MÔ HÌNH TOÁN THỦY VĂN LƯU VỰC NHỎ

Chia sẻ: 951864273 951864273 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:728

Thêm vào BST

Báo xấu

174
lượt xem 57
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong nghiên cứu thủy văn học nói chung việc nghiên cứu, khai thác các mô hình toán ngày càng đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Đặc biệt hiện nay, khi mà các hoạt động dân sinh kinh tế đang có những tác động mạnh mẽ đến các lưu vực đầu nguồn thì việc nghiên cứu sự hình thành dòng chảy, mô phỏng những quá trình vật lý diễn ra trên các lưu vực trong điều kiện thiếu số liệu quan trắc sẽ cung cấp cho các nhà quản lý, các nhà hoạch định chính sách những thông tin...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: MÔ HÌNH TOÁN THỦY VĂN LƯU VỰC NHỎ

Hydrologic modeling of small watersheds Edited by C. T. Haan Professor anf Head, Agricultural Engineering Department, Oklahoma State University, Stillwater, OK 740074 H. P. Johnson Professor, Agricultural Enggineering Department, Iowa State University, Ames, IA 50010 D. L. Brakensiek Research Leader, Northwest Watershed Research Center, USDA, ARS, Boise, ID 83705 An ASAE Monograph Number 5 in a series published by American Society of Agricultural Engineers 2950 Niles Road, P.O. Box 410 St. Joseph, Michigan 49085 (phone 616-429-0300) ASAE Technical Editor: James A. Besselman 1982
§¹i häc quèc gia hµ néi C.T. Haan - H. P. Johnson - D. L. Brakensiek M« h×nh to¸n thñy v¨n l−u vùc nhá Ng−êi dÞch: NguyÔn Thanh S¬n hiÖu ®Ýnh: TrÇn Ngäc Anh Hµ néi – 2003
§¹i häc quèc gia hµ néi C.T. Haan - H. P. Johnson - D. L. Brakensiek M« h×nh to¸n thñy v¨n l−u vùc nhá QuyÓn 1: Ch−¬ng i – ch−¬ng III Ng−êi dÞch: NguyÔn Thanh S¬n hiÖu ®Ýnh: TrÇn Ngäc Anh Hµ néi - 2003
§¹i häc quèc gia hµ néi C.T. Haan - H. P. Johnson - D. L. Brakensiek M« h×nh to¸n thñy v¨n l−u vùc nhá QuyÓn 2: Ch−¬ng iV – ch−¬ng VI Ng−êi dÞch: NguyÔn Thanh S¬n hiÖu ®Ýnh: TrÇn Ngäc Anh Hµ néi - 2003
§¹i häc quèc gia hµ néi C.T. Haan - H. P. Johnson - D. L. Brakensiek M« h×nh to¸n thñy v¨n l−u vùc nhá QuyÓn 3: Ch−¬ng VIi – ch−¬ng VIII Ng−êi dÞch: NguyÔn Thanh S¬n hiÖu ®Ýnh: TrÇn Ngäc Anh Hµ néi - 2003
§¹i häc quèc gia hµ néi C.T. Haan - H. P. Johnson - D. L. Brakensiek M« h×nh to¸n thñy v¨n l−u vùc nhá QuyÓn 4: Ch−¬ng iX – ch−¬ng XIII Ng−êi dÞch: NguyÔn Thanh S¬n hiÖu ®Ýnh: TrÇn Ngäc Anh Hµ néi - 2003
Lêi ng−êi dÞch Trong nghiªn cøu thñy v¨n häc nãi chung viÖc nghiªn cøu, khai th¸c c¸c m« h×nh to¸n ngµy cµng ®ãng mét vai trß v« cïng quan träng. §Æc biÖt hiÖn nay, khi mµ c¸c ho¹t ®éng d©n sinh kinh tÕ ®ang cã nh÷ng t¸c ®éng m¹nh mÏ ®Õn c¸c l−u vùc ®Çu nguån th× viÖc nghiªn cøu sù h×nh thµnh dßng ch¶y, m« pháng nh÷ng qu¸ tr×nh vËt lý diÔn ra trªn c¸c l−u vùc trong ®iÒu kiÖn thiÕu sè liÖu quan tr¾c sÏ cung cÊp cho c¸c nhµ qu¶n lý, c¸c nhµ ho¹ch ®Þnh chÝnh s¸ch nh÷ng th«ng tin v« cïng bæ Ých nh»m ®¸nh gi¸, quy ho¹ch, kiÓm so¸t vµ h¹n chÕ c¸c thiÖt h¹i do c¸c tai biÕn thiªn nhiªn nh− lò lôt, xãi lë - tr−ît ®Êt, « nhiÔm nguån n−íc… g©y ra. Trong bèi c¶nh c«ng nghÖ th«ng tin ph¸t triÓn vò b·o, c¸c m« h×nh to¸n thñy v¨n v× thÕ còng ®ang h×nh thµnh nªn nhiÒu h−íng ph¸t triÓn, khai th¸c tèi ®a c¸c kh¶ n¨ng to lín cña m¸y tÝnh ®iÖn tö vµ x©m nhËp vµo mäi lÜnh vùc nghiªn cøu b»ng nhiÒu con ®−êng kh¸c nhau. ë n−íc ta hiÖn ch−a cã mét tµi liÖu chuyªn kh¶o nµo cã kh¶ n¨ng hÖ thèng hãa l¹i toµn bé c¸c c¸ch tiÕp cËn m« h×nh hãa theo b¶n chÊt vËt lý cña c¸c hiÖn t−îng thñy v¨n, v× thÕ kh«ng chØ ng−êi sö dông ®· gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n khi lùa chän m« h×nh cho c¸c øng dông cô thÓ còng nh− viÖc nghiªn cøu, mµ c¶ c¸c nhµ nghiªn cøu thñy v¨n khi ph¸t triÓn vµ hoµn thiÖn m« h×nh, nhÊt lµ c¸c m« h×nh thñy v¨n trªn l−u vùc nhá. §Ó ®¸p øng nh÷ng ®ßi hái trªn, chóng t«i xin tr©n träng giíi thiÖu ®Õn c¸c b¹n ®äc cuèn s¸ch M« h×nh to¸n thñy v¨n l−u vùc nhá do C. T. Haan lµm chñ biªn ®−îc HiÖp héi c¸c kü s− N«ng nghiÖp Hoa kú xuÊt b¶n n¨m 1982. Cuèn s¸ch thÝch hîp cho nhiÒu ®èi t−îng lµ c¸c sinh viªn ®¹i häc vµ sau ®¹i häc chuyªn ngµnh Thñy v¨n, N«ng nghiÖp, L©m nghiÖp, Thñy lîi…, c¸c nhµ 7
nghiªn cøu ph¸t triÓn m« h×nh, c¸c nhµ quy ho¹ch vµ qu¶n lý l−u vùc còng nh− c¸c nhµ ho¹ch ®Þnh chÝnh s¸ch. Trong qu¸ tr×nh biªn dÞch kh«ng tr¸nh khái ®−îc nh÷ng thiÕu sãt, rÊt mong nhËn ®−îc sù ®ãng gãp cña tÊt c¶ c¸c b¹n ®Ó cuèn s¸ch nµy hoµn thiÖn vµ thùc sù trë thµnh mét cuèn chuyªn kh¶o cã gi¸ trÞ. Hµ néi, th¸ng 8 n¨m 2003. 8
Giíi thiÖu N¨m 1974 Howard P. Johnson gîi ý r»ng cÇn ph¶i cã mét cuèn s¸ch dµnh cho m« h×nh ho¸ thuû v¨n thÝch hîp cho viÖc sö dông trong c¸c kho¸ ®µo t¹o sau ®¹i häc. Nh÷ng tranh luËn theo ý t−ëng vÒ mét chuyªn kh¶o theo chñ ®Ò nµy sau ®ã ®· ®−îc ph¸t triÓn. Héi th¶o thuû v¨n ASAE SW-217, c¸c qu¸ tr×nh thuû lùc l−u vùc vµ vËn chuyÓn lµ nh÷ng nÐt chÝnh cho sù ph¸t triÓn mét chuyªn kh¶o mµ ®· ®−îc h×nh thµnh s¬ bé b¾t ®Çu tõ n¨m 1975 d−íi sù l·nh ®¹o cña Howard P. Johnson. §Ò c−¬ng cña chuyªn kh¶o ®−îc ASAE chÊp thuËn vµ b¾t ®Çu ph¸c ho¹ nh÷ng nÐt chÝnh, lùa chän c¸c t¸c gi¶ cho c¸c ch−¬ng vµ sau ®ã h×nh thµnh nªn cuèn s¸ch. Ngoµi t«i ra tham gia biªn tËp cuèn s¸ch cßn cã Howard P. Johnson vµ Don Brakensiek. ViÖc lùa chän t¸c gi¶ cho c¸c ch−¬ng vµ thèng nhÊt gi÷a chóng thùc ra lµ c«ng viÖc ®¬n gi¶n h¬n dù ®o¸n. Chóng t«i ®· cùc kú may m¾n khi nh÷ng t¸c gi¶ cña c¸c ch−¬ng ®Òu ®−îc xem nh− lµ nh÷ng chuyªn gia cù ph¸ch trong m« h×nh ho¸ thuû v¨n l−u vùc nhá. Mçi mét ch−¬ng cña cuèn s¸ch ®Òu ®−îc so¹n th¶o bëi nh÷ng nhµ thñy v¨n häc hµng ®Çu ®· tõng cã rÊt nhiÒu n¨m nghiªn cøu vÒ lÜnh vùc mµ hä biªn so¹n. Môc ®Ých cña cuèn s¸ch nµy lµ tËp hîp l¹i trong mét chuyªn kh¶o nh÷ng suy nghÜ míi nhÊt vÒ m« h×nh ho¸ c¸c khÝa c¹nh kh¸c nhau cña chu tr×nh thuû v¨n trªn l−u vùc nhá. Mét l−u vùc nhá lµ mét l−u vùc mµ chu tr×nh thuû v¨n diÔn ra trªn ®Êt (pha ®Êt) chiÕm −u thÕ h¬n so víi qu¸ tr×nh x¶y ra trong kªnh dÉn (pha s«ng ngßi). V× vËy m« h×nh ho¸ c¸c l−u vùc n«ng nghiÖp vµ ®Êt hoang ®−îc nhÊn m¹nh h¬n. C¸c vÊn ®Ò nµy ®· ®−îc nh¾c ®Õn mét c¸ch t¶n m¹n trong nhiÒu cuèn s¸ch, b¸o c¸o vµ t¹p chÝ tr−íc ®©y. Vµ ng−êi ta mong muèn tr×nh bµy vµi møc ®é phøc t¹p cña viÖc m« h×nh ho¸ cho mçi thµnh phÇn cña 9
chu tr×nh thñy v¨n. ë ®©y tr×nh bµy c¸c xö lý lý thuyÕt kÌm theo mét sè møc ®é kh¸c nhau cña viÖc ®¬n gi¶n ho¸ nã. Cuèn s¸ch nµy cã thÓ xem lµ mét gi¸o tr×nh cho c¸c sinh viªn ®¹i häc vµ còng lµ tµi liÖu tham kh¶o cho c¸c nhµ nghiªn cøu muèn n©ng cao tr×nh ®é vÒ m« h×nh ho¸ thñy v¨n. Nã còng cã thÓ lµ tµi liÖu tham kh¶o gi¸ trÞ vµ lµ s¸ch nguån cho c¸c nhµ t− vÊn vµ nh÷ng ai sö dông c¸c m« h×nh thñy v¨n ®Ó gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò tµi nguyªn n−íc. 10
CÊu tróc cuèn s¸ch Cuèn s¸ch nµy bao gåm 13 ch−¬ng, ®−îc b¾t ®Çu víi ch−¬ng giíi thiÖu vÒ luËn thuyÕt m« h×nh hãa vµ ph©n tÝch hÖ thèng. TiÕp theo lµ ch−¬ng vÒ m« h×nh ngÉu nhiªn trong thñy v¨n. B¶y ch−¬ng sau ®ã m« t¶ c¸c m« h×nh vÒ c¸c thµnh phÇn cña chu tr×nh thñy v¨n trªn c¸c l−u vùc nhá. Chóng bao gåm gi¸ng thñy; thÊm vµ ng¨n gi÷ bëi thùc vËt; dßng ch¶y mÆt, tÝch tr÷ vµ vËn chuyÓn; bèc tho¸t h¬i; dßng ch¶y s¸t mÆt vµ c¸c hÖ thèng n−íc ngÇm; xãi lë; vµ c¸c qu¸ tr×nh vËn chuyÓn hãa häc. B¶y ch−¬ng nµy tr×nh bµy c¸c mèi quan hÖ vËt lý c¬ b¶n ¶nh h−ëng ®Õn dßng ch¶y vµ c¸c qu¸ tr×nh tÝch tr÷, vµ trªn c¬ së ®ã bµn luËn vÒ c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau ®Ó m« h×nh hãa c¸c qu¸ tr×nh nµy. Nh÷ng ph−¬ng ph¸p nµy cã thÓ lµ c¸c ph−¬ng ph¸p lý thuyÕt hoµn chØnh hoÆc lµ c¸c ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm gÇn ®óng ®¬n gi¶n h¬n. C¸c −u ®iÓm vµ nh−îc ®iÓm, yªu cÇu vÒ sè liÖu ®Çu vµo vµ c¸c xÊp xØ trong mçi ph−¬ng ph¸p m« h×nh hãa còng ®−îc th¶o luËn kü l−ìng trong tõng ch−¬ng. Mét ch−¬ng m« t¶ c¸ch cÊu tróc cña vµi lo¹i m« h×nh l−u vùc b»ng viÖc kÕt hîp c¸c yÕu tè tõ c¸c m« h×nh thµnh phÇn. C¸c m« h×nh tiªu biÓu ®¹i diÖn cho mét sè lín c¸c m« h×nh t−¬ng tù nã sÏ ®−îc m« t¶ chi tiÕt h¬n. Mét vµi cÊp ®é m« h×nh hãa còng ®−îc tr×nh bµy ë ®©y. Hai ch−¬ng ®−îc dµnh cho viÖc lùa chän, hiÖu chØnh vµ sö dông c¸c m« h×nh l−u vùc. C¸c c¸ch tiÕp cËn ®Ó lùa chän vµ hiÖu chØnh m« h×nh còng ®−îc ®−a ra trong c¸c ch−¬ng nµy. Sö dông c¸ch tiÕp cËn nµo sÏ phô thuéc vµo øng dông cña m« h×nh còng nh− yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c. Ch−¬ng cuèi cïng lµ mét b¶n liÖt kª c¸c m« h×nh ®ang ®−îc sö dông, bao gåm mét danh s¸ch c¸c m« h×nh s½n cã, kh¶ n¨ng cña chóng, c¸c yªu cÇu vÒ sè liÖu, vµ c¸c nguån th«ng tin liªn quan. 11
Ban ®Çu chóng t«i dù dÞnh sö dông mét hÖ ký hiÖu thèng nhÊt trong toµn bé cuèn s¸ch, vµ ban biªn tËp còng ®· cè g¾ng ®−a vÒ mét danh s¸ch ký hiÖu chung, nh−ng sau ®ã chóng t«i ®· nhanh chãng nhËn ra r»ng ®iÒu ®ã chØ g©y thªm nhiÒu sù x¸o trén vµ hiÓu nhÇm h¬n lµ nhËn ®−îc sù râ rµng nh− mong muèn. V× vËy ý t−ëng vÒ bé ký hiÖu thèng nhÊt ®· ®−îc bá qua vµ cho phÐp sö dông c¸c ký hiÖu Ýt tiªu chuÈn h¬n nh−ng phï hîp víi c¸c chuyªn ®Ò nghiªn cøu. HÖ ®¬n vÞ SI ®−îc sö dông ë ®©y. 12
Lêi c¶m ¬n §Ó hoµn thµnh cuèn s¸ch nµy nhÊt thiÕt ph¶i cã sù nç lùc céng t¸c cña rÊt nhiÒu ng−êi. Howard P. Johnson xøng ®¸ng víi sù tr©n träng cña tÊt c¶ chóng ta cho viÖc x©y dùng ý t−ëng cuèn s¸ch, gióp ®ì ®Ó nhËn ®−îc sù x¸c nhËn cña ASAE, hç trî viÖc h×nh thµnh cuèn s¸ch vµ ®ång thêi còng lµ mét trong c¸c chñ biªn. Don Brakensiek còng ®· cèng hiÕn rÊt nhiÒu gian ®Ó ph¶n biÖn c¸c ch−¬ng víi vai trß nhµ biªn tËp vµ còng lµ ®ång t¸c gi¶ cña ch−¬ng ®Çu tiªn. Charles Onstad vµ Héi th¶o ASAE SW-217 lµ nh÷ng ®ãng gãp ®Çu tiªn cho cuèn s¸ch. Mét vµi chuyªn ®Ò trong héi th¶o ®−îc dµnh cho viÖc cung cÊp c¸c h−íng dÉn vµ khuyÕn khÝch sö dông m« h×nh. Héi th¶o thñy v¨n SW-212 vµ SW-215 lµ nh÷ng ®ãng gãp tiÕp theo vµo chuyªn kh¶o nµy. Chóng t«i tr©n träng ghi nhËn sù hç trî cña héi ®ång chuyªn kh¶o ASAE vµ cña James Basselman. NhiÒu thµnh viªn trong vµ ngoµi ASAE còng ®· tham gia vµo cuèn s¸ch nh− lµ nh÷ng nhµ ph¶n biÖn cña rÊt nhiÒu ch−¬ng. Nh÷ng b×nh luËn cña hä ®· cã c«ng rÊt lín trong viÖc n©ng cao chÊt l−îng cña cuèn s¸ch vµ gióp chóng t«i lo¹i bá ®−îc rÊt nhiÒu nh÷ng phÇn mµ cã thÓ g©y ra sù hiÓu sai ý ®å thÓ hiÖn. Chóng t«i tr©n träng c¸m ¬n c¸c lêi b×nh vµ gîi ý “sau hËu tr−êng” cña hä. TÊt nhiªn, khèi l−îng lín c«ng viÖc nµy lµ cã sù gãp c«ng søc cña 13 céng t¸c viªn c¸c ch−¬ng, vµ 15 ®ång t¸c gi¶, nh÷ng ng−êi ®· dµnh rÊt nhiÒu thêi gian ®Ó cho ra ®êi mét cuèn s¸ch cã chÊt l−îng. T«i kh«ng thÓ bµy tá hÕt sù kÝnh träng cña m×nh b»ng lêi ®èi víi nh÷ng ®ãng gãp cña hä. Nh÷ng ng−êi nµy ®· nhËn ®−îc sù ®Òn ®¸p kh«ng tÝnh b»ng tiÒn cho nh÷ng c«ng viÖc mµ hä ®· lµm. PhÇn th−ëng cña hä chÝnh lµ thùc tÕ r»ng hä ®· t¹o nªn mét s¶n phÈm cã Ých, vµ ®ãng gãp m·i cho lÜnh vùc m« h×nh hãa thñy v¨n. C. T. Haan 13
Môc lôc Lêi ng−êi dÞch .......................................................................................... 7 Lêi giíi thiÖu ........................................................................................... 9 CÊu tróc cuèn s¸ch .............................................................................. 11 Lêi c¸m ¬n ................................................................................................. 13 Ch−¬ng 1: M« h×nh ho¸ thuû v¨n l−u vùc nhá ...................... 15 1.1 Giíi thiÖu................................................................................................... 17 1.2 Vßng tuÇn hoµn thñy v¨n vµ c¸c thµnh phÇn cña nã .............................. 19 1.3 Ph©n lo¹i m« h×nh .................................................................................... 21 1.4 B¶n chÊt ngÉu nhiªn cña qu¸ tr×nh thñy v¨n.......................................... 29 1.5 C¸c m« h×nh thñy v¨n nh− lµ nh÷ng thµnh phÇn cña c¸c m« h×nh hÖ thèng tµi nguyªn n−íc. ....................................................................... 32 1.6 C¸ch tiÕp cËn c¸c hÖ thèng ....................................................................... 33 1.7 ThiÕt kÕ ..................................................................................................... 34 1.8 Lùa chän m« h×nh ..................................................................................... 35 Tµi liÖu tham kh¶o ...................................................................................... 37 Ch−¬ng 2: C¸c m« h×nh ngÉu nhiªn trong thuû v¨n ........... 39 2.1 Giíi thiÖu................................................................................................... 41 2.2 Vai trß cña c¸c m« h×nh ngÉu nhiªn trong m« h×nh ho¸ l−u vùc ............ 43 2.3 C¸c ®Æc tr−ng thèng kª cña chuçi thuû v¨n thêi gian............................. 44 2.4 C¸c m« h×nh ngÉu nhiªn........................................................................... 59 2.5 C¸c m« h×nh bé nhí ng¾n ......................................................................... 60 2.6 C¸c m« h×nh bé nhí dµi ............................................................................ 74 2.7 So s¸nh c¸c m« h×nh bé nhí ng¾n vµ bé nhí dµi ..................................... 82 2.8 C¸c qu¸ tr×nh h×nh thµnh sè liÖu ngµy .................................................... 83 2.9 C¸c qu¸ tr×nh ph©n r·............................................................................... 89 2.10 C¸c m« h×nh hçn hîp .............................................................................. 92 2.11 Nh÷ng vÊn ®Ò th−êng gÆp víi c¸c m« h×nh thñy v¨n ngÉu nhiªn ........ 97 2.12 Lùa chän m« h×nh ................................................................................... 100 2.13 ¦íc l−îng c¸c tham sè ............................................................................ 102 2.14 Tãm t¾t .................................................................................................... 124 Tµi liÖu tham kh¶o ...................................................................................... 125
Ch−¬ng 3: Gi¸ng thuû .......................................................................... 135 3.1 Giíi thiÖu................................................................................................... 137 3.2 L−îng m−a ................................................................................................ 138 3.3 M« h×nh l−îng m−a ................................................................................... 149 3.4 L−îng m−a - mét phÇn cña c¸c m« h×nh thñy v¨n .................................. 161 3.5 TuyÕt trong m« h×nh ho¸ l−u vùc nhá...................................................... 171 3.6 M« h×nh tuyÕt tan ..................................................................................... 176 3.7 L−îng tuyÕt tan trong c¸c m« h×nh thñy v¨n .......................................... 186 Tµi liÖu tham kh¶o ...................................................................................... 190 Ch−¬ng 4: Qu¸ tr×nh thÊm ................................................................ 205 4.1 Giíi thiÖu................................................................................................... 207 4.2 M« t¶ chung............................................................................................... 208 4.3 Ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n.................................................................................. 211 4.4 Nh÷ng c¸ch gi¶i ph−¬ng tr×nh Richard.................................................... 216 4.5 C¸c nh©n tè ¶nh h−ëng tíi thÊm.............................................................. 218 4.6 C¸c m« h×nh thÊm gÇn ®óng .................................................................... 234 4.7 C¸c ph−¬ng ph¸p sè trÞ ............................................................................. 258 4.8 Tæng kÕt..................................................................................................... 269 Tµi liÖu tham kh¶o ...................................................................................... 270 Ch−¬ng 5: Dßng ch¶y mÆt, tÝch tr÷ vµ vËn chuyÓn ............. 281 5.1 C¸c tiÕp cËn m« h×nh l−u vùc s«ng........................................................... 284 5.2 Kh¸i niÖm ho¸ c¸c thµnh phÇn................................................................. 286 5.3 Sù ph¸t triÓn ®−êng qu¸ tr×nh n−íc......................................................... 292 5.4 ThuyÕt dßng ch¶y trµn.............................................................................. 301 5.5 Dßng ch¶y trµn tr¹ng th¸i æn ®Þnh........................................................... 315 5.6 M« pháng dßng ch¶y mÆt víi c¸c m« h×nh th«ng sè tËp trung................ 330 5.7 C¸c m« h×nh liªn kÕt ................................................................................ 349 5.8 M« h×nh l−u vùc dßng ch¶y mÆt th«ng sè ph©n phèi............................... 357 5.9 Lùa chän m« h×nh vµ mèi quan hÖ gi÷a c¸c thµnh phÇn ........................ 360 Tµi liÖu tham kh¶o ...................................................................................... 364 Ch−¬ng 6: Qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc .................................. 369 6.1 Giíi thiÖu................................................................................................... 371 6.2 TriÓn väng ................................................................................................. 372 6.3 Nguyªn lý cña bèc tho¸t h¬i ..................................................................... 374 6.4 C¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc tiÒm n¨ng .. 378 6.5 Qu¸ tr×nh bèc tho¸t h¬i n−íc cña c©y....................................................... 403 6.6 Qu¸ tr×nh bèc h¬i n−íc trong ®Êt ............................................................. 414 6.7 C¸c ph−¬ng ph¸p bèc tho¸t h¬i thùc tÕ.................................................... 415 Tµi liÖu tham kh¶o ...................................................................................... 426
Ch−¬ng 7: Dßng ch¶y s¸t mÆt vµ hÖ thèng n−íc ngÇm....... 443 7.1 Giíi thiÖu c¸c kh¸i niÖm ........................................................................... 445 7.2 Lý thuyÕt dßng ch¶y s¸t mÆt .................................................................... 450 7.3 Lý thuyÕt dßng ch¶y s¸t mÆt vµ c¸c nç lùc m« h×nh hãa l−u vùc ........... 458 7.4 X©y dùng m« h×nh kinh nghiÖm cña n−íc s¸t mÆt .................................. 461 7.5 C¸c ph−¬ng ph¸p tiÕp cËn ngÉu nhiªn..................................................... 463 7.6 N−íc s¸t mÆt vµ m« h×nh hãa l−u vùc nhá .............................................. 466 Tµi liÖu tham kh¶o ...................................................................................... 468 Ch−¬ng 8: M« h×nh ho¸ c¸c qu¸ tr×nh xãi mßn ...................... 479 8.1 Giíi thiÖu vÒ hÖ thèng xãi mßn – båi l¾ng cña c¸c l−u vùc nhá .............. 481 8.2 M« h×nh ho¸ xãi mßn vïng ®Êt cao........................................................... 493 8.3 ¦íc l−îng xãi mßn b»ng ph−¬ng tr×nh mÊt ®Êt th«ng dông ................... 505 8.4 ¦íc l−îng s¶n l−îng bïn c¸t víi ph−¬ng tr×nh mÊt ®Êt biÕn ®æi ............ 510 8.5 C¸c m« h×nh c¬ b¶n ................................................................................... 512 8.6 C¸c qu¸ tr×nh liªn r·nh ............................................................................ 514 8.7 C¸c qu¸ tr×nh xãi mßn r·nh...................................................................... 529 8.8 C¸c qu¸ tr×nh lßng dÉn ............................................................................. 568 8.9 C¸c qu¸ tr×nh ®Ëp d©ng ............................................................................ 583 8.10 T−¬ng t¸c gi÷a m« h×nh xãi mßn vµ m« h×nh thñy v¨n......................... 587 8.11 Mét sè vÝ dô m« h×nh xãi mßn ................................................................ 594 Tµi liÖu tham kh¶o ...................................................................................... 599 C¸c ký hiÖu ................................................................................................... 610 Ch−¬ng 9: M« h×nh chÊt l−îng n−íc ®Êt n«ng nghiÖp .. 621 9.1 Giíi thiÖu................................................................................................... 623 9.2 M« h×nh ho¸ .............................................................................................. 625 9.3. C¸c qu¸ tr×nh vËn chuyÓn........................................................................ 633 9.4. C¸c thµnh phÇn hãa häc .......................................................................... 635 9.5. C¸c m« h×nh kÕt hîp ................................................................................ 648 9.6. Ph¸t triÓn m« h×nh................................................................................... 651 9.7. Tæng kÕt.................................................................................................... 652 Tµi liÖu tham kh¶o ...................................................................................... 653 Ch−¬ng 10: Mét sè m« h×nh l−u vùc s«ng ®iÓn h×nh ........... 667 10.1 CÊu tróc m« h×nh .................................................................................... 669 10.2 C¸c ®Æc ®iÓm m« h×nh l−u vùc s«ng ....................................................... 671 10.3 M« h×nh l−u vùc s«ng Stanford .............................................................. 674 10.4 M« h×nh l−u vùc s«ng USDA HL-74 ...................................................... 680 10.4 M« h×nh l−u vùc s«ng SCS TR-20........................................................... 685 10.5 M« h×nh SSARR ...................................................................................... 690 10.6 So s¸nh c¸c m« h×nh ............................................................................... 696
10.7 C¸c m« h×nh tham sè ph©n phèi............................................................. 697 Tµi liÖu tham kh¶o ...................................................................................... 703 Ch−¬ng 11: Lùa chän, hiÖu chØnh vµ kiÓm chøng c¸c m« h×nh thuû v¨n .......................................................... 709 11.1 Giíi thiÖu................................................................................................. 711 11.2 Nguyªn t¾c c¬ b¶n cña lùa chän m« h×nh............................................... 712 11.3 C¸c b−íc so s¸nh c¸c m« h×nh sè ............................................................ 714 11.4 Nh÷ng vÊn ®Ò trong chiÕn l−îc m« h×nh hãa ......................................... 716 11.5 C¸c vÊn ®Ò kh¸i qu¸t hãa m« h×nh......................................................... 720 11.6 C¸c vÊn ®Ò cÊu tróc m« h×nh .................................................................. 724 11.7 C¸c vÊn ®Ò hiÖu chØnh m« h×nh .............................................................. 725 11.8 C¸c vÊn ®Ò thö nghiÖm vµ kiÓm chøng m« h×nh ................................... 731 11.9 C¸c vÊn ®Ò ph¸t triÓn m« h×nh ............................................................... 733 11.10 Tr×nh diÔn vµ kÕt nèi kÕt qu¶ m« h×nh ................................................ 735 11.11 Tæ chøc hiÖu chØnh m« h×nh ................................................................. 736 11.12 Nh÷ng hç trî hiÖu chØnh b»ng ®å gi¶i.................................................. 744 11.13 Nh÷ng hç trî hiÖu chØnh b»ng sè trÞ .................................................... 746 11.14 C¸ch tiÖm cËn hÖ thèng ®èi víi hiÖu chØnh vµ kiÓm chøng ................. 755 11.15 Minh häa c¸c thñ tôc hiÖu chØnh .......................................................... 761 11.16 Tãm t¾t .................................................................................................. 766 Tµi liÖu tham kh¶o ...................................................................................... 766 Ch−¬ng 12: øng dông vµ lùa chän c¸c m« h×nh thuû v¨n 771 12.1 Giíi thiÖu................................................................................................. 773 12.2 C¸c øng dông cña m« h×nh ..................................................................... 780 12.3 C¸c ph−¬ng ph¸p lùa chän m« h×nh ....................................................... 802 Tµi liÖu tham kh¶o ...................................................................................... 813 Ch−¬ng 13: C¸c m« h×nh hiÖn cã ..................................................... 825
Ch−¬ng 1 M« h×nh ho¸ thuû v¨n l−u vùc nhá 1.1 Giíi thiÖu ........................................................................................ 17 1.2 Vßng tuÇn hoµn thñy v¨n vµ thµnh phÇn cña nã .......................... 19 1.3 Ph©n lo¹i m« h×nh ......................................................................... 21 1.4 B¶n chÊt ngÉu nhiªn cña qu¸ tr×nh thñy v¨n ............................... 29 1.5 C¸c m« h×nh thñy v¨n lµ nh÷ng thµnh phÇn cña c¸c m« h×nh hÖ thèng tµi nguyªn n−íc. ......................................................................... 32 1.6 C¸ch tiÕp cËn c¸c hÖ thèng ............................................................. 33 1.7 ThiÕt kÕ ........................................................................................... 34 1.8 Lùa chän m« h×nh ........................................................................... 35 Tµi liÖu tham kh¶o ............................................................................... 37 15
16
M« h×nh ho¸ thuû v¨n c¸c l−u vùc nhá T¸c gi¶: D.A. Woolhiser, USDA, ARS, Fort Collins, CO vµ D. L. Brakensiek, Northwest Watershed Research Center, USDA, ARS, Boise, ID 1.1 Giíi thiÖu Tæng hîp hÖ thèng thñy v¨n, dù b¸o vµ tèi −u ho¸ lµ mét trong nh÷ng ho¹t ®éng quan träng trong thiÕt kÕ c¸c hÖ thèng tµi nguyªn n−íc. Tæng hîp hÖ thèng thñy v¨n liªn quan ®Õn viÖc lùa chän mét m« h×nh thÝch hîp vµ ph©n tÝch ®Ó kiÓm tra ho¹t ®éng cña m« h×nh ®ã (Dogge, 1973). Khi mét m« h×nh thuû v¨n ®· ®−îc chän, nã cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó dù b¸o c¸c biÕn thuû v¨n kh¶ n¨ng mµ chóng lµ ®Çu vµo cho nh÷ng thµnh phÇn c¬ b¶n cña hÖ thèng tµi nguyªn n−íc. Nh÷ng biÕn thiÕt kÕ cña c¸c thµnh phÇn hoÆc sè l−îng, vÞ trÝ vµ kiÓu cña nh÷ng thµnh phÇn cã thÓ ®−îc thay ®æi sau ®ã vµ b»ng viÖc ®¸nh gi¸ c¸c ph−¬ng ¸n ta cã thÓ t×m ra ph−¬ng ¸n tèi −u. Tæng hîp hÖ thèng thñy v¨n còng ph¶i tr¶ lêi nh÷ng c©u hái nh−: “ViÖc qu¶n lý ®Êt n«ng nghiÖp ®· g©y ra nh÷ng t¸c ®éng nµo ®èi víi chÊt l−îng vµ khèi l−îng n−íc ?” bëi v× kh«ng thÓ nµo thu ®−îc nh÷ng d÷ liÖu thùc nghiÖm cho tÊt c¶ c¸c sù kÕt hîp gi÷a nh÷ng ho¹t ®éng canh t¸c hoa mµu vµ chÕ ®é thñy v¨n. ViÖc m« h×nh ho¸ thñy v¨n yªu cÇu mét c¸ch ®¬n gi¶n hoÆc kh¸i qu¸t. ThËt vËy, qua kinh nghiÖm thùc tÕ con ng−êi thÊy r»ng muèn hiÓu vµ dù b¸o gi¸ trÞ bÊt cø mét bé phËn nµo cña m«i tr−êng th× cÇn ph¶i kh¸i qu¸t. “Sù kh¸i qu¸t bao gåm, viÖc thay thÕ mét bé phËn cña tæng thÓ d−íi h×nh thøc m« h×nh cÊu tróc ®¬n gi¶n h¬n. Nh÷ng m« h×nh, mét mÆt lµ h×nh thøc hay trÝ tuÖ, mÆt 17