Lập bảng tính các giá trị dòng chảy tại cửa ra lưu vực theo mô hình TANK

BÁO CÁO MÔ HÌNH TANK
I.Mở đầu
1. Mục đích
- Lập bảng tính các giá trị dòng chảy tại cửa ra lưu vực theo mô
hình TANK
- Đáng giá dộ nhạy các thông số A1, A2, HA1, HA2, B1, HB1, C1,
HC1, D1, HD1
- Xác định các thông số của mô hình khi đã có dòng chảy thực
đo,mưa và bốc hơi.
- Hiệu chỉnh kết quả thông qua hệ số NASH,tương quan,sai số về
đỉnh và sai số về tổng lượng nhận xét và vẽ biểu đồ trước khi chưa
có hiệu chỉnh dòng chảy thực đo và sau khi đã hiệu chỉnh thực đo và
tính toá
2. Cách tính toán
Giả thiết bộ thông số đầu vào mô hình từ các khoảng của bộ thông
số đã cho cùng với việc sử dụng các công thức tính toán trong mô
hình TANK để lập bảng excel tính giá trị dòng chảy.
Với mỗi bộ thông số giả thiết ta tính được Qtt khác nhau sau đó so
sánh Qtt với Qtd
Hiệu chỉnh bằng hệ số NASH sao cho giá trị Qtt gần đúng với Qtd
(vẽ hình để so sánh ).

1

1


II. Nội dung
1.
-

-

2.
a.
•

Giới thiệu mô hình
Mô hình TANK (M.sugawara – 1956) là một tronh những mô
hình mô phỏng tốt dòng chảy lũ trên lưu vực sông.
Lưu vực sông là một dãy bể chứa ( A, B, C, D) xếp theo chiều
thẳng đứng. Mỗi bể chứa có một cửa ra ở đáy và một hoặc một
số cửa ra thành bên.
Dòng chảy qua các cửa ra thành bên là hàm tuyến tính của
lượng trữ :
Y = (X – HA).A
Trong đó :
X: lượng trữ trong bể
HA: ngưỡng của cửa ra
A: hệ số cửa ra
Tùy vào lưu vực nghiên cứu mà có 1, 2, 3 cửa ra
Cấu trúc mô hình
Bể thứ nhất A
Cấu trúc ẩm

Trong bể thứ nhất tác giả mô tả cấu trúc ẩm của tầng mặt thành 2
phần: phần trên và phần dưới, giữa hai phần có sự truyền ẩm lên
xuống trong một số điều kiện. Các thong số mô tả lượng ẩm bão
hòa của phần trên và phần dưới là PS và SS.
•

Cơ cấu truyền ẩm

Khi phần trên có độ ẩm lớn hơn, mà phần dưới chưa bão hòa ẩm
và
XP/PS > XS/SS, thì có sự truyền ẩm từ trên uống với tốc độ
T2:
T2 = Tc*(XP/PS – XS/SS)
Khi phần trên chưa bão hòa ẩm XP < PS và phần dưới bão hòa ẩm
XS = SS thì có sự truyền ẩm lên theo tốc độ T1:
T1 = Tb*(1 – XP/PS)
2

2


Lưu ý:
Nếu XA < PS thì XP = XA
Else

XP = PS

P : lượng mưa
ET: bốc hơi
Y1: dòng chảy mặt
HA1: ngưỡng cửa ra
XA: lớp nước có trong bể
A1, A2: hệ số cửa ra tương ứng voif1, vòi2
YA0: dòng chảy ra
A0: hệ số cửa đáy
HS: chiều cao của bể

3

3


PS: lượng bão hòa tầng trên
XP: lượng ẩm
SS: độ ẩm đạt trạng thái bão hòa ở tầng dưới
XS: chưa bão hòa ở tầng dưới
•

Dòng chảy cửa ra ở bể thứ nhất

Lượng nước trong bể
XA(1) = XAi(0) – E*dt nếu XA(0) > E*dt
XA(1) = 0
XAi(2) = XAi(1) + (T1 – T2)*dt


•
•
•
•
•
•
•

4

XAi(3) = XAi(2) + P

XSi = XSi- + T2*dt
XBi = XBi-1 – T1*dt
 Nếu XA > PS
Y2 = A2*(XA – HA2 – PS) nếu XA – PS > HA2
Y2 = 0
else
Y1 = A1*(XA – HA1 – PS) nếu XA – PS > HA1
1

4


•
•
b.

•
•
•
•
c.

•
•
•
•
d.

5

Y1 = 0
else
YA0 = A0*(XA – PS)
XA(4) = XA(3) – (Y1 + Y2 + YA0)*dt
Bể thứ hai B

XB1 = XB0 + YA0*dt
Y3 = B1*(XB1 – HB1) nếu XB1 > HB1
Y3 = 0
else
YB0 = B0*XB1
XB2 = XB1 – (Y3 + YB0)*dt
Bể thứ ba C

XC1 = XC0 + YB0*dt
Y4 = C1*(XC1 – HC1) nếu XC1 > HC1
Y4 = 0
else
YC0 = C0* XC1
XC2 = XC1 – (Y4 + YC0)*dt
Bể thứ tư D
5


•
•
•
e.

f.

XD1 = XD0 +YC0*dt
Y5 = D1* XD1
XD2 = XD1 – Y5*dt
Tổng lượng dòng chảy
YS = Y1 + Y2 + Y3 + Y4 + Y5
Bể điều tiết

Bể chứa điều tiết không có cửa đáy, chỉ có một cửa bên. Dòng chảy đi ra khỏi
bể chứa điều tiết chính là dòng chảy ở cửa ra ủa lưu vực thủy văn:
YR = AR*(XR – HR) nếu XR > HR
YR = 0

else

XRi = XRi-1 + YS1 – YR

i

g.
3.
-

Lưu lượng tại cửa ra lưu vực
QE = F*YR
Số liệu đầu vào
Diện tích : 764 km2
Mưa : 15/9/1975- 27/9/1975

Ngày

Mưa(mm)
6

15
2.7

16
1.7

17
1.8

18
2
6

19
2

20
2.1

21
4.9

22
2.3

23
2.2

Ngày
Mưa(mm)

24
2.3

25
1.9

26
2.6

27
2.4

Đường quá trình mưa thực đo( 15-27/9/1975)
-

Các hệ số của mô hình : A1, A2, HA1, HA2, B1, HB1, C1,
HC1, D1, HD1

4.

Kết quả tính toán
Bảng thông số trước khi hiệu chỉnh mô hình:

-



-

Kết qủa tính toán trước khi hiệu chỉnh thông số của mô
hình

Bảng kết quả số liệu tính toán

Time Lượng
mưa(mm
)
0
1
0
2
7.5
3
42.3
4
0
5
0
7

Bốc hơi
tđo(mm/day
)

XA1

(mm/day
)

XP
(mm
)

T1
(mm/day
)

2.7
1.7
1.8
2
2

1.3
2.3
2.2
2
2

1.3
2.3
2.2
2
2

0.047

0.054
0.056
0.06
0.06

7

T2
(mm/day)
0
0.006
0.004
0
0


6
7
8
9
10
11
12
13

26.5
173.2
4.2
0
0

0
0
0

8

2.1
4.9
2.3
2.2
2.3
1.9
2.6
2.4

1.9
0
1.7
1.8
1.7
2.1
1.4
1.6

8

1.9
0
1.7
1.8

1.7
2.1
1.4
1.6

0.062
0.1
0.066
0.064
0.066
0.058
0.072
0.068

0
0
0
0
0
0.02
0


time XA2 XS
(mm) (mm)
0
1

1.374

2

2.348 2.006

3

2.252

2.01

4
5
6

2.06
2.06
1.962

2.01
2.01
2.01

7
8

0.1
1.766

2.01
2.01

9

1,864

2.01

10

1.766

2.01

11

2.156 2.012

12

1.472 2.012

13

1.668 2.012

Time

XA3 XA4
(mm) (mm)

0
1

1.37
4
2.34
8

2
9

2
2

XB
(mm)

XC1
(mm
)
18
19.92
18
6
19.94
18
6
19.94
18
4

19.94
18
19.94
18
19.93
18
8
19.9
18
19.94
18
3
19.93
18
6
19.93
18
4
19.94
18
2
19.92
18
8
19.93
18
2
Y1
(mm/day
)

XB1
(mm)

XC1
(mm
)

XD
(mm
)

19.92
6
19.94
6
19.94
4
19.94
19.94
19.93
8
19.9
19.94
3
19.93
6
19.93
4
19.94

2
19.92
8
19.93
2

18

18

18

18

18

18

18
18
18

18
18
18

18
18

18

18

18

18

18

18

18

18

18

18

18

18

Y2
(mm/day
)

YA0
(mm/day
)

1.374

0

0

0

9.848

0

0

0.9696

9

XA3 XD1
(mm) (mm)
1.37
4
2.34
8
2.25
2
2.06
2.06
1.96
2

0.1
1.76
6
1.86
4
1.76
6
2.15
6
1.47
2
1.66
8

XA
(mm)

18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18

XB2
(mm)

4
20
1.374 19.926
8.878
4

20.9156


3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

10

2.25
2
2.06
2.06

1.96
2
0.1
1.76
6
1.86
4
1.76
6
2.15
6
1.47
2
1.66
8

44.55
2
2.06
2.06
28.46
2
173.3
5.966

14.766

6.9104

7.9104

27.8544

33.66
0.1932

14.95
5
2.06
2.06
13.34
6
27.83
5.773

0
0
6.731

0
0
3.6924

0
0
4.6924

79.15
0

32.66
0

1.864

0

0

0

1.864

19.936

1.766

0

0

0

1.766

19.943

2.156

0

0

0

2.156

19.942

1.472

0

0

0

1.472

19.928

1.668

0

0

0

1.688

19.932

10

19.94
19.94
24.6304
53.56
20.1272


Tim Y3
e
(mm/da
y)
0
1
1.6929

YB0
(mm/da
y)
0.9963

XB
(mm)

1.79156

3

2.48544

4

1.694

5

1.694

6

2.16304

7
8

5.056
1.71272

9
10

1.6936
1.6934

1.23152 21.2358
4

2.678 45.826
1.00636 17.4081
2
0.9968 17.2456
0.9967 17.2439

11

1.6942

12
13

1.6928
1.6932

2
3

1.04578 18.0782
6
1.39272 23.9762
4
0.997 17.24 9

0

19.0457
8
19.3927

2
18.997

0

18.997

0

19.2315
2
20.678
19.0063
6
18.9968
18.9967

0

0.9971

17.2507 18.9971

0

0.9964
0.9966

17.2388 18.9964
17.2422 18.9966

0
0

0.997

XD2
(mm)

Y5
(mm/day)

8.54833
5
8.57060
1
8.72672
4

0.0854833
5
0.0857060
1
0.0872672
4

11

Y4
(mm/da

y)

20
17.2371 18.9963

2

Tim
e
0
1

XC2
(mm)

17.249

0
0

0
0
0
0

YC0
XC
(mm/day (mm)
)
18

0.474907 18.52139
5
3
0.476144 18.56963
5
6
0.484818 18.90790
2
0.474925 18.52207
5
0.474925 18.52207
5
0.480788 18.75073
2
0.51695 20.16105
0.475159 18.53120
1
0.47492 18.52188
0.474917 18.52178
5
3
0.474927 18.52217
5
3
0.47491 18.52149
0.474915 18.52168
5

XD
(mm)

18
8.46285
2
8.48489

Q(Y1)
(m3/s)

Q(Y2)
(m3/s)

0

0

0

0

8.63945
7

130.658148
1

61.105851
9

11

Q(Y3)
(M3/S)
14.9669722
2
15.8420351
9
21.9777333
3


4

8.54865

0.0854865

5

8.54865

0.0854865

6

8.65418
4
9.3051

0.0865414
8

0.093051

8.55286
2
8.54865

0.0855286
2
0.0854856

12

8.54851
5
8.54869
5
8.54838

0.0854851
5
0.0854869
5
0.0854838

13

8.54837

0.0854847

7
8
9
10
11

12

8.46316
4
8.46314
6
8.56764
2
9.21204
9
8.46733
3
8.46307
4
8.46303

0

0

0

0

59.5194907
4
699.891203
0

32.650388
9
288.79907
4
0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

8.46320
8
8.46289
6
8.46298
5

12

14.9793518
5
14.9793518
5
19.1268814
8
44.7081481
5
15.1448851
9
14.9758148
1
14.9740463
14.9811203
7
14.9687407
4
14.9722777
8

Time

Q(Y4)
(m3/s)

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

13

0
0
0
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0

Q(Y5)
(m3/s)

Qsum (m3/s) Qtd (m3/s)

0.75589444
0.75786333
0.77166865
0.75592229
0.75592229
0.76525423
0.82281208
0.75629474
0.75591433
0.75591035
0.75592627
0.75589842
0.75590638

15.72287
16.5999
214.5134
15.73527

15.73527
112.062
1034.221
15.90118
15.73173
15.72996
15.73705
15.72464
15.72818

40.8
34.9
30.8
26.9
34.6
33.2
1060
874
159
97.1
72
57.4
48.5



Đường quá trình tổng lượng tính toán và thực đo:



Nhận xét : Sự chênh lệch đỉnh của tính toán và thực đo là
lớn nên ta cần phải hiệu chinh bộ thông số.

13






Đường quá trình lưu lượng dòng chảy

Nhạn xét : Đường quá trình lưu lượng ở đỉnh và chân lũ của
dòng chảy Q(Y1) , Q(Y2) và tổng lượng hơi có sự chênh
lệch nên ta cần hiệu chỉnh các thông số của mô hình.



Kết qủa tính toán khi đã hiệu chỉnh các thông số của mô
hình

14

14


-

Kết quả tính toán khi đã hiệu chỉnh

Ti luongmu
me a(mm)
0 Qtd
1
0
2
7.5
3
42.3
4
0
5
0
6
26.5
7
173.2
8
4.2
9
0
10
0
11
0
12
0
13
0
Time XA2(

mm)
0
1 1.374
2 2.348
3 2.252
4
2.06
5
2.06
6 1.962
7
0.1
8 1.766
9 1.864
10 1.766
11 2.156
12 1.472
13 1.668

15

bhthucdo(m XA1(m
m/day)
m/day)
2.7
1.7
1.8
2
2
2.1

4.9
2.3
2.2
2.3
1.9
2.6
2.4
XS(m XB(m
m)
m)
2
2 19.926
2.006 19.946
2.01 19.944
2.01 19.94
2.01 19.94
2.01 19.938
2.01
19.9
2.01 19.934
2.01 19.936
2.01 19.934
2.012 19.942
2.012 19.928
2.012 19.932

15

1.3
2.3

2.2
2
2
1.9
0
1.7
1.8
1.7
2.1
1.4
1.6
XC1(
mm)
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18

XP(
mm)

T1(mm T2(mm
/day)
/day)

1.3
2.3
2.2
2
2
1.9
0
1.7
1.8
1.7
2.1
1.4
1.6
XB1(
mm)

0.074
0.054
0.056
0.06
0.06
0.062
0.1
0.066
0.064

0.066
0.058
0.072
0.068
XC1(
mm)

19.926
19.946
19.944
19.94
19.94
19.938
19.9
19.934
19.936
19.934
19.942
19.928
19.932

18
18
18
18
18
18
18
18
18

18
18
18
18

0
0.006
0.004
0
0
0
0
0
0
0
0.002
0
0
XD(m
m)
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18

18
18
18


Time XA3
(mm)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

1.374
2.348
2.252
2.06
2.06
1.962
0.1
1.766

1.864
1.766
2.156
1.472
1.668

Time
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

16

XD1
(mm)
18
18
18
18

18
18
18
18
18
18
18
18
8

XB2
(mm)

XA3
(mm)
1.374
2.348
2.252
2.06
2.06
1.962
0.1
1.766
1.864
1.766
2.156
1.472
1.668

Y3

(mm/day

XA4
(mm)

Y1
Y2
YA0
(mm/day) (mm/d
ay)

1.374
9.848
44.552
2.06
2.06
28.462
173.3
5.966
1.864
1.766
2.156
1.472
1.668

0
0
10.343
0
0

4.7117
55.405
0
0
0
0
0
0

YB0
(mm/day)

XB
(mm)

20

0
0
3.455
0
0
1.846
16.33
0
0
0
0
0
0

XC2
(mm)

0
0.7272
5.933
0
0
3.5193
25.245
0.1449
0
0
0
0
0

Y4
(mm/day)

XA
4
1.374
9.1208
24.8208
2.06
2.06
18.3848
76.32

5.8211
1.864
1.766
2.156
1.472
1.668

YC0
(mm/day)

20

19.926

1.6926

0.9963

17.2371

18.9963

0

0.4749075

20.6732

1.76732

1.03366

17.87222

19.03366

0

0.4758415

25.8768

2.28768

1.29384

22.29528

19.29384

0

0.482346

19.94

1.694

0.997

17.249

18.997

0

0.474925

19.94

1.694

0.997

17.249

18.997

0

0.474925

23.4573

2.04573

1.172865

20.23871

19.17287

0

0.479321625

45.145

4.2145

2.25725

38.67325

20.25725

0

0.50643125

20.0789

1.70789

1.003945

17.36707

19.00395

0

0.475098625

19.936

1.6936

0.9968

17.2456

18.9968

0

0.47492

19.934

1.6934

0.9967

17.2439

18.9967

0

0.4749175

19.942

1.6942

0.9971

17.2507

18.9971

0

0.4749275

19.928

1.6928

0.9964

17.2388

18.9964

0

0.47491

19.932

1.6932

0.9966

17.2422

18.9966

0

0.474915

16


Time
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

12
13

XC(mm)

XD2(mm)

18
18.52139
3
18.55781
9
18.811494
18.52207
5
18.52207
5
18.69354
3
19.75081
9
18.52884
6

Y5(mm/day)

XD(mm)

Q(Y1)(m3/s)

Q(Y2)
(m3/s)

Q(Y3)(m3/s)

18
8.548335

0.08548335

8.462852

0

0

8.565147

0.08565147

8.479496

0

0

8.682228

0.08682228

8.595406

91.4607037

30.5529259

8.54865

0.0854865

8.463164

0

0

8.54865
8.6277892
5

0.0854865
0.08627789
3

8.463164

0
16.3251944

9.1157625

8.5517752
5

0.091157625
0.08551775
3

9.024605

0
41.6636435
2
489.923842
6

8.466257

0

0

8.54856

0.0854856

8.463074

0

0

14.9669722
2
15.6276907
4
20.2290222
2
14.9793518
5
14.9793518
5
18.0895569
4
37.2671064
8
15.1021754
6
14.9758148
1

8.548515

0.08548515

8.46303

0

0

14.9740463

8.548695

0.08548695

8.463208

0

0

8.54838

0.0854838

8.462896

0

0

8.54847

0.0854847

8.462985

0

0

14.98112037
14.9687407
4
14.9722777
8

18.52188
18.52178
3
18.52217
3
18.52149
18.52168
5

Time

Q(Y4)
(m3/s)

8.541511

Q(Y5)
(m3/s)

144.399537

QSUM

Qtd

0

17

1

0

0.75589444

2

0

0.75738105

3

0

0.76773405

4

0

0.75592229

5
6

0
0

0.75592229
0.76292025
17

15.7228666
6
16.3850717
9
143.010385
9
15.7352741
4
15.7352741
4
76.8413151

40.8
34.9
30.8
26.9
34.6
33.2

18

7
8

0
0

0.80606974
0.75619864

9

0

0.75591433

10

0

0.75591035

11

0

0.75592627

12

0

0.75589842

13

0

0.75590638

6
672.396555
9 1060
15.85837411 874
15.7317291
5 159
15.7299566
5 97.1
15.7370466
4
72
15.7246391
6 57.4
15.7281841
5 48.5



Đường qúa trình thực đo và tính toán khi đã hiệu chỉnh



Đường quá trình tính toán và thực đo có hình dạng đỉnh
tương đối giống nhau và trùng nhau ở đỉnh.

18




Đường quá trình dòng chảy

-

Nhận xét: Sau hi hiệu chỉnh thì đỉnh của đường thực đo và
Q(Y1) , Q(Y2) đã trùng nhau hơn.
Dòng chảy mặt có tổng lượng lớn nhất
Dòng chảy ngầm duy trì đều qua các ngày

5.

Chỉ tiêu đánh giá sai số


-

X

y

stt
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
tb
T

40.8
34.9
30.8
26.9
34.6
33.2
1060
874
159
97.1
72

57.4
48.5
197.6307
2569.2

stt

(Yi – Ytb)^2

1
2
3
4
5
6
7
8
19

15.72286666
16.47100248
184.2748923
15.73527414
15.73527414
97.90180264
875.3283732
15.85837411
15.73172915
15.72995665
15.73704664

15.72463916
15.72818415
101.207426
1416.903964

7307.609882
7180.261467
1519374.428
247.5988524
247.5988524
9584.76296
766199.7609
252.0313871

Xi - Xtb
(Xi – Xtb)^2
Yi - Ytb
-156.8307692
24595.89018
-85.484559
-162.7307692
26481.30325
-84.73642
-166.8307692
27832.50556 -1232.62907
-170.7307692
29148.99556
15.73527
-163.0307692
26579.03172

15.73527
-164.4307692
27037.47787
97.901802
862.3692308
743680.6902
875.328383
676.3692308
457475.3363
15.875496
-38.63076923
1492.336331
15.731729
-100.5307692
10106.43556
15.729956
-125.6307692
15783.09018
15.737046
-140.2307692
19664.66864
15.724639
-149.1307692
22239.98633
15.728184
426326

1432117.748 -303.622277

((Xi – Xtb)(Yi –

Xi - Yi
(Xi - Yi)^2
Ytb))
-2143.707693
25.07713334
628.8626166
-1561.607338
18.42899752
339.6279495
189177.614
-153.4748923
23554.54258
175.6800221
11.16472586
124.6511035
296.841633
18.86472586
355.8778816
-6334.423113
-64.70180264
4186.323265
161648.3147
184.6716268
34103.60976
13623.1525
858.1245036
736377.6636
19

9
10
11
12
13
T

247.487302
2253.857633
143.2682709
20525.79743
247.4315362
1279.947255
81.37004335
6621.083995
247.654637
885.4127212
56.26295336
3165.519921
247.2642766
655.330011
41.67536084
1736.835701
247.3757767
515.4411547
32.77181585
1073.991914
1253.503462
2311631.265 360471.8535
832794.3877

+ Hệ số NASH

= 0.42

+ Độ lệch chuẩn

=

20

345.5

= 438.9

-

Bộ thông số sau khi hiệu chỉnh

-

III . Két luận
Qua quá trình làm bài báo cáo đã giúp em hiểu được các bước xây
dựng lý thuyết mô hình
20


-

21

Lựa chọn với casc bộ thông số đã hiệu chỉnh để phục vụ trong quá trình
tính toán và mô phỏng lưu lượng dòng chảy ra khỏi lưu vực
Bộ thông số nhạy nhất là A0, A1, A2.

21