- Trang Chủ
- Địa Lý
- Mô hình toán thủy văn lưu vực nhỏ - Chương 11: Lựa chọn, hiệu chỉnh và kiểm chứng các mô hình thủy văn
Xem mẫu
- Ch−¬ng 11
Lùa chän, hiÖu chØnh vµ kiÓm chøng
c¸c m« h×nh thuû v¨n
11.1 Giíi thiÖu .........................................................................................711
11.2 Nguyªn t¾c c¬ b¶n cña lùa chän m« h×nh .......................................712
11.3 C¸c b−íc so s¸nh c¸c m« h×nh sè trÞ ..............................................714
11.4 Nh÷ng vÊn ®Ò trong chiÕn l−îc m« h×nh hãa .................................716
11.4 C¸c vÊn ®Ò trong kh¸i niÖm hãa m« h×nh ......................................720
11.5 C¸c vÊn ®Ò trong cÊu tróc m« h×nh.................................................724
11.6 C¸c vÊn ®Ò trong hiÖu chØnh m« h×nh ............................................725
11.7 C¸c vÊn ®Ò trong thö nghiÖm vµ kiÓm chøng m« h×nh .................731
11.8 C¸c vÊn ®Ò trong c¬ chÕ ph¸t triÓn m« h×nh ..................................733
11.9 C¸c vÊn ®Ò biÓu diÔn vµ kÕt nèi kÕt qu¶ m« h×nh ..........................735
11.10 Tæ chøc hiÖu chØnh m« h×nh ..........................................................736
11.11 Nh÷ng hç trî hiÖu chØnh b»ng ®å gi¶i ..........................................744
11.12 Nh÷ng hç trî hiÖu chØnh b»ng sè trÞ ............................................746
11.13 C¸ch tiÖm cËn hÖ thèng ®èi víi hiÖu chØnh vµ kiÓm chøng .........755
11.14 Minh häa c¸c thñ tôc hiÖu chØnh ..................................................761
11.15 Tãm t¾t ..........................................................................................766
Tµi liÖu tham kh¶o ..................................................................................766
7 09
- 7 10
- Lùa chän, hiÖu chØnh vµ kiÓm chøng
c¸c m« h×nh thuû v¨n
T¸c gi¶:
C. Douglas Jame, Gi¸m ®èc Phßng thÝ nghiÖm Tµi nguyªn n−íc,
§¹i häc C«ng lËp Utah, Logan, UT 84322
Stephen J. Buge, Phã Gi¸o s−, Khoa Kü thuËt C«ng tr×nh, §¹i häc
Washington, Seattle, WA 98195.
11.1 Giíi thiÖu
X©y dùng m« h×nh thñy v¨n lµ mét c«ng cô quan träng cho viÖc tÝnh
to¸n vµ s¾p xÕp l−îng d÷ liÖu ®Ó lËp kÕ ho¹ch nguån n−íc dù tr÷, thiÕt kÕ vµ
thùc hiÖn. Hai ch−¬ng ®Çu cña cuèn chuyªn kh¶o nµy ®· cung cÊp c¬ së m«
h×nh hãa b»ng c¸ch chØ ra nh÷ng nguyªn t¾c cña sù tæng hîp hÖ thèng tÊt ®Þnh
vµ ngÉu nhiªn. N¨m ch−¬ng tiÕp theo ¸p dông nh÷ng nguyªn t¾c nµy ®Ó x©y
dùng m« h×nh l¾ng ®äng, thÊm, dßng ch¶y, bèc h¬i, vµ dßng ch¶y d−íi mÆt ®Êt.
Ch−¬ng 10 m« t¶ nhiÒu c¸ch kh¸c nhau ®Ó cã thÓ liªn kÕt c¸c m« h×nh qu¸
tr×nh thµnh phÇn nµy thµnh mét m« h×nh thñy v¨n chung, vµ ch−¬ng 13 liÖt kª
tÊt c¶ c¸c m« h×nh s½n cã hiÖn t¹i.
Nh÷ng ng−êi thiÕt lËp kÕ ho¹ch hay ng−êi thiÕt kÕ cÇn c¸c th«ng tin
thñy v¨n cã thÓ lùa chän tõ mét lo¹t c¸c m« h×nh kh¸c nhau. Hä cã thÓ dùa
theo c¸c nguyªn t¾c chung ®−îc tr×nh bµy ë c¸c ch−¬ng tr−íc ®©y ®Ó ph¸t triÓn
mét m« h×nh míi theo c¸c yªu cÇu cña hä hoÆc hä cã thÓ lùa chän ra mét m«
h×nh tõ c¸c m« h×nh s½n cã. Môc ®Ých cña ch−¬ng nµy lµ cung cÊp h−íng dÉn
lµm sao ®Ó cho mét m« h×nh mét øng dông theo yªu cÇu, lµm sao ®Ó ®iÒu chØnh
c¸c m« h×nh ®· lùa chän ®Ó thu ®−îc c¸c th«ng tin tèt nhÊt, vµ lµm sao ®Ó thö
7 11
- nghiÖm vµ kiÓm chøng tÝnh phï hîp cña m« h×nh vµ c¸c kÕt qu¶ cña nã. Sù
h−íng dÉn nµy sÏ b¾t ®Çu b»ng sù nhiªn cøu ®Þnh tÝnh cho sù sµng läc ®Ó x¸c
®Þnh m« h×nh nµo cã thÓ ®¸p øng ®−îc yªu cÇu ®· ®−a ra, vµ sau ®ã lµ víi c¸c
kiÓm chøng ®¹i l−îng ®Þnh ®Ó hoµn chØnh sù lùa chän, hiÖu chØnh vµ thö
nghiÖm m« h×nh.
11.2 Nguyªn t¾c c¬ b¶n cña lùa chän m« h×nh
Môc tiªu cña viÖc x©y dùng m« h×nh thñy v¨n lµ ®Ó tÝnh tèc ®é vËn
chuyÓn n−íc trµn trªn mÆt ®Êt, d−íi mÆt ®Êt hoÆc trong c¸c dßng s«ng; tæng
l−îng n−íc dù tr÷ trong ®Êt hoÆc trong c¸c thuû vùc tù nhiªn; hoÆc sù thay ®æi
cña c¸c tæng l−îng vµ tèc ®é nµy theo thêi gian. C¸c kü s− vµ c¸c nhµ quy
ho¹ch thuû v¨n xem xÐt cÈn thËn sù thÓ hiÖn cña c¸c qu¸ tr×nh thñy v¨n cÇn
thiÕt cho viÖc x©y dùng m« h×nh thñy v¨n, nh− c¸c m« pháng høa hÑn cña c¸c
®¹i l−îng thuû v¨n cho viÖc ®−a ra mét quyÕt ®Þnh. Tuy nhiªn, nh÷ng ng−êi
®ang cè g¾ng m« h×nh ho¸ sÏ mau chãng nhËn thÊy c¸c quy luËt tù nhiªn chi
phèi sù vËn ®éng cña n−íc vµ c¸c nguån dù tr÷ qu¸ phøc t¹p vµ r»ng c¸c th«ng
sè ph¶i ®−îc ®o ®¹c cho sù thÓ hiÖn cña chóng th× l¹i biÕn ®æi m¹nh theo kh«ng
gian vµ thêi gian, v× vËy x©y dùng mét m« h×nh ®¸ng tin cËy hoµn toµn kh«ng
ph¶i lµ mét vÊn ®Ò dÔ dµng. KÕt qu¶ lµ, nghiªn cøu ®¸ng chó ý ph¶I ®i s©u vµo
ph¸t triÓn c¸c hiÓu biÕt quy luËt vËt lý tù nhiªn vµ c¸c d÷ liÖu ®ßi hái trong c¸c
t×nh huèng vËt lý. HiÖn t¹i khoa häc thñy v¨n vÉn ch−a thÓ ®¹t tíi mét m«
h×nh tæng qu¸t mµ cã thÓ ®−îc sö dông cho tÊt c¶ c¸c øng dông cña ng−êi sö
dông vµ v× thÕ mét ng−êi sö dông ph¶i xem xÐt c¸c kh¶ n¨ng sù lùa chän trong
viÖc quyÕt ®Þnh tÝnh thÝch hîp tèt nhÊt cña mét m« h×nh víi øng dông ®· ®−îc
®−a ra.
Vµ víi viÖc ng−êi sö dông thiÕt lËp c¸c øng dông nµy, th× khoa häc thñy
v¨n còng ®−îc ngµy cµng ph¸t triÓn h¬n. Mét trong nh÷ng sù ®ãng gãp quan
nhÊt cña viÖc x©y dùng m« h×nh vµo sù tiÕn bé cña khoa häc thñy v¨n, lµ th«ng
qua quy luËt thu thËp d÷ liÖu, sù m« t¶ l¹i hÖ thèng, vµ sù thÓ hiÖn kÕt qu¶ ®·
yªu cÇu cÇn cã sù biÓu diÔn ®Þnh l−îng cña c¸c qu¸ tr×nh thñy v¨n phøc t¹p.
Khi c¸c kÕt qu¶ m« h×nh ®−îc so s¸nh víi d÷ liÖu ®o ®¹c, th× nÕu lµm viÖc mét
c¸ch véi vµng kh«ng cÈn thËn, kÕt qu¶ sÏ v« gi¸ trÞ vµ kh«ng thÓ tin cËy ®−îc
7 12
- trong c¸c øng dông thùc tÕ. Qua viÖc lµm m« h×nh mét c¸ch cÈn thËn, c¸c nhµ
khoa häc hiÓu biÕt h¬n vÒ nguyªn nh©n cña c¸c sù kiÖn tù nhiªn quan s¸t ®−îc
vµ c¸c nhµ quyho¹ch t×m ra c¸c tÝnh to¸n ®¸ng tin cËy h¬n cña c¸c dßng ch¶y
vµ nã bÞ ¶nh h−ëng nh− thÕ nµo bëi sù lùa chän kÕ ho¹ch. C¸c nhµ khoa häc
muèn gi¶i thÝch mÉu quan s¸t ®−îc cña sù thÊm, dßng ch¶y trµn, dßng ch¶y
kªnh; c¸c nhµ quy ho¹ch muèn thiÕt kÕ c¸c hå chøa, ph¸c ho¹ ®ång b»ng ngËp
lò, vµ kÝch th−íc c¸c cèng.
Tiªu chuÈn c¬ b¶n cho nhµ quy ho¹ch trong viÖc lùa chän, hiÖu chØnh vµ
kiÓm tra m« h×nh ph¶i lµ m« h×nh sÏ thùc hiÖn nh− thÕ nµo, nh− lµ mét ®iÒu c¬
b¶n cho viÖc ra quyÕt ®Þnh quy ho¹ch vµ qu¶n lý. Tiªu chuÈn c¬ b¶n cho c¸c
nhµ khoa häc lµ ph¶i biÕn m« h×nh ®ãng gãp nh− thÕ nµo ®Õn sù hiÓu biÕt m«
h×nh thñy v¨n, vµ gióp cho ng−êi tr¾c ®Þa lËp kÕ hoÆc ®−a ra nh÷ng quyÕt ®Þnh
tèt h¬n. B»ng viÖc ¸p dông nh÷ng ®ãng gãp khoa häc lµm cho viÖc lËp kÕ ho¹ch
vµ quyÕt ®Þnh qu¶n lý ®−îc gióp ®ì v× chóng cã thÓ ch¾n h¬n vÒ kÕt qu¶ thñy
v¨n cña sù lùa chän, hä xem xÐt vµ cã thÓ cã sù ch¾c ch¾n h¬n trong viÖc dù
®o¸n thñy v¨n cho nh÷ng thiÕt kÕ kü thuËt hä ®−a ra. Nh÷ng ng−êi quyÕt ®Þnh
chÝnh, do ®ã nh÷ng sö dông dù ®o¸n thñy v¨n lµ nh÷ng ng−êi lËp kÕ ho¹ch vµ
nh÷ng kü s− thiÕt kÕ chuyªn nghiÖp. GÇn ®©y, sù thay ®æi vÞ trÝ vÒ phÝa tham
gia chung trong viÖc lùa chän c¸c dù ¸n Cña chÝnh phñ vµ vÒ phÝa thùc hiÖn c¸
nh©n, ®ang t¨ng lªn yªu cÇu ®èi víi c¸c m« h×nh thñy v¨n, cã thÓ chØ ra th«ng
tin cho nh÷ng ®Þa ®iÓm cô thÓ, vÝ dô (phã th¸c cho l« ®Êt) bÊt cø khi nµo ai ®ã
muèn, ®−îc hiÓu mét c¸ch dÔ dµng bëi Ýt phøc t¹p h¬n (Japes, 1973).
Mét m« h×nh thñy v¨n thÓ hiÖn c¸c qu¸ tr×nh dßng ch¶y lµ sö dông mét
ph−¬ng ph¸p cã thÓ dïng ®Ó dù ®o¸n:
a) M« h×nh kiÓu mÉu ph¶n øng nh− nµo víi nh÷ng kÝch thÝch liªn tiÕp
bªn ngoµi;
b) TÇm quan träng cña sù ph©n bè tÇn sè cña c¸c ph¶n øng (l−u l−îng
cao hoÆc thÊp) hoÆc
c) HÖ thèng sÏ thay ®æi nh− thÕ nµo ®Ó phï hîp víi sù ph¶n øng.
Sù thÓ hiÖn cã thÓ lµ mét m« h×nh tù nhiªn cung cÊp b¶n sao quy m«
d−íi cña hÖ thèng nguyªn b¶n, mét m« h×nh t−¬ng tù sö dông hÖ thèng tù
7 13
- nhiªn kh¸c ®−îc x©y dùng kinh tÕ h¬n nh−ng cã nh÷ng ®Æc ®iÓm ph¶n øng
t−¬ng tù, hoÆc lµ mét m« h×nh sè häc thÓ hiÖn c¸c qu¸ tr×nh thñy v¨n b»ng mét
lËp tr×nh cho m¸y tÝnh ch÷ sè. M« h×nh tù nhiªn vµ m« h×nh t−¬ng tù cã nh÷ng
−u ®iÓm nhÊt ®Þnh, trong ®ã ¶nh h−ëng cña quy luËt tù nhiªn kh«ng thÓ ®−îc
chØ ra b»ng nh÷ng ph−¬ng tr×nh ng¾n gän vµ dÔ gi¶i (hoÆc yªu cÇu tÝnh chÝnh
x¸c v−ît qu¸ kinh nghiÖm ®ã, cña ph−¬ng tr×nh. VÝ dô m« h×nh thñy v¨n cña
®Ëp trµn) hoÆc trong ®ã sù gièng nhau chÝnh x¸c vµ kh«ng ®¾t. Tuy nhiªn, hiÖn
nay m« h×nh m¸y tÝnh sè trÞ thñy v¨n häc chiÕm −u thÕ bëi v×:
a. Gi¸ cña nã rÎ vµ cho sù tiÕt kiÖm trong khi c¸c kiÓu m« h×nh kh¸c th×
®ßi hái nh÷ng lao ®éng cã kü thuËt ®¾t vµ hiÕm.
b. TÝnh dÔ di chuyÓn cña nã tõ mét m¸y tÝnh nµy hoÆc mét h×nh mÉu
nguyªn b¶n sang m¸y tÝnh kh¸c hoÆc h×nh mÉu kh¸c.
c. DÔ dµng h¬n cho ng−êi lµm m« h×nh nÕu muèn thay ®æi.
Do ®ã ch−¬ng nµy ®−îc thu hÑp trong m« h×nh m¸y tÝnh sè.
11.3 C¸c b−íc so s¸nh c¸c m« h×nh sè trÞ
øng dông cña mét m« h×nh m¸y vi tÝnh lµ ®Ó ®¹t ®−îc yªu cÇu ®· ®−a
ra, ®ßi hái mét b¶n kiÓm kª vµ sù −íc l−îng cña c¸c m« h×nh s½n cã, lµm theo
hoÆc thay ®æi (cã thÓ b¾t ®Çu tõ sù ngÉu høng) m« h×nh cho lµ phï hîp nhÊt vÒ
c¸c mËt ®é tin cËy vµ gi¸ c¶ (c¶ hai yÕu tè phô thuéc vµo hiÓu biÕt cña ng−êi sö
dông vµ söa ®æi) m« h×nh ®· chän ®Ó dù to¸n tÇm quan träng cña d÷ liÖu thñy
v¨n. Ch−¬ng 13 ®−a ra mét b¶ng thèng kª c¸c m« h×nh s½n cã hiÖn nay vµ
(th«ng tin d÷ liÖu) chung cho viÖc chän läc s¬ khai. §Ó thµnh lËp ®−îc viÖc chän
chuÈn th× viÖc kiÓm tra l¹i sù nh÷ng ph−¬ng thøc trong viÖc ph¸t triÓn m«
h×nh lµ rÊt cã Ých, bëi v× sù lùa chän lµm m« h×nh t¹o cho nh÷ng ph−¬ng thøc
nµy, ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh phï hîp vµ s¶n phÈm cña anh ta víi bÊt cø c¸ch sö
dông nµo ®−îc ®−a ra.
X©y dùng m« h×nh thñy v¨n ®ßi hái:
a. NhËn d¹ng chÊt l−îng thñy v¨n quan träng víi ng−êi sö dông vµ do
®ã ®−îc tÝnh bëi m« h×nh.
7 14
- b. NhËn d¹ng c¸c qu¸ tr×nh thñy v¨n trong hÖ thèng nguyªn b¶n cÇn
ph¶i lµm mÉu ®Ó tÝnh chÊt l−îng mong muèn t−¬ng øng.
c. Lùa chän ph−¬ng tr×nh ®Ó thÓ hiÖn mçi qu¸ tr×nh thñy v¨n tù nhiªn
thµnh phÇn x¸c ®Þnh (ch−¬ng 3-7).
d. CÊu t¹o ph−¬ng tr×nh cho c¸c hÖ sè ph©n biÖt, ®· xö lý nh− c¸c h»ng
sè, trong c¸c ph−¬ng tr×nh kÓ c¶ m« h×nh tõ c¸c th«ng sè kh¸c nhau trong viÖc
söa ®æi m« h×nh, trong c¸c l−u vùc s«ng x¸c ®Þnh.
e. KÕt hîp c¸c ph−¬ng tr×nh cña qu¸ tr×nh ®· chän vµo mét khung m¸y
®iÖn to¸n (m« h×nh sè häc) mét c¸ch phï hîp, phôc håi, c¸c ph¶n øng thñy v¨n
cho hÖ thèng (ch−¬ng 10).
f. Lùa chän c¸c gi¸ trÞ cho th«ng sè, c¸c gi¸ trÞ nµy ph¶i ®−a ra nh÷ng dù
®o¸n tèt nhÊt cña ph¶n øng thñy v¨n cho mét m« h×nh l−u vùc s«ng x¸c ®Þnh.
g. KiÓm tra sù t−¬ng øng cña c¸c dù ®o¸n m« h×nh trong c¸c øng dông
yªu cÇu.
h. TruyÒn ®¹t kÕt qu¶ cho nh÷ng ng−êi quyÕt ®Þnh.
5. Yªu cÇu dÉn t¹o ra m« h×nh, yªu cÇu thø 6 söa ®æi nã, yªu cÇu thø 7
lµ kiÓm tra m« h×nh, vµ yªu cÇu thø 8, ph−¬ng diÖn quan s¸t cña th«ng tin kü
thuËt cho thÊy sè liÖu kü thuËt ®Ó ng−êi sö dông cã thÓ hiÓu vµ tin t−ëng nã lµ
h¹n ®Ó hoµn chØnh m« h×nh gi¸ trÞ.
Mét ng−êi, lùa chän tõ mét nhãm c¸c m« h×nh ®· lªn ch−¬ng tr×nh bëi
nh÷ng ng−êi kh¸c, kiÓm tra l¹i quyÕt ®Þnh cña nh÷ng ng−êi lµm mÉu víi 5 yªu
cÇu ®Çu. Sù lùa chän nªn dùa trªn tÝnh to¸n cña ng−êi sö dông lµ:
a) M« h×nh ®−a ra kiÓu d÷ liÖu cÇn thiÕt.
b) §Æc ®iÓm cña l−u vùc s«ng thÓ hiÖn qua c¸c th«ng sè thùc tÕ ¶nh
h−ëng tíi ph¶n øng cña l−u vùc s«ng trong øng dông (®−îc chñ ®Þnh)
c) C¸c ph−¬ng tr×nh ®−îc sö dông ph¶i ®óng d÷ liÖu s½n cã, tÝnh dÔ dµng
s½n cã cña mµy tÝnh vµ
d) M« h×nh sÏ cho kÕt qu¶ phï hîp víi môc ®Ých sö dông, vÒ chÊt l−îng
cã thÓ chÊp nhËn ®−îc víi gi¸ hîp lý trong mét khung thêi gian ®ßi hái, sù thay
7 15
- ®æi ®Ó t×m ra mét ph−¬ng tr×nh c¸c th«ng sè sao cho sÏ vµ cã thÓ t¸i sö dông.
Tr−íc kiÓm chøng nªn ®¸nh gi¸ tÝnh chÝnh x¸c cña m« h×nh ®Ó quyÕt ®Þnh.
QuyÕt ®Þnh cña ng−êi x©y dùng m« h×nh mét ng−êi sö dông nªn xem xÐt
sù lùa chän m« h×nh, sù söa ®æi phï hîp vµ viÖc kiÓm tra cã thÓ chia thµnh c¸c
mÆt vÒ
a) m« h×nh chiÕn l−îc
b) m« h×nh kh¸i niÖm
c) m« h×nh cÊu tróc
d) m« h×nh tù söa ®æi
e) m« h×nh thö nghiÖm vµ kiÓm tra
f) m« h×nh ®éng lùc ph¸t triÓn
g) tr×nh bµy vµ truyÒn ®¹t kÕt qu¶ m« h×nh.
B¶y khÝa c¹nh nµy sÏ ®−îc nghiªn cøu trong 7 phÇn tiÕp sau cña ch−¬ng
nµy.
11.4 Nh÷ng vÊn ®Ò trong chiÕn l−îc m« h×nh hãa
Nh÷ng vÊn ®Ò trong m« h×nh kÕ ho¹ch liªn quan tíi môc ®Ých chÝnh cña
viÖc x©y dùng m« h×nh vµ kiÓu m« h×nh thÝch hîp nhÊt ®Ó ®¹t ®−îc nh÷ng môc
®Ých ®ã. Cã 4 c¸ch lùa chän ®ã lµ:
1. Sù t¸i t¹o sù chuyÓn 4 giai ®o¹n chuyÓn ®éng cña n−íc qua c¸c qu¸
tr×nh thµnh phÇn tù nhiªn vµ sau ®ã tæng hîp c¸c kÕt qu¶ th«ng qua l−îng
n−íc tÝnh trong 1 m« h×nh thñy v¨n chung. M« h×nh Stanford (Craieford,
Lensley, 1966), lµ mét vÝ dô, cïng cÊp, ®−a ra sè liÖu liªn tôc vÒ c¸c nguån dù
tr÷ n−íc vµ sù chuyÓn ®éng theo thêi gian. Mét sè m« h×nh thñy v¨n biÕn cè
(ch−¬ng 10) ®−a ra kiÓu tÝnh nµy trong suèt thêi gian cã m−a.
2. Sù t¸i t¹o dßng ch¶y tæng thÓ (hoÆc ®é Èm ®Êt, sù bèc h¬i hoÆc mét sè
sù chuyÓn ®éng cña n−íc vµ nguån dù tr÷ kh¸c) cho mét sù kiÖn hoÆc nhiÒu sù
kiÖn ®−îc lùa chän (mét ngµy vµ ®Þa ®iÓm ®· ®−îc ®−a ra) qua mèi quan hÖ cã
®−îc b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p thèng kª kÌm theo sù liªn kÕt tèi ®a gi÷a c¸c d÷
7 16
- liÖu vµo (vÝ dô: sù l¾ng ®äng, ®é Èm tr−íc, vµ cì hå) vµ s¶n l−îng (vÝ dô: dßng
ch¶y...)
Ph−¬ng ph¸p truyÒn thèng ®Ó tÝnh dßng ch¶y tõ c¸c th«ng tin vÒ ®Æc
®iÓm m−a vµ ®é Èm tr−íc (Linsley et.al.pp.265-274) c¸c ph−¬ng ph¸p thèng kª
kh¸c nhau, vµ mét sè m« h×nh “biÕn cè” lµ c¸c vÝ dô (ch−¬ng 10).
3. Sù dù ®o¸n c¸c ®Æc tÝnh thèng kª cña hµng lo¹t sù kiÖn th«ng qua c¸c
mèi quan hÖ cã ®−îc b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p thèng kª, t×m kiÕm sù liªn hÖ tèi ®a
cña b¶n thèng kª (®· ®−îc lùa chän). (VÝ dô: sù ®æi h−íng th«ng th−êng hoÆc
sù ®æi h−íng tiªu chuÈn cña hµng lo¹t ghi chÐp lò hµng n¨m tÝnh 10 – hoÆc
100 – yr ®Ønh lò v.v...) víi c¸c ®Æc ®iÓm l−u vùc s«ng (khu vùc tiªu n−íc, khu
vùc cã rõng phñ, ®é dèc, lo¹i ®Êt v.v...) Nh÷ng ph−¬ng ph¸p ®−îc ph¸t triÓn víi
Santa Clata Courtry, CA cho tÊt c¶ ®Ó dù ®o¸n ®Ønh lò ë c¸c l−u vùc sèng
kh«ng thay ®æi (S¹ch vµ céng sù. 1976) vµ bëi Fletcher vµ céng sù (1976) cho
viÖc dù to¸n dßng lò cho tÇn sè c¸c cèng ngÇm lµ c¸c dô minh häa. Thèng kª
dßng ch¶y ®−îc tÝnh trong ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc sö dông ph−¬ng ph¸p ngÉu
nhiªn (ch−¬ng 2) ®Ó tÝnh s¶n l−îng cña hå chøa møc tù nhiªn.
4. Sù ®¸nh gi¸ thiÕt kÕ hÖ thèng hoÆc sù thùc hiÖn b»ng c¸ch lËp ch−¬ng
tr×nh m« h×nh ®Ó tæng hîp d÷ liÖu thñy v¨n víi c¸c yªu tè kinh tÕ, x· héi vµ
m«i tr−êng liªn quan. KÕ ho¹ch lµm m« h×nh nµy ®−îc chøng minh trong c¸c
m« h×nh lùa chän sù liªn hÖ hoµn h¶o cña ph−¬ng ph¸p kiÓm so¸t cÊu tróc vµ
kh«ng cÊu tróc (Jame, 1970) hoÆc lµm cho dÔ dµng h¬n cho khÝa c¹nh kh¸c cña
thiÕt kÕ thñy v¨n (Fleming, 1972, trang 257-312).
ë kÕ ho¹ch ®Çu tiªn, sù t¸i t¹o dùa trªn c¸c tr×nh tù nhiªn thµnh phÇn
®ßi hái sù ph©n chia nhá l−u vùc thµnh c¸c ®¬n vÞ kh«ng gian t¸ch biÖt vµ sù
ph©n chia kho¶ng thêi gian ph©n tÝch thµnh c¸c ®¬n vÞ thêi gian riªng rÏ. D÷
liÖu ph¶i ®−îc thu gän ®Ó ph¸c häa sù l¾ng ®äng vµ sù bèc h¬i tiÒm Èn, thu
gom, khuyÕn khÝch ho¹t ®éng thñy v¨n trong mçi ®¬n vÞ kh«ng gian b»ng thêi
gian vµ ®Ó ph¸c ho¹.
Giai ®o¹n c¸c ®Æc ®iÓm tù nhiªn kiÓm so¸t ph¶n øng cña mçi ®¬n vÞ
kh«ng gian lµm m« h×nh nh− vËy bÞ giíi h¹n, bëi kh«ng thÓ ®¹t ®−îc d÷ liÖu
hoµn chØnh trong mét hÖ kh«ng gian - thêi gian hÑp. Bëi v× d÷ liÖu hoµn chØnh
7 17
- ®ßi hái sù thÓ hiÖn tù nhiªn tæng hîp vµ thêi gian tÝnh ®ßi hái sù ph−¬ng ph¸p
lÆp l¹i mét lÇn ®èi víi mét ®¬n vÞ kh«ng gian - thêi gian hÑp - cña c¸c ph−¬ng
tr×nh kh¸c nhau th× míi cho ra sù thÓ hiÖn qu¸ tr×nh chÝnh x¸c. Bëi thÕ, c¸c m«
h×nh cã hiÖu lùc th−êng dïng mét vïng ë mét cì phï hîp víi mËt ®é m−a thay
®æi h¬n lµ c¸c vïng ®ång chÊt tÝnh nhá, vµ sö dông sù tËp hîp thêi gian cña sù
chuyÓn ®éng tæng thÓ cña n−íc theo giê hoÆc ngµy lín lµ tèc ®é dßng ch¶y liªn
tiÕp ngay lËp tøc. Tuy nhiªn, tÝnh th« s¬ cña hÖ lín h¬n lµ nguyªn nh©n lµm
cho c¸c tham sè trong ph−¬ng tr×nh Ýt liªn quan trùc tiÕp víi c¸c ®Æc ®iÓm l−u
vùc s«ng tù nhiªn cã thÓ ®o ®−îc. Do ®ã, c¸c gi¸ trÞ cho c¸c th«ng sè ph¶i ®−îc
tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p thèng kª dùa trªn tiªu chuÈn phï hîp nhÊt cña c¸c kÕt
qu¶ cña m« h×nh víi d÷ liÖu chÝnh x¸c (d÷ liÖu ®o ®−îc). Mét m« h×nh söa ®æi
b»ng c¸ch nµy chØ cã thÓ ®−îc sö dông cho c¸c ®iÒu kiÖn trong d÷ liÖu ®Ó söa
®æi nã, nã kh«ng thÓ sö dông ®Ó suy ra mét d·y c¸c d÷ liÖu söa ®æi kÕ ho¹ch
thø 2 cung cÊp cho ngµy sö dông mét m« h×nh ®¬n gi¶n h¬n b»ng c¸ch thay thÓ
b¶n sao sù chuyÓn ®éng cña n−íc qua c¸c qu¸ tr×nh tù nhiªn. Ph−¬ng ph¸p
thèng kª ®−îc sö dông ®Ó tÝnh s¶n l−îng (dßng ch¶y) tõ mèi liªn quan víi d÷
liÖu vµo (sù l¾ng ®äng) vµ c¸c ®Æc ®iÓm cña l−u vùc s«ng ®−îc kiÓm tra dùa
trªn c¬ së tÝnh ®óng cña sù phï hîp c¸c kÕt qu¶ cuèi cïng mµ kh«ng cÇn bÊt cø
sù dù phßng nµo vÒ viÖc kiÓm tra c¸c qu¸ tr×nh ë gi÷a. Mét vÝ dô ®Æc tr−ng lµ
sö dông dßng ch¶y ®· ®−îc ®o ®¹c ë c¸c vïng r¶i r¸c ®Ó ph¸t triÓn mèi quan hÖ
vïng gi÷a c¸c dßng ch¶y vµ c¸c ®Æc ®iÓm cña l−u vùc s«ng ®Ó tÝnh c¸c dßng
ch¶y ë c¸c ®Þa ®iÓm kh«ng thay ®æi. Sù c¸ch biÖt lín h¬n cña c¸c ph−¬ng tr×nh
nµy vÒ c¸c qu¸ tr×nh tù nhiªn g©y ra nh÷ng khã kh¨n h¬n trong viÖc ®¹t ®−îc
dù ®o¸n ®¸ng tin cËy cho c¸c l−u vùc s«ng hiÖn râ trong d÷ liÖu c¬ b¶n (d÷ liÖu
gèc) vµ cã sù xa c¸ch h¬n lín h¬n gi÷a c¸c kÕt qu¶ dù ®o¸n vµ kÕt qu¶ ®o ®−îc
c¸c vÝ dô vÒ giai ®o¹n 3 ( mèi quan hÖ vïng ®Ó tÝnh th«ng sè kÕ ho¹ch. VÝ dô
nh− trËn lò 100 n¨m thay cho dßng ch¶y trong sù kiÖn lÞch sö) ®−îc øng dông
trong viÖc dù ®o¸n s¶n l−îng hå chøa n−íc tù nhiªn (Haan vµ Allen, 1972) vµ
trong c¸c nghiªn cøu vÒ lò vïng. Nghiªn cøu m−a vïng Santa Clara ®· sö
dông ghi chÐp tõ 23 tr¹m thay ®æi – trong vïng vµ gÇn vïng ®Ó ®¹t ®−îc mèi
quan hÖ gi÷a trËn lò th−îng nguån 100 yr vµ c¸c ®Æc ®iÓm l−u vùc s«ng:
7 18
- Q100 = 19.4 A0.95 P0.58S-0.25 (11.1)
Trong ®ã: Q100 lµ tÝnh 100-yr tÝnh b»ng cfs (0,0283m3/s)
A lµ vïng tiªu n−íc tÝnh b»ng dÆm vu«ng (2,59 km2)
P lµ sù l¾ng ®äng th«ng th−êng hµng n¨m tÝnh = inch (0,0253m)
S lµ ®é dèc cña dßng ch¶y chÝnh (Saah vµ céng sù 1976, Hang 36)
Ph−¬ng tr×nh cã mét hÖ sè x¸c ®Þnh (R2): 0,904 vµ mét sai sè tÝnh to¸n
tiªu chuÈn cho Q100 lµ 0,128. D÷ liÖu th«ng sè kÕ ho¹ch hoÆc hay biÕn sè phô
thuéc ®−îc sö dông ®Ó ®Æt ®−îc mét mèi quan hÖ nh− vËy ®−îc tÝnh mét c¸ch
lý t−ëng tõ c¸c dßng ch¶y dµi liªn tiÕp nh−ng cã thÓ ®−îc chÝnh x¸c tõ lo¹t d÷
liÖu tÝnh ®−îc ë 1 trong 2 giai ®o¹n ®Çu.
Trong khi c«ng thøc (11.1) rÊt h÷u Ých ®èi víi c¸c nhµ qu¶n lý ë vïng
Santa Clara, s½n ®Ó dù ®o¸n tÝnh lò ë nh÷ng vïng kh«ng thay ®æi, nã còng lµ
mét vÝ dô tèt ®Ó minh ho¹ cho sù thËn träng cÇn ®ßi hái trong viÖc sö dông lo¹i
m« h×nh nµy. C«ng thøc 11.1 hoµn toµn kh«ng nªn ¸p dông ngoµi vïng nµy,
ngo¹i trõ nh÷ng n¬i däc theo ®−êng biªn cña nã. H¬n n÷a mét b¶n ®å ®Þa ®iÓm
chØ ra 23 l−u vùc s«ng thay ®æi cho thÊy, thùc tÕ tÊt c¶ c¸c vïng nµy ®· n»m ë
mét nöa miÒn t©y cña vïng, ë miÒn §«ng cã sù kh¸c nhau ®¸ng kÓ vÒ thêi tiÕt
®Þa h×nh, ®Þa thÕ. ThËm chÝ víi mét nöa phÝa T©y, cã nhiÒu l−u vùc s«ng bªn
ngoµi mét d·y thay ®æi, c¸c vïng thuéc hoÆc bÞ ¶nh h−ëng bëi c¸c vïng kh¸c,
vïng nµy kh«ng xuÊt hiÖn trong c«ng thøc bëi v× chóng ®· kh«ng nhiÒu l¾m
gi÷a c¸c l−u vùc s«ng. TÊt c¶ nh÷ng vÊn ®Ò nµy minh häa nh÷ng mèi ®e däa
trong viÖc suy ra ngoµi nh÷ng d÷ liÖu s½n cã, vµ tÊt c¶ chóng cÇn ph¶i ®−îc
nghiªn cøu mét c¸ch kü l−ìng.
Giai ®o¹n thø 4 tæng hîp m« h×nh thñy v¨n víi d÷ liÖu kh¸c nhau vÒ c¸c
¶nh h−ëng tù nhiªn, kinh tÕ, vµ m«i tr−êng ®Ó gióp ng−êi ®−a ra quyÕt ®Þnh
hiÓu.
a. ¶nh h−ëng cña c¸c thay ®æi tù nhiªn x¶y ra trong l−u vùc ®èi víi dßng
ch¶y (Lumb vµ Jame, 1976) hoÆc
b. Lîi Ých vµ gi¸ c¶ cña nh÷ng thay ®æi cÊu tróc trong khi x©y dùng sù
tæng hîp nµy më réng ph¹m vi cña m« h×nh ®Ó m« t¶ sù liªn quan cña nh÷ng
7 19
- thay ®æi thñy v¨n h¬n lµ ®Ó ng−êi sö dông t×m kiÕm c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c ®Ó
øng dông s¶n l−îng cña m« h×nh thñy v¨n.
Giai ®o¹n thø nhÊt cã øng dông chÝnh cña nã khi ta muèn mét lo¹t c¸c
ph¶n øng thñy v¨n theo thêi gian hoÆc th«ng tin c¸c ph¶n øng thñy v¨n sÏ
®−îc thay thÕ bëi c¸c thay ®æi cña l−u vùc s«ng nh− thÕ nµo. Nã ®−îc n©ng cao
bëi sè l−îng d÷ liÖu vÒ c¸c ®Æc ®iÓm tù nhiªn cña l−u vùc s«ng vµ trë nªn ngµy
cµng cã søc l«i cuèn h¬n khi cÇn ®Õn c¸c −íc tÝnh cña nhiÒu kiÓu ph¶n øng
thñy v¨n h¬n (lò, dßng l−u l−îng tho¸t, dung l−îng ch¶y tho¸t, ®é Èm ®Êt...)
Giai ®o¹n thø 2 cã øng dông chÝnh cña nã trong viÖc tÝnh mét kiÓu ph¶n
øng thñy v¨n cho c¸c sù kiÖn x¸c ®Þnh (vÝ dô: tÝnh lò l−u l−îng, vµo mét ngµy
vµ trë nªn cµng ngµy cµng cã søc cuèn lµ c¸c −íc tÝnh ®ßi hái cho mét sè trËn
m−a hoÆc cho cïng mét trËn m−a trong mét sè l−u vùc s«ng tiÕp gi¸p)
Giai ®o¹n 3 th× kinh tÕ h¬n 2 giai ®o¹n ®Çu ®èi víi viÖc t¹o ra c¸c kÕ
ho¹ch dù tÝnh nh−ng ®¹t ®−îc tÝnh kÕ ho¹ch ë mét sai sè m¹o hiÓm h¬n, bëi v×
sù c¸ch xa h¬n gi÷a c¸c b−íc do c¸c nguyªn nh©n tù nhiªn.
Giai ®o¹n 4 më réng m« h×nh b»ng c¸ch ph©n c¸ch víi c¸c yÕu tè kh«ng
thñy v¨n, nh−ng ®¹t ®−îc ®iÒu ®ã víi sù m¹o hiÓm cña m« h×nh qu¸ lín (gåm
nh÷ng lÜnh vùc hiÓu mét c¸ch dÔ dµng) vµ viÖc liªn kÕt d÷ liÖu ®¸ng tin cËy
kh¸c nhau vµ cô thÓ kh«ng coi sù nhËn d¹ng râ rµng cña nh÷ng kÕt qu¶ kh«ng
ch¾c ch¾n. Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn tõ giai ®o¹n mét ®Õn giai ®o¹n 4 thay thÕ sai
sè m« h×nh tõ khoa häc thñy v¨n th«ng qua ph©n tÝch thèng kª tíi môc tiªu kÕ
ho¹ch nh÷ng bé phËn: mét ng−êi sö dông tiÒm Èn cÇn ph¶i lùa chän mét m«
h×nh phï hîp víi ®Þa ®iÓm mµ anh ta cÇn lµm trong ph¹m vi réng nµy.
11.4 C¸c vÊn ®Ò trong kh¸i niÖm hãa m« h×nh
VÊn ®Ò c¬ b¶n cña kh¸i niÖm m« h×nh hãa lµ møc ®é chi tiÕt ®−îc sö
dông trong viÖc t¹o ra c¸c kÕt qu¶ cña m« h×nh, ph¶n ¸nh c¸c ®Æc ®iÓm tù
nhiªn cña l−u vùc s«ng trong khung cña giai ®o¹n chän m« h×nh, c¸c vÝ dô x¸c
®Þnh, tõng giai ®o¹n ®ã lµ:
7 20
- a. C¸c cña tr×nh tù nhiªn nµo do m« h×nh, chi tiÕt vµ møc ®é phøc t¹p ®Ó
sö dông nh÷ng qu¸ tr×nh ®−îc lùa chän vµ chi tiÕt tÝnh to¸n sö dông ®Ó dÉn
n−íc trong m« h×nh.
b. S¶n l−îng nµo ®Ó cã kÕ ho¹ch m« h×nh (cho biÓu ®å lò, sù c©n b»ng cã
thÓ kh¸c nhau cña dßng ch¶y th−îng nguån ®Õn biÓu ®å lò hoµn chØnh), c¸c ®Æc
®iÓm m−a vµ ®iÒu kiÖn l−u vùc s«ng ®Ó sö dông lµ c¸c vïng kh«ng phô thuéc
vµ c¸c ph−¬ng ph¸p th«ng kÕ ®Ó sö dông.
c. Sù ph©n bè nµo ®Ó sö dông cho viÖc thÓ hiÖn mét lo¹t biÓu ®å thêi gian
vµ c¸c th«ng sè nµo cña sù ph©n bè ®Ó tÝnh to¸n vµ
d. Sù xem xÐt kinh tÕ, m«i tr−êng, x· héi nµo ®Ó liªn kÕt víi thñy v¨n ®Ó
®−a ra h−íng dÉn trong viÖc quyÕt ®Þnh khuynh h−íng khoa häc trong c¸c giai
®o¹n lµm m« h×nh lµ ®Ó pháng ®o¸n bÊt cø nç lùc nµo sÏ t¹o ®−îc mét m« h×nh
®óng h¬n theo lý thuyÕt hoÆc ®¸ng tin cËy h¬n kÕ ho¹ch theo thùc nghiÖm, sÏ
®−îc −a thÝch h¬n. Sù ph¶n øng lµ ®Ó x¸c ®Þnh xem nç lùc thªm ®· hîp lý ch−a.
Sù thay ®æi thùc tÕ n»m trong thµnh phÇn kÕ ho¹ch gãp phÇn quyÕt ®Þnh qu¶n
lý nguån n−íc tèt h¬n.
§Æc biÖt, liÖu c¸c gi¸ trÞ nhËn ®−îc tõ d÷ liÖu bæ sung cã biÖn hé cho gi¸
bæ sung cña mét m« h×nh tæng hîp h¬n kh«ng?
C¸c yÕu tè liªn quan ®Õn sù quyÕt ®Þnh nµy bao gåm sù gãp phÇn sù bæ
sung hoÆc c¸c kÕt qu¶ ®¸ng tin cËy h¬n sÏ ®−a ra quyÕt ®Þnh kÕ ho¹ch tèt h¬n
hoÆc thiÕt kÕ kinh tÕ h¬n. Søc m¹nh cña lý thuyÕt vµ sù ®¸ng tin cËy cña d÷
liÖu ®ßi hái cho c¸c tÝnh to¸n bæ sung, gi¸ c¶ cña viÖc liªn kÕt bÊt cø d÷ liÖu bæ
sung nµo trong mÉu ®−îc ®ßi hái vµ kh¶ n¨ng tÝnh to¸n thuËn lîi s½n cã ®Ó
®iÒu khiÓn c¸c tÝnh to¸n bæ sung víi mét gi¸ c¶ hîp lý. Mét ng−êi sö dông lùa
chän mét m« h×nh nªn kiÓm tra l¹i mét c¸ch cÈn thËn d÷ liÖu vµ tiÒn nong mµ
anh ta cã vµ môc tiªu mµ anh ta ®ang cè g¾ng ®¹t ®−îc, ®Ó ph¶n ¸nh møc ®é
phøc t¹p cao h¬n anh ta cÇn hoÆc mét ph−¬ng ph¸p kh«ng cho ra nh÷ng d÷
liÖu phô thuéc vµo chÝnh ®Õn viÖc quyÕt ®Þnh cña anh ta.
Mét sè c¸c vÝ dô cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó minh häa mèi quan t©m r»ng
nªn lùa chän mét m« h×nh cã møc ®é phøc t¹p, cô thÓ mét lµ sù lùa chän mét
ph−¬ng ph¸p cña kªnh dÉn. C¸c ph−¬ng ph¸p s½n cã s¾p xÕp tõ viÖc sö dông
7 21
- c¸c biÓu ®å thèng kª tam gi¸c vÒ diÖn tÝch - thêi gian, thªm vµo ®ã c¸c hå chøa
n−íc tù nhiªn tuyÕn tÝnh, øng dông th«ng sè dÉn cña Muskingum xuÊt ph¸t tõ
biÓu ®å ghi chÐp, ®Õn viÖc tÝnh ®éng lùc häc hoÆc ph−¬ng tr×nh èng dÉn ®éng
lùc. Häc thuyÕt thñy lùc cung cÊp dÉn ®éng lùc lµ chÝnh x¸c nhÊt nh−ng ®é
chÝnh x¸c bæ sung chØ cã thÓ ®¹t ®−îc víi c¸c gi¸ cña viÖc thu gom c¸c d÷ liÖu
bæ sung vµ cña viÖc thùc hiÖn mét m« h×nh phøc t¹p h¬n. Sù chøng minh cña
gi¸ trÞ bæ sung nµy phô thuéc vµo øng dông cña m« h×nh. VÝ dô, sù chøng minh
sÏ cho viÖc t¸i t¹o biÓu ®å lò cho kÕ ho¹ch tiªu tho¸t n−íc thµnh thÞ nh−ng
kh«ng ph¶i cho viÖc tÝnh s¶n l−îng n−íc cho kÕ ho¹ch cung cÊp n−íc. Thêi gian
gia t¨ng kh¸c nhau còng cã liªn quan ®èi víi khuynh h−íng nµy ®· ®−îc bæ
sung thuyÕt tiÕn triÓn m« h×nh c¸c m« h×nh thñy v¨n kh«ng cã sù kh¸c biÖt
nh÷ng −u ®iÓm vµ nh−îc ®iÓm. Mét kÕt qu¶ lµ, c¸c m« h×nh cã mét thø tù −u
tiªn lín h¬n cña ®é phãng ®¹i trong viÖc thÓ hiÖn mét sè qu¸ tr×nh h¬n lµ trong
qu¸ tr×nh kh¸c, viÖc thÓ hiÖn c¸c sù thiÕu c©n b»ng nµy chØ cã thÓ hîp lý nÕu
c¸c kÕt qu¶ thu ®−îc tõ m« h×nh lµ nh¹y c¶m víi. Qu¸ tr×nh thñy v¨n ®· ®−îc
thÓ hiÖn chÝnh x¸c h¬n b»ng mét thø tù so s¸nh ®é phãng ®¹i. TÝnh chÊt cña
kÕt qu¶ nªn ®−îc kiÓm tra tr−íc khi bæ sung hîp lý mét c¸ch lý thuyÕt nh−ng
(sö dông m¸y ®iÖn to¸n) c¸c yÕu tè m« h×nh ®¾t h¬n.
Coleman vµ Decoursey (1976) ®· tiÕp tôc trªn c«ng viÖc tr−íc kia cña Me
Ceien (1972) ®Ó chØ ra mét ph−¬ng ph¸p sö dông ph©n tÝch tÝnh chÊt cña m«
h×nh ®Ó tÝnh l−îng gi¶m xuèng. Sù kh¸c nhau ®¹t ®−îc bëi sù ®iÒu chØnh m«
h×nh cung cÊp mét c¬ së cho viÖc tÝnh xem sù ®iÒu chÝnh ®· hîp lý hay ch−a.
Ph−¬ng ph¸p nµy x¸c ®Þnh møc ®é) (S) víi nguån gèc kÕt qu¶ m« h×nh (R) víi
mèi liªn hÖ tíi 1 th«ng sè (P) cña lîi Ých.
Do ®ã: S = ∂R/∂P (11.2)
Møc ®é liªn quan (Sr) ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:
∂R P
Sr = (11.3)
∂P R
7 22
- Mét sè ph−¬ng ph¸p ®o thÓ hiÖn m« h×nh ®−îc tr×nh bµy trong ch−¬ng
nµy. P cã thÓ ®−îc lÊy lµ mét th«ng sè giíi h¹n hoÆc khi mét thay ®æi riªng biÖt
víi m« h×nh (thay ®æi tõ Muskingum tíi èng dÉn ®éng lùc).
Nh÷ng tÝnh to¸n møc ®é nµy cã thÓ ®−îc ¸p ®óng víi c¸c møc ®é phøc
t¹p kh¸c nhau. Møc ®é liªn quan cung cÊp mét c¬ së cho viÖc so s¸nh c¸c th«ng
sè kh¸c nhau vµ tËp trung nghiªn cøu vµ thu thËp d÷ liÖu nh¹y c¶m h¬n. Sù so
s¸nh nh− vËy gãp mét sè l−îng lín vÒ phÝa nh÷ng −u tiªn logic trong viÖc thay
®æi m« h×nh lµm viÖc vÒ mét s¶n phÈm kh«ng tiªu dïng mét kho¶ng thêi gian
lín trong c¸c tÝnh to¸n ®· chän läc, mµ sù ph©n bè cña nã cã thÓ bá qua, bëi v×
m« h×nh liªn kÕt c¸c kÕt qu¶ víi c¸c dù tÝnh rÊt cång kÒnh tõ c¸c tÝnh to¸n
kh¸c.
C«ng tr×nh thø (2) cã thÓ ®−îc liªn kÕt víi c¸c quy t¾c cña tèi −u kinh tÕ
(Jame vµ Lee, 1971) ®Ó lùa chän m« h×nh x¸c ®Þnh. Víi môc ®Ých nµy, møc ®é
kinh tÕ (Se) cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh bëi:
∂R M b
Se = (11.4)
∂P M c
trong ®ã
Mb: lµ lîi Ých nhá cña c¸c kÕt qu¶ tèt h¬n ®èi víi m« h×nh sö dông
Mc: Gi¸ nhá cña sù läc l¹i th«ng sè.
Mét gi¸ trÞ cña ®¬n vÞ v−ît qu¸ Se chØ ra mét thay ®æi cã thÓ thu lîi. Mét
ng−êi sö dông cã thÓ thay mét m« h×nh thay ®æi mµ anh ta cã thÓ s¾p xÕp ®éc
nhÊt tõ môc ®Ých øng dông cña anh ta (Se) mét chØ tiªu víi mÆt b»ng anh ta tù
tÝnh, ng−êi lµm m« h×nh th−êng xem xÐt c¸c lîi Ých nhá (phô) cho tÊt c¶ ng−êi
sö dông ®Ó s¾p xÕp c«ng viÖc bæ sung. Trong mét m« h×nh c©n b»ng hoµn
chØnh, mét ngµy cã thÓ ®¹t ®−îc tØ lÖ nhá c©n b»ng cña sù thay thÕ gi÷a c¸c
th«ng sè vµ tØ lÖ c©n b»ng cña sù biÕn ®æi gi÷a c¸c kÕt qu¶ (James vµ Lee, 1971
bang 74-82). Tuy nhiªn, sù c¶i tiÕn nh− vËy nªn thùc hiÖn v× kh¸i niÖm nhËn
thøc h¬n lµ mét sù h−íng dÉn lµm viÖc.
7 23
- C¸c nghiªn cøu kh¸c trong viÖc khíp c¸c kÕt qña víi c¸c ®Æc ®iÓm l−u
vùc s«ng lµ sù ®¸nh gi¸ c¸c ®Æc ®iÓm nµy cã thÓ ®−îc mong ®îi ®Ó thay ®æi theo
thêi gian vµ sù kiÓm so¸t ng−êi sö dông cã ®èi víi nh÷ng thay ®æi nµy. Mét
trung t©m kiÓm so¸t m−a, ®· l−u ý r»ng ®« thÞ hãa ë th−îng nguån th−îng l−u
ch¶y chi phèi cho cÊu tróc miÒn h¹ l−u, cÇn mét m« h×nh sÏ liªn kÕt ®Êt dïng ë
th−îng nguån vµ sù thay ®æi kªnh víi dßng ch¶y miÒn h¹ l−u cho kÕ ho¹ch
kiÓm so¸t lò. NÕu ng−êi sö dông ®iÒu chØnh l¹i c¸c ®Æc ®iÓm nhÊt ®Þnh cña l−u
vùc s«ng (vÝ dô: kÝch th−íc kªnh, hoÆc kh¶ n¨ng nguån dù tr÷) c¸c ®Æc ®iÓm
nµy cµng ®−îc sö dông trùc tiÕp nh− d÷ liÖu vµo cña m« h×nh, th× cµng dÔ dµng
h¬n cho anh ta sö dông m« h×nh cho kÕ ho¹ch. Mét ng−êi sö dông nghÜ vÒ c¸c
®Æc ®iÓm cña l−u vùc s«ng x¸c ®Þnh nªn chän mét m« h×nh sao cho c¸c th«ng sè
cña nã liªn quan tíi nh÷ng ®Æc ®iÓm ®ã.
11.5 C¸c vÊn ®Ò trong cÊu tróc m« h×nh
VÊn ®Ò c¬ b¶n cña mét cÊu tróc m« h×nh lµ ph−¬ng ph¸p ®Ó sö dông
trong viÖc ghÐp c¸c thµnh phÇn cña m« h×nh kh¸i niÖm víi nhau. C¸c vÊn ®Ò
x¸c ®Þnh trong vÊn ®Ò chung nµy lµ:
a. Møc ®é tÝch tô (cì cña c¸c ®¬n vÞ kh«ng gian, vµ ®é dµi cña c¸c kho¶ng
thêi gian) ®−îc sö dông nh− thÕ nµo trong m« h×nh dµnh cho môc ®Ých ®Æc biÖt,
®−îc lËp ch−¬ng tr×nh mét c¸ch nghÌo nµn vµ Ýt nghÜ ®Õn sù ph¸t triÓn tËp d÷
liÖu
b. §Ó ®iÒu khiÓn dÔ h¬n trong m« h×nh, ng−êi ph¸t triÓn c¸c m« h×nh
chung b¾t buéc ph¶i biÕt r»ng 80% nç lùc liªn quan trong viÖc lµm mÉu mét
l−u vùc s«ng ®−îc sö dông
c. Trong sù s¾p xÕp d÷ liÖu: hä ph¶i cã nh÷ng nç lùc ®¸ng kÓ ®Ó lµm ®¬n
gi¶n sù s¾p xÕp d÷ liÖu cho ng−êi sö dông.
d. Ph¹m vi vµ chÊt l−îng cña thµnh phÇn s¾p xÕp d÷ liÖu cña mét m«
h×nh lµ mét yÕu tè rÊt quan träng trong viÖc lùa chän vµ sö dông m« h×nh.
Sù ph¸t triÓn mét vµi m« h×nh chung, cã vÎ nh− cã lîi h¬n trong khoa
häc vµ thùc hµnh thñy v¨n cho ng−êi sö dông so víi ph¸t triÓn m« h×nh chuyªn
biÖt cña chÝnh anh ta.
7 24
- Mét ng−êi sö dông trong qu¸ tr×nh lùa chän m« h×nh víi cÊu tróc phï
hîp nhÊt cho mét øng dông ®Æc thï th−êng nghÜ vÒ ®Õn mét møc ®é chÝnh x¸c
cã thÓ chÊp nhËn ®−îc víi sai sè nhá nhÊt. Anh ta còng muèn c¶i tiÕn sai sè
nhá nhÊt ®ã cho møc ®é kÕt qu¶ tèt h¬n thay ®æi thêi gian phô vµ gi¸ c¶ (c«ng
thøc 11.4). VÝ dô mét ng−êi sö dông cÇn biÕt vÒ lò th−îng nguån trong mét l−u
vùc nhá cÇn ph¶i nhËn biÕt c¸c m« h×nh trong ch−¬ng 13 nµy) víi mét hÖ kh«ng
gian nhá ®ñ ®Ó chØ ra r»ng l−u vùc s«ng vµ mét hÖ nhá ®ñ ®Ó kh«ng bá qua mét
l−îng ®¸ng kÓ lò th−îng nguån. Mét lùa chän cã thÓ ®−îc thùc hiÖn gi÷a c¸c
m« h×nh trªn c¬ së sù tÝn nhiÖm cña c¸c häc thuyÕt, tÝnh to¸n kinh tÕ, sù tin
t−ëng chung cña c¸c b−íc tiÕp cËn m« h×nh, vµ thêi gian quen thuéc víi m«
h×nh vµ thµnh lËp nh÷ng tËp d÷ liÖu cÇn thiÕt.
Ng−êi x©y dùng m« h×nh th«ng th−êng chuyªn vÒ sù tin cËy lý thuyÕt víi
1 phÇn nhá trong tÝnh to¸n kinh tÕ. Hä cã thÓ ®· cÊu tróc m« h×nh cña hä ®Ó
gi¶m tíi møc tèi thiÓu nh÷ng khã kh¨n cho ng−êi sö dông trong viÖc øng dông.
Mét khã kh¨n cña ng−êi sö dông mµ ng−êi lµm m« h×nh sÏ bá sãt lµ lËp kÕ
ho¹ch nguån dù tr÷ n−íc ®−îc yªu cÇu bëi luËt ph¸p hoÆc bëi c¸c quy ®Þnh cña
nhµ n−íc ®Ó kÕt hîp c¸c nghiªn cøu trong ph©n tÝch cña hä vµ kh«ng thÓ sö
dông 1 m« h×nh mµ hä kh«ng hiÓu râ l¾m vÒ ch−¬ng tr×nh cña nã, ®Ó ch¾c ch¾n
r»ng nã cÇn nh÷ng yªu cÇu ®ã. Nh÷ng ng−êi sö dông kh¸c gÆp khã kh¨n trong
viÖc ch¹y mét ch−¬ng tr×nh hoÆc trong viÖc thuyÕt minh c¸c kÕt qu¶ vµ sÏ quay
l¹i víi mét ph−¬ng ph¸p quen thuéc h¬n mÆc dï theo lý thuyÕt nã sÏ bÊt cËp
víi yªu cÇu cña nã.
CÇn ph¶i cã sù quan t©m nhiÒu h¬n n÷a tíi sù chuyÓn giao kü thuËt cña
c¸c m« h×nh thñy v¨n phøc t¹p. Mét cuéc kh¶o s¸t thÊy r»ng mét ng−êi sö
dông cã kh¶ n¨ng øng dông thµnh c«ng mét m« h×nh phøc t¹p mµ kh«ng thÓ
kh«ng cÇn tham dù mét khãa häc vÒ m« h×nh tõ ng−êi ®· ®−îc huÊn luyÖn
tr−íc ®ã (James et al, 1975, trang 157-160).
11.6 C¸c vÊn ®Ò trong hiÖu chØnh m« h×nh
Khi mét m« h×nh ®−îc chän, nã ph¶i ®−îc söa ®æi phï hîp cho mét l−u
vùc s«ng. Cã 2 tiªu chuÈn cña sù söa ®æi: kÕt qu¶ cña m« h×nh khíp víi d÷ liÖu
ghi chÐp ®−îc vµ c¸c −íc tÝnh cña gi¸ trÞ th«ng sè thÝch hîp víi c¸c ®Æc ®iÓm
7 25
- cña l−u vùc s«ng. Nh÷ng nguån dù tr÷ nµy kh«ng thÓ rµng buéc víi bÊt cø ®Æc
®iÓm x¸c ®Þnh nµo cña l−u vùc s«ng. Chóng thÓ hiÖn sù tiÕn gÇn tæng hîp vµ
trung b×nh víi nguån dù tr÷ Èm d−íi mÆt ®Êt.
Mét m« h×nh chØ ®−a ra mét dù ®o¸n cña lò th−îng nguån 100-yr th× hÇu
nh− kh«ng thÓ kiÓm tra nÕu mµ kh«ng cã 1 ghi chÐp thay ®æi lÞch sö dµi. Mét
m« h×nh chØ ra dung l−îng ch¶y tho¸t hµng n»m cung cÊp mét lo¹t dßng ch¶y
liªn tôc theo thêi gian cho sù so s¸nh. Mét m« h×nh pháng theo qu¸ tr×nh ch¶y
tho¸t tæng thÓ cung cÊp kh¶ n¨ng cã thÓ kiÓm tra hµm l−îng n−íc thæ nh−ìng,
nguån dù tr÷ tròng, vµ c¸c ph¶n øng thñy v¨n cã thÓ nhËn thÊy ®−îc kh¸c.
Mét m« h×nh, mµ c¸c th«ng sè cña nã liªn quan ®Õn c¸c ®Æc ®iÓm tù nhiªn cña
l−u vùc s«ng, cho phÐp sö dông so s¸nh c¸c dù ®o¸n th«ng sè phï hîp nhÊt cña
viÖc t¸i t¹o s¶n l−îng thñy v¨n víi c¸c ®Æc ®iÓm tù nhiªn cã thÓ nhËn thÊy
®−îc nh− vïng kh«ng thÊm, sù thÈm thÊu cña ®Êt vµ thêi gian dßng ch¶y trong
kªnh. Nh÷ng m« h×nh nh− vËy cung cÊp c¬ héi lín h¬n cho viÖc ®¹t ®−îc sù
t−êng minh cña c¸c kÕt qu¶.
Qu¸ tr×nh söa ®æi ®ßi hái mét ph−¬ng ph¸p ®Ó ®¸nh gi¸ thµnh c«ng cña
sù söa ®æi ®· ®−a ra vµ mét ph−¬ng ph¸p kh¸c ®Ó ®iÒu chØnh c¸c dù ®o¸n
th«ng sè cho sù söa ®æi tiÕp theo. Tiªu chuÈn cña sù thµnh c«ng cã thÓ lµ mét
sù ph©n chñ quan, t−¬ng øng, mét vµi thèng kª ®−îc lùa chän nh− viÖc ®o ®é
tèt cña tÝnh trong sù v¹n, hoÆc mét vµi chøc n¨ng kh¸ch quan liªn kÕt víi
nhiÒu thèng kª. Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh cã thÓ lµ mét sù x¸c ®Þnh chñ quan vÒ
sù thay ®æi th«ng sè mong muèn cã thÓ ®−îc, mét nhãm c¸c qui luËt b¾t nguån
tõ c¸c tÝnh chÊt nghiªn cøu (c«ng thøc (11.2) hoÆc (11.3)) trªn c¸c th«ng sè
kh¸c nhau hoÆc sù thay ®æi cã hÖ thèng cña c¸c gi¸ trÞ th«ng sè ®−îc s¾p ®Æt
trong sù kiÓm tra cã hiÖu qu¶ cña mét ph¶n øng bÒ mÆt (James vµ Lee, 1971
trang 486 – 488). C¸c m« h×nh thèng kª cã khuynh h−íng dïng mét sù kiÓm
tra cã hÖ thèng bëi v× chøc n¨ng môc tiªu cña chóng ®−îc x¸c ®Þnh mét c¸ch dÔ
dµng h¬n trong khi ®ã nhiÒu ®o¹n kh¸c cho c¸c kÕt qu¶ tæng hîp cã thÓ ®−îc so
s¸nh víi c¸c gi¸ trÞ ®o ®−îc trong c¸c m« h×nh chung lµm cho tiªu chuÈn chän
phï hîp nhÊt trë nªn khã kh¨n h¬n. Trong ®iÒu kiÖn hiÖn nay, ng−êi sö dông
muèn dù ®o¸n l−u l−îng ®Ønh lò, l−u l−îng kiÖt vµ hµm l−îng n−íc trong ®Êt,
7 26
- cã thÓ thùc hiÖn mét c¸ch hîp lý 3 söa ®æi kh¸c nhau cña cïng mét m« h×nh
chung cho cïng l−u vùc s«ng.
PhÇn thèng kª cã thÓ ®−îc kiÓm tra trong viÖc ra quyÕt ®Þnh nÕu mét sù
thay ®æi ®−îc ®−a ra cã thÓ chÊp nhËn ®−îc, bao gåm:
a. Nh÷ng thèng kª tÝnh ®−îc tõ mét bé hoµn chØnh cña l−u vùc ch¶y biÕn
d¹ng (vÝ dô: sù kh¸c nhau cña tæng nhá nhÊt cña b×nh ph−¬ng l−u l−îng hµng
ngµy)
b. Nh÷ng thèng kª tÝnh ®−îc tõ nh÷ng dßng ch¶y tÇm quan träng ®Æc
biÖt (vÝ dô: sù kh¸c nhau cña tæng nhá nhÊt cña b×nh ph−¬ng l−u l−îng hµng
ngµy trong thêi gian l−u l−îng thÊp cho mét nghiªn cøu lµm gi¶m n−íc th¶i).
c. Nh÷ng thèng kª vÒ c¸c kiÓu ®o kh¸c vÝ dô nh−: hµm l−îng n−íc thæ
nh−ìng hoÆc nh÷ng ®Æc ®iÓm tù nhiªn cña l−u vùc s«ng nh− vïng kh«ng thÊm.
d. Nh÷ng thèng kª vÒ sù thay ®æi dßng tõ mét kho¶ng thêi gian nµy ®Õn
kho¶ng thêi gian kh¸c.
e. §é lín vµ mÉu cña hÖ thèng vµ nh÷ng sai sè biÕn ®éng vµ
f. Møc ®é cña d÷ liÖu trong ¶nh h−ëng kh«ng ch¾c ch¾n trong ®iÒu kiÖn
ban ®Çu, cña sai sè trong d÷ liÖu l¾ng ®äng vµ bèc h¬i. (§awdy vµ Bergman,
1969), hoÆc cña c«ng thøc lµm m« h×nh kh«ng hoµn chØnh. BÊt cø mét trong
nh÷ng phÇn thèng kª nµy ®Òu cã thÓ ®−îc liªn kÕt víi trong mét chøc n¨ng
môc tiªu phøc t¹p h¬n, môc ®Ých cña sù thay ®æi lµ lµm gi¶m tèi thiÓu sai sè
(sù kh¸c nhau gi÷a gi¸ trÞ ghi chÐp vµ tÝnh to¸n vµ c¸c ph−¬ng ph¸p ®o c¸c sai
sè thay ®æi ®−îc bµn tíi ë phÇn sau.
C¸c th«ng sè nhÊt ®Þnh cña m« h×nh ®¹t ®−îc mét c¸ch chÝnh x¸c b»ng
ph−¬ng ph¸p ®o trùc tiÕp tr−íc khi b¾t ®Çu sù thay ®æi h¬n lµ b»ng tiªu chuÈn
thèng kª cña tÝnh −u viÖt cña sù phï hîp thèng kª tiªu chuÈn. Vïng l−u vùc
tiªu n−íc, phÇn kh«ng thÊm cña l−u vùc s«ng, vµ kh¶ n¨ng dÉn n−íc kªnh lµ
c¸c vÝ dô cô thÓ khi c¸c m« h×nh trë nªn phøc t¹p h¬n vµ mèi quan hÖ gi÷a c¸c
th«ng sè m« h×nh vµ c¸c ®Æc ®iÓm cña l−u vùc s«ng ®−îc biÕt ®Õn nhiÒu h¬n, v×
sè l−îng cña c¸c th«ng sè ph¶i ®−îc tÝnh b»ng viÖc gi¶m tèi thiÓu c¸c sai sè
thèng kª, vµ sù söa ®æi m« h×nh sÏ cã thÓ ®−îc sö dông cho d÷ liÖu. §èi víi m«
h×nh ®· lùa chän vµ sù øng dông, ng−êi lµm m« h×nh nghiªn cøu kü trong viÖc
7 27
- quyÕt dïng th«ng sè nµo ®Ó dù ®o¸n tõ d÷ liÖu vÒ c¸c ®Æc ®iÓm cña l−u vùc
s«ng vµ th«ng sè nµo ®Ó dù ®o¸n b»ng c¸c gi¸ trÞ söa ®æi ®Ó gi¶m tèi thiÓu sai
sè. C¸c th«ng sè ®Ó dù ®o¸n tõ tr−êng d÷ liÖu lµ nh÷ng th«ng sè mµ cÊu tróc
m« h×nh (liªn quan rµng buéc tíi c¸c ®Æc ®iÓm tù nhiªn cña l−u vùc s«ng).
HiÖn t¹i, rÊt Ýt c¸c th«ng sè cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc trùc tiÕp tõ tr−êng ®o
®¹c. Vïng l−u vùc cã thÓ ®¹t ®uîc ®èi víi c¸c l−u vùc trªn mét b¶n ®å ®Þa h×nh
cã thÓ dÉn tíi nh÷ng sai sè lín tr«ng c¸c l−u vùc thµnh thÞ, nÕu ph¹m vi kiÓm
tra kh«ng ®−îc lµm ®Ó ®iÒu chØnh cho ho¹t ®éng cña con ng−êi, ®· tu söa m«
h×nh t−íi tiªu. NÕu kiÓu hÖ sè kh¸c nhau Muskingum ®−îc yªu cÇu, chóng cã
thÓ ®¹t ®−îc tõ ph−¬ng ph¸p ®o dßng – thay ®æi. Trõ phi mét ng−êi ®ang lµm
mét m« h×nh mét vïng rÊt nhá (kho¶ng mét feact n−¬ng hay mét mÐt vu«ng
mçi ng−êi) tr−êng d÷ liÖu thÈm thÊu hoµn thùc tÕ lµ kh«ng cã gi¸ trÞ cho dù
to¸n trùc tiÕp c¸c th«ng sè. TÝnh hay thay ®æi kh«ng gian lín cña thÈm thÊu,
®é dèc cña ®Êt v.v..., b¾t buéc ph¶i sö dông c¸c gi¸ trÞ trung b×nh ®¹i diÖn cho
møc ®é cña qu¸ tr×nh. T−¬ng tù, sö dông mét sù thÊm trung b×nh cho dßng
ch¶y d−íi mÆt ®Êt lµ cÇn thiÕt, HÖ sè thÊm ®· ®−îc ph©n biÖt ®Ó s¾p xÕp qua 3
thø tù vÒ ®é lín ë mét kho¶ng c¸ch ng¾n kho¶ng 200 ph−¬ng tr×nh (61m) trong
vËt liÖu ®ång nhÊt vÒ ®Þa chÊt. Ng−êi lµm m« h×nh nªn cÈn thËn trong viÖc sö
dông c¸c hÖ thèng ®o vÒ mÆt tù nhiªn cho hÇu hÕt c¸c gi¸ trÞ thèng kª.
Sù söa ®æi cã thÓ ®ång thêi thùc hiÖn víi mét bé c¸c th«ng sè hoÆc cã
thÓ t¸ch riªng c¸c bé nhá kh«ng phô thuéc mét c¸ch t−¬ng ®èi cña mét bé kh¸c
vµ lµm viÖc víi mçi bé phËn nhá riªng rÏ nh− ®· lµm trong mét b¶n söa ®æi cña
m« h×nh Stanford (Liou, 1970). ¦u ®iÓm lín nhÊt cña viÖc thùc hiÖn víi c¸c bé
phËn nhá riªng rÏ lµ mét sè c¸c ®Æc ®iÓm cña l−u vùc s«ng cã ¶nh h−ëng nhiÒu
víi c¸c dßng ch¶y nhÊt ®Þnh h¬n tíi c¸c dßng ch¶y kh¸c. VÝ dô, sè liÖu ghi chÐp
®−îc trªn d¹ng cña biÓu ®å lò cã thÓ sö dông ®Ó söa ®æi c¸c th«ng sè liªn quan
®Õn kªnh dÉn n−íc nh−ng kh«ng cã gi¸ trÞ l¾m trong viÖc ®iÒu chØnh c¸c th«ng
sè liªn quan ®Õn dßng ch¶y d−íi mÆt ®Êt. C¸c bé phËn nhá th«ng sè ®−îc Liou
sö dông lµ nh÷ng bé phËn lµm viÖc víi:
1. Sù lïi dßng cho c¸c th«ng sè ®−îc söa ®æi trªn c¸c d·y dßng ch¶y gi÷a
c¸c kho¶ng thêi gian m−a.
7 28
nguon tai.lieu . vn
