Nghiên cứu, ứng dụng mô hình kết nối MARINE và IMECH1D dự báo lưu lượng vào hồ Hòa Bình

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ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN CƠ HỌC



NGUYỄN TIẾN CƢỜNG




NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÔ HÌNH KẾT NỐI
MARINE VÀ IMECH1D DỰ BÁO LƢU LƢỢNG VÀO
HỒ HÒA BÌNH




LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hà Nội - 2010
3




MỤC LỤC

 1
 7

 9
1.1. 
-[6]: 9
 9
 10
 11
1.2. -[5]: 12
1.3.  13
 16
  16
 16
]: 17
 19
 22
 22
 22
3.1.1.1. Nút sông: 22
 23
 23

3.2. Mô hình [5]; [6]; [9]: 23
 23
[5]; [6]; [9]: 24
[1]; [5]; [6]: 24
4


 26
 27
 27
 28
 28

 33
 33
 . 34
 35
-
 36
 36
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 37

 38
 40
4.2. 41
 41
 43
 43


45
 46
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 47
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49
 49
  49
5


 51
5.2.4. Tìm Kalman gain (blending factor) K: 52
 55
 
(predict): 55
5.3.1.1. Phép tính s 1: 55
 55
 
(correct): 56
 56
 56
5.3.2.3. Phép  56

 57
 57
-
 58
 58


-IMECH1D: 58
-
 61
 64
 65
 67
 67
 67
 68
 69
1. 
 69
6


2. 
 75
2.1. 
 75
2.2. 

 76
2.3. oán
 77
2.4. 
 78
2.5. 
 79
2.6. 

 80
2.7. 
 81
2.8. 
 82
2.9. 

83
2.10. 

 84
2.11.  

 86
2.12. 
 89

7



MỞ ĐẦU



 
 




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
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8


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
Chƣơng 1: trình bày các thông tin  
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Chƣơng 2:      c và      
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Chƣơng 3: 
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Chƣơng 4:          
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Chƣơng 6:            -
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9



Chương 1. ĐẶC ĐIỂM CỦA LƯU VỰC VÀ CỦA CÁC MÔ
HÌNH LỰA CHỌN NGHIÊN CỨU

1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên, quy luật dòng chảy lũ trên lưu vực sông Đà
và vai trò của hồ Hòa Bình [4]-[6]:

Sông -

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
1.1.1. Đặc điểm mƣa gây lũ [4]:

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
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 
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
háng V-
-
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10

        
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
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1.1.2 Đặc điểm dòng chảy lũ sông Đà [4]:
              

th

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11


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1.1.3. Vai trò của hồ Hòa Bình [4]:
       
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12


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1.2. Tổng quan về mô hình thủy văn [3]-[5]:

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
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

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
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13


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1.3. Tổng quan về mô hình thủy lực [3]; [6]:
   
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

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
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14


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
 
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- Thái Bình:
a)  

b) 

c) - 
d) 


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1996, 1999 và 2000.
       
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
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
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15


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 
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

16



Chương 2. PHẦN MỀM THỦY VĂN THAM SỐ PHÂN BỐ
MARINE



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
 

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2.1. Cơ sở khoa học của phần mềm thủy văn tham số phân bố Marine:
2.1.1. Mô hình dòng chảy trên bề mặt lƣu vực [3]; [5]; [6]; [8]:
MAR
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Ostrogradski


2.1) suy ra :


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0)( udiv
 


S
dmdSmdiv ) ( nuu
(2.3)
17

t.P
x
t
.pente.
K
H
H
0
4
1j
m
3/5
j








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


t : 


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
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

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






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H: 

 



 



 

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Q=H*dx*dx


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
q=Q



H*dx*dx

    ong mô hình
-1D.
2.1.2. Mô hình thấm Green Ampt [12]; [16]:












 - Ampt:

kt
tF
tF 













)(
1)(


(2.4)
(2.5)
18



 = - 


2.5


o
   - h
o





)1( 


F
kf

(2.6)















Thay vào (2.6) có:

 (2.7)


)()ln(
p
p
p
ttk
F
F
FF 







)1( 


p
it
ki

)( Kii
kt
p




(2.8)

19












Hình 2.1: Sơ đồ mô tả mô hình MARINE





             
Q=H*dx*dx - q


2.2. Cấu trúc dữ liệu trong Marine [16]:




- 


- 
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
-         
 



-  


P
0
(m
- Green Ampt









, 










~














(





,
, )
20

- 



- 
trong mô hình.

Hình 2.2: Các lớp thông tin yêu cầu của Marine







1
2
3
4
5
6







1. 
2. 

3. 
vực
1. 
2. 
1. 
2. 

không gian
t ngang

21

Hình 2.3: Cấu trúc các lớp dữ liệu trong Marine
22



Chương 3. PHẦN MỀM THỦY LỰC MỘT CHIỀU IMECH1D



             

12 bài toán est cases) 

  c     
     

            
    
p.
3.1. Các thành phần của hệ thống [5]; [6]; [9]:
 
xem xét 
- 
- 
3.1.1. Mạng sông:


3.1.1.1. Nút sông:
Trong IMech
+ Nút biên: 

3

- 
- Ch
- 
+  

23



3.1.1.2. Đoạn sông:
  

- 
- 
- 
- 
- 
-                
xung,
TrM

3.1.2. Ô ruộng (Ô chứa):
Trong IMech1D 

 

- 
- 

v.v )
3.2. Mô hình toán học [5]; [6]; [9]:
3.2.1. Mô hình toán học một đoạn sông:
            
Sa 
:

q
x
Q
t
A
c






(3.1)

0S
x
Z
gA

A
Q
xt
Q
f
2























(3.2)


Q=Q(x,t)  
24


Z=Z(x,t)  
q - 
A
c
- 
 -  
A - 
S
f
- 


3/42
2
f
RA
QQn
S 
(3.3)

3.2.2. Mô hình toán học của một ô ruộng [5]; [6]; [9]:
IMech1





k
k
QP
dt
dV
(3.4)

P - 
Q
k
- 

3.3. Lược đồ sai phân [1]; [5]; [6]:

3.1), (3.2), (3
t2
ff
t2
ff
t
f
n
i
1n
i
n
1i
1n
1i














 
10,1
1
11
1














x
ff
t
ff
x
f
n
i
n
i
n
i
n
i

   
n
i
n
1i
1n
i
1n
1i
ff
2
1
ff
2

f 








3.1) ta có:
25


 
 
 
   
 
 
   
 
 
T
i
T
iii
T
i
T
iii

T
ci
T
icicic
qqqQ
QQQQ
x
AAAA
t







11
111,,1,
1
2
1
1
1
2
1


(3.5)
   3   
 a

1
, a
2
, a
3
, a
4

a
1
+ a
2
+ a
3
+ a
4
= 0 (3.6)

f43
2
21
gASa,
x
Z
gAa
A
Q
x
a,
t

Q
a


















3
   
 
T
i
T
1i11i11
QQQQ
t2
1

a
~
a 




 

































T
i
T
i
T
i
T
i
i
i
i
i
A
Q
A
Q
A
Q
A
Q

x
aa
22
1
1
2
1
2
1
22
1
~



   
 
 
   
 
 
T
i
T
1ii1i
T
i
T
1ii1i33
ZZ1ZZ

x
1
AA1AA
2
g
a
~
a 




   
 
 
   
 
T
i
f
T
i
f
i
f
i
f
ASASgASASgaa 



 11
44
2
1
2
~


3
0a
~
a
~
a
~
a
~
4321

(3.7)
3.4) ta có
 
 





















k
T
k,i
T
i
k
k,ii
T
ii
QP1QPVV
t
1
(3.8)
Trong (3.5) - (3
T




 3.5) và (3


Z
d
, Z
c
- 
Q
d
, Q
c
- 
26


   3 

r


Còn các hàm V
i
, Q
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3.4. Tuyến tính hóa hệ phương trình (3.5), (3.7), (3.8):