DỰ BÁO THỦY VĂN Nguyễn Văn Tuần - Đoàn Quyết Trung - Bùi Văn ĐứcNXB Đại

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

97
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

DỰ BÁO THỦY VĂN Nguyễn Văn Tuần - Đoàn Quyết Trung - Bùi Văn Đức NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 2003 Từ khoá: Sai số, đỉnh lũ, ngắn hạn, hạn dài, trung hạn, mực nước, lưu lượng, mưa - dòng chảy, mô hình toán, tất định, ngẫu nhiên, kinh nghiệm Tài liệu trong Thư viện điện tử Đại học Khoa học Tự nhiên có thể được sử dụng cho mục đích học tập và nghiên cứu cá nhân. Nghiêm cấm mọi hình thức sao chép, in ấn phục vụ các mục đích khác nếu không được sự chấp thuận của...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: DỰ BÁO THỦY VĂN Nguyễn Văn Tuần - Đoàn Quyết Trung - Bùi Văn ĐứcNXB Đại

DỰ BÁO THỦY VĂN Nguyễn Văn Tuần - Đoàn Quyết Trung - Bùi Văn Đức NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 2003 Từ khoá: Sai số, đỉnh lũ, ngắn hạn, hạn dài, trung hạn, mực nước, lưu lượng, mưa - dòng chảy, mô hình toán, tất định, ngẫu nhiên, kinh nghiệm Tài liệu trong Thư viện điện tử Đại học Khoa học Tự nhiên có thể được sử dụng cho mục đích học tập và nghiên cứu cá nhân. Nghiêm cấm mọi hình thức sao chép, in ấn phục vụ các mục đích khác nếu không được sự chấp thuận của nhà xuất bản và tác giả.
Nguyễn Văn Tuần - Đoàn Quyết Trung - Bùi Văn Đức GIÁO TRÌNH DỰ BÁO THUỶ VĂN NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI 1
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................. 6 Chương 1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ DỰ BÁO THUỶ VĂN. .................. 7 1.1. Dự báo thủy văn - Một phần của thuỷ văn học................................. 7 1.2. Sơ lược lịch sử phát triển của dự báo thuỷ văn................................ 9 1.2.1. Sơ lược lịch sử phát triển dự báo thuỷ văn ở ngoài nước. ............. 9 1.2.2 .Sơ lược lịch sử phát triển dự báo thuỷ văn ở Việt Nam. .............. 12 1.3. Vai trò của dự báo thủy văn trong khai thác và quản lý nguồn nước. ........................................................................................................... 19 1.3.1. Phục vụ thi công và khai thác công trình thuỷ điện với mục tiêu an toàn, vận hành tối ưu, hiệu ích kinh tế cao. ............................................ 20 1.3.2- Phục vụ tưới tiêu: đáp ứng các yêu cầu tưới nước phòng hạn, tiêu nước chống úng, tham gia điều tiết các hồ chứa và đảm bảo an toàn cho các công trình thuỷ lợi trên toàn quốc..................................................... 21 1,3,3, Dự báo thuỷ văn phục vụ giao thông đường thuỷ......................... 21 1.3.4. Dự báo thủy văn phục vụ các hệ thống thuỷ nông........................ 22 1.4. Dự báo thuỷ văn phục vụ chống thiên tai, lũ lụt ............................. 22 1.5. Phân loại dự báo thuỷ văn................................................................. 23 1.5.1- Phân loại dự báo thuỷ văn theo hiện tượng .................................. 23 1.5.2- Phân loại theo quy luật chuyển động nước................................... 23 1.5.3- Phân loại theo thời gian dự kiến ................................................... 24 1.6. Một vài khái niệm quan trọng .......................................................... 24 1.6.1 Phương pháp và phương án: .......................................................... 24 1.6.2- Các bước tiến hành xây phương án dự báo .................................. 25 1.7. Đánh giá độ chính xác và độ bảo đảm dự báo thuỷ văn ................ 26 1.8 Đánh giá phương án dự báo............................................................... 27 Chương 2. HỆ PHƯƠNG TRÌNH DÒNG KHÔNG ỔN ĐỊNH SAINT VENANT ........................................................................................................ 31 2.1. Các dạng chuyển động của chất lỏng trong kênh hở ...................... 31 2.1.1. Dòng ổn định................................................................................. 31 2.1.2. Chuyển động không ổn định ......................................................... 32 2.2. Phương trình vi phân cơ bản của dòng không ổn định thay đổi chậm............................................................................................................ 32 2.2.1. Phương trình liên tục..................................................................... 32 2.2.2. Phương trình cân bằng động lực của dòng không ổn định ........... 33 2.2.3. Phân loại mô hình diện toán phân phối......................................... 35 2.2.4. Năm giả thiết của phương trình .................................................... 37 2.3 Xấp xỉ của sai phân (Sai phân hóa) ................................................... 37 2.3.1. Khái niệm chung ........................................................................... 37 2.3.2- Phương pháp sai phân................................................................... 38 2.3.3 Hệ số trọng lượng của sơ đồ ẩn...................................................... 44 2
2.3.4 Phương trình cơ bản viết với hàm số ẩn Q,Z trong trường hợp tổng quát. ......................................................................................................... 44 2.3.5 Sơ đồ sai phân ẩn ........................................................................... 48 2.3.6 Cách giải bằng khử đuổi ................................................................ 57 2.4. Sơ lược về hội tụ và sự ổn định của nghiệm .................................... 61 2.5 Sơ đồ sai phân hiện tính toán cho kênh hở....................................... 63 2.5.1. Sơ đồ và công thức cơ bản. ........................................................... 63 2.5.3 Vấn đề xác định điều kiện ban đầu . .............................................. 71 Chương 3. DỰ BÁO CHUYỂN ĐỘNG SÓNG LŨ VÀ PHƯƠNG PHÁP MỰC NƯỚC TƯƠNG ỨNG............................................................ 76 3.1 Khái niệm về phương pháp mực nước tương ứng. ...................... 76 3.2 . Lý thuyết chuyển động sóng lũ và phương pháp mực nước tương ứng .............................................................................................................. 76 3.3. Xác định thời gian chảy truyền......................................................... 79 3.3.1 Thời gian chảy truyền là thời gian chảy từ mặt cắt thượng lưu (Hb) tới mặt cắt cần xác định ở hạ lưu (HH) .................................................... 79 3.3.2. Tìm τ1 có thể từ công thức (3.13), có thể xây dựng bảng sau: .... 79 3.3.3- Tìm τ từ công thức tốc độ mặt cắt ngang VQ................................ 80 3.4- Dự báo mực nước trên sông không hoặc ít sông nhánh................. 81 3.5 Dự báo mực nước trên sông có sông nhánh...................................... 83 Chương 4. DỰ BÁO LƯU LƯỢNG GẦN ĐÚNG BẰNG CHUYỂN ĐỘNG SÓNG LŨ .......................................................................................... 88 4.1. Phương pháp dòng không ổn định của Kalinin - Miliukop ........... 88 4.2 Phương pháp biến dạng lũ - Phương pháp Muskingum................. 94 4.3 Phương pháp diễn toán lũ- Mô hình SSARR. ................................. 96 Chương 5. DỰ BÁO MƯA DÒNG CHẢY TRÊN HỆ THỐNG SÔNG. 99 5.1 Công thức căn nguyên dòng chảy..................................................... 99 5.2. Những yếu tố hình thành dòng chảy. ............................................. 102 5.3. Các phương pháp dự báo dòng chảy từ mưa ................................ 104 5.3.1.Phương pháp quan hệ mưa- đỉnh lũ : ........................................... 104 5.3.2 Xây dựng quan hệ tương quan hợp trục....................................... 105 5.3.3 Kỹ thuật mô hình.......................................................................... 105 5.3.4 Mô hình mưa - dòng chảy ba tầng ............................................... 108 5.4 Bài tập................................................................................................. 112 Chương 6. DỰ BÁO DÒNG CHẢY PHỤC VỤ HỒ CHỨA CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN .................................................................................. 114 6.1 Hình ảnh chung của công trình thuỷ điện và tài liệu khí tượng thuỷ văn có liên quan....................................................................................... 114 6.1.1 Loại tài liệu địa lý tự nhiên của lưu vực và hồ chứa.................... 114 6.1.2 Loại tài liệu khí tượng thuỷ văn................................................... 116 6.1.3 Tiến độ thi công ........................................................................... 116 6.1.4. Công tác vận hành hồ chứa ......................................................... 117 3
6.2 Những yêu cầu của hồ chứa, nhà máy thuỷ điện đối với dự báo thuỷ văn.................................................................................................... 117 6.2.1. Giai đoạn dẫn dòng thi côngbước một........................................ 117 6.2.2. Giai đoạn ngăn dòng (hạp long) (đợt hai)................................... 118 6.2.3 Giai đoạn vận hành công trình thuỷ điện ..................................... 122 6.3 . Cơ sở và phương pháp dự báo thuỷ văn cho hồ chứa ................. 125 6.3.1.Cơ sở của phương pháp................................................................ 126 6.3.2. Các phương pháp dự báo hồ chứa .............................................. 127 6.3.3 Phương pháp dự báo sóng trên hồ................................................ 133 6.3.4 Phương pháp phục hồi dòng chảy đến hồ .................................... 134 Chương 7. DỰ BÁO TRUNG VÀ DÀI HẠN............................................ 139 7.1 Khái niệm chung về dự báo trung và dài hạn ................................ 139 7.1.1. Khái niệm chung ......................................................................... 139 7.1.2. Hình thức phát báo của dự báo trung dài hạn. ........................... 139 7.2. Phương pháp dự báo trung và dài hạn .......................................... 140 7.2.1 Phương trình căn nguyên .......................................................... 140 7.2.2 Các nhân tố ảnh hưởng............................................................. 141 7.3 Các phương pháp dự báo truyền thống ......................................... 145 7.3.1 Dự báo dòng chảy tháng theo chỉ số lượng trữ ......................... 145 7.3.2 Dự báo dòng chảy tháng theo chỉ số lượng trữ ban đầu và mưa trong tháng ............................................................................................ 146 7.3.3 Dự báo dòng chảy tháng theo các thành phần căn nguyên ....... 147 7.4 Một số phương pháp thống kê trong dự báo khí tượng thuỷ văn ................................................................................................................... 150 7.4.1 Phân tích chuỗi thời gian............................................................. 150 7.4.2 Các phương pháp vật lý thống kê .............................................. 155 7.4.3. Một số nhận xét và định hướng ứng dụng ................................. 169 7.5 Công nghệ dự báo.............................................................................. 170 7.5.1 Khái niệm chung. ......................................................................... 170 7.5.2 Cơ sở dữ liệu ................................................................................ 171 7.5.3 Mô tả công nghệ ........................................................................... 173 7.5.4 Hướng dẫn sử dụng ................................................................... 176 7.5.5 Một số nhận xét và kết luận ......................................................... 177 Chương 8. ỨNG DỤNG VIỄN THÁM DỰ BÁO LŨ. ............................. 178 8.1 Giới thiệu chung và cấu trúc mô hình dự báo lũ bằng viễn thám.178 8.2. Hệ thống máy đo mưa truyền thống quan trắc dòng chảy. ......... 178 8.3. Vai trò của viễn thám trong hệ thống dự báo lũ. .......................... 182 8.4. Sử dụng vệ tinh rađa để dự báo lũ. ................................................ 185 8.5. Nguyên lý đo lượng mưa bằng ra đa .............................................. 186 8.5.1. Những sai số xuất hiện khi dùng rađa, đặc điểm và vị trí đặt rađa. ............................................................................................................... 188 8.5.2. Những sai số xuất hiện từ sự sử dụng rađa. ................................ 190 4
8.5.3- Sử dụng rađa để theo dõi đường đi của bão. .............................. 191 8.5.4- Mức độ sai số khi dùng số liệu rađa. .......................................... 191 8.5.5- Sự cần thiết việc sử dụng rađa kết hợp với các số liệu quan trắc ở các trạm đo. ........................................................................................... 192 8.6- Hệ thống truyền phát tín hiệu từ xa dùng cho dự báo dòng chảy. ................................................................................................................... 193 8.6.1- Giới thiệu. ................................................................................... 193 8.6.2- Hệ thống đường dây điện thọai................................................... 193 8.6.3- Sóng radio (sóng vô tuyến điện)................................................. 194 8.6.4- Hệ thống thu phát Meteor Burst. ................................................ 194 8.6.5 Truyền phát thông tin bằng vệ tinh. ............................................. 195 8.7- Khí tượng và dự báo hình thế Sy nốp. ........................................... 199 8.7.1- Giới thiệu. ................................................................................... 199 8.7.2- Kỹ thuật dự báo thời tiết. ............................................................ 199 8.7.3- Sử dụng vệ tinh trong dự báo hình thế Sy nốp .......................... 200 Chương 9. DỰ BÁO MỰC NƯỚC NGẦM VÀ DÒNG CHẢY NGẦM. 202 9.1 Cơ sở chung của dự báo.................................................................... 202 9.2- Dự báo bằng phương pháp cân bằng nước ................................... 208 9.3 Dự báo bằng phương pháp động lực học nước ngầm.................... 210 9.4 Các phương pháp dự báo thống kê. ................................................ 216 TÀI LIỆU THAM KHẢO. ...................................................................... 218 PREPACE. ................................................................................................... 220 5
LỜI NÓI ĐẦU Để đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng đào tạo sinh viên ở trường Đại học Quốc gia việc viết giáo trình Dự báo thuỷ văn là một nhu cầu bức thiết. Giáo trình Dự báo thuỷ văn ra đời nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức cơ bản và các khái niệm, yêu cầu thực tế đối với dự báo thuỷ văn, các cơ sở lý thuyết của các phương pháp dự báo thuỷ văn trong đó có hệ thống phương trình Saint- Venant, các phương pháp cơ bản, cổ truyền và cập nhật các phương pháp hiện đại- thuỷ văn toán dùng trong dự báo thuỷ văn. Để học tốt môn này sinh viên cần nắm các kiến thức cơ bản về thuỷ lực học, khí tượng học, một số kiến thức về toán cần thiết như lý thuyết xác suất thống kê, phương trình vi phân, phương pháp tính và kỹ thuật lập trình. Giáo trình này dùng cho sinh viên chuyên ngành thuỷ văn lục địa, các kỹ sư thuỷ văn làm việc ở các trung tâm dự báo và các uỷ ban phòng chống lũ lụt khai thác tài nguyên nước. Ngoài ra còn có thể dùng cho sinh viên cao học. Giáo trình này được hoàn thành do các thầy giáo, các nhà khoa học đã làm việc nhiều năm trong dự báo tác nghiệp ở trung tâm dự báo khí tượng thuỷ văn quốc gia. PGS- PTS Nguyễn Văn Tuần viết chương I, VI, VIII, IX và là người chủ biên giáo trình này. PGS- PTS Đoàn Quyết Trung viết chương II, III, IV, V. PTS Bùi Văn Đức viết chương VII. Đây là giáo trình lần đầu tiên được biên soạn và xuất bản do đó không tránh khỏi sai sót, khiếm khuyết. Rất mong nhận được sự đóng góp của độc giả. Xin chân thành cảm ơn! Các tác giả. 6