MÔ HÌNH HÓA MƯA, DÒNG CHẢY - PHẦN CƠ SỞ

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:380

Thêm vào BST

Báo xấu

182
lượt xem 58
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cuốn sách cũng đa ra các quan điểm và phương pháp ước lượng thông số mô hình dựa trên khái niệm tương đương và đánh giá độ bất định, độ nhạy cũng như rủi ro trong dự báo thuỷ văn, một vấn đề mà ở Việt Nam hiện nay cưha được quan tâm đầy đủ. Cuốn sách đề cập đến vấn đề mô hình hoá dưới tác động của biến đổi khí hậu, khai thác sử dụng lưu vực cũng như phân tích các quan điểm lựa chọn mô hình cho các điều kiện lưu vực cụ thể. Kèm theo là một giới thiệu về một số phần mềm rất có giá trị như mô...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: MÔ HÌNH HÓA MƯA, DÒNG CHẢY - PHẦN CƠ SỞ

Keith j. beven M« h×nh ho¸ ma-dßng ch¶y PhÇn c¬ së Biªn dÞch: NguyÔn H÷u Kh¶i Nhµ xuÊt b¶n ®¹i häc quèc gia hµ néi 1
Rainfall-Runoff Modelling The Prime Keith J. Beven Professor of hydrology and Fluid Dynamics Lancaster University, UE John Wiley & Son, LTD Chichester  New York  Weinheim  Bisbane  Singapore  Toronto 2
Copyright  2001 by John Wiley & Sons Ltd, Baffias Laae, Chichester, West Sassex PO19 IUD, England National 01234 779777 e-mail (for orders and Customer service enquiries): cs-book@wiley.co.uk Visit our Home Pace on http://www.wiley.co.uk Or http://www.wiley.com K. J beven has asserted his right under the Copyright, Designs and Patents Act. 1988, tobe identified as author of this work. All Rights Reserved. No part of this pablication may be reproduced. Stored in a retrieval system, or transmitted, in any form of by any means, electronic, mechanical photocopying, recording, scanning ot otherwise, exept under the terms of the Copyright. Designs and Patents Act 1988 or under the terms of a lycence issued by the Copyright Licesing Agency. 90. Tottenham Court Road, London, WIPSHE, UK, without the permission in writing of the Publisher and the copyright holder. Other Wiley Editorial Offices John Wiley & Son, lnc 605 Third Avenue, New York, NY 10158-0012. USA WILEY-VCH Verlag GmbH. Pappelallee 3, D-69469 Weinh, Germany John Wiley & Sons Australia, Ltd, 33 Park Road. Milton, Qeensland 4064, Australia John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd, Clementi Loop #02-01. Jin Xing Distripark, Singapore 129809 John Wiley & Sons (Canada) Ltd, 22 Worcester Road, Rexdale, Ontario M9W 1L1, Canada Library of congress cataloguing-in-publication Data Beven. K. J Rainfall-Runoff modelling: the primer/Keith J. beven. p.cm Includes bibliographical referances (p, ) ISBN 0-471-98553-8 (alk, paper) 1. Runoff-Mathematical modals. 2. Rain and rainfall-Mathematical models. 1. Tilele. GB980. B48 2000 551,48’8-dc21 004143340 Bristish Library Cataloguing in Publication Data A catalogue record for this book is available from the British Library ISBN 0-471-98553-8 Typeset in 10/12pt Times from the author’s dishs by Laser Works Madras. India Printed and bound in Great Britain by Bookcraft (bath) Ltd. Midsomer Norton This book is printed on aicd-free paper responsibly manufacture from sustainable forestry in which at least two trees are planted for each one used for paper production 3
Lêi dÉn Keith J. Beven lµ Gi¸o s cña Trêng ®¹i häc Tæng hîp Lancaster V¬ng quèc Anh. ¤ng lµ mét chuyªn gia rÊt cã uy tÝn vµ cã rÊt nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu trong lÜnh vùc thuû v¨n vµ ®éng lùc häc chÊt láng. NhiÒu t¸c phÈm cña «ng ®îc ®ãn ®äc vµ dÞch ra ë nhiÒu níc trªn thÕ giíi. Chuyªn kh¶o “M« h×nh ho¸ ma-dßng ch¶y” phÇn c¬ së (Rainfall-Runoff Modelling-The primer)” cña «ng ®îc John Wiley & Sons xuÊt b¶n n¨m 2001 ®· tæng hîp c¸c kh¸i niÖm, c¸c quan ®iÓm nÒn t¶ng vÒ m« h×nh ho¸ ma-dßng ch¶y hiÖn nay vµ trong c¶ t¬ng lai. Trong cuèn s¸ch gi¸o s ®· tr×nh bµy mét c¸ch hÖ thèng c¸c d¹ng m« h×nh ma-dßng ch¶y tõ c¸c quan hÖ kinh nghiÖm dùa trªn sè liÖu ®Õn hÖ thèng c¸c ph¬ng tr×nh vËt lý m« pháng qu¸ tr×nh h×nh thµnh vµ diÔn to¸n dßng ch¶y tõ ma trªn toµn lu vùc trong m« h×nh tËp trung còng nh trªn tõng phÇn tö lu vùc trong m« h×nh ph©n bè. Cuèn s¸ch còng ®a ra c¸c quan ®iÓm vµ ph¬ng ph¸p íc lîng th«ng sè m« h×nh dùa trªn kh¸i niÖm t¬ng ®¬ng vµ ®¸nh gi¸ ®é bÊt ®Þnh, ®é nh¹y còng nh rñi ro trong dù b¸o thuû v¨n, mét vÊn ®Ò mµ ë ViÖt Nam hiÖn nay cha ®îc quan t©m ®Çy ®ñ. Cuèn s¸ch ®Ò cËp ®Õn vÊn ®Ò m« h×nh ho¸ díi t¸c ®éng cña biÕn ®æi khÝ hËu, khai th¸c sö dông lu vùc còng nh ph©n tÝch c¸c quan ®iÓm lùa chän m« h×nh cho c¸c ®iÒu kiÖn lu vùc cô thÓ. KÌm theo lµ mét giíi thiÖu vÒ mét sè phÇn mÒm rÊt cã gi¸ trÞ nh m« h×nh ph©n bè TOPMODEL, ph©n tÝch b¶n ®å ®Þa h×nh sè DTM-ANALYSIS vµ ®¸nh gi¸ íc lîng vµ ®é nh¹y th«ng sè GLUE. Cuèn s¸ch rÊt h÷u Ých cho c¸c nhµ khoa häc trong lÜnh vùc thuû v¨n vµ ®éng lùc häc chÊt láng, ®Æc biÖt cho nh÷ng chuyªn gia vÒ m« h×nh ho¸ thuû v¨n. Cuèn s¸ch còng rÊt cÇn thiÕt cho c¸c gi¸o viªn, nghiªn cøu sinh, häc viªn cao häc vµ sinh viªn ®ang häc tËp trong ngµnh thuû v¨n vµ c¸c ngµnh kh¸c cã liªn quan. Ngêi biªn dÞch 4
Môc lôc Lêi dÉn .....................................................................................................................3 môc lôc ...................................................................................................................4 Lêi nãi ®Çu..............................................................................................................9 Ch¬ng 1. Trë vÒ c¬ b¶n: Qu¸ tr×nh dßng ch¶y vµ m« h×nh ho¸ qu¸ tr×nh..........................................................................................................................12 1.1. T¹i sao l¹i m« h×nh ho¸? .......................................................................................12 1.2. Sö dông quyÓn s¸ch nµy nh thÕ nµo?.................................................................13 1.3. Qu¸ tr×nh m« h×nh ho¸ .........................................................................................14 1.4. C¸c m« h×nh quan niÖm cña thuû v¨n lu vùc.....................................................17 1.5. Qu¸ tr×nh dßng ch¶y vµ c¸c ®Æc tÝnh ®Þa ho¸ häc ................................................25 1.6. Sinh dßng ch¶y vµ diÔn to¸n dßng ch¶y ...............................................................27 1.7. VÊn ®Ò chän mét m« h×nh quan niÖm...................................................................27 1.8. VÊn ®Ò hiÖu chØnh vµ kiÓm ®Þnh m« h×nh ............................................................29 1.9. C¸c ®iÓm kho¸ tõ ch¬ng 1...................................................................................33 Ch¬ng 2. Sù ph¸t triÓn cña m« h×nh ma-dßng ch¶y: Qu¸ tr×nh chän läc tù nhiªn ..............................................................................................34 2.1. §iÓm khëi ®Çu: Ph¬ng ph¸p tû sè.......................................................................34 2.2. Dù b¸o thùc hµnh: C¸c hÖ sè dßng ch¶y vµ chuyÓn ®æi thêi gian ........................35 2.3. Sù biÕn ®æi cña ®êng ®¬n vÞ ................................................................................41 2.4. C¸c m« h×nh m¸y tÝnh sè ®Çu tiªn: M« h×nh lu vùc Stanford vµ c¸c phiªn b¶n cña nã..................................................................................................................................45 2.5. C¸c m« h×nh dùa trªn diÔn t¶ qu¸ tr×nh ph©n bè.................................................49 2.6. C¸c m« h×nh ph©n bè ®¬n gi¶n dùa trªn c¸c hµm ph©n bè ..................................52 2.7. Sù ph¸t triÓn gÇn ®©y: Tr¹ng th¸i hiÖn thêi cña kü thuËt lµ g×?.........................53 2.8. C¸c ®iÓm kho¸ tõ ch¬ng 2...................................................................................53 Hép 2.1. TuyÕn tÝnh, phi tuyÕn vµ dõng .....................................................................54 Hép 2.2. M« h×nh Xinajiang/ Armo/ VIC .....................................................................56 5
Hép 2.3. Dung tÝch kiÓm tra vµ c¸c ph¬ng tr×nh vi ph©n .........................................60 Ch¬ng 3. Sè liÖu cho m« h×nh ho¸ ma-dßng ch¶y...........................62 3.1. Sè liÖu ma............................................................................................................62 3.2. Sè liÖu lu lîng ...................................................................................................66 3.3. Sè liÖu khÝ tîng vµ íc lîng sù gi÷ l¹i vµ bèc tho¸t h¬i...................................67 3.4. Sè liÖu khÝ tîng vµ íc lîng tuyÕn tan .............................................................72 3.5. Sè liÖu khÝ tîng ph©n bè trong lu vùc ..............................................................73 3.6. C¸c biÕn thuû v¨n kh¸c.........................................................................................73 3.7. Sè liÖu sè ho¸ ®é cao .............................................................................................74 3.8. HÖ thèng th«ng tin ®Þa lý vµ qu¶n lý sè liÖu ........................................................77 3.9. Sè liÖu viÔn th¸m ..................................................................................................79 3.10. C¸c ®iÓm kho¸ tõ ch¬ng 3.................................................................................80 Hép 3.1. Ph¬ng tr×nh liªn kÕt Penman-Monteith vµ íc lîng cêng ®é bèc tho¸t h¬i ......................................................................................................................................81 Hép 3.2. ¦íc lîng tæn thÊt gi÷ l¹i .............................................................................85 Hép 3.3. ¦íc lîng tuyÕt tan b»ng ph¬ng ph¸p ®é - ngµy........................................88 Ch¬ng 4. Dù b¸o thuû ®å sö dông c¸c m« h×nh dùa trªn sè liÖu ......................................................................................................................................93 4.1. Sè liÖu s½n cã vµ m« h×nh kinh nghiÖm................................................................93 4.2. Ph¬ng ph¸p håi quy kinh nghiÖm.......................................................................94 4.3. C¸c m« h×nh hµm chuyÓn ®æi................................................................................96 4.4. Trêng hîp nghiªn cøu: M« h×nh DBM cña lu vùc C16 ë Llym Briane, Wales.101 4.5. PhÇn mÒn TFM .....................................................................................................104 4.6. C¸c hµm phi tuyÕn vµ chuyÓn ®æi nhiÒu ®Çu vµo.................................................104 4.7. Suy diÔn vËt lý cña hµm chuyÓn ®æi.....................................................................105 4.8. Sö dông m« h×nh hµm chuyÓn ®æi trong dù b¸o lò ..............................................109 4.9. M« h×nh ma-dßng ch¶y kinh nghiÖm dùa trªn kh¸i niÖm m¹ng thÇn kinh ......109 4.10. C¸c ®iÓm kho¸ tõ ch¬ng 4.................................................................................111 Hép 4.1. M« h×nh hµm chuyÓn ®æi tuyÕn tÝnh.............................................................112 Hép 4.2. Sö dông hµm chuyÓn ®æi cho lîng ma hiÖu qu¶ suy diÔn .......................117 Hép 4.3. ¦íc lîng biÕn thêi gian cña th«ng sè hµm chuyÓn ®æi ...............................119 Ch¬ng 5: dù b¸o thuû ®å sö dông m« h×nh ph©n bè dùa trªn sù diÔn t¶ c¸c qu¸ tr×nh .......................................................................................123 6
5.1. C¬ së vËt lý cña c¸c m« h×nh ph©n bè...................................................................123 5.2. M« h×nh ma-dßng ch¶y dùa trªn vËt lý quy m« lu vùc ....................................132 5.3. Trêng hîp nghiªn cøu: M« h×nh ho¸ c¸c qu¸ tr×nh dßng ch¶y t¹i Reynolds Creek, vµ Idaho........................................................................................................................138 5.4. Trêng hîp nghiªn cøu: KiÓm tra chøng mï cña m« h×nh SHE trªn lu vùc Rimbaud, Ph¸p ............................................................................................................141 5.5. C¸c m« h×nh ph©n bè ®¬n gi¶n ho¸ ......................................................................143 5.6. Trêng hîp nghiªn cøu: M« h×nh ho¸ sù ph¸t sinh dßng ch¶y t¹i Walnut Gulch, Arizona ......................................................................................................................................152 5.7. Trêng hîp nghiªn cøu: M« h×nh ho¸ lu vùc R5 ë Chichasha, Oklahoma ........155 5.8. KiÓm chøng hoÆc ®¸nh gi¸ c¸c m« h×nh ph©n bè .................................................158 5.9. Th¶o luËn vÒ c¸c m« h×nh ph©n bè dùa trªn c¸c diÔn t¶ qu¸ tr×nh .....................159 5.10. C¸c ®iÓm kho¸ tõ ch¬ng 5.................................................................................160 Hép 5.1. C¸c ph¬ng tr×nh diÔn t¶ cho dßng ch¶y s¸t mÆt .........................................161 Hép 5.2. ¦íc lîng cêng ®é thÊm ë bÒ mÆt ®Êt.........................................................163 Hép 5.3. Gi¶i ph¬ng tr×nh vi ph©n ®¹o hµm riªng: Mét sè kh¸i niÖm c¬ b¶n...........169 Hép 5.4. C¸c hµm ®Æc trng ®é Èm ®Êt sö dông trong ph¬ng tr×nh Richard ...........174 Hép 5.5. C¸c hµm chuyÓn ®æi thæ nhìng...................................................................179 Hép 5.6. C¸c ph¬ng tr×nh diÔn t¶ dßng ch¶y mÆt .....................................................181 Hép 5.7. §¹o hµm ph¬ng tr×nh sãng ®éng häc ..........................................................185 Ch¬ng 6. T¬ng tù thuû v¨n vµ c¸c m« h×nh Ma-dßng ch¶y hµm ph©n bè.....................................................................................................................188 6.1. T¬ng tù thuû v¨n vµ c¸c ®¬n vÞ ph¶n øng thuû v¨n...........................................188 6.2. M« h×nh ph©n bè x¸c suÊt ®é Èm .........................................................................189 6.3. C¸c m« h×nh ®¬n vÞ ph¶n øng thuû v¨n ..............................................................191 6.4. TOPMODEL..........................................................................................................196 6.5. Trêng hîp nghiªn cøu: ¸p dông TOPMODEL cho lu vùc Stacterbekker, Na Uy ......................................................................................................................................205 6.6. TOPKAPI ..............................................................................................................209 6.7. C¸c ®iÓm kho¸ tõ ch¬ng 6...................................................................................210 Hép 6.1. Xem xÐt m« h×nh ®êng cong sè SCS............................................................211 Hép 6.2. Lý thuyÕt nÒn t¶ng TOPMODEL..................................................................217 Ch¬ng 7. ¦íc lîng th«ng sè vµ ®é bÊt ®Þnh dù b¸o.....................227 7.1. ¦íc lîng th«ng sè vµ ®é bÊt ®Þnh dù b¸o............................................................227 7
7.2. Ph©n tÝch ®é nh¹y vµ bÒ mÆt ph¶n øng th«ng sè .................................................229 7.3. §é ®o ho¹t ®éng vµ ®é ®o h÷u hiÖu.......................................................................234 7.4. Kü thuËt tèi u ho¸ tù ®éng..................................................................................237 7.5. Thõa nhËn ®é bÊt ®Þnh trong c¸c m« h×nh vµ sè liÖu: Ph©n tÝch ®é tin cËy .......239 7.6. HiÖu chØnh m« h×nh sö dông ph¬ng ph¸p lý thuyÕt tËp hîp .............................241 7.7. Thõa nhËn sù t¬ng ®¬ng: Ph¬ng ph¸p GLUE................................................244 7.8. Trêng hîp nghiªn cøu: mét øng dông cña ph¬ng ph¸p GLUE trong m« h×nh ho¸ lu vùc Saeternlekken MINIPELT, Na Uy..........................................................250 7.9. §èi sö víi sù t¬ng ®¬ng trong m« h×nh ma-dßng ch¶y...................................255 7.10 §é bÊt ®Þnh vµ ®é rñi ro dù b¸o ...........................................................................257 7.11. C¸c ®iÓm kho¸ tõ ch¬ng 7 ................................................................................258 Hép 7.1. §é h÷u hiÖu cho viÖc sö dông trong ®¸nh gi¸ m« h×nh................................259 Hép 7.2. §é h÷u hiÖu kÕt hîp......................................................................................264 Ch¬ng 8. Dù b¸o lò lôt...................................................................................267 8.1. Yªu cÇu sè liÖu cho dù b¸o thêi gian thùc ............................................................268 8.2. M« h×nh ma-dßng ch¶y cho dù b¸o lò.................................................................271 8.3. M« h×nh ISO Lambert...........................................................................................273 8.4. C¸c m« h×nh hµm chuyÓn ®æi thÝch nghi cho dù b¸o thêi gian thùc....................274 8.5. Trêng hîp nghiªn cøu: HÖ thèng dù b¸o thêi gian thùc cho thÞ trÊn Dumfries 274 8.6. Ph¬ng ph¸p cho ngËp lôt trong thêi gian thùc...................................................277 8.7. Dù b¸o tÇn suÊt lò sö dông m« h×nh ma-dßng ch¶y .........................................278 8.8. Trêng hîp nghiªn cøu: M« h×nh ho¸ ®Æc trng tÇn suÊt lò cña lu vùc Wye, Wales............................................................................................................................283 8.9. ¦íc lîng tÇn suÊt lò bao gåm c¶ sù kiÖn tuyÕt tan ............................................285 8.10. T¬ng tù thuû v¨n vµ íc lîng tÇn suÊt lò ......................................................286 8.11. C¸c ®iÓm kho¸ tõ ch¬ng 8.................................................................................287 Hép 8.1. ¦íc lîng c¸c th«ng sè lîi Ých thÝch nghi cho dù b¸o thêi gian thùc............287 Ch¬ng 9. Dù b¸o ¶nh hëng cña nh÷ng biÕn ®æi...............................290 9.1. Dù b¸o t¸c ®éng cña thay ®æi sö dông ®Êt ...........................................................292 9.2. Trêng hîp nghiªn cøu: Dù b¸o t¸c ®éng cña ho¶ ho¹n vµ khai th¸c rõng trong lu vùc cÊp níc ë Melbourne .....................................................................................297 9.3. Dù b¸o t¸c ®éng cña biÕn ®æi khÝ hËu ..................................................................299 9.4. Trêng hîp nghiªn cøu: M« h×nh ho¸ t¸c ®éng cña biÕn ®æi khÝ hËu ®Õn tÇn suÊt lò ë lu vùc Wye...........................................................................................................306 8
9.5. C¸c ®iÓn kho¸ tõ ch¬ng 9....................................................................................307 Ch¬ng 10. Trë l¹i vÊn ®Ò lùa chän m« h×nh .........................................309 10.1. Lùa chän m« h×nh trong m« h×nh hãa ma-dßng ch¶y nh kiÓm tra gi¶ thiÕt..309 10.2. Gi¸ trÞ cña th«ng tin kú tríc .............................................................................312 10.3. VÊn ®Ò lu vùc kh«ng ®îc ®o ®¹c......................................................................314 10.4. Thay ®æi gi¸ trÞ th«ng sè vµ ®é bÊt ®Þnh dù b¸o.................................................313 10.5. §é bÊt ®Þnh dù b¸o vµ kiÓm chøng m« h×nh.......................................................316 10.6. Nh÷ng b×nh luËn cuèi cïng: Mét t¬ng lai bÊt ®Þnh? ........................................317 Phô lôc A. biÓu diÔn phÇn mÒm .....................................................................320 A.1. Tfm ......................................................................................................................320 A.2. topmodel .........................................................................................................322 A.3. Ph©n tÝch dtm .....................................................................................................324 A.4. glue ....................................................................................................................325 Phô lôc B. Gi¶i thÝch thuËt ng÷ ..................................................................328 Tµi liÖu tham kh¶o .............................................................................................337 9
Lêi nãi ®Çu Nh÷ng ngêi mÉu ®¬ng nhiªn lµ rÊt ®Ñp, vµ mét ngêi ®µn «ng sÏ thùc sù h·nh diÖn khi ®îc nh©n ra trong nhãm cña m×nh. Nhng b¶n th©n hä còng tiÒm Èn nhiÒu khiÕm khuyÕt. Quan träng lµ hä ®Ñp kh«ng chØ ®Ó ng¾m mµ chóng ta cã thÓ sèng h¹nh phóc víi hä kh«ng. Kaplan, 1964 Ngêi ta quan niÖm r»ng thùc tr¹ng cña m« h×nh nguån níc còng nh mét nÒn kinh tÕ ®ang tr¶i qua n¹n l¹m ph¸t -nghÜa lµ cã qu¸ nhiÒu m« h×nh ®îc theo ®uæi nhng l¹i cã qu¸ Ýt ®îc ¸p dông, hay lµ cã qu¸ nhiÒu nhµ m« h×nh theo ®uæi qu¸ Ýt ý tëng. §iÒu nµy còng gièng nh in ra mét lîng tiÒn qu¸ lín sÏ lµm gi¶m gi¸ trÞ cña ®ång tiÒn. Bëi vËy ph¶i cã mét lîng tiÒn lín ®îc ®Çu t bëi c¸c nhµ m« h×nh ®Ó b¶o ®¶m cho nh÷ng bíc tiÕp theo trong c«ng viÖc cña hä. Robin Clark, 1974 Cã mét vÊn ®Ò c¬ b¶n trong nghiªn cøu hÖ thèng thñy v¨n lµ hÇu hÕt c¸c ho¹t ®éng diÔn ra díi ®Êt. MÆc dï tÊt c¶ c¸c tiÕn bé kü thuËt ®· ®îc øng dông nh viÔn th¸m, ra®a vµ c¸c kü thuËt kh¸c vµo viÖc th¨m dß bÒ mÆt, c¸c kiÕn thøc cña chóng ta vÒ c¸i g× ®ang diÔn ra trong lßng ®Êt vÉn cßn rÊt h¹n chÕ. Nh÷ng g× chóng ta biÕt tõ c¸c nghiªn cøu chuyÓn ®éng níc trong ®Êt vµ ®¸ trong phßng thÝ nghiÖm vµ c¶ b·i thùc nghiÖm nhá chØ nãi lªn r»ng c¸c d¹ng chuyÓn ®éng cña níc lµ rÊt phøc t¹p vµ biÕn ®æi theo quy luËt phi tuyÕn víi tû lÖ tïy ý dßng ch¶y vµ ®é Èm ít. Tõ quan ®iÓm m« h×nh hãa ma-dßng ch¶y ë ph¹m vi thùc tÕ (c¸c lu vùc võa ®Õn lín), v× sù phøc t¹p nµy mµ chóng ta kh«ng hy väng cã thÓ t¸i t¹o l¹i toµn bé chi tiÕt qu¸ tr×nh dßng ch¶y, t¹o ra thñy ®å dßng ch¶y: qu¸ nhiÒu phøc t¹p vµ kh«ng thÓ hiÓu biÕt víi kü thuËt ®o ®¹c hiÖn nay. ë møc ®é ®ã kh«ng cã kh¶ n¨ng m« h×nh ho¸ ma-dßng ch¶y. §iÒu nµy kh«ng ng¨n c¶n nhiÒu nhµ thñy v¨n häc kh¸c, nhãm c¸c nhµ thñy v¨n vµ c¸c viÖn thùc nghiÖm thñy v¨n ph¸t triÓn m« h×nh ma-dßng ch¶y. Côm tõ “d thõa” xuÊt hiÖn, mÆc dï nhiÒu lÇn trong c«ng viÖc cña m×nh, b¶n th©n ®· gÆp r¾c rèi trong viÖc ph¸t triÓn vµ kiÓm tra, thö nghiÖm nhiÒu m« h×nh kh¸c nhau b»ng nhiÒu c¸ch kh¸c nhau, nhng vÉn lµm viÖc hÕt søc m×nh. Cuèn s¸ch nµy kh«ng hy väng liÖt kª tÊt c¶ c¸c m« h×nh ma-dßng ch¶y cho ®Õn nay vµ xin lçi tÊt c¶ c¸c nhµ m« h×nh v× m« h×nh cña hä chØ ®îc tr×nh bµy v¾n t¾t hoÆc kh«ng ®Çy ®ñ. B©y giê hÇu nh kh«ng cã kh¶ n¨ng cho bÊt kú c¸ nh©n nµo nhËn biÕt tÊt c¶ c¸c m« h×nh ®îc ®¨ng t¶i trong c¸c s¸ch b¸o, chØ thuÇn tuý biÕt mét sè trong khu«n khæ lÞch sö cña c¸c khëi ®Çu kh¸c 10
nhau. §· tiÕn hµnh thèng kª mét danh s¸ch c¸c m« h×nh s½n cã ®· su tÇm trong vßng h¬n 20 n¨m tríc ®©y (®· thèng kª trong luËn ¸n TiÕn sÜ). Do ®ã, thay cho viÖc ph¸c th¶o hÇu hÕt c¸c ®Ò tµi ®¸ng quan t©m ®ang ®îc kh¶o s¸t hiÖn nay, cè g¾ng c¶i tiÕn kh¶ n¨ng dù b¸o thñy v¨n khi ph¶n ¸nh hoµn c¶nh lÞch sö cña ®èi tîng. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ ngêi ®äc sÏ t×m thÊy rÊt Ýt d¹ng m« h×nh lîng tr÷ nhËn thøc ®îc b¾t ®Çu trong suèt nh÷ng n¨m 1960 vµ vÉn dïng réng r·i hiÖn nay, còng sÏ kh«ng t×m thÊy nhiÒu m« h×nh c©n b»ng níc theo th¸ng. Hy väng ngêi ®äc sÏ nhËn thÊy r»ng ®©y lµ mét cuèn s¸ch híng tíi t¬ng lai. Dï vËy cuèn s¸ch cã thÓ chØ m« t¶ mét c¸ch lít nhanh qu¸ tr×nh ®· lµm, thËm chÝ chØ lµ mét vµi ®iÓm nhÊn ®©u ®ã. Ho¹t ®éng m« h×nh ho¸ ma-dßng ch¶y ®· trë thµnh mét ho¹t ®éng chÝnh cña c¸c nhµ thñy v¨n trªn thÕ giíi gièng nh Robin Clarke ®· lµm ®iÒu t¬ng tù víi ®èi tîng kinh tÕ trong kú l¹m ph¸t 25 n¨m tríc ®©y. Ngµy nay sè th môc ®Ó b¸o c¸o tiÕn bé trong lÜnh vùc nµy lµ rÊt lín. §Ó cung cÊp mét c¸i nh×n tæng quan cña c¸c tµi liÖu ë møc hoµn h¶o lµ kh«ng cã kh¶ n¨ng, nhng t«i hy väng cè g¾ng cung cÊp c¸c tµi liÖu tham kh¶o trong c¸c t¹p chÝ gÇn ®©y vµ tríc ®©y ®Ó ngêi ®äc nghiªn cøu nhiÒu h¬n c¸c tµi liÖu cÇn thiÕt. VÉn cÇn sù tiÕp tôc vµ tÇm quan träng cña viÖc m« h×nh ho¸ ma-dßng ch¶y cho nh÷ng vÊn ®Ò thùc tÕ cña qu¶n lý tµi nguyªn níc, dù b¸o lò, thiÕt kÕ kªnh, qu¶n lý ¶nh hëng cña c¸c chi lu trong chÊt lîng níc, dù b¸o tai n¹n nhiÔm bÈn vµ nhiÒu môc ®Ých kh¸c. May thay t×nh h×nh thiÕu kh¶ n¨ng dù b¸o chi tiÕt cña ®êng ®i dßng ch¶y kh«ng hoµn toµn ®¸ng sî nh ®· nªu. Víi nhiÒu môc ®Ých thùc tÕ chóng ta kh«ng cÇn chi tiÕt qu¸ trong sù ph¸t triÓn mét m« h×nh dù b¸o. H¬n n÷a nhiÒu m« h×nh ma- dßng ch¶y thµnh c«ng l¹i t¬ng ®èi ®¬n gi¶n. Cuèn s¸ch nµy dù ®Þnh nh mét lêi giíi thiÖu c¸c m« h×nh ma-dßng ch¶y gÇn ®©y dïng ®Ó tiÕn hµnh dù b¸o. §iÒu nµy sÏ ®îc thùc hiÖn, tuy nhiªn, trong khung c¶nh lµ viÖc kh«ng cã kh¶ n¨ng dù b¸o chi tiÕt qu¸ tr×nh dßng ch¶y, ph¶i nhÊt thiÕt cã nghÜa lµ tÊt c¶ c¸c m« h×nh ma-dßng ch¶y chØ cã thÓ m« t¶ rÊt gÇn ®óng qu¸ tr×nh ma-dßng ch¶y vµ nh vËy ph¶i ®îc coi lµ dù b¸o kh«ng ch¾c ch¾n. Nh vËy toµn bé c¸c phÇn cña cuèn s¸ch nµy dµnh cho sù ph©n tÝch tÝnh bÊt ®Þnh cña dù b¸o. §iÒu nµy cã thÓ ®îc coi lµ mét chñ ®Ò u tiªn. Quan ®iÓm chÝnh lµ cÇn hiÓu sù bÊt ®Þnh trong m«i trêng thùc hiÖn m« h×nh ho¸, vµ do ®ã b»ng c¸ch sö dông m« h×nh Monte-Carlo hiÖn ®¹i, íc lîng ®é bÊt ®Þnh cã thÓ ®îc giíi thiÖu trong d¹ng rÊt ®¬n gi¶n. Nh vËy, ®¸nh gi¸ bÊt ®Þnh híng trùc tiÕp tíi viÖc ®¸nh gi¸ rñi ro trong viÖc ra quyÕt ®Þnh vµ trong hÇu hÕt c¸c trêng hîp thùc tÕ, m« h×nh ma-dßng ch¶y chÝnh x¸c ®Ó ®a ra quyÕt ®Þnh. Cã ph¶i dù b¸o lò ®îc kh¼ng ®Þnh lµ dù b¸o mùc níc 6h sau? Lîng tr÷ kªnh vît trµn hå chøa ®Ó ®èi phã víi lò x¶y ra 50 n¨m mét lÇn lµ g×? Giíi h¹n vÒ kiÕn thøc thñy v¨n cña chóng ta dÉn tíi quyÕt ®Þnh ph¶i n»m trong khu«n khæ ®¸nh gi¸ rñi ro, c«ng nhËn sù bÊt ®Þnh trong dù b¸o cña chóng ta. Hy väng r»ng sù hiÓu biÕt t liÖu ë quyÓn s¸ch nµy kÓ c¶ phÇn vÒ ®¸nh gi¸ bÊt 11
®Þnh sÏ ®îc t¨ng cêng b»ng nh÷ng phÇn mÒm. PhÇn mÒm ®îc x©y dùng trªn c¬ së c¸c ph¬ng ph¸p ®· ®îc ph¸t triÓn ë §¹i häc Tæng hîp Lancatster trong chôc n¨m gÇn ®©y, nhiÒu nhµ nghiªn cøu vµ c¸c sinh viªn ®· m« pháng ý tëng hoÆc ®ãng gãp trùc tiÕp ®Ó ph¸t triÓn. T«i muèn nãi vÒ Peter Young, ý tëng cña «ng lµ sè liÖu (h¬n lµ lý thuyÕt ®¬n ®éc) cã thÓ gîi ý mét cÊu tróc m« h×nh thÝch hîp cã t¸c dông quan träng. Andrew Binley, Kathy Bashford, David Cameron, James Fisher, Stewart Franks, Jim Freer, Rob Lamb, Mathew Lees, Paul Qinn, Renata Romanowicz, Karsten Schulz, vµ Jonathon Tawn, tÊt c¶, hoÆc tríc ®©y ë Lancaster ®· cã ®ãng gãp quan träng ®Õn c¸c dù ¸n m« h×nh ho¸. Sù céng t¸c víi c¸c nhãm kh¸c còng rÊt quan träng, ®Æc biÖt víi George Hornberger (Charlottesville), Bruno Ambroise (Strasbourg), Chales Obled vµ Georges-Marie Saulnier (Grenoble), Eric Wood (Princeton), Peter Germann (Bern), Sarka Blazkova (Prague) vµ Philippe Merot (Rennes), C¸c phÇn ë cuèn s¸ch nµy ®îc viÕt trong ®ît du kh¶o ë Santa Barbara víi sù ñng hé cña Tom Dunne vµ Jeff Dozier, ë Lausanne víi sù ñng hé cña Andre Masy vµ ë Leuven víi sù gióp ®ì cña Jan Feyen vµ Tæ chøc Francqui. Xin bµy tá lßng biÕt ¬n ®Õn Mike Kirkby. Mét thêi gian dµi tríc ®©y, c¸c bµi gi¶ng cña «ng khi cßn häc ë §HTH Bristol ®· lµm t«i hiÓu r»ng cã kh¶ n¨ng ®Ó m« h×nh ho¸ c¸c hÖ thèng thñy v¨n vµ h×nh th¸i b»ng nhËn thøc ®¬n gi¶n vµ phøc t¹p, vµ khëi nguån cña TOPMODEL n»m trong t tëng phong phó cña «ng trong thêi gian t«i lµm nghiªn cøu sinh ë Leed. Tµi n¨ng cña «ng trong viÖc thÓ hiÖn b¶n chÊt cña vÊn ®Ò, b»ng mét tËp hîp gi¶ thiÕt tríc ®ã ®¬n gi¶n, lµ c¶m høng cã thùc, ngay c¶ khi t«i cè g¾ng ®Ó hiÓu c¸i g× «ng ®· nãi tíi. T«i hy väng «ng sÏ chÊp nhËn mét sè néi dung bæ xung tiÕp sau ®©y. Cuèi cïng, cuèn s¸ch nµy dù ®Þnh giíi thiÖu c¸c quan ®iÓm m« h×nh ho¸ thñy v¨n cho thÕ hÖ sinh viªn míi vµ nã ®îc dµnh cho mét ®ît ®µo t¹o thùc hµnh chuyªn biÖt gÇn ®©y. NÕu b»ng mét c¬ héi nµo ®ã cña sè mÖnh Anna cã thÓ ®äc vµ cè g¾ng hiÓu nã. T«i hy väng c« sÏ t×m thÊy nã trong mét chØ dÉn râ rµng vµ cã Ých cho c¸c sö dông c¶ hiÖn t¹i vµ t¬ng lai cña m« h×nh ma-dßng ch¶y. Nã ®· ®îc viÕt tríc hÕt cho thÕ hÖ cña c«. 12
Ch¬ng I Trë vÒ c¬ b¶n: qu¸ tr×nh dßng ch¶y vµ m« h×nh hãa qu¸ tr×nh Nh nh÷ng nhµ khoa häc, chóng ta bÞ hÊp dÉn bëi kh¶ n¨ng x¾p xÕp nh÷ng kiÕn thøc mét c¸ch cã trËn tù ®Ó thÓ hiÖn r»ng chóng ta hiÓu ®îc khoa häc còng nh c¸c hiÖn tîng t¬ng hç phøc t¹p cña nã. W. M. Kohler, 1969 1.1.T¹i sao l¹i m« h×nh ho¸? Nh ®· nhÊn m¹nh ë lêi nãi ®Çu, cã nhiÒu nguyªn nh©n kh¸c nhau dÉn tíi c©u hái: t¹i sao chóng ta cÇn m« h×nh ho¸ qu¸ tr×nh ma-dßng ch¶y trong thñy v¨n. Nguyªn nh©n chÝnh lµ do giíi h¹n cña c¸c kü thuËt ®o ®¹c thñy v¨n. Chóng ta kh«ng cã kh¶ n¨ng ®o mäi thø mµ chóng ta muèn biÕt vÒ hÖ thèng thñy v¨n. Trong thùc tÕ chóng ta chØ cã mét khu«n khæ giíi h¹n c¸c kü thuËt ®o vµ ph¹m vi giíi h¹n bëi kh«ng gian vµ thêi gian. Do ®ã chóng ta ph¶i ngo¹i suy tõ c¸c biÕn ®· ®o ®¹c nµy ®Õn c¸c lu vùc kh«ng cã ®o ®¹c (ë ®ã viÖc ®o ®¹c kh«ng cã kh¶ n¨ng) vµ vµo t¬ng lai (viÖc ®o ®¹c kh«ng thùc hiÖn ®îc) ®Ó kiÓm so¸t ¶nh hëng cña c¸c biÕn ®æi thuû v¨n trong t¬ng lai. C¸c m« h×nh cã d¹ng kh¸c nhau cung cÊp mét ph¬ng tiÖn ngo¹i suy ®Þnh lîng hoÆc dù b¸o cã Ých khi ra quyÕt ®Þnh. Cã rÊt nhiÒu m« h×nh ma-dßng ch¶y thuÇn tuý dµnh cho môc ®Ých nghiªn cøu nh mét ph¬ng tiÖn hiÓu biÕt chÝnh thøc ho¸ vÒ hÖ thèng thñy v¨n. ThÓ hiÖn nh÷ng hiÓu biÕt nh thÕ lµ mét bíc quan träng ®Ó ph¸t triÓn mét lÜnh vùc khoa häc. Nãi chung, chóng ta häc ®îc nhiÒu ®iÒu khi m« h×nh hoÆc lý thuyÕt cho thÊy m©u thuÉn víi sè liÖu tin cËy th× ph¶i t×m kiÕm nh÷ng thay ®æi nhËn thøc mµ m« h×nh dùa vµo ®ã. Dï sao, môc ®Ých c¬ b¶n cña dù b¸o b»ng c¸ch sö dông m« h×nh ph¶i lµ ®Ó c¶i tiÕn c¸c quyÕt ®Þnh vÒ dù b¸o thñy v¨n vµ c¶ trong quy ho¹ch tµi nguyªn níc phßng chèng lò, gi¶m nhÑ « nhiÔm hoÆc cÊp phÐp dïng níc. Víi sù t¨ng cña nhu cÇu níc trªn thÕ giíi vµ hoµn thiÖn c¸c quyÕt ®Þnh trong hoµn c¶nh thay ®æi thêi tiÕt tõ n¨m nµy sang n¨m kh¸c yªu cÇu ph¶i c¶i tiÕn m« h×nh. §ã chÝnh lµ nh÷ng g× mµ cuèn s¸ch muèn ®Ò cËp. M« h×nh ma-dßng ch¶y cã thÓ suy ra trong khu«n khæ gi¶i thÝch thuÇn tuý, c¨n cø trªn c¸c quan tr¾c ®Çu vµo vµ ®Çu ra trªn mét lu vùc. Lu vùc ®îc coi nh mét “hép ®en” mµ kh«ng cã mét tham chiÕu nµo vµo qu¸ tr×nh bªn trong kiÓm tra sù biÕn ®æi ma thµnh dßng ch¶y. Mét sè m« h×nh ph¸t triÓn theo híng nµy ®îc m« t¶ trong ch¬ng 4, ë ®ã ®· chØ ra r»ng cã kh¶ n¨ng ®Ó gi¶i thÝch b¶n chÊt vËt lý cña kÕt qu¶ m« h×nh c¨n cø trªn sù hiÓu biÕt ph¶n øng tù nhiªn cña lu vùc. Sù hiÓu biÕt nµy lµ ®iÓm 13
khëi ®Çu cho bÊt kú m« h×nh ma-dßng ch¶y nµo. DÜ nhiªn, cã nhiÒu tµi liÖu thñy v¨n m« t¶ c¸c qu¸ tr×nh thñy v¨n víi møc ®é rÊt kh¸c nhau vÒ gi¶i thÝch to¸n häc vµ sè ph¬ng tr×nh, nhiÒu m« t¶ to¸n häc thêng kh«ng chØ ra c¸c ®iÒu ®¬n gi¶n ho¸ quan träng ®îc lµm khi ph©n tÝch chóng. Hä giíi thiÖu c¸c ph¬ng tr×nh nh thÓ chóng cã øng dông ë mäi n¬i. Dï sao, chØ cÇn r¾c mét dung dÞch nhuém ®á lªn bÒ mÆt ®Êt vµ sau ®ã ®µo lªn ®Ó xem liÖu thuèc nhuém ®· biÕn ®æi mµu ®Êt thÕ nµo ®Ó thÊy râ giíi h¹n cña lý thuyÕt thñy v¨n (h×nh 1.1). BÊt kú lóc nµo nghiªn cøu chi tiÕt híng dßng ch¶y còng ®a ®Õn mét lÜnh vùc mµ chóng ta thÊy rÊt phøc t¹p. Chóng ta cã thÓ nhËn thÊy sù phøc t¹p ®ã hoµn toµn dÔ dµng, nhng thùc hiÖn viÖc m« t¶ to¸n häc thÝch hîp ®Ó dù b¸o chóng lµ rÊt khã kh¨n vµ thêng kÐo theo sù ®¬n gi¶n ho¸ vµ gÇn ®óng. Ch¬ng më ®Çu nµy liªn quan ®Õn m« h×nh quan niÖm cña ph¶n øng lu vùc nh lµ giai ®o¹n ®Çu cña qu¸ tr×nh m« h×nh ho¸. Sù phøc t¹p nµy lµ mét nguyªn nh©n cña vÊn ®Ò t¹i sao kh«ng cã sù nhÊt trÝ chung vÒ chiÕn lîc m« h×nh ho¸ qu¸ tr×nh ma- dßng ch¶y. Nhng sù lùa chän sù ®a d¹ng vµ xÊp xØ sÏ ®îc th¶o luËn trong c¸c ch¬ng sau. H×nh 1.1. Nhuém b»ng thuèc nhuém trong c¸c khu vùc profile ®Êt kh¸c nhau ë Thôy SÜ sau khi thÊm 40mm níc (sau mïa ®«ng 1944). T¸i lËp tõ Nghiªn cøu tµi nguyªn níc, xuÊt b¶n cña Héi ®Þa vËt lý Mü. 1.2. Sö dông cuèn s¸ch nµy nh thÕ nµo? §iÒu râ rµng ®· nãi ë ®Çu ch¬ng, ®©y kh«ng chØ lµ cuèn s¸ch vÒ lý thuyÕt kh¸c nhau vÒ m« h×nh ma-dßng ch¶y hiÖn giê ®ang ®îc dïng. Ngêi ®äc cã thÓ t×m thÊy mét sè ph¬ng tr×nh liªn quan ®îc sö dông trong néi dung chÝnh cña cuèn s¸ch. ë ®©y ®a ra mét sè ph¸t triÓn lý thuyÕt, ®îc in trong c¸c hép cuèi c¸c ch¬ng cã thÓ bá qua ë lÇn ®äc ®Çu tiªn. PhÇn lý thuyÕt còng ®îc t×m thÊy trong nhiÒu tµi liÖu tham kh¶o ®a vµo nhng cÇn lùa chän. ë ®©y chøa ®ùng nhiÒu h¬n mét cuèn s¸ch vÒ c¸c quan niÖm trong c¸c tiÕp cËn 14
m« h×nh ho¸ kh¸c nhau vµ ph©n tÝch giíi h¹n cña c¸c phÇn mÒm ®ang ®îc øng dông réng r·i hiÖn nay trong dù b¸o thñy v¨n. Sù biÓu thÞ c¸c m« h×nh nh nh÷ng phÇn mÒm ®ang trë thµnh phøc t¹p h¬n, liªn kÕt víi hÖ th«ng tin ®Þa lý vµ hiÓn thÞ Ên tîng cña ®å thÞ 3 chiÒu. Sù hiÓn thÞ nh thÕ dÔ dµng bÞ thuyÕt phôc bëi v× nghÜ r»ng ®Çu ra cña m« h×nh lµ sù m« pháng tèt mét ph¶n øng thùc cña lu vùc, ®Æc biÖt nÕu mét sè Ýt sè liÖu cã kh¶ n¨ng kiÓm tra c¸c dù b¸o. Dï sao víi hÇu hÕt c¸c m« h×nh cã s½n hiÖn nay, ®iÒu nµy lµ kh«ng cÇn thiÕt, mµ lµ cÇn thiÕt ®¸nh gi¸ c¸c m« h×nh dù b¸o. Hy väng r»ng ngêi ®äc sÏ ®äc ®îc ë cuèn s¸ch nµy nh÷ng quan niÖm vµ kü thuËt cÇn thiÕt ®Ó ®¸nh gi¸ c¸c xÊp xØ m« h×nh ho¸ kh¸c nhau, c¶ phÇn mÒm s½n cã vµ c¸c m« pháng cña m« h×nh trong ¸p dông thùc tÕ. Cã 4 phÇn mÒm cã s½n ®i kÌm trong cuèn s¸ch nµy ®ã lµ: TFM, TOPMODEL, DTM Analysis vµ GLUE, chóng ®îc tr×nh bµy trong ch¬ng 4,6,7. Hai vÝ dô ®Çu tiªn cña c¸c d¹ng kh¸c nhau cña m« h×nh cã gi¶ thiÕt riªng vÒ ph¶n øng cña hÖ thèng thñy v¨n. Mét trong c¸c môc ®Ých cña cuèn s¸ch lµ gióp ngêi ®äc x¸c ®Þnh c¸c m« h×nh kh«ng chØ trong thuËt ng÷ m« h×nh cã thÓ t¸i t¹o l¹i bÊt kú sè liÖu cho kiÓm tra, mµ cßn ®Þnh ra c¸c gi¶ thiÕt. Nh vËy c¸c m« h×nh hiÖn h÷u ®i kÌm víi mét danh s¸ch c¸c gi¶ thiÕt. Ngêi ®äc ®îc khuyÕn khÝch lµm mét danh s¸ch t¬ng tù, bÊt kú khi nµo hä gÆp lÇn ®Çu. PhÇn mÒm GLUE lµ mét íc lîng sù bÊt ®Þnh cã thÓ gÆp ë bÊt kú m« h×nh thñy v¨n nµo (ch¬ng 7). Phiªn b¶n cuèi cïng cña phÇn mÒm nµy ®îc viÕt cho Window P.C , cã thÓ t¶i trªn Internet (phô lôc A). Mét danh s¸ch trang Web liªn kÕt víi c¸c trang kh¸c liªn quan víi c¸c gãi m« h×nh ma-dßng ch¶y kh¸c còng cã thÓ t¶i tõ trang web nµy. ë cuèi mçi ch¬ng cã mét ®o¹n nh¾c l¹i nh÷ng ®iÓm chÝnh xuÊt hiÖn tõ néi dung c¸c ch¬ng ®· cung cÊp. §ã lµ mét gi¶i ph¸p tèt ®Ó ngêi ®äc tãm t¾t tríc khi ®äc ®Çy ®ñ vµ kü c¸c ch¬ng. Mét phÇn gi¶i thÝch thuËt ng÷ sö dông trong m« h×nh thñy v¨n ®îc cung cÊp trong phô lôc B. C¸c thuËt ng÷ nµy ®îc hiÓn thÞ râ khi chóng xuÊt hiÖn lÇn ®Çu tiªn trong v¨n b¶n. 1.3. Qu¸ tr×nh m« h×nh ho¸ HÇu hÕt c¸c cuèn s¸ch vÒ m« h×nh ho¸ ®Òu b¾t ®Çu víi viÖc chän mét m« h×nh ®Ó sö dông cho thùc hµnh. ë ®©y chóng ta sÏ b¾t ®Çu tõ mét giai ®o¹n ®¬n gi¶n h¬n trong qu¸ tr×nh m« h×nh ho¸: m« h×nh quan niÖm cña qu¸ tr×nh ma-dßng ch¶y trªn lu vùc (h×nh 1.2). M« h×nh gi¸c quan lµ sù tãm t¾t c¶m nhËn cña chóng ta vÒ ph¶n øng cña lu vùc víi c¸c ®iÒu kiÖn ma kh¸c nhau hoÆc nãi c¸ch kh¸c, lµ c¸c nhËn thøc cña b¹n vÒ ph¶n øng ®ã. Mçi m« h×nh gi¸c quan lµ riªng biÖt, nã phô thuéc vµo sù ®µo t¹o mµ nhµ thñy v¨n ®· cã, c¸c s¸ch vµ bµi b¸o hä ®· ®äc, bé sè liÖu hä ®· ph©n tÝch, lÜnh vùc thùc tÕ hä ®· cã kinh nghiÖm trong c¸c m«i trêng kh¸c nhau. Nh vËy cã thÓ nãi r»ng m« h×nh gi¸c quan cña c¸c nhµ thñy v¨n sÏ kh¸c nhau. §¸nh gi¸ mét m« h×nh quan niÖm (h×nh 1.2) cho mét lu vùc thùc tÕ lµ rÊt quan träng, bëi v× ph¶i ghi nhí r»ng tÊt c¶ c¸c m« t¶ to¸n häc cã thÓ dïng cho dù b¸o ch¾c ch¾n lµ mét sù ®¬n gi¶n ho¸ cña mét m« h×nh quan niÖm, trong mét sè trêng hîp lµ ®¬n gi¶n qu¸ møc, nhng cã thÓ ®ñ ®Ó dù b¸o chÝnh x¸c. ViÖc nµy cã nguyªn nh©n cña 15
nã. M« h×nh gi¸c quan kh«ng bÞ gß Ðp bëi lý thuyÕt to¸n häc. Nã xuÊt hiÖn ®Çu tiªn trong ®Çu cña mçi nhµ thñy v¨n vµ kh«ng cÇn thiÕt ph¶i viÕt ra. Chóng ta cã thÓ n¾m ®îc sù phøc t¹p cña qu¸ tr×nh dßng ch¶y theo mét con ®êng hoµn toµn ®Þnh tÝnh (vÝ dô xem thÝ nghiÖm h×nh dung dßng ch¶y cña Flury (1994, h×nh 1.1)), r»ng cã thÓ cã c¸c ý tëng rÊt kh¸c nhau ®Ó m« t¶ mét ng«n ng÷ to¸n häc. Dï sao m« t¶ to¸n häc lµ, theo truyÒn thèng, giai ®o¹n ®Çu trong viÖc h×nh thµnh mét m« h×nh dù b¸o ®Þnh lîng. M« t¶ to¸n häc nµy sÏ ®îc gäi lµ m« h×nh gi¸c quan cña qu¸ tr×nh hay qu¸ tr×nh ®îc xem xÐt. ë ®iÓm nµy, c¸c gi¶ thiÕt vµ nh÷ng thõa nhËn ®Ó m« t¶ ®¬n gi¶n mét qu¸ tr×nh cÇn ®îc lµm râ rµng. VÝ dô, nhiÒu m« h×nh ®· c¨n cø trªn viÖc sö dông m« t¶ dßng ch¶y trong ®Êt b»ng quy luËt Darcy, cho r»ng dßng ch¶y tû lÖ víi gradient cña thÕ n¨ng thñy lùc (xem hép 5.1). C¸c ®o ®¹c chØ ra r»ng, thÕ n¨ng thñy lùc trong ®Êt kÕt cÊu cã thÓ biÕn ®æi ®¸ng kÓ trªn mét kho¶ng c¸ch nhá, sao cho nÕu luËt Darcy ®îc ¸p dông ë ph¹m vi profile ®Êt hoÆc lín h¬n th× nã ®îc thõa nhËn ngÇm r»ng mét sè gradient trung b×nh cã thÓ dïng ®Æc trng cho dßng ch¶y vµ ¶nh hëng cña dßng ch¶y u tiªn qua lç hæng lín trong ®Êt cã thÓ bá qua (mét vÝ dô cña c¸c quan tr¾c trong h×nh 1.1) H×nh 1.2. Mét s¬ ®å ph¸c th¶o cña c¸c bíc kh¸c nhau trong qu¸ tr×nh m« h×nh ho¸ §¸ng lu ý lµ trong nhiÒu bµi b¸o vµ c¸c híng dÉn sö dông m« h×nh, c¸c ph¬ng tr×nh trong ®ã m« h×nh dùa vµo cã thÓ chÊp nhËn c¸c gi¶ thiÕt kh«ng râ rµng. Th«ng thêng, kh«ng khã kh¨n ®Ó liÖt kª ra c¸c gi¶ thiÕt, mét sè kiÕn thøc nÒn cho c¸c ph¬ng tr×nh. §©y sÏ lµ ®iÓm khëi ®Çu cho viÖc x¸c ®Þnh mèi quan hÖ cña c¸c m« h×nh thùc tÕ víi m« h×nh quan niÖm. LËp mét danh s¸ch tÊt c¶ c¸c gi¶ thiÕt cña m« h×nh lµ mét c«ng viÖc cã lîi mµ chóng ta tiÕp tôc trong c¸c giíi thiÖu vÒ c¸c c¸ch tiÕp cËn m« h×nh. 16
M« h×nh quan niÖm cã thÓ phøc t¹p nhiÒu hay Ýt, tõ viÖc dïng ph¬ng tr×nh c©n b»ng níc ®¬n gi¶n cho c¸c thµnh phÇn miªu t¶ lîng tr÷ trªn lu vùc ®Õn c¸c ph¬ng tr×nh phi tuyÕn ®¹o hµm riªng. Mét sè ph¬ng tr×nh cã thÓ ®îc biÕn ®æi dÔ dµng trùc tiÕp thµnh ch¬ng tr×nh cho ngêi sö dông m¸y tÝnh sè. Dï sao nÕu ph¬ng tr×nh kh«ng gi¶i ®îc b»ng gi¶i tÝch khi ®a vµo mét sè ®iÒu kiÖn biªn cho mét hÖ thèng thùc (nã thêng lµ trêng hîp c¸c ph¬ng tr×nh ®¹o hµm riªng trong mét sè m« h×nh thñy v¨n), th× mét bæ sung gÇn ®óng b»ng c¸ch sö dông kü thuËt ph©n tÝch sè ®Ó x¸c ®Þnh m« h×nh thñ tôc trong d¹ng ch¹y ®îc trªn m¸y tÝnh lµ cÇn thiÕt. Mét vÝ dô lµ sù thay thÕ vi ph©n trong ph¬ng tr×nh gèc b»ng sai ph©n h÷u h¹n hoÆc thÓ tÝch h÷u h¹n. Mét thËn träng ®¸ng kÓ cÇn ®îc lµm ë ®iÓm nµy: chuyÓn ®æi tõ c¸c ph¬ng tr×nh cña m« h×nh quan niÖm sang m· cña m« h×nh thñ tôc ®· thªm vµo sai sè cã ý nghÜa liªn quan ®Õn c¸ch gi¶i gÇn ®óng cña c¸c ph¬ng tr×nh gèc. Bëi v× c¸c m« h×nh ®ã cã tÝnh phi tuyÕn cao, íc tÝnh sai sè cã thÓ lµ khã kh¨n trong c¸c ®iÒu kiÖn m« h×nh ®îc sö dông. Víi m« h×nh thñ tôc, chóng ta cã m· ch¹y trong m¸y tÝnh. Tríc khi chóng ta cã thÓ ¸p dông m· ®Ó dù b¸o sè trÞ cho mét lu vùc cô thÓ, ®iÒu cÇn thiÕt lµ ph¶i qua giai ®o¹n hiÖu chØnh th«ng sè. TÊt c¶ c¸c m« h×nh sö dông trong thñy v¨n cã c¸c ph¬ng tr×nh chøa c¸c ®Çu vµo vµ c¸c biÕn tr¹ng th¸i kh¸c nhau. Cã c¸c biÕn x¸c ®Þnh h×nh häc lu vùc nh lµ h»ng sè trong suèt thêi gian m« pháng thùc tÕ. L¹i cã biÕn x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn biªn thay ®æi trong khi m« pháng, ch¼ng h¹n nh ma ë c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau t¹i c¸c bíc thêi gian tÝnh to¸n. Cã biÕn tr¹ng th¸i nh lîng tr÷ níc hoÆc ®é s©u thay ®æi trong thêi gian m« pháng nh lµ kÕt qu¶ cña tÝnh to¸n m« h×nh. Cã gi¸ trÞ ban ®Çu cña biÕn tr¹ng th¸i x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i cña lu vùc khi b¾t ®Çu m« pháng. Cuèi cïng cã c¸c th«ng sè m« h×nh x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tÝnh cña lu vùc hoÆc lîng dßng ch¶y. C¸c th«ng sè m« h×nh cã thÓ bao hµm nh ®é rçng vµ ®é dÉn thñy lùc cña c¸c møc ®Êt n»m ngang kh¸c nhau trong m« h×nh ph©n bè kh«ng gian hoÆc thêi gian lu gi÷ trung b×nh trong c¸c vïng b·o hoµ cho m« h×nh sö dông biÕn tr¹ng th¸i ë quy m« lu vùc. Chóng thêng ®îc coi lµ kh«ng ®æi suèt thêi kú m« pháng (mÆc dï mét sè th«ng sè nh dung tÝch tr÷ giao nhau cña líp phñ thùc vËt cã thÓ phô thuéc m¹nh vµo thêi gian vµ lµ quan träng cho mét sè øng dông). Trong tÊt c¶ c¸c trêng hîp, thËm chÝ chóng ®îc coi lµ kh«ng ®æi theo thêi gian, còng kh«ng dÔ dµng x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña c¸c th«ng sè cho mét lu vùc cô thÓ. Thùc vËy ph¬ng ph¸p chung nhÊt ®Ó hiÖu chØnh c¸c th«ng sè lµ sö dông kü thuËt hiÖu chØnh gi¸ trÞ c¸c th«ng sè ®Ó thu ®îc sù phï hîp nhÊt gi÷a m« h×nh tÝnh to¸n vµ quan tr¾c cho mét ph¶n øng lu vùc cô thÓ (xem phÇn 1.8 vµ ch¬ng 7). Ngay sau khi c¸c th«ng sè ®îc x¸c ®Þnh cã thÓ tiÕn hµnh m« pháng vµ tÝnh to¸n sè trÞ c¸c ph¶n øng thu ®îc. Giai ®o¹n tiÕp theo lµ kiÓm chøng vµ ®¸nh gi¸ c¸c tÝnh to¸n nµy. §¸nh gi¸ nµy còng cã thÓ ®a ra trong khu«n khæ sè trÞ, tÝnh to¸n mét hay nhiÒu chØ sè ®Æc tÝnh cña m« h×nh liªn hÖ víi c¸c quan tr¾c s½n cã vÒ ph¶n øng cña dßng ch¶y. Thêng kh«ng khã kh¨n ®Ó t×m mét m« h×nh cã thÓ chÊp nhËn ®îc, thùc tÕ nÕu cã thÓ hiÖu chØnh th«ng sè m« h×nh b»ng c¸ch so s¸nh víi lu lîng quan tr¾c, 17
th× hÇu hÕt cÊu tróc m« h×nh cã sè th«ng sè ®ñ cho phÐp ph¶n øng phï hîp víi sè liÖu. VÊn ®Ò lµ ë chç cã nhiÒu tæ hîp kh¸c nhau cña cÊu tróc m« h×nh vµ bé th«ng sè còng ®a ®Õn sù phï hîp víi sè liÖu. Nh vËy trong c¸c sè h¹ng lu lîng riªng lÎ ph©n biÖt sù kh¸c nhau cña c¸c m« h×nh tin cËy vµ do ®ã ®Ó ®¸nh gi¸ mét m« h×nh c¸ biÖt sÏ khã kh¨n. §iÒu nµy ®îc th¶o luËn chi tiÕt h¬n trong ch¬ng 7 ë phÇn x¸c ®Þnh sù bÊt ®Þnh cña m« h×nh dù b¸o. MÆt kh¸c lu lîng dù b¸o còng nh c¸c dù b¸o bÊt kú c¸c ph¶n øng bªn trong lu vùc cã thÓ ®¸nh gi¸ liªn quan ®Õn m« h×nh gi¸c quan ban ®Çu cña lu vùc. ë ®©y viÖc t×m mét m« h×nh ®îc chÊp nhËn toµn bé gÆp khã kh¨n nhiÒu h¬n. Sù kh¸c biÖt cã thÓ ®a ®Õn xem xÐt l¹i gi¸ trÞ c¸c th«ng sè, xem xÐt l¹i m« h×nh gi¸c quan, hoÆc trong mét sè trêng hîp, xem xÐt l¹i m« h×nh gi¸c quan cña lu vùc nh lµ sù hiÓu biÕt thu ®îc tõ sù cè g¾ng m« pháng qu¸ tr×nh thñy v¨n. PhÇn cuèi cña ch¬ng nµy liªn quan ®Õn c¸c giai ®o¹n kh¸c nhau trong qu¸ tr×nh m« h×nh ho¸. PhÇn 1.4 ®a ra mét vÝ dô m« h×nh quan niÖm cña ®¸p øng lu vùc víi ma. PhÇn 1.5 th¶o luËn nh÷ng th«ng tin bæ sung cã thÓ thu ®îc tõ viÖc xem xÐt kü th«ng tin ®Þa ho¸ häc. PhÇn 1.6 ®a ra c¸c yªu cÇu hµm sè cña s¶n sinh dßng ch¶y vµ diÔn to¸n dßng ch¶y. PhÇn 1.7 ®a ra mét ®Þnh nghÜa cña m« h×nh quan niÖm, hiÖu chØnh vµ kiÓm ®Þnh m« h×nh ®îc th¶o luËn trong phÇn 1.8. 1.4. C¸c m« h×nh quan niÖm cña thñy v¨n lu vùc Cã nhiÒu qu¸ tr×nh ph¸c th¶o ph¶n øng lu vùc ë trong c¸c tµi liÖu ®· xuÊt b¶n. HÇu hÕt chóng dµnh cho qu¸ tr×nh ph¶n øng cña lu vùc ë møc ®é chi tiÕt nhiÒu hay Ýt. C«ng tr×nh ®îc biªn so¹n bëi Kirkby (1978), Anderson vµ Burt (1990) trong c¸c ch¬ng kh¸c nhau ph¶n ¸nh sù quan t©m thùc tÕ kh¸c nhau cña c¸c nhµ thñy v¨n. HÖ thèng thñy v¨n lµ mét tæng hîp phøc t¹p mµ mçi nhµ thñy v¨n sÏ cã m« h×nh Ên tîng vµ quan niÖm cña riªng m×nh, coi c¸i g× lµ quan träng nhÊt trong qu¸ tr×nh ma-dßng ch¶y. V× vËy c¸c nhµ thñy v¨n kh¸c nhau cã thÓ kh«ng cÇn ®ång ý vÒ c¸i g× lµ quan träng nhÊt hay c¸ch tèt nhÊt m« t¶ chóng. Cã thÓ thèng nhÊt vÒ c¸c chñ ®Ò chung, nh ®îc nh¾c ®Õn trong c¸c bµi b¸o thñy v¨n, nhng sù hiÓu biÕt cña chóng ta vÒ c¸c ph¶n øng thñy v¨n vÉn cßn ®ang më réng vµ cô thÓ phô thuéc vµo c¸c thÝ nghiÖm, d¹ng c¸c thÝ nghiÖm mµ c¸c nhµ thñy v¨n tiÕn hµnh. Qu¸ tr×nh kh¸c nhau cã thÓ bÞ chi phèi trong c¸c m«i trêng kh¸c nhau vµ c¸c lu vùc kh¸c nhau víi c¸c ®Æc trng ®Þa h×nh, líp phñ vµ ®Þa chÊt kh¸c nhau. Mét trong nh÷ng vÊn ®Ò ®îc híng tíi ®Ó cã mét hiÓu biÕt tæng hîp vÒ hÖ thèng thñy v¨n lµ hÇu hÕt dßng ch¶y n»m díi ®Êt hoÆc ®¸. Kh¶ n¨ng ®o ®¹c vµ ®¸nh gi¸ qu¸ tr×nh dßng ch¶y s¸t mÆt lµ rÊt giíi h¹n. HÇu hÕt kü thuËt ®o ®¹c nh¾c ®Õn chØ cã thÓ ë ph¹m vi trung b×nh cña m¸y ®o. Khi ®Æc tÝnh cña dßng ch¶y biÕn ®æi nhanh theo kh«ng gian (vµ thêi gian), quy m« nhá cña tù nhiªn ®Ó ®o ®¹c cã thÓ chØ ®a ®Õn mét bøc tranh rÊt riªng cña dßng ch¶y tù nhiªn. Nh vËy ch¾c ch¾n r»ng sù kh«ng hiÓu biÕt vÒ tù nhiªn cña qu¸ tr×nh dßng s¸t mÆt ®a ®Õn h¹n chÕ c¸c kü thuËt ®o ®¹c hiÖn nay. CÇn ph¶i suy luËn vÒ qu¸ tr×nh dßng ch¶y tõ nh÷ng ®o ®¹c cã thÓ. C¸c suy luËn nh thÕ thªm vµo nh÷ng th«ng tin cho m« h×nh quan niÖm cña ph¶n øng thñy v¨n, 18
nhng chóng chØ lµ suy diÔn... Mét ph¬ng ph¸p thu ®îc sù hiÓu biÕt t¬ng lai lµ xem xÐt mét phÇn cña hÖ thèng ë møc ®é chi tiÕt h¬n. NhiÒu nghiªn cøu ®· ph©n tÝch qu¸ tr×nh dßng ch¶y trong sên dèc hoÆc b·i nhá thùc tÕ hoÆc cét ®Êt nguyªn vÑn mang trë l¹i phßng thÝ nghiÖm. Ngêi ta ®· t×m thÊy trong nhiÒu nghiªn cøu r»ng, ®iÒu tra chi tiÕt sÏ ph¸t hiÖn sù phøc t¹p vµ ®a d¹ng h¬n trong c¸c ®êng ®i cña dßng ch¶y. Sù thËt lµ thªm vµo c¸c d¹ng kh¸c nhau cña th«ng tin, nh sö dông c¸c dÊu hiÖu m«i trêng hoÆc nh©n t¹o. H×nh 1.1 ®a ra mét vÝ dô tèt vÒ ®iÒu nµy (xem phÇn 1.5). Nh thÕ sù phøc t¹p cã thÓ lµ mét phÇn cña m« h×nh. Nh ®· lu ý ë trªn, kh«ng nhÊt thiÕt m« h×nh quan niÖm thÓ hiÖn nhiÒu h¬n mét bé dÊu hiÖu ®Þnh tÝnh, nhng sù phøc t¹p ch¾c ch¾n g©y khã kh¨n cho viÖc chän c¸c gi¶ thiÕt ®Ó chuyÓn tõ m« h×nh quan niÖm ®Õn mét hÖ ph¬ng tr×nh x¸c ®Þnh m« h×nh quan niÖm. C¸c chän lùa ph¶i lµm ®Ó ®¬n gi¶n hãa viÖc m« t¶ vµ nh ®· thÊy, c¸c lùa chän nh thÕ thêng kh«ng cã mét nÒn t¶ng tèt trong thùc tÕ thñy v¨n. Tãm l¹i, cã mét m« h×nh quan niÖm cña mét nhµ thñy v¨n häc. Nã c¨n cø trªn mét bé ph¸c th¶o cña Beven (1991.a) víi mét sè nh×n nhËn dùa trªn thÝ nghiÖm bæ sung. Trong thêi kú gi÷a c¸c trËn ma, lîng tr÷ trong ®Êt ®· gi¶m dÇn dÇn (h×nh 1.3). H×nh 1.3. Mét miªu t¶ cña c¸c qu¸ tr×nh chøa trong mét m« h×nh quan niÖm cña thñy v¨n sên dèc. NÕu cã mét dßng ch¶y ngÇm th× mùc níc vµ gradient sÏ gi¶m tõ tõ. Lîng tr÷ thêng cao h¬n vµ níc ngÇm sÏ tiÕp cËn bÒ mÆt trong vïng ven s«ng ®¸y thung lòng, mét phÇn v× dßng ch¶y xu«i dèc, ®Æc biÖt n¬i cã sù héi tô dßng ch¶y trong c¸c chç 19
tròng sên dèc. Lîng tr÷ trong vïng ven s«ng còng cã thÓ ®îc duy tr× bëi dßng ch¶y trë l¹i tõ c¸c líp s©u h¬n (Huff 1982, Genereux 1993), nhng còng v× c¸c líp ®Êt cã khuynh híng s©u h¬n trong ®¸y thung lòng (Piriol,1997). Tæn thÊt cña níc bëi bèc h¬i sÏ cã hiÖu qu¶ lín h¬n hay nhá h¬n trong profile cña lîng tr÷ phô thuéc vµo ma, khÝ hËu, d¹ng líp phñ vµ ®é s©u cña rÔ c©y. RÊt nhiÒu thùc vËt cã thÓ hót níc tõ ®é s©u ®¸ng kÓ víi rÔ xuyªn tíi hµng chôc mÐt vµo trong ®Êt, khe ®¸ vµ ®êng dÉn cña rÔ còng ho¹t ®éng nh mét ®êng ®i cho níc thÊm (C©y Jawatt cña T©y Australia). Thùc vËt lo¹i h¸o níc (nh c©y gç Cotton ë miÒn T©y Mü) sÏ hót níc trùc tiÕp tõ phÇn thÊp cña dßng ch¶y ngÇm. Sù bèc h¬i vµ qu¸ tr×nh tiªu tho¸t níc lµ quan träng trong viÖc kiÓm so¸t c¸c ®iÒu kiÖn tríc khi ma. C¸c ®iÒu kiÖn tríc còng nh thÓ tÝch vµ cêng ®é ma (hoÆc tuyÕt) lµ quan träng trong viÖc ®iÒu tiÕt c¸c qu¸ tr×nh lu vùc ph¶n øng víi lîng ma vµ tû lÖ cña thÓ tÝch ®Çu vµo xuÊt hiÖn trong dßng s«ng nh lµ mét phÇn cña thñy ®å (h×nh 1.13 b). Trõ khi dßng ch¶y lµ t¹m thêi, thêng cã mét ph¶n øng tõ lîng ma trùc tiÕp vµo kªnh vµ vïng ven s«ng. MÆc dï chiÕm diÖn tÝch nhá cña lu vùc (kho¶ng 1-3%) vïng nµy cã thÓ lµ mét ®ãng gãp quan träng vµo thñy ®å cña lu vùc vµ ma víi hÖ sè dßng ch¶y thÊp. ThËm chÝ trong dßng ch¶y t¹m thêi, dßng ch¶y mÆt thêng b¾t ®Çu tríc tiªn trong lßng dÉn nhá. Quy m« líi s«ng nãi chung sÏ më réng c¸c vïng ®Çu nguån khi mùc tiÕp diÔn ma vµ trong suèt mïa ma sÏ lín h¬n mïa kh« (xem Hewlet,1974). C¸c ®Çu vµo ma vµ tuyÕt kh«ng ®Òu theo kh«ng gian, nhng cã thÓ chØ ra sù biÕn ®æi nhanh vÒ cêng ®é vµ thÓ tÝch trªn mét kho¶ng c¸ch t¬ng ®èi ng¾n, ®Æc biÖt trong c¸c ®iÒu kiÖn ®èi lu (Newson 1980, Smith 1996, Goodrich 1997). Sù thay ®æi ë mùc níc ngÇm sau khi cÊu tróc ma bÞ ¶nh hëng bëi líp phñ cã thÓ lín h¬n. Mét phÇn lîng ma cã thÓ r¬i trùc tiÕp vµo ®Êt nh lµ xuyªn trùc tiÕp. Mét phÇn lîng ma kh¸c sÏ bÞ gi÷ l¹i vµ bèc h¬i tõ líp phñ vµo kh«ng khÝ. Lîng bèc h¬i cña níc bÞ gi÷ l¹i cã thÓ x¶y ra thËm chÝ suèt con lò, ®Æc biÖt tõ líp phñ nh¸m, trong ®iÒu kiÖn giã, khi kh«ng khÝ kh«ng b·o hßa níc. Sù kh¸c nhau ®Õn 30% gi÷a ma tíi vµ ma xuyªn xuèng ®· ®o ®îc ë lu vùc §Þa Trung H¶i ngay c¶ khi ma lín (Lloren, 1997). Lîng ma cßn l¹i sÏ ch¶y nhá giät tõ líp phñ thùc vËt nh xuyªn qua hoÆc ch¶y xuèng c¸c nh¸nh, th©n vµ nh lµ dßng ch¶y tõ th©n c©y. Qu¸ tr×nh sau cã thÓ lµ quan träng ®èi víi mét sè thùc vËt v× 10% hoÆc nhiÒu h¬n lîng ma tíi l¹i cã thÓ ch¶y vµo ®Êt nh dßng ch¶y nh¸nh, kÕt qu¶ trong sù tËp trung côc bé cña níc ë cêng ®é cao h¬n nhiÒu lîng ma tíi. Mét sè thùc vËt nh ng« cã cÊu tróc ®Ó chuyÓn níc xuèng gèc theo c¸ch nµy. Cêng ®é tuyÕt sÏ biÕn ®æi theo cao tr×nh vµ lµm ¶nh hëng ®Õn nhiÖt ®é kh«ng khÝ vµ bøc x¹ ®i vµo líp tuyÕt. Lîng níc t¬ng ®¬ng cña khèi tuyÕt cã thÓ biÕn ®æi ®ét ngét theo kh«ng gian, tÝnh ®Õn hiÖu qu¶ cña giã thæi trong suèt thêi gian tuyÕt r¬i vµ sau khi líp tuyÕt ®îc h×nh thµnh do ¶nh hëng cña ®Þa h×nh vµ líp phñ thùc vËt. NhiÒu líp tuyÕt s©u h¬n thêng t×m thÊy trong chç khuÊt giã hoÆc ®Ønh nói, mét ®Æc ®iÓm ®· ®îc nh¾c ®Õn trong lu vùc Rayuols Greek ë Pdero vµ mét vµi n¬i kh¸c (xem Bathurst vµ Cooley,1996, phÇn 5.3). §iÒu nµy còng cã thÓ ¶nh hëng trë l¹i trong ®ã líp tuyÕt s©u h¬n cã thÓ mang ®Õn lîng níc lín h¬n cho thùc vËt, lµm cho nã ph¸t triÓn nhanh h¬n vµ trong trêng hîp cña c©y cèi, lîng tuyÕt lín h¬n bÞ cuèn ®i theo giã. 20