Khóa luận tốt nghiệp " MÔ PHỎNG LŨ BẰNG MÔ HÌNH SÓNG ĐỘNG HỌC (KW1D) TRÊN LƯU VỰC SÔNG BẾN HẢI – TRẠM GIA VÒNG " docx

‘

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN và HẢI DƯƠNG HỌC




Tạ Thị Quỳnh Mai





MÔ PHỎNG LŨ BẰNG MÔ HÌNH
SÓNG ĐỘNG HỌC (KW1D) TRÊN LƯU VỰC
SÔNG BẾN HẢI – TRẠM GIA VÒNG









Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy chất lượng cao

Ngành Thủy văn học










Hà Nội - 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN và HẢI DƯƠNG HỌC




Tạ Thị Quỳnh Mai

MÔ PHỎNG LŨ BẰNG MÔ HÌNH
SÓNG ĐỘNG HỌC (KW1D) TRÊN LƯU VỰC
SÔNG BẾN HẢI – TRẠM GIA VÒNG






Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy chất lượng cao
Ngành Thủy văn học




Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thanh Sơn
ThS. Ngô Chí Tuấn








Hà Nội - 2013

Lời cảm ơn
Khóa luận tốt nghiệp được hoàn thành tại Bộ
môn Thủy văn, Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương
học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc
gia Hà Nội. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô
đã nhiệt tình truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình
học tập, đặc biệt là các thầy Nguyễn Thanh Sơn, Ngô
Chí Tuấn đã tận tình và hướng dẫn em trong suốt quá
trình thực hiện khóa luận này.
Sinh viên
Tạ Thị Quỳnh Mai

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
Chương 1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG BẾN HẢI –
TRẠM GIA VÒNG 2
1.1.VỊ TRÍ ĐỊA LÝ 2
1.2.ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO 2
1.3.ĐỊA CHẤT, THỔ NHƯỠNG 4
1.4.THẢM THỰC VẬT 4
1.5.KHÍ HẬU 5
1.6.MẠNG LƯỚI THỦY VĂN VÀ TÌNH HÌNH LŨ LỤT 7
Chương 2. TỔNG QUAN CÁC MÔ HÌNH MƯA - DÒNG CHẢY 10
2.1. CÁC MÔ HÌNH MƯA - DÒNG CHẢY 10
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH THẤM 15
2.3.MÔ HÌNH SÓNG ĐỘNG HỌC MỘT CHIỀU - PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ
HỮU HẠN 18
2.4. PHƯƠNG PHÁP SCS VÀ PHÁT TRIỂN 22
Chương 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SÓNG ĐỘNG HỌC MỘT CHIỀU
(KW1D) MÔ PHỎNG LŨ TRÊN LƯU VỰC SÔNG BẾN HẢI – TRẠM GIA
VÒNG 25
3.1.TÌNH HÌNH SỐ LIỆU 25
3.2. XÂY DỰNG BỘ THÔNG SỐ MÔ HÌNH SÓNG ĐỘNG HỌC MỘT CHIỀU
TRÊN LƯU VỰC SÔNG BẾN HẢI – TRẠM GIA VÒNG 26
3.3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SÓNG ĐỘNG HỌC MỘT CHIỀU - PHƯƠNG
PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN MÔ PHỎNG LŨ TRÊN LƯU VỰC SÔNG BẾN
HẢI – TRẠM GIA VÒNG 36

KẾT LUẬN 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO 45
PHỤ LỤC 46
















DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. Bản đồ lưu vực sông Bến Hải 2
Hình 2. Bản đồ địa hình lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng 3
Hình 3. Bản đồ sử dụng đất trên lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng 4
Hình 4.Bản đồ rừng lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng 5
Hình 5. Bản đồ mạng lưới thủy văn lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng 8
Hình 6: Các biến số có tổn thất dòng chảy trong phương pháp SCS 23
Hình 7. Sơ đồ phân dải sông trên lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng 29
Hình 8: Sơ đồ lưới các phần tử sông trên lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng . 30
Hình 9 .Sơ đồ khối của chương trình mô phỏng dòng chảy theo phương pháp phần
tử hữu hạn sóng động học một chiều 36

Hình 10. Kết quả đường quá trình mô phỏng lũ từ 19h/17/IX – 19h/19/IX/2005 trên
lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng 38
Hình 11. Kết quả đường quá trình mô phỏng lũ từ 13h/07/X/2005 - 07h/X/10/2005
trên lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng 38
Hình 12. Đường quá trình mô phỏng lũ từ 07h/10/X/2007 - 13h/12/X/2007 trên lưu
vực sông Bến Hải– trạm Gia Vòng 39
Hình 13.Kết quả đường quá trình mô phỏng lũ từ 13h/02/X/2010 - 01h/05/X/2010
trên lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng 39
Hình 14. Kết quả đường quá trình mô phỏng lũ từ 01h/11/XI - 01h/14/XI năm 2007
trên lưu vực sông 42
Hình 15. Kết quả đường quá trình mô phỏng lũ từ 01h/29/IX - 19h/01/X năm 2009
trên lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng 42












DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.Lớp phủ thực vật theo mức độ che tán và tỷ lệ % so với lưu vực 5
Bảng 2. Hiện trạng rừng lưu vực sông Bến Hải 5
Bảng 3.Một số đặc trưng dòng chảy năm các lưu vực sông thuộc tỉnh Quảng Trị 8
Bảng 4. Phân phối dòng chảy theo các tháng trong năm (mm) của trạm Gia Vòng 8
Bảng 5. Thời gian của các trận mưa gây lũ 25

Bảng 6. Số liệu mưa luỹ tích của các trận mưa gây lũ 27
Bảng 7. Số lưu vực con và số dải tương ứng 28
Bảng 8. Các phần tử của lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng 31
Bảng 9 . Các đặc trưng của các phần tử 32
Bảng 10. Các đặc trưng chiều dài lòng dẫn,độ dốc lòng dẫn của dải 35
Bảng 11. Sai số tổng lượng, đỉnh lũ và độ hữu hiệu R
2
của 04 trận lũ mô phỏng trên
lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng 40
Bảng 12. Sai số tổng lượng, đỉnh lũ và độ hữu hiệu R
2
của hai trận lũ độc lập trên
lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng 43
1

MỞ ĐẦU

Miền Trung là nơi hứng chịu nhiều thiên tai lũ lụt vào loại bậc nhất ở nước
ta. Đã có nhiều công trình nghiên cứu giải quyết vấn đề này nhằm góp phần làm
giảm nhẹ những hậu quả do thiên tai lũ lụt gây ra. Hướng tích cực nhất là nâng cao
hiệu quả của công tác cảnh báo và dự báo lũ, từ đó đưa ra những biện pháp thích
hợp để phòng, tránh. Ngày nay một trong những hướng mới trong nghiên cứu thủy
văn ở nước ta là sử dụng mô hình toán phục vụ công tác tính toán và dự báo lũ.
Khóa luận đã chọn mô hình sóng động học một chiều và phương pháp phần
tử hữu hạn, phương pháp SCS để mô phỏng lũ trên lưu vực sông Bến Hải – trạm
Gia Vòng nhằm khai thác các thông tin về mặt đệm với số liệu khí tượng thủy văn
và bản đồ với mục tiêu tìm kiếm các phương án cảnh báo, dự báo lũ phục vụ phòng
chống thiên tai lũ lụt ở lưu vực sông Bến Hải.
Khóa luận gồm có 3 chương,ngoài mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo:
Chương 1 : Đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng

Chương 2 : Tổng quan về các mô hình mô phỏng mưa dòng chảy
Chương 3: Ứng dụng mô hình sóng động học một chiều (KW1D) mô phỏng
lũ trên lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng.
Do kiến thức có hạn và thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên khóa luận
không thể tránh được nhiều thiếu sót em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô
để khóa luận được hoàn thiện hơn.















2

Chương 1
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN
LƯU VỰC SÔNG BẾN HẢI – TRẠM GIA VÒNG

1.1.VỊ TRÍ ĐỊA LÝ
Lưu vực sông Bến Hải nằm trong giới hạn từ 106
0

38’ đến 106
0
58
’
kinh độ
Đông, từ 16
0
47’đến 16
0
59’ vĩ độ Bắc, phía Bắc giáp với tỉnh Quảng Bình, phía Tây
giáp với lưu vực sông Sê Păng Hiêng, phía Nam giáp với lưu vực sông Thạch Hãn
và phía Đông giáp biển Đông.
Lưu vực sông Bến Hải - tính đến trạm Gia Vòng có diện tích là 283,7 km
2

bắt nguồn từ dãy núi cao trên 1700 m nằm ở phía Tây Bắc tỉnh Quảng Trị và đổ ra
biển qua Cửa Tùng. Sông Bến Hải chảy dọc theo vĩ tuyến 17, với vị trí địa lý như
vậy, lưu vực sông Bến Hải gần nguồn ẩm nên có khả năng tạo mưa lớn sinh ra
dòng chảy lớn (Hình 1) [14].

Hình 1. Bản đồ lưu vực sông Bến Hải
1.2.ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO
Vùng nghiên cứu có thế dốc chung từ đỉnh Trường Sơn đổ ra biển. Do sự
phát triển của các bình nguyên đồi thấp nên địa hình của vùng này rất phức tạp.
Theo chiều Bắc - Nam,phần đồng bằng địa hình có dạng đèo thấp, thung lũng sông-
3

đèo thấp. Theo chiều Tây-Đông địa hình ở đây có dạng núi cao,đồi thấp nhiều khu
theo dạng bình nguyên - đồi, đồng bằng.
Vùng đồng bằng ở đây là các thung lũng sâu kẹp giữa các dải đồi thấp và cồn

cát hình thành trên các cấu trúc uốn nếp của dãy Trường Sơn, có nguồn gốc mài
mòn và bồi tụ. Đồng bằng hạ du sông Bến Hải, cao độ biến đổi từ +1 ÷ 2,5 m, địa
hình bằng phẳng, đã được khai thác từ lâu đời để sản xuất lúa nước. Địa hình vùng
đồi ở đây có dạng đồi bát úp liên tục, có những khu nhỏ dạng bình nguyên. Độ dốc
vùng núi bình quân từ 15 ÷ 180 m. Địa hình này rất thuận lợi cho việc phát triển cây
trồng cạn, cây công nghiệp, cây ăn quả, cao độ của dạng địa hình này là 200-
1000m, có nhiều thung lũng lớn. Đây là dạng địa hình có thế mạnh của tỉnh Quảng
Trị nói chung và lưu vực sông Bến Hải nói riêng, dạng địa hình này chiếm tới 50%
diện tích tự nhiên của các lưu vực sông, thuận lợi cho việc xây dựng hồ chứa phục
vụ sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản.

Hình 2. Bản đồ địa hình lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng
Dãy Trường Sơn chắn gió,hứng ẩm tạo mưa sinh ra dòng chảy tốt, nhưng
nếu làm mưa tăng thì địa hình ở đồng bằng thoát lũ chậm dễ gây ngập lụt. Như vậy,
địa hình vùng nghiên cứu rất phức tạp, gây khó khăn cho công tác thủy lợi và cũng
có rất nhiều tiềm năng để phát triển một nền kinh tế nông nghiệp đa dạng và một
nền kinh tế hàng hóa giá trị cao [14].
4

1.3.ĐỊA CHẤT, THỔ NHƯỠNG
Địa tầng phát triển không liên tục, các trầm tích từ Paleozoi hạ tới Kainozoi
trong đó trầm tích Paleozoi chiếm chủ yếu, gồm 9 phân vị địa tầng, còn lại 6 phân
vị thuộc Meozoi và Kainozoi. Địa chất trong vùng có những đứt gãy chạy theo
hướng từ đỉnh Trường Sơn ra biển tạo thành các rạch sông chính cắt theo phương
Tây Đông. Tầng đá gốc ở đây nằm sâu,tầng phủ dày. Phần thềm lục địa được tạo
thành từ trầm tích sông biển và sự di đẩy của dòng biển tạo thành. Lưu vực sông
Bến Hải gần như toàn bộ diện tích là đất feralit, ở phía hạ lưu sông có đất xói mòn
trơ sỏi đá và đất nâu đỏ nhưng chiếm diện tích rất ít [14]

Hình 3. Bản đồ sử dụng đất trên lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng

1.4.THẢM THỰC VẬT
Lớp phủ thực vật đóng vai trò quan trọng đối với khả năng hình thành lũ lụt
– đó là khả năng điều tiết nước. Trên lưu vực rừng tự nhiên còn ít, chủ yếu là rừng
trung bình, phân bố ở vùng núi cao. Vùng đồi núi còn rất ít rừng, đại bộ phận là đất
trống trảng cây bụi, ngoài ra ở vùng hạ lưu có đất trồng nương rẫy xen dân cư và
cây nông nghiệp ngắn vụ xen dân cư. Trên lưu vực sông Bến Hải có rất nhiều loại
cây nhưng diện tích đất trống và cây bụi còn rất nhiều , chiếm tỉ lệ khá lớn diện tích
toàn lưu vực (Hình 4). Với độ che phủ của các loại rừng được trình bày trong bảng
1. [4]
5

Bảng 1.Lớp phủ thực vật theo mức độ che tán và tỷ lệ % so với lưu vực
STT
Loại hình lớp phủ
Tỷ lệ % so với
diện tích lưu
vực
Mức độ tán
che
(%)
1
Rừng tự nhiên rộng thường xanh thưa
12,36
50 ÷ 60
2
Rừng tự nhiên rộng thường xanh trung
bình
4,98
60 ÷ 70
3

Rừng tự nhiên rộng thường xanh kín
1,82
˃ 90
4
Nương rẫy xen dân cư
3,65
5 ÷ 10
5
Cây nông nghiệp ngắn vụ xen dân cư
0.74
< 5
Bảng 2. Hiện trạng rừng lưu vực sông Bến Hải
STT
Loại
Diện tích (km
2
)
Diện tích (%)
1
Rừng tự nhiên nghèo
68,31
24,08
2
Rừng tự nhiên giàu và trung bình
7,802
2,75
3
Trảng cây bụi
194
68,38

4
Cây cỏ xen nương rẫy
1,235
0,44
5
Cây công nghiệp dài ngày
12,4
4,35

Hình 4.Bản đồ rừng lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng
1.5.KHÍ HẬU
Lưu vực sông Bến Hải nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng, ẩm
mang đầy đủ sắc thái của khí hậu chuyển tiếp Bắc Nam của các tỉnh miền Trung
6

Việt Nam. Trong năm có hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô. Mùa khô từ tháng
XII đến tháng VIII, mùa mưa từ tháng IX đến tháng XI. Từ tháng III đến tháng VIII
chịu ảnh hưởng của gió Tây Nam khô và nóng. Từ tháng IX đến tháng II năm sau
chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc đi liền với mưa phùn và rét đậm.[14]
- Mưa : Tổng lượng mưa 9 tháng mùa khô chỉ chiếm 30% tổng lượng mưa
năm. Trong các tháng mùa khô từ tháng XII đến tháng IV thường có những trận
mưa rào nhẹ cách nhau từ 7 đến 8 ngày với lượng mưa trần từ 20 ÷ 30 mm,do vậy
trong vụ đông xuân thường ít phải tưới hơn vụ hè thu. Giữa 2 mùa khô có 1 thời kì
mưa lớn là tháng V và tháng VI gọi là mưa tiểu mãn, nhờ có mưa này mà vụ hè thu,
nhu cầu nước cho con người và cây trồng đỡ căng thẳng hơn. Mùa mưa bắt đầu từ
tháng IX đến tháng XI thậm chí có năm kéo dài đến tận tháng XII. Đây là thời gian
bão và áp thấp nhiệt đới hoạt động mạnh ở khu vực miền Trung. Do đặc điểm địa
hình chia cắt nên mưa trong mùa mưa cũng ít khi đồng đều trên toàn lưu vực.
- Nhiệt độ không khí: Nhiệt độ không khí trong vùng thấp nhất vào mùa
đông(tháng XI đến tháng III), cao nhất vào mùa hè (tháng V đến tháng VIII). Nhiệt

độ bình quân nhiều năm vào khoảng 24,3
0
C. Chênh lệch nhiệt độ trong ngày từ 7
đến 10
0
C.
- Độ ẩm tương đối : Độ ẩm tương đối bình quân nhiều năm nằm trong
khoảng 85 tới 89%.
- Bốc hơi : Bốc hơi bình quân nhiều năm nằm trong khoảng 1200 ÷ 1300
mm. Ở vùng đồng bằng bốc hơi bình quân nhiều năm cao hơn vùng núi. Lượng bốc
hơi bình quân tháng lớn nhất tại Đông Hà là 219 mm/tháng (xem bảng 4). Lượng
bốc hơi ngày lớn nhất vào tháng VII, bình quân 1 ngày bốc hơi tới 7 mm.
- Số giờ nắng : Bình quân nhiều năm số giờ nắng khoảng 1840 giờ
- Gió và bão : Các lưu vực sông Bến Hải thuộc Quảng Trị chịu chế độ khí
hậu nhiệt đới gió mùa. Một năm có 2 chế độ gió mùa chính:
+ Gió mùa Tây Nam hoạt động mạnh vào mùa hè từ tháng IV đến tháng XI,
tốc độ gió bình quân đạt 2 ÷ 2,2 m/s, mang độ ẩm và gây mưa cho vùng.
+ Gió mùa Tây Bắc hoạt động mạnh từ tháng XII đến tháng III năm sau, tốc
độ gió bình quân đạt 1,7 ÷ 1,9 m/s. Thời gian chuyển tiếp các hướng gió Tây Nam
và Tây Bắc là thời gian giao thời. Gió Tây khô nóng hoạt động vào tháng IV,tháng
V (nhân dân địa phương gọi là gió Lào). Thời kì có gió Lào là thời kì nóng nhất.
7

Bão và xoáy thuận nhiệt đới là những biến động thời tiết trong mùa hạ, hoạt
động rất mạnh mẽ và thất thường. Từ tháng V đến tháng VIII vùng ven Thái Bình
Dương không khí bị nung nóng bốc lên cao tạo thành những vùng xoáy rộng hàng
trăm km
2
, tích lũy dần và di chuyển theo hướng Tây Nam đổ bộ vào đảo Hải Nam
Trung Quốc. Đến cuối mùa, từ tháng IX đến tháng XI, gió Tây Nam suy yếu,

nhường dần cho gió Nam và Đông Nam. Tâm xoáy thuận di chuyển dần xuống
vùng vĩ độ thấp và đổ bộ vào khu vực từ Nghệ An đến Thừa Thiên Huế. Cuối mùa,
gió Đông Bắc mạnh hẳn lên, ép các xoáy thuận nhiệt đới di chuyển dần về cực Nam
Trung Bộ. Quy luật này diễn ra thường xuyên, hàng năm. Thời kì xoáy thuận nhiệt
đới đổ bộ vào Bắc Trung Bộ thường gây ra bão vùng ven biển. Hướng đi của bão
trong vùng Bình Trị Thiên theo hướng chính Tây chiếm khoảng 30 %; theo hướng
Tây-Tây Bắc chiếm khoảng 45 %: theo hướng Nam chiếm khoảng 24 % và theo
các hướng khác chiếm khoảng 1 %.
Tính chất của bão và áp thấp nhiệt đới cũng rất khác nhau theo từng cơn bão
và từng thời kì có bão. Có năm không có bão và áp thấp nhiệt đới như năm
1963,1965,1969,1986,1991,1994. Cũng có năm liên tiếp 3 cơn bão như năm
1964,1996 hoặc 1 năm có 2 cơn bão như năm 1999. Bình quân 1 năm có 1,2 ÷ 1,3
cơn bão. Vùng ven biển, bão và áp thấp nhiệt đới thường gặp nhau tới 78 %, do vậy
khi có bão thường gặp mưa lớn sinh lũ trên các triền sông. Bão đổ bộ vào đất liền
với tốc độ gió từ cấp 10 tới cấp 12, có khi gió giật trên cấp 12. Thời gian bão duy trì
từ 8 ÷ 10 giờ nhưng mưa theo bão thường xảy ra 3 ngày liên tục.
Trong thời gian có bão thường đi kèm mưa lớn và có thể gây ra hiện tượng lũ
quét gây thiệt hại lớn về người và tài sản. Đây cũng là một yếu tố tự nhiên cản trở
tới tiến trình phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Quảng Trị nói riêng và các tỉnh miền
Trung nói chung.[14]
1.6.MẠNG LƯỚI THỦY VĂN VÀ TÌNH HÌNH LŨ LỤT
Cũng như các nơi khác ở nước ta, dòng chảy sông suối trong lưu vực sông
Bến Hải không những phân bố không đều trong lãnh thổ mà còn phân bố không đều
trong năm. Hàng năm,dòng chảy sông suối biến đổi theo mùa rõ rệt: mùa lũ và mùa
cạn. Thời gian bắt đầu, kết thúc các mùa dòng chảy không cố định hàng năm mà có
sự xê dịch giữa các năm từ 1 đến vài tháng.
Dòng chảy năm tại khu vực nghiên cứu có giá trị mô đun biến động trong
khoảng 54- 73 l/s/km
2
, thuộc khu vực có dòng chảy dồi dào so với trung bình cả

nước, phần lớn nước tập trung vào mùa lũ.Do sự phân bố nước không đều trong
8

năm nên lũ ở đây rất khắc nghiệt và hạn hán cũng rất điển hình. Do độ dốc lớn nên
lũ thường xảy ra nhanh và ác liệt gây ra nguy hiểm cho các hoạt động kinh tế xã
hội. Thông thường mùa lũ thường xuất hiện chậm hơn mùa mưa khoảng 1 tháng.
Mưa là nguyên nhân gây lũ chủ yếu ở 2 tỉnh này. Lũ lớn nhất thường xuất hiện
trong các tháng IX,X chiếm từ 25- 31 % tổng lượng nước năm. [14]

Hình 5. Bản đồ mạng lưới thủy văn lưu vực sông Bến Hải – trạm Gia Vòng
Bảng 3.Một số đặc trưng dòng chảy năm các lưu vực sông thuộc tỉnh Quảng Trị
Tên sông
Tên trạm
Các đặc trưng dòng chảy lưu vực
Q
0
(m
3
/s)
M
0
(l/s.km
2
)
Y
0
(mm)

Bến Hải
Gia Vòng

14,4
53,9
1698
0,61
Bảng 4. Phân phối dòng chảy theo các tháng trong năm (mm) của trạm Gia Vòng
Tên lưu vực
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Bến Hải
5.10
2.70
1.90
1.50
3.10
2.40
1.40
2.90
14.2
30.9
23.9

10.0
Mùa kiệt trong vùng thường chậm hơn so với các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ.
Lượng nước mùa kiệt chỉ chiếm khoảng gần 30% tổng lượng dòng chảy trong năm.
Sự phân phối không đều đã gây ảnh hưởng lớn cho sinh hoạt và sản xuất. Tình trạng
đó càng trở nên khốc liệt vào các năm và các tháng có gió Tây Nam (gió Lào) hoạt
9

động mạnh. Tuy nhiên vào khoảng tháng V-VI trong vùng thường có mưa tiểu mãn
bổ sung lượng nước cho mùa kiệt.
Tháng IV và tháng VII là những tháng kiệt, lưu lượng trên sông nhỏ. Mô đun
bình quân dòng chảy tháng vào các tháng kiệt chỉ khoảng 10- 15 l/s/km
2
. Do đặc
điểm vùng nghiên cứu có địa hình tạo thành các dải từ biển vào sâu trong lục địa:
dải cát ven biển, đồng bằng ven biển, gò đồi, núi nên tính chất dòng chảy cũng có
sự phân hóa theo không gian rõ rệt. Một số đặc trưng dòng chảy năm của lưu vực
sông Bến Hải được thể hiện ở bảng 3.
Qua bảng 3 ta thấy mô đun dòng chảy và chuẩn dòng chảy năm của hệ thông
sông Bến Hải thuộc loại cao của cả nước. Hệ số dòng chảy lớn hơn 0,6 đã chứng tỏ
được khả năng sinh dòng chảy và điều kiện lớp phủ thực vật trên lưu vực là tốt. Các
tháng nhiều nước rơi vào tháng IX,X,XI,XII, tháng ít nước rơi vào các tháng còn
lại. Các tháng nhiều nước chiếm khoảng 70- 75 % tổng lượng nước cả năm, còn các
tháng ít nước là 25- 30%.
Mực nước lũ hè thu trên các triền sông chỉ dao động từ 1,5-1,7 m, ít khi mực
nước lũ hè thu trên các triền sông lên cao trên 1,7 m. Hướng chuyển của lũ trong
vùng hạ du cũng rất phức tạp.
Nguồn nước ngầm ở lưu vực thể hiện ở nước khe nứt, nước lỗ hổng và nước
cồn cát. Nguồn nước này tương đối dồi dào và chất lượng tốt có thể đáp ứng cho
nhu cầu sinh hoạt của dân cư và bổ sung nước tưới cho các loại hình kinh tế xã hội.
Tuy nhiên, vùng ven biển nhiều nơi nước ngầm bị nhiễm mặn,ở vùng đồi núi nước

ngầm phân bố sâu khó khai thác. Vì vậy cần có kế hoạch sử dụng nước hợp lí. [14]









10

Chương 2
TỔNG QUAN CÁC MÔ HÌNH MƯA - DÒNG CHẢY
2.1. CÁC MÔ HÌNH MƯA - DÒNG CHẢY
Mô hình mưa - dòng chảy có thể là mô hình tất định hoặc mô hình ngẫu
nhiên 8. Mô hình tất định là mô hình mô phỏng quá trình biến đổi của các hiện
tượng thuỷ văn trên lưu vực mà ta đã biết trước. Nói khác với mô hình ngẫu nhiên
là mô hình mô phỏng quá trình dao động của bản thân quá trình thủy văn mà không
chú ý đến các nhân tố đầu vào tác động của hệ thống.
Xét trên quan điểm hệ thống, các mô hình thuỷ văn tất định có các thành phần
chính:
- Đầu vào của hệ thống
- Hệ thống
- Đầu ra của hệ thống.
Dựa trên cơ sở cấu trúc vật lý các mô hình thuỷ văn tất định được phân loại
thành các mô hình thuỷ động lực học, mô hình nhận thức và mô hình hộp đen. Dựa
vào sự xấp xỉ không gian, các mô hình thuỷ văn tất định còn được phân loại thành
các mô hình thông số phân phối và các mô hình thông số tập trung.
2.1.1. Các mô hình mưa - dòng chảy thông số tập trung

Mô hình thông số tập trung là mô hình mà các thông số được trung bình hoá
trong không gian. Vì thế mô hình loại này tương đối đơn giản, có ý nghĩa vật lý trực
quan thích hợp với lưu vực vừa và nhỏ. Tuy nhiên chưa đưa được những thay đổi
theo không gian của những yếu tố cảnh quan vào trong mô hình.
1. Mô hình của trung tâm khí tượng thuỷ văn Liên Xô (HMC)
Lượng mưa hiệu quả sinh dòng chảy mặt P được tính từ phương trình:
P = h - E - I (1)
Trong đó: h là cường độ mưa trong thời đoạn tính toán (6h, 24h, ); E là
lượng bốc hơi nước; I là cường độ thấm trung bình.
Hạn chế: Số liệu về lượng bốc hơi trên các lưu vực còn thiếu rất nhiều, chủ
yếu được tính từ các phương trình xác định trực tiếp. Còn cường độ thấm trung bình
thường được lấy trung bình cho toàn lưu vực với thời gian không xác định.
11

Mô hình HMC đã được áp dụng ở một số lưu vực miền núi Tây Bắc và Đông
Bắc của nước ta 11,15.
2. Mô hình SSARR
Mô hình SSARR do Rockwood D. xây dựng từ năm 1957 dựa trên cơ sở
phương trình cân bằng nước:

12
2121
22
SSt
OO
t
II

















(2)
Phương trình lượng trữ của hồ chứa là:
dt
dQ
T
dt
dS
s

(3)
Mô hình SSARR cho phép diễn toán trên toàn bộ lưu vực nhưng không kiểm
tra trực tiếp được những thay đổi đặc điểm lưu vực sông đến các quá trình thủy văn.
Mô hình SSARR đã được áp dụng ở đồng bằng sông Cửu Long 11,15.
3. Mô hình TANK
Mô hình TANK được phát triển năm 1956 tại trung tâm nghiên cứu quốc gia
về phòng chống thiên tai tại Tokyo, Nhật Bản. Theo mô hình, lưu vực được mô
phỏng bằng chuỗi các bể chứa theo phương thẳng đứng và theo phương ngang phù

hợp với diện tích đất 8. Hệ thức cơ bản của mô hình gồm:
Mưa bình quân lưu vực (P)




n
i
i
n
i
i
WxWP
11
1
/.
(4)
Trong đó: n là số điểm đo mưa; X
i
và W
i
là lượng mưa và trọng số của điểm
mưa thứ i. Theo M.Sugawara W
i
là một trong bốn số sau: 0.25; 0.5; 0.75; 1.0.
Bốc hơi lưu vực (E)
PSXA
HPSXAva
EPSXAKhi
EPSXAKhi

EVT
hhEVT
EVT
E
f
ff













0
0
0
6,0
)8,0(75,0
8,0
(5)
Cơ cấu truyền ẩm
Coi tốc độ truyền ẩm từ dưới lên là T
1
, từ trên xuống là T

2
, ta có:
TB
PS
XA
TBT )1(
01

(6)
TC
SS
XS
TCT )1(
02

(7)
Mô hình TANK tương đối đơn giản, có ý nghĩa vật lý trực quan, thích hợp
với các lưu vực vừa và nhỏ nhưng khó thể hiện sự “trễ” của dòng chảy so với mưa,
12

do mô hình được cấu tạo từ các bể chứa tuyến tính, các thông số ở cửa ra ở một số
trường hợp kém nhạy11,15.
Mô hình TANK đã áp dụng hiệu quả cho khu vực miền Trung 12.
4. Mô hình NAM
Mô hình NAM 11,15 được xây dựng tại khoa Thuỷ văn - Viện kỹ thuật
thuỷ động lực và thuỷ lực thuộc Đại học kỹ thuật Đan Mạch năm 1982. Mô hình
tính quá trình mưa - dòng chảy theo cách tính liên tục hàm lượng ẩm trong năm bể
chứa riêng biệt có tương tác lẫn nhau.
Dòng chảy sát mặt QIF:















CLIF
L
L
Khi
CLIF
L
L
VíiU
CLIF
CLIF
L
L
CQIF
QIF
max
max
max

0
1
(8)
Trong đó: CQIF là hệ số dòng chảy sát mặt; CLIF là ngưỡng dòng chảy; U,
L
max
là thông số khả năng chứa.
Dòng chảy tràn QOF:














CLOF
L
L
Khi
CLOF
L
L
VíiP

CLOF
CLOF
L
L
CQOF
QOF
N
max
max
max
0
1
(9)
Trong đó: CQOF là hệ số dòng chảy tràn; CLOF là các ngưỡng dòng chảy.
Mô hình NAM đã tính được dòng chảy sát mặt và dòng chảy tràn, nhưng
việc cụ thể hoá và tính toán cho những đơn vị nhỏ hơn trên lưu vực bị hạn chế.
Mô hình NAM được áp dụng ở một số vùng đồng bằng ở Việt Nam 12.
2.1.2. Các mô hình mưa - dòng chảy thông số phân phối
Khi giá trị của tài nguyên nước ngày càng được đề cao về việc quản lý tài
nguyên nước và đánh giá chất lượng. Nghiên cứu tài nguyên nước tập trung vào
những vấn đề như mối quan hệ và ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất đến nông
nghiệp, rừng, thực tế ô nhiễm đến sử dụng nước. Các mô hình mưa - dòng chảy
thông số tập trung đã không theo kịp với những vấn đề mới phát triển này. Vì thế,
mô hình mưa - dòng chảy thông số phân phối có tiềm năng phát triển mạnh mẽ hơn
mô hình mưa - dòng chảy thông số tập trung.
13

Mô hình mưa - dòng chảy thông số phân phối là mô hình xem xét sự diễn
biến của mọi quá trình thuỷ văn tại các điểm khác nhau trong không gian và định
nghĩa các biến trong mô hình như hàm toạ độ. Ưu điểm của những mô hình này là

khả năng cung cấp thông tin của chúng tại những điểm trên lưu vực và sử dụng
chúng cho một hướng nghiên cứu mới là đánh giá tài nguyên nước và chất lượng
nước. Nhưng khi sử dụng cocần phải thay đổi về các phương pháp xác định thông
số cũng như các phương pháp đo đạc các đặc trưng của mô hình.
Sự cần thiết của hệ thống mô hình mưa - dòng chảy thông số phân phối đã
được nhận ra từ giữa những năm 1970 và ngày nay chúng đang được sử dụng rất
phổ biến.
1. Mô hình USDAHL Mô hình này được công bố vào năm 1970, USDAHL
là mô hình thông số dải theo các tiểu vùng thuỷ văn. Dòng chảy mặt bao gồm quá
trình thấm, quá trình trữ và chảy tràn. Quá trình thấm được mô phỏng bằng phương
trình Holtan:
c
1.4
at
f S . GI .  Af
t
(10)
Trong đó: f
t
là cường độ thấm; A là hệ số phụ thuộc vào độ rỗng của đất, mật
độ rễ cây; GI là chỉ số phát triển thực vật, phụ thuộc vào nhiệt độ không khí và loại
cây; f
c
là cường độ thấm ổn định; S
at
là độ thiếu hụt ẩm của đất là hàm số theo thời
gian:
c1-t1-at
f f - S 
at

S
(11)
Quá trình trữ, chảy tràn được thực hiện dựa trên cơ sở phương trình cân bằng nước.
2. Mô hình USDAHL 6, 12 đã xét đến tất cả các thành phần trong phương
trình cân bằng nước, và mỗi thành phần này đã được xử lý xem xét dựa trên những
phương trình. Song việc xử lý lượng thấm, bốc thoát hơi, điền trũng gặp rất nhiều
khó khăn ngoài ra với những lưu vực lớn khả năng đánh giá tác động của các yếu tố
lưu vực đến sự hình thành dòng chảy là kém 15.
3. Mô hình THALES
Mô hình THALES do Grayson đưa ra đã được khai thác như là một công cụ
dùng để mô tả những quá trình trên lưu vực và nghiên cứu những vấn đề liên quan
đến kiểm tra và ứng dụng mô hình vật lý.
Điểm khó khăn khi dùng mô hình liên quan đến cả khả năng am hiểu về mô
hình và những giả định cơ bản cũng như thuật toán sử dụng trong mô hình. Ưu điểm
14

của mô hình này là khả năng cung cấp thông tin về đặc điểm của dòng chảy vì thế
mô hình thường sử dụng cho dự báo.
Cơ sở của mô hình là coi hệ thống tương ứng với quá trình vận chuyển của
bùn cát và năng lượng. Mô hình THALES xây dựng biểu đồ dòng chảy mặt thông
qua việc ước tính chuỗi số liệu dòng chảy trong lưu vực sông từ sự tổng hợp bởi mô
hình, cuối cùng sẽ ước tính được dòng chảy tại cửa ra. Trong dịnh hướng phát triển
mô hình phải dùng đến sự cần thiết của lý thuyết tổng hợp quá trình ô lưới, làm cho
sự tương ứng giữa mô hình dự báo và các quá trình thực tế sát nhau hơn, và cho
những khẳng định nghiêm túc về những điều còn chưa chắc chắn trong mô hình dự
báo. Thêm vào đó nội dung mô hình cũng cần phát triển, phải tìm thêm những áp
dụng của chúng trong tương lai, và phải lựa chọn để mô hình thích hợp cho những
ứng dụng đó 12,13.
4. Mô hình SHE
Mô hình SHE 12, 13 ra đời từ năm 1976. SHE ra đời từ sự liên kết của viện

thuỷ lực Đan Mạch, viện thuỷ văn Anh và viện SOGREAH Pháp với sự hỗ trợ tài
chính của cộng đồng Châu Âu. SHE ra đời phục vụ cho việc đánh giá hoạt động sử
dụng đất và đánh giá chất lượng nước 13.
Mô hình SHE không đòi hỏi nhiều số liệu nhưng yêu cầu lượng thông số lớn,
bản chất giá trị thông số không cần xác định vì chúng dựa vào phép đo vật lý. SHE
là mô hình triển vọng, đảm nhiệm việc phát triển hệ thống mô hình phân phối sử
dụng cho mục đích thương mại. Tuy nhiên, sử dụng SHE phải chú ý đến kết quả
của việc xây dựng modula trong hệ thống.
Phương trình cơ bản dùng trong SHE:
Chảy tràn: Sử dụng phương trình lan truyền sóng xấp xỉ của St.Vernant:
q
y
vh
x
uh
t
h








 )()(
(12)
Với:
fxx
SS

x
h



0
xác định trực tiếp được x (13)
fxy
SS
y
h



0
xác định trực tiếp được y (14)
Trong đó: h(x,y) là chiều cao cột nước; t là thời gian; u(x,y), v(x,y) là vận tốc
dòng chảy theo x và y; S
0x
, S
0y
: độ dốc mặt theo x và y; S
fx
, S
fy
: ma sát theo x và y.
Dòng chảy trong kênh: dòng chảy dọc theo kênh
15

L

q
x
Au
t
A





 )(
(15)
fxx
SS
x
h



0
(16)
Trong đó: A(x) là diện tích mặt cắt; S
0x
là độ dốc đáy kênh; q
L
(x) là quan hệ
nguồn với dòng chảy ảnh hưởng bởi lượng bốc hơi, mưa rơi, cuối cùng sự trao đổi
giữa lượng nước đến và lượng nước đi của dòng chảy mặt với nước ngầm.
5. Mô hình MDOR
Năm 1977 ở INRSEAU, mô hình MDOR 6, 12 đã được khởi động. Năm

1978 mô hình cho tốc độ nhanh hơn và sự phát triển hơn nữa nhờ Daudelin vào năm
1984.
MDOR là một mô hình phân phối mà cấu trúc đã được đơn giản hoá cho
phép thực hiện nhanh hơn những mô phỏng hàng ngày. Thiết lập mô hình phân phối
được sử dụng để tính lặp cho tất cả các thành phần trong mỗi bước thời gian.
Phương trình dưới đây tính tổng cấu trúc như sau:

  


T
d
N
s
S
t
tdstdjsj
MPQ
1 1 1
,,),1(
).(
(17)
Trong đó: Q
j
là lưu lượng ngày j; T là thời gian chảy truyền; d là bước thời
gian lặp; S là giá trị đồng nhất của trạm khí tượng; t là giá trị loại thành phần đồng
nhất; P
a,b,c
được tạo thành khi một thành phần hoàn thiện có dạng c, trong lưu vực b
và chịu ảnh hưởng của vị trí a; Mưa

a,b,c
là giá trị của thành c trong lưu vực b và chịu
ảnh hưởng của vị trí a.
Ngoài bốn mô hình mưa - dòng chảy thông số phân phối trên thì mô hình
sóng động học một chiều nếu giải bằng phương pháp phần tử hữu hạn cũng là một
mô hình mưa - dòng chảy thông số phân phối. Tuy nhiên, mô hình sóng động học sẽ
được trình bày chi tiết ở phần sau.
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH THẤM
1. Tổng quan về quá trình thấm
Thấm là quá trình nước từ bề mặt thâm nhập vào trong đất. Có rất nhiều nhân
tố ảnh hưởng đến quá trình thấm như điều kiện bề mặt đất, lớp phủ thực vật, tính
chất của đất như độ rỗng, độ dẫn thuỷ lực và hàm lượng ẩm có trong đất, loại đất.
16

Do sự biến đổi rất lớn trong không gian và thời gian của mỗi loại đất, nên khi
có sự thay đổi về lượng ẩm đã làm cho quá trình thấm trở thành phức tạp. Vì thế chỉ
có thể mô tả nó một cách gần đúng bằng các phương trình toán học.
Đặc trưng cho quá trình thấm là tốc độ thấm f (cm/giờ) - là tốc độ theo đó
nước từ mặt đất đi vào trong đất. Nếu trên mặt đất có lớp nước đọng thì nước sẽ
thấm xuống đất theo độ thấm tiềm năng. Nếu tốc độ cấp nước trên mặt đất lại nhỏ
hơn tốc độ thấm tiềm năng, thì tốc độ thấm thực tế sẽ nhỏ hơn tốc độ thấm tiềm
năng. Phần lớn các phương trình về thấm mô tả tốc độ thấm tiềm năng. Lượng thấm
tích luỹ F là độ sâu cộng dồn của nước thấm trong một thời kỳ đã cho và bằng tích
phân của tốc độ thấm trên thời kỳ đó:


1
0
)()(


dftF
(18)
Trong đó

là một biến hình thức của thời gian dùng trong tích phân.
Biến đổi ngược ta có:
dt
tdF
tf
)(
)( 
(19)
2. Các phương trình thấm
Cơ sở dựa vào phương trình điều khiển dòng không ổn định của Richard một
chiều:
)( K
zzt









(20)
Trong đó: K là hệ số thấm Darcy; D=K

 /

là độ khuếch tán nước trong
đất;

là biến đổi cột nước mao dẫn;

là hàm lượng ẩm.
2.1 Định luật Darcy
Nội dung của định luật Darcy 15: Lưu tốc thấm tỷ lệ bậc nhất với gradient
thuỷ lực (hay gradient cột nước):
l
H
KKIv



(21)
hay
IKQ


(22)
Trong đó: v là lưu tốc thấm (m/s), K là hệ số thấm (m/s), I là độ dốc thuỷ lực,
l
H


là gradient cột nước, Q là lưu lượng thấm (m
3
/s);


là diện tích toàn phần mặt
cắt ngang của dòng nước ngầm.
17

Dòng thấm trong định luật là dòng đều, ổn định ở trạng thái chảy tầng. Nếu
chuyển động của dòng thấm là chảy rối thì nó sẽ không tuân theo định luật này nữa.
2.2.Phương trình Horton
Horton 15nhận xét rằng quá trình thấm bắt đầu từ một tốc độ thấm f
0
nào
đó, sau giảm dần theo quan hệ số mũ đến khi đạt tới giá trị không đổi f
c
.
   
kt
c
effftf


00
(23)
Trong đó k là hằng số phân rã có thứ nguyên là [T
-1
]. Eagleson (1970) và
Raudkivi (1979) đã nêu lên rằng phương trình Horton có thể được suy diễn từ
phương trình Richard:















K
z
D
zt

(24)
Bằng cách chấp nhận K và D là các hằng số độc lập với hàm lượng ẩm của
đất. Với điêu kiện đó, phương trình (24) thu gọn thành:
2
2
z
D
t






(25)

Đó là phương trình khuếch tán dạng chuẩn và có thể được giải để cho ta hàm
lượng ẩm

như là một hàm của thời gian và chiều sâu trong đất.
2.3.Phương trình Phillip
Phillip 15 (1957, 1969) đã sử dụng phép biến đổi Boltzmann B(

) = zt
-1/2
để chuyển đổi (20) thành một phương trình vi phân đạo hàm thường theo B và giải
phương trình:

 
KSttF 
2/1
(26)
Để thu được một chuỗi vô hạn lượng ẩm luỹ tích F(t). Trong đó S là một
thông số phụ thuộc vào thế mao dẫn của đất và độ dẫn thuỷ lực K.
Vi phân phương trình (26):
 
KSttf 
 2/1
2
1
(27)
Khi t

, f(t) dần đến K. Hai số hạng lần lượt biểu thị cho tác dụng của cột
nước mao dẫn và cột nước trọng lực. Đối với cột nước nằm ngang, chỉ còn lại lực
mao dẫn và phương trình Phillip thu gọn thành F(t) = St

1/2
.
2.4.Phương pháp Green - Ampt
Dựa vào phương trình liên tục và phương trình động lượng.
Phương trình liên tục
18

   

 LLtF
i
(28)
Với
i


.
Trong đó: L là độ sâu;
i

là hàm lượng ẩm; L(

-
i

) là diện tích mặt cắt
ngang; F là độ sâu luỹ tích của nước thấm vào trong đất.
Phương trình động lượng

z
h
Kq



(29)
Trong đó: h là chiều sâu cột nước theo chiều z; q là lưu lượng thấm; K là hệ
số thấm.
Từ đó rút ra phương trình Green - Ampt 15 đối với độ sâu thấm tích luỹ:
 
 












tF
KtF 1ln
(30)
Những phương pháp tính thấm trên yêu cầu số liệu phải đầy đủ, cần nhiều
các yếu tố mặt đệm. Do không đáp ứng được đầy đủ về số liệu vì thế phương pháp

SCS - phương pháp tính thấm từ mưa rào là phù hợp, đảm bảo yêu cầu thực tế,
thuận lợi áp dụng cho lưu vực sông Thu Bồn. Phương pháp này sẽ được trình bày
chi tiết ở phần sau.
2.3. MÔ HÌNH SÓNG ĐỘNG HỌC MỘT CHIỀU - PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ
HỮU HẠN
Hiện nay khoa học về thuỷ văn đã được sử dụng rất nhiều kỹ thuật và công
nghệ cao để thu thập số liệu một cách liên tục theo không gian và thời gian, kết hợp
với các máy tính hiện đại đã cho phép sử lý tất cả các dạng số liệu khí tượng thuỷ
văn một cách nhanh chóng. Tất cả các vấn đề này đã mở ra một giai đoạn mới trong
việc mô hình hóa các quá trình dòng chảy bằng các mô hình thủy động lực học.
Mô hình thuỷ động lực học dựa trên cơ sở xấp xỉ không gian lưu vực và tích
phân số trị các phương trình đạo hàm riêng mô tả các quá trình vật lý diễn ra trên
lưu vực như phương trình bảo toàn và phương trình chuyển động của chất lỏng.
Đối với mô hình thuỷ động lực học, quá trình hình thành dòng chảy sông
được chia làm hai giai đoạn: chảy trên sườn dốc và trong lòng dẫn 9].
Người ta đã xây dựng được mô hình sóng động lực học hai chiều, một chiều
và mô hình sóng động học hai chiều, một chiều với nhiều phương pháp giải, nhưng
phương pháp giải mang lại kết quả cao là phương pháp phần tử hữu hạn.
19

Mô hình sóng động học hai chiều mô phỏng dòng chảy sườn dốc có ưu điểm
là có cơ sở vật lý và toán học chặt chẽ. Tuy nhiên, hiện nay mô hình này mới chỉ có
ý nghĩa về mặt lý thuyết và chỉ dừng lại ở khảo sát toán học và thực nghiệm số trị.
Mô hình này chưa có khả năng áp dụng vào thực tế vì thuật toán phức tạp cũng như
khả năng đáp ứng yêu cầu thông tin vào một cách chi tiết và đồng bộ rất hạn chế.
Mô hình sóng động học áp dụng cho dòng chảy sườn dốc và lòng dẫn có
dạng như sau:
0 q
t
A

x
Q




(31)
ASRQ
2/13/2
1


(32)
Trong đó: Q là lưu lượng trên bãi dòng chảy trên mặt hoặc trong kênh; q là
dòng chảy bổ sung ngang trên một đơn vị chiều dài của bãi dòng chảy (mưa vượt
thấm đối với bãi dòng chảy trên mặt và đầu ra của dòng chảy trên mặt đối với kênh
dẫn); A là diện tích dòng chảy trong bãi dòng chảy trên mặt hoặc trong kênh; x là
khoảng cách theo hướng dòng chảy; t là thời gian; S là độ dốc đáy của bãi dòng
chảy; R là bán kính thuỷ lực;

là hệ số nhám Manning 9.
Việc khảo sát phương trình (32) đã được tiến hành trong nhiều công trình
nghiên cứu và rút ra kết luận là thích hợp nhất đối với dòng chảy sườn dốc, với lòng
dẫn có độ dốc tương đối lớn.
Một trong các cách tiếp cận mô phỏng dòng chảy sườn dốc bằng mô hình
sóng động học một chiều có nhiều triển vọng nhất là mô hình với phương pháp
phần tử hữu hạn.
2.3.1. Giả thiết
Để xấp xỉ lưu vực sông bằng các phần tử hữu hạn, lòng dẫn được chia thành
các phần tử lòng dẫn và sườn dốc được chia thành các dải tương ứng với mỗi phần

tử lòng dẫn sao cho: trong mỗi dải dòng chảy xảy ra độc lập với dải khác và có
hướng vuông góc với hướng dòng chảy lòng dẫn trong phần tử lòng dẫn. Việc chia
dải cho phép áp dụng mô hình dòng chảy một chiều cho từng dải sườn dốc. Trong
mỗi dải lại chia ra thành các phần tử sườn dốc sao cho độ dốc sườn dốc trong mỗi
phần tử tương đối đồng nhất.
Mô hình sóng động học và phương pháp phần tử hữu hạn đánh giá tác động
của việc sử dụng đất trên lưu vực đến dòng chảy và được xây dựng dựa trên hai
phương pháp: phương pháp phần tử hữu hạn và phương pháp SCS.[10]