intTypePromotion=1

Kỹ thuật và quản lý hệ thống nguồn nước ( Đại học Quốc gia Hà Nội ) - Chương 13

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:29

0
58
lượt xem
15
download

Kỹ thuật và quản lý hệ thống nguồn nước ( Đại học Quốc gia Hà Nội ) - Chương 13

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

Hoạt động của hệ thống nước mặt đối với kiểm soát lũ lụt Lũ lụt đã gây ra các tai họa thiên nhiên thường gặp và hao tiền tốn của nhất ở Hoa Kỳ và ở nhiều nước khác. Các trận lũ gây ra các ảnh hưởng đến xã hội, gây quá nhiều tổn thất và rủi ro; bao gồm các ảnh hưởng như phá vỡ gia đình và xã hội, chuyển chỗ, làm bị thương và gây thất nghiệp. Nhiều năm nay, tính chất nghiêm trọng của lũ lụt đã được thừa nhận và những lượng lớn tiền của và...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật và quản lý hệ thống nguồn nước ( Đại học Quốc gia Hà Nội ) - Chương 13

  1. Ch­¬ng 13 ho¹t ®éng cña hÖ thèng n­íc mÆt ®èi víi kiÓm so¸t lò lôt Lò lôt ®· g©y ra c¸c tai häa thiªn nhiªn th­êng gÆp vµ hao tiÒn tèn cña nhÊt ë Hoa Kú vµ ë nhiÒu n­íc kh¸c. C¸c trËn lò g©y ra c¸c ¶nh h­ëng ®Õn x· héi, g©y qu¸ nhiÒu tæn thÊt vµ rñi ro; bao gåm c¸c ¶nh h­ëng nh­ ph¸ vì gia ®×nh vµ x· héi, chuyÓn chç, lµm bÞ th­¬ng vµ g©y thÊt nghiÖp. NhiÒu n¨m nay, tÝnh chÊt nghiªm träng cña lò lôt ®· ®­îc thõa nhËn vµ nh÷ng l­îng lín tiÒn cña vµ cè g¾ng ®· ®­îc sö dông nh»m lµm gi¶m nhÑ c¸c nguy c¬ lò lôt. Ch­¬ng nµy tr×nh bµy c¸c ph­¬ng ph¸p dù b¸o vµ ho¹t ®éng tèi ­u cña c¸c hÖ thèng kiÓm so¸t lò lôt. Mét trong phÇn lín nh÷ng mÆt quan träng cña viÖc cùc tiÓu hãa c¸c ¶nh h­ëng cña c¸c trËn lò lµ ho¹t ®éng cña c¸c hÖ thèng kiÓm so¸t lò. §Ó ho¹t ®éng c¸c hÖ thèng nµy, viÖc dù b¸o c¸c sù kiÖn lò rÊt quan träng. Dù b¸o thñy v¨n lµ ­íc l­îng tr­íc c¸c tr¹ng th¸i t­¬ng lai cña c¸c hiÖn t­îng thñy v¨n trong thêi gian thùc (Nemac, 1986). Dù b¸o cã liªn quan tíi qu¸ tr×nh tÝnh to¸n c¸c sè liÖu ®Ó dù b¸o c¸c gi¸ trÞ thñy v¨n ch¼ng h¹n nh­ l­u l­îng ®Ó thiÕt kÕ. Dù b¸o lò ®èi víi c¸c môc ®Ých ho¹t ®éng c¸c hÖ thèng kiÓm so¸t lò lµ ®iÒu ®­îc quan t©m trong ch­¬ng nµy. ThuËt ng÷ “dù b¸o” liªn quan ®Õn viÖc x¸c ®Þnh c¸c l­u l­îng vµ cao tr×nh mÆt n­íc t¹i c¸c ®iÓm kh¸c nhau trong mét hÖ thèng s«ng nh­ mét kÕt qu¶ cña c¸c biÓu ®å qu¸ tr×nh lò ch¶y vµo quan tr¾c vµ dù b¸o ®­îc. Cã mét cè g¾ng ®ang ph¸t triÓn liªn tôc trong dù b¸o thñy v¨n thêi gian thùc ®èi víi c¶ c¸c n­íc ph¸t triÓn vµ c¸c n­íc ®ang ph¸t triÓn trªn kh¾p thÕ giíi. C¸c n­íc ph¸t triÓn quan t©m tíi viÖc më réng vµ ph¸t triÓn c¸c hÖ thèng dù b¸o lò hiÖn cã ®Ó qu¶n lý ®ång b»ng ngËp lôt vµ c¸c n­íc ®ang ph¸t triÓn ®ang quan t©m ®Õn viÖc thiÕt lËp c¸c m¹ng l­íi sè liÖu c¬ b¶n vµ c¸c n¨ng lùc dù b¸o ®Ó ng¨n ngõa c¸c rñi ro vµ thiÖt h¹i do lò lôt. 504
  2. 1¶.1. 3 ù b¸Ô lò th7i gian thùc 13.1.1. C¸c kh¸i niÖm Ba ®Æc tr­ng ph©n lo¹i c¸c dù b¸o thñy v¨n lµ: (a) c¸c biÕn dù b¸o; (b) môc ®Ých dù b¸o vµ (c) thêi h¹n dù b¸o (Nemac, 1986). Trong dù b¸o lò, biÕn dù b¸o lµ mùc n­íc cña c¸c s«ng, c¸c hå vµ c¸c hå chøa. Môc ®Ých cña dù b¸o lò lµ ®Ó x¸c ®Þnh c¸c mùc n­íc g©y bëi c¸c trËn lò x¶y ra trong mét mïa riªng biÖt, c¸c trËn lò quÐt, c¸c sù cè vì ®Ëp vµ m­a b·o d©ng trµn lªn vïng cöa s«ng vµ c¸c diÖn tÝch ven biÓn g©y bëi sù kÕt hîp cña lò s«ng vµ lò biÓn. Thêi h¹n dù b¸o cã thÓ xÕp lo¹i tõ thêi h¹n ng¾n ®Õn thêi h¹n dµi. VÝ dô: thêi h¹n dù b¸o trong mét l­u vùc ®« thÞ nhá cã thÓ ®­îc chØ ®Þnh chØ lµ mét vµi giê trong khi thêi h¹n dù b¸o trªn Mississipi thÊp h¬n cã thÓ ®­îc chØ ®Þnh lµ mét vµi tuÇn. Mét trong phÇn lín c¸c tiªu chuÈn quan träng trong dù b¸o lò lµ thêi gian dù b¸o, nã lµ kho¶ng thêi gian gi÷a thêi ®iÓm ph¸t dù b¸o (hoÆc c¶nh b¸o) vµ thêi ®iÓm xuÊt hiÖn kh¶ n¨ng cña sù kiÖn dù b¸o. Trong dù b¸o lò, c¶ thêi gian vµ vÞ trÝ ®Òu rÊt quan träng. VÝ dô: mét thêi gian dù b¸o t­¬ng ®èi ng¾n ®èi víi mét ®o¹n s«ng ng¾n cã thÓ trë thµnh mét thêi gian dù b¸o dµi ®èi víi c¸c vÞ trÝ xa h¬n nhiÒu vÒ phÝa h¹ l­u. §Ó minh häa ®iÒu nµy, h×nh 13.1.1 thÓ hiÖn ba diÖn tÝch ®« thÞ: A, B vµ C; víi mét trËn m­a lín ë phÇn th­îng l­u cña l­u vùc. SÏ cã mét thêi gian dù b¸o ng¾n ®èi víi diÖn tÝch ®« thÞ A cïng víi mét thêi gian dù b¸o dµi h¬n ®èi víi diÖn tÝch ®« thÞ B vµ mét thêi gian dù b¸o dµi nhÊt ®èi víi diÖn tÝch ®« thÞ C. Râ rµng lµ thêi gian dù b¸o dµi h¬n do thêi gian di chuyÓn cña lò (sãng lò) truyÒn xu«i theo dßng s«ng. C¸c biÓu ®å qu¸ tr×nh lò t­¬ng øng t¹i A, B vµ C ®­îc thÓ hiÖn trong h×nh 13.1.2, Tõ vÝ dô ®¬n gi¶n nµy, thêi gian dù b¸o ®èi víi l­u vùc ®« thÞ A rÊt ng¾n trong khi ®ã, ®èi víi l­u vùc ®« thÞ C l¹i kh¸ dµi. Trong thùc tÕ, ®iÓm b¾t ®Çu cña biÓu ®å qu¸ tr×nh lò t¹i C xÊp xØ trïng thêi gian víi ®iÓm kÕt thóc m­a. VÝ dô nµy lµm næi bËt thªm ®iÓm n÷a lµ ®Ó lËp c¸c dù b¸o ®èi víi diÖn tÝch ®« thÞ A, c¸c dù b¸o l­îng m­a còng ®­îc yªu cÇu trong khi ®ã, ®èi víi diÖn tÝch ®« thÞ C, l­îng m­a sÏ biÕt ®­îc trong toµn bé thêi gian cña sù kiÖn m­a khi nã cÇn thiÕt cho viÖc dù b¸o. Cã thÓ cã mét vµi lÇn dù b¸o sÏ ®­îc lµm trong thêi gian x¶y ra sù kiÖn lò. Nh­ ®· minh häa trong h×nh 13.1.2, cÇn ph¶i cã 4 dù b¸o t¹i A trong khi c¸c dù b¸o thªm vµo sÏ ®­îc yªu cÇu t¹i C, sau thêi gian cña 4 dù b¸o t¹i A. ViÖc dù b¸o lò bao gåm c¸c b­íc: (1) Thu nhËn c¸c sè liÖu l­îng m­a vµ dßng ch¶y s«ng thêi gian thùc qua m¹ng th«ng tin sãng cùc ng¾n, ra®io hoÆc vÖ tinh, (2) ®­a c¸c sè liÖu vµo c¸c ch­¬ng tr×nh diÔn to¸n m­a - dßng ch¶y vµ dßng ch¶y s«ng vµ (3) dù b¸o c¸c møc dßng ch¶y lò vµ c¸c mùc n­íc cho c¸c thêi kú tõ mét vµi giê ®Õn mét vµi ngµy tr­íc tïy thuéc vµo kÝch th­íc cña l­u vùc. C¸c dù b¸o lò ®­îc sö dông ®Ó cung cÊp c¸c c¶nh b¸o cho nh©n d©n s¬ t¸n ra khái c¸c diÖn tÝch ®­îc c¶nh b¸o sÏ bÞ lò vµ trî 505
  3. gióp ho¹t ®éng c«ng chøc qu¶n lý n­íc cña c¸c c«ng tr×nh kiÓm so¸t lò lôt ch¼ng h¹n nh­ c¸c ®­êng trµn cã cöa van trªn c¸c hå chøa. Bµi to¸n ho¹t ®éng hå chøa thêi gian thùc bao gåm ho¹t ®éng cña mét hÖ thèng hå chøa nhê thùc hiÖn c¸c quyÕt ®Þnh vÒ x¶ n­íc tõ hå chøa khi th«ng tin trë thµnh cã s½n víi c¸c thêi ®o¹n t­¬ng ®èi ng¾n, cã thÓ thay ®æi trong kho¶ng tõ mét vµi phót ®Õn mét vµi giê. Ho¹t ®éng thêi gian thùc cña c¸c hÖ thèng ®a hå chøa bao gåm c¸c nghiªn cøu thñy v¨n, thñy lùc, ho¹t ®éng, kü thuËt vµ c¬ quan kh¸c nhau. §Ó lµm c¸c quyÕt ®Þnh ho¹t ®éng ®èi víi c¸c hÖ thèng kiÓm so¸t lò trong thêi gian thùc, c¸c ho¹t ®éng bao gåm c¸c quyÕt ®Þnh x¶ n­íc tõ c¸c hå chøa ®Ó kiÓm so¸t n­íc lò. §Ó ho¹t ®éng cã hiÖu qu¶, cÇn ph¶i cã mét hÖ thèng gi¸m s¸t quy ®Þnh ho¹t ®éng cña hå chøa theo c¸c dßng ch¶y vµ c¸c mùc n­íc t¹i c¸c ®iÓm kh¸c nhau trong hÖ thèng s«ng bao gåm c¸c ®Çu th­îng l­u, c¸c phô l­u vµ c¸c nh¸nh s«ng chÝnh còng nh­ c¸c sè liÖu møc hå chøa vµ l­îng m­a ®èi víi c¸c l­u vùc mµ c¸c ®Çu ra cña chóng (dßng ch¶y tõ m­a) kh«ng ®­îc ®o ®¹c. NhiÒu hÖ thèng hå chøa - s«ng ë Hoa Kú, ch¼ng h¹n nh­ s«ng Colorado d­íi ë trung t©m Texas (h×nh 13.1.3) hiÖn nay ®· cã c¸c hÖ thèng thu thËp vµ truyÒn d÷ liÖu thêi gian thùc. H×nh 13.1.1 HiÖu øng thêi gian dù b¸o 506
  4. H×nh 13.1.2 BiÓu ®å qu¸ tr×nh lò t¹i vÞ trÝ phÝa h¹ l­u trong mét l­u vùc Dù b¸o lò nãi chung vµ dù b¸o lò thêi gian thùc nãi riªng lu«n lu«n cã mét bµi to¸n quan träng trong thñy v¨n ho¹t ®éng, ®Æc biÖt lµ khi bao gåm ho¹t ®éng cña c¸c hå chøa kiÓm so¸t lò. Gièng nh­ trong phÇn lín c¸c bµi to¸n thñy v¨n, bµi to¸n dù b¸o cã thÓ ®­îc nh×n nhËn nh­ mét hÖ thèng víi c¸c ®Çu vµo vµ ®Çu ra. Trong bµi to¸n qu¶n lý hå chøa, hÖ thèng lµ hÖ thèng s«ng bao gåm mét s«ng chÝnh vµ c¸c s«ng nh¸nh cña nã, c¸c l­u vùc, c¸c cÊu tróc tù nhiªn vµ c¸c c«ng tr×nh x©y dùng trªn ®­êng dÉn cña n­íc lò. C¸c ®Çu vµo cña hÖ thèng lµ c¸c biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y vµo t¹i c¸c ®Çu phÝa th­îng cña hÖ thèng s«ng vµ dßng ch¶y do m­a (vµ do tuyÕt tan, n¬i cã thÓ ¸p dông ®­îc) ë c¸c diÖn tÝch gia nhËp khu gi÷a. C¸c ®Çu ra cña hÖ thèng lµ c¸c tèc ®é dßng ch¶y vµ/hoÆc c¸c mùc n­íc t¹i c¸c ®iÓm kiÓm so¸t cña hÖ thèng s«ng. 507
  5. H×nh 11.1.3 L­u vùc s«ng Colorado d­íi (Nguån: Unver, Mays vµ Lansey, 1987) 13.1.2. C¸c hÖ thèng thu thËp d÷ liÖu ®èi víi c¸c hÖ thèng hå - s«ng. ViÖc thu thËp vµ truyÒn d÷ liÖu thêi gian thùc cã thÓ ®­îc sö dông ®Ó dù b¸o lò trªn c¸c hÖ thèng hå - s«ng réng lín bao phñ tõ hµng tr¨m ®Õn hµng ngh×n dÆm vu«ng nh­ thÓ hiÖn trong h×nh 13.1.4 ®èi víi s«ng Colorado thÊp ë trung t©m Texas. HÖ thèng thu thËp d÷ liÖu ®­îc gäi lµ hÖ thèng thu nhËn d÷ liÖu khÝ t­îng thñy v¨n (Trung t©m phôc vô ph©n tÝch Washington EG&G, Inc., 1981) vµ ®­îc sö dông ®Ó cung cÊp th«ng tin cho mét m« h×nh dù b¸o lò. Th«ng tin nµy cã hai lo¹i: (a) c¸c cao tr×nh mÆt n­íc t¹i c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau tõ ®Çu ®Õn cuèi hÖ thèng hå s«ng vµ (b) l­îng m­a tõ mét m¹ng l­íi ®o m­a ®èi víi c¸c diÖn tÝch tho¸t n­íc kh«ng cã ®o ®¹c xung quanh hå. HÖ thèng thñy ®¹c bao gåm: (a) c¸c tr¹m thu nhËn c¸c sè liÖu khÝ t­îng thñy v¨n ®¬n vÞ thiÕt bÞ ®Çu cuèi tõ xa (RTU) t¹i c¸c vÞ trÝ ®o ®¹c trªn s«ng cña Côc ®o ®¹c ®Þa h×nh ®Þa chÊt Hoa Kú; (b) ®¬n vÞ thiÕt bÞ ®Çu cuèi sãng cùc ng¾n (MTU) ®èi víi c¸c ®¬n vÞ giao diÖn radio UHF ®Æt t¹i c¸c vÞ trÝ cña thiÕt bÞ lÆp tÝn hiÖu sãng cùc ng¾n, biÕn ®æi c¸c tÝn hiÖu radio thµnh c¸c tÝn hiÖu sãng cùc ng¾n vµ (c) mét tr¹m kiÓm so¸t trung t©m ®Æt t¹i c¸c trung t©m kiÓm so¸t c¸c ho¹t ®éng t¹i Austin - Texas, thu nhËn c¸c th«ng tin cña nã tõ c¸c vÞ trÝ lÆp tÝn hiÖu sãng cùc ng¾n. HÖ thèng ®­îc thiÕt kÕ ®Ó thu tù 508
  6. ®éng c¸c mùc n­íc s«ng vµ c¸c sè liÖu khÝ t­îng tõ mçi RTU; sau ®ã thiÕt bÞ ®o xa c¸c sè liÖu nµy c¨n cø vµo yªu cÇu ®èi víi tr¹m trung t©m qua hÖ thèng UHF/radio sãng cùc ng¾n x¸c ®Þnh tèc ®é dßng ch¶y t¹i mçi vÞ trÝ b»ng c¸ch sö dông c¸c b¶ng l­u gi÷ trong bé nhí cña hÖ thèng trung t©m; t¹o vµ cung cÊp c¸c sè liÖu ®èi víi mçi vÞ trÝ vµ b¶o qu¶n mét file sè liÖu cho mçi vÞ trÝ cã thÓ ®­îc truy cËp bëi ng­êi ®iÒu hµnh ®Þa ph­¬ng, mét m¸y tÝnh hoÆc mét thiÕt bÞ ®Çu cuèi cña ®­êng ®iÖn tho¹i tù ®éng biÖt lËp. HÖ thèng còng cã chøc n¨ng nh­ mét m¹ng l­íi b¸o ®éng lò tù b¸o c¸o. H×nh 13.1.4 M¹ng l­íi truyÒn sè liÖu thêi gian thùc trªn s«ng Colorado d­íi, Texas. C¸c sè liÖu mùc n­íc vµ l­îng m­a ®­îc truyÒn tù ®éng tíi trung t©m kiÓm so¸t ë Austin 3 giê mét lÇn ®Ó h­íng dÉn x¶ n­íc tõ c¸c ®Ëp. Trong thêi gian lò, c¸c sè liÖu ®­îc cËp nhËt 15 phót mét lÇn. (Chow vµ céng sù, 1988). 13.1.3. HÖ thèng c¶nh b¸o sím lò cho c¸c khu vùc ®« thÞ Do kh¶ n¨ng tiÒm Èn cña lò quÐt rÊt lín vµ hËu qu¶ tæn thÊt vÒ sinh mÖnh rÊt khèc liÖt nªn ë nhiÒu diÖn tÝch ®« thÞ trªn kh¾p thÕ giíi, c¸c hÖ thèng c¶nh b¸o sím lò ®· ®­îc x©y dùng vµ thi hµnh. C¸c hÖ thèng c¶nh b¸o sím lò (h×nh 13.1.5) lµ c¸c hÖ thèng b¸o c¸o sù kiÖn thêi gian thùc bao gåm c¸c vÞ trÝ ®o tõ xa cïng víi c¸c vÞ trÝ trung gian chuyÓn tÝn hiÖu radio 509
  7. ®Ó truyÒn th«ng tin ®Õn mét tr¹m c¬ b¶n. Toµn bé hÖ thèng ®­îc sö dông ®Ó thu thËp, vËn chuyÓn, ph©n tÝch sè liÖu vµ lËp dù b¸o ®Ó cùc ®¹i hãa thêi gian c¶nh b¸o tíi nh÷ng ng­êi ngô c­ trong ®ång b»ng ngËp lôt. H×nh 13.1.5 VÝ dô vÒ mét hÖ thèng c¶nh b¸o lò sím cho c¸c diÖn tÝch ®« thÞ (Chow vµ céng sù, 1988) C¸c hÖ thèng nh­ vËy ®· ®­îc ®Æt ë Austin Houston, Texas vµ nh÷ng n¬i kh¸c (Sierra/Misco, Inc., 1986). Mçi mét tr¹m tõ xa (h×nh 13.1.6) cã mét m¸y ®o m­a b»ng thïng bÞt ®Çu, nã t¹o ra ®Çu vµo b»ng con sè tíi mét m¸y ph¸t mçi khi 1 mm n­íc m­a tho¸t qua bé phËn l¾p r¸p phÔu. Mét bé truyÒn ®Õn tr¹m c¬ b¶n ®­îc chÕ t¹o cho mçi ®Çu bÞt cña thïng. M¸y ®o m­a ®éc lËp hoµn toµn, gåm mét vá bäc èng dÉn ®øng h×nh trô ®Ó ®o m­a, gi¸ antena, pin vµ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö. Mét sè tr¹m tõ xa cã c¶ m¸y ®o m­a vµ m¸y ®o dßng ch¶y s«ng. C¸c tr¹m tõ xa bao gåm mét giÕng ch­ng cÊt hoÆc mét c¸i c¶m biÕn mùc n­íc chuyÓn ®æi ¸p suÊt. C¸ch xö trÝ chuyÓn ®æi ¸p suÊt lµm thay ®æi mùc n­íc bªn trªn miÖng cña c¸i c¶m biÕn ¸p suÊt. Bé chuyÓn ®æi ¸p suÊt vi ph©n 510
  8. ®iÖn tö tù ®éng bï cho c¸c thay ®æi nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt khÝ ¸p víi ®é chÝnh x¸c 1% trªn kh¾p ph¹m vi ®o ®¹c. C¸c tr¹m nh¹i tÝn hiÖu tù ®éng ®Æt ë gi÷a c¸c tr¹m tõ xa vµ tr¹m c¬ b¶n thu nhËn c¸c sè liÖu tõ tr¹m c¬ b¶n.C¸c tÝn hiÖu radio ®Õn ®­îc biÕn ®æi tõ d¹ng t­¬ng tù radio thµnh d¹ng con sè vµ ®­îc göi ®Õn m¸y tÝnh cña tr¹m c¬ b¶n qua mét c¶ng th«ng tin. Sau ®ã, c¸c kiÓm tra chÊt l­îng sè liÖu ®­îc thùc hiÖn, c¸c sè liÖu ®­îc h×nh thµnh vµ lËp thµnh tÖp tin (file) trªn c¸c ph­¬ng tiÖn ®Üa cøng hoÆc mÒm. Mét khi viÖc lËp thµnh tÖp tin sè liÖu ®· hoµn thµnh, th«ng tin cã thÓ ®­îc hiÓn thÞ hoÆc b¶o l­u l¹i ®Ó ph©n tÝch. Tr¹m c¬ b¶n cã phÇn mÒm qu¶n lý d÷ liÖu cã thÓ ®iÒu khiÓn ®Õn 700 c¸i c¶m biÕn víi ®ñ kho chøa trùc tuyÕn ®Ó tr÷ 3 n¨m sè liÖu l­îng m­a. Nã cã thÓ phñ tíi 12 hÖ thèng s«ng kh¸c nhau víi 25 ®iÓm dù b¸o trong mçi hÖ thèng s«ng; mçi ®iÓm dù b¸o cã thÓ nhËn ®­îc dßng ch¶y vµo tõ 10 nguån kh¸c nhau. C¸c kÞch b¶n m­a trong t­¬ng lai cã thÓ ®­îc ®­a vµo cho mçi ®iÓm dù b¸o riªng lÎ vµ c¸c ®Æc tr­ng lùa chän cã thÓ ®­îc thªm vµo ®Ó kiÓm so¸t c¸c b¬m, c¸c cöa van, c¸c chu«ng b¸o ®éng tõ xa vµ c¸c c¶nh b¸o giäng nãi nh©n t¹o (Sierra/Misco, Inc., 1986). 511
  9. H×nh 13.1.6 Tr¹m tõ xakÕt hîp m¸y ®o m­a vµ ®o dßng ch¶y 13.1.4. C¸c m« h×nh dù b¸o lò C¸c m« h×nh dù b¸o lò bao gåm nhiÒu lo¹i quy tr×nh diÔn to¸n lò s¾p xÕp theo thø tù tõ c¸c m« h×nh dùa trªn c¬ së c¸c m« h×nh m­a - dßng ch¶y b»ng c¸ch sö dông diÔn to¸n thñy v¨n ch¼ng h¹n nh­ ch­¬ng tr×nh tÝnh HEC-1 cña Côc C«ng binh Hoa Kú tíi ch­¬ng tr×nh tÝnh DWOPER cña Côc Thêi tiÕt Quèc gia Hoa Kú lµ mét m« h×nh diÔn to¸n ph©n phèi hoÆc thñy lùc (ch­¬ng 10). Mét sè ch­¬ng tr×nh nh­ HEC-5 (Côc C«ng binh Hoa Kú, 1973, 1979) ch¼ng h¹n ®­îc dùa trªn c¬ së diÔn to¸n thñy v¨n vµ bao gåm kh¶ n¨ng ho¹t ®éng c¸c hå chøa. M« h×nh kh¸c n÷a xem xÐt viÖc m« 512
  10. pháng thñy v¨n liªn tôc song song víi c¸c m« h×nh diÔn to¸n thñy v¨n vµ ch­¬ng tr×nh DWOPER lµ hÖ thèng dù b¸o s«ng cña Côc Thêi tiÕt Quèc gia Hoa Kú (U.S. National Weather Service River Forecast System - NWSRFS) ®­îc m« t¶ chi tiÕt h¬n ë d­íi ®©y. §· cã mét vµi ph¸t triÓn vÒ mÆt lý thuyÕt c¸c m« h×nh dù b¸o lò ®· b¸o c¸o trong tµi liÖu khoa häc. Nh÷ng tµi liÖu nµy bao gåm Kitanidis vµ Bras (1980a, b), Georgakakos vµ Bras (1982), Krzysztofowicz vµ Davis (1983a, b, c), Georgakakos, Melching vµ céng sù (1987). HÖ thèng dù b¸o ho¹t ®éng thuéc HÖ thèng dù b¸o S«ng cña Côc Thêi tiÕt Quèc gia Hoa Kú (NWSRFS) t¹o ra c¸c dù b¸o dßng ch¶y s«ng nhê sö dông c¸c sè liÖu l­îng m­a vµ nhiÖt ®é ®· ®­îc quan tr¾c vµ dù b¸o trong c¸c m« h×nh thñy v¨n vµ thñy lùc, m« pháng sù tÝch luü vµ tan ch¶y cña tuyÕt. PhÇn mÒm NWSRFS bao gåm ba hÖ thèng riªng rÏ (h×nh 13.1.7): hÖ thèng kiÓm ®Þnh, hÖ thèng dù b¸o ho¹t ®éng vµ hÖ thèng dù b¸o dßng ch¶y s«ng më réng (ESP). HÖ thèng kiÓm ®Þnh ®­îc sö dông ®Ó kiÓm ®Þnh c¸c m« h×nh thñy v¨n/thñy lùc kh¸c nhau cho mét l­u vùc. HÖ thèng dù b¸o ho¹t ®éng thùc hiÖn tÊt c¶ c¸c nhiÖm vô ®Ó dù b¸o s«ng ho¹t ®éng. C¸c ho¹t ®éng kh¸c nhau ®­îc liÖt kª trong b¶ng 13.1.1. HÖ thèng ESP ®­îc sö dông ®Ó lµm c¸c dù b¸o cho c¸c thêi gian c¸c tuÇn hoÆc c¸c th¸ng trong t­¬ng lai (Day, 1985). C¸c m« h×nh thñy v¨n vµ thñy lùc quan niÖm ®­îc sö dông víi c¸c ®iÒu kiÖn l­u vùc hiÖn hµnh, c¸c sè liÖu khÝ t­îng lÞch sö vµ c¸c sè liÖu khÝ t­îng dù b¸o ®Ó lµm c¸c dù b¸o x¸c suÊt më réng cho mét sè biÕn dßng ch¶y s«ng H×nh 13.1.7 M« t¶ chung phÇn mÒm cña hÖ thèng dù b¸o s«ng cña Côc Thêi tiÕt Quèc gia (Day, 1985) 513
  11. 1¶.2. vËn hµnh hú thTng hå choa ­ øsng ®Ó HiÓm øÔ¸t lò 13.2.1. C¸c m« h×nh vËn hµnh hå chøa Sù vËn hµnh ®a hå chøa cã thÓ ®­îc ®Æc tr­ng bëi ho¹t ®éng tÝch hîp cña nhiÒu ph­¬ng tiÖn trªn c¸c hÖ thèng s«ng cho nhiÒu môc ®Ých. KiÓm so¸t lò lµ mét trong c¸c môc ®Ých cña nhiÒu hå chøa ë Hoa Kú. Mét vµi n¨m tr­íc ®©y, nhiÒu hå chøa ®· ®­îc x©y dùng vµ c¸c chÝnh s¸ch ho¹t ®éng ®· ®­îc thiÕt lËp. Tuy nhiªn, nhiÒu hå chøa trong sè c¸c hå chøa nµy kh«ng thÓ ho¹t ®éng theo kiÓu mµ chóng ®· ®­îc mong ®îi ban ®Çu. Mét trong c¸c nguyªn nh©n chñ yÕu lµ sù ®« thÞ ho¸ kh«ng kiÓm so¸t ®­îc trong ®ång b»ng ngËp lôt cña c¸c s«ng vµ c¸c hå chøa. C¸c nguyªn nh©n kh¸c lµ do c¸c ®­êng trµn ®Ó lò ®i qua kh«ng t­¬ng xøng, c¸c rµng buéc ph¸p luËt vµ c¸c n¨ng lùc vËn chuyÓn phÝa h¹ l­u bÞ gi¶m thÊp. NhiÒu hÖ thèng hå chøa ®­îc ®Æc tr­ng bëi c¸c ®iÒu kiÖn dÉn ®Õn c¸c ®iÒu kiÖn n­íc vËt ®¸ng kÓ do ho¹t ®éng cña cöa van, c¸c dßng ch¶y nh¸nh, c¸c dßng ch¶y d©ng trµn do b·o, c¸c ®iÒu kiÖn thñy triÒu vµ c¸c chç co th¾t dßng ch¶y trong c¸c s«ng. C¸c ®iÒu kiÖn nµy kh«ng thÓ ®­îc m« t¶ nhê sö dông c¸c ph­¬ng ph¸p diÔn to¸n thñy v¨n mµ ph¶i ®­îc m« t¶ bëi c¸c m« h×nh diÔn to¸n thñy lùc chÝnh x¸c h¬n nh­ DWOPER ch¼ng h¹n. M« h×nh nµy dùa trªn lêi gi¶i sai ph©n h÷u h¹n cña c¸c ph­¬ng tr×nh Saint Venant (xem c¸c môc 10.6 vµ 10.7). C¸c dßng ch¶y qua c¸c hå chøa cã chiÒu dµi ®¸ng kÓ còng kh«ng ®­îc dù b¸o mét c¸ch ®óng ®¾n bëi c¸c ph­¬ng ph¸p thñy v¨n ®¬n gi¶n, ®Æc biÖt lµ khi biÓu ®å qu¸ tr×nh dßng ch¶y vµo lµ mét trËn lò quÐt, nghÜa lµ cã mét c¬ së thêi gian ng¾n. §· cã nhiÒu m« h×nh ho¹t ®éng hå chøa b¸o c¸o trong c¸c tµi liÖu khoa häc nh­ng chØ mét vµi m« h×nh ®· ®­îc ®iÒu khiÓn t¹i hå chøa ho¹t ®éng d­íi c¸c ®iÒu kiÖn lò. Jamieson vµ Wilkinson (1972) ®· ph¸t triÓn mét m« h×nh DP ®Ó kiÓm so¸t lò cïng víi c¸c dßng ch¶y vµo dù b¸o lµ c¸c ®Çu vµo cho m« h×nh. Windsor (1973) ®· dïng mét quy tr×nh cña ch­¬ng tr×nh tuyÕn tÝnh tuÇn hoµn ®èi víi ho¹t ®éng cña c¸c hÖ thèng kiÓm so¸t lò lôt b»ng c¸ch sö dông ph­¬ng ph¸p Muskingum ®Ó diÔn to¸n lßng dÉn vµ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng khèi l­îng ®èi víi c¸c tÝnh to¸n hå chøa. Côc C«ng binh Hoa Kú (1973, 1979) ®· ph¸t triÓn HEC-5 vµ HEC-5C ®èi víi ho¹t ®éng hå chøa ®Ó kiÓm so¸t lò, trong ®ã viÖc x¶ n­íc ®­îc lùa chän nhê øng dông mét bé cè ®Þnh c¸c quy t¾c kinh nghiÖm vµ c¸c ­u tiªn ®­îc lÊy mÉu theo c¸c nghiªn cøu ho¹t ®éng ®iÓn h×nh (xem môc 7,4). C¸c m« h×nh nµy ®­îc dùa trªn c¬ së c¸c kü thuËt diÔn to¸n thñy v¨n vµ cung cÊp chiÕn l­îc kh«ng tèi ­u ®Ó ho¹t ®éng. Mét øng dông cña c¸c m« h×nh nµy lµ cho l­u vùc s«ng Kanawha (HiÖp héi Kü s­ Qu©n ®éi Hoa Kú, 1983), nã ®ãng gãp dßng ch¶y vµo s«ng Ohio t¹i Pt. Pleasant, West Virginia. h×nh 13.2.1 minh häa c¸c biÓu ®å thñy v¨n quan tr¾c vµ dù b¸o t¹i 514
  12. Kanawha Falls ®èi víi sù kiÖn th¸ng ba n¨m 1967, §­êng g¹ch ngang th¼ng ®øng thÓ hiÖn thêi gian dù b¸o. Nhµ chøc tr¸ch thung lòng Tennessee (1974) ®· ph¸t triÓn mét ch­¬ng tr×nh ®éng lùc gia t¨ng vµ kü thuËt xÊp xØ liªn tôc cho c¸c ho¹t ®éng thêi gian thùc víi c¸c môc ®Ých kiÓm so¸t lò vµ ph¸t ®iÖn. Can vµ Houck (1984) ®· ph¸t triÓn mét m« h×nh ch­¬ng tr×nh môc tiªu cho c¸c ho¹t ®éng h»ng giê cña mét hÖ thèng ®a hå chøa vµ ¸p dông nã cho l­u vùc s«ng Green ë Indiana. Môc tiªu cña m« h×nh ®­îc x¸c ®Þnh râ b»ng mét hÖ thèng cÊp bËc cña c¸c môc tiªu víi chÝnh s¸ch tèt nhÊt lµ mét ®­êng cong quy t¾c ®Þnh tr­íc. Wasimi vµ Kitanidis (1983) ®· ph¸t triÓn mét m« h×nh tèi ­u ho¸ cho c¸c ho¹t ®éng hµng ngµy cña mét hÖ thèng ®a hå chøa trong thêi gian x¶y ra c¸c trËn lò, kÕt hîp phÐp tèi ­u ho¸ gauss toµn ph­¬ng tuyÕn tÝnh vµ mét m« h×nh to¸n kh«ng gian - tr¹ng th¸i ®Ó dù b¸o dßng ch¶y. Yaicigil (1980) ®· ph¸t triÓn mét m« h×nh tèi ­u LP cho c¸c ho¹t ®éng thêi gian thùc hµng ngµy cña l­u vùc s«ng Green ë Indiana, mét hÖ thèng 4 hå chøa ®a môc ®Ých. C¸c ®Çu vµo cña m« h×nh ®· ®­îc ®Þnh râ. Môc tiªu cña ho¹t ®éng lµ tu©n theo mét tËp hîp c¸c tr¹ng th¸i ®Ých mµ c¸c ®é lÖch khái c¸c tr¹ng th¸i nµy ®Òu bÞ nghiªm cÊm. ViÖc diÔn to¸n lßng dÉn ®­îc thùc hiÖn nhê sö dông mét quy tr×nh diÔn to¸n tuyÕn tÝnh, t­¬ng nh­ ph­¬ng ph¸p Muskingum, gäi lµ diÔn to¸n tuyÕn tÝnh ®a ®Çu vµo. C¸c tÝnh to¸n hå chøa dùa trªn c¬ së c¸c ph­¬ng tr×nh c©n b»ng khèi l­îng ®­îc ®­a vµo tÝnh ®Çu vµo l­îng m­a. 13.2.2. HÖ thèng dù b¸o lò s«ng Lower Colorado M« h×nh dù b¸o lò cho hÖ thèng c¸c hå cao nguyªn - s«ng Lower Colorado ë Texas ph¸t triÓn bëi Unver vµ céng sù (1987) ®· ®­îc ph¸t triÓn cho mét khu«n khæ thêi gian thùc ®Ó lµm c¸c quyÕt ®Þnh vÒ c¸c ho¹t ®éng cña hå chøa trong thêi gian lò. M« h×nh nµy lµ mét ch­¬ng tr×nh tÝnh tÝch hîp víi c¸c thµnh phÇn ®Ó diÔn to¸n lò, m« h×nh ho¸ m­a - dßng ch¶y, giao diÖn ®å häa vµ ®­îc kiÓm so¸t bëi phÇn mÒm t­¬ng t¸c. §Çu vµo ®èi víi m« h×nh bao gåm c¸c sè liÖu l­îng m­a thêi gian thùc tù ®éng vµ dßng ch¶y s«ng tõ c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau trong l­u vùc. CÊu tróc cña toµn bé m« h×nh ®­îc thÓ hiÖn trong h×nh 13.2.2, C¸c sè liÖu thêi gian thùc lµ ®Çu vµo ®èi víi m« h×nh tõ m¹ng l­íi thu thËp sè liÖu. M«®un kiÓm so¸t lò thêi gian thùc bao gåm c¸c tiÓu m«®un sau ®©y: (1) mét tiÓu m«®un DWOPER (Dynammic Wave Operational), nghÜa lµ m« h×nh ho¹t ®éng sãng ®éng häc cña Côc Thêi tiÕt Quèc gia Hoa Kú ®Ó diÔn to¸n dßng ch¶y kh«ng æn ®Þnh; (2) mét tiÓu m«®un GATES x¸c ®Þnh th«ng tin ho¹t ®éng cña cöa van (c¸c ®iÒu kiÖn biªn néi) cho DWOPER, ch¼ng h¹n nh­ l­u l­îng cña cöa ®Ëp b»ng mét hµm cña cét n­íc ¸p suÊt lªn cöa 515
  13. ®Ëp; (3) mét tiÓu m«®un lµ m« h×nh m­a - dßng ch¶y dùa trªn ph­¬ng ph¸p ®­êng qu¸ tr×nh l­u l­îng ®¬n vÞ ®èi víi diÖn tÝch tho¸t n­íc kh«ng cã m¸y ®o bao quanh c¸c hå mµ ®èi víi nã, c¸c sè liÖu dßng ch¶y s«ng kh«ng s½n cã ®Ó sö dông; (4) mét tiÓu m«®un DISPLAY bao gåm phÇn mÒm giao diÖn ®å häa vµ (5) mét tiÓu m«®un OPERATIONS lµ phÇn mÒm kiÓm so¸t cña ng­êi sö dông ®iÒu khiÓn t­¬ng t¸c c¸c tiÓu m«®un kh¸c vµ c¸c file sè liÖu. §Çu vµo ®èi víi m« h×nh dù b¸o lò nµy bao gåm c¶ c¸c sè liÖu thêi gian thùc vµ m« t¶ vËt lý c¸c thµnh phÇn cña hÖ thèng g÷ nguyªn kh«ng thay ®æi trong thêi gian cña mét trËn lò. C¸c sè liÖu vËt lý bao gåm: (1) c¸c sè liÖu DWOPER m« t¶ th«ng tin mÆt c¾t ngang, c¸c quan hÖ ®é nh¸m... ; (2) c¸c ®Æc tr­ng cña cÊu tróc ®­êng trµn cña hå chøa ®èi víi GATES vµ (3) m« t¶ diÖn tÝch tho¸t n­íc vµ c¸c ®¸nh gi¸ tham sè thñy v¨n ®èi víi RAINFALL- RUNOFF. C¸c sè liÖu thêi gian thùc bao gåm: (1) c¸c sè liÖu dßng ch¶y s«ng tõ c¸c tr¹m tù ®éng vµ cét n­íc ¸p suÊt cïng c¸c cao tr×nh n­íc ë ®o¹n cuèi t¹i mçi ®Ëp; (2) c¸c sè liÖu m­a tõ c¸c m¸y ®o tù ghi; (3) th«ng tin mµ tiÓu hÖ thèng cña c¸c hå vµ hå chøa sÏ xem xÐt ®Õn nã trong diÔn to¸n vµ (4) c¸c ho¹t ®éng cña hå chøa. 516
  14. B¶ng 13.1.1 C¸c ho¹t ®éng dù b¸o ®èi víi thµnh phÇn dù b¸o NWSRFS phiªn b¶n 5 (Day, 1985) C¸c m« h×nh thñy v¨n/thñy lùc C¸c tÝnh to¸n sè häc CËp nhËt vµ hiÖu chØnh c¸c quy tr×nh Giao diÖn (1) (2) (3) (4) API/MKC- M« h×nh m­a-dßng ch¶y chØ A§/SUB- Thªm hoÆc bít c¸c ADJUST-Q- §iÒu chØnh m« pháng ®èi víi INSQPLOT- C¸c ®å thÞ chuçi thêi gian l­u sè m­a ®øng tr­íc ®èi víi l­u vùc chuçi thêi gian l­u l­îng quan tr¾c vµ hçn hîp l­îng tøc thêi Missouri vµ b¾c trung t©m RFC CLEAR-TR- Lµm s¹ch chuçi pha trén WY-PLOT- VÔ ®å thÞ dßng ch¶y trung b×nh SAC-SMA- M« h×nh tÝnh ®é Èm ®Êt thêi gian CHAT- Kü thuËt ®iÒu chØnh biÓu ®å thñy v¨n hµng ngµy n¨m n­íc Sacramento WEIGH-TS- C©n nh¾c chuçi tÝnh to¸n SAC-PLOT- VÔ ®å thÞ dßng ch¶y trung b×nh UNIT-HG-Thao t¸c biÓu ®å thñy v¨n thêi gian SACFILI- C«ng thøc lý thuyÕt ®¸nh gi¸ (läc hµng ngµy lo¹i Sacramento ®¬n vÞ CHANGE-T- Thay ®æi kho¶ng Kalman) cña SAC-SMA vµ PLOT-TS- TiÖn Ých vÏ ®å thÞ chuçi thêi gian SNOW-17-HYDRO-17- M« h×nh tÝch lòy thêi gian mét chuâi UNIT-HG ®èi víi toµn bé c¸c l­u th«ng dông vµ tiªu mßn tuyÕt thêi gian vùc th­îng l­u kh«ng cã tuyÕt PLOT-TUL- Thñ tôc vÔ ®ß thÞ chuâi thêi gian LAG/K- DiÔn to¸n Lag vµ K MEAN-Q- TÝnh l­u l­îng gi÷a STAT-OP- Gãi thèng kª ®Ó ®o hiÖu qu¶ thiÕt kÕ ®Æc biÖt cho dù b¸o ho¹t LAY-COEF- DiÔn to¸n hÖ sè s¾p tõng cho kho¶ng thêi gian NWSRFS ®éng thêi gian thùc líp x¸c ®Þnh STAT-QME- C¸c tÝnh to¸n gi¶n l­îc thèng MUSKROUT- DiÔn to¸n Muskingum kÕ l­u l­îng trung b×nh hµng TATUM- DiÔn ro¸n Tatum ngµy DWOPER-M« h×nh sãng ®éng lùc CHANLOSS- thñ tôc mÊt /®­îc lßng dÉn kinh nghiÖm CHANLEAK- DiÔn to¸n mÊt/®­îc lßng dÉn kh¸i niÖm STAGE-Q- C¸c biÕn ®æi mùc n­íc s«ng 517
  15. thµnh l­u l­îng hoÆc ng­îc l¹i RES-SNGL- Thao t¸c kiÓm so¸t hå chøa ®¬n 518
  16. H×nh 13.2.1 C¸c biÓu ®å thñy v¨n quan tr¾c vµ dù b¸o t¹i Kanawha Falls dÉn ®Õn dù b¸o sù kiÖn lò th¸ng II n¨m 1967 (HiÖp héi Kü s­ Qu©n ®éi Hoa Kú, 1983) 1¶.¶. 5 ¸c ms h×nh tTi ­u hÔ¸ ®Ó ph¸t triÓn c¸c chÝnh ø¸ch vËn hµnh C¸c m« h×nh tèi ­u hãa cã thÓ ®­îc sö dông ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ho¹t ®éng kiÓm so¸t lò cña c¸c hÖ thèng hå chøa nh­ thÓ hiÖn trong h×nh 13.3.1, Môc tiªu cña mét m« h×nh nh­ thÕ lµ ®Ó x¸c ®Þnh mét c¬ chÕ vËn hµnh (x¶ n­íc) ®Ó cùc tiÓu hãa thiÖt h¹i do lò ®èi víi c¸c ®o¹n A vµ B. C¸c ®Çu vµo ®èi víi m« h×nh bao gåm c¸c hµm thiÖt h¹i vµ c¸c dßng ch¶y lò lÞch sö trung b×nh kÐo dµi hµng tuÇn nhê m« t¶ c¸c trËn lò lín nhÊt ®· ghi ®­îc t¹i tr¹m ®o (xem h×nh 13.3.1). L­îng tr÷ cùc tiÓu trong hå chøa 1 lµ l­îng tr÷ hå b¶o tån vµ l­îng tr÷ cùc ®¹i lµ l­îng tr÷ hå lò ®Çy. Mét m« h×nh DP ®­îc ph¸t triÓn trong ®ã biÕn quyÕt ®Þnh lµ l­îng x¶ QA tõ hå chøa 1 vµ biÕn tr¹ng th¸i lµ l­îng tr÷ ST trong hå chøa 1, Môc tiªu cña tèi ­u hãa lµ ®Ó cùc tiÓu hãa tæng thiÖt h¹i do lò Z: N MinZ   rn QAn  (13.3.1) n 1 trong ®ã: n  1,..., N lµ c¸c giai ®o¹n lµ c¸c kho¶ng thêi gian kÐo dµi hµng tuÇn theo thø tù thêi gian vµ rn QA n  lµ sù xuÊt hiÖn l¹i ®èi víi giai ®o¹n thø n do quyÕt ®Þnh (l­îng x¶) QA tõ hå chøa 1, C¸c thiÖt h¹i ®èi víi c¶ hai ®o¹n A vµ 519
  17. B lµ c¸c hµm cña QA. C¸c rµng buéc vÒ ho¹t déng bao gåm ph­¬ng tr×nh liªn tôc, nã lµ hµm biÕn ®æi: (13.3.2) STn1  STn  I n  QAn n  1,..., N trong ®ã: STn vµ STn1 lµ l­îng tr÷ t¹i ®Çu vµ cuèi cña tuÇn thø n trong hå chøa 1 vµ I n lµ dßng ch¶y vµo hå chøa 1 trong tuÇn thø n. C¸c giíi h¹n vÒ l­îng tr÷ lµ: STmin  STn  STmax , (13.3.3) n  1,..., N trong ®ã: STmin lµ l­îng tr÷ cùc tiÓu trong hå chøa, nã lµ l­îng tr÷ duy tr× hå vµ STmax lµ l­îng tr÷ cùc ®¹i, nghÜa lµ l­îng tr÷ hå lò ®Çy. Rµng buéc l­îng x¶ ®èi víi hå chøa 1 lµ: QAn  QAmax , (13.3.4) n  1,..., N Dßng ch¶y trong ®o¹n B ®­îc x¸c ®Þnh b»ng: QBn  QAn  ITn , (13.3.5) n  1,..., N trong ®ã: ITn lµ dßng ch¶y vµo cña s«ng nh¸nh. Ph­¬ng tr×nh ®Ö quy DP ®èi víi mét thuËt to¸n tiªn tiÕn (bËc theo thø tù thêi gian) sÏ lµ: f n STn   Minrn QAn   f n 1 STn1  (13.3.6) QAn H×nh 13.2.2 C Êu tróc m« h×nh qu¶n lý lò thêi gian thùc. M« h×nh nµy ®­îc sö dông bëi Nhµ chøc tr¸ch s«ng Colo rado thÊp ®Ó qu¶n lý hÖ thèng hå - s«ng thÓ hiÖn trong h×nh 13.1.3, HÖ thèng thu thËp sè liÖu thêi gian thùc ®­îc thÓ hiÖn trong h×nh 13.1.4, (Nguån: Unver, Mays vµ Lansey, 1987) 520
  18. H×nh 13.3.1 H Ö thèng hå chøa ®èi víi vÝ dô 13.3.1, trong ®ã: f n STn  lµ thèng kª lòy tÝch (c¸c thiÖt h¹i) theo hîp ®ång tèi ­u ®èi víi hÖ thèng qua n giai ®o¹n ®Çu tiªn (c¸c kho¶ng thêi gian). Thèng kª giai ®o¹n b»ng tæng c¸c thiÖt h¹i cña c¶ hai ®o¹n A vµ B: rn QAn   D A QAn   DB QBn  QAn  ITn  (13.3.7) trong ®ã: D A   vµ DB   lµ c¸c hµm thiÖt h¹i. VÝ dô 13.3.1. Ph¸t triÓn mét m« h×nh tèi ­u hãa ®Ó x¸c ®Þnh ho¹t ®éng kiÓm so¸t lò cña hÖ thèng hå chøa thÓ hiÖn trong h×nh 13.3.2, HÖ thèng nµy t­¬ng tù nh­ hÖ thèng ®­îc thÓ hiÖn tromg h×nh 13.3.1 nh­ng còng bao gåm ®o¹n s«ng thiÖt h¹i C lµ h¹ l­u cña hå chøa 2. Lêi gi¶i. Bµi to¸n nµy ph¶i xÐt hai biÕn tr¹ng th¸i, c¸c l­îng x¶ tõ hå chøa 1 vµ 2: QA vµ QC t­¬ng øng. M« h×nh DP cã thÓ ®­îc biÓu diÔn b»ng: N MinZ   rn QAn , QCn  n 1 Thèng kª giai ®o¹n (thiÖt h¹i ®èi víi thêi kho¶ng thêi gian n ) lµ: rn QA, QC   D A QAn   D B QAn  ITn   DC QCn  trong ®ã: D A   , DB   vµ DC   lµ c¸c hµm thiÖt h¹i. C¸c rµng buéc vÒ tÝnh liªn tôc (hµm biÕn ®æi) lµ: ST1n 1  ST 1n  I n  QAn 521
  19. ®èi víi hå chøa 1 trong ®ã ST 1 liªn quan ®Õn l­îng tr÷ trong hå chøa 1, T­¬ng tù, b»ng c¸ch gi¶ thiÕt dßng ch¶y vµo theo ph­¬ng ngang trong c¸c ®o¹n A vµ B kh«ng ®¸ng kÓ nªn cã thÓ bá qua, ph­¬ng tr×nh liªn tôc ®èi víi hå chøa 2 lµ: ST 2 n 1  ST 2 n  QBn  QCn hoÆc: ST 2 n 1  ST 2 n  QAn  ITn  QC n trong ®ã: ST 2 lµ l­îng tr÷ trong hå chøa 2, C¸c giíi h¹n vÒ l­îng tr÷ ®èi víi mçi hå chøa lµ: ST1min  ST 1n  ST1max vµ: ST 2 min  ST 2 n  ST 2 max C¸c l­îng x¶ cùc ®¹i tõ hai hå chøa ®­îc biÓu diÔn b»ng: QAn  QAmax vµ: QC n  QC max H×nh 13.3.2 HÖ thèng hå chøa ®èi víi vÝ dô 13.3.1, 522
  20. 1¶.«. 5 ¸c ms h×nh tTi ­u hG chÔ vËn hµnh th7i gian thùc cña c¸c hå choa a 13.4.1. M« h×nh tèi ­u hãa nhê sö dông diÔn to¸n thñy v¨n C¸c m« h×nh tèi ­u hãa c¸c ho¹t ®éng thêi gian thùc sÏ cã thÓ xem xÐt c¸c tháa hiÖp gi÷a c¸c môc ®Ých ho¹t ®éng h¹n dµi vµ c¸c giíi h¹n h¹n ng¾n vÒ ho¹t ®éng. C¸c giíi h¹n vÒ ho¹t ®éng lµ do c¸c rµng buéc vËt lý cña hÖ thèng ch¼ng h¹n nh­ c¸c n¨ng lùc cöa tho¸t vµ n¨ng lùc tr÷. Th«ng tin kh«ng ch¾c ch¾n vÒ dßng ch¶y vµo trong t­¬ng lai, dßng ch¶y cña c¸c s«ng nh¸nh vµ l­îng m­a còng ph¶i ®­îc xem xÐt trong c¸c tháa hiÖp. Mét m« h×nh to¸n dùa trªn th«ng tin dù b¸o cã thÓ ®­îc x©y dùng, trong ®ã hµm môc tiªu lµ ®Ó cùc tiÓu hãa c¸c bÊt lîi vÒ ho¹t ®éng, ®ã lµ: N MinZ   Z 1 STn   Z 2 Qn  (13.4.1) n 1 trong ®ã: Z 1 STn  lµ mét hµm bÊt lîi dùa trªn l­îng tr÷ kh¶ n¨ng vµ Z 2 Qn  lµ mét hµm bÊt lîi dùa trªn dßng ch¶y h¹ l­u kh¶ n¨ng t¹i tr¹m kiÓm so¸t. Ph­¬ng tr×nh liªn tôc cña hå chøa lµ: (13.4.2) STn 1  STn  Rn  I n n  1,..., N trong ®ã: STn vµ STn 1 lµ c¸c l­îng tr÷ ë ®Çu vµ cuèi thêi ®o¹n n vµ I n lµ dßng ch¶y vµo hå chøa ®· dù b¸o trong thêi ®o¹n n . L­u l­îng Qn t¹i tr¹m kiÓm so¸t phÝa h¹ l­u trong thêi ®o¹n n lµ: Qn  C  R n   0 (13.4.3) n  1,..., N trong ®ã: C Rn  lµ mét hµm m« t¶ ph­¬ng tr×nh diÔn to¸n lò thñy v¨n gi÷a hå chøa vµ tr¹m kiÓm so¸t phÝa h¹ l­u. Mét vÝ dô cña mét ph­¬ng tr×nh diÔn to¸n lµ ph­¬ng tr×nh Muskingum (xem môc 10.3) dÉn ®Õn ph­¬ng tr×nh (13.4.3) lµ tuyÕn tÝnh. C¸c rµng buéc vÒ l­îng tr÷ cùc ®¹i STmax vµ l­îng x¶ cùc ®¹i Rmax lµ: (13.4.4) n  1,..., N STn  STmax (13.4.5) n  1,..., N Rn  Rmax Mét vµi lêi gi¶i cña c¸c m« h×nh t­¬ng tù nh­ ë trªn ®· ®­îc t­êng tr×nh trong tµi liÖu khoa häc. Sigvaldason (1976) vµ Yazicigil (1980) ®· gi¶i ch­¬ng tr×nh to¸n t¹i thêi ®iÓm ®Çu mçi ngµy cña ho¹t ®éng thêi gian thùc. Lêi gi¶i cña m« h×nh cung cÊp c¸c l­îng x¶ tèi ­u, c¸c l­îng tr÷ hå chøa tèi ­u vµ c¸c l­u l­îng t¹i ®iÓm kiÓm so¸t ®èi víi tÊt c¶ c¸c ngµy trong tÇng ho¹t ®éng. TÊt nhiªn lµ c¸c kÕt qu¶ nµy ®èi víi mçi ngµy phô thuéc vµo c¸c dßng ch¶y vµo ®· dù b¸o. ChØ cã c¸c l­îng x¶ cña ngµy hiÖn hµnh ®­îc sö dông trong c¸c quyÕt ®Þnh ho¹t ®éng. §èi víi ngµy tiÕp theo, m« h×nh ®­îc x©y dùng l¹i b»ng c¸ch sö dông l­îng tr÷ thêi ®iÓm ®Çu thêi gian thùc, nã cã thÓ kh¸c víi c¸c kÕt qu¶ m« h×nh bëi v× dßng ch¶y vµo thùc kh«ng hoµn toµn gièng hÖt nh­ dßng ch¶y vµo ®· dù b¸o. 523

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản