Ứng dụng phương pháp Morris đánh giá độ nhạy các thông số trong mô hình WetSpa

MỞĐẦU

Do hạn chế về số liệu, do sự nhận thức không đầy đủ về các quá trình vật lý và khả

năng đáp ứng của công nghệđo đạc các yếu tố thuỷ lực nên trên thế giới cũng nhưở Việt

Nam hiện có rất nhiều mô hình thủy văn, thủy lực đang được sử dụng để tính toán các đặc

trưng cũng như mô phỏng dòng chảy trên các lưu vực sông. Trước đây, do sự hạn chế của

công cụ tính toán (máy tính), các mô hình tham số tập trung thường được ưa chuộng do sự

đơn giản, số lượng thông số ít, dễ dàng hiệu chỉnh và vận hành (tuy nhiên mức độ chính

xác không cao - do sự trung bình hoá các điều kiện lưu vực) thì hiện nay các mô hình tham

số phân phối có mức độ chính xác cao hơn và cũng phức tạp hơn với những bộ thông số

đồ sộđược sử dụng cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin.

Mức độ tin cậy của mỗi mô hình phụ thuộc vào cách thiết kế cấu trúc mô hình

và bộ thông số. Tuy nhiên, việc ước lượng các thông sốđịa hình, đặc tính vật lý của

đất, tầng ngậm nước, sử dụng đất trên lưu vực . trong các mô hình thủy văn thường

rất khó khăn, do giá trị các thông số vốn không thểđo được trực tiếp, mà cần phải

giảđịnh một giá trị ban đầu nào đó tuỳ theo kinh nghiệm của người khai thác, sau

đó cần hiệu chỉnh để tìm ra bộ thông số tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả mô hình.

Đối với một số mô hình phổ biến như bộ mô hình HEC của Cục Công binh Mỹ, bộ

mô hình MIKE của Viện Thủy lực Đan Mạch ., khai thác mô hình thường có nhiều thuận

lợi từ những kinh nghiệm đã được công bố trong các bài báo và nghiên cứu trước đó. Tuy

nhiên, với những mô hình mới, việc khai thác có thể sẽ gặp nhiều khó khăn trong quá trình

hiệu chỉnh bộ thông số tối ưu. Kể cả với những đối tượng có kinh nghiệm, quá trình mô

phỏng và kiểm nghiệm mô hình vẫn gây rất nhiều trở ngại do số lượng các thông số mô

hình là rất lớn, rất tốn kém thời gian để tìm ra bộ thông số phù hợp cho từng lưu vực.

Có hai phương pháp hiệu chỉnh thông số là thử sai và tối ưu hoá. Phương pháp

thử sai được sử dụng rộng rãi vì tính đơn giản, nhưng mất nhiều thời gian và mang

tính chủ quan, phụ thuộc kinh nghiệm khai thác mô hình, chỉ phù hợp với các mô

hình ít thông số. Phương pháp tối ưu hoá mang tính khách quan, do đó phạm vi tìm

kiếm rộng hơn, rất tiện lợi cho khai thác các mô hình thông số phân phối.

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN .2

MỤC LỤC 3

BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT 4

MỞĐẦU .6

Chương 1. TỔNG QUAN 9

1.1. MÔ HÌNH MƯA - DÒNG CHẢY PHÂN PHỐI .9

1.1.1 Cấu trúc cơ bản của mô hình mưa - dòng chảy lưu vực .10

1.1.2. Mô hình mưa - dòng chảy lưu vực .11

1.2. PHÂN TÍCH ĐỘ NHẠY 17

1.2.1. Khái niệm 17

1.2.2. Tính toán độ nhạy 18

1.2.3. Tầm quan trọng của phân tích độ nhạy .19

1.3. SƠ LƯỢC ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN CỦA LƯU VỰC SÔNG VỆ - TRẠM

AN CHỈ 22

1.3.1. Vị trí địa lý 22

1.3.2. Địa hình .22

1.3.3. Địa chất, thổ nhưỡng .24

1.3.4. Thảm thực vật 24

1.3.5. Khí hậu 25

1.3.6. Thủy văn .26

Chương 2. MÔ HÌNH WETSPA CẢI TIẾN VÀ PHƯƠNG PHÁP MORRIS 29

2.1. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH THỦY VĂN .29

2.1.1. Lịch sử phát triển mô hình WetSpa .29

2.1.2. Mô hình WetSpa cải tiến .32

2.2. PHƯƠNG PHÁP MORRIS 47

Chương 3. SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MORRIS ĐỂĐÁNH GIÁ ĐỘ NHẠY CÁC

THÔNG SỐ TRONG MÔ HÌNH WETSPA CẢI TIẾN TRÊN LƯU VỰC SÔNG VỆ

- TRẠM AN CHỈ 53

3.1. THU THẬP VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU 53

3.1.1. Dữ liệu không gian .53

3.1.2. Số liệu khí tượng 53

3.1.3. Số liệu thủy văn 53

3.2. ĐÁNH GIÁ ĐỘ NHẠY CÁC THÔNG SỐ .57

3.2.1. Tính toán trong Arcview .57

3.2.2. Lựa chọn các thông sốđưa vào phân tích độ nhạy .58

3.2.3. Thiết lập ma trận B* 67

3.2.4. Tính toán lưu lượng đầu ra .67

3.2.5. Phân tích độ nhạy 68

3.3. HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM NGHIỆM MÔ HÌNH 74

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .79

TÀI LIỆU THAM KHẢO .82

Ứng dụng phương pháp Morris đánh giá độ nhạy các thông số trong mô hình WetSpa