªm descriptive terms sÏ ®−îc dïng, v× chóng rÊt h÷u Ých trong viÖc nhËn d¹ng c¸c m« h×nh l−u vùc s«ng. Nh÷ng term nh− vËy, nÕu ®−îc chØ râ, cho phÐp chóng ta chØ ra b»ng 1 tõ hoÆc mét côm tõ vÒ sù kh¸c nhau gi÷a c¸c m« h×nh vÒ ph¹m vi môc ®Ých, c¸ch thùc hiÖn hay sù øng dông. SÏ rÊt tiÖn lîi vµ h÷u Ých khi sö dông nh÷ng giíi h¹n nµy ®Ó th¶o luËn c¸c m« h×nh ®iÓn h×nh, ®−îc tr×nh bµy trong ch−¬ng nµy. C¸c m« h×nh l−u vùc s«ng cã thÓ ®−îc ph©n biÖt lµ m« h×nh biÕn cè vµ m« h×nh liªn tôc. Mét m« h×nh biÕn cè thÓ hiÖn mét sù kiÖn cña dßng ch¶y trong mét kho¶ng thêi gian x¾p xÕp tõ 1 giê, nhiÒu h¬n hoÆc Ýt h¬n, cho ®Õn nhiÒu ngµy. Nh÷ng ®iÒu kiÖn ban ®Çu trong l−u vùc s«ng cho mçi sù kiÖn ph¶i ®−îc tÝnh to¸n hoÆc quyÕt ®Þnh b»ng c¸c ph−¬ng tiÖn kh¸c vµ ®−îc coi nh− d÷ liÖu vµo. TÝnh chÝnh x¸c vÒ n¨ng suÊt cña m« h×nh phô thuéc vµo ®é tin cËy cña nh÷ng ®iÒu kiÖn vµo nµy. Mét m« h×nh l−u vùc liªn tôc lµ mét m« h×nh ®−îc tiÕn hµnh trong mét kho¶ng thêi gian dµi, quyÕt ®Þnh tØ lÖ dßng ch¶y vµ nh÷ng ®iÒu kiÖn trong suèt c¶ thêi gian cã l−îng ch¶y vµo vµ kh«ng cã l−îng ch¶y vµo trªn bÒ mÆt. Do m« h×nh lu«n gi÷ mét sè l−îng liªn tôc vÒ ®iÒu kiÖn bèc h¬i n−íc cña l−u vùc s«ng nªn nã quyÕt ®Þnh nh÷ng kh¶ n¨ng ®iÒu kiÖn ban ®Çu cho sù kiÖn dßng ch¶y. Tuy nhiªn, ë giai ®o¹n ®Çu, nh÷ng ®iÒu kiÖn 6 71
  8. ban ®Çu ph¶i ®−îc biÕt hoÆc tÝnh to¸n. HÇu hÕt tÊt c¶ c¸c m« h×nh l−u vùc s«ng liªn tôc sö dông 3 yÕu tè ch¶y vµo: l−îng ch¶y vµo trùc tiÕp, dßng ch¶y d−íi mÆt ®Êt (dßng ch¶y hßa lÉn) vµ dßng n−íc d−íi ®Êt, trong khi ®ã mét m« h×nh biÕn cè cã thÓ bá mét hoÆc c¶ hai thµnh phÇn d−íi mÆt ®Êt vµ c¶ sù bay h¬i cña n−íc. Trong m« h×nh hoµn chØnh hay mét m« h×nh l−u vùc s«ng tæng hîp, lµ m« h×nh trong ®ã d÷ liÖu chÝnh nhËp vµo lµ sù l¾ng ®äng vµ n¨ng suÊt, ®Çu ra lµ biÓu ®å dßng ch¶y l−u vùc s«ng. M« h×nh nµy chØ nhiÒu h¬n hoÆc Ýt h¬n c¸c chi tiÕt vÒ tÊt c¶ c¸c qu¸ tr×nh thñy v¨n ¶nh h−ëng ®¸ng kÓ tíi dßng ch¶y. Mét m« h×nh bé phËn lµ m« h×nh chØ thÓ hiÖn mét phÇn trong qu¸ tr×nh dßng ch¶y tæng thÓ. Mét m« h×nh s¶n l−îng n−íc cung cÊp l−îng n−íc ch¶y vµo chø kh«ng cã sù ch¶y tho¸t ra. Còng rÊt h÷u Ých ®Ó nhËn biÕt m« h×nh l−u vùc s«ng b¨ng 2 m« h×nh ®ã lµ: m« h×nh th«ng sè khíp nhau vµ m« h×nh th«ng sè chÝnh x¸c. Mét m« h×nh th«ng sè khíp nhau lµ m« h×nh trong ®ã cã mét hoÆc nhiÒu h¬n c¸c tham sè cã thÓ tÝnh to¸n ®−îc b»ng c¸ch khíp c¸c biÓu ®å trªn m¸y tÝnh vµ biÓu ®å quan s¸t ®−îc. C¸c tham sè khíp nhau th−êng rÊt cÇn thiÕt trong tr−êng hîp m« h×nh l−u vùc s«ng kh¸i niÖm, cã bÊt cø m« h×nh yÕu tè nµo ®óng víi hÇu hÕt c¸c m« h×nh l−u vùc s«ng ®ang ®−îc sö dông. Víi mét m« h×nh tham sè khíp nhau, viÖc ghi chÐp l¹i dßng ch¶y trong mét thêi gian (th−êng lµ nhiÒu n¨m) lµ cÇn thiÕt ®Ó quyÕt ®Þnh gi¸ trÞ tham sè cho mét l−u vùc s«ng ®Æc thï. Nh×n chung m« h×nh tham sè khíp chØ cã thÓ sö dông víi l−u vùc s«ng thay thÕ, ngo¹i trõ mét vµi øng dông ®Æc biÖt. MÆt kh¸c mét th«ng sè chÝnh x¸c, mÆt kh¸c lµ mét m« h×nh trong ®ã c¸c tham sè ®−îc tÝnh to¸n mét c¸ch hoµn chØnh nh− nh÷ng ®Æc ®iÓm biÕt ®−îc cña l−u vùc s«ng hoÆc b»ng ®o ®¹c; vÝ dô: diÖn tÝch l−u vùc s«ng vµ ®é dµi cña kªnh m−¬ng cã thÓ tÝnh to¸n tõ b¶n ®å hiÖn t¹i. Hai vÝ dô vÒ viÖc tÝnh to¸n trùc tiÕp cã thÓ lµ nh÷ng tr−êng ®o ®¹c mÆt c¾t ngang cña lßng s«ng vµ nh÷ng phÐp ®o ®¹c trong phßng thÝ nghiÖm vÒ ®Æc ®iÓm cña ®Êt. §é gå ghÒ cña lßng s«ng còng th−êng ®−îc xem xÐt. Mét m« h×nh tham sè chÝnh x¸c cã thÓ øng dông ®−îc mét c¸ch tæng thÓ cho c¸c l−u vùc s«ng kh«ng thay thÕ, do ®ã, nã rÊt ®−îc −a 6 72
  9. thÝch. Sù ph¸t triÓn m« h×nh nh− vËy còng sÏ ®−îc duy tr×. Tuy nhiªn, cã ®−îc ®é chÝnh x¸c cã thÓ chÊp nhËn ®−îc vµ kh¶ n¨ng thùc hiÖn chóng, còng lµ mét viÖc rÊt khã. Trªn thùc tÕ, ®©y lµ mét môc tiªu ch−a thÓ ®¹t tíi. C¸c m« h×nh l−u vùc s«ng còng cã thÓ chia thµnh m« h×nh chung vµ m« h×nh ®Æc biÖt (m« h×nh dµnh cho môc ®Ých ®Æc biÖt). M« h×nh chung lµ mét m« h×nh cã thÓ chÊp nhËn ®−îc c¸c kiÓu cì l−u vùc s«ng kh¸c nhau. M« h×nh nµy cã hoÆc lµ th«ng sè chÝnh x¸c hoÆc th«ng sè khíp thÓ hiÖn mét c¸ch phï hîp c¸c ¶nh h−ëng cña nh÷ng ®Æc ®iÓm phong phó cña l−u vùc s«ng. ThËt kh«ng may, lµ rÊt khã ®Ó lµm ®−îc ®iÒu nµy mµ kh«ng ¸p dông tíi kh¸i niÖm m« h×nh con, trong ®ã c¸c th«ng sè ®ßi hái ph¶i khíp nhau. Mét m« h×nh ®Æc biÖt cã kh¶ n¨ng ¸p dông cho mét kiÓu l−u vùc s«ng ®iÓn h×nh vÒ ®Þa h×nh, ®Þa thÕ hay ®Êt sö dông vÝ dô mét m« h×nh l−îng ch¶y vµo ®« thÞ. Th−êng th× c¸c m« h×nh nh− vËy cã ®Ó øng dông cho c¸c kÝch cì l−u vùc s«ng kh¸c nhau, miÔn lµ ®Æc ®iÓm cña c¸c l−u vùc s«ng gièng nhau. C¸c m« h×nh l−u vùc s«ng hoÆc c¸c m« h×nh con ®«i khi còng ®−îc hiÓu lµ c¸c m« h×nh ph©n bè hoÆc m« h×nh khèi. M« h×nh ph©n bè lµ mét m« h×nh trong ®ã ph¹m vi sù thay ®æi trong c¸c ®Æc ®iÓm l−u vùc s«ng vÝ dô: phï sa vµ ®Êt sö dông cã thÓ ®−îc dïng trùc tiÕp trong viÖc øng dông m« h×nh. Trong mét m« h×nh khèi, kh«ng thÓ lµm ®−îc ®iÒu nµy, vµ do ®ã c¸c gi¸ trÞ ®iÓn h×nh hoÆc th«ng th−êng vÒ ®é dèc cña ®Êt, ®é dµi cña dèc, ®Æc tÝnh phï sa . . . th−êng ®−îc sö dông. DÜ nhiªn c¸c m« h×nh ph©n phèi ®−îc −a thÝch h¬n, nh−ng chóng ph¶i tr¶ thªm gi¸ v× tÝnh phøc t¹p cña m« h×nh, vµ d÷ liÖu vµo vµ qu¸ tr×nh thùc hiÖn (trªn m¸y tÝnh ®¾t). Do vËy, hÇu hÕt c¸c m« h×nh l−u vùc s«ng hiÖn nay lµ m« h×nh khèi. Trªn c¬ së nµy, chóng ta tiÕp tôc kiÓm tra l¹i vµ so s¸nh c¸c m« h×nh l−u vùc s«ng th−êng ®−îc sö dông. Nh÷ng m« h×nh ®−îc lùa chän cho môc ®Ých nµy tÊt c¶ ®Òu lµ m« h×nh l−u vùc s«ng hoµn chØnh vµ m« h×nh l−u vùc s«ng chung, nh−ng kh¸c nhau vÒ c¸c ph−¬ng diÖn kh¸c. Ngoµi ra, sù lùa chän nµy còng lµ mét c¸i g× ®ã rÊt tù nhiªn. VÝ dô, cã rÊt nhiÒu m« h×nh l−u vùc s«ng cña Australia (nh− m« h×nh Moore vµ Mein, 1976), nh−ng kh«ng cã m« h×nh nµo trong sè chóng ®−îc chän ë ®©y. 6 73
  10. 10.3 M« h×nh l−u vùc s«ng Stanford M« h×nh l−u vùc s«ng Stanford ®· ®−îc ph¸t triÓn bëi Crawford vµ Linsley (1966) vµ th−êng ®−îc ca ngîi trong v¨n ch−¬ng, lµ mét trong nh÷ng m« h×nh l−u vùc s«ng tæng hîp ®Çu tiªn. M« h×nh nµy ®−îc sö dông réng r·i trong viÖc nghiªn cøu nguån n−íc vµ ®· tr¶i qua v« sè thay ®æi, bæ sung vµ söa ®æi. Cã thÓ ®−îc sù tu söa m« h×nh næi tiÕng nhÊt lµ b¶n dÞch m« h×nh nµy cña Lentusky (Jame, 1970) c¸c b¶n dÞch kh¸c còng ®−îc t−êng tr×nh bëi Ligon vµ céng sù(1969), Claborn vµ Moore (1970), Ricca (1974) vµ mét sè t¸c gi¶ kh¸c . M« h×nh STANFORD lµ mét m« h×nh l−u vùc s«ng hoµn chØnh ®−îc sö dông víi môc ®Ých øng dông cho tÊt c¶ c¸c m« h×nh l−u vùc s«ng ë mäi kiÓu vµ kÝch cì. Nã lµ mét m« h×nh liªn tôc vµ th−êng ®−îc tiÕn hµnh trong thêi gian h¬n mét n¨m. M« h×nh nµy sö dông mét sè l−îng c¸c th«ng sè khíp nhau vµ do ®ã, ®ßi hái ghi chÐp nhiÒu n¨m vÒ dßng ch¶y cho hÇu hÕt c¸c øng dông. Trong m« h×nh STANFORD, c¸c qu¸ tr×nh thñy v¨n kh¸c nhau ®−îc thÓ hiÖn mét c¸ch chÝnh x¸c nh− c¸c dßng ch¶y vµ c¸c nguån dù tr÷ (H×nh 10.1). Nh×n chung, mçi dßng ch¶y lµ mét l−îng n−íc tho¸t ra tõ nguån dù tr÷, th−êng ®−îc x¸c ®Þnh lµ chøc n¨ng cña tr÷ l−îng dù tr÷ dßng ch¶y vµ nh÷ng ®Æc ®iÓm tù nhiªn cña hÖ thèng con. Do ®ã, m« h×nh tæng thÓ ®−îc ®Æt nÒn t¶ng mét c¸ch tù nhiªn, mÆc dï rÊt dßng ch¶y vµ nguån dù tr÷ n−íc ®−îc thÓ mét c¸ch ®¬n gi¶n. MÆc dï ®iÒu nµy ®ßi hái ph¶i sö dông c¸c th«ng sè khíp nhau, nh−ng nã cã lîi thÕ lµ kh«ng ph¶i ®−a ra nh÷ng thõa sè c¬ häc vµ c¸c ®Æc ®iÓm c¬ häc cña hÖ thèng dßng ch¶y. §iÒu nµy lµm gi¶m ®¸ng kÓ yªu cÇu d÷ liÖu nhËp vµo vµ quan träng h¬n lµ cho m« h×nh tÝnh phæ biÕn. M« h×nh nµy sö dông nhiÒu nguån n−íc dù tr÷ bÒ mÆt vµ d−íi mÆt ®Êt kh¸c nhau, trong mét sè tr−êng hîp kh«ng ®−îc x¸c ®Þnh mét c¸ch râ rµng vÝ dô: Nguån dù tr÷ ë tÇng d−íi thÓ hiÖn nguån dù tr÷ ®é Èm thæ nh−ìng ®Òu kh«ng ®−îc x¸c ®Þnh râ. Thay vµo ®ã, mét th«ng sè khíp ®−îc sö dông lµ chØ sè cña nguån n−íc dù tr÷ trong vïng vµ nguån dù tr÷ dßng ch¶y LZS thay ®æi mét c¸ch réng r·i theo thêi gian tõ mét gi¸ trÞ thÊp tíi mét sè l−îng lín trªn LZSN. T−¬ng tù nh− vËy, ë tÇng trªn mét th«ng sè UZSN vµ mét LKSN ë trªn còng ®−îc sö dông. TÊt c¶ l−îng m−a vµ tuyÕt tan (trõ nh÷ng vïng kh«ng ®−îc 6 74
  11. thÊm n−íc) ®Òu trong giíi h¹n, nguån dù tr÷ h¹n chÕ trong khu vùc cao bao gåm sù ng¨n c¶n vµ nguån dù tr÷ tròng. Do ®ã, trong khu vùc cao bao gåm sù ng¨n c¶n vµ nguån dù tr÷ mÆt ®Êt hoÆc sö thÈm thÊu tíi nh÷ng vïng thÊp (ngo¹i trõ sù mÊt n−íc nhá). Mét ®Æc ®iÓm dÔ nhËn thÊy cña m« h×nh STANFORD, ®ã lµ sù thÈm thÊu, sù ch¶y hßa, vµ ET th× thay ®æi v−ît qua ph¹m vi diÖn tÝch l−u vùc s«ng mét c¸ch tù nhiªn. Kh¶ n¨ng thÈm thÊu ®−îc gi¶ thiÕt tuyÕn tÝnh, lµ ph©n phèi kh¾p diÖn tÝch l−u vùc s«ng tõ 0 cho tíi gi¸ trÞ tèi ®a: fp (H×nh 10.2). Mét phÇn cña gi¸ trÞ nµy fr, ®−îc gi÷ l¹i trong ®Êt, phÇn cßn l¹i trë thµnh dßng ch¶y hßa lÉn. C¶ fp vµ fr ®Òu lµ t¹m thêi, mçi sù thay ®æi (mét c¸ch kh¸c nhau) víi dung l−îng n−íc t−¬ng øng cña tÇng d−íi LZS hoÆc LZSN, ®Òu theo mét mèi quan hÖ thùc nghiÖm cè ®Þnh. M−a tõng giê Bèc tho¸t h¬i kh¶ n¨ng NhiÖt ®é hµng ngµy TuyÕt DiÖn tÝch kh«ng thÊm Sù gi÷ n−íc Dßng ch¶y Vïng chøa Dßng ch¶y vµo kªnh bÒ mÆt trµn phÝa trªn ThÊm Dßng ch¶y Vïng chøa Sù gi÷ n−íc ngÇm phÝa d−íi dßng ch¶y ngÇm VËn chuyÓn vµ Vïng chøa chuyÓn ho¸ n−íc ngÇm Dßng ch¶y vµo kªnh trong kªnh Dßng ch¶y ra cña Dßng ch¶y n−íc ngÇm tæng hîp H×nh 10.1. D¹ng chung cña m« h×nh l−u vùc s«ng STANFORD, chØ ra nguån dù tr÷ vµ dßng ch¶y chÝnh (biÕn ®æi Orawford vµ Linsley; 1966). 6 75
  12. Nh÷ng mèi quan hÖ t−¬ng tù ®−îc dïng ®Ó tÝnh ET thùc tÕ tõ ET tiÒm Èn, ®iÒu nµy ph¶i dùa vµo gi¸ trÞ sù bay h¬i cña hå hoÆc c¸c d÷ liÖu vµo kh¸c. M« h×nh nµy cã 3 dßng ch¶y vµo kh¸c nhau tíi mét hÖ thèng (H×nh 10.1). Trong mçi tr−êng hîp, sè l−îng liªn quan cña dßng ch¶y tr¶i qua 1 thêi gian thay ®æi phï hîp víi mét th«ng sè kiÓm so¸t dßng ch¶y vµo nguån dù tr÷ t−¬ng øng. Tèc ®é thÊm kh¶ Tèc ®é cung cÊp n¨ng Èm Tèc ®é inch/giê §Õn phÇn gi÷ n−íc §Õn phÇn tr÷ dßng bÒ mÆt ch¶y ngÇm §Õn phÇn tr÷ vïng d−íi thÊp Tû lÖ phÇn tr¨m gi÷a diÖn tÝch vµ tèc ®é ≤ H×nh 10.2: L−îc ®å cña sù ph©n bè diÖn tÝch cho m« h×nh cßn thÊm n−íc vµ dßng ch¶y hßa, M« h×nh LVS STANFORD IV. Nh÷ng th«ng sè kh¸c kiÓm so¸t giíi h¹n dßng ch¶y ra (kªnh dÉn vµo) gåm 2 b−íc. B−íc ®Çu tiªn, mét b¶n ®å thèng kª vïng giíi h¹n ®−îc sö dông ®Ó chØ ra nh÷ng ¶nh h−ëng cña thêi gian vËn chuyÓn tõ c¸c phÇn kh¸c nhau cña l−u vùc s«ng vµ c¸c vïng liªn quan. B−íc thø hai, mét nguån n−íc tù nhiªn ë l−u vùc cña s«ng chØ ra nh÷ng t¸c ®éng cña kªnh dù tr÷. Trong c«ng viÖc Ên ®Þnh cña m« h×nh, c¸c th«ng sè khíp ®−îc sö dông cho dßng ch¶y hßa lÉn, dßng ch¶y mÆt ®Êt vµ hå chøa n−íc tù nhiªn vµ ch−¬ng tr×nh con tÝnh tuyÕt tan, ®−îc ph¸t triÓn bëi Anderson vµ Crawford (1964) lµ mét sù bæ sung chÝnh vµo m« h×nh STANFORD. Nã sö dông d÷ liÖu nhiÖt ®é hµng ngµy vµ mét sè c¸c th«ng sè, trong ®ã cã thÓ ®−îc tÝnh to¸n mét vµi th«ng sè kh¸c ®−îc khíp víi nhau, mét bæ sung kh¸c ®ã lµ ®Êt phï sa ®−îc ph¸t triÓn bëi Negev (1967). 6 76
  13. D÷ liÖu vµo chñ yÕu cña m« h×nh STANFORD bao gåm sù bay h¬i hµng giê vµ hµng ngµy, vµ nhiÖt ®é nhá nhÊt vµ lín nhÊt hµng ngµy (chØ cho l−îng tuyÕt tan). NhiÒu tr¹m ®o m−a còng cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó t¨ng møc ®é chÝnh x¸c, 1 (hoÆc nhiÒu h¬n) trong sè chóng ph¶i lµ d÷ liÖu hµng giê. Sù bèc h¬i tiÒm Èn cã thÓ ®−îc nhËp vµo mét c¸ch trùc tiÕp hoÆc trong lµ sù bèc h¬i cña hå trªn c¬ së hµng ngµy hoÆc nöa ngµy. NÕu s½n cã dßng s«ng ®−îc quan s¸t hµng ngµy ®−îc nhËp vµo ®Ó so s¸nh víi gi¸ trÞ tÝnh to¸n. C¸c th«ng sè ®−a vµo bao gåm ®Êt kh¸c nhau, ®Æc ®iÓm m« h×nh l−u vùc s«ng vµ gi¸ trÞ thö nghiÖm cña c¸c th«ng sè khíp. M« h×nh thay ®æi IV (Crawford vµ Linsley, 1966) cã 16 lo¹i ®Êt bÒ mÆt, hÖ thèng kªnh vµ c¸c th«ng sè n−íc d−íi mÆt ®Êt trong ®ã 12 th«ng sè lµ th«ng sè khíp nhau. Sö dông m« h×nh thay ®æi cã hä Herrycks (1975) ®· liÖt kª 9 th«ng sè chÝnh x¸c (nh÷ng ®Æc ®iÓm l−u vùc s«ng), 6 th«ng sè ®−îc tÝnh to¸n tõ ghi chÐp lÞch sö vµ 8 th«ng sè ®−îc tÝnh to¸n b»ng thö nghiÖm vµ sai sè, céng víi 6 ®iÒu kiÖn bèc h¬i c¨n b¶n. Trong viÖc øng dông m« h×nh Stanford vµo l−u vùc s«ng víi mét sè l−îng tr¹m ®o m−a rµo, l−u vùc s«ng th−êng ®−îc chia thµnh hai khu vùc nhá. Mçi khu vùc nhá cÇn mét b¶n ghi chÐp tr¹m ®o m−a. DÜ nhiªn, ®iÒu nµy lµm t¨ng ®é tin cËy cña chÝnh x¸c cña m« t¶, do l−u vùc s«ng cì trung b×nh vµ cì réng theo Crawford vµ Linskey (1966). Lîi Ých cña mét d÷ liÖu vÒ sù thÈm thÊu tèt lµ mét yÕu tè chÝnh ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh chÝnh x¸c cña m« pháng. Nghiªn cøu cña Herrycks (1975) chØ ra h¹n chÕ nµy cña viÖc øng dông m« h×nh Trong hÇu hÕt c¸c tr−êng hîp d÷ liÖu quan s¸t ®−îc trong 4 hoÆc 5 n¨m th× ®Çy ®ñ h¬n cho khíp m« h×nh STANFORD ®· ph¸t triÓn mét ph−¬ng ph¸p th«ng sè kh¶ quan cho ph−¬ng ¸n Kentruky cña m« h×nh Stanford vµ ph−¬ng ph¸p nµy ®· ®−îc Shanhollz vµ Carr sö dông (1975). Tuy nhiªn, thö nghiÖm hÇu hÕt ng−êi sö dông khíp m« h×nh b»ng c¸ch lµm mét lo¹t th¨m dß vÒ dßng. §iÒu nµy cã thÓ thùc hiÖn ®−îc v× nh÷ng ¶nh h−ëng cña th«ng sè khíp nhau chÝnh (kho¶ng 7) lµ mét ph¹m vi réng vµ riªng rÏ, vÝ dô h¬i n−íc. Khèi l−îng m−a thay ®æi ®−îc kiÓm so¸t chñ yÕu bëi tham sè thÈm thÊu vµ tham sè dßng ch¶y hßa lÉn v.v… khi dung l−îng ch¶y vµo gÇn ®óng th× tØ lÖ th«ng sè dßng ch¶y cã thÓ sÏ khíp nhau. Tuy nhiªn, nhiÒu thö nghiÖm dßng còng cÇn ®Õn ®Ó hoµn thµnh qu¸ tr×nh khíp trõ phi gi¸ trÞ th«ng sè c¨n b¶n ®· ®−îc lùa chän 6 77
  14. mét c¸ch cÈn thËn. Gawford vµ Linsley (1966) ®· chØ ra sù quan träng cña viÖc c¸c th«ng sè chÝnh (tham sè kho¸) thay ®æi tõ l−u vùc s«ng nµy sang l−u vùc s«ng kh¸c, vµ còng ®−a ra h−íng dÉn trong viÖc chän lùa gi¸ trÞ c¬ b¶n cña chóng Shanholz vµ Carr (1975) sö dông b¶n thay ®æi m« h×nh cña Kentuaky, ®· nghiªn cøu tÝnh æn ®Þnh cña th«ng sè, sù lùa chän th«ng sè tiªu chuÈn vµ tÝnh chÊt cña m« h×nh cho th«ng sè chuÈn B¶ng 10.1 Mét sè øng dông cña m« h×nh LVS Stanford cña Crawford vµ Linskey S«ng suèi vµ vÞ trÝ DiÖn Sè vïng Dßng Sè n¨m m« HÖ sè t−¬ng tÝch xÊp con ch¶y hµng pháng quan dßng xØ n¨m ch¶y ngµy dÆm vu«ng in. Russian R. Hopland, 232 3 18 8 0.971 CA Russian R. Healdsburg 197 3 18 8 0.978 Russian R. Guerneville 1342 4 17 8 0.981 French Broad R. 296 3 43 6 0.963 Blantrye, NC South Yula R. Cisco, 55 6 46 5 0.945 NV Napa, R Helena, CA 81 1 14 5 0.979 Beargrass, Cr. 18 1 14 4 0.946 Louisville, KY Mét sè øng dông cña m« h×nh Stanford ®−îc tãm t¾t ®−îc vµ biÓu ®å tÝnh to¸n ë b¶ng 10.1. Nh÷ng chi tiÕt kh¸c n÷a, bao gåm biÓu ®å quan s¸t ®· ®−îc Crawford vµ Linsley chØ ra n¨m 1960. HÇu hÕt sù so s¸nh c¸c biÓu ®å chØ ra sù phï hîp hoµn h¶o, ®Æc biÖt cho s«ng. Khu vùc nµy ë miÒn b¾c California rÊt phï hîp víi m« h×nh b·o xo¸y thuËn, ®−îc nhËn d¹ng b»ng tr¾c ®Þa ®å phãng to vµ l−îng cña m−a mïa dßng ra chñ yÕu trong diÖn réng Larson (1965) ®· øng dông m« h×nh Stanford III cho mét l−u vùc s«ng 88 dÆm vu«ng trong cïng mét diÖn tÝch 6 78
  15. trong thêi gian kÐo dµi 20 n¨m, sö dông 5 n¨m dµi cho viÖc khíp c¸c th«ng sè (b¶ng 10.2). KÕt qu¶ còng kh¸ kh¶ quan nh−ng chØ ra r»ng l−u vùc ®Ønh lò bÞ biÕn d¹ng kÐm chÝnh x¸c h¬n c¸c tØ lÖ l−u l−îng kh¸c vµ dung tÝch ch¶y vµo. Cã thÓ øng dông m« h×nh l−u vùc s«ng STANFORD cho l−u vùc s«ng thay ®æi nh−ng trong mét sè tr−êng hîp th× kh«ng ch¾c ch¾n. Herrick vµ ®ång nghiÖp, (1975) ®· øng dông m« h×nh nµy cho c¸c l−u vùc s«ng nhá kh«ng thay ®æi, b»ng c¸ch sö dông c¸c th«ng sè ®¹t ®−îc do khíp m« h×nh víi l−u vùc s«ng thay ®æi bªn c¹nh. Ross (170) vµ Magette vµ ®ång nghiÖp (1976) ®· cã rÊt nhiÒu nç lùc víi th«ng sè chÝnh liªn quan tíi c¸c ®Æc ®iÓm l−u vùc s«ng cã thÓ ®o ®−îc b»ng c¸ch thùc nghiÖm Kentucky b¶n söa ®æi Kentucky cña m« h×nh Stanford còng ®· ®−îc sö dông trong c¶ 2 tr−êng hîp. MÆc dï mét sè th«ng sè ®· ®−îc dù ®o¸n mét c¸ch chÝnh x¸c, vÉn cÇn nç lùc ®¸ng kÓ h¬n ®Ó ®¹t ®−îc môc tiªu phæ biÕn th«ng sè m« h×nh. B¶ng 10.2. KÕt qu¶ m« h×nh Stanford III VS. Observed values for Dry CR. Near Cloverdale*, CA, 1944-1963 (Larson, 1965) Sè cña tr−êng hîp §é lÖch trung b×nh Tû sè trung b×nh: m« h×nh/quan tr¾c PhÇn tr¨m Dßng ch¶y n¨m 20 10.0 0.99 thÓ tÝch dßng ch¶y 39 13.8 1.04 cña m−a Dßng ch¶y tèi ®a 39 19.6 0.96 Cã thÓ hÇu hÕt c¸c øng dông chung cña m« h×nh l−u vùc s«ng Stanford ®· ®¹t ®−îc biÓu ®å thñy v¨n cho nh÷ng sù kiÖn m−a bÊt th−êng ®Ó më réng ghi chÐp dßng ch¶y mét c¸ch ®Çy ®ñ cho c¸c ph©n tÝch thñy v¨n. MÆc dï c¸c th«ng sè khíp nhau lµ ®¸ng tin cËy, trong nh÷ng tr−êng hîp nhÊt ®Þnh m« h×nh cã thÓ sö dông trong viÖc nghiªn cøu c¸c t¸c ®éng cña biÕn l−u vùc s«ng ®· ®−îc biÕn ®æi, vÝ dô nh− c¸c m« h×nh cña Jame (1965) Fleming (1971) Heru vµ céng sù (1975). Tuy nhiªn nh×n chung vÒ c¸c m« h×nh th«ng sè chÝnh x¸c, 6 79
  16. nÕu s½n cã, th× sÏ phï hîp h¬n cho viÖc nghiªn cøu nh÷ng t¸c ®éng ®ã (Larson, 1973). 10.4 M« h×nh Usda hl-74 & M« h×nh l−u vùc s«ng M« h×nh USDA HL vµ m« h×nh l−u vùc (Holtan vµ céng sù , 1977) cã môc ®Ých ®Æc biÖt cho c¸c l−u vùc s«ng vµ l−u vùc n«ng nghiÖp nhá, nh−ng còng ®−îc sö dông cho c¸c kiÓu l−u vùc s«ng kh¸c nhau. Sù ph¸t triÓn m« h×nh ®−îc b¾t ®Çu tõ ®Çu nh÷ng n¨m 1960, víi sù giíi thiÖu cña chøc n¨ng thÈm thÊu cña Holtan (Holtan, 1961 - 1965). M« h×nh thay ®æi ®Çu tiªn lµ USDA HL-70 ®· ®−îc c¸c t−êng tr×nh bëi Holtan vµ Lope n¨m 1971. M« h×nh nµy ®−îc bá qua sù tinh läc, bao gåm mét lo¹t sù thÓ hiÖn thùc nghiÖm hoÆc lùa chän m« h×nh con ®Ó cung cÊp mét b¶ng ph©n lo¹i biÕn thiªn thñy v¨n tõ ®Çu l−u vùc s«ng ®Õn cöa s«ng. M« h×nh USDA HL-74 cã thÓ xÕp ph©n lo¹i lµ m« h×nh hoµn chØnh v× nã xem xÐt toµn bé vßng tuÇn hoµn thñy v¨n cña mét l−u vùc s«ng. Còng cã thÓ ph©n lo¹i cho m« h×nh lµ mét m« h×nh liªn tôc v× trong m« h×nh nµy t¸i t¹o c¸c qu¸ tr×nh thñy v¨n x¶y ra gi÷a nh÷ng trËn m−a. Nã còng lµ mét m« h×nh chung thiÕt kÕ ®Ó t¸i t¹o nh÷ng t¸c ®éng cña thñy v¨n nµo vµo n«ng nghiÖp. §iÒu nµy ®ßi hái nh÷ng ghi chÐp dßng ch¶y hiÖn h÷u cho sù tÝnh to¸n lµ hÖ tÝnh ®o l−êng trong ®iÒu kiÖn lý t−ëng cña dßng kªnh vµ c¸c chÕ ®é dßng ch¶y d−íi mÆt ®Êt. Trong viÖc øng dông m« h×nh USADHL-74, ®Êt cña l−u vùc s«ng ®−îc ph©n lo¹i b»ng ®é dµi c¸c líp ®Êt ®Ó t¹o nªn nh÷ng vïng thñy v¨n t−¬ng øng, ®−îc coi lµ nh÷ng ®¬n vÞ c¬ b¶n cña mäi sù tÝnh to¸n, 3 vïng thÓ hiÖn ®é cao tù nhiªn liªn tiÕp ®ã lµ ®Êt vïng cao, s−ên ®åi vµ ®¸y thung lòng còng ®−îc sö dông sù nèi tiÕp nµy h−íng tíi viÖc liªn kÕt c¸c vïng cña c¸c ®Æc ®iÓm cña ®Êt phï sa vµ ®Êt sö dông. CÊu tróc chung cña m« h×nh dßng ch¶y ®−îc thÓ hiÖn ë h×nh 10.3. Sù thÈm thÊu vµo cho toµn bé l−u vùc s«ng bao gåm mét sù ghi chÐp liªn tôc cña l−îng m−a vµ tuyÕt r¬i. Gi¸ trÞ träng l−îng sÏ ®−îc sö dông nÕu cã nh÷ng h¬n mét tr¹m khÝ t−îng. L−îng m−a r¬i cã thÓ ®−îc kiÓm so¸t trong c¸c kho¶ng 6 80
  17. thêi gian ®Òu ®Æn hoÆc b»ng b¶ng liÖt kª ®iÓm gÉy. BÊt cø sù tÝch tô ®Êt bÞ ph©n t¸n (nh− l−îng tuyÕt ch¶y hµng ngµy) trong mét vïng nh− sau: MELT = c(T - THAW)(1-0,5 VEG) + 2P . . . (10.1) trong ®ã: MELT = l−îng tuyÕt tan ®iÓm Èn hµng ngµy trong vïng T = nhiÖt ®é kh«ng khÝ trung b×nh hµng tuÇn THAW = nhiÖt ®é tuyÕt b¾t ®Çu ch¶y VEG = mËt ®é c©y C = 1 hÖ sè (0,15 ®èi víi bÒ dµy tÝnh theo inch vµ nhiÖt ®é kh¸c) C = 1 hÖ sè (0,15 ®èi víi bÒ dµy tÝnh theo inch) Kh¶ n¨ng thÈm thÊu trong m« h×nh ®−îc tÝnh trong ph−¬ng tr×nh sau (Holtan, 1961) f = GIaS1.4 + f c (10.2) a trong ®ã: f: kh¶ n¨ng thÈm thÊu (bÒ dµy/thêi gian) GI: chØ sè t¨ng tr−ëng cña c©y cèi a: chØ sè cña bÒ mÆt liªn kÕt víi khe hë Sa: nguån dù tr÷ s½n cã (tù nhiªn) líp bÒ mÆt fc: Tèc ®é thÊm kh«ng ®æi sau thêi k× Èm −ít kÐo dµi (®é dµy/thßi gian). a lµ mét th«ng sè thùc vËt vµ GI ®−îc sö dông lµ mét tõ bæ nghÜa theo mïa cña “a”. Lóc ®Çu Sa ®−îc lÊy tõ c¸c ®iÒu kiÖn Èm −ít ban ®Çu vµ tæng sè ®Êt xèp. Gi¸ trÞ fc cã thÓ ®−îc lµ gi¸ trÞ tÝnh to¸n hoÆc gi¸ trÞ phæ biÕn cña Musgrave (1955). Trong ph−¬ng tr×nh [10.2], kh¶ n¨ng thÈm thÊu phô thuéc vµo c¸c kho¶ng trèng trong ®Êt, nh÷ng kho¶ng trèng nµy ®−îc gi¶m bít khi sù thÈm thÊu x¶y ra vµ ®−îc bëi sù bèc h¬i vµ t−íi tiªu n−íc. Nguån dù tr÷ tròng còng cã thÓ ®−îc xem xÐt trong ph−¬ng ph¸p nµy. Sù l¾ng ®äng hay sù tan cña tuyÕt 6 81
  18. v−ît qu¸ kh¶ n¨ng thÈm thÊu lµ kh«ng thÓ tr¸nh khái khi cã chuyÓn dÞch tõ khu vùc nµy tíi khu vùc kh¸c trong l−u vùc s«ng. Gi¸ng thuû M−a TuyÕt TuyÕt tan TÝch luü ThÊm Dßng ch¶y s¸t mÆt t¹i chç lâm Líp ®Êt 1 Bèc tho¸t h¬i Sù tho¸t n−íc Líp ®Êt Dßng ch¶y s¸t d−íi mÆt 2 Sù tho¸t n−íc Líp ®Êt 3 N¹p l¹i n−íc ngÇm TÝch luü Dßng ch¶y c¬ b¶n n−íc ngÇm L−íi s«ng TÝch tr÷ ë tÇng s©u Dßng ch¶y H×nh 10.3. CÊu tróc tæng qu¸t cña m« h×nh l−u vùc s«ng USDA HL - 74 (biÕn ®æi tõ Holtan vµ nnk., 1975) Trªn ®−êng ch¶y tíi kªnh, phÇn l¾ng ®äng thõa sÏ ch¶y xuèng dèc cña mçi khu vùc ®Êt. Pe - Qo = ∆D (10.3) 6 82
  19. Vµ qo = (ova) D 1,67 (10.4) trong ®ã: Pe = l−îng thÈm thÊu v−ît giíi h¹n (bÒ dµy/thêi gian) Qo = l−îng n−íc ch¶y tho¸t (bÒ dµy/thêi gian) ∆D = sù gia t¨ng cña ®é s©u dßng ch¶y qo = tèc ®é chuyÓn ®éng cña dßng ch¶y trªn bÒ mÆt (®é s©u/thêi gian) ova = hÖ sè gå gÒ HÖ sè gå ghÒ cã thÓ ®−îc tÝnh tõ mËt ®é thùc vËt, ®é dèc vµ chiÒu dµi dßng ch¶y nh− ®· chØ ra bëi Holtan vµ céng sù (1975). C¸c kªnh dÉn n−íc vµ dßng ch¶y tû lÖ quay l¹i d−íi mÆt ®Êt ®−îc sö dông mét chøc n¨ng dßng ch¶y tho¸t sù mÊt ®i qt = q0e-tm (10.5) trong ®ã qo = dßng ch¶y vµo lóc b¾t ®Çu thêi gian gia t¨ng (®é s©u/thêi gian tèc ®é chuyÓn ®éng) qt = tèc ®é chuyÓn ®éng dßng ch¶y sau thêi gian gia t¨ng t = thêi gian gia t¨ng (thêi gian) m = hÖ sè dÞch chuyÓn (thêi gian) C¸c hÖ sè dù tr÷ cho mçi chÕ ®é dßng ch¶y lÊy ®−îc tõ viÖc sö dông mét ph−¬ng ph¸p trong ®ã c¸c chÕ ®é dßng ch¶y liªn tiÕp ®−îc thÓ hiÖn b»ng c¸c ®o¹n tuyÕn tÝnh cña mét häa ®å cña biÓu ®å n−íc rót (Onstad vµ Jamienson, 1968). C¸c b−íc thêi gian cho phÐp kÐo lªn cña c¸c b¶n ®å thñy v¨n ®−îc x¸c ®Þnh b»ng sù ph©n bè l¾ng ®äng 6 83
  20. C¸c chÕ ®é dßng ch¶y d−íi mÆt ®Êt ®−îc xem xÐt ®Ó ®iÒu chØnh, sù rß rØ (do thÊm qua) tõ mét chÕ ®é ®−îc ®−a ra lµ dßng ch¶y vµo tíi chÕ ®é tiÕp theo vµ cø nh− vËy (H×nh 10.3) Sù rß rØ ®−îc ®¸nh gi¸ lµ mét chøc n¨ng cña l−îng n−íc träng lùc hiÖn t¹i t¹i mçi thêi gian gia t¨ng vµ ph¶i ®−îc thay ®æi phï hîp ®Ó cung cÊp tèc ®é dßng ch¶y tèi ®a ®· tr¶i qua trong chÕ ®é tiÕp theo. §èi víi c©y cèi ë giai ®o¹n t¨ng tr−ëng trªn, sù bèc h¬i tiÒm Èn (PET) ®−îc tÝnh tõ tÊt c¶ sù bay h¬i sö dông mét hÖ sè vµ mét chØ sè t¨ng tr−ëng cña c©y cèi (GI). PhÇn sau phô thuéc vµo nhiÖt ®é chñ yÕu cña t¨ng tr−ëng c©y cèi vµ ph¶n ¶nh sè l−îng l¸ c©y hoÆc giai ®o¹n t¨ng tr−ëng v× nã liªn quan tíi sù h« hÊp. Do ®ã: PET = GIkEp . (10.6) trong ®ã: PET: sù bèc h¬i tiÒm Èn (®é s©u/ngµy) GI: chØ sè t¨ng tr−ëng k: liªn hÖ sè Ep: tæng sù bèc h¬i HÖ sè k thay ®æi tõ 1,0 ®Õn 2,0 tïy thuéc vµo lo¹i thùc vËt (Holtan vµ c¸c céng sù. 1975). Sù bèc h¬i n−íc tiÕp tôc gi¶m tíi ®iÓm welting cña ®Êt vµ ®−îc biÓu diÔn lµ sù bèc h¬i tiÒm n¨ng thay ®æi do ®iÒu kiÖn h¬i Èm cña ®Êt hiÖn h÷u khi c¸c ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é chÝnh ®−îc tÝnh nh− sau ET = PET [(S-SA)/AWC]AWC/G (10.7) trong ®ã: ET: sù bèc h¬i n−íc dù ®o¸n (®é s©u/ngµy) S: §é rçng ®Êt tæng céng (®é s©u) SA: §é rçng ®Êt s½n cã (®é s©u) AWC: thÓ tÝch cã thÓ di chuyÓn do ET 6 84
nguon tai.lieu . vn
Toán học Môi trường Vật lý Sinh học Địa Lý Hoá học Nông - Lâm - Ngư Cơ khí - Chế tạo máy Tiếng Anh phổ thông Khoa học ứng dụng Nông - Lâm Kiến thức tổng hợp Giáo dục học Xã hội học