Tại Sao Phải Dùng Mô Hình Toán Để Dự Báo Lũ

 Bên cạnh đó, các mô hình toán không ngừng hoàn thiện kỹ thuật, luôn được bổ sung, mềm dẽo hơn với sự hỗ trợ của các phần mềm thông tin, công nghệ viễn thám v…v…và ứng dụng vào dự báo t

Trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên TPHCM

B ộ M ôn : Hải Dương Học

Lớp: 05HD1A

ĐỀ TÀI:

Nội Dung

1 Sự cần thiết của mô hình toán trong dự báo lũ

a Ảnh hưởng của lũ đối với đời sống con người

b Tại sao phải dùng mô hình toán ?

2 Các mô hình toán trong dự báo lũ

a Phân loại các mô hình toán trong dự báo thủy văn

b Một số mô hình cụ thể

Ảnh hưởng của lũ đối với

đời sống con người

 Lũ là hiện tượng nước sông dâng cao trong một khoảng thời gian nhất

định, sau đó giảm dần Trong mùa mưa lũ, những trận mưa từng đợt liên tiếp trên lưu vực sông, làm cho nước sông từng đợt nối tiếp nhau dâng cao, tạo ra những trận lũ trong sông, suối Vào các tháng mùa mưa có các trận mưa lớn, cường độ mạnh, nước mưa tích luỹ nhanh, nếu đất tại chỗ đã no nước thì nước mưa đổ cả vào dòng chảy, dễ gây ra lũ.

 Có thể nói lũ lụt là hiện tương thuỷ văn đặc biệt nguy hiểm, nhất là lũ

quét Trong một số trường hợp nó có sức tàn phá khủng khiếp và trở thành thảm hoạ tự nhiên gây ra những thiệt hại to lớn cho người và của cải.

ĐƯỜNG BỊ SẠT LỞ CÂY CỐI BỊ NGÃ ĐỖ,CUỐN TRÔI

CÁNH ĐỒNG HOÀ VANG -ĐÀ NẴNG (14.11.07)

Clip_m t c n lũ quét t i Qu Phong ộ ơ ạ ế

Clip_m t c n lũ quét t i Qu Phong ộ ơ ạ ế

( Ngh An) ệ

( Ngh An) ệ

Tại sao phải là mô hình toán ?

 Yêu cầu về dự báo lũ đã trở thành vấn đề cấp thiết trong dự báo thủy văn, kỹ thuật dự báo ngày càng phát triển nâng cao để có thể kịp thời cảnh báo cho người dân sống trong vùng thường xuyên chịu ảnh hưởng của lũ Nhằm có thể giảm đi những thiệt hại do lũ gây ra, việc xây dựng các mô hình toán là một phương pháp hiệu quả trong dự báo lũ và cảnh báo nguy cơ ngập lụt.

 Các mô hình tính toán có thể được chỉnh sửa để phù hợp với các tham

số vật lý, đặc điểm địa hình dòng chảy, điều kiện tính toán thực tế

điều đó có tác động lớn đến độ chính xác và tính kịp thời trong dự báo thuỷ văn nói chung cũng như dự báo lũ nói riêng.

 Bên cạnh đó, các mô hình toán không ngừng hoàn thiện kỹ thuật, luôn được bổ sung, mềm dẽo hơn với sự hỗ trợ của các phần mềm thông tin, công nghệ viễn thám v…v…và ứng dụng vào dự báo trên diện rộng mà các phương pháp truyền thống không đáp ứng được.

Phân Loại Các Mô Hình Toán Trong Dự Báo Thuỷ Văn

Mô Hình Ngẫu Nhiên Mô Hình Tất Định Mô Hình Tất Định

Ngẫu Nhiên

Mô hình ngẫu nhiên

 Dòng chảy lũ được xem như một quá trình ngẫu nhiên

 Số liệu để xây dựng mô hình là bản thân chuỗi dòng chảy quá khứ, đủ dài để bộc lộ được hết đặc tính, bản chất của nó.

 Sử dụng trong dự báo dòng chảy theo tháng, mùa, năm và nhiều năm ở các lưu vực vừa và lớn Ít sử dụng trong dự báo ngắn hạn.

 Không mô tả yếu tố hình thành dòng chảy.

 Kết quả đầu ra mang tính ngẫu nhiên.

 Khai thác hệ thông tin tất định từ chuỗi số liệu thực đo, ít quan tâm đến bản chất vật lý của hiện tượng.

Mô hình tất định:

 Trong quá trình hình thành dòng chảy các thành phần tất định đóng vai trò chủ yếu Các thành phần tất định có thể xác định hoặc nhận thức được thông qua đánh giá, phân tích bản chất vật lý của hiện tượng.

 Mô phỏng quá trình hình thành dòng chảy lũ trên lưu vực.

 Mô hình tất định có nhiều dạng khác nhau như: mô hình hộp đen, mô hình nhận thức (hộp xám), mô hình thủy lực (hộp trắng ).

Mô hình tất định-ngẫu nhiên:

 Là sự kết hợp của hai mô hình tất định và ngẫu

nhiên, nhằm khắc phục môt số hạn chế của hai mô hình này.

 Cấu trúc của mô hình tất định-ngẫu nhiên có xét đến:

- Tính chu kỳ, tính nhiễu của quá trình thủy

văn trong mô hình ngẫu nhiên.

- Đồng thời cũng xét đến bản chất vật lý của

các quá trình thủy văn trong mô hình tất định.

Một Số

Mô Hình Cụ Thể

Mô hình MARINE

 Mô hình tính toán thủy văn Marine do Viện Cơ học chất lỏng

Toulouse-IMFT(Cộng hòa Pháp ) xây dựng

 Dựa trên phương trình Saint-Vernant để tính toán dự báo quá trình hình thành, lan truyền lũ trên lưu vực

 Dự báo tốt các cơn lũ sinh ra do mưa trên lưu vực nhỏ, nhưng đòi hỏi phải có số liệu địa hình, thổ nhưỡng, lớp phủ, mạng lưới trạm khí tượng thủy văn đủ dày, đặc biệt phải dự báo được mưa với độ phân giải cao

Mô hình SSARR

 Tổng hợp dòng chảy và điều tiết hồ chứa.

 Đặc điểm của mô hình: Xây dựng một sơ đồ hình thế cho

hệ thống sông, bao gồm:

- Các lưu vực bộ phận sinh dòng chảy

- Điều kiện thủy văn tương đối đồng nhất

- Các đoạn sông diễn toán lũ

- Các hồ chứa

- Các đoạn sông xử lý nước vật

- Các điểm nối và tổng hợp dòng chảy

 Kết quả tính toán phụ thuộc vào việc xác định các thông

số và các quan hệ vật lý, chỉ số, chỉ tiêu được xác định

khá mềm dẻo.

 Nhược điểm: sử dụng nhiều quan hệ dưới dạng bảng làm cho việc điều chỉnh mô hình gặp nhiều khó khăn và khó tối ưu hóa.

 Mô hình SSARR được cải biên để ứng dụng cho hệ thống sông Hồng, sông Trà Khúc, sông Vệ và cho kết quả khá tốt trong tính toán và dự báo nghiệp vụ.

Mô hình TANK

 Lưu vực được mô phỏng bằng chuỗi các bể chứa xếp theo tầng và cột phù hợp với hình dạng lưu vực, cấu trúc thổ nhưỡng, địa chất,…Mưa trên lưu vực được xem như lượng vào của bể chứa trên cùng Mỗi bề chứa đều có một cửa ra ở đáy

 Mô hình đơn giản nhất là kiểu cột bể TANK đơn: 4 bể trên một cột Phù hợp cho các lưu vực nhỏ có độ ẩm cao

 Mô hình phức tạp hơn là mô hình TANK kép gồm một số cột bể mô phỏng quá trình hình thành dòng chảy trên lưu vực, và các bể mô tả

 Ưu điểm: Ứng dụng tốt cho lưu vực vừa và nhỏ Khả năng mô phỏng dòng chảy tháng, dòng chảy ngày, dòng chảy lũ.

 Nhược điểm: có nhiều thông số nhưng không rõ ý nghĩa vật lý nên khó xác định trực tiếp Việc thiết lập cấu trúc

và thông số hóa mô hình chỉ có thể thực hiện được sau nhiều lần thử sai, đòi hỏi người sử dụng phải có nhiều kinh nghiệm và am hiểu mô hình.

 Mô hình TANK ứng dụng dự báo ngắn hạn quá trình lũ cho thượng lưu sông Thái Bình và một số nhánh nhỏ hệ thống sông Hồng.

Mô hình MIKE 11

 Xây dựng tại Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI).

 Mô hình thuỷ động lực học dòng chảy 1 chiều trong kênh

hở, bãi ven sông, vùng ngập lũ

 Mô hình MIKE 11 được áp dụng để dự báo lũ và vận

hành các công trình phòng chống lũ cho hệ thống sông Hồng - Thái Bình

 Ưu điểm nổi trội so với các mô hình khác như:

- Liên kết với GIS.

- Kết nối với các mô hình thành phần khác của

Mô hình DIMOSOP (Distributed Hydrological Model For The Special Observing Period)

 Sử dụng dữ liệu dạng điểm của các trạm đo mưa trong lưu vực hoặc sử dụng kết quả dự báo dưới dạng ô lưới (grid) là đầu ra của các mô hình dự báo thời tiết như MM5 và BOLAM để dự báo lũ.

 Hiện tại đang sử dụng dự báo lũ trung hạn cho hệ thống sông Hồng và

sông Thái Bình Đây là mô hình được đánh giá rất khả quan cần được

nghiên cứu áp dụng cho các lưu vực khác.

 Cấu trúc chính của mô hình :

Chia lưu vực tính toán ra thành một hệ thống các ô lưới Kích thước của mỗi ô lưới phụ thuộc vào mức độ chi tiết của số liệu thu thập cũng như yêu cầu tính toán Mỗi một ô lưới trên lưu vực đều được đặc trưng bởi một yếu tố thủy văn nào đó, có thể là một phần tử của lưu vực, có thể là một phần tử của sông, hay là một phần tử của hồ chứa

 Đầu vào của mô hình :

Ngoài lượng mưa còn là bản đồ địa hình dưới dạng DEM, bản

đồ hiện trạng sử dụng đất, loại đất dưới dạng ô lưới Grid (vì đây là

mô hình thủy văn phân bố), và các loại công trình cũng như quy trình vận hành của các công trình

 Đầu ra của mô hình :

Lưu lượng hay mực nước lũ tại bất kỳ một ô lưới nào (điểm nào) trên lưu vực chứ không phải hạn chế chỉ tại một vị trí như các

mô hình thủy văn thông số gộp đưa ra

Ưu điểm:

 Khả năng sử dụng thông tin toàn cầu như bản đồ đất, hiện trạng sử dụng đất, ảnh vệ tinh để mô phỏng lưu vực đặc biệt hữu ích cho các lưu vực liên quốc gia, khi mà thông tin về lưu vực ở phần quốc gia kia không thu thập được hoặc thu thập được nhưng không chính xác

vì đầu vào của mô hình như đã nêu trên toàn ở dạng ô lưới

 Có khả năng kết nối với các mô hình khí tượng BOLAM và MM5

để kéo dài thời gian dự báo phục vụ vận hành tối ưu hệ thống hồ chứa

 Một lần chạy mô hình sẽ cho kết quả dự báo của nhiều trạm, nhiều

vị trí khác nhau với thời gian dự báo lên đến 5 ngày

NHÓM TH ỰC HI ỆN:

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

 http://tvmt.wru.edu.vn/index.php?

option=com_content&task=view&id=365&Itemid=70

 http://www.clst.ac.vn/AP/tapchitrongnuoc/hdkh/2001/so06/10.html

 07-08.8089688717

http://www.imh.ac.vn/b_tintuc_sukien/ba_hoatdong/mlnews.2005- http://www.imh.ac.vn/c_tt_chuyen_nganh/ce_detai_duan/researcht opic.2004-09-13.1208124850/researchtopic_view

 http://www.sihymete.org.vn/ctbaocao.php?idbc=32

 http://www.imh.ac.vn/c_tt_chuyen_nganh/cc_thongbao_thuyvan/m lnews.2005-08-13.0494687631

 http://tvmt.wru.edu.vn/index.php?

option=com_content&task=view&id=388

 http://web.thanhnien.com.vn/News/PrintView.aspx?ID=214315