Giới thiệu mô hình ( mô hình TANK đơn )

Mục đích - Lập bảng tính các giá trị dòng chảy tại cửa ra lưu vực theo mô hình TANK.. - Đánh giá độ nhạy các thông số - Giả thiết bộ thông số đầu vào mô hình từ các khoảng của bộ thông

MỤC LỤC

I MỞ ĐẦU

1.Mục đích

2.Cách tính toán

II NỘI DUNG

1 Giới thiệu mô hình

2.Cấu trúc mô hình TANK

3.Cấu trúc mô hình TANK kép

4.Bộ thông số của mô hình.

5.Các hệ thức cơ bản của mô hình 6.Cấu trúc mô hình

7.Tính toán đối với lưu vực sông Bôi 8.Chỉ tiêu đánh giá sai số

III KẾT LUẬN

I MỞ ĐẦU

1 Mục đích

- Lập bảng tính các giá trị dòng chảy tại cửa ra lưu vực theo mô hình TANK

- Đánh giá độ nhạy các thông số

- Giả thiết bộ thông số đầu vào mô hình từ các khoảng của bộ thông số

đã cho cùng với việc sử dụng các công thức tính toán trong mô hìnhTANK để lập bảng excel tính giá trị dòng chảy

- Với mỗi bộ thông số giả thiết ta tính được Qtt khác nhau sau đó sosánh Qtt với Qtd

- Hiệu chỉnh bằng hệ số NASH sao cho giá trị Qtt gần đúng với Qtd(vẽ hình để so sánh )

II NỘI DUNG

Trên lưu vực sông Bôi chọn bộ thông số lưu lượng dòng chảy, lượng mưa,bốc hơi của trận lũ xảy ra từ ngày 08/10/1970 đến ngày 22/10/1970 Với bướctính toán 1 ngày

1 Giới thiệu mô hình ( Mô hình TANK đơn ).

 Mô hình TANK ra đời từ năm 1956 tại trung tâm quốc gia phòngchống ngập Nhật Bản

 Tác giả của mô hình là M Sugawara

 Từ đó đến nay mô hình đã được hoàn thiện dần và ứng dụngrộng rãi nhiều nơi trên thế giới và ở Việt Nam

 Mô hình TANK thuộc loại mô hình tất định dạng nhận thức

2 Cấu trúc mô hình TANK

 Cấu trúc mô hình TANK là loại mô hình “bể chứa”, mỗi bể chứahoạt động như một bể thực thụ mô tả quá trình trữ nước và traođổi nước của các tầng đất chứa nước lưu vực được diễn tả nhưmột chuỗi các bể sắp xếp theo 2 phương thẳng đứng và nằmngang

 Mỗi bể có 1 cửa ra ở đáy và 1 cửa ra ở thành bên Các cửa bêntạo ra các thành phần dòng chảy theo phương ngang tập trung ralưới sông về tuyến cửa ra Các cửa ra ở đáy dùng để phản ánhchuyển động của dòng chảy theo chiều thẳng đứng trong các tầngđất

 Thông số cơ bản của mô hình là các hệ số cửa ra ở thành bên vàđáy

 Mô hình có 2 cấu trúc dạng đơn và dạng kép

3 Cấu trúc mô hình TANK kép

 Đối với mô hình TANK dạng cấu trúc kép thì lưu vực được môphỏng bởi nhiều đai với mỗi đai như vậy tuân theo cấu trúc dạngđơn để áp dụng mô hình

 Nước mưa là lượng vào bể trên cùng, sau khi khấu trừ tổn thấtbốc hơi, một phần chuyển động theo chiều thẳng đứng xuốngdưới, một phần chảy qua cửa ra ở thành bên Lượng dòng chảyqua cửa ra ở thành bên của các bể được gộp lại và diễn toán qua

1 bể điều tiết phản ánh khả năng điều tiết của lưu vực sau đó tớicửa ra

4 Bộ thông số của mô hình.

 Trong mô hình TANK có tới 36 thông số, chưa kể còn các thông

số khác như trọng số mưa…do đó khi sử dụng phương pháp đòi

hỏi cần phải nắm được tính năng hoạt động của từng thông số.Thông số của mô hình TANK có thể chia làm 2 loại:

 Thông số có thứ nguyên: HS, PS,SS, HA1, HA2, HB, HC, HD,

5 Các hệ thức cơ bản của mô hình.

Lưu vực sông là 1 dãy bể chứa A,B,C,D xếp theo chiều thẳng đứng.Mỗi bểchứa có 1 cửa ra ở đáy và 1 hoặc 1 số cửa ra ở thành bên lưu vực

Dòng chảy qua các cửa ra thành bên là 1 hàm tuyến tính của lượng trữ :

Y = ( X – HA ) A

Trong đó : - X : Là lượng trữ có trong bể

- HA : Ngưỡng cửa ra

- A : Hệ số cửa ra

● Cấu trúc ẩm

Trong bể thứ nhất tác giả mô tả cấu trúc ẩm của tầng mặt thành 2 phần : phần trên và phần dưới,giữa 2 phần có sự truyền ẩm lên và xuống trong 1 số điều kiện.Các thông số mô tả lượng ẩm bão hòa của phần trên và phần dưới là PS

và SS

● Cơ cấu truyền ẩm

Nếu XA<PS thì XP = XA(1) không thì XP = PS(1 )

Khi phần trên có độ ẩm lớn mà phần dưới chưa bão hòa ẩm và XP/PS > XS/SS thì có sự truyền ẩm từ trên xuống với tốc độ T2

T2 = Tc.( XP/PS – XS/SS)Khi phần trên chưa bão hòa ẩm XP < PS và phần dưới bão hòa ẩm XS = SS thì có sự truyền ẩm theo tốc độ T1:

T1 = Tb.(1-XP/PS )

* Dòng chảy cửa ra ở bể thứ nhất

Hình 2 : Bể A

- Lượng nước trong bể

+ XA1 = XAo – E.dt nếu Xao > E*dt không thì XA1=0

+ XA2 = XA1 + ( T1 - T2 ).dt

+ XA3 = XA2 + P

+ XS i = XS i−1 + T2.dt

- Nếu XA > PS ( Lưu ý XA = HS nếu XA > HS )

+ Y2 = A2 ( XA - HA2 – PS ) nếu XA – PS > HA2 nếu không thì Y2 = 0 + Y1 = A1 ( XA – HA1- PS ) nếu XA – PS > HA1 nếu không thì Y1

+ XB2 = XB1 – ( Y3 + YB0 ).dt

c Bể C

+ XD2 = XD1 – Y5.dt

e Tổng lượng dòng chảy

YS = Y1 + Y2 + Y3 + Y4 +Y5

f Bể điều tiết

Hình 6 : Bể điều tiết

Bể chứa điều tiết không có cửa đáy,chỉ có một cửa bên Dòng chảy đi ra khỏi

bể chứa điều tiết chính là dòng chảy ở cửa ra của lưu vực thủy văn :

7 Tính toán đối với lưu vực sông Bôi.

a Số liệu đầu vào :

Evaporation (mm/day) 2.6 2 1.5 1.3 1.2 2.6 2.3 4.2

+ Đường quá trình mưa và bốc hơi

0 5 10 15 20 25

Đường quá trình mưa và bốc hơi

b Kết quả tính toán :

 Bảng kết quả số liệu tính toán sau quá trình hiệu chỉnh:

Time Rainfall (mm) Evaporation (mm/day) Ei (mm/day) XA 1 (mm) XP (mm) T1 (mm/day) T2 (mm/day) XA 2 (mm) XS (mm)

Time XB1 (mm)calculate XC1 (mm)calculate XB1 (mm)actual XC1 (mm) actual XD1 (mm) calculate XA3 (mm)calculate XD1 (mm) actual XA3 (mm)actual XA4 (mm)

Time Q(Y1) (m3/s) Q(Y2) (m3/s) Q(Y3) (m3/s)Q(Y4) (m3/s) Q(Y5) (m3/s)Qtd(m3/s) Qsum (m3/s) Q(YA0) (m3/s) Q(YB0) (m3/s) Q(YC0) (m3/s)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0.00

Bảng tính toán phân bố dòng chảy.

Biểu đồ phân bố dòng chảy

 Đường quá trình lưu lượng thực đo và tính toán có sự chênh lệch đáng

kể Nhưng vẫn có thể chấp nhận được kết quả hiệu chỉnh trên

 Kết quả phân bố dòng chảy:

* Dòng chảy mặt có tổng lượng lớn nhất

* Dòng chảy sát ít

* Dòng chảy ngầm duy trì đều ngưỡng 16-17(m3/s) qua các ngày

Bộ thông số qua các lần hiệu chỉnh.

Bộ thông số sử dụng

Đánh giá độ nhạy của bộ thông số:

Xét trong bể A: các thông số nhạy nhất là: Ao, A1, A2

Thông số nhạy nhất là hệ số cửa ra ở đáy Ao

- Khi tăng Ao lên 20%

- So sánh với kết quả cuối cùng ta nhận thấy khi tăng, giảm Ao 20% thìđường quá trình lũ có sự thay đổi về chân lũ là chủ yếu,

- Có tác động trực tiếp đến đỉnh lũ lớn

- Các thông số ít thay đổi, không thay đổi là: HA1, HA2, PS, SS, Tb, Tc

Với bộ thông số lần 4 và bộ thông số sử dụng ta có :

 Có sự chênh lệch giữa Qtd và Qtt về đỉnh, hình dạng đỉnh không có sự tương đồng

 Có tác động trực tiếp đến đỉnh lũ lớn

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0.00

10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00

Qtd và Qtt

Qtd(m3/s) Qsum (m3/s) Hiệu chỉnh lần 4 Lần hiệu chỉnh cuối cùng.Bảng tính toán các thành phần dòng chảy

Qtd(m3/ s)

 Lưu lượng dòng chảy chuẩn năm

+.Bảng số liệu tính toán dòng chảy chuẩn năm

Time

Q(YA0) (m3/s)

Q(YB0) (m3/s)

Q(YC0) (m3/s)

8 Chỉ tiêu đánh giá sai số :

a Đánh giá theo chỉ tiêu Nash

Áp dụng công thức:

R2=1− ∑(Qtd−Qtt )2

∑(Qtd −Qtdtb)2

7.0 Kết luận:

-Qua quá trình làm bài báo cáo và đã giúp em hiểu được các bước xây dựng

lý thuyết mô hình

TANK

-Biết cách làm quen với các thống số quan trọng của mô hình

-Lựa chọn với các bộ thông số đã hiệu chỉnh để phục vụ trong quá trình

+ 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 hiểu 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 kinh nghiệm và am hiểu mô hình