VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN CƠ HỌC
-----------------------------
BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI CƠ SỞ
CẤP VIỆN CƠ HỌC NĂM 2020
ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỦY VĂN
THÔNG SỐ TẬP TRUNG TRONG DỰ BÁO LŨ
CHO CÁC LƯU VỰC SÔNG Ở VIỆT NAM
Chủ nhiệm Đề tài: TS. Nguyễn Chính Kiên
HÀ NỘI – 2020
DANH SÁCH CÁN BỘ THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
TT
Họ và tên
Phòng chuyên môn
1
TS. Nguyễn Chính Kiên
Thủy động lực và Giảm nhẹ thiên
tai trong lưu vực
2
ThS. Dương Thị Thanh Hương
Thủy động lực và Giảm nhẹ thiên
tai trong lưu vực
3
ThS. Nguyễn Tuấn Anh
Thủy động lực và Giảm nhẹ thiên
tai trong lưu vực
4
PGS. TS. Trần Thu Hà
Thủy động lực và Giảm nhẹ thiên
tai trong lưu vực
5
ThS. Nguyễn Hồng Phong
Thủy động lực và Giảm nhẹ thiên
tai trong lưu vực
6
KS. Nguyễn Thị Hằng
Thủy động lực và Giảm nhẹ thiên
tai trong lưu vực
7
CN. Trần Thị Thanh Huyền
Thủy động lực và Giảm nhẹ thiên
tai trong lưu vực
i
MỤC LỤC
DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT THƯỜNG SỬ DỤNG ............................. iii
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ..................................................................... v
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH THỦY VĂN ............................................. 3
1.1 Mô hình thủy văn ...................................................................................................... 3
1.1.1 Khái niệm và vai trò ............................................................................................ 3
1.1.2 Phân loại.............................................................................................................. 4
1.1.3 Tiêu chuẩn lựa chọn mô hình ............................................................................. 7
1.1.4 Một số mô hình thủy văn phổ biến ..................................................................... 9
1.2 Mô hình thủy văn thông số tập trung Nielsen-Hansen ......................................... 13
1.2.1 Giới thiệu .......................................................................................................... 13
1.2.2 Cấu trúc của mô hình ........................................................................................ 14
1.2.3 Các thông số của mô hình ................................................................................. 16
CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP SỐ GIẢI BÀI TOÁN ƯỚC TÍNH THÔNG SỐ TỐI
ƯU CHO MÔ HÌNH THỦY VĂN THÔNG SỐ TẬP TRUNG ................................... 18
2.1 Tổng quan về các phương pháp giải bài toán ước tính thông số tối ưu .............. 18
2.2 Phương pháp ô vuông ............................................................................................. 19
2.3 Phương pháp Rosenbrock ...................................................................................... 22
2.4 Phương pháp Nelder-Mead .................................................................................... 26
2.5 Phương pháp Hooke-Jeeves ................................................................................... 27
2.6 Giải thuật di truyền ................................................................................................. 28
2.7 Phương pháp SCE (Shuffled Complex Evolution) ............................................... 30
CHƯƠNG III: XÂY DỰNG PHẦN MỀM DỰ BÁO LŨ BẰNG MÔ HÌNH THỦY
VĂN THÔNG SỐ TẬP TRUNG CÓ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ƯỚC TÍNH
THÔNG SỐ TỐI ƯU ....................................................................................................... 31
3.1 Sơ đồ khối mô hình Nielsen-Hansen ..................................................................... 31
3.2 Sơ đồ khối phương pháp số giải bài toán ước tính thông số tối ưu ..................... 32
3.2.1 Sơ đồ khối của thuật toán ô vuông.................................................................... 32
3.2.2 Sơ đồ khối của thuật toán RosenBrock ............................................................. 34
ii
3.2.3 Sơ đồ khối của thuật toán Nelder-Mead ........................................................... 35
3.2.4 Sơ đồ khối của thuật toán Hooke-Jeeves .......................................................... 38
3.2.5 Sơ đồ khối của giải thuật di truyền ................................................................... 39
3.2.6 Sơ đồ khối của thuật toán SCE ......................................................................... 41
3.3 Xây dựng phần mềm ............................................................................................... 44
CHƯƠNG IV: THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ TRONG TÍNH TOÁN DỰ BÁO LŨ
TRÊN MỘT SỐ LƯU VỰC SÔNG ............................................................................... 47
4.1 Thử nghiệm dự báo ................................................................................................. 47
4.2 Kết quả tính toán và đánh giá ................................................................................ 49
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 59
iii
DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT THƯỜNG SỬ DỤNG
NST
Nhiễm sắc thể
SCE
Shuffled Complex Evolution
WMO
Tổ chức khí tượng thế giới
NSE
Nash–Sutcliffe Efficiency
SCE
Shuffled Complex Evolution
KTTV
Khí tượng – Thủy văn
LV
Lưu vực
CSDL
Cơ sở dữ liệu
BTNMT
Bộ Tài nguyên môi trường
KHCN
Khoa học công nghệ
VN
Việt Nam