Sổ tay hướng dẫn phần mềm Mike Nam

2 1 CHƯƠNG 1 MÔ HÌNH THỦY VĂN MIKE NAM 1 1 Cơ sở lý thuyết về mô hình NAM NAM là từ viết tắt của tiếng Đan Mạch “Nedbor – Afstromnings – Model”, có nghĩa là mô hình giáng thủy – dòng chảy mặt Mô hình này đầu tiên do Khoa Tài Nguyên nước và Thuỷ lợi của Trường Đại học Đan Mạch xây dựng (Nielsen và Hansen, 1973) Mô hình thủy động lực MIKE 11, mô hình NAM đã được tích hợp như là một môđun tính quá trình dòng chảy từ mưa, => mô hình MIKE NAM NAM = Giáng thủy – Dòng chảy mặt – Mô hình Cấu trúc của mô.

CHƯƠNG 1 MÔ HÌNH THỦY VĂN MIKE NAM

1.1 Cơ sở lý thuyết về mô hình NAM

NAM là từ viết tắt của tiếng Đan Mạch “Nedbor – Afstromnings – Model”,

có nghĩa là mô hình giáng thủy – dòng chảy mặt Mô hình này đầu tiên do Khoa Tài Nguyên nước và Thuỷ lợi của Trường Đại học Đan Mạch xây dựng (Nielsen

và Hansen, 1973)

Mô hình thủy động lực MIKE 11, mô hình NAM đã được tích hợp như là một môđun tính quá trình dòng chảy từ mưa, => mô hình MIKE-NAM

NAM = Giáng thủy – Dòng chảy mặt – Mô hình

Cấu trúc của mô hình NAM

Mô hình NAM được xây dựng trên nguyên tắc xếp 5 bể chứa theo chiều thẳng đứng và 2 bể chứa tuyến tính nằm ngang (hình 1):

Hình 1.1 Cấu trúc mô hình Nam

1 Bể chứa mặt

Lượng ẩm trữ trên bề mặt của thực vật, cũng như lượng nước điền trũng trên bề mặt lưu vực được đặc trưng bởi lượng trữ bề mặt Umax đặc trưng cho giới hạn trữ nước tối đa của bể này

Lượng nước U trong bể chứa mặt sẽ giảm dần do bốc hơi, do thất thoát theo phương nằm ngang (dòng chảy sát mặt) Khi lượng nước này vượt quá ngưỡng Umax thì một phần của lượng nước vượt ngưỡng PN sẽ chảy vào suối

dưới dạng dòng chảy tràn bề mặt phần còn lại sẽ thấm xuống bể sát mặt và bể ngầm

2 Bể sát mặt và bể tầng rễ cây

Bể này thuộc phần rễ cây, là lớp đất mà thực vật có thể hút nước để thoát

ẩm Lmax đặc trưng cho lượng ẩm tối đa mà bể này có thể chứa

Lượng ẩm của bể chứa này được đặc trưng bằng đại lượng L L phụ thuộc vào lượng tổn thất thoát hơi của thực vật Lượng ẩm này cũng ảnh hưởng đến lượng nước sẽ đi xuống bể chứa ngầm để bổ xung nước ngầm

3 Bốc thoát hơi

Nhu cầu bốc thoát hơi nước trước tiên là để thỏa mãn tốc độ bốc thoát hơi tiềm năng của bể chứa mặt Nếu lượng ẩm trong bể chứa mặt nhỏ hơn nhu cầu này, thì nó sẽ lấy ẩm từ tầng rễ cây theo tốc độ Ea Trong đó Ea là tỷ lệ với lượng bốc thoát hơi tiềm năng Ep: Ea = Ep L/Lmax

4 Dòng chảy mặt

Khi bể chứa mặt tràn nước, U1 ≥ Umax, thì lượng nước vượt ngưỡng PN (PN

= U1- Umax) sẽ hình thành dòng chảy mặt và thấm xuống dưới QOF là một phần của PN, tham gia hình thành dòng chảy mặt, nó tỷ lệ thuận với PN và thay đổi tuyến tính với độ ẩm tương đối L/Lmax của tầng rễ cây:

 Với L/Lmax >TOF

0 Với L/Lmax < TOF Trong đó: CQOF là hệ số dòng chảy mặt (0 ≤ CQOF≤ 1 )

TOF là ngưỡng của dòng chảy mặt (0 ≤ TOF≤ 1) Phần còn lại của PN sẽ thấm xuống dưới Một phần (PN -QOF) thấm xuống dưới này sẽ làm tăng lượng ẩm L của bể chứa tầng rễ cây Phần còn lại sẽ thẩm thấu xuống sâu hơn để bổ xung cho bể chứa tầng ngầm

 Với L/Lmax >TIF

0 Với L/Lmax < TIF

Trong đó: TIF là ngưỡng sinh ra dòng chảy sát mặt (0 ≤ TIF≤ 1)

CKIF là hằng số thời gian của dòng chảy sát mặt

6 Bổ sung dòng chảy ngầm

Lượng nước thấm xuống G, bổ sung cho bể chứa ngầm phụ thuộc vào độ

L QOF

P N

1

max )

8 Diễn toán dòng chảy mặt và dòng chảy sát mặt

Dòng chảy mặt và dòng chảy sát mặt sẽ được diễn toán thông qua hai bể chứa tuyến tính theo thời gian với cùng một hằng số thời gian CK1,2

9 Diễn toán dòng chảy ngầm

Dòng chảy ngầm được diễn toán thông qua một bể chứa tuyến tính theo thời gian với hằng số thời gian CKBF

Bảng 1.1 Các thông số chính trong mô hình NAM

Lmax Lượng nước tối đa trong bể chứa tầng rễ cây Lmax có thể gọi là lượng ẩm

tối đa của tầng rễ cây để thực vật có thể hút để thoát hơi nước

Umax

Lượng nước tối đa trong bể chứa mặt Lượng trữ này có thể gọi là lượng nước để điền trũng, rơi trên mặt thực vật và chứa trong vài cm của bề mặt đất

CQOF Hệ số dòng chảy mặt (0≤CQOF≤1) Quyết định sự phân phối của mưa

hiệu quả cho dòng chảy ngầm và thấm

CKIF

CKIF là hằng số thời gian của dòng chảy sát mặt CKIF cùng với Umaxquyết định dòng chảy sát mặt Nó chi phối thông số diễn toán dòng chảy sát mặt CKIF >>CK12

TOF Giá trị ngưỡng của dòng chảy mặt (0≤TOF≤1) Dòng chảy mặt chỉ hình

thành khi lượng ẩm tương đối của đất ở tầng rễ cây lớn hơn TOF

TIF Giá trị ngưỡng của dòng chảy sát mặt (0≤TIF≤1) Dòng chảy sát mặt chỉ

hình thành khi lượng ẩm tương đối của tầng rễ cây lớn hơn TIF

CK12

Hằng số thời gian cho diễn toán dòng chảy sát mặt và sát mặt Dòng chảy mặt và sát mặt được diễn toán theo các bể chứa tuyến tính theo chuỗi với cùng với một hằng số thời gian CK12

CKBF

Hằng số thời gian dòng chảy ngầm Dòng chảy ngầm từ bể chứa ngầm được tạo ra sử dụng mô hình bể chứa tuyến tính với hằng số thời gian CKBF

TG Giá trị ngưỡng của lượng nước bổ sung cho dòng chảy ngầm (0≤TG≤ 1)

Lượng nước bổ sung cho bể chứa ngầm chỉ được hình thành khi chỉ số ẩm tương đối của tầng rễ cây lớn hơn TG

Quy trình hiệu chỉnh:

1 Đầu tiên, điều chỉnh phù hợp về :

– Lmax và Umax cho cân bằng nước;

– CQof vàCK1,2 cho đỉnh;

– CKBF cho dòng chảy đáy

2 Lặp lại sự điều chỉnh cho tham số khác:

– Xác định thay đổi tham số, giống như để thúc đẩy kiểm tra;

– Chỉ thay đổi tham số;

– Làm một số sự thay đổi quan trọng trong lần đầu

Lộ trình kiểm định tự động

Việc kiểm định mô hình NAM cơ bản bao gồm 9 thông số mô hình liệt kê

trong Bảng 1.2, lộ trình kiểm định tối ưu tự động có sẵn, được dựa trên một

chiến lược tối ưu hóa đa mục tiêu trong đó bốn mục tiêu kiểm định khác nhau được cung cấp có thể được tối ưu hóa một cách đồng thời

Bảng 1.2 Tham số kiểm định và phạm vi dò tìm tối ưu

Parameter

(Thông số)

Unit (đơn vị)

Lower bound (Giới hạn dưới)

Upper bound (Giới hạn trên)

Phương pháp kiểm định tối ưu đa mục tiêu

Trong kiểm định tối ưu đa mục tiêu, trong mô hình MIKE NAM có sử dụng 4 mục tiêu cho người sử dụng lựa chọn cần tối ưu để xác định các thông số như sau:

1 Hàm mục tiêu ở đây sai số giữa tổng lượng dòng chảy mô phỏng và quan sát là bé nhất (tức sai số về cân bằng nước là bé nhất);

2 Hàm mục tiêu là sai giữa đường quá trình quan sát và thực đo là bé nhất;

3 Thống nhất giữa dòng chảy đỉnh: RMSE trung bình của dòng chảy đỉnh;

4 Thống nhất dòng chảy thấp: RMSE trung bình cho dòng chảy thấp

Sai số về tổng lượng

Trong đó:

Qobs,i là lưu lượng quan sát tại thời điểm i;

Qsim,i là lưu lượng mô phỏng tại thời điểm i;

 là bộ tham số mô hình được kiểm định;

N là số bước thời gian mô phỏng

Sai số trung bình giữa đường quá trình mô phỏng và thực đo là bé nhất

F2(θ) = (1.2)

Hệ số xác định trong công thức (1.2) được một biện pháp chuẩn hoá của RMSE tổng hợp (chuẩn hoá với khía cạnh thay đổi của đường thuỷ văn được quan sát) Do đó, sự tối ưu hoá hàm mục tiêu (1.2) tương xứng với chỉ số Nash

R2

Sai số trung bình giữa đỉnh đường mô phỏng và thực đo là bé nhất RMSE

Trong đó MP là số sự kiện dòng chảy đỉnh trong thời gian kiểm định và nj

là số bước thời gian trong sự kiện số j Dòng chảy đỉnh được xác định như là giai đoạn mà ở đó lưu lượng được quan sát được dưới mức giá trị ngưỡng

Sai số trung bình giữa chân đường mô phỏng và thực đo là bé nhất RMSE

Trong đó Mj là số sự kiện dòng chảy thấp trong thời đoạn mô phỏng Dòng chảy thấp được xác định là thời gian mà lưu lượng quan sát dưới mức giá trị ngưỡng cho trước

Thuật toán tối ưu hoá

Vấn đề tối ưu hóa mục đích có thể được hình thành trong công thức sau:

Min , (1.5)

Tham số kiểm định

Lộ trình kiểm định tự động được bao gồm trong tham số mô hình được

chỉ ra trong Bảng 1.2

1.2 Làm việc với mô hình MIKE NAM

Các bước trong mô hình MIKE NAM

- Bước 1: Time series files- các tập tin chuỗi thời gian * DFS0;

- Bước 2: RR parameter file- tập tin thông số mưa- dòng chảy mặt *.RR11;

- Bước 3: Simulation editor- editor mô phỏng *.SIM11

Sau khi chạy mô phỏng sẽ hiển thị kết quả trong tập tin file kết quả, *.RES11

Bước 1: Time series files- các tập tin chuỗi thời gian *.DFS0

Để nhập số liệu mưa, dòng chảy bốc hơi :

MIKE Zero - > File - > New - > File - > MIKE Zero - > Time Series (.dfs0)

Sau khi click chuột vào Time Series sẽ hiển thị hộp thoại như hình 1.3

Hình 1.3 Mở file (.dfs0) khai báo số liệu mưa

Hình 1.4 Chọn kiểu nhập dữ liệu, theo chuỗi, theo bản mã Ascii hoặc theo file

mẫu có sẵn

Chọn Blank Times Series sẽ hiển thị bản hộp thoại như hình 1.5

Tiltle: Đặt tên dữ liệu cần khai báo (ví dụ lưu lượng, mực nước…)

Axis Type: Chọn loại chuỗi thời gian theo lịch, hoặc không theo lịch

Start Time: Thời gian bắt đầu

Time Step: Bước thời gian theo ngày [days], theo giờ hoặc phút hoặc giây

[hour: min: sec]

Hình 1.5 Đặt tên, chọn các kiểu thông số và thời đoạn của chuỗi dữ liệu

Hộp thoại Item Information có các thông tin sau:

Name: đặt tên cần khai báo ví dụ: Nông Sơn, Thành Mỹ, Đồng Nghệ v.v.v; Type: Kiểu file khai báo lưu lượng (Discharge), bốc hơi (Evaporation), mưa

(Rainfall);

Unit: Khai báo đơn vị tương ứng, lưu lượng (m3/s), bốc hơi và mưa (mm);

TS Type: Kiểu chuỗi cần khai báo : lưu lượng : Instantaneous (xảy ra đồng thời

từ điểm), nếu mưa và bốc hơi : Step Accumulate

Khai báo xong Click OK và bắt đầu copy các bản dữ liệu mưa dòng chảy, bốc hơi ta chuẩn bị sẵn trong Excel và Paste vào các cột tương ứng

Hình 1.6 Tạo chuỗi số liệu mưa, bốc hơi và dòng chảy Bước 2 RR parameter file- tập tin thông số mưa- dòng chảy mặt *.RR11

MIKE Zero - > File - > New - > File - > MIKE 11 - > RR Parameters (.rr11)

Hình 1.7 Tạo file RR parameter tập tin thông số mưa- dòng chảy mặt *.RR11

Chọn RR Parameters (.rr11) xuất hiện Hình 1.8, có nhiều Tab khác nhau : Sử dụng mô hình NAM ta chỉ quan tâm đến 3 Tab

Bước 2.1 Từ Tab Catchments , chọn Insert catchment, hiển thị như sau:

Catchment name : Khai báo tên lưu vực (giả sử khai báo Đồng Nghệ) Rainfall runoff model : Lựa chọn mô hình mưa dòng chảy cần khai báo

(có nhiều mô hình khác nhau như mô hình NAM và mô hình đường đơn

vị UHM, mô hình được lựa chọn ở đây là mô hình NAM)

Cachment area : Nhập diện tích lưu vực (ví dụ hồ chứa Đồng Nghệ có

diện tích lưu vực là 28,5km2)

Chú thích: Khi ta chọn mô hình NAM thì Click vào Tab NAM sẽ hiển thị các

thông số cần khai báo, các Tab khác như mô hình đường đơn vị UHM, SMAP, Urban sẽ bị mờ và ta không chọn được

Hình 1.8a.b Tên, diện tích lưu vực và mô hình mô phỏng RR (mô hình NAM) Chú thích: Nếu ta đánh dấu mục Calibration plot thì khi chạy mô phỏng

chương trình sẽ tự tạo ra thư mục RRcalibration chứa 2 file kết quả sau:

- File kiểu TimSeries.Document chứa 4 cột về lưu lượng quan sát đồng

nghệ, mô phỏng, tổng lượng thực đo và mô phỏng như hình 1.9 dưới đây

Hình 1.9 Lưu lượng và tổng lượng lũ quan sát và thực đo lưu vực Đồng Nghệ

- File kiểu MzPlotComp.Document, dạng file hình ảnh chứa 2 bảng về lưu lượng quan sát đồng nghệ, mô phỏng, tổng lượng thực đo và mô phỏng như

hình 1.10 dưới đây

Hình 1.10 Lưu lượng lũ mô phỏng, thực đo, và chỉ số Nash

Bước 2.2 Chọn Tab Timeseries để gắn chuỗi mưa đã tạo ở bước 1 file (*.dfs0)

Gắn các dữ liệu mưa, bốc hơi và dòng chảy vào mô hình (ví dụ: mưa khu vực

Đồng Nghệ được lấy từ Hòa Bắc (trọng số 0,8) và Cẩm Lệ (trong số 0,2)

Hình 1.11 Khai báo trạm mưa và lựa chọn trọng số trong mô hình MIKE NAM

Bước 2.3 Chọn tab NAM => Tab Initial Conditions khai báo điều kiện ban đầù

Hình 1.12 Khai báo các thông số ban đầu trong mô hình MIKE NAM

Hình 1.13 Hiệu chỉnh tự động các thông số trong mô hình MIKE NAM

Hình 1.14 Khai báo các thông số trong mô hình MIKE NAM

Chọn Autocalibration và đánh dấu vào ô Include autocalibration, chọn hàm mục tiêu cần hiệu chỉnh tối ưu cho mô hình, có thể xác định bất kỳ sự kết hợp

nào trong 4 hàm số mục tiêu:

(1) Cân bằng nước tổng hợp, (2) RMSE tổng hợp, (3) RMSE dòng chảy đỉnh, (4) RMSE dòng chảy thấp

Bước 3 Simulation editor- editor mô phỏng *.SIM11

MIKE Zero - > File - > New - > File - > MIKE 11 - > Simulation (.sim11)

Hình 1.15 Chọn file mô phỏng Simulation

Chọn Simulation (*.sim11) trong hình 1.15 thì sẽ hiển thị như hình 1.16 Ở đây

có 5 tab: Models, Input, Simulation, Results và Start

Hình 1.16 a.b Hiển thị giao diện mô phỏng simulation, lựa chọn bài toán cần

mô phỏng, bỏ đánh dấu mục Hydrodynamic và chọn mục Rainfall-Runoff

Bước 3.1 Chọn Tab Input, -> RR Parameter gắn file tham số mưa dòng chảy

đã chuẩn bị ở trên vào (ví dụ Dong Nghe07muahoabackiemdinh09)

Hình 1.17 Gắn file tham số mưa dòng chảy (RR Parameter) đã tạo ra ở trên)

Bước 3.2 Tiếp theo chọn Tab Simulation để khai báo thời gian mô phỏng

Time step type: chọn kiểu khai báo bước thời gian

Time step: bước thời gian mô phỏng

Unit: đơn vị

Hình 1.18 Chọn bước thời gian mô phỏng

Bước 3.2 Chọn Tab Results để khai báo tên file kết quả và thời đoạn trích xuất

kết quả

Chọn thư mục và tên file kết quả cần lưu, đối với mô hình mưa dòng chảy ta đặt

tên file kết quả tại RR Tại ô Storing Frequyency là bước thời gian trích xuất

kết quả cần xem, Unit: lựa chọn đơn vị

Hình 1.19 Đặt tên file kết quả để mô phỏng

Bước 3.3 Chọn tab Start để bắt đầu mô phỏng

Hình 1.20 Chọn mục Start để chạy mô phỏng

Hiển thị kết quả: Trong mô hình NAM chúng ta có 2 cách hiển thị kết quả một là (1) hiển thì kết quả trong MIKE View (sẽ được giới thiệu ở chương 3), (2)

mở file kết quả được tạo ra sau khi chúng ta mô phỏng

1.3 Ví dụ áp dụng mô hình NAM xác định bộ thông số mô hình cho lưu vực sông Thúy Loan

Các thông số ban đầu

Diện tích lưu vực:

Kết quả cân chỉnh bộ thông số mô hình thủy văn với số liệu thực đo tại các lưu vực từ ngày 1/1/2006 đến ngày 31/12/2010;

+ Số liệu mưa của trạm Cẩm Lệ và Hòa Bắc 2007 và 2009;

+ Số liệu bốc hơi của trạm Đà Nẵng (có thể bỏ qua trong mô phỏng lũ); + Số liệu dòng chảy Q lũ 2007 và Q lũ 2009

Tính toán mô phỏng kiểm định lũ cho Thúy Loan bao gồm mô phỏng lũ 2007 và

lũ 2009

Tương tự sau khi gắn các thông số như hướng dẫn trên, ta mô phỏng cho lưu vực Thúy Loan, có kết quả như sau:

Mô phỏng Thúy Loan

Hình 1.21 Kết quả cân chỉnh BTS từ 1/1/2007 đến 31/12/2010 tại Thúy Loan

- Kiểm định Thúy Loan 2007

Hình 1.22a Kết quả kiểm định trận lũ từ 8/11/2007 đến 14/11/2007 tại Thúy Loan

- Kiểm định Thúy Loan 2009

Hình 1.22b Kết quả kiểm định trận lũ từ 27/9/2009 đến 2/10/2009 tại Thúy Loan

Hình 1.23a Thông số điều kiện ban đầu

Hình 1.23b Bộ thông số mô hình MIKE NAM

CHƯƠNG 2 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11

2.1 Làm việc với Giao diện người sử dụng MIKE 11

Xử lý File: Việc xử lý file trong MIKE 11 cũng giống như các ứng dụng

Windows khác, các vận hành liên quan đến các tập tin (files) đều được thực hiện thông qua File menu trên thanh trình đơn chính

Tạo các editor files mới

Để tạo một editor file mới,

chọn File từ thanh trình đơn

chính và chọn New để mở

hộp thoại ‘New’, xem Hình

2.1 Mở lớn tree view trong

hộp thoại bằng cách nhắp

vào ‘+’ hoặc nhắp chuột đôi

vào biểu trưng MIKEZero và

MIKE 11 Tree view trong

hộp thoại ‘New’ cho ta một

danh mục các Data editors

hiện có trong môi trường

MIKEZero

Chọn dạng tập tin mà bạn

muốn tạo và nhắp vào nút lệnh OK hoặc nhắp chuột đôi vào một biểu trưng nào

đó Chọn một item (mục chọn) trong hộp thoại ‘New’ sẽ tự động mở ra một

editor và bạn có thể bắt đầu nhập dữ liệu vào

Mở các editor files hiện có

Để mở một editor file hiện có, chọn File => Open từ thanh trình đơn chính để hoạt hóa hộp thoại

‘Open file’ trong

file nào muốn mở

Hình 2.1 Hộp thoại ‘New’ để tạo một tập tin

đầu vào MIKE 11 mới

Hình 2.2 Hộp thoại mở và chọn kiểu file (file type

selection combo box)

Sau khi chọn editor file để mở, có thể chỉnh sửa nội dung của file dữ liệu được tải Lưu editor file bằng cách chọn File => Save từ thanh trình đơn chính Ngay lúc này hệ thống sẽ tự động báo cho bạn về việc đặt tên cho editor file này

Các dạng file

MIKE 11 bao gồm nhiều editors, mỗi editor có dạng dữ liệu khác nhau Dữ liệu từ các editor này phải được lưu trong các editor files riêng, sử dụng các đuôi file MIKE 11 như trong danh mục dưới đây:

 Network editor- editor : mạng sông *.NWK11

 Cross-section editor- editor : mặt cắt *.XNS11

 Boundary editor- editor : biên *.BND11

 Time series files : các tập tin chuỗi thời gian *.DFS0

 HD parameter file : tập tin thông số thủy lực *.HD11

 AD parameter file : tập tin thông số tải khuyếch tán *.AD11

 WQ parameter file: tập tin thông số chất lượng nước *.WQ11

 FF parameter file : tập tin thông số dự báo lũ *.FF11

 RR parameter file: tập tin thông số mưa- dòng chảy mặt *.RR11

 Simulation editor- editor : mô phỏng *.SIM11

 Resultfiles : các tập tin kết quả *.RES11 Đánh dầu các Tab trong file *.sim11

Run the Model

Hình 2.4 Gắn các File cần thiết đề chạy bài toán MIKE 11 HD

Run the Model

Hình 2.5 Chọn thời đoạn mô phỏng, bước thời gian và điều

kiện ban đầu cho mô phỏng

Run the Model

Hình 2.6 Đặt tên cho tập tin kết quả ( result-file )

Run the Model

Hình 2.7 Quá trình mô phỏng (Simulation progress dialog) Các file cần thiết trong mô hình MIKE 11

- Network editor- editor : mạng sông *.NWK11

- Cross-section editor- editor : mặt cắt *.XNS11

- Boundary editor- editor : biên *.BND11

- HD parameter file- tập tin : thông số thủy lực *.HD11

- Simulation editor- editor : mô phỏng *.SIM11

- Resultfiles : tập tin kết quả *.RES11

2.2 Network Editor- Mạng lưới sông

Mục tiêu của phần này là nhằm giới thiệu các tiện ích cơ bản của Network editor, nghĩa là một hệ thống các nhánh sông được xác định và kết nối như thế nào

Khởi động MIKE 11 để có MIKE Zero làm nền trên màn hình Tạo tập tin mạng lưới sông MIKE 11 (MIKE 11 River network file) bằng cách dùng File menu và chọn New từ menu Một màn hình mạng sông MIKE 11 sẽ được tạo với các tọa độ diện tích mặc định (default area co-ordinates) Kích thước và vị trí của cả hai cửa sổ MIKE 11 và của cửa sổ River network có thể thay đổi, cho phép ta dễ dàng view các nhánh sông được định sau trong phần hướng dẫn này

Xác định một nhánh sông

Xác định và chỉnh (edit) một mạng lưới sông chủ yếu được thực hiện bằng cách

sử dụng thanh công cụ mạng lưới sông (river network toolbar):

Hình 2.8 Thanh công cụ mạng sông (Network Toolbar)

Có thể tìm thấy chi tiết hơn về chức năng của từng nút lệnh trong hệ thống hỗ trợ (help system) trong phần có tiêu đề là “Graphical Editing Toolbar”

của từng điểm trên sông

Bắt đầu từ phía thượng

lưu của nhánh sông (như

Hình 2.9 Vẽ bản đồ một nhánh sông được số hóa

Lý trình (Chainage) của các điểm

Khi một nhánh sông đã được xác định, lý trình (chainage) của mỗi điểm sẽ được tự động tính toán dựa trên khoảng cách giữa các điểm đã được số hóa

Chainage mặc định của điểm đầu tiên trong một nhánh là 0 Các chainage được tính toán có thể sẽ không là tối ưu và người sử dụng có thể tự lập chainage Phần này có thể làm bằng hai cách:

1) Nhắp chuột phải vào điểm mà chainage sẽ được thay đổi và một Pop-up Menu sẽ xuất hiện như hình dưới đây Xem phần “Pop-up Menu” trong hệ thống

hỗ trợ để biết thêm chi tiết

Hình 2.10 Network editor, Pop-up menu khi nhắp chuột phải

Khi chọn Point Properties (đặc tính điểm) trong Pop-up Menu, hộp thoại

sau đây sẽ xuất hiện Khi đó, người sử dụng có thể tự xác định dạng chainage (chainage type) vào User Defined và rồi nhập giá trị chainage như mong muốn Bấm OK, các chainage tại tất cả các điểm còn lại trong mạng sông sẽ được tự

động tính toán lại

Hình 2.11 Point properties dialog

(Hộp thoại đặc tính các điểm)

2) Chọn Tabular View trên View menu và chuyển sang Points page của

Tabular view như hình dưới đây

Hình 2.12 Cửa sổ sơ đồ và cửa sổ bảng số liệu, editor mạng sông

Trang này có chứa thông tin của từng điểm và cho phép thay đổi dạng các giá trị của chainage Cửa sổ sơ đồ và cửa sổ bảng số liệu được liên kết với nhau

và các điểm được tô đậm trong các view sẽ luôn giống nhau

Trong hệ thống sông ở trên, dạng chainage phải được thiết lập theo người

sử dụng xác định đối với điểm đầu và điểm cuối của nhánh sông Yên – Hàn – Cẩm Lệ với chainage giả định lần lượt là 0 và 29000m

Xác định và nối các nhánh phụ/các nhánh được thêm vào

Công cụ được sử dụng để tạo ra các điểm và nhánh trong một thao tác Không nhất thiết, các điểm có thể được xác định trong một thao tác và nhánh sông trong một thao tác khác bằng cách dùng công cụ và tiếp sau đó là công

cụ hoặc

Trong hình 2.13, 27 điểm trên con sông Túy Loan (13 km2) đã được số hóa bằng cách dùng công cụ Lưu ý rằng các điểm xuất hiện trong danh sách điểm trên cửa sổ bảng số liệu (Tabular view), nhưng vẫn chưa có thông tin gì trên nhánh sông có chứa các điểm đó

Hình 2.13 Một nhánh đã được xác định, nhánh thứ hai đã được số hóa

Để nối 27 điểm này bạn có thể dùng công cụ hoặc bắt đầu với điểm

xa nhất về phía trái) và khi đã nối xong, màn hình sẽ có dạng như hình 2.14

Lưu ý rằng giờ đây bạn đã có thông tin về nhánh sông trong danh mục các điểm trong cửa sổ bảng số liệu Dạng chainage phải được thiết lập dưới dạng do người sử dụng xác định (user defined) tại điểm đầu và điểm cuối của con sông Túy Loan, và các chainage sẽ lần lượt là 0m và 13000m

Hình 2.14 Hai nhánh sông được xác định bằng các chainage do người sử dụng

xác định tại các điểm ở thượng lưu và hạ lưu

Để nối sông nhánh Túy Loan vào con sông chính Yên-Cẩm Lệ-Hàn, sử dụng , điểm vào hạ lưu của sông nhánh Túy Loan, và trong khi nhắp và giữ

chuột trái, di chuyển con trỏ đến điểm nằm trên sông chính muốn nối, sau đó thả

chuột ra Phần nối là một đường thẳng như được minh họa trong hình 2.15

Tạo các mặt cắt

nagng trong mạng lưới

sông Network editor,

Hình 2.18 Đặt tên và copy dữ liệu mặt cắt ngang (X, Z) vào 2 cột tương ứng

Thiết lập các kết nối yêu cầu phải dùng editor mô phỏng (simulation editor), phục vụ cho hai mục đích sau:

- Cho phép người sử dụng xác định các thông số mô phỏng (simulation parameters) như các tên file, bước thời gian và bắt đầu mô phỏng

- Cho phép Network editor “liên lạc” được với các editor khác Ví dụ, mối liên lạc này là để nhận được một danh mục các vị trí của những mặt cắt từ cross-section editor Một ví dụ khác là khi Network editor hướng dẫn cross-section editor chèn thêm một mặt cắt vào một vị trí nào đó Mối liên lạc này đòi hỏi bạn phải đặt tên file cho từng editor Phần này xảy ra trong Input Property Page của simulation editor

Trong simulation editor, cần phải có các tên file của network files và cross-section files, và để làm được điều này phải tạo một file mặt cắt trống (empty) Có thể làm bằng cách chọn New trên File menu, sau đó chọn Save và Close Tương tự, cũng sẽ tạo và lưu một tập tin mô phỏng (simulation file) trống Simulation file sẽ được load và trên Input page của simulation file editor, tên của network file và cross-section file trống nói trên sẽ được đặt bằng cách dùng nút lệnh Lúc này, có thể truy cập vào network file bằng cách dùng nút lệnh Edit trên cùng một simulation file menu

Cross-section editor sẽ xuất hiện và có thể nhập dữ liệu cho mặt cắt như

thể hiện ở hình 2.19 Tên của nhánh sông và chainage sẽ được tự động chuyển

vào cross-section editor

View Processed Data để cho hiển thị các bảng dữ liệu đã xử lý

Sau đó hãy lưu và đóng cross-section file lại

Hình 2.19 Mặt cắt ngang sau khi đã khai báo đầy đủ

2.4 Boundary & Time Series Editor

Mục tiêu là nhằm tạo các chuỗi dòng chảy, mưa và các điều kiện biên theo thời gian

2.4.1 Tạo file Time Series Editor

Điều kiện biên ở thượng lưu là lưu lượng Q-t (m3

/s) và ở hạ lưu là mực nước Z-t (m) Đầu tiên, file có chứa sự dao động mực nước và lưu lượng theo thời gian phải được xác định, và để làm được việc này bạn phải tạo một Time serie file mới từ New trên File menu Các đặc tính (properties) của file này phải được nhập vào như sau:

Hình 2.20 Mở File mới và chọn hộp thoại Time series (*.dfs0)

Thời gian bắt đầu

(start time) phải

theo format chuẩn

(standard window

format); chuẩn này

phụ thuộc vào cấu

lượng đã được đưa thêm vào time series file

Sau khi Click OK, ta copy các dữ liệu các biên lưu lượng và mực nước đã chuẩn

bị sẵn trong file Excel vào các cột tương ứng, sẽ hiện thị kết quả như hình 2.22

Hình 2.22 Time series editor, các biên được đưa thêm vào Time series file

2.4.2 Tạo file Biên

Hình 2.23 Mở File mới và chọn hộp thoại Boundary (*.bnd)

Khai báo biên,

Boudnary Description: lựa chọn mô tả loại biên như: biên hở Open (dùng để

khai báo biên Q-t và H-t, Point Source: Khai báo lưu lượng nhập bên…

Hình 2.24 Time series editor, các items về mực nước và lưu lượng đã được

đưa thêm vào time series file

Boundary type: Khai báo kiểu biên, biên mực nước hay lưu lượng

Branch Nam: đặt tên nhánh sông, Chainage: Khai báo lưu lượng tại lý các trình

Boundray ID:

Chú thích: Time series file phải được xác định bằng cách dùng nút lệnh Browse và

như dưới đây:

Hình 2.25 Các điều kiện biên trong tutorial set-up

Lưu nội dung của boundary file và đóng lại bằng cách dùng menu File

2.5 HD Parameter Editor

Dữ liệu cuối cùng cần phải có để chạy một mô phỏng là HD parameters, và

để xác định được các parameters (thông số) này, cần phải tạo HD parameter file thông qua File menu Thông số duy nhất có thể thay đổi được từ các giá trị mặc định trong phần hướng dẫn này là các mực nước ban đầu Phần này được xác

định trên trang ở phần bên trái cùng của HD parameter file như minh họa hình 2.27

Hình 2.26 Mở hộp thoại mới và lựa chọn HD Parameters

Hình 2.27 HD parameter file, các điều kiện ban đầu

Nội dung của file phải được lưu và phải đặt tên file trên trang input page của

Hình 2.29 Simulation editor, Hiển thị Form lựa chọn các mô dul tính toán

Click chuột vào Input và gắn các file

- Network editor- editor (*.NWK11), - Cross-section editor- editor *.XNS11

- Boundary editor-editor (*.BND11),- HD parameter file- t*.HD11 đã tạo ở trên

Hình 2.30 Simulation editor, chọn các input files cho mô phỏng

Hình 2.31 Chọn thời đoạn mô phỏng, bước thời gian và điều kiện ban đầu cho

mô phỏng

Hình 2.32 Đặt tên cho result-file (tập tin kết quả)

Khi đã nhắp nút lệnh ‘Start’, mô phỏng sẽ được bắt đầu và một cửa sổ mới sẽ

xuất hiện, thể hiện tiến trình mô phỏng

Hình 2.33 Hộp thoại thể hiện tiến trình mô phỏng (Simulation progress dialog)

Sau khi chạy xong, file kết quả sẽ tạo ra có dạng là đuôi *.res11, định dạng file này sẽ được xem kết quả trong phần mềm MIKE, sẽ được giới thiệu chi tiết trong chương 3

CHƯƠNG 3 HIỂN THỊ KẾT QUẢ TRONG MIKE VIEW

3.1 Tổng quan về MIKE View

MIKE View dùng để hiển thị các kết quả của mô hình MIKE 11 Hiện nay MIKE View chưa được tích hợp trong cấu trúc MIKE 11, chính vì vậy nó được sử dụng là một chương trình độc lập

MIKE View cung cấp nhiều chức năng và đặc điểm khác nhau trong việc xem và phân tích kết quả mô phỏng do hệ thống mô hình MIKE 11 cung cấp Đặc điểm trình bày chính bao gồm:

 Biểu diễn các đặc trưng thủy lực mạng lưới sông;

 Lưu lượng, mực nước trên mặt cắt dọc sông;

 Mô tả dạng biểu đồ chuỗi thời gian (nhiều sự kiện có thể được hiển thị trên cùng một biểu đồ);

 Mô tả mực nước dao động theo thời trong mặt cắt ngang;

 Kết quả thực đo có thể đưa vào trong file kết quả để có thể so sánh;

 Biểu diễn biểu đồ quan hệ mực nước và lưu lượng (Q ~ Z);

 Mô tả động các phần kết quả do người sử dụng xác định (biểu diễn đồ thị quy hoạch, mặt cắt dọc ngang theo chuỗi thời gian);

 Công cụ phóng to thu nhỏ trong tất cả các cửa sổ;

 Tải về hình ảnh quét của bản đồ nền;

 Bản in cứng của tất cả các hình vẽ đồ thị

Một trong những lựa chọn thú vị nhất của MIKE View đó là đặc tính

“trình bày đồng bộ” Đặc tính này cho phép người sử dụng biểu diễn lại một hoặc nhiều mô phỏng trong khi vẫn có thể xem được kết quả của một vài cửa sổ hiển thị khác, tất cả đều hoàn toàn đồng bộ Lựa chọn này mở ra khả năng:

 Xem hình ảnh quy hoạch (ví dụ với mức nước hoặc nồng độ các chất

có trong nước) cùng với mặt cắt dọc, một hoặc nhiều chuỗi thời gian

và biểu đồ mối quan hệ lưu lượng - mức nước cho một mô phỏng hoàn toàn đồng bộ;

 Xem hai hình ảnh quy hoạch, chuỗi thời gian cho hai mô phỏng thay thế cùng được trình bày một lúc và hoàn toàn đồng bộ;

 Xem kết quả đồng bộ từ MIKE 11 và các sản phẩm mô hình cống thải

đô thị khác của DHI; MOUSE, trình bày dòng chảy tràn cống thải kết hợp (Combined Sewer Overflow – CSO’s) từ MOUSE mà sẽ được chuyển vào sông, tác động thủy động lực kết quả và ảnh hưởng đến các chỉ số Chất lượng nước trong sông

Thông tin chi tiết về sử dụng MIKE View có trong “Cẩm nang sử dụng MIKE View” và hệ thống hỗ trợ Help trực tuyến được tích hợp trong MIKE

View Mô tả và các thông tin hữu ích khác về hội thoại và các đặc tính có sẵn khác được mô tả trong hệ thống hỗ trợ trực tuyến

3.2 Các loại File kết quả hiển thị trong MIKE View

MIKE 11 và MOUSE là loại file kết quả mà tất cả đều có một điểm chung: chứa chuỗi dữ liệu mô phỏng theo thời gian cho các biến khác nhau trong hệ thống

File kết quả từ hai loại mô hình trên được phân biệt bởi đuôi mở rộng của file Mỗi file kết quả có chứa một số loại chuỗi thời gian phụ thuộc vào quá trình thực tế mô hình xử lý (ví dụ dòng chảy mặt, dòng chảy mạng cống thoát, vận chuyển các chất ô nhiễm v.v )

Từ quan điểm của MIKE View, các file kết quả được trật tự chia theo hai nhóm:

 File có chứa thông tin địa lý mạng:

 File kết quả MIKE 11 DSF (*RES11);

 File kết quả MOUSE HD (PRF);

 File kết quả MIKE 11 HD (RRF), MIKE 11 phiên bản 3.2 và các phiên bản trước và không được nhầm với file kết quả của MOUSE Runoff cũng có đuôi là RRF nhưng không thể mở ra mà chỉ được bổ sung thêm

 File không chứa thông tin địa lý mạng, ví dụ file kết quả tải khuyếch

tán được tạo trong MIKE 11 phiên bản 3.2 hoặc các phiên bản trước đã được công bố (TRF)

File thuộc nhóm đầu tiên thiết lập một nền để xem kết quả trong MIKE View, vì MIKE View là một công cụ trình bày dựa trên bản đồ Những file này

có thể được nạp trong MIKE View qua chức năng <Open>

File thuộc nhóm thứ hai có thể được nạp vào MIKE View qua chức năng

<Add>, liên quan đến các file tương ứng (đã được nạp) từ nhóm đầu tiên Tất nhiên, file được thêm phải hoàn toàn tương thích với file liên quan của MIKE 11 hoặc MOUSE

3.3 Mở FILE kết quả

Khởi động MIKE View bằng cách chọn “MIKE View” trong nhóm chương trình “MIKE 11” Khởi động, MIKE View sẽ mở cửa sổ File Open Công cụ này giúp điều hướng đến các vị trí có thể truy cập, tìm thư mục dữ liệu

có file kết quả

Kiểm tra khả năng lựa chọn các loại file kết quả bằng cách nhấp vào trường “Files of types” Chọn “MIKE 11 DFS file (*Res11), tức là file kết quả MIKE 11

Ví dụ chọn file “2007nhamtheovung.Res11”