Mô hình toán thủy văn lưu vực nhỏ - Chương 12: Ứng dụng và lựa chọn các mô hình thủy văn

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:54

Thêm vào BST

Báo xấu

145
lượt xem 24
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương này nhằm tổng kết các ứng dụng của các mô hình thủy văn đối với các lưu vực sông nhỏ. Ngoài ra còn có một số hướng dẫn lựa chọn một mô hình cho một vấn đề cụ thể.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Mô hình toán thủy văn lưu vực nhỏ - Chương 12: Ứng dụng và lựa chọn các mô hình thủy văn

Ch−¬ng 12 øng dông vµ lùa chän c¸c M« h×nh thuû v¨n 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 7 71
7 72
øng dông vµ lùa chän c¸c m« h×nh thuû v¨n T¸c gi¶: Thomas J. Jackson, Nhµ Thñy v¨n häc, USDA, ARS, Hydrology Laboratory, Beltsville, MD. 12.1 giíi thiÖu Ch−¬ng nµy nh»m tæng kÕt vÒ c¸c øng dông cña c¸c m« h×nh thuû v¨n ®èi víi c¸c l−u vùc s«ng nhá. Ngoµi ra, cßn cã mét sè h−íng dÉn lùa chän mét m« h×nh cho mét vÊn ®Ò cô thÓ. HÇu hÕt c¸c m« h×nh ®Ò cËp ®Õn sÏ ®−îc m« t¶ trong ch−¬ng 13. TÊt c¶ c¸c øng dông cña m« h×nh cã thÓ chia lµm hai lo¹i: mét lo¹i ®Ó ®−a ra quyÕt ®Þnh thùc tiÔn vµ mét lo¹i ®Ó nghiªn cøu vµ ®µo t¹o. MÆc dï ë ®©y chóng ta nãi chung chñ yÕu nghiªn cøu lo¹i thø hai, nh−ng chóng ta còng sÏ nhÊn m¹nh tíi lo¹i thø nhÊt. ë c¸c phÇn sau, chóng ta sÏ cung cÊp chi tiÕt h¬n. 12.1.1 C¸c øng dông m« h×nh øng dông thùc tiÔn: Trong mét øng dông thùc tiÔn, c¸c nhµ ph©n tÝch sö dông c¸c th«ng tin thñy v¨n ®Ó lùa chän mét ph−¬ng ¸n ho¹t ®éng tèi −u. Th−êng th×, trõ tr−êng hîp ®¬n gi¶n nhÊt, c¸c nhµ ph©n tÝch sÏ liªn kÕt c¸c d÷ liÖu thuû v¨n víi c¸c lo¹i d÷ liÖu kh¸c (vÝ dô nh−, kinh tÕ, x· héi vµ sinh vËt) b»ng viÖc sö dông mét hµm hiÖn hoÆc mét hµm Èn cã ¶nh h−ëng tíi mçi lo¹i d÷ liÖu, t−¬ng øng víi tÇm quan träng cña nã trong c¸c tr¹ng th¸i ®Æc thï. Trong qu¸ tr×nh nµy, nh÷ng biÕn thuû v¨n lµ d÷ liÖu vµo cho m« h×nh øng dông cô thÓ. C¸c øng dông cô thÓ cã thÓ ®−îc chia nhá thµnh nhiÒu c¸ch. Mét c¸ch ®ã lµ cã thÓ dùa trªn møc ®é cña viÖc ®−a ra quyÕt ®Þnh, dù ¸n, thiÕt kÕ - quy ho¹ch vµ qu¸ tr×nh thùc hiÖn (Mc Pherson, 1975a). C¸c nghiªn cøu vÒ quy 7 73
ho¹ch ®−îc tËp trung vµo c¸c vÊn ®Ò quy m« lín. Trong nh÷ng nghiªn cøu nh− vËy, sù t−¬ng t¸c cña c¸c yÕu tè c¬ b¶n kh¸c nhau trong ph¹m vi quy ho¹ch ph¶i ®−îc xem xÐt, còng nh− c¸c sù liªn quan cña c¸c ®Þa ®iÓm riªng lÎ víi môc tiªu tæng thÓ. ë cÊp ®é nµy cña dù ¸n, nh÷ng biÕn ®æi thuû v¨n cã thÓ ®ãng mét vai trß t−¬ng ®èi phô trong viÖc ®−a ra quyÕt ®Þnh. Ngoµi ra, cßn cã nh÷ng vÊn ®Ò trong sù lùa chän d÷ liÖu do quy m« réng cña nh÷ng nghiªn cøu nh− vËy. V× hai lý do nµy ng−êi ta Ýt nhÊn m¹nh tíi sù phøc t¹p cña m« h×nh. Trong c¸c nghiªn cøu ë cÊp ®é thiÕt kÕ, mét quyÕt ®Þnh ®−îc ®−a ra ®Ó thùc hiÖn mét môc ®Ých nhÊt ®Þnh. Cã thÓ ®©y lµ kÕt qu¶ mét nghiªn cøu cÊp ®é quy ho¹ch hoÆc thùc hiÖn mét chÝnh s¸ch ®· cã. ë ®iÓm nµy, nhµ ph©n tÝch th−êng quan t©m ®Õn vÊn ®Ò vÒ c¸c ¶nh h−ëng cã liªn quan ®Õn sù thay ®æi thuû v¨n vµ lµm sao ®Ó hoµn thµnh víi chi phÝ thÊp nhÊt. C¸c th«ng tin kh¸c Ýt ®−îc nhÊn m¹nh h¬n. Mét tr¹ng th¸i ®Æc tr−ng cã thÓ lµ thiÕt kÕ cña mét cong tr×nh chËm lò kiÓm so¸t dßng ch¶y tõ mét sù kiÖn cã x¸c suÊt x¶y ra lµ X n¨m víi chi phÝ thÊp nhÊt. Nh÷ng thay ®æi thuû v¨n cã thÓ lµ l−u l−îng ®Ønh lò vµ l−u l−îng dßng ch¶y kÕt hîp víi biÕn cè X n¨m. §−¬ng nhiªn c¸c m« h×nh thuû v¨n ®−îc nhÊn m¹nh nhiÒu h¬n. RÊt nhiÒu nghiªn cøu ®· t×m tßi hoÆc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nhËn d¹ng. Nh÷ng kiÓu ph©n tÝch nµy ¸p dông cho c¶ phÇn quy ho¹ch vµ thiÕt kÕ. CÊp ®é t¸c nghiÖp cña viÖc ®−a ra quyÕt ®Þnh liªn quan ®Õn nh÷ng vÊn ®Ò nh−: kÕ ho¹ch t−íi tiªu vµ ®iÒu tiÕt tr÷ n−íc. Hµm môc tiªu ®−îc biÕt ®Õn mét c¸ch ®iÓn h×nh. VÊn ®Ò cña nh÷ng ng−êi ®−a ra quyÕt ®Þnh lµ ®¸nh gi¸ ®iÒu kiÖn hiÖn t¹i, dù ®o¸n c¸c sù kiÖn t−¬ng lai vµ lùa chän mét ph−¬ng h−íng ho¹t ®éng tèi −u theo mét môc tiªu. M« h×nh nµy còng lµ mét c«ng cô cho viÖc kÕt hîp ®iÒu kiÖn hÖ thèng vµ c¸c sù kiÖn dù ®o¸n víi hµm vËn chuyÓn thuû v¨n ®Ó dÔ dµng lËp ®−îc th«ng tin h÷u Ých cã thÓ sö dông trong viÖc ®−a ra quyÕt ®Þnh. ë tÊt c¶ c¸c cÊp ®é cña quyÕt ®Þnh, nhµ ph©n tÝch ®ßi hái mét dù ®o¸n chÝnh x¸c, ph¶n øng cña hÖ thèng ®èi víi mçi d÷ liÖu vµo x¸c ®Þnh, ®èi t−îng ®Ó ®¸nh gi¸ chi phÝ. §èi víi c¸c nghiªn cøu triÓn khai, th× mét yÕu tè kh¸c lµ thêi gian còng rÊt quan träng. Nh− ®· m« t¶ trong tµi liÖu cña Côc c«ng binh Mü (1972), kh¶ n¨ng sö dông cña mét dù b¸o phô thuéc vµo ®é chÝnh x¸c vµ thêi 7 74
®o¹n cña nã. Gi¸ trÞ cña mét dù b¸o hoµn h¶o còng chØ lµ v« nghÜa nÕu thêi gian dù b¸o tr−íc cña sù kiÖn lµ b»ng 0.. CÊp ®é t¸c nghiÖp cña m« h×nh th−êng lµ nh÷ng øng dông cô thÓ bëi v× tÝnh kh¸c biÖt lín cña c¸c b−íc qu¶n lý thùc hµnh, c¸c vÊn ®Ò gÆp ph¶i vµ c¸c thiÕt lËp hÖ thèng thùc tÕ. Lindahl vµ Hamriclc (1970) ®· nghiªn cøu tíi c¸c yÕu tè bæ sung, bao gåm c¸c lo¹i kinh phÝ, c¸c yÕu tè nµy ph¶i ®−îc xem xÐt khi sö dông c¸c m« h×nh thuû v¨n cho cÊp ®é thùc hiÖn quyÕt ®Þnh t¸c nghiÖp. ë ch−¬ng nµy, chóng ta chia nhá c¸c øng dông m« h×nh theo tõng vÊn ®Ò thµnh 5 lo¹i chÝnh: øng dông cho n«ng nghiÖp, øng dông cho rõng vµ ®Êt hoang, khai th¸c trªn bÒ mÆt, c¸c c«ng tr×nh ®« thÞ vµ c«ng tr×nh nhá. C¸c øng dông n«ng nghiÖp l¹i ®−îc chia nhá h¬n thµnh c¸c øng dông t−íi, øng dông tiªu tho¸t n−íc vµ sö dông ®Êt. Nh×n chung, vÉn cã mét kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ph−¬ng ph¸p ®−îc sö dông trªn thùc tÕ ®Ó t¹o ra d÷ liÖu thuû v¨n vµ quy ho¹ch hiÖn t¹i cña m« h×nh thuû v¨n. Cã nhiÒu yÕu tè gãp phÇn t¹o nªn kho¶ng c¸ch nµy, nh−ng yÕu tè quan träng nhÊt liªn quan tíi tÝnh kinh tÕ cña c¸c thiÕt lËp l−u vùc s«ng nhá vµ viÖc x©y dùng m« h×nh. HÇu hÕt nh÷ng ng−êi lµm øng dông quyÕt ®Þnh ®Òu nhËn thÊy r»ng, mét sè ph−¬ng ph¸p hä ®ang sö dông ®Ó t×m ra d÷ liÖu thuû v¨n th× Ýt h¬n nh÷ng ph−¬ng ph¸p thuû v¨n tèi −u nhiÒu. Hä còng nhËn thøc ®−îc r»ng, trong mét sè vÊn ®Ò vÒ l−u vùc s«ng, lîi nhuËn tæng céng th× t−¬ng ®èi nhá vµ nh÷ng nç lùc ®Ó t¨ng nh÷ng kho¶n lîi nhuËn nµy b»ng c¸ch sö dông d÷ liÖu tèt h¬n trong øng dông thiÕt lËp còng chØ lµm t¨ng thªm mét lîi nhuËn nhá. Do vËy, th«ng th−êng sö dông c¸c m« h×nh thuû v¨n “®¾t gi¸” th× kh«ng hîp lý l¾m. C¸c m« h×nh thuû v¨n sÏ cã nhiÒu øng dông h¬n nÕu nh÷ng ng−êi ph¸t triÓn nã cè g¾ng tËp trung nç lùc ®Ó lµm cho chóng trë nªn dÔ dµng h¬n khi sö dông. §iÒu nµy ®ßi hái nh÷ng s¸ng kiÕn cña ng−êi ph¸t triÓn m« h×nh. Cã mét ph−¬ng ph¸p cã thÓ lµm ®−îc ®iÒu nµy ®ã lµ lîi dông c¸c tr¹ng th¸i c©n b»ng kinh tÕ. §©y lµ nh÷ng tr¹ng th¸i mµ trong ®ã mét sè vÊn ®Ò tØ lÖ nhá cña cïng mét lo¹i gÆp ph¶i nh− lµ thiÕt kÕ cèng ngÇm trong mét khu vùc qu¶n lý. Trong mét tr−êng hîp c¬ b¶n, viÖc sö dông mét m« h×nh thuû v¨n cã thÓ kh«ng hîp 7 75
lý. Tuy nhiªn, trong mét c¬ së ph¸t triÓn, c¸c nç lùc ®Ó ph¸t huy c¸c ph−¬ng ph¸p tèt h¬n cã thÓ lµ hîp lý. Crawford (1973 a) ®−a ra 2 ph−¬ng ph¸p: 1. Sö dông m« h×nh ®Ó ph¸t triÓn c¸c b¶ng thiÕt kÕ hoÆc biÓu ®å 2. TÝnh to¸n tr−íc d÷ liÖu sÏ ®−îc sö dông trong tÊt c¶ c¸c vÊn ®Ò vµ sau ®ã cung cÊp mét ph−¬ng ph¸p ®¬n gi¶n cho sù c©n b»ng cña ph©n tÝch. Nh÷ng ph−¬ng ph¸p nh− vËy chØ ra triÓn väng tèt nhÊt cho viÖc më réng sö dông c¸c m« h×nh thuû v¨n. Mét sè øng dông sö dông ph−¬ng ph¸p nµy sÏ ®−îc nh¾c tíi sau. øng dông cña c¸c m« h×nh còng cã thÓ t¨ng nÕu c¸c m« h×nh ®Òu qua kiÓm tra vµ ®−îc chøng minh b»ng tµi liÖu, mét b¶n ghi chÐp hµng n¨m cÈn thËn cña ng−êi sö dông cã s½n th× ng−êi sö dông cã thÓ nhËn ®−îc mét b¶n sao cã thÓ sö dông ®−îc cña m« h×nh vµ viÖc ®µo t¹o lu«n s½n cã. øng dông cho nghiªn cøu vµ ®µo t¹o Lo¹i quan träng thø hai cña øng dông c¸c m« h×nh thuû v¨n ®ã lµ xem m« h×nh nh− lµ mét ph−¬ng tiÖn kiÓm tra vµ ®µo t¹o víi môc ®Ých lµ ®Ó hiÓu râ h¬n vÒ vßng tuÇn hoµn thuû v¨n. Mét sù kh¸c biÖt quan träng gi÷a lo¹i øng dông nµy vµ lo¹i øng dông thùc tiÔn lµ nghiªn cøu vµ ®µo t¹o liªn quan ®Õn c¸c kiÕn thøc trong khi øng dông thùc tiÔn chñ yÕu liªn quan tíi d÷ liÖu. Nh− ®· m« t¶ bëi Diskin (1970), khi mét nhµ nghiªn cøu x©y dùng mét m« h×nh, anh ta ph¶i x¸c ®Þnh râ kiÕn thøc cña anh ta vÒ c¸c qu¸ tr×nh tù nhiªn x¶y ra. NÕu sau ®ã anh ta kiÓm tra m« h×nh b»ng c¸ch so s¸nh d÷ liÖu ra cña nã víi d÷ liÖu tõ c¸c sù kiÖn quan s¸t ®−îc, anh ta cã thÓ lËp mét b¶n t−êng tr×nh vÒ gi¸ trÞ cña m« h×nh. Sù phï hîp chøng thùc ý kiÕn cña anh ta trong khi ®ã sù kÏm phï hîp dÉn tíi sù b¸c bá m« h×nh. Johnson (1973) ®· chØ ra r»ng lîi Ých gi¸n tiÕp cña m« h×nh c¬ b¶n lµ tãm t¾t l¹i c¸c vÊn ®Ò, c¸c kh¸i niÖm mµ nhµ nghiªn cøu ®· gÆp ph¶i trong khi nh÷ng ng−êi kh¸c l¹i cã thÓ kh«ng chó ý ®Õn nã. Ngoµi ra, c¸c thiÕu hôt d÷ liÖu vµ ph¹m vi cÇn thiÕt cña nghiªn cøu còng ®−îc x¸c ®Þnh râ. Nhµ nghiªn cøu còng cã thÓ ®¹t ®−îc nh÷ng hiÓu biÕt quan träng tËp trung vµo c¸c thµnh phÇn cña vßng tuÇn hoµn thuû v¨n trong nh÷ng hoµn c¶nh ®Æc thï sÏ h−íng dÉn anh ta trong viÖc x©y dùng c¸c m« h×nh ®¬n gi¶n vµ thùc tÕ h¬n. Qu¸ tr×nh nµy cña viÖc ph©n tÝch môc ®Ých cã thÓ rÊt h÷u Ých. 7 76
Mét øng dông quan träng cña c¸c m« h×nh thuû v¨n trong nghiªn cøu lµ chóng cã thÓ ®¸p øng ®−îc nh− mét tiªu ®iÓm trong viÖc nghiªn cøu c¸c ®¬n vÞ ®a quy luËt, do ®ã t¹o nªn sù liªn kÕt (Engman, 1970) . Mét vµi n¨m tr−íc ®©y, viÖc sö dông c¸c m« h×nh thuû v¨n chñ yÕu ®−îc giíi h¹n trong ph¹m vi nghiªn cøu. Tuy nhiªn c¸c nhµ ph©n tÝch ngµy nay mong muèn cã thÓ thùc hiÖn nh÷ng m« h×nh nµy th−êng xuyªn. Khuynh h−íng nµy ®−îc ph¶n ¸nh trong hai tµi liÖu phæ biÕn vÒ thuû v¨n. Mét b¶n sím h¬n cña unsley vµ céng sù (1975) vµ sau ®ã lµ cña Viessman vµ nnk. (1977) gåm rÊt Ýt d÷ liÖu vÒ qu¸ tr×nh liªn kÕt hay c¸c kiÓu m« h×nh thuû v¨n m« pháng. Nh÷ng tµi liÖu gÇn ®©y ®· ®−îc më réng ®Ó cã nhiÒu d÷ liÖu h¬n trong c¸c m« h×nh nµy. Ngoµi ra, cã hai tµi liÖu kh¸c lµ cña Overton vµ Meadows (1976) vµ Fleming (1975) chØ liªn quan ®Õn viÖc x©y dùng m« h×nh thuû v¨n còng ®· ®−îc xuÊt b¶n. Mét sinh viªn ph¶i mÊt mét thêi gian ®¸ng kÓ ®Ó nghiªn cøu c¸c qu¸ tr×nh thuû v¨n riªng lÎ cña vßng tuÇn hoµn thuû v¨n vµ th«ng qua c¸c thÝ nghiÖm míi ®¹t ®−îc sù ®¸nh gi¸ cña mçi mét qu¸ tr×nh. ViÖc sö dông mét m« h×nh gióp sinh viªn kiÓm tra ®−îc sù ¶nh h−ëng lÉn nhau cña nh÷ng qu¸ tr×nh riªng lÎ. Khi c¸c m« h×nh ®−îc thùc hiÖn trªn mét hÖ thèng m¹ng m¸y tÝnh, mét sinh viªn cã thÓ thùc hiÖn c¸c thÝ nghiÖm rÊt nhanh chãng. Moore (1971) còng chØ ra viÖc sö dông c¸c m« h×nh trong ®µo t¹o gióp häc sinh tÝch luü ®−îc kinh nghiÖm vµ mét sù ®¸nh gi¸ vÒ tËp hîp c¸c vÊn ®Ò d÷ liÖu vµ xö lý. 12.1.2 Lùa chän m« h×nh Trong qu¸ tr×nh t×m ra mét ph−¬ng h−íng ho¹t ®éng, øng dông thùc tiÕn sö dông nhiÒu th«ng tin vÒ c¸c biÕn ®æi. Sù tèi −u cu¶ quyÕt ®Þnh dùa trªn mét tiªu chuÈn x¸c ®Þnh ch¼ng h¹n nh− lµ tiªu chuÈn vÒ lîi nhuËn tÝnh b»ng tiÒn. D÷ liÖu kh«ng chÝnh x¸c cã thÓ lµm cho ng−êi quyÕt ®Þnh chän lùa ph−¬ng h−íng ho¹t ®éng sinh ra Ýt lîi nhuËn h¬n hoÆc mÊt ®i lîi nhuËn. Ng−êi ®−a ra quyÕt ®Þnh cã thÓ tr¸nh ®−îc nh÷ng mÊt m¸t nµy khi cã d÷ liÖu chÝnh x¸c, lÊy ®−îc tõ c¸c m« h×nh hoÆc c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c. Mçi mét ph−¬ng ph¸p sÏ cã mét gi¸ trÞ kh¸c nhau. Ph−¬ng ph¸p tèt nhÊt lµ ph−¬ng ph¸p cung cÊp sù 7 77
kh¸c nhau tèi ®a gi÷a gi¸ trÞ cña nã vµ chi phÝ ®Ó nhËn ®−îc th«ng tin cÇn thiÕt. SÏ rÊt h÷u Ých cho mét ng−êi ra quyÕt ®Þnh nÕu anh ta cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn nh÷ng ph©n tÝch cÇn thiÕt ®Ó quyÕt ®Þnh gi¸ trÞ vµ chi phÝ cña c¸c m« h×nh thuû v¨n kh¸c nhau trong mçi vÊn ®Ò mµ anh ta gÆp ph¶i. Tuy nhiªn, nh÷ng ph©n tÝch nµy th−êng ®ßi hái nhiÒu nguån lùc h¬n lµ kh¶ n¨ng anh ta cã thÓ thùc hiÖn. KÕt qu¶ lµ ng−êi quyÕt ®Þnh sö dông nh÷ng kü thuËt gÇn ®óng vµ hy väng chóng sÏ t¹o ra nh÷ng kÕt qu¶ gièng nhau. RÊt nhiÒu c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c ®· ®−îc tr×nh bµy trong c¸c s¸ch nghiªn cøu vÒ viÖc sö dông trong sù lùa chän c¸c m« h×nh vµ nh÷ng m« h×nh nµy sÏ ®−îc m« t¶ trong mét phÇn sau. Dùa trªn c¬ së nh÷ng ph−¬ng ph¸p nµy vµ nh÷ng nghiªn cøu phô thªm, chóng t«i ®−a ra mét khung lµm viÖc chung cho sù lùa chän m« h×nh- mét ph©n tÝch chi tiÕt chi phÝ - lîi Ých. Ph−¬ng ph¸p nµy bao gåm 5 b−íc sau ®©y: 1. X¸c ®Þnh râ vÊn ®Ò vµ tr×nh bµy chi tiÕt d÷ liÖu cÇn thiÕt cho viÖc ra mét quyÕt ®Þnh 2. Ph©n biÖt c¸c m« h×nh s½n cã 3. X¸c ®Þnh tiªu chuÈn vµ giíi h¹n sÏ ®−îc sö dông vµ ®Þnh râ gi¸ trÞ cho mçi m« h×nh s½n cã (ph©n tÝch ¶nh h−ëng) 4. TÝnh to¸n chi phÝ cho tõng phÇn trong mçi m« h×nh 5. §¸nh gi¸ xÕp lo¹i c¸c m« h×nh vµ lùa chän §©y lµ mét hÖ thèng ®Þnh gi¸ chi tiÕt bëi v× nã gióp cho nhµ ph©n tÝch quyÕt ®Þnh chÝnh x¸c xem anh ta cÇn ph¶i ®Æt nç lùc vµo nã bao nhiªu? PhÇn thø nhÊt cã thÓ ®ßi hái nhiÒu nç lùc tuy nhiªn nªn coi phÇn nµy lµ b−íc ®Çu tiªn cña b¶n ph©n tÝch cho dï ®· chän ®−îc m« h×nh. Vµi n¨m tr−íc ®©y phÇn thø hai cÇn mét nç lùc ®¸ng kÓ. Tuy nhiªn ngµy nay nhiÒu cuéc kh¶o s¸t, vÝ dô nh− ch−¬ng 13 cña cuèn s¸ch ®· liÖt kª c¸c m« h×nh s½n cã vµ nh÷ng ®Æc tÝnh cña chóng. Nh÷ng ph©n tÝch tÝnh hiÖu qu¶ liªn quan ®Õn viÖc x¸c ®Þnh râ c¸c cÊp ®é tèi thiÓu cña sù thùc hiÖn. LiÖu m« h×nh cã cung cÊp nh÷ng d÷ liÖu cÇn thiÕt theo kh«ng vµ thêi gian ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c hay kh«ng? B−íc nµy ®−îc Grimsrud vµ nnk. bµn tíi (1974). Quan ®iÓm cña hä (còng lµ quan ®iÓm cña 7 78
t«i) cho r»ng phÇn viÖc nµy kh«ng nhÊt thiÕt ®ßi hái mét nç lùc lín nÕu ®· cã s½n c¸c d÷ liÖu th«ng tin cÇn thiÕt. Tuy nhiªn, nh÷ng lo¹i d÷ liÖu nµy l¹i th−êng kh«ng s½n cã. McCuen vµ nnk. (1977) ®· ®iÓm l¹i rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p cho viÖc quyÕt ®Þnh tÇn suÊt lò vµ ®· t×m thÊy ®−îc r»ng nh÷ng d÷ liÖu chÝnh x¸c th−êng kh«ng ®−îc ®−a ra hoÆc th−êng kh«ng t−¬ng xøng. Do ®ã th−êng th× ng−êi lµm m« h×nh thùc tiÔn th−êng sö dông mét ®¸nh gi¸ kh«ng ®Çy ®ñ hoÆc tù anh ta ®iÒu hµnh viÖc thö nghiÖm kiÓm tra cña m×nh. Ph−¬ng ph¸p nµy mÆc dï kh¸ ®−îc −a chuéng nh−ng vµ kh«ng thiÕt thùc vµ chi phÝ cao. TiÕp theo anh ta sÏ thùc hiÖn mét ph©n tÝch chi phÝ ®Ó so s¸nh chi phÝ −íc tÝnh cña m« h×nh víi kh¶ n¨ng nguån vèn. Anh ta cã thÓ thùc hiÖn c¸c −íc tÝnh nh−ng hiÖn t¹i anh ta cã rÊt Ýt d÷ liÖu s½n cã ®Ó dùa vµo ®ã ®−a ra mét quyÕt ®Þnh. Qua c¸c b−íc ng−êi lµm øng dông thùc tiÔn sÏ tiÕn tíi phÇn viÖc thø 5, hÇu hÕt c¸c m« h×nh sÏ bÞ lo¹i bá. Vµ hÖ thèng ph©n lo¹i còng phøc t¹p kh«ng kÐm. Gtimsrud etal (1976) ®· ®−a ra mét ph−¬ng ph¸p sö dông hai cÊp ®é ®¸nh gi¸ ph©n lo¹i. ë mét phÇn cuèi cña thang ph©n lo¹i, c¸c bµi to¸n tïy ý vÒ träng l−îng cã thÓ ®−îc sö dông, trong khi ®ã ThuyÕt quyÕt ®Þnh còng ®−îc sö dông ë phÇn kia. Nh÷ng h−íng dÉn chung nµy vÉn ch−a x¸c ®Þnh ®−îc râ lµ chóng ta cÇn nç lùc nh− thÕ nµo ®Ó ph©n tÝch. Møc ®é nç lùc thay ®æi tïy theo tõng vÊn ®Ò. Trong nh÷ng tr−êng hîp cùc trÞ, mét h·ng cã thÓ lµm viÖc trong mét dù ¸n ®¬n nhÊt mµ cã lîi nhuËn kinh tÕ t−¬ng ®èi nhá. D−íi nh÷ng ®iÒu kiÖn ®ã, mét ph©n tÝch quan träng ®Ó ®¸nh gi¸ m« h×nh cã thÓ kh«ng cÇn thiÕt. Tuy nhiªn, viÖc qu¶n lý mét ®−êng cao tèc cÊp bang liªn quan ®Õn viÖc cÇn ph¶i xem xÐt cÈn thËn c¸c thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh thñy lîi hµng n¨m. Trong mét nÒn t¶ng dù ¸n th× nh÷ng ph©n tÝch nh− vËy kh«ng cÇn thiÕt nh−ng nÕu lµ tõ mét gãc ®é t¨ng tr−ëng th× ph©n tÝch nh− vËy l¹i lµ cÇn thiÕt. ë phÇn nµy chóng t«i ®· tr×nh bµy mét sè h−íng dÉn cho viÖc lùa chän m« h×nh víi môc ®Ých ®Ó t¹o nªn hai ®iÓm. §Çu tiªn, gi¸ trÞ cña mét m« h×nh ®−îc lÊy tõ thùc tÕ gióp ta tr¸nh ®−îc nh÷ng quyÕt ®Þnh kh«ng ®óng lµm gi¶m lîi nhuËn cña dù ¸n. NÕu gi¸ trÞ nµy ®−îc x¸c ®Þnh vµ gi¸ thµnh còng tÝnh 7 79
®−îc, th× lîi nhuËn cña mçi m« h×nh còng cã thÓ tÝnh to¸n ®−îc vµ v× thÕ cã thÓ lùa chän ®−îc m« h×nh tèt nhÊt. Thø hai, viÖc nghiªn cøu tØ mØ −íc l−îng m« h×nh th−êng kh«ng thÓ thùc hiÖn hoÆc kh«ng thùc tÕ; nç lùc ®Æt vµo nh÷ng nghiªn cøu nµy ph¶i ph¶n ¸nh kÕt qu¶ cña quyÕt ®Þnh sÏ ®−îc thùc hiÖn vµ møc ®é nh¹y c¶m cña nã ®èi víi d÷ liÖu thuû v¨n. Mét ng−êi lµm m« h×nh thùc tiÔn nªn cã mét sè ý t−ëng vÒ nh÷ng yÕu tè ®−îc −u tiªn h¬n. NÕu m« h×nh sÏ ®−îc sö dông nªn xem xÐt l¹i mét lÇn n÷a. MÆc dï nhiÒu tiªu chuÈn hiÖu qu¶ vµ chi phÝ cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng t−¬ng ®èi Ýt nç lùc, chØ s½n cã Ýt th«ng tin ®Ó −íc l−îng d÷ liÖu mµ kh«ng cã kiÓm tra thö nghiÖm ®éc lËp. 12.2 C¸c øng dông cña m« h×nh 12.2.1 N«ng nghiÖp T−íi. Quy ho¹ch, thiÕt kÕ vµ qu¸ tr×nh thùc hiÖn cña hÖ thèng t−íi phôc vô môc ®Ých lµ thu ®−îc lîi nhuËn tèi ®a cho vô mïa. ViÖc t−íi còng cè g¾ng lµm sao cho hiÖu qu¶ viÖc sö dông n−íc ®¹t cao nhÊt. Jensen (1972) chØ ra r»ng hÖ thèng t−íi n−íc cã ¶nh h−ëng tíi toµn bé lîi nhuËn, vµ c¸c yÕu tè kh¸c bªn c¹nh yÕu tè dïng n−íc còng ph¶i ®−îc xem xÐt ®Õn. ThËt may m¾n, ®óng nh− Jensen (1972) ®· c«ng bè, môc tiªu t¹o lîi nhuËn tèi ®a th−êng thµnh c«ng víi hiÖu qu¶ sö dông n−íc. Cho dï c©u hái ®Æt ra lµ x¸c ®Þnh yªu cÇu tæng l−îng n−íc t−íi cho mét mïa hoÆc s¾p ®Æt ch−¬ng tr×nh cho viÖc sö dông n−íc tiÕp theo, ng−êi lµm m« h×nh thiÕt lËp cã thÓ thu ®−îc lîi nhuËn tõ c¸c d÷ liÖu m« t¶ n−íc trong ®Êt nh− mét hµm cña thêi gian vµ c¸c biÕn khÝ hËu. C¸c m« h×nh thuû v¨n cã thÓ sö dông ®Ó t¹o ra d÷ liÖu nµy. §èi víi viÖc s¾p ®Æt ch−¬ng tr×nh t−íi, vÊn ®Ò ë ®©y lµ ph¶i kiÓm so¸t tr¹ng th¸i cña c¸c nguån n−íc dù tr÷ trong ®Êt ®Ó nã kh«ng bao giê gi¶m xuèng ®Õn nçi lµm s¶n l−îng vô mïa (Kincaid vµ Heerman, 1974). §iÒu nµy sÏ lµm gi¶m c«ng viÖc x¸c ®Þnh khi nµo cÇn vµ cÇn bao nhiªu l−îng n−íc bæ sung. Ng−êi lµm m« h×nh thùc tiÔn cÇn ph¶i cã mét b¶n dù b¸o khi nµo n−íc ngÇm dù tr÷ sÏ ®¹t tíi mét tr¹ng th¸i tíi h¹n. §Ó lµm ®−îc b¶n dù b¸o nµy, ph¶i tÝnh ®Õn c¸c yÕu tè: lo¹i mïa mµng, c¸c giai ®o¹n t¨ng tr−ëng cña c©y trång, lo¹i ®Êt vµ c¸c ®Æc tÝnh thuû lùc häc, mùc n−íc trong ®Êt, dù b¸o thêi tiÕt vµ c¸c 7 80
biÕn vÒ khÝ hËu. Cã mét c¸ch ®Ó gi¶ quyÕt vÊn ®Ò ®ã lµ sö dông mét m« h×nh thuû v¨n. Mét vÝ dô cña øng dông m« h×nh thuû v¨n ®Ó s¾p ®Æt ch−¬ng tr×nh t−íi ®−îc Jensen (1972) vµ Kincaid, Heerman (1974) thùc hiÖn. Jensen (1972) ®· ph¸t triÓn mét m« h×nh ®Ó dù ®o¸n ngµy t−íi vµ l−îng t−íi. M« h×nh cña «ng bao gåm cã tÊt c¶ c¸c biÕn sè ®· nãi trªn. §−¬ng nhiªn m« h×nh nµy kh«ng bao gåm tÊt c¶ c¸c qu¸ tr×nh thuû v¨n, bëi v× rÊt nhiÒu qu¸ tr×nh trong ®ã kh«ng cÇn thiÕt cho kiÓu øng dông nµy. Jensen (1972) ®· ph¸t hiÖn ra vµi c¸ nh©n n«ng d©n kh«ng thÝch sö dông ph−¬ng ph¸p nµy cho n«ng tr¹i cña hä. Do ®ã, «ng ®· nhÊn m¹nh vµo viÖc ph¸t triÓn mét ph−¬ng tiÖn ®Ó lµm cho m« h×nh cã thÓ ®−a vµo sö dông. Ph−¬ng ph¸p cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn ®−îc cao nhÊt lµ giao phã viÖc khai triÓn ch−¬ng tr×nh t−íi cho c¸c ®¹i diÖn trung t©m hoÆc c¸c c«ng ty cã kh¶ n¨ng duy tr× c¸c m¸y mãc thiÕt bÞ vµ ®éi ngò nh©n viªn cÇn thiÕt. Jensen (1972) ®· th¶o luËn ®Õn nhiÒu tr−êng hîp sö dông thµnh c«ng ph−¬ng ph¸p nµy. Dùa vµo d÷ liÖu trong b¶n b¸o c¸o cña «ng, râ rµng c¸c dÞch vô nh− vËy rÊt cã gi¸ trÞ vµ kinh phÝ l¹i thÊp. Dù tÝnh gi¸ vµo kho¶ng tõ 4 ®Õn 10 ®«la cho 1 ha/n¨m. Mét vÝ dô kü cµng h¬n cña øng dông mét m« h×nh thuû v¨n trong t−íi n−íc ®−îc Carr (1973) thùc hiÖn. Trong ®iÒu tra cña «ng, «ng ®· sö dông m« h×nh STANFORD víi 4 m« h×nh qu¶n lý ®Ó x¸c ®Þnh sù kh¸c nhau trong s¶n l−îng vô mïa vµ n−íc sö dông gi÷a c¸c ph−¬ng ph¸p truyÒn thèng vµ c¸c ph−¬ng ph¸p míi. KÕt qu¶ cña «ng ®−îc chØ ra r»ng nh÷ng cã thÓ ®¹t ®−îc nh÷ng c¶i tiÕn vÒ s¶n l−îng nÕu dù ¸n ®−îc dïng vµ c¸c ph−¬ng ph¸p míi ®−îc sö dông. Mét nghiªn cøu kh¸c sö dông mét m« h×nh thuû v¨n còng ®· ®−îc m« t¶ bëi Dragaun vµ céng sù (1972). Trong ®iÒu tra nµy, mét khu vùc t−íi liªn quan tíi viÖc lµm æn ®Þnh mùc n−íc ngÇm, cung cÊp n−íc ®Ó ®¹t s¶n l−îng mïa tèi ®a, lµm gi¶m vÊn ®Ò th¸o n−íc vµ duy tr× m«i tr−êng nguyªn thuû, ®· sö dông m« h×nh nh− mét c«ng cô chÈn ®o¸n vµ dù b¸o. Hä ®· ph©n tÝch c¸c ®¬n vÞ dïng vµ nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña sù t−íi tiªu bæ sung còng nh− vïng ®Êt ®−îc t−íi tiªu trong sù thay ®æi ®a d¹ng. 7 81
Tiªu. Sù tiªu n−íc ®Êt n«ng nghiÖp lµ sö dông kÕt hîp cña ph−¬ng ph¸p trªn bÒ mÆt vµ d−íi bÒ mÆt ®Êt lµm t¨ng sù tho¸ng khÝ, c¶i t¹o kh¶ n¨ng vËn chuyÓn n−íc cña ®Êt, lµm t¨ng sù hÊp thô n−íc cña ®Êt vµ trî gióp trong viÖc kiÓm so¸t sù tÝch tô muèi trong vïng, kÕt qu¶ lµ n«ng d©n thu ho¹ch ®−îc s¶n l−îng cao h¬n, chÊt l−îng còng cao h¬n vµ cã kh¶ n¨ng trång nh÷ng c©y cã gi¸ trÞ h¬n. KÕ ho¹ch tiªu n−íc ph¶i xem xÐt nhiÒu yÕu tè - c¸c yÕu tè ®é ph× nhiªu cña ®Êt, thêi tiÕt, c¸c ph−¬ng ph¸p qu¶n lý vµ ®Æc ®iÓm tho¸t n−íc ®Òu rÊt quan träng. C¸c ®Æc tÝnh cña c©y lµ quan träng nh− nhau: ®é s©u cña rÔ vµ kh¶ n¨ng chèng óng cña c©y. C¸c biÖn ph¸p cho thiÕt kÕ hÖ thèng tiªu n−íc th−êng s½n cã trong nhiÒu n¨m, tuy nhiªn nh÷ng ph−¬ng ph¸p nµy ®Òu dùa trªn c¬ së c¸c gi¶ thiÕt vµ sù ®¬n gi¶n ho¸. Ngµy nay, viÖc lËp mét thiÕt kÕ tèt h¬n b»ng c¸ch sö dông c¸c m« h×nh thuû v¨n vµ c¸c yÕu tè liªn quan kh¸c lµ cã thÓ thùc hiÖn ®−îc. Bhattacharya vµ nnk. (1977) ®−a ra mét vÝ dô hoµn h¶o vÒ c¸ch sö dông mét m« h×nh thuû v¨n víi d÷ liÖu kinh tÕ ®Ó tèi −u hãa mét thiÕt kÕ ho¹ch tiªu n−íc. M« h×nh ®−îc sö dông chia tr¾c diÖn cña ®Êt thµnh c¸c vïng ®ång nhÊt. Sù c©n b»ng cña n−íc liªn tôc ®−îc duy tr× trong mçi vïng sö dông c¸c sè liÖu vÒ sù l¾ng ®äng nh− lµ d÷ liÖu ®Çu vµo. C¸c qu¸ tr×nh bèc h¬i ®· ®−îc m« pháng cho mçi vïng ®Ó x¸c ®Þnh l−îng n−íc trong ®Êt s½n cã. L−îng n−íc t¹m thêi còng ®· ®−îc m« pháng l¹i qua c«ng thøc tÝnh mÆt n−íc ngÇm. Sù tho¸t n−íc ®· ®−îc m« pháng cã thÓ lµm thay ®æi l−îng n−íc t¹m thêi ë møc cã thÓ ¶nh h−ëng tíi mÆt n−íc ngÇm. Kho¶ng c¸ch vµ ®é s©u kh¸c nhau cña hÖ thèng tho¸t n−íc ®· ®−îc −íc tÝnh vµ liªn kÕt tíi hÖ sè tho¸t n−íc, dung l−îng n−íc chuyÓn ®i tÝnh b»ng milimet mçi ngµy. M« h×nh ®· ®−îc thùc hiÖn víi chuçi sè liÖu m−a 27 n¨m sö dông c¸c tÝnh chÊt ®Êt x¸c ®Þnh ®Ó ph¸t triÓn mèi quan hÖ gi÷a hÖ sè tho¸t n−íc vµ sè ngµy liªn tiÕp cña mÆt n−íc n»m trong mét kho¶ng c¸ch x¸c ®Þnh tõ bÒ mÆt. Sau ®ã, sö dông d÷ liÖu nµy cïng víi ®é s©u vµ søc chÞu ®ùng nhÊt ®Þnh, mét tÇn sè cña quan hÖ ngËp n−íc ®· ®−îc thiÕt lËp cho mçi møc ®é tho¸t n−íc. H×nh 12.1 ®−a ra mét vÝ dô vÒ mét quan hÖ nh− vËy. 7 82
Bhattacharya vµ nnk. (1977) ®· thùc hiÖn sù ph©n tÝch nµy thªm mét b−íc n÷a. Sö dông c¸c gi¸ c¶ vô mïa dù tÝnh, tØ lÖ l·i suÊt, thêi gian hoµn vèn, chi phÝ l¾p ®Æt hÖ thèng tho¸t n−íc, hä ®· khai triÓn mét tÇn sè quan hÖ lîi nhuËn ®−îc chØ ra trong h×nh 12.2. Mét thiÕt kÕ tèi −u dùa trªn c¬ së lîi nhuËn cao nhÊt kho¶ng 10%. DÜ nhiªn, nh− t¸c gi¶ ®· nh¾c tíi, c¸c ph©n tÝch cña hä kh«ng tÝnh ®Õn tÊt c¶ c¸c yÕu tè kinh tÕ. Tuy nhiªn, c¸c kÕt qu¶ chØ ra tiÒm n¨ng cña ph−¬ng ph¸p. Tèc ®é tiªu tho¸t mm/ngµy PhÇn tr¨m sè n¨m cã ®é s©u g−¬ng n−íc ngÇm ≤300mm H×nh 12.1: Tèc ®é tho¸t n−íc vµ sù thay ®æi t−¬ng øngtheo % cña g−¬ng n−íc ngÇm tiÕn tíi gÇn h¬n bÒ mÆt h¬n 300mm trong 2 ngµy liªn tiÕp Mét øng dông kh¸c cña m« h×nh hãa thuû v¨n cho qu¸ tr×nh tiªu tho¸t n−íc ®−îc thÓ hiÖn trong mét lo¹t ®iÒu tra, sö dông m« h×nh thuû v¨n cña tr−êng §¹i häc Tæng hîp bang Iowa. Nh÷ng nghiªn cøu nµy tËp trung vµo mét vïng cña Trung T©y Mü, ®Æc ®iÓm cña vïng nµy ®−îc nhËn d¹ng b»ng c¸c vïng tròng nªn do ®ã hÇu hÕt c¸c vïng nµy ®Òu ®−îc rót hÕt n−íc. Trªn phÇn h¹ l−u s«ng cña vïng nµy ®· cã mét sù tranh luËn s«i næi vÒ nh÷ng ¶nh h−ëng cña sù tiªu tho¸t n−íc. Cã ý kiÕn cho r»ng sù l¾p ®Æt thiÕt bÞ tho¸t n−íc lµm mÊt ®i c¸c nguån n−íc dù tr÷ tù nhiªn vµ lµm thóc sù di chuyÓn cña n−íc trong ®Êt do ®ã lµm t¨ng c¸c ®Ønh lò. ý kiÕn kh¸c l¹i cho r»ng viÖc xo¸ bá ®i l−îng n−íc dù tr÷ trong vïng tròng, th× c¬ héi ®Ó nã ®Çy l¹i khi cã m−a còng Ýt 7 83
®i. NÕu c¸c vïng tròng ®Çy n−íc th× dßng ch¶y sÏ bÞ t¨ng lªn. Tuy nhiªn nÕu chóng ®· ®−îc tiªu tho¸t ®i th× chóng sÏ lµm ng−ng trÖ dßng ch¶y. Lîi nhuËn rßng hµng n¨m §«la/ha PhÇn tr¨m sè n¨m cã ®é s©u g−¬ng n−íc ngÇm ≤400mm cho 2 ngµy liªn tiÕp H×nh 12.2 Lîi nhuËn rßng hµng n¨m dù ®o¸n víi c¸c c¬ héi kh¸c nhau cña c¸c thiÖt h¹i mïa mµng do kh«ng tiªu tho¸t thÝch hîp Haan vµ Johnson (1968 a) vµ (1968 b) ®· ph©n tÝch vÊn ®Ò sö dông mét m« h×nh thuû v¨n ®−îc thiÕt kÕ ®Æc biÖt cho vÊn ®Ò hiÖn t¹i. §èi víi m« h×nh nµy, l−u vùc s«ng ®−îc chia thµnh c¸c vïng dÉn n−íc thµnh phÇn. Sù nhÊn m¹nh ë mçi vïng chøa n−íc lµ m« pháng l¹i dßng ch¶y tíi vµ ch¶y qua hÖ thèng tho¸t n−íc tíi hÖ thèng kªnh cho c¸c sù kiÖn x¸c ®Þnh. Hä ®· thùc hiÖn c¸c thö nghiÖm ®Ó kiÓm chøng l¹i m« h×nh. C¸c l−u vùc s«ng m« pháng ®−îc sö dông trong m« h×nh ®Ó ®¸nh gi¸ nh÷ng ¶nh h−ëng cña c¸c ®Æc ®iÓm r·nh tho¸t n−íc, hÖ sè tho¸t n−íc, t¸c dông cña sù tho¸t n−íc ®èi víi dßng ch¶y vµ t¸c dông cña m−a nÒn. KÕt qu¶ cña hai phÇn viÖc cuèi cña ph©n tÝch nµy lµ mèi quan t©m trªn thùc tÕ. H×nh 12.3 chØ ra sù so s¸nh cña biÓu ®å thuû v¨n cã hÖ thèng tho¸t n−íc vµ biÓu ®å thuû v¨n kh«ng cã hÖ thèng tho¸t n−íc cho c¸c trËn m−a kh¸c nhau. Hä ®· kÕt luËn r»ng trong kho¶ng thêi gian dµi, m−a c−êng ®é nhá th× l−u l−îng ®Ønh tõ mét m« h×nh sÏ t¨ng lªn cïng víi sù tho¸t n−íc. Tuy nhiªn, ®èi víi nh÷ng trËn m−a lín sinh lò th× l−u l−îng ®Ønh thùc sù kh«ng bÞ ¶nh h−ëng bëi sù tho¸t n−íc. 7 84
DeBoer vµ Johnson (1971) ®· më réng m« h×nh ®Ó ®−a vµo nhiÒu thµnh phÇn thuû v¨n h¬n còng nh− c¸c ®Æc ®iÓm cña hÖ thèng tho¸t n−íc. Campbell vµ céng sù (1974) ®· ph¸t hiÖn ra r»ng ®Ó bao hµm tÊt c¶ c¸c yÕu tè liªn quan th× m« h×nh ph¶i lµ liªn tôc. C«ng viÖc cña hä cho kÕt qu¶ lµ mét m« h×nh trong mïa trång trät, m« pháng dßng ch¶y, sù tiªu tho¸t n−íc, vµ tr¹ng th¸i ®é Èm ®Êt cña vïng rÔ c©y. §−êng qu¸ tr×nh dßng ch¶y cho 3h m−a víi c−êng ®é x¸c ®Þnh Tiªu l−u vùc DC = 1/2 inch/ngµy L−u vùc kh«ng cã tiªu tho¸t 12 l−u vùc phÇn tö L−u l−îng, fit3/s I 1/2 Inch/h I Inch/h I/2 Inch/h Thêi gian, h H×nh 12.3 So s¸nh c¸c dßng ch¶y ra do sù v−ît qu¸ biÕn ®æi l−îng m−a cã tÝnh ®Õn hay kh«ng tÝnh ®Õn hÖ thèng tho¸t n−íc Xö lý ®Êt vµ c¸c øng dông kh¸c Qu¶n lý ®Êt n«ng nghiÖp víi môc ®Ých c¶i tiÕn c¸c ®iÒu kiÖn bªn trong ®Ó lµm t¨ng lîi nhuËn vµ b¶o vÖ ®Êt. Ngoµi nh÷ng t¸c dông chÝnh nµy, sù thay ®æi cña líp vá ®Êt còng cã nh÷ng t¸c dông kh¸c. ViÖc ®¸nh gi¸ nh÷ng ph−¬ng ph¸p nµy rÊt quan träng ®Ó lùa chän c¸c ph−¬ng ph¸p tèt h¬n, ®óng h¬n ®Ó sö dông. Sù c¶i t¹o ®Êt bÒ mÆt ®−îc kÕt hîp víi s¶n xuÊt n«ng nghiÖp gåm viÖc thay ®æi th¶m thùc vËt, l−u gi÷ sù bèc h¬i n−íc vµ tho¸t n−íc, viÖc thay ®æi ®iÒu kiÖn ®Êt b»ng viÖc canh t¸c vµ trång trät dÉn tíi sù thay ®æi h×nh häc bÒ mÆt (Larson, 1973). C¸c t¸c dông thuû v¨n cña nh÷ng ho¹t ®éng nµy bao gåm 7 85
¶nh h−ëng lªn s¶n l−îng n−íc trong tÊt c¶ c¸c tr−êng hîp vµ trong mét sè tr−êng hîp cã dßng ch¶y lò, dßng ch¶y kiÖt vµ chÊt l−îng n−íc. Trong rÊt nhiÒu n¨m, c¸c nhµ nghiªn cøu ®· quan t©m tíi viÖc dù ®o¸n t¸c dông cña viÖc xö lý ®Êt trong sù thay ®æi thuû v¨n. Cuèn Sæ tay Thñy v¨n phôc vô b¶o tån ®Êt (1972) cã ®Ò cËp ®Õn nh÷ng ph−¬ng ph¸p ®Ó ph©n tÝch c¸c ¶nh h−ëng nµy. Phßng thÝ nghiÖm thuû v¨n USDA-SEA ®· khai triÓn mét m« h×nh (USDAHL) cho thuû v¨n l−u vùc. Holtan vµ Lopez (1970), Holtan vµ nnk (1975), Langford vµ Mc Guinness (1976) còng nh− Glymph vµ c¸c céng sù (1971) ®· chØ ra c¸ch sö dông mét m« h×nh ®Ó dù ®o¸n sù thay ®æi ®a d¹ng cña viÖc xö lý ®Êt. Mét m« h×nh lµ tiÒm n¨ng cho c¸c øng dông kh¸c, v× nã bao gåm c¸c thµnh phÇn vµ c¸c th«ng sè ph¶n ¸nh vô mïa, ®Êt trång, ®Êt phñ bÒ mÆt, vµ sù qu¶n lý nªn nã cã thÓ sö dông trong nhiÒu lo¹i nghiªn cøu. M« h×nh nµy còng ®· ®−îc sö dông trong mét m« h×nh phøc t¹p h¬n cho viÖc m« pháng c¸c ®Æc tÝnh chÊt l−îng n−íc (Frere vµ nnk. 1975). Mét lo¹t c¸c ®iÒu tra ®· ®−îc thùc hiÖn bëi Haan (1975), Shanholtz vµ Carr (1975), Shanholtz vµ c¸c céng sù (1972) ®Ó ®¸nh gi¸ mét sè c¸c m« h×nh m« pháng sö dông cho l−u vùc n«ng nghiÖp ë §«ng Nam Mü. Mét øng dông kh¸c cña sù t¨ng lîi nhuËn lµ t¸c dông cña b¶o vÖ hoÆc canh t¸c tèi thiÓu vµ ®iÒu tiÕt ®èi víi tæng l−îng n−íc vµ dung l−îng dßng ch¶y. Shanholtz vµ Littard (1970) ®· sö dông mét m« h×nh thuû v¨n ®Ó tiÕn hµnh ph©n tÝch vÒ ¶nh h−ëng c©n b»ng n−íc trong ®Êt cña ®Êt kh«ng canh t¸c. M« h×nh thuû v¨n cho phÐp ph©n tÝch tr¹ng th¸i cña n−íc trong ®Êt víi c¸c biÖn ph¸p canh t¸c th−êng lÖ vµ kh«ng cã canh t¸c cho mçi vïng ®Êt canh t¸c. Chóng ta cÇn nhËn thøc râ h¬n vÒ nh÷ng ®iÒu kh«ng tr¸nh khái khi dïng thuèc trõ s©u vµ chÊt dinh d−ìng ®Æc biÖt lµ nh÷ng yÕu tè liªn quan ®Õn hÖ thèng thuû v¨n. Donigian Crawford (1976) ®· sö dông m« h×nh thuû v¨n HYDROCOM nh− mét thµnh phÇn ®Ó ph¸t triÓn mét m« h×nh cho viÖc m« pháng nh÷ng ®iÒu kh«ng tr¸nh khái vÒ viÖc sö dông thuèc trõ s©u vµ ph©n ho¸ häc. 7 86
12.2.2 Rõng vµ vïng dù b¸o NhËn thøc vÒ tÇm quan träng cña ®Êt hoang ë Mü ®ang ®−îc n©ng cao ®Æc biÖt lµ c¸c vÊn ®Ò liªn quan ®Õn viÖc ra nh÷ng quyÕt ®Þnh vÒ qu¶n lý c¸c vïng ®Êt nµy. Fogel (1971) ®· liÖt kª mét sè nh÷ng vÊn ®Ò, vÝ dô nh−: sù khai th¸c gç, thøc ¨n vµ ®ång cá cho gia sóc, khai th¸c n−íc (sè l−îng vµ chÊt l−îng), m«i tr−êng sèng cña ®éng vËt hoang d· vµ b¶o tån. Sù qu¶n lý thÝch hîp ®ßi hái sù thèng nhÊt cña tÊt c¶ c¸c yÕu tè trªn, ®iÒu nµy dÉn ®Õn sù biÕn ®æi thÝch nghi cña mét hÖ sinh th¸i hoÆc mét ph−¬ng ph¸p tiÕp cËn chung (Huff, 1971; Carder, 1976). §Ó ®¸nh gi¸ c¸c kÕ ho¹ch qu¶n lý lu©n phiªn, nhµ chøc tr¸ch cã thÓ sö dông mét m« h×nh thuû v¨n. Sö dông m« h×nh thuû v¨n lµ mét ph−¬ng thøc tÝch cùc ®Ó sö dông mét sè c¸c ph−¬ng ph¸p s½n cã kh¸c, vÝ dô nh− c¸c l−u vùc kÐp. Nh÷ng ho¹t ®éng ¶nh h−ëng tíi tæng l−îng vµ ®Æc tÝnh n−íc cña c¸c l−u vùc ®Êt hoang ®−îc thÓ hiÖn trong b¶ng d−íi ®©y ®−îc trÝch tõ C¬ quan b¶o vÖ rõng cña Mü (1977): 1. T¸c ®éng ®Õn hÖ thùc vËt. 2. X©y dùng ®−êng s¸ vµ giao th«ng 3. Ho¶ ho¹n. 4. Thøc ¨n cho ®éng vËt 5. Khai th¸c gç 6. Sö dông thuèc trõ s©u 7. C¸c ho¹t ®éng gi¶i trÝ 8. Trång rõng 9. X©y dùng b·i r¸c th¶i 10. Ng¨n n−íc vµ lµm lÖch h−êng dßng ch¶y. C¸c ho¹t ®éng kh¸c còng cã thÓ ®−îc bæ sung thªm vµo danh s¸ch trªn, vÝ dô nh− sù thay ®æi thêi tiÕt. C¸c ho¹t ®éng nµy lµ nguyªn nh©n dÉn tíi sù thay ®æi tæng l−îng n−íc, sù xãi mßn, lò lôt vµ c¸c ®Æc tÝnh chÊt l−îng n−íc. 7 87
§èi víi thuû v¨n rõng, hÇu hÕt c¸c nghiªn cøu ®Òu liªn quan tíi sù t¨ng l−îng n−íc vµ sù kiÓm so¸t xãi mßn. HÇu hÕt c¸c ph−¬ng ph¸p ®−îc sö dông cho viÖc t¨ng l−îng n−íc ®· ®−îc m« t¶ trong Dortignac (1967). Shih vµ c¸c céng sù ®· dïng m« h×nh l−u vùc cña tr−êng §¹i häc Tæng hîp Utah ®Ó ph©n tÝch mét l−u vùc nhá trong mét khu rõng tïng b¸ch. Hä ®· quan s¸t thÊy c¸c kÕt qu¶ tèt trong viÖc lùa chän c¸c biÓu ®å thuû v¨n trong suèt kho¶ng thêi gian kh«ng cã tuyÕt. NhiÒu cuéc ®iÒu tra kh¸c ®· ®−îc thùc hiÖn sö dông m« h×nh ®iÒu chØnh trªn c¸c l−u vùc thùc nghiÖm Entiet ë Washington (Bowles vµ nnk, 1975). Mùc ®Ých cña c¸c ®iÒu tra nµy lµ ®Ó nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña ch¸y rõng lªn c¸c ®Æc ®iÓm cña dßng ch¶y. Mét vô ch¸y rõng thiªu rôi ba l−u vùc s«ng thÝ nghiÖm ®· ®−îc quan tr¾c ®o ®¹c trong nhiÒu n¨m. L−u vùc vÉn ®−îc duy tr× sau ®¸m ch¸y. C¸c biÓu ®å thuû v¨n tr−íc ®¸m ch¸y vµ sau ®¸m ch¸y ®· ®−îc sö dông ®Ó tham sè ho¸ m« h×nh. Sù t¨ng l−îng n−íc tr−íc ®¸m ch¸y ®−îc chó ý vµ ®−îc cho lµ gi¶m bèc tho¸t h¬i thùc vËt vµ thÊm. C¸c nghiªn cøu t−¬ng tù ®· ®−îc tiÕn hµnh trªn mét ph¹m vi réng lín h¬n bëi Fleming (1971) sö dông m« h×nh HYDROCOM. C¸c tr¹m thùc nghiÖm ®· tµi trî cho rÊt nhiÒu nghiªn cøu phèi hîp víi nghiªn cøu cña Haver Creek ë vïng Arizona, nghiªn cøu nµy liªn quan ®Õn sù qu¶n lý tæng hîp c¸c l−u vùc rõng (Cader,1976). C¸c m« h×nh thuû v¨n ®ãng mét vai trß quan träng trong nh÷ng nghiªn cøu nµy. C¸c ho¹t ®éng qu¶n lý rõng thiÕt kÕ cho sù t¨ng tæng l−îng n−íc ®ang ®−îc ®¸nh gi¸ vÒ nh÷ng t¸c ®éng cña chóng tíi sù vËn chuyÓn phï sa, dßng ch¶y lò, s¶n l−îng khai th¸c gç vµ ®êi sèng hoang d·. C¸c kÕt qu¶ cña nh÷ng nghiªn cøu nµy ®ang ®−îc ng−êi qu¶n lý l−u vùc sö dông. Simon vµ céng sù (1975) ®· ph¸t triÓn mét m« h×nh ®Ó dù b¸o l−îng n−íc vµ phï sa trªn c¬ së tõng sù kiÖn ®¬n lÎ. M« h×nh còng cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó m« pháng ¶nh h−ëng cña viÖc chÆt vµ ch¸y trôi rõng. Nh÷ng ho¹t ®éng ¶nh h−ëng cña thùc vËt ®−îc m« pháng b»ng viÖc thay ®æi c¸c th«ng sè ph¶n ¸nh ®é che phñ cña t¸n c©y vµ mËt ®é che phñ mÆt ®Êt. H×nh 12.4 vµ 12.5 chØ ra nh÷ng ¶nh h−ëng cña sù thay ®æi mËt ®é t¸n c©y vµ mËt ®é che phñ mÆt ®Êt trªn biÓu ®å cho mét l−u vùc 313,6- acre. M« h×nh ®−îc hiÖu chØnh ë ®iÒu kiÖn ®· bÞ chÆt trôi vµ sau ®ã c¸c th«ng sè ®−îc thay ®æi ®Ó ph¶n ¸nh sù t¨ng cña ®é che phñ. Sù m« pháng nµy ®Òu ®−îc thùc hiÖn cho c¶ nh÷ng trËn m−a 7 88
lín vµ nhá. M« h×nh nµy vµ mét m« h×nh m« pháng liªn tôc vÒ sù c©n b»ng n−íc (Rogers, 1973) ®· ®−îc kÕt hîp l¹i ®Ó ph¸t triÓn thµnh mét m« h×nh míi tªn lµ ECOWAT (Carder, 1976). Tæng l−îng n−íc M−a lín M−a nhá Thay ®æi ®Ønh lò % M−a lín M−a nhá Thêi gian ®Ønh lò M−a nhá M−a lín §é che phñ thùc vËt H×nh 12.4 ¶nh h−ëng cña mËt ®é che phñ thùc vËt trong biÓu ®å thuû v¨n cña l−u vùc 1 Leaf vµ Brink (1972) ®· ph¸t triÓn mét m« h×nh ®Ó dù b¸o nh÷ng thay ®æi c¶ vÒ tèc ®é vµ sù ph©n bè theo mïa cña sù tan tuyÕt. M« h×nh nµy cßn ®−îc chän läc h¬n n÷a ®Ó m« pháng l¹i nh÷ng ¶nh h−ëng trong thêi gian ng¾n cña sù chÆt ph¸ rõng tõng phÇn vµ c¸c ho¹t ®éng kh¸c t¸c ®éng lªn l−îng n−íc vµ l−îng phï sa (Leaf vµ Brink,1973). Tõ mét m« h×nh thêi gian ng¾n ng−êi ta ®· ph¸t triÓn mét m« h×nh m« pháng thêi gian dµi ®Ó ®¸nh gi¸ ¶nh h−ëng l©u dµi cña hÖ thèng qu¶n lý ®Êt kh¸c nhau (Leaf vµ Brink,1975). ¶nh h−ëng cña th¶m thùc vËt máng ®èi víi c©n b»ng n−íc trong vïng tho¸t n−íc nhá ë rõng gç th«ng cøng nh− trong nghiªn cøu cña Pogerson (1976), còng ®· sö dông mét m« h×nh thuû v¨n. 7 89
Rikey vµ Hawkins (1976) ®· kh¶o s¸t c¸ch sö dông cña m« h×nh thuû v¨n trªn c¸c l−u vùc ®Êt qui ho¹ch. Mét vÝ dô vÒ øng dông m« h×nh liªn quan ®Õn ¶nh h−ëng cña sù biÕn ®æi rõng thµnh ®ång cá hoÆc hçn hîp c©y bôi rËm ®èi víi tæng l−îng n−íc vµ l−u l−îng. M« h×nh thuû v¨n ®· ®−îc tham sè hãa øng dông cho l−u vùc trång rõng nhá. Sau ®ã c¸c th«ng sè còng ®−îc ®iÒu chØnh ®Ó ph¶n ¸nh mét sù thay ®æi ®èi víi mét ®iÒu kiÖn rangeland. Sau qu¸ tr×nh nµy, m« h×nh ®−îc tiÕn hµnh trong mét vµi trËn m−a ®Ó x¸c ®Þnh c¸c t¸c ®éng. M−a lín Tæng l−îng M−a nhá Thay ®æi ®Ønh lò % M−a lín M−a nhá Thêi gian ®Ønh lò M−a nhá M−a lín §é che phñ ®Êt H×nh 12.5 ¶nh h−ëng cña mËt ®é che phñ ®Êt trong biÓu ®å thuû v¨n cña l−u vùc 1 Ardis (1973) ®· sö dông M« h×nh biÓu ®å thuû v¨n Tennessee Valley ®Ó ®¸nh gi¸ t¸c ®éng cña viÖc khai th¸c gç trªn biÓu ®å l−u l−îng cña hai l−u vùc trång rõng nhá. H×nh 12.6 thÓ hiÖn biÓu ®å quan tr¾c vµ tÝnh to¸n cña cïng mét trËn m−a víi ®iÒu kiÖn ®é che phñ rõng trªn l−u vùc lµ 100%. C¸c th«ng sè cña m« h×nh ®· ®−îc thay ®æi ®Ó t¸i t¹o rõng ph¸t quang. H×nh 12.6 còng thÓ hiÖn biÓu ®å m« h×nh cña cïng mét trËn m−a ë c¸c l−u vùc ®· ®−îc ph¸t quang 95% vµ 50%. 7 90