intTypePromotion=3

Kỹ thuật và quản lý hệ thống nguồn nước ( Đại học Quốc gia Hà Nội ) - Chương 10

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

0
53
lượt xem
12
download

Kỹ thuật và quản lý hệ thống nguồn nước ( Đại học Quốc gia Hà Nội ) - Chương 10

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thủy văn và thủy lực trong quản lý nước dư thừa Chương này trình bày một số phương pháp luận về thủy văn và thủy lực cơ bản cần thiết cho việc quản lý nước dư thừa, nhằm mục đích khảo luận các phương pháp được sử dụng rộng rãi hơn. Người đọc có thể tham khảo các cuốn sách (Bedient và Huber, 1988; Chow và cộng sự, 1988; Vessman và cộng sự, 1989 và Bras, 1990) để biết chi tiết hơn về các nguyên lý của các phương pháp này. Các loại phương pháp khác nhau bao gồm cả...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật và quản lý hệ thống nguồn nước ( Đại học Quốc gia Hà Nội ) - Chương 10

  1. phÇn 3 kü thuËt vµ qu¶n lý n­íc d­ thõa 410
  2. Ch­¬ng 10 Thñy v¨n vµ thñy lùc trong qu¶n lý n­íc d­ thõa Ch­¬ng nµy tr×nh bµy mét sè ph­¬ng ph¸p luËn vÒ thñy v¨n vµ thñy lùc c¬ b¶n cÇn thiÕt cho viÖc qu¶n lý n­íc d­ thõa, nh»m môc ®Ých kh¶o luËn c¸c ph­¬ng ph¸p ®­îc sö dông réng r·i h¬n. Ng­êi ®äc cã thÓ tham kh¶o c¸c cuèn s¸ch (Bedient vµ Huber, 1988; Chow vµ céng sù, 1988; Vessman vµ céng sù, 1989 vµ Bras, 1990) ®Ó biÕt chi tiÕt h¬n vÒ c¸c nguyªn lý cña c¸c ph­¬ng ph¸p nµy. C¸c lo¹i ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau bao gåm c¶ c¸c m« h×nh ngÉu nhiªn hoÆc tÊt ®Þnh vµ c¶ c¸c m« h×nh th«ng sè tËp trung hoÆc ph©n phèi. C¸c ®Þnh nghÜa vÒ c¸c lo¹i m« h×nh nµy lÊy theo c¸c ®Þnh nghÜa cña Chow vµ céng sù (1988). C¸c m« h×nh tÊt ®Þnh kh«ng xem xÐt tÝnh ngÉu nhiªn trong khi c¸c m« h×nh ngÉu nhiªn cã c¸c ®Çu ra Ýt nhÊt lµ ngÉu nhiªn côc bé. C¸c m« h×nh th«ng sè tËp trung tÝnh trung b×nh theo kh«ng gian cña mét hÖ thèng, xem hÖ thèng nh­ mét ®iÓm ®¬n lÎ kh«ng cã thø nguyªn trong kh«ng gian. C¸c m« h×nh ph©n phèi xem xÐt c¸c ®iÓm kh¸c nhau trong kh«ng gian vµ x¸c ®Þnh c¸c biÕn m« h×nh nh­ c¸c hµm cña c¸c thø nguyªn kh«ng gian. C¸c chñ ®Ò chÝnh th¶o luËn ë ®©y lµ ph©n tÝch m­a - dßng ch¶y (tÊt ®Þnh, tËp trung), diÔn to¸n thñy v¨n s«ng vµ hå chøa (tÊt ®Þnh, tËp trung), ph©n tÝch tÇn suÊt dßng ch¶y lò (ngÉu nhiªn, tËp trung), ph©n tÝch tr¾c diÖn däc mÆt n­íc (tÊt ®Þnh, ph©n phèi) vµ diÔn to¸n thñy lùc (tÊt ®Þnh, ph©n phèi) ®Ó dù b¸o lò. 10.1. ph©n tÝch thñy v¨n vµ thñy lùc ®ång b»ng ngËp lôt Ph©n tÝch thñy v¨n vµ thñy lùc lò ®­îc yªu cÇu trong quy ho¹ch, thiÕt kÕ vµ qu¶n lý nhiÒu lo¹i thµnh phÇn bao gåm c¸c hÖ thèng thñy v¨n trong ®ång b»ng ngËp lôt hoÆc l­u vùc s«ng. C¸c ph©n tÝch nµy cÇn thiÕt cho viÖc x¸c ®Þnh c¸c cao tr×nh vµ ®é s©u ngËp lôt kh¶ n¨ng, c¸c diÖn tÝch ngËp lôt, kÝch th­íc c¸c kªnh m­¬ng, c¸c cao tr×nh ®ª, c¸c giíi h¹n cña ®­êng, thiÕt kÕ c¸c nót giao th«ng vµ c¸c cèng n­íc cïng nhiÒu viÖc kh¸c. C¸c yªu cÇu ®iÓn h×nh bao gåm: 391
  3. 1. C¸c nghiªn cøu th«ng tin vÒ ®ång b»ng ngËp lôt. Ph¸t triÓn c¸c th«ng tin vÒ c¸c sù kiÖn lò lôt ®Æc tr­ng nh­ c¸c sù kiÖn cã tÇn sè xuÊt hiÖn 10 n¨m, 100 n¨m vµ 500 n¨m. 2. §¸nh gi¸ c¸c ph­¬ng ¸n sö dông ®Êt trong t­¬ng lai. Ph©n tÝch mét lo¹t c¸c sù kiÖn lò lôt (cã c¸c tÇn sè xuÊt hiÖn kh¸c nhau) ®èi víi viÖc sö dông ®Êt hiÖn t¹i vµ trong t­¬ng lai ®Ó x¸c ®Þnh nguy c¬ tiÒm Èn rñi ro do lò lôt, thiÖt h¹i do lò lôt vµ ¶nh h­ëng cña lò lôt ®èi víi m«i tr­êng. 3. §¸nh gi¸ c¸c biÖn ph¸p lµm gi¶m tæn thÊt do lò lôt. Ph©n tÝch mét lo¹t c¸c sù kiÖn lò lôt (cã c¸c tÇn sè xuÊt hiÖn kh¸c nhau) ®Ó x¸c ®Þnh viÖc lµm gi¶m thiÖt h¹i do lò lôt kÕt hîp víi c¸c dßng ch¶y thiÕt kÕ ®Æc tr­ng. 4. C¸c nghiªn cøu thiÕt kÕ. Ph©n tÝch c¸c sù kiÖn lò lôt ®Æc tr­ng ®Ó x¸c ®Þnh kÝch th­íc c¸c ph­¬ng tiÖn, ®¶m b¶o sù an toµn cña chóng vµ tr¸nh thÊt b¹i. 5. C¸c nghiªn cøu ho¹t ®éng. §¸nh gi¸ mét hÖ thèng ®Ó x¸c ®Þnh xem c¸c yªu cÇu ®· ®Æt ra víi nã theo c¸c sù kiÖn lò lôt ®Æc tr­ng cã thÓ ®­îc tháa m·n hay kh«ng. C¸c ph­¬ng ph¸p sö dông trong ph©n tÝch thñy v¨n vµ thñy lùc ®­îc x¸c ®Þnh theo môc ®Ých, ph¹m vi cña dù ¸n vµ c¸c tµi liÖu s½n cã ®Ó sö dông. h×nh 10.1,1 lµ s¬ ®å ph©n tÝch thñy v¨n vµ thñy lùc ®èi víi c¸c nghiªn cøu ®ång b»ng ngËp lôt. C¸c kiÓu ph©n tÝch thñy v¨n lµ ph©n tÝch m­a - dßng ch¶y hoÆc ph©n tÝch tÇn suÊt dßng ch¶y lò. NÕu mét sè l­îng thÝch hîp c¸c l­u l­îng ®Ønh lò tøc thêi hµng n¨m lÞch sö (chuçi cùc ®¹i hµng n¨m) s½n cã ®Ó sö dông th× ph©n tÝch tÇn suÊt dßng ch¶y lò cã thÓ thùc hiÖn ®Ó x¸c ®Þnh l­u l­îng ®Ønh lò cho c¸c thêi kú xuÊt hiÖn l¹i kh¸c nhau. NÕu kh«ng th× viÖc ph©n tÝch m­a - dßng ch¶y ph¶i ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch sö dông m­a lò lÞch sö hoÆc m­a lò thiÕt kÕ ®èi víi thêi kú xuÊt hiÖn l¹i ®Æc tr­ng ®Ó ph¸t triÓn mét biÓu ®å qu¸ tr×nh m­a - dßng ch¶y. ViÖc x¸c ®Þnh c¸c cao tr×nh mÆt n­íc cã thÓ ®­îc thùc hiÖn nhê sö dông ph©n tÝch tr¾c diÖn däc mÆt n­íc ë tr¹ng th¸i æn ®Þnh nÕu chØ biÕt c¸c l­u l­îng ®Ønh hoÆc cã thÓ lùa chän c¸c l­u l­îng ®Ønh tõ c¸c biÓu ®å qu¸ tr×nh m­a - dßng ch¶y t¹o ra. §Ó ph©n tÝch chi tiÕt vµ toµn diÖn h¬n, ph©n tÝch dßng ch¶y kh«ng æn ®Þnh ph¶i dùa trªn mét m« h×nh diÔn to¸n thñy lùc vµ cã thÓ cÇn sö dông biÓu ®å qu¸ tr×nh m­a - dßng ch¶y ®Ó x¸c ®Þnh chÝnh x¸c h¬n c¸c cao tr×nh mÆt n­íc cùc ®¹i. Ph©n tÝch dßng ch¶y kh«ng æn ®Þnh còng cung cÊp th«ng tin chi tiÕt h¬n nh­ c¸c biÓu ®å qu¸ tr×nh l­u l­îng ®· diÔn to¸n t¹i c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau trªn kh¾p ®o¹n s«ng nghiªn cøu. 10.2. X¸c ®Þnh biÓu ®å qu¸ tr×nh m­a lò: ph©n tÝch m­a ­ -dng chßy BiÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y s«ng hay qu¸ tr×nh l­u l­îng lµ ®å thÞ hoÆc b¶ng thÓ hiÖn dßng ch¶y ­íc l­îng lµ mét hµm cña thêi gian t¹i vÞ trÝ ®· cho trªn s«ng (Chow vµ nnk, 1988). Trong thùc tÕ, mét biÓu ®å thñy v¨n lµ “mét biÓu hiÖn trän vÑn c¸c ®Æc tr­ng ®Þa lý tù nhiªn vµ khÝ hËu chi phèi c¸c quan hÖ gi÷a m­a vµ dßng ch¶y cña mét l­u vùc s«ng riªng biÖt” (Chow, 1964). 392
  4. H×nh 10.1.1 C¸c thµnh phÇn cña mét ph©n tÝch thñy v¨n - thñy lùc ®ång b»ng ngËp lôt §Çu vµo: HÖ thèng: §Çu ra: M­a L­u vùc s«ng BiÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y H×nh 10.2.1 M« h×nh ho¸ m­a - dßng ch¶y 393
  5. H×nh 10.2.2 C¸c b­íc x¸c ®Þnh dßng ch¶y do m­a §èi t­îng ph©n tÝch m­a - dßng ch¶y ®­îc minh häa trong h×nh 10.2,1 trong ®ã, hÖ thèng lµ mét l­u vùc s«ng, ®Çu vµo lµ biÓu ®å qu¸ tr×nh m­a vµ ®Çu ra lµ biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y hoÆc l­u l­îng. h×nh 10.2,2 ®Þnh râ c¸c qu¸ tr×nh (hoÆc c¸c b­íc) kh¸c nhau sö dông ®Ó x¸c ®Þnh biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y tæng céng tõ ®Çu vµo m­a. Môc nµy m« t¶ ph­¬ng ph¸p biÓu ®å thñy v¨n ®¬n vÞ vµ øng dông nã ®Ó x¸c ®Þnh biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y do m­a. 10.2.1. C¸c tæn thÊt thñy v¨n L­îng m­a v­ît qu¸ hoÆc l­îng m­a hiÖu qu¶ lµ l­îng m­a kh«ng ®­îc gi÷ l¹i trªn mÆt ®Êt mµ còng kh«ng thÊm vµo trong ®Êt. Sau khi ch¶y qua bÒ mÆt l­u vùc, l­îng m­a v­ît qu¸ trë thµnh dßng ch¶y trùc tiÕp t¹i cöa ra cña l­u vùc. BiÓu ®å qu¸ tr×nh m­a v­ît qu¸ lµ mét thµnh phÇn quan träng trong viÖc nghiªn cøu c¸c quan hÖ m­a - dßng ch¶y. HiÖu sè gi÷a biÓu ®å qu¸ tr×nh l­îng m­a tæng céng vµ biÓu ®å qu¸ tr×nh l­îng m­a v­ît qu¸ chÝnh lµ c¸c tæn thÊt. C¸c tæn thÊt chñ yÕu lµ n­íc hÊp thu do thÊm cïng víi mét sè l­îng khÊu trõ do bÞ chÆn vµ tr÷ l¹i trªn bÒ mÆt. ThÊm lµ qu¸ tr×nh n­íc th©m nhËp tõ mÆt ®Êt vµo ®Êt. Cã nhiÒu nh©n tè ¶nh h­ëng ®Õn tèc ®é thÊm, bao gåm: ®iÒu kiÖn mÆt ®Êt vµ líp phñ thùc vËt, c¸c tÝnh chÊt cña ®Êt (nh­ ®é rçng vµ tÝnh dÉn thñy lùc cña nã) vµ tr÷ l­îng Èm hiÖn cã trong ®Êt. Tèc ®é thÊm f biÓu diÔn b»ng inch/h hoÆc cm/h lµ tèc ®é n­íc vµo ®Êt t¹i bÒ mÆt. D­íi c¸c ®iÒu kiÖn n­íc t¹o thµnh vòng trªn bÒ mÆt, thÊm x¶y ra víi tèc ®é thÊm kh¶ n¨ng. ThÊm tÝch lòy F lµ ®é s©u lòy tÝch cña n­íc thÊm trong mét kho¶ng thêi gian ®Æc tr­ng vµ b»ng tÝch ph©n cña tèc ®é thÊm trong toµn bé kho¶ng thêi gian ®ã: t (10.2.1) Ft  F (t )   f ( )d 0 Tèc ®é thÊm b»ng ®¹o hµm cña thÊm lòy tÝch. Ba ph­¬ng tr×nh thÊm ®· ®­îc c«ng nhËn vµ ®· ®­îc sö dông réng r·i (Green-Ampt, Horton vµ SCS) 394
  6. ®­îc tr×nh bµy trong b¶ng 10.2,1, C¸c mèi t­¬ng quan cña l­îng m­a, tèc ®é thÊm vµ thÊm lòy tÝch ®­îc thÓ hiÖn trong h×nh 10.2.3. 10.2.2. Ph­¬ng ph¸p biÓu ®å thñy v¨n ®¬n vÞ BiÓu ®å thñy v¨n ®¬n vÞ lµ biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y trùc tiÕp do l­îng m­a v­ît qu¸ 1 inch (hoÆc 1 cm theo c¸c ®¬n vÞ SI) g©y ra mét c¸ch ®ång ®Òu trªn mét l­u vùc s«ng víi tèc ®é kh«ng ®æi trong kho¶ng thêi gian hiÖu qu¶. VÒ c¬ b¶n, biÓu ®å thñy v¨n ®¬n vÞ lµ hµm ph¶n øng dao ®éng ®¬n vÞ cña hÖ thñy v¨n tuyÕn tÝnh. BiÓu ®å thñy v¨n ®¬n vÞ lµ mét m« h×nh tuyÕn tÝnh ®¬n gi¶n cã thÓ ®­îc sö dông ®Ó nhËn ®­îc biÓu ®å thñy v¨n tõ tæng l­îng m­a hiÖu qu¶ bÊt kú. Ph­¬ng ph¸p biÓu ®å thñy v¨n ®¬n vÞ lu«n dùa trªn c¸c gi¶ thiÕt d­íi ®©y: 1. L­îng m­a hiÖu qu¶ cã c­êng ®é kh«ng ®æi trong kho¶ng thêi gian h÷u hiÖu. 2. L­îng m­a hiÖu qu¶ ®­îc ph©n bè ®ång ®Òu trªn toµn bé l­u vùc s«ng. 3. Thêi gian c¬ së cña c¸c biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y trùc tiÕp do l­îng m­a hiÖu qu¶ sinh ra lµ kh«ng ®æi trong kho¶ng thêi gian ®· cho. 4. C¸c tung ®é cña tÊt c¶ c¸c biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y trùc tiÕp trong mét thêi gian c¬ së th«ng th­êng tû lÖ thuËn víi tæng l­îng dßng ch¶y trùc tiÕp m« t¶ b»ng mçi mét biÓu ®å qu¸ tr×nh l­u l­îng. 5. §èi víi mét l­u vùc s«ng ®· cho, biÓu ®å qu¸ tr×nh l­u l­îng do l­îng m­a hiÖu qu¶ ®· cho sinh ra ph¶n ¸nh c¸c ®Æc tr­ng kh«ng thay ®æi cña l­u vùc. B¶ng 10.2.1 C¸c ph­¬ng tr×nh thÊm ThÊm lòy tÝch (Ft) Tèc ®é thÊm (ft) Chó gi¶i * K : dÉn suÊt thñy lùc *  : cét n­íc hót cña mÆt thÊm ­ít trong P h­¬ng tr×nh Green-Ampt:     ®Êt ft  K  F  1 F   Ft   ln 1  t   Kt  : L­îng thay ®æi tr÷ l­îng Èm *     t         i *  : ®é rçng 395
  7.  i : tr÷ l­îng Èm ban ®Çu * f c : tèc ®é thÊm kh«ng ®æi P h­¬ng tr×nh Horton:  fo  fc  f t  f c   f o  f c e  kt * f o : tèc ®é thÊmban ®Çu 1  e   kt Ft  f c t  k * k : h»ng sè ph©n r· * S : l­îng gi÷ l¹i cùc ®¹i kh¶ n¨ng 1000 S  10 dPt CN P h­¬ng ph¸p SCS: S2 S Pt  I a  * CN : sè ®­êng cong kh«ng thø nguyªn dt ft  Ft  Pt  I a  S 2 0  CN  100 Pt  I a  S * I a : Tæn thÊt ban ®Çu. I a  0,2 S * Pt : L­îng m­a tæng céng theo thêi gian t Ph­¬ng tr×nh cuèn rêi r¹c d­íi ®©y ®­îc sö dông ®Ó tÝnh dßng ch¶y trùc tiÕp Qn c¨n cø vµo l­îng m­a hiÖu qu¶ Pm vµ biÓu ®å qu¸ tr×nh l­u l­îng ®¬n vÞ U n m1 (Chow vµ céng sù, 1988): n M P U (10.2.2) Qn  m n  m 1 m 1 trong ®ã: n m« t¶ thêi gian. Qu¸ tr×nh ng­îc l¹i gäi lµ ph¸ cuèn ®­îc sö dông ®Ó nhËn ®­îc biÓu ®å thñy v¨n ®¬n vÞ Pm vµ Qn ®· cho. Gi¶ sö cã M dao ®éng cña l­îng m­a hiÖu qu¶ vµ N dao ®éng cña dßng ch¶y trùc tiÕp trong trËn m­a ®­îc xem xÐt: khi ®ã, N ph­¬ng tr×nh cã thÓ ®­îc viÕt cho Qn ( n  1,2,..., N ) d­íi d¹ng N  M  1 tung ®é cña biÓu ®å thñy v¨n ®¬n vÞ ch­a biÕt. Khi c¸c tµi liÖu m­a - dßng ch¶y kh«ng s½n cã ®Ó sö dông, ph¶i dïng mét biÓu ®å thñy v¨n ®¬n vÞ nh©n t¹o. Ph­¬ng ph¸p th­êng ®­îc sö dông nhÊt lµ ph­¬ng ph¸p cña Snyder. Ph­¬ng ph¸p nµy liªn kÕt thêi gian tõ träng t©m cña l­îng m­a ®Õn ®Ønh cña biÓu ®å thñy v¨n ®¬n vÞ víi c¸c ®Æc tr­ng ®Þa lý tù nhiªn cña l­u vùc s«ng. 396
  8. H×nh 10.2.3 L­îng m­a, tèc ®é thÊm vµ thÊm lòy tÝch Mét khi biÓu ®å thñy v¨n ®¬n vÞ ®· ®­îc x¸c ®Þnh, nã cã thÓ ®­îc ¸p dông ®Ó t×m dßng ch¶y trùc tiÕp vµ c¸c biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y s«ng. Tõ biÓu ®å qu¸ tr×nh m­a lùa chän víi c¸c khÊu trõ ®­îc l­îc ®i ®Ó x¸c ®Þnh biÓu ®å qu¸ tr×nh l­îng m­a hiÖu qu¶. Kho¶ng thêi gian sö dông trong viÖc x¸c ®Þnh c¸c tung ®é cña biÓu ®å qu¸ tr×nh m­a hiÖu qu¶ ph¶i gièng hÖt nh­ kho¶ng thêi gian ®· x¸c ®Þnh cho biÓu ®å thñy v¨n ®¬n vÞ. 10.2.3. Côc C«ng binh Hoa kú, Trung t©m Kü thuËt Thñy v¨n, HEC-1 Ch­¬ng tr×nh tÝnh HEC-1 ®· ®­îc ph¸t triÓn bëi Trung t©m Kü thuËt Thñy v¨n (HEC), Côc C«ng binh Hoa kú, ®Ó m« pháng qu¸ tr×nh m­a - dßng ch¶y ®èi víi c¸c l­u vùc s¾p xÕp theo kÝch th­íc vµ ®é phøc t¹p tõ c¸c l­u vùc ®« thÞ nhá ®Õn c¸c hÖ thèng s«ng ®a l­u vùc lín. M« h×nh nµy cã thÓ ®­îc sö dông ®Ó x¸c ®Þnh dßng ch¶y tõ c¸c sù kiÖn nh©n t¹o còng nh­ c¸c sù kiÖn lÞch sö. Mét l­u vùc s«ng ®­îc m« t¶ nh­ mét hÖ thèng c¸c thµnh phÇn nèi liÒn víi nhau (xem h×nh 10.2,4), mçi mét trong c¸c thµnh phÇn ®ã m« h×nh ho¸ mét mÆt cña qu¸ tr×nh m­a - dßng ch¶y trong mét tiÓu l­u vùc. C¸c thµnh phÇn lµ thµnh phÇn dßng ch¶y trªn mÆt ®Êt, thµnh phÇn diÔn to¸n dßng ch¶y s«ng, thµnh phÇn hå chøa, thµnh phÇn chuyÓn n­íc vµ thµnh phÇn b¬m. Quy tr×nh biÓu ®å thñy v¨n ®¬n vÞ hoÆc sãng ®éng häc cã thÓ ®­îc sö dông trong thµnh phÇn dßng ch¶y trªn mÆt ®Êt ®Ó x¸c ®Þnh biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y trùc tiÕp. C¸c thµnh phÇn dßng ch¶y trªn mÆt ®Êt ®èi víi l­u vùc s«ng vÝ dô trong h×nh 10.2,4 lµ: 10. 20, 30, 40, 50 vµ 60, C¸c thµnh phÇn 397
  9. diÔn to¸n dßng ch¶y: 1020, 3040, 2050, 5060 vµ 6070 trong h×nh 10.2,4 ®­îc sö dông ®Ó m« t¶ chuyÓn ®éng cña lò trong lßng dÉn nhê sö dông diÔn to¸n thñy v¨n. §Çu vµo lµ biÓu ®å thñy v¨n th­îng l­u ®­îc diÔn to¸n tíi mét ®iÓm h¹ l­u b»ng c¸ch sö dông ph­¬ng ph¸p Muskingum, ph­¬ng ph¸p diÔn to¸n mùc n­íc ao hå hoÆc ph­¬ng ph¸p diÔn to¸n sãng ®éng häc. Mét thµnh phÇn hå chøa nh­ 70 trong h×nh 10.2,4 ch¼ng h¹n, t­¬ng tù víi thµnh phÇn diÔn to¸n dßng ch¶y s«ng sö dông quy tr×nh diÔn to¸n mùc n­íc ao hå. Thµnh phÇn chuyÓn n­íc cã thÓ ®­îc sö dông ®Ó miªu t¶ nh÷ng chç chuyÓn n­íc, c¸c nh¸nh rÏ cña s«ng hoÆc sù di chuyÓn cña dßng ch¶y tõ mét ®iÓm trong mét l­u vùc ®Õn ®iÓm kh¸c ë trong hoÆc ë ngoµi l­u vùc s«ng riªng biÖt. Thµnh phÇn b¬m cã thÓ ®­îc sö dông trong viÖc m« pháng c¸c tr¹m b¬m n©ng dßng ch¶y khái c¸c diÖn tÝch thÊp t¹o thµnh ao hå ch¼ng h¹n nh­ c¸c diÖn tÝch ë sau c¸c ®ª. H×nh 10.2.4 M« h×nh ho¸ m­a - dßng ch¶y nhê sö dông HEC-1 (HiÖp héi Kü s­ Qu©n ®éi Hoa Kú, 1989) 10.2.4. C¸c m« h×nh m« pháng liªn tôc M« h×nh HEC-1 dïng ph­¬ng ph¸p biÓu ®å thñy v¨n ®¬n vÞ lµ mét m« h×nh sù kiÖn ®­îc sö dông ®Ó m« pháng c¸c sù kiÖn m­a - dßng ch¶y riªng lÎ. C¸c m« h×nh sù kiÖn nhÊn m¹nh ®Õn thÊm vµ dßng ch¶y mÆt cïng víi c¸c ®èi t­îng ®Ó x¸c ®Þnh dßng ch¶y trùc tiÕp. C¸c m« h×nh nµy ®­îc sö dông ®Ó tÝnh to¸n c¸c dßng ch¶y lò ë n¬i mµ dßng ch¶y trùc tiÕp ®ãng gãp 398
  10. chÝnh cho dßng ch¶y. C¸c m« h×nh sù kiÖn kh«ng xem xÐt ®Õn viÖc tÝnh ®é Èm gi÷a c¸c trËn m­a. C¸c m« h×nh liªn tôc tÝnh to¸n t­êng minh cho tÊt c¶ c¸c thµnh phÇn dßng ch¶y, kÓ c¶ dßng ch¶y mÆt vµ dßng ch¶y gi¸n tiÕp (nhËp l­u vµ dßng ch¶y ngÇm). C¸c m« h×nh nµy tÝnh to¸n ®èi víi c©n b»ng Èm toµn diÖn cña mét l­u vùc trªn c¬ së thêi h¹n dµi vµ v× thÕ phï hîp ®Ó dù b¸o tæng l­îng dßng ch¶y thêi h¹n dµi. C¸c m« h×nh liªn tôc xem xÐt ®Õn bèc tho¸t h¬i vµ c¸c thÊt tho¸t dµi h¹n, x¸c ®Þnh tèc ®é kh«i phôc ®é Èm trong c¸c thêi kú kh«ng cã m­a. Ba m« h×nh liªn tôc ®· sö dông ë Hoa Kú lµ: (1) m« h×nh dßng ch¶y s«ng vµ ®iÒu khiÓn hå chøa nh©n t¹o (SSARR) ph¸t triÓn bëi Côc C«ng binh Hoa Kú - S­ ®oµn B¾c Th¸i B×nh D­¬ng (1986); (2) m« h×nh l­u vùc Stanford (SWM) ph¸t triÓn t¹i Tr­êng §¹i häc Stanford (Crawford vµ Linsley, 1966) vµ (3) m« h×nh Sacramenko ph¸t triÓn bëi nhãm kÕt hîp gi÷a Trung t©m Dù b¸o s«ng cña Bang – Liªn bang, Côc Thêi tiÕt Quèc gia Hoa Kú vµ Ban Tµi nguyªn n­íc cña bang Califorlia (Burnach, Ferral vµ McGuire, 1973). Mét phiªn b¶n ®· söa ®æi cña m« h×nh Sacramenko ®· ®­îc kÕt hîp trong HÖ thèng Dù b¸o s«ng - Côc Thêi tiÕt Quèc gia (NWSRFS) (Peck, 1976). M« h×nh Sacramenko ®­îc th¶o luËn ë møc chi tiÕt h¬n trong c¸c ®o¹n d­íi ®©y. Do viÖc tÝnh to¸n dßng ch¶y tõ m­a ®­îc dùa trªn c¬ së tÝnh to¸n ®é Èm ®Êt nªn m« h×nh Sacramenko còng ®­îc biÕt ®Õn nh­ lµ m« h×nh tÝnh to¸n ®é Èm ®Êt Sacramenko. M« h×nh Sacramenko lµ m« h×nh tÊt ®Þnh, cã ®Çu vµo vµ c¸c tham sè tËp trung trong ph¹m vi diÖn tÝch tÝnh ®é Èm ®Êt. M« h×nh nµy cã thÓ ®­îc sö dông ®Ó lµm m« h×nh ¸p suÊt n­íc, ph©n chia ®Êt theo chiÒu th¼ng ®øng thµnh hai ®íi tÝnh to¸n ®é Èm chÝnh. §íi trªn cao tÝnh to¸n ®èi víi l­îng tr÷ bÞ chÆn l¹i vµ líp ®Êt bªn d­íi; ®íi d­íi thÊp tÝnh to¸n ®èi víi phÇn chñ yÕu cña ®é Èm ®Êt vµ kh¶ n¨ng chøa n­íc ngÇm. Mét biÓu ®å kh¸i niÖm cña m« h×nh Sacramenko ®­îc thÓ hiÖn trong h×nh 10.2.5. C¸c ®íi trªn cao vµ d­íi thÊp chøa n­íc ¸p lùc vµ n­íc tù do (xem h×nh 10.2,5). N­íc ¸p lùc ®­îc giíi h¹n chÆt chÏ víi c¸c h¹t ®Êt vµ v× vËy, kh«ng thÓ s½n sµng ®Ó chuyÓn ®éng. N­íc tù do kh«ng bÞ giíi h¹n víi c¸c h¹t ®Êt vµ cã thÓ chuyÓn ®éng theo c¶ hai ph­¬ng ®øng vµ ngang tõ ®Çu ®Õn cuèi tr¾c diÖn ®Êt. N­íc ¸p lùc chØ ®­îc x¶ hÕt ra b»ng c¸ch bèc tho¸t h¬i n­íc trong khi n­íc tù do ®­îc di chuyÓn b»ng c¸ch thÊm qua, ch¶y hßa vµo nhau, bèc tho¸t h¬i n­íc vµ bæ sung cho n­íc ¸p lùc. Trong ®íi trªn cao, nhu cÇu n­íc ¸p lùc (l­îng tr÷ n­íc ¸p lùc cña ®íi trªn cao, UZTWS) ph¶i ®­îc tháa m·n tr­íc khi n­íc ®­îc di chuyÓn tíi chç chøa n­íc tù do. Trong ®íi d­íi thÊp, phÇn n­íc ®Õn cã thÓ trë thµnh n­íc tù do kh«ng ®¸p øng c¸c yªu cÇu cña n­íc ¸p lùc. Sù chuyÓn ®éng cña n­íc tõ ®íi trªn cao ®Õn ®íi d­íi thÊp ®­îc x¸c ®Þnh b»ng mét hµm thÊm cã liªn quan víi c¸c n¨ng lùc vµ dung tÝch cña c¶ hai ®íi vµ c¸c hÖ sè x¶ n­íc tù do. Hai lo¹i th«ng tin bèc tho¸t h¬i n­íc ®­îc sö dông lµ: (1) ®­êng cong bèc tho¸t h¬i n­íc thay ®æi theo mïa bao gåm c¸c gi¸ trÞ trung b×nh th¸ng hoÆc (2) c¸c sè liÖu bèc tho¸t h¬i n­íc kh¶ n¨ng thùc tÕ cïng c¸c hÖ sè hiÖu chØnh hµng th¸ng ®Ó tÝnh c¸c thay ®æi mïa theo líp phñ thùc vËt vµ ®iÒu kiÖn mÆt ®Êt. Phiªn b¶n NWS cña m« h×nh Sacramenko sö dông c¸c kho¶ng thêi gian tÝnh to¸n 6 giê ®èi víi c¸c m« pháng kiÓm tra vµ c¸c dù b¸o cã thÓ sö dông (Brazil vµ Hudlow, 1981). C¶ hai khu vùc ­u tiªn vµ kh«ng ­u tiªu ®Òu ®­îc xem xÐt. C¸c khu vùc kh«ng ­u tiªn nèi trùc tiÕp víi mét s«ng ®ãng gãp dßng ch¶y trùc tiÕp vµo dßng ch¶y s«ng mµ kh«ng di chuyÓn qua ®Êt. C¸c ®Êt ®· b·o hßa gÇn s«ng còng t¸c ®éng nh­ c¸c khu vùc kh«ng ­u tiªn 399
  11. vµ khu vùc nµy cã thÓ thay ®æi vÒ kÝch th­íc tïy thuéc vµo ®é Èm ®Êt. M« h×nh Sacramenko t¹o ra 5 thµnh phÇn cña dßng ch¶y s«ng (Brazil vµ Hudlow, 1981): 1. Dßng ch¶y trùc tiÕp do m­a g©y ra ¸p dông ®èi víi c¸c khu vùc kh«ng thÊm vµ c¸c khu vùc kh«ng thÊm t¹m thêi. 2. Dßng ch¶y mÆt do m­a lín h¬n l­îng gi÷ l¹i ë ®íi trªn cao. 3. Dßng ch¶y s¸t mÆt ch¶y theo ph­¬ng ngang tõ l­îng tr÷ n­íc tù do cña ®íi trªn cao. 4. Dßng ch¶y c¬ së bæ sung ch¶y tõ l­îng tr÷ bæ sung n­íc tù do cña ®íi d­íi thÊp. 5. Dßng ch¶y c¬ së chÝnh ch¶y tõ l­îng tr÷ n­íc tù do cña ®íi d­íi thÊp. Dßng ch¶y vµo lßng dÉn ®èi víi mçi thêi ®o¹n ®­îc céng víi c¸c thµnh phÇn dßng ch¶y ë trªn. H×nh 10.2.5 BiÓu ®å kh¸i niÖm cña m« h×nh Sacramenko (Brazil vµ Hudlow, 1981) 400
  12. 10.¶. 3iDn tÔ¸n thñy v¨n: c¸c hå choa vµ øsng DiÔn to¸n dßng ch¶y lµ mét quy tr×nh ®Ó x¸c ®Þnh thêi gian vµ ®é lín cña dßng ch¶y (nghÜa lµ biÓu ®å qu¸ tr×nh l­u l­îng) t¹i mét ®iÓm trªn dßng s«ng tõ c¸c biÓu ®å thñy v¨n ®· biÕt hoÆc gi¶ thiÕt t¹i mét ®iÓm hoÆc nhiÒu h¬n mét ®iÓm ë th­îng l­u. NÕu dßng ch¶y lµ lò, quy tr×nh ®­îc nhËn biÕt mét c¸ch râ rµng nh­ diÔn to¸n lò. DiÔn to¸n b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p hÖ thèng tËp trung ®­îc gäi lµ diÔn to¸n thñy v¨n vµ diÔn to¸n b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p hÖ thèng ph©n phèi ®­îc gäi lµ diÔn to¸n thñy lùc. DiÔn to¸n dßng ch¶y b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p hÖ thèng ph©n phèi ®­îc m« t¶ trong môc 10.6. §Ó diÔn to¸n thñy lùc, ®Çu vµo I t  , ®Çu ra Qt  vµ l­îng tr÷ ST t  ®­îc liªn kÕt bëi ph­¬ng tr×nh liªn tôc: dST (T ) (10.3.1)  I (t )  Q(t ) dt NÕu mét biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y vµo I t  ®­îc biÕt, ph­¬ng tr×nh 10.3.1 kh«ng thÓ ®­îc gi¶i trùc tiÕp ®Ó nhËn ®­îc biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y ra Qt  bëi v× c¶ Q vµ ST ®Òu ch­a biÕt. Mét quan hÖ thø hai hoÆc hµm l­îng tr÷ ®­îc yªu cÇu ®Ó liªn kÕt ST , I vµ Q ; liªn kÕt hµm l­îng tr÷ vµ dßng ch¶y vµo hå chøa thµnh mùc n­íc hå chøa. Trong ph­¬ng ph¸p Muskingum ®èi víi diÔn to¸n dßng ch¶y trong lßng dÉn, l­îng tr÷ cã quan hÖ tuyÕn tÝnh víi I vµ Q . T¸c ®éng cña l­îng tr÷ lµ ph©n phèi l¹i biÓu ®å qu¸ tr×nh l­u l­îng b»ng c¸ch di chuyÓn träng t©m cña biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y vµo ®Õn vÞ trÝ cña träng t©m cña biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y ra trong thêi gian ph©n phèi l¹i. Trong c¸c lßng dÉn rÊt dµi, toµn bé sãng lò còng di chuyÓn mét kho¶ng c¸ch ®¸ng kÓ vµ träng t©m cña biÓu ®å qu¸ tr×nh l­u l­îng cña nã cã thÓ ®­îc di chuyÓn trong mét thêi gian dµi h¬n thêi gian ph©n phèi l¹i. Thêi gian thªm vµo nµy cã thÓ ®­îc xem b»ng thêi gian tÞnh tiÕn. Tæng thêi gian truyÒn lò gi÷a träng t©m cña biÓu ®å dßng ch¶y vµo vµ biÓu ®å dßng ch¶y ra, b»ng tæng thêi gian cña ph©n phèi l¹i vµ tÞnh tiÕn. Qu¸ tr×nh ph©n phèi l¹i thay ®æi h×nh d¹ng biÓu ®å qu¸ tr×nh l­u l­îng trong khi, qu¸ tr×nh tÞnh tiÕn thay ®æi vÞ trÝ cña nã. 10.3.1. DiÔn to¸n thñy v¨n hå chøa DiÔn to¸n mùc n­íc ao hå lµ quy tr×nh ®Ó tÝnh biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y ra tõ mét hå chøa nhê gi¶ thiÕt mÆt n­íc n»m ngang, cho biÕt biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y vµo vµ c¸c ®Æc tr­ng l­îng tr÷ - dßng ch¶y ra cña nã. Sù thay ®æi l­îng tr÷ trong thêi ®o¹n t ST j 1  ST j  cã thÓ ®­îc biÓu diÔn tõ ph­¬ng tr×nh 10.3,1 b»ng:  I j  I i 1   Q  Qi 1   t   j (10.3.2)  t S j 1  S j       2 2     401
  13. C¸c gi¸ trÞ cña dßng ch¶y vµo t¹i lóc ®Çu vµ cuèi thêi ®o¹n thø j t­¬ng øng lµ I j vµ I j 1 vµ c¸c gi¸ trÞ t­¬ng øng cña dßng ch¶y ra lµ Q j vµ Q j 1 . C¸c gi¸ trÞ I j vµ I j 1 ®­îc biÕt tõ ®­êng qu¸ tr×nh dßng ch¶y vµo. C¸c gi¸ trÞ Q j vµ ST j cho tr­íc t¹i ®Çu thêi ®o¹n thø j tõ c¸c tÝnh to¸n ®èi víi thêi ®o¹n tr­íc. Do ®ã, ph­¬ng tr×nh 10.3.2 bao gåm hai Èn sè Q j 1 vµ ST j 1 ®­îc t¸ch ra b»ng c¸ch nh©n ph­¬ng tr×nh 10.3.2 víi 2 / t vµ s¾p xÕp l¹i ®Ó ®em l¹i kÕt qu¶ lµ:  2 ST j 1  2 ST j    Q j 1   I j  I j 1    (10.3.3)   t  Q j   t       §Ó tÝnh dßng ch¶y ra Q j 1 , mét hµm l­îng tr÷ - dßng ch¶y ra liªn kÕt 2 ST  Q vµ Q ®­îc yªu cÇu. Hµm nµy cã thÓ ®­îc ph¸t triÓn b»ng c¸ch sö t dông c¸c quan hÖ cao tr×nh - l­îng tr÷ vµ cao tr×nh - dßng ch¶y ra. Quan hÖ gi÷a cao tr×nh mÆt n­íc vµ tr÷ l­îng n­íc hå chøa cã thÓ nhËn ®­îc tõ c¸c b¶n ®å ®Þa h×nh. Quan hÖ cao tr×nh - l­u l­îng nhËn ®­îc tõ c¸c ph­¬ng tr×nh liªn kÕt cét n­íc vµ l­u l­îng ®èi víi c¸c lo¹i ®Ëp trµn vµ c«ng tr×nh cöa x¶ kh¸c nhau. Gi¸ trÞ cña t ®­îc lÊy b»ng b­íc thêi gian cña ®­êng qu¸ tr×nh dßng ch¶y vµo. §èi víi mét gi¸ trÞ cao tr×nh mÆt n­íc ®· cho, c¸c 2 ST gi¸ trÞ l­îng tr÷ ST vµ l­u l­îng Q ®­îc x¸c ®Þnh, khi ®ã, gi¸ trÞ Q t ®­îc tÝnh to¸n vµ vÏ thµnh ®å thÞ trªn trôc hoµnh cïng víi gi¸ trÞ dßng ch¶y ra Q trªn trôc tung. Trong diÔn to¸n dßng ch¶y tõ ®Çu ®Õn cuèi thêi ®o¹n j , tÊt c¶ c¸c sè h¹ng trªn RHS cña ph­¬ng tr×nh 10.3,3 ®Òu ®­îc biÕt vµ v× thÕ, gi¸ trÞ cña 2 ST j 1  Q j 1 cã thÓ tÝnh to¸n ®­îc. Gi¸ trÞ t­¬ng øng cña Q j 1 cã thÓ ®­îc t 2 ST x¸c ®Þnh tõ hµm l­îng tr÷ - dßng ch¶y ra  Q øng víi Q hoÆc b»ng ®å t thÞ, hoÆc b»ng c¸ch néi suy tuyÕn tÝnh c¸c gi¸ trÞ ®­îc tr×nh bµy thµnh b¶ng. §Ó cung cÊp ®Çy ®ñ c¸c sè liÖu yªu cÇu cho thêi ®o¹n tiÕp theo, gi¸ trÞ 2 ST j 1  Q j 1 ®­îc tÝnh b»ng c¸ch sö dông: t  2 ST j 1   2 ST j 1  (10.3.4)   Q j 1     Q j 1   2Q j 1  t   t     Sau ®ã, c¸c tÝnh to¸n ®­îc lÆp l¹i cho c¸c thêi kú diÔn to¸n tiÕp theo. 402
  14. 10.3.2. DiÔn to¸n thñy v¨n s«ng Ph­¬ng ph¸p Muskingum lµ ph­¬ng ph¸p diÔn to¸n thñy v¨n s«ng th­êng ®­îc sö dông, dùa trªn c¬ së quan hÖ biÕn thiªn l­u l­îng - l­îng tr÷. Ph­¬ng ph¸p nµy m« pháng thÓ tÝch tr÷ lò cña mét s«ng b»ng c¸ch kÕt hîp c¸c thÓ tÝch tr÷ h×nh nªm vµ h×nh l¨ng trô. Trong thêi gian chuyÓn ®éng cña mét sãng lò, dßng ch¶y vµo v­ît qu¸ dßng ch¶y ra g©y ra mét nªm tr÷. Trong thêi gian rót ®i, dßng ch¶y ra v­ît qu¸ dßng ch¶y vµo còng g©y ra mét nªm tr÷. Thªm vµo ®ã, cã mét l¨ng trô tr÷ ®­îc h×nh thµnh do thÓ tÝch cña mÆt c¾t ngang kh«ng ®æi däc theo chiÒu dµi mét kªnh l¨ng trô. Gi¶ thiÕt r»ng diÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña dßng ch¶y lò tû lÖ tuyÕn tÝnh víi l­u l­îng t¹i mÆt c¾t ngang th× thÓ tÝch l¨ng trô tr÷ b»ng KQ trong ®ã K lµ hÖ sè tû lÖ vµ thÓ tÝch nªm tr÷ b»ng KX I  Q , trong ®ã X lµ träng sè cã ph¹m vi biÕn ®æi 0  X  0,5 . L­îng tr÷ tæng céng ®­îc x¸c ®Þnh b»ng tæng cña hai thµnh phÇn: (10.3.5) ST  KQ  KX ( I  Q) cã thÓ ®­îc s¾p xÕp l¹i ®Ó ®­a ra hµm l­îng tr÷ ®èi víi ph­¬ng ph¸p Muskingum: ST  K  XI  1  X Q  (10.3.6) vµ m« t¶ mét m« h×nh tuyÕn tÝnh ®Ó diÔn to¸n dßng ch¶y trong c¸c s«ng. Gi¸ trÞ cña X phô thuéc vµo h×nh d¹ng cña nªm tr÷ ®· m« h×nh hãa. Gi¸ trÞ cña X biÕn ®æi trong ph¹m vi tõ 0 ®èi víi tr÷ kiÓu hå chøa ®Õn 0,5 ®èi víi nªm tr÷ ®Çy. Khi X = 0, kh«ng cã nªm tr÷ vµ v× vËy, kh«ng cã n­íc vËt; ®©y lµ tr­êng hîp ®èi víi hå chøa møc ao tï. Trong c¸c s«ng thùc tÕ, X n»m gi÷a 0 vµ 0,3 víi gi¸ trÞ trung b×nh gÇn b»ng 0,2, §é chÝnh x¸c lín trong viÖc x¸c ®Þnh X cã thÓ kh«ng cÇn thiÕt v× c¸c kÕt qu¶ cña ph­¬ng ph¸p t­¬ng ®èi Ýt nhËy ®èi víi gi¸ trÞ cña tham sè nµy. Tham sè K lµ thêi gian chuyÓn ®éng cña sãng lò tõ ®Çu ®Õn cuèi ®o¹n lßng dÉn. §èi víi diÔn to¸n thñy v¨n, c¸c gi¸ trÞ cña K vµ X ®­îc gi¶ thiÕt lµ kh«ng ®æi trong suèt ph¹m vi cña dßng ch¶y. C¸c gi¸ trÞ l­îng tr÷ t¹i c¸c thêi gian j vµ j  1 cã thÓ ®­îc viÕt t­¬ng øng b»ng:   ST j  K XI j  1  X Q j (10.3.7) vµ   ST j 1  K XI j 1  1  X Q j 1 (10.3.8) Nhê sö dông c¸c ph­¬ng tr×nh 10.3,7 vµ 10.3,8, ®¹i l­îng thay ®æi l­îng tr÷ trong thêi ®o¹n t b»ng: 403
  15.    ST j 1  ST j  K  XI j 1  1  X Q j 1  XI j  1  X Q j (10.3.9) §¹i l­îng thay ®æi l­îng tr÷ còng cã thÓ ®­îc biÓu diÔn b»ng c¸ch sö dông ph­¬ng tr×nh 10.3,2, KÕt hîp c¸c ph­¬ng tr×nh 10.3,9 vµ 10.3,2 vµ ®¬n gi¶n ho¸ sÏ cho: (10.3.10) Q j 1  C1 I j 1  C 2 I j  C 3 Q j lµ ph­¬ng tr×nh diÔn to¸n ®èi víi ph­¬ng ph¸p Muskingum, trong ®ã: t  2KX (10.3.11) C1  2 K (1  X )  t t  2 KX (10.3.12) C2  2 K (1  X )  t 2KX  t (10.3.13) C3  2 K (1  X )  t Chó ý r»ng C1  C 2  C3  1 . NÕu c¸c ®­êng qu¸ tr×nh dßng ch¶y vµo vµ ra quan tr¾c ®­îc s½n cã ®Ó sö dông ®èi víi mét ®o¹n s«ng, c¸c gi¸ trÞ cña K vµ X cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc. Gi¶ thiÕt c¸c gi¸ trÞ kh¸c nhau cña X vµ b»ng c¸ch sö dông c¸c gi¸ trÞ ®· biÕt cña dßng ch¶y vµo vµ ra, c¸c gi¸ trÞ liªn tiÕp cña tö sè vµ mÉu sè cña biÓu thøc d­íi ®©y ®èi víi K nhËn ®­îc tõ c¸c ph­¬ng tr×nh 10.3.9 vµ 10.3.2 cã thÓ ®­îc tÝnh to¸n nhê sö dông:   0,5t I j 1  I j   Q j 1  Q j  (10.3.14) K X I j 1  I j   1  X Q j 1  Q j  C¸c gi¸ trÞ tÝnh to¸n cña tö sè vµ mÉu sè ®­îc vÏ thµnh ®å thÞ ®èi víi mçi thêi ®o¹n víi tö sè trªn trôc tung vµ mÉu sè trªn trôc hoµnh. §iÒu nµy th­êng t¹o ra ®å thÞ d¹ng vßng d©y. Gi¸ trÞ X t¹o ra vßng d©y gÇn s¸t nhÊt víi mét ®­êng ®¬n ®­îc lÊy lµm gi¸ trÞ chÝnh x¸c cho ®o¹n s«ng vµ theo ph­¬ng tr×nh 10.3.14, K b»ng ®é dèc cña ®­êng nµy. V× K lµ thêi gian cÇn thiÕt ®Ó sãng lò v­ît qua ®o¹n s«ng nªn gi¸ trÞ cña nã còng cã thÓ ­íc l­îng b»ng thêi gian di chuyÓn cña dßng ch¶y ®Ønh qua ®o¹n s«ng ®· quan tr¾c ®­îc. 10.«. 4h©n tÝch tPn øuÇt thñy v¨n ®Ó ʸc ®Þnh phPn ngËp lò 10.4.1. Ph©n tÝch tÇn suÊt dßng ch¶y lò Môc tiªu chÝnh cña ph©n tÝch tÇn suÊt c¸c sè liÖu thñy v¨n lµ ®Ó x¸c ®Þnh kho¶ng thêi gian xuÊt hiÖn l¹i cña mét sù kiÖn thñy v¨n cã ®é lín ®· cho. Kho¶ng thêi gian xuÊt hiÖn l¹i ®­îc ®Þnh nghÜa b»ng kho¶ng thêi gian trung b×nh trong ®ã, ®é lín cña sù kiÖn thñy v¨n sÏ lín h¬n hoÆc b»ng víi sè trung b×nh dï chØ mét lÇn. TÇn suÊt giíi h¹n th­êng ®­îc sö dông thay thÕ cho kho¶ng thêi gian xuÊt hiÖn l¹i; tuy nhiªn, nã kh«ng ®­îc ph©n tÝch ®Ó biÓu thÞ sù chÝnh t¾c hoÆc nãi râ kho¶ng thêi gian xuÊt hiÖn hoÆc xuÊt hiÖn l¹i. Ph©n tÝch tÇn suÊt thñy v¨n lµ ph­¬ng ph¸p sö dông ph©n tÝch x¸c xuÊt vµ thèng kª ®Ó ®¸nh gi¸ c¸c tÇn suÊt trong t­¬ng lai (c¸c x¸c suÊt x¶y ra c¸c sù kiÖn thñy v¨n) dùa trªn th«ng tin trong c¸c tµi liÖu thñy v¨n s½n cã. Do ph¹m vi kh«ng ch¾c ch¾n vµ ®a d¹ng cña c¸c ph­¬ng ph¸p trong viÖc x¸c ®Þnh c¸c ­íc l­îng vÒ dßng ch¶y lò mµ c¸c kÕt qu¶ kh¸c nhau cã thÓ nhËn ®­îc b»ng c¸ch sö dông c¸c ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau. Héi 404
  16. ®ång Tµi nguyªn n­íc (WRC) (1981) ®· cè g¾ng â©y dùng mét ph­¬ng ph¸p thèng nhÊt hoÆc thÝch hîp cho c¸c nghiªn cøu tÇn suÊt dßng ch¶y lò. Ph­¬ng ph¸p hÖ sè tÇn suÊt. ViÖc tÝnh to¸n ®é lín cña c¸c sù kiÖn cùc ®oan nh­ c¸c dßng ch¶y lò ch¼ng h¹n, yªu cÇu hµm ph©n phèi x¸c suÊt cã thÓ ®¶o ng­îc, nghÜa lµ cho mét gi¸ trÞ ®èi víi thêi kú xuÊt hiÖn l¹i T hoÆc F  xT   T /(T  1) , cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc gi¸ trÞ t­¬ng øng cña xT . §é lín cña xT cña mét sù kiÖn thñy v¨n cã thÓ ®­îc m« t¶ b»ng trÞ trung b×nh x céng víi mét kho¶ng lÖch biÕn thiªn tõ trÞ trung b×nh. Kho¶ng lÖch nµy b»ng tÝch sè cña ®é lÖch s x vµ hÖ sè tÇn suÊt K T . Kho¶ng lÖch xT vµ hÖ sè tÇn suÊt K T lµ c¸c hµm cña thêi kú xuÊt hiÖn l¹i vµ kiÓu ph©n phèi x¸c suÊt ®­îc sö dông trong ph©n tÝch, gièng nh­ Chow (1951) ®· ®Ò xuÊt ph­¬ng tr×nh hÖ sè tÇn suÊt sau ®©y: xT  x  K T s x (10.4.1) Khi biÕn ph©n tÝch lµ y  lg  x  hoÆc y  ln  x  th× ph­¬ng ph¸p t­¬ng tù ®­îc ¸p dông ®èi víi c¸c sè liÖu thèng kª cho c¸c l«garÝt cña c¸c sè liÖu b»ng viÖc sö dông: yT  y  K T s y (10.4.2) vµ gi¸ trÞ yªu cÇu cña xT t×m ®­îc b»ng c¸ch lÊy ®èi l«ga cña yT . §èi víi mét ph©n phèi ®· cho, mét quan hÖ K  T cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh gi÷a hÖ sè tÇn suÊt vµ thêi kú xuÊt hiÖn l¹i t­¬ng øng. B¶ng 10.4.1 liÖt kª c¸c gi¸ trÞ cña hÖ sè tÇn suÊt ®èi víi ph©n phèi Peason lo¹i III (vµ log- Peason lo¹i III) cho c¸c gi¸ trÞ kh¸c nhau cña thêi kú xuÊt hiÖn l¹i vµ hÖ sè thiªn lÖch. 10.4.2. C¸c H­íng dÉn cña Héi ®ång Tµi nguyªn n­íc Hoa Kú Héi ®ång tµi nguyªn n­íc Hoa kú (WRC) ®· ®Ò nghÞ r»ng: log-Pearson III ®­îc sö dông nh­ mét ph­¬ng ph¸p c¬ b¶n ®èi víi c¸c nghiªn cøu tÇn suÊt dßng ch¶y lò (Héi ®ång Tµi nguyªn n­íc Hoa Kú, 1981). §©y lµ mét cè g¾ng ®Ó thóc ®Èy mét ph­¬ng ph¸p thÝch hîp, gièng nhau ®Ó x¸c ®Þnh tÇn suÊt dßng ch¶y lò sö dông trong quy ho¹ch tµi nguyªn n­íc vµ ®Êt cã liªn quan ë tÊt c¶ c¸c bang. Tuy nhiªn, viÖc lùa chän log-Pearson lo¹i III nµy lµ h¬i tuú tiÖn, trong khi ®ã hiÖn kh«ng cã mét tiªu chuÈn thèng kª nghiªm ngÆt nµo ®Ó lµm c¬ së cho viÖc so s¸nh c¸c ph©n phèi. HÖ sè thiªn lÖch (bÊt ®èi xøng) rÊt nh¹y ®èi víi ®é lín cña mÉu; v× vËy, rÊt khã nhËn ®­îc mét ­íc l­îng chÝnh x¸c tõ c¸c mÉu nhá. Do vËy, Héi ®ång Tµi nguyªn 405
  17. n­íc Hoa Kú (1981) ®· ®Ò nghÞ sö dông mét ­íc l­îng tæng qu¸t hãa cña hÖ sè thiªn lÖch khi ®¸nh gi¸ ®é thiªn lÖch cña c¸c chuçi tµi liÖu ng¾n. §é thiªn lÖch B¶ng 10.4.1 C¸c gi¸ trÞ KT ®èi víi ph©n phèi Peason lo¹i III Kho¶ng thêi gian xuÊt hiÖn l¹i trong n¨m 1,0101 1,0526 1,1111 1,2500 2 5 10 25 50 100 200 X¸c suÊt v­ît qu¸ 0,99 0,95 0,90 0,50 0,80 0,20 0,10 0,04 0,02 0,01 0,05 HÖ sè thiªn lÖch LÖch d­¬ng 3,0 -0,667 -0,665 -0,660 -0,396 -0,396 0,420 1,180 2,278 3,152 4,051 4,970 2,9 -0,690 -0,688 -0,681 -0,390 -0,390 0,440 1,195 2,277 3,134 4,013 4,909 2,8 -0,714 -0,711 -0,702 -0,384 -0,384 0,460 1,210 2,275 3,114 3,973 4,847 2,7 -0,740 -0,736 -0,724 -0,376 -0,376 0,479 1,224 2,272 3,093 3,932 4,783 2,6 -0,769 -0,762 -0,747 -0,368 -0,368 0,499 1,238 2,267 3,071 3,889 4,718 2,5 -0,799 -0,790 -0,771 -0,360 -0,360 0,518 1,250 2,262 3,048 3,845 4,652 2,4 -0,832 -0,819 -0,795 -0,351 -0,351 0,537 1,262 2,256 3,023 3,800 4,484 2,3 -0,857 -0,850 -0,819 -0,341 -0,341 0,555 1,274 2,248 2,997 3,753 4,515 2,2 -0,905 -0,882 -0,844 -0,330 -0,330 0,574 1,284 2,240 2,970 3,705 4,444 2,1 -0,946 -0,914 -0,869 -0,319 -0,319 0,592 1,294 2,230 2,942 3,656 4,372 2,0 -0,990 -0,949 -0,895 -0,307 -0,307 0,609 1,302 2,219 2,912 3,605 4,298 1,9 -1,037 -0,984 -0,920 -0,294 -0,294 0,627 1,310 2,207 2,881 3,553 4,223 1,8 -1,087 -1,020 -0,945 -0,282 -0,282 0,643 1,318 2,193 2,848 3,499 4,147 1,7 -1,140 -1,056 -0,970 -0,268 -0,268 0,660 1,324 2,179 2,815 3,444 4,069 1,6 -1,197 -1,093 -0,994 -0,254 -0,254 0,675 1,329 2,136 2,780 3,388 3,990 1,5 -1,256 -1,131 -1,018 -0,240 -0,240 0,690 1,333 2,146 2,743 3,330 3,910 1,4 -1,318 -1,168 -1,041 -0,225 -0,225 0,705 1,337 2,128 2,706 3,271 3,838 1,3 -1,383 -1,260 -1,064 -0,210 -0,210 0,719 1,339 2,108 2,666 3,211 3,745 1,2 -1,449 -1,243 -1,086 -0,195 -0,195 0,732 1,340 2,087 2,626 3,149 3,661 1,1 -1,518 -1,280 -1,107 -0,180 -0,180 0,745 1,341 2,066 2,585 3,087 3,575 1,0 -1,588 -1,317 -1,128 -0,164 -0,164 0,758 1,340 2,043 2,542 3,022 3,489 0,9 -1,660 -1,353 -1,147 -0,148 -0,148 0,769 1,339 2,018 2,498 2,957 3,401 0,8 -1,733 -1,388 -1,166 -0,132 -0,132 0,780 1,336 1,993 2,453 2,891 3,312 406
  18. 0,7 1,333 1,967 2,407 -1,806 2,824 -1,423 3,223 -1,183 -0,116 -0,116 0,790 0,6 1,328 1,939 2,359 -1,880 2,755 -1,458 3,132 -1,200 -0,099 -0,099 0,800 0,5 1,323 1,910 2,311 -1,955 2,686 -1,491 3,041 -1,216 -0,083 -0,083 0,808 0,4 1,317 1,880 2,261 -2,029 2,615 -1,524 2,949 -1,231 -0,066 -0,066 0,816 0,3 1,309 1,849 2,211 -2,104 2,544 -1,555 2,856 -1,245 -0,050 -0,050 0,824 0,2 1,301 1,818 2,159 -2,178 2,472 -1,586 2,763 -1,258 -0,033 -0,033 0,830 0,1 1,292 1,785 2,107 -2,252 2,400 -1,616 2,670 -1,270 -0,017 -0,017 0,836 0 1,282 1,751 2,054 -2,326 2,326 -1,645 2,576 -1,282 0 0 0,842 th­êng ®¸ng tin cËy h¬n khi ®é dµi hå s¬ t¨ng lªn. C¸c H­íng dÉn vÒ ®é thiªn lÖch träng sè Gw ®­îc ®Ò nghÞ sö dông ph­¬ng tr×nh: (10.4.3) Gw  WGs  (1  W )Gm B ¶ng 10.4.1 KT C ¸c gi¸ trÞ ®èi víi ph©n phèi Peason lo¹i III (tiÕp) Kho¶ng thêi gian xuÊt hiÖn l¹i trong n¨m HÖ 1,01 1,05 1,11 1,250 2 5 10 25 50 100 200 01 26 11 0 sè thiª X¸c suÊt v­ît qu¸ n 0,99 0,95 0,90 0,50 0,80 0,20 0,10 0,04 0,02 0,01 0,05 lÖch LÖch ©m - 0,1 -2,400 -1,673 -1,292 -0,836 0,017 0,846 1,270 1,176 1,000 2,252 2,482 -0,2 -2,472 -1,700 -1,301 -0,830 0,033 0,850 1,258 1,680 1,945 2,178 0,388 -0,3 -2,544 -1,726 -1,309 -0,824 0,050 0,853 1,245 1,643 1,890 2,104 0,294 -0,4 -2,615 -1,750 -1,317 -0,816 0,066 0,855 1,231 1,606 1,834 2,029 2,201 -0,5 -2,686 -1,774 -1,323 -0,808 0,083 0,856 1,216 1,567 1,777 1,955 2,108 -0,6 -2,755 -1,797 -1,328 -0,800 0,099 0,857 1,200 1,528 1,720 1,880 2,016 -0,7 -2,824 -1,819 -1,333 -0,790 0,116 0,857 1,183 1,488 1,663 1,806 1,929 -0,8 -2,891 -1,839 -1,336 -0,780 0,132 0,856 1,166 1,448 1,606 1,733 1,837 -0,9 -2,957 -1,858 -1,339 -0,769 0,148 0,854 1,147 1,407 1,549 1,660 1,749 -1,0 -3,022 -1,877 -1,340 -0,758 0,164 0,852 1,128 1,366 1,492 1,588 1,664 -1,1 -3,087 -1,894 -1,341 -0,745 0,180 0,848 1,107 1,324 1,435 1,518 1,581 -1,2 -3,149 -1,910 -1,340 -0,732 0,195 0,844 1,086 1,282 1,379 1,449 1,501 -1,3 -3,211 -1,925 -1,339 -0,719 0,210 0,838 1,064 1,240 1,324 1,383 1,424 -1,4 -3,271 -1,938 -1,337 -0,705 0,225 0,832 1,041 1,198 1,270 1,318 1,351 -1,5 -3,330 -1,951 -1,333 -0,690 0,240 0,825 1,018 1,157 1,217 1,256 1,282 -1,6 -3,388 -1,962 -1,329 -0,675 0,254 0,817 0,994 1,116 1,166 1,197 1,216 -1,7 -3,444 -1,972 -1,324 -0,660 0,268 0,808 0,970 1,075 1,116 1,140 1,155 -1,8 -3,499 -0,981 -1,318 -0,643 0,282 0,799 0,945 1,035 1,069 1,087 1,097 -1,9 -3,553 -1,989 -1,310 -0,627 0,294 0,788 0,920 0,996 1,023 1,037 1,044 -2,0 -3,605 -1,996 -1,302 -0,609 0,307 0,777 0,895 0,959 0,980 0,990 0,995 -2,1 -3,656 -2,001 -1,294 -0,592 0,319 0,765 0,869 0,923 0,939 0,946 0,949 -2,2 -3,705 -2,006 -1,284 -0,574 0,330 0,752 0,844 0,888 0,900 0,905 0,907 -2,3 -3,753 -2,009 -1,274 -0,555 0,341 0,739 0,819 0,855 0,864 0,867 0,869 -2,4 -3,800 -2,011 -1,262 -0,537 0,351 0,725 0,795 0,823 0,830 0,832 0,833 -2,5 -3,845 -2,012 -1,250 -0,518 0,360 0,711 0,771 0,793 0,798 0,799 0,800 -2,6 -3,889 -2,013 -1,238 -0,499 0,368 0,696 0,747 0,764 0,768 0,769 0,769 -2,7 -3,932 -2,012 -1,224 -0,479 0,376 0,681 0,724 0,738 0,740 0,740 0,741 -2,8 3,973 -2,010 -1,210 -0,460 0,384 0,666 0,702 0,712 0,714 0,714 0,714 -2,9 -4,013 -2,007 -1,195 -0,440 0,390 0,651 0,681 0,683 0,689 0,690 0,690 -3,0 -4,051 -2,003 -1,180 -0,420 0,396 0,636 0,660 0,666 0,666 0,667 0,667 407
  19. trong ®ã: W lµ träng sè, Gs lµ hÖ sè thiªn lÖch tÝnh to¸n b»ng c¸ch sö dông mÉu sè liÖu vµ Gm lµ ®é lÖch b¶n ®å mµ c¸c gi¸ trÞ cña nã ®­îc t×m thÊy trong h×nh 10.4,1, §é thiªn lÖch träng l­îng nhËn ®­îc b»ng trÞ trung b×nh cã träng sè gi÷a c¸c hÖ sè thiªn lÖch ®· tÝnh to¸n tõ mÉu sè liÖu (®é lÖch mÉu ) vµ c¸c hÖ sè thiªn lÖch vïng hoÆc b¶n ®å (xem nh­ ®é thiªn lÖch chung theo Héi ®ång Tµi nguyªn n­íc Hoa Kú, 1981). Träng sè lµm gi¶m thiÓu sù kh¸c biÖt hoÆc sai sè trung b×nh b×nh ph­¬ng cña ®é thiªn lÖch träng sè cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh bëi: Var (Gm ) (10.4.4) W Var (Gs )  Var (Gm ) trong ®ã: Var Gs  lµ dao ®éng cña ®é thiªn lÖch cña mÉu vµ Var Gm  lµ dao ®éng cña ®é thiªn lÖch b¶n ®å. ViÖc x¸c ®Þnh W b»ng c¸ch dïng ph­¬ng tr×nh 10.4.4 yªu cÇu c¸c gi¸ trÞ cña Var Gs  vµ Var Gm  . Gi¸ trÞ cña Var Gm  ®· ­íc l­îng ®èi víi ®é lÖch b¶n ®å do WRC cung cÊp lµ 0,3025, Nh­ mét sù lùa chän, Var Gm  cã thÓ nhËn ®­îc tõ mét nghiªn cøu håi quy liªn quan ®Õn ®é thiªn lÖch ®èi víi c¸c ®Æc tr­ng ®Þa lý tù nhiªn vµ khÝ t­îng cña c¸c l­u vùc vµ x¸c ®Þnh Var Gm  b»ng b×nh ph­¬ng cña sai sè tiªu chuÈn cña ph­¬ng tr×nh håi quy (Tung vµ Mays, 1981). §é thiªn lÖch träng l­îng G w cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch thÕ ph­¬ng tr×nh 10.4.4 vµo ph­¬ng tr×nh 10.4.3, kÕt qu¶ lµ: Var (Gm ).Gs  Var (Gs ).Gm (10.4.5) Gw  Var (Gm )  Var (Gs ) Ph­¬ng sai (sai sè trung b×nh b×nh ph­¬ng) cña ®é thiªn lÖch t¹i tr¹m ®èi víi c¸c biÕn ngÉu nhiªn log-Pearson lo¹i III cã thÓ nhËn ®­îc tõ c¸c kÕt qu¶ cña c«ng tr×nh cña Wallis vµ céng sù (1974). C¸c kÕt qu¶ cña hä cho thÊy r»ng: Var(Gs) lµ mét hµm cña ®é dµi chuçi vµ ®é thiªn lÖch tæng thÓ. §Ó sö dông trong tÝnh to¸n Gw, hµm Var(Gs) cã thÓ ®­îc xÊp xØ ®ñ chÝnh x¸c b»ng c¸ch sö dông: Var(G s )  10 A -Blg N/10 (10.4.6) trong ®ã: nÕu G s  90 A  0,33  0,88 G s (10.4.7a) nÕu Gs  90 (10.4.7b) A  0,52  0,30 G s nÕu G s  1,50 (10.4.7c) B  0,94  0,26 Gs nÕu G s  1,50 (10.4.7d) B  0,55 trong ®ã: Gs lµ gi¸ trÞ tuyÖt ®èi cña ®é thiªn lÖch cña mÉu ®èi víi tµi liÖu (sö dông nh­ lµ mét ­íc l­îng cña ®é thiªn lÖch cña tæng thÓ) vµ N lµ ®é dµi chuçi tÝnh b»ng n¨m. 408

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản