Báo cáo nghiên cứu khoa học KẾT QUẢ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NLRRM KHÔI PHỤC SỐ LIỆU QUÁ TRÌNH DÒNG CHẢY CÁC LƯU VỰC SÔNG TỈNH QUẢNG TRỊ

Tỉnh Quảng Trị có tổng diện tích tự nhiên là 4.746 km2 với 4 hệ thống sông lớn: Bến Hải, Thạch Hãn, một phần của hệ thống sông Ô Lâu và Sê Păng Hiêng. Số liệu mưa thực đo trong tỉnh khá đầy đủ và đồng bộ (từ 1977 đến nay) nhưng số liệu dòng chảy thực đo trên các hệ thống sông lại rất hạn chế. Toàn tỉnh chỉ có trạm thủy văn Gia Vòng trên sông Bến Hải (do Trung tâm KTTV Quốc gia quản lý) đo dòng chảy liên tục từ 1977 đến nay và trạm...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học " KẾT QUẢ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NLRRM KHÔI PHỤC SỐ LIỆU QUÁ TRÌNH DÒNG CHẢY CÁC LƯU VỰC SÔNG TỈNH QUẢNG TRỊ " KẾT QUẢ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH NLRRM KHÔI PHỤC SỐ LIỆU QUÁ TRÌNH DÒNG CHẢY CÁC LƯU VỰC SÔNG TỈNH QUẢNG TRỊ Nguyễn Thị Nga & Nguyễn Thanh Sơn Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Tóm tắt. Tỉnh Quảng Trị có tổng diện tích tự nhiên là 4.746 km2 với 4 hệ thống sông lớn: Bến Hải, Thạch Hãn, một phần của hệ thống sông Ô Lâu và Sê Păng Hiêng. Số liệu mưa thực đo trong tỉnh khá đầy đủ và đồng bộ (từ 1977 đến nay) nhưng số liệu dòng chảy thực đo trên các hệ thống sông lại rất hạn chế. Toàn tỉnh chỉ có trạm thủy văn Gia Vòng trên sông Bến Hải (do Trung tâm KTTV Quốc gia quản lý) đo dòng chảy liên tục từ 1977 đến nay và trạm thủy văn Rào Quán trên sông Rào Quán đo dòng chảy 4 năm (1983-1985, 2004) phục vụ việc thiết kế xây dựng nhà máy thủy điện Rào Quán. Bởi vậy, để có số liệu phục vụ công tác đánh giá tài nguyên nước tỉnh Quảng Trị, cần tìm cách khôi phục số liệu quá trình dòng chảy từ số liệu quá trình mưa thực đo tại các trạm đo mưa trong tỉnh Quảng trị. Phương pháp hữu hiệu nhất để giải quyết vấn đề này là phương pháp mô hình toán. Bài báo này công bố kết quả ứng dụng mô hình NLRRM (Non-Linear Rainfall-Runoff Model) để khôi phục số liệu quá trình dòng chảy 28 năm (1977-2004) cho các lưu vực sông từ số liệu quá trình mưa thực đo nhằm tạo cơ sở dữ liệu cho việc đánh giá tài nguyên nước mặt tỉnh Quảng Trị.1. Đặt vấn đề Trên các sông suối của tỉnh Quảng Trị chỉ có hai trạm đo lưu lượng dòng chảy là Gia Vòng trên sôngBến Hải và Rào Quán trên sông Rào Quán. Trạm Gia Vòng do Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia quản lý,tiến hành đo liên tục lưu lượng và mực nước từ năm 1977 đến nay còn trạm Rào Quán chỉ đo lưu lượng và mựcnước trong 4 năm (1983-1985, 2004) để phục vụ việc thiết kế và xây dựng nhà máy thủy điện Rào Quán trên sôngRào Quán. Trong khi đó, các trạm đo mưa trong phạm vi tỉnh tương đối nhiều và tiến hành đo tương đối đồng bộvà liên tục từ năm 1977 đến nay. Bởi vậy, để có cơ sở dữ liệu đánh giá tài nguyên nước sông tỉnh Quảng Trị, cầnkhôi phục quá trình dòng chảy trên các sông còn thiếu hoặc hoàn toàn không có tài liệu đo lưu lượng từ số liệu đomưa khá đầy đủ và đồng bộ trên các lưu vực sông trong tỉnh. Có rất nhiều mô hình toán có thể sử dụng để khôi phục quá trình dòng chảy từ quá trình mưa. Báo cáonày đã chọn sử dụng mô hình mưa - dòng chảy phi tuyến NLRRM (Non Linear Rainfall Runoff Model). Mô hìnhnày do Viện KTTV xây dựng, đã được kiểm nghiệm cho các lưu vực sông vừa và nhỏ, cho kết quả rất phù hợpvới số liệu thực đo và đã được đánh giá cao trong việc khôi phục và tính toán dòng chảy từ mưa cho các lưu vựcthiếu hoặc không có tài liệu quan trắc.2. Cơ sở lý thuyết của mô hình NLRRM 1 . Hệ thống mô hình mô phỏng lưu vực là một hệ thống động lực có đầu vào là mưa và đầu ra là dòng chảy.Các quá trình xem xét trong việc mô hình hoá bao gồm: lượng mưa sinh dòng chảy; dòng chảy mặt và dòng chảyngầm; diễn toán dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm và xác định các thông số của mô hình. Phương pháp diễn toándòng chảy được thực hiện dựa trên cơ sở phương trình biểu thị định luật bảo toàn khối lượng và phương trìnhlượng trữ phi tuyến: (2.1) (2.2)trong đó: R(t) là lượng mưa sinh dòng chảy (cm/h); Q(t) là dòng chảy tại mặt cắt cửa ra của lưu vực (cm/h), S(t) làlượng trữ lưu vực (cm), K là thông số có đơn vị thời gian (h) và P là thông số thể hiện độ cong của đường conglượng trữ. Hệ phương trình (2.1) và (2.2) được giải bằng phương pháp sai phân như sau: Viết phương trình (2.2) dưới dạng sai phân: (2.3)trong đó: R(t+ t) là lượng mưa sinh dòng chảy trong thời đoạn giữa t và t+ t. Thay (2.2) vào (2.3) ta thu được: 1 (2.4) Phương trình (2.4) giải được với điều kiện ban đầu Q(t=0) = Qo và lượng mưa sinh dòng chảy cho trước. Nó có thể được viết gọn dưới dạng: (2.5)Trong phương trình (2.5), vế trái là ẩn cần tìm, vế phải là đại lượng đã biết. Phương trình này được giải bằngphương pháp lặp Newton như sau: Đặt: , , thì phương trình (2.5) sẽ trởthành: ...