Mô hình hoá mưa - dòng chảy ( Phần cơ sở - Nxb ĐH Quốc Gia Hà Nội ) - Chương 10

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

70
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

trở lại vấn đề lựa chọn mô hình Nên nhớ rằng máy tính là một công cụ cho sự mô phỏng, và cái gì được mô phỏng sẽ trở thành thực tế của người dùng. Trong một xã hội như của chúng ta - xã hội sau hiện đại - không có 'những lịch sử vĩ đại' để sửa chữa một nhận thức đặc biệt của thực tế giống như đã có vào thế kỷ 19. Chúng ta nhiều lần nhìn thấy tình trạng như vậy: truyền thông dựa vào một số trò chơi ngôn ngữ được chơi theo các...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Mô hình hoá mưa - dòng chảy ( Phần cơ sở - Nxb ĐH Quốc Gia Hà Nội ) - Chương 10

Ch¬ng 10 trë l¹i vÊn ®Ò lùa chän m« h×nh Nªn nhí r»ng m¸y tÝnh lµ mét c«ng cô cho sù m« pháng, vµ c¸i g× ®îc m« pháng sÏ trë thµnh thùc tÕ cña ngêi dïng. Trong mét x· héi nh cña chóng ta - x· héi sau hiÖn ®¹i - kh«ng cã 'nh÷ng lÞch sö vÜ ®¹i' ®Ó söa ch÷a mét nhËn thøc ®Æc biÖt cña thùc tÕ gièng nh ®· cã vµo thÕ kû 19. Chóng ta nhiÒu lÇn nh×n thÊy t×nh tr¹ng nh vËy: truyÒn th«ng dùa vµo mét sè trß ch¬i ng«n ng÷ ®îc ch¬i theo c¸c tËp hîp nhÊt ®Þnh cña nh÷ng quy t¾c. Mçi nhãm x· héi cã thÓ 'ch¬i mét trß ch¬i', vµ nh vËy ®ã lµ hiÖu qu¶ cña mçi trß ch¬i chøng minh nã . M«i trêng m¸y tÝnh h×nh ®îc xem xÐt nh mét thiÕt bÞ kü thuËt cho phÐp chñ nh©n cña nã ch¬i nh÷ng trß ch¬i hiÖu qu¶ mét c¸ch ®Æc biÖt ... Mét ch¬ng tr×nh tèt lµ mét ch¬ng tr×nh t¹o ra nh÷ng ý ®Þnh thùc tÕ bëi ®iÖn b¸o viªn theo c¸ch hiÖu qu¶ nhÊt. P.B. Andersen vµ L. Mathiessen. 1987 Tuy nhiªn nh÷ng cè g¾ng ®Ó t¹o ra mét lý thuyÕt nh vËy (cña thñy v¨n häc lò lôt) lµ rÊt ®¸ng gi¸. Nã ph¸t triÓn nhËn thøc cña chóng ta vÒ c¸c hiÖn tîng thuû v¨n, c¶i thiÖn nh÷ng quyÕt ®Þnh trong quan hÖ víi tµi nguyªn níc, vµ c¶i thiÖn vÞ trÝ cña chóng ta víi nh÷ng nhµ ®Þa vËt lý. §Ó thùc hiÖn nã, chóng ta cÇn mét kiÕn thøc nÒn réng vÒ b¶n th©n ®èi tîng cña chóng ta vµ vÒ nh÷ng m«n häc cã liªn quan vµ mét kh¶ n¨ng thùc tÕ ®Ó suy nghÜ s¸ng t¹o vµ lµm viÖc miÖt mµi. Jim Dooge. 1986 10.1 lùa chän m« h×nh trong m« h×nh hãa ma-dßng ch¶y nh kiÓm tra gi¶ thiÕt Dï sù thËt lµ chóng ta ®· Ýt chó ý tíi toµn bé líp nh÷ng m« h×nh ma-dßng ch¶y (c¸c m« h×nh ‘hép’ nhËn thøc hoÆc ESMA), ®iÒu næi bËt tõ nh÷ng ch¬ng tríc r»ng mét sù biÕn ®æi rÊt réng cña nh÷ng m« h×nh lµ s½n cã cho bÊt kú ¸p dông m« h×nh ho¸ ma-dßng ch¶y nµo mµ kh«ng cã bÊt kú c¬ së râ rµng nµo ®Ó lùa chän chóng. Nh¾c l¹i tiªu chuÈn ®· ®îc thiÕt lËp trong ch¬ng 1 cho sù lùa chän m« h×nh. Nh÷ng ®iÒu nµy cã thÓ ®îc tæng kÕt l¹i nh sau:  Mét m« h×nh cã s½n, hoÆc nã cã thÓ ®îc lµm s½n nÕu sù ®Çu t thêi gian (vµ tiÒn) cã thùc sù lµ ®¸ng gi¸ kh«ng?  M« h×nh cã dù b¸o nh÷ng biÕn ®îc yªu cÇu bëi nh÷ng môc tiªu cña mét dù ¸n hay kh«ng?  Gi¶ thiÕt cña m« h×nh cã thÓ giíi h¹n vÒ nh÷ng ph¬ng diÖn mµ b¹n biÕt vÒ 306
ph¶n øng cña lu vùc b¹n quan t©m ®Õn hay kh«ng?  TÊt c¶ c¸c ®Çu vµo cÇn thiÕt cña m« h×nh cho viÖc x¸c ®Þnh ®é lín dßng ch¶y, cho viÖc x¸c ®Þnh nh÷ng ®iÒu kiÖn biªn vµ ®iÒu kiÖn ban ®Çu vµ cho viÖc x¸c ®Þnh gi¸ trÞ nh÷ng th«ng sè, cã thÓ ®îc cung cÊp trong nh÷ng sù rµng buéc thêi gian vµ chi phÝ cña mét dù ¸n hay kh«ng? T¹i giai ®o¹n nµy hiÓn nhiªn lµ nh÷ng tiªu chuÈn nµy thùc chÊt cung cÊp c¬ së cho viÖc lo¹i bá m« h×nh vµ, nh ®îc chØ ra tõ trong ch¬ng 1, nã thËt qu¸ dÔ dµng ®Ó lo¹i bá toµn bé c¸c m« h×nh cã s½n v× kh«ng ®ñ c¸c gi¶ thiÕt hoÆc nh÷ng ®ßi hái kh«ng kh¶ thi cho sè liÖu ®Çu vµo. §iÒu nµy kh«ng ph¶i lµ rÊt h÷u Ých: trong rÊt nhiÒu dù ¸n, nhµ thñy v¨n häc vÉn ®îc yªu cÇu lµm nh÷ng dù b¸o ®Þnh lîng nh÷ng g× cã thÓ chê ®îi trong d¹ng ®Ønh lò, dßng ch¶y vµo kho níc hoÆc nh÷ng biÕn kh¸c díi nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c nhau. Nh vËy mét hoÆc nhiÒu h¬n c¸c m« h×nh ph¶i ®îc gi÷ l¹i. Tuy nhiªn, ®©y lµ n¬i mµ ý tëng cña viÖc quy ®Þnh m« h×nh trë nªn rÊt quan träng. Cho mét sù më réng nµo ®ã, chóng ta cã thÓ vît qua mét sè h¹n chÕ cña nh÷ng m« h×nh s½n cã b»ng c¸ch quy ®Þnh nh÷ng dù b¸o cña chóng trªn bÊt kú nh÷ng quan tr¾c s½n cã nµo hoÆc kiÕn thøc cã tríc ®ã vÒ lu vùc quan t©m. Theo truyÒn thèng, ®iÒu nµy ®· ®îc lµm bëi sù hiÖu chØnh hoÆc tèi u hãa c¸c gi¸ trÞ th«ng sè, mÆc dï nã ®· ®îc ®Ò cËp trong ch¬ng 7 r»ng mét chiÕn lîc chung h¬n cña viÖc quy ®Þnh trong khu«n khæ bÊt ®Þnh sÏ lµ mét c¸ch tiÕp cËn tháa m·n h¬n nhiÒu cho t¬ng lai. Trong khu«n khæ nµy, bÊt kú m« h×nh nµo dù b¸o mét biÕn quan t©m lµ mét dù b¸o viªn h÷u Ých tiÒm n¨ng, cho ®Õn khi cã b»ng chøng (hoÆc mét quan ®iÓm hîp lý) ®Ó lo¹i bá nã. Gi¸ trÞ cña sù quy ®Þnh theo ph¬ng thøc nµy lµ m« h×nh hoÆc nh÷ng m« h×nh ®îc gi÷ l¹i ph¶i phï hîp víi sè liÖu s½n cã (Ýt nhÊt cho mét møc chÊp nhËn ®îc nµo ®ã); ngîc l¹i chóng sÏ bÞ lo¹i bá. §iÒu nµy sau ®ã sÏ ®a ra mét sè c¬ së cho ®é tin tëng trong nh÷ng dù b¸o khi nh÷ng m« h×nh ®ã ®îc sö dông ®Ó ngo¹i suy hoÆc dù ®o¸n nh÷ng sù ph¶n øng cho nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c. Thö vµ m« t¶ qu¸ tr×nh m« h×nh hãa nh d¹ng ¸nh x¹ cña mét lu vùc ®Æc biÖt (duy nhÊt) hoÆc phÇn tö cña lu vùc vµo bªn trong kh«ng gian m« h×nh (H×nh 10.1; cho mét th¶o luËn chi tiÕt h¬n, xem Beven 2000). Ch¬ng 7 ®· chØ ra lµm thÕ nµo ¸nh x¹ nµy cã thÓ ®îc lµm khi sö dông quy ®Þnh dùa vµo nh÷ng ®é h÷u hiÖu hoÆc nh÷ng träng sè mê. V× nhiÒu lý do, chñ yÕu liªn quan ®Õn giíi h¹n cña cÊu tróc m« h×nh vµ - íc lîng th«ng sè m« h×nh, ¸nh x¹ sÏ lµ mét xÊp xØ cÇn thiÕt. Nh÷ng ¸nh x¹ cã thÓ ®îc lµm cho c¶ nh÷ng lu vùc ®îc ®o ®¹c vµ nh÷ng lu vùc kh«ng ®îc ®o ®¹c dùa trªn mäi th«ng tin hoÆc nh÷ng quan tr¾c tríc cã s½n. Nhng cã vÎ sÏ chÝnh x¸c h¬n ë n¬i mµ nh÷ng quan tr¾c cña sù ph¶n øng thuû v¨n lµ cã s½n vµ gÇn ®óng h¬n cho tr- êng hîp lu vùc kh«ng ®o ®¹c. Tuy nhiªn, c¸c kh¶ n¨ng ®Ó tinh läc ¸nh x¹ nµy b»ng sù thu thËp nhiÒu sè liÖu h¬n, vµ tiÕp cËn nµy cho sù ®¸nh gi¸ m« h×nh còng ®îc chÊp nhËn cho tËp hîp sè liÖu cã thÓ ®îc sö dông nh c¬ së cho mét nghiªn cøu m« h×nh ho¸ ma-dßng ch¶y. Trong thùc tÕ, qu¸ tr×nh ®¸nh gi¸ m« h×nh cã thÓ ®îc thiÕt lËp díi d¹ng kiÓm tra gi¶ thuyÕt. Cho tríc mét tËp hîp nh÷ng m« h×nh cho mét lu vùc ®· qua ®îc thñ 307
tôc chän läc vµ ®¸nh gi¸ ban ®Çu, gi¶ thuyÕt nµo cã thÓ ®îc kiÓm tra bëi tËp hîp sè liÖu ®Ó cho phÐp mét sè trong c¸c m« h×nh ®ã sÏ bÞ lo¹i bá? §iÒu ®ã dêng nh lµ mét sè lo¹i sè liÖu cã thÓ cã gi¸ trÞ h¬n nh÷ng sè liÖu kh¸c trong viÖc kiÓm tra m« h×nh vµ trong viÖc lo¹i bá m« h×nh. VÝ dô, Lamb vµ nnk (1998 b) ®· xem xÐt viÖc sö dông th«ng tin mùc níc ngÇm trong dù b¸o ph¶n øng cña lu vùc nhá Saeternhekken ë Norway (xem nh÷ng môc 6.5, 7.8). Nh÷ng kÕt qu¶ cña hä ®· lµm næi bËt vÊn ®Ò cña viÖc sö dông nh÷ng quan tr¾c ph©n bè kh«ng gian trong ®¸nh gi¸ m« h×nh, trong ®ã nh÷ng ph¶n øng mùc níc ngÇm ®Þa ph¬ng sÏ phô thuéc rÊt nhiÒu vµo nh÷ng ®Æc trng truyÒn vµ tr÷ côc bé cña ®Êt. Nh vËy ®iÒu ®ã lµ kh«ng ch¾c ®Ó ®a ra tÝnh bÊt ®ång nhÊt cña nh÷ng ®Æc trng ®Êt ®îc tr«ng ®îi trong mét lu vùc cho dï cÊu tróc m« h×nh lµ ®óng ®¾n, mét hÖ sè vËn chuyÓn vµ tr÷ cã hiÖu qu¶ ®îc hiÖu chØnh cho mét lu vùc sÏ dù b¸o chÝnh x¸c nh÷ng sù biÕn ®æi côc bé trong ®é s©u mùc níc ngÇm. §Ó lµm nh÷ng dù b¸o côc bé chÝnh x¸c sÏ cÇn nh÷ng gi¸ trÞ th«ng sè côc bé. Thùc chÊt kÕt luËn cña hä lµ kiÕn thøc vÒ nh÷ng mùc níc ngÇm côc bé ®· c¶i thiÖn rÊt nhiÒu viÖc dù b¸o nh÷ng mùc níc ngÇm côc bé (mÆc dï sau ®ã cã nh÷ng dÞ th- êng côc bé ®¸ng kÓ) nhng ®· kh«ng hç trî nhiÒu trong viÖc h¹n chÕ nh÷ng bÊt ®Þnh trong c¸c dù b¸o lu lîng nh ®îc íc lîng khi sö dông ph¬ng ph¸p luËn GLUE. H×nh 10.1. ¸nh x¹ mét kh«ng gian lu vùc vµo trong kh«ng gian th«ng sè m« h×nh Nh÷ng lo¹i sè liÖu kh¸c cã thÓ còng ®îc sö dông trong ®¸nh gi¸ m« h×nh nhiÒu tiªu chuÈn, nÕu mét m« h×nh cã kh¶ n¨ng dù b¸o nh÷ng biÕn ®ßi hái. VÝ dô nh÷ng lo¹i kh¸c nhau cña sè liÖu ®Þa ho¸ häc vµ chÊt chØ thÞ ®· ®îc sö dông trong mét sè nghiªn cøu, gåm cã Hooper vµ nnk (1986), Kleissen vµ nnk (1990) vµ Mroczknowske vµ nnk 308
(1997). Tuy nhiªn, cÇn chó ý r»ng trong dù b¸o nh÷ng biÕn ®Þa hãa häc còng lu«n lu«n cÇn thiÕt ®a thªm vµo nh÷ng gi¸ trÞ th«ng sè hoÆc nh÷ng biÕn bæ sung mµ tù chóng kh«ng ph¶i lµ cã thÓ x¸c ®Þnh dÔ dµng (nhng xem Robson vµ nnk (1992) cho mét kiÓm tra thó vÞ cña nh÷ng dù b¸o TOPMODEL sö dông sù x¸o trén ®Þa ho¸ häc). ë ®©y cßn l¹i mét vÊn ®Ò lµ khã kh¨n cña viÖc tiÕn hµnh nh÷ng phÐp ®o. ThËt lµ dÔ h¬n rÊt nhiÒu (vµ rÎ h¬n rÊt nhiÒu) ®Ó lµm nh÷ng phÐp ®o t¹i, hoÆc rÊt gÇn bÒ mÆt. Nh÷ng lo¹i phÐp ®o s½n cã cho sù kh¶o s¸t dßng ch¶y s¸t mÆt bÞ h¹n chÕ nhiÒu h¬n vµ chóng ta vÉn kh«ng cã bÊt kú c¸ch tÝch cùc ®Çy ®ñ nµo cña viÖc ®¸nh gi¸ c¸c ®êng dÉn dßng ch¶y u tiªn, liÖu chóng lµ do hÖ thèng b¬m tù nhiªn hay nh÷ng r¹n nøt c¬ khÝ cho ®ª diÒu trong lÜnh vùc n«ng nghiÖp. M« h×nh quan niÖm cña chóng ta cã thÓ cho phÐp sù quan träng cã thÓ cña nh÷ng qu¸ tr×nh nh vËy, nhng nÕu nh÷ng ¶nh hëng cña chóng ph¶i suy ra h¬n lµ ®îc ®o ®¹c th× thËt khã ®Ó x¸c ®Þnh mét sù m« t¶ m« h×nh thÝch hîp hoÆc qui ®Þnh mét m« h×nh trªn c¬ së cña mét m×nh sù nhËn thøc ®¬n ®éc. Mét quan ®iÓm vÒ hiÖu chØnh m« h×nh nh mét qu¸ tr×nh cña kiÓm tra gi¶ thuyÕt vµ lo¹i bá m« h×nh sÏ cã vÎ lµ mét u thÕ trong chuyÓn ®éng vÒ phÝa tríc tõ mét t×nh tr¹ng mµ trong ®ã nh÷ng h¹n chÕ cña mét c¸ch tiÕp cËn tèi u hãa ®¬n gi¶n khi ®èi mÆt víi nh÷ng bµi to¸n cã thÓ x¸c ®Þnh th«ng sè trë nªn ngµy cµng râ rµng. Nã ®ång thêi còng mang tíi sù ®a d¹ng cña nh÷ng ph¬ng ph¸p m« t¶ trong ch¬ng 7 trong ®ã nhiÒu tiªu chuÈn ®îc sö dông ®Ó ®¸nh gi¸ m« h×nh, tõ nh÷ng tËp hîp tèi u Pareto cho tíi GLUE. Mçi c¸i cã nh÷ng c¸ch quyÕt ®Þnh cña chÝnh m×nh vÒ m« h×nh nµo sÏ ph¶i lo¹i bá vµ nh÷ng träng sè nµo cÇn ph¶i ®îc sö dông trong viÖc lËp ®Ò ¸n dù b¸o cña c¸c m« h×nh cßn l¹i. Trong ph¬ng ph¸p bé tèi u Pareto, tÊt c¶ c¸c m« h×nh mµ kh«ng ph¶i lµ bé phËn cña bé bÞ lo¹i bá vµ tõng bé th«ng sè cßn l¹i ®îc g¸n cho träng sè b»ng nhau. Trong GLUE, c¸c ph¬ng ph¸p kh¸c nhau cña viÖc kÕt hîp ®é h÷u hiÖu cã thÓ ®îc chän vµ träng sè ®îc dùa trªn ®é h÷u hiÖu hiÖn thêi liªn quan ®Õn mçi tËp hîp. 10.2 Gi¸ trÞ cña th«ng tin kú tríc Tuy nhiªn lo¹i khu«n khæ quy ®Þnh nµy ®· cho phÐp sö dông th«ng tin kú tríc trong qu¸ tr×nh quy ®Þnh. Cã nhiÒu lo¹i th«ng tin kú tríc cã thÓ ®îc sö dông, vÝ dô nh÷ng ®é tin tëng cã tríc trong nh÷ng lo¹i cÊu tróc m« h×nh kh¸c nhau: nh÷ng íc lîng cã tríc cña nh÷ng kho¶ng gi¸ trÞ th«ng sè cã thÓ xÊp xØ cho c¸c lo¹i thùc vËt, ®Êt hoÆc ®¸ kh¸c nhau: vµ m« h×nh gi¸c quan cña mét lu vùc ®Æc biÖt cã thÓ ph¶n øng l¹i trËn ma nh thÕ nµo. Th«ng tin nh vËy cã thÓ h¹n chÕ ph¹m vi cña c¸c kh¶ n¨ng m« h×nh ho¸ ®Ó ®îc xem xÐt trong mét øng dông nh kÕt qu¶ thÝ nghiÖm tríc ®©y theo mét ph¬ng thøc cã thÓ nhËn biÕt ®îc. Sö dông th«ng tin kú tríc ®ßi hái ph¶i lµm nh÷ng lùa chän, vµ lo¹i bá nh÷ng kh¶ n¨ng c¸ biÖt. Nh ®· chó ý ë trªn, cÇn lµm cÈn thËn nh÷ng lùa chän nh vËy. Cã kh«ng thiÕu nh÷ng vÝ dô trong nh÷ng tµi liÖu vÒ sù lùa chän cã tríc cña nh÷ng m« h×nh kh«ng thÝch hîp, ®Æc biÖt lµ sö dông nh÷ng m« h×nh dùa vµo nh÷ng kh¸i niÖm 309
vît thÊm trong nh÷ng øng dông ë n¬i mµ ®iÒu nµy cã thÓ kh«ng lµ c¬ chÕ dßng ch¶y chñ yÕu (xem nh÷ng th¶o luËn trong Loague vµ Freeze 1985; Beven 1989; Grayson vµ nnk 1992b). VÉn cßn cã cã kh¶ n¨ng ®Ó hiÖu chØnh hoÆc qui ®Þnh nh÷ng th«ng sè m« h×nh ®Ó t¸i t¹o nh÷ng lu lîng quan tr¾c nhng mét m« h×nh dùa trªn c¬ së vÒ nh÷ng kh¸i niÖm kh«ng thÝch hîp cã ®îc sö dông trong phÐp ngo¹i suy hay kh«ng? Thùc tÕ r»ng viÖc hiÖu chØnh cã thÓ lµm cho gÇn nh tÊt c¶ c¸c m« h×nh ma-dßng ch¶y vµo trong giíi h¹n víi mét b¶n ghi lu lîng quan tr¾c do ®ã cã thÓ lµ mét lîi thÕ v× trong nhiÒu trêng hîp chóng ta sÏ kh«ng biÕt liÖu cã ph¶i mét m« h×nh kh«ng thÝch hîp ®ang ®îc sö dông hay kh«ng. Nh ®· lu ý trong ch¬ng 7, cã mét xu híng rÊt tù nhiªn trong viÖc lùa chän tríc nh÷ng cÊu tróc m« h×nh cho mçi ngêi ph¸t triÓn m« h×nh ®Ó ®a ra mét träng sè tríc b»ng 1 cho m« h×nh cña «ng ta vµ mét träng sè tríc b»ng 0 cho tÊt c¶ c¸c m« h×nh kh¸c. Tuy nhiªn, ®©y kh«ng ph¶i lµ mét sù lùa chän cÇn thiÕt: nhiÒu m« h×nh cã thÓ ®îc bao gåm, nh nh÷ng chiÒu bæ sung cña kh«ng gian m« h×nh, trong khu«n khæ m« h×nh hãa ®îc ®Ò nghÞ ë ®©y. Còng cã mét xu híng tù nhiªn ®Ó ®a ra mét träng sè kú tríc lín h¬n cho c¸c m« h×nh ®îc xem nh dùa trªn c¬ së vËt lý so víi c¸c m« h×nh nhËn thøc lo¹i m« h×nh dùa trªn sè liÖu. Theo nguyªn t¾c, nh÷ng m« h×nh cã c¬ së vÒ vËt lý ph¶n ¸nh sù hiÓu biÕt cña chóng ta vÒ nh÷ng hÖ thèng thuû v¨n gÇn gòi h¬n vµ bëi vËy lµ m¹nh h¬n trong phÐp ngo¹i suy cho nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c. Tuy nhiªn ®iÒu nµy sÏ chØ ®óng nÕu nh÷ng m« h×nh nh vËy ph¶n ¸nh ®óng b¶n chÊt cña nh÷ng qu¸ tr×nh lu vùc vµ kh«ng râ rµng lµ liÖu chóng ta ®· thËt sù ®¹t ®Õn giai ®o¹n nµy, ®a ra nh÷ng h¹n chÕ cña sù m« t¶ qu¸ tr×nh cã c¬ së vËt lý hiÖn nay trong biÓu diÔn phi tuyÕn c¸c qu¸ tr×nh thuû v¨n ë nh÷ng quy m« sên dèc vµ lu vùc, vµ nh÷ng khã kh¨n trong viÖc íc lîng nh÷ng gi¸ trÞ hiÖu dông cña c¸c th«ng sè m« h×nh. 10.3 VÊn ®Ò lu vùc kh«ng ®îc ®o ®¹c NÕu th«ng tin bÞ h¹n chÕ vµ kh«ng cã lu lîng quan tr¾c cho mét diÖn tÝch lu vùc th× thÕ nµo? §©y lµ bµi to¸n lu vùc kh«ng ®îc ®o ®¹c. Nã lµ mét bµi to¸n chung, v× nh÷ng dù b¸o thêng ®îc yªu cÇu t¹i nh÷ng vÞ trÝ kh«ng cã tr¹m ®o ®¹c nµo hoÆc t¹i nh÷ng vÞ trÝ trong mét lu vùc lín h¬n ®îc ®o ®¹c. Bµi to¸n lu vùc kh«ng ®îc ®o ®¹c, cho ®Õn nay, cha ®îc gi¶i quyÕt ®óng møc v× thùc tÕ rÊt khã ®Ó kh¸i qu¸t hãa b¶n chÊt c¸c ph¶n øng lu vùc trong bÊt kú ph¬ng ph¸p ®Þnh lîng nµo. Nã lµ mét ng¹n ng÷ ®Þa lý ®Ó nãi r»ng mçi lu vùc hoÆc vÞ trÝ lµ duy nhÊt. Sù duy nhÊt nµy n»m díi tÊt c¶ c¸c khã kh¨n cè h÷u trong lý thuyÕt vµ hiÓu biÕt thuû v¨n. Víi sù t¨ng nhanh s½n cã cña hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý, mét sè sù duy nhÊt cña nh÷ng lu vùc riªng lÎ cã thÓ ®îc ph¶n ¸nh nh nh÷ng biÕn trong mét c¬ së d÷ liÖu kh«ng gian. Mét c¸ch lý tëng, th«ng tin nµy cã thÓ sau ®ã ®îc sö dông ®Ó chän mét m« h×nh gÇn ®óng vµ x¸c ®Þnh nh÷ng th«ng sè cña m« h×nh ®ã, cã lÏ víi kh¶o s¸t bæ sung mét Ýt ®o ®¹c thªm trong thùc ®Þa. §iÒu nµy cã thÓ ®· ®îc lµm, nhng sù bÊt ®Þnh vÉn cßn cao (xem vÝ dô nghiªn cøu cña Parkin vµ nnk (1996), th¶o luËn trong môc 5.4). Mét c¸ch tiÕp cËn thay thÕ lµ sö dông mét m« h×nh thuÇn tóy kinh nghiÖm trong 310
®ã c¸c ®Æc ®iÓm ph¶n øng cña c¸c lu vùc cã ®o ®¹c liªn quan tíi chØ sè cña nh÷ng ®Æc diÓm cña nh÷ng lu vùc ®ã. §iÒu nµy thêng ®îc sö dông trong mét khu«n khæ håi quy víi nh÷ng m« t¶ lu vùc ®îc xö lý nh nh÷ng biÕn ®éc lËp trong nh÷ng ph¬ng tr×nh dù b¸o. Mét vÝ dô vÒ kiÓu nghiªn cøu nµy lµ B¸o c¸o nghiªn cøu lò lôt Anh (NERC 1975) ®îc söa l¹i gÇn ®©y nh Sæ tay íc lîng lò (IH, 1999), trong ®ã nh÷ng ph¬ng tr×nh nh vËy ®îc cung cÊp ®Ó dù b¸o nh÷ng biÕn ph¶n øng nh thêi gian tíi ®Ønh, tû lÖ dßng ch¶y vµ lò trung b×nh hµng n¨m. Nh÷ng ph¬ng tr×nh nµy cã thÓ xem nh nh÷ng m« h×nh ma-dßng ch¶y thùc nghiÖm, mÆc dï chóng kh«ng ë trong bÊt kú ph¬ng ph¸p dùa trªn qu¸ tr×nh nµo. Trong c¸ch tiÕp cËn håi quy kinh nghiÖm nµy, tÝnh chÊt c¸ biÖt cña ph¶n øng cña c¸c lu vùc riªng lÎ, khi ®îc ®o ®¹c, thÓ hiÖn nh mét sè d tõ mét cÊu tróc m« h×nh. TÊt nhiªn ph©n tÝch thèng kª truyÒn thèng g¸n nh÷ng sè d ®ã cho nh÷ng ¶nh hëng ngÉu nhiªn thuÇn tóy, nhng tõ quan ®iÓm vËt lý, cã thÓ vÉn cã th«ng tin trong c¸c phÇn d. T¹i sao mét sè lu vùc cã xu híng trung b×nh ®Ó t¹o ra nh÷ng dßng ch¶y ®Ønh cao h¬n xu thÕ chung cña vïng? T¹i sao mét sè lu vùc l¹i cã xu híng trung b×nh ®Ó t¹o ra nh÷ng dßng ch¶y ®Ønh thÊp h¬n, thËm chÝ sau khi tÝnh nh÷ng ®Æc tr- ng lu vùc kh¸c (cßn xa chóng cã thÓ ®îc biÓu diÔn bëi c¸c chØ sè) hoÆc nh÷ng sù biÕn ®æi qui m« líi? Mét lý do lµ sù duy nhÊt cña nh÷ng lu vùc riªng lÎ. Cã lÏ bëi v× gi¶ thuyÕt cña ph©n tÝch thèng kª truyÒn thèng ®· kh«ng cã ®îc nh÷ng nghiªn cøu chi tiÕt vÒ néi dung th«ng tin cña nh÷ng phÇn d m« h×nh, nh thÕ nhng mét nghiªn cøu nh vËy cã thÓ dÉn tíi mét sè hiÓu biÕt tiÕn bé nµo ®ã hoÆc vÒ lý thuyÕt ë qui m« lu vùc. Tuy nhiªn, nh÷ng phÇn d ®¸ng kÓ còng bao hµm sù bÊt ®Þnh ®¸ng kÓ cã thÓ cÇn ®îc tÝnh to¸n trong dù b¸o nh÷ng ph¶n øng cña c¸c lu vùc kh«ng ®îc ®o ®¹c. Khu«n khæ håi quy còng cho phÐp nh÷ng íc lîng ®é bÊt ®Þnh cho nh÷ng biÕn phô thuéc ®îc lµm, mÆc dï ®iÒu nµy thêng kh«ng ®îc lµm vµ ph¶i t×m kiÕm vÊt v¶ cho bÊt kú sù ®Ò cËp nµo cña sai sè chuÈn íc lîng trong B¸o c¸o nh÷ng nghiªn cøu lò ban ®Çu. 10.4 thay ®æi gi¸ trÞ c¸c th«ng sè vµ ®é bÊt ®Þnh dù b¸o VÊn ®Ò c¸c lu vùc kh«ng ®o ®¹c cã thÓ ®îc tiÕp cËn bëi viÖc dù b¸o c¸c biÕn thuû v¨n mét c¸ch trùc tiÕp mµ kh«ng cÇn ®Õn mét m« h×nh ma-dßng ch¶y trung gian. V× vËy, nh ®· th¶o luËn ë ch¬ng 7, nÕu khã cã thÓ x¸c ®Þnh mét bé th«ng sè m« h×nh duy nhÊt ®Ó miªu t¶ mét lu vùc, th× sö dông mét m« h×nh trung gian cã lÏ nªn nÐ tr¸nh (ch¼ng h¹n xem sù kÕt hîp thµnh c«ng trong c¸c nç lùc cña Post vµ Jakeman (1996); Sefton vµ Howarth (1998) ®Ó liªn hÖ c¸c th«ng sè cña m« h×nh IHACRES víi c¸c ®Æc ®iÓm cña lu vùc). Tuy nhiªn, viÖc sö dông mét m« h×nh sÏ khã tr¸nh h¬n trong m« h×nh ho¸ c¸c ¶nh hëng cña sù thay ®æi . Trong tÊt c¶ c¸c nghiªn cøu vÒ dù b¸o ¶nh hëng cña nh÷ng thay ®æi trong sö dông ®Êt, vÊn ®Ò chÝnh lµ lµm thÕ nµo ®Ó nghiªn cøu b¶n chÊt cña c¸c thay ®æi trong gi¸ trÞ c¸c th«ng sè, cã thÓ x¶y ra nh kÕt qu¶ cña viÖc thay ®æi, ®Æc biÖt ®a ra sù ®¸nh gi¸ cña c¸c ®é bÊt ®Þnh liªn kÕt víi m« h×nh ho¸ c¸c lu lîng díi ®iÒu kiÖn 311
hiÖn t¹i. Ph¬ng ph¸p truyÒn thèng cho vÊn ®Ò nµy lµ ph¬ng ph¸p c¸c kÞch b¶n: ®a ra mét m« h×nh ®èi víi mét lu vùc díi c¸c ®iÒu kiÖn hiÖn t¹i, t¹o ra mét kÞch b¶n ®Çu vµo vµ c¸c gi¸ trÞ th«ng sè cho c¸c ®iÒu kiÖn thay ®æi vµ ph©n tÝch sù kh¸c nhau trong c¸c ph¶n øng dù b¸o. C¸c kÕt qu¶ sau ®ã lµm ®iÒu kiÖn cho c¸c gi¶ thiÕt ®îc thùc hiÖn trong kÞch b¶n (vµ m« h×nh) nhng ®iÒu nµy cã thÓ ®îc lÆp l¹i ®èi víi c¸c kÞch b¶n kh¸c nhau víi gi¸ trÞ ®Çu vµo hoÆc th«ng sè kh¸c nhau ®Ó ®a ra mét sè ý tëng vÒ ®é nh¹y cña c¸c kÕt luËn ®èi víi c¸c kh¶ n¨ng kh¸c nhau ë t¬ng lai do sù thay ®æi cña ®iÒu kiÖn. Ph¬ng ph¸p nµy chØ lµ mét më réng ®¬n gi¶n cña ph¬ng ph¸p m« pháng Mote- Carlo hoµn chØnh sö dông lùa chän ngÉu nhiªn gi¸ trÞ c¸c th«ng sè trong kho¶ng kh¶ thi khi c¸c ®iÒu kiÖn thay ®æi theo c¸ch t¬ng tù nh ®· tr×nh bµy ë ch¬ng 7 ®èi víi m« h×nh quy ®Þnh díi c¸c ®iÒu kiÖn hiÖn t¹i. NÕu mét ph¬ng ph¸p nh vËy ®îc chÊp nhËn, th× kÕt qu¶ thu ®îc sÏ gåm hai tËp hîp dù b¸o bÊt ®Þnh, mét øng víi c¸c ®iÒu kiÖn hiÖn t¹i, mét øng víi c¸c ®iÒu kiÖn ®· bÞ thay ®æi. NÕu thay ®æi ®îc xem nh thay ®æi cña t¬ng lai, th× dù b¸o vÒ sau nµy cã thÓ hi väng bÊt ®Þnh h¬n v× ngêi lµm m« h×nh sÏ x¸c ®Þnh c¸c ph©n bè cña c¸c th«ng sè tríc ®èi víi c¸c ®iÒu kiÖn bÞ thay ®æi mµ kh«ng cã sù gióp ®ì cña quy ®Þnh. C©u hái sau ®ã ®îc ®Æt ra lµ liÖu cã thÓ ph©n biÖt c¸c dù b¸o, ®a ra ®é bÊt ®Þnh. Mét sè nghiªn cøu ®· cè g¾ng tr¶ lêi c©u hái nµy. Trong mét sè trêng hîp c©u tr¶ lêi hÇu nh kh«ng ch¾c ch¾n (ch¼ng h¹n sù thay ®æi c¸c ®Æc trng tÇn suÊt lò cña lu vùc s«ng River Wye ®îc ph©n tÝch bëi Cameron 2000 ë môc 9.4). Trong c¸c trêng hîp kh¸c, ch¼ng h¹n nh nh÷ng ¶nh hëng m¹nh cña sù ch¸y vµ t¸i sinh lªn ph¶n øng lu vùc (xem trêng hîp nghiªn cøu ë môc 9.2) c©u tr¶ lêi cã ®îc lµ kh¸ râ rµng. Tuy nhiªn, xÐt theo mét híng nµo ®ã, ®©y kh«ng ph¶i lµ vÊn ®Ò qu¸ quan träng v× so s¸nh c¸c dù b¸o bÊt ®Þnh tríc vµ sau khi mét thay ®æi cã thÓ vÉn ®îc xem xÐt trªn khÝa c¹nh thay ®æi sù rñi ro cña c¸c ®iÒu kiÖn ch¾c ch¾n x¶y ra, nh ®· th¶o luËn ë môc 7.10, vµ nh÷ng rñi ro nµy cã thÓ ®îc ®a vµo trong bÊt kú kÕt qu¶ ph©n tÝch quyÕt ®Þnh nµo. Mét c¸ch kh¸c kh¾c phôc vÊn ®Ò thay ®æi ®Ó cè g¾ng h¹n chÕ møc ®é bÊt ®inh trong dù b¸o m« h×nh ®èi víi c¶ dù b¸o h¹n dµi vµ h¹n ng¾n, ®ã lµ th«ng qua viÖc ®ång ho¸ sè liÖu. C¸ch nµy ®îc sö dông réng r·i trong dù b¸o lò thÝch nghi, sö dông c¸c quan tr¾c lu lîng thêi gian thùc ®Ó lµm chÝnh x¸c kÕt qu¶ dù b¸o cña m« h×nh víi mét thêi gian dù kiÕn nµo ®ã nh ®· th¶o luËn ë ch¬ng 8. Nã còng ®îc sö dông hÑp h¬n trong mét sè lÜnh vùc kh¸c cña m« h×nh ho¸ ma-dßng ch¶y nhng khi cã nhiÒu h¬n c¸c quan tr¾c viÔn th¸m vµ c¸c sè liÖu ph©n bè theo kh«ng gian kh¸c cã s½n th× sÏ cã thÓ kÕt hîp ®îc c¸c lo¹i sè liÖu nµy vµo thuËt to¸n ®ång ho¸. §©y lµ mét lÜnh vùc nghiªn cøu thiÕt thùc cã thÓ tiÕp cËn b»ng mét sè c¸ch kh¸c nhau (ch¼ng h¹n mét vÝ dô gÇn ®©y do Houser vµ nnk (1998) ®Ò xuÊt ®îc miªu t¶ trong nghiªn cøu ®a ra ë môc 5.6), bao gåm cËp nhËt c¸c ®é h÷u hiÖu cña m« h×nh trong ph¬ng ph¸p GLUE (Hép 7.2) . C¸c thay ®æi dµi h¹n còng cã thÓ kh¾c phôc theo c¸ch t¬ng tù. ë n¬i c¸c dù b¸o d¸ng ®iÖu t¬ng lai cña hÖ thèng thuû v¨n rÊt quan träng nhng ®é bÊt ®Þnh cao, th× cã thÓ chÊp nhËn bæ sung mét ch¬ng tr×nh ®o ®¹c ®Ó xem xÐt c¸c t¸c ®éng cña thay 312
®æi (bao gåm c¶ sù thay ®æi vÒ khÝ hËu) trong khung c¶nh thay ®æi tù nhiªn cña c¸c hÖ thèng thuû v¨n. Sù ®ång ho¸ cña c¸c sè liÖu kiÓm so¸t nh vËy cã thÓ cho phÐp dù b¸o d¸ng ®iÖu trong t¬ng lai ®îc thùc hiÖn víi ®é ch¾c ch¾n lín h¬n theo thêi gian. 10.5. §é bÊt ®Þnh cña dù b¸o vµ KiÓm chøng m« h×nh ViÖc chÊp nhËn mét ph¬ng ph¸p nh thÕ cho kiÓm chøng m« h×nh lµ g×? ChØ kiÓm chøng c¸c kiÓm tra ®îc sö dông réng r·i trong m« h×nh ho¸ ma- dßng ch¶y ®ã lµ chia chuçi gi¸ trÞ quan tr¾c thµnh c¸c mÉu kiÓm tra trong ®ã gåm mét thêi kú quan tr¾c ®îc sö dông trong hiÖu chØnh vµ mét thêi kú kh¸c dïng ®Ó kiÓm tra c¸c dù b¸o cña m« h×nh cã yho¶ m·n. Klemes (1986) cho r»ng viÖc chia nhá mÉu kiÓm tra thêng ®îc sö dông trong thuû v¨n lµ mét kiÓm tra tèi thiÓu ®Ó kiÓm chøng m« h×nh. ¤ng ®a ra c¸c c¸ch kiÓm tra m¹nh h¬n bao gåm kiÓm tra c¸c mÉu chia nhá kh¸c nhau; kiÓm tra lu vùc ®¹i diÖn vµ kiÓm tra c¸c mÉu ph©n chia kh¸c nhau cña lu vùc ®¹i diÖn. Lu vùc ®¹i diÖn lµ lu vùc ®îc xem nh kh«ng ®îc ®o ®¹c, nhng víi mét sè quan tr¾c vÒ lu lîng, vµ c¸c biÕn kh¸c s½n cã cho ®¸nh gi¸ dù b¸o cña m« h×nh. Trong tÊt c¶ c¸c kiÓm tra m¹nh h¬n nµy yªu cÇu mét sè íc lîng tríc cña c¸c thay ®æi trong gi¸ trÞ c¸c th«ng sè theo bíc hiÖu chØnh ®Çu tiªn ®Ó ph¶n ¸nh hoÆc lµ sù ®iÒu kiÖn thay ®æi nµo ®Êy hoÆc c¸c ®Æc ®iÓm kh¸c nhau cña lu vùc ®¹i diÖn. C¬ së cña ph¬ng ph¸p nµy ®Ó kiÓm chøng m« h×nh ®ã lµ kh¸i niÖm tån t¹i mét diÔn t¶ m« h×nh ®¬n ®óng . C¸c so s¸nh m« h×nh dùa trªn c¬ së kiÓm tra c¸c mÉu chia nhá thêng biÓu thÞ r»ng nã kh«ng cung cÊp mét kiÓm tra m¹nh gi÷a c¸c lo¹i m« h×nh kh¸c nhau vµ møc ®é phøc t¹p kh¸c nhau (ch¼ng h¹n Naef 1981; Franchini vµ Pacciani 1991; Michaud vµ Sorooshian 1994; Refsgaard vµ Knudsen 1996). Nghiªn cøu cña Refsgaard vµ Knudsen (1996) lµ mét trong rÊt Ýt c¸c nghiªn cøu ®· ®i s©u h¬n b»ng viÖc bæ sung c¸c kiÓm tra kh¸c khi so s¸nh ba m« h×nh trong øng dông cho lu vùc Zimbawe: mét m« h×nh quan niÖm tËp trung; mét m« h×nh b¸n ph©n bè dùa trªn c¸c ®¬n vÞ ph¶n øng thuû v¨n, vµ m« h×nh ph©n bè MIKESHE. Hä kh¼ng ®Þnh kÕt luËn cña m×nh b»ng c¸ch chØ ra r»ng chóng ph¶i lµ hÖ thèng m« h×nh, phô thuéc ®iÒu kiÖn khÝ hËu vµ lu vùc, nhng ngo¹i trõ øng dông m« h×nh tËp trung cho lu vùc ®¹i diÖn, sÏ cã rÊt Ýt lùa chän gi÷a c¸c kÕt qu¶ cña c¸c m« h×nh kh¸c nhau. TÊt c¶ c¸c m« h×nh (nhng ®Æc biÖt lµ m« h×nh tËp trung) sÏ ®îc c¶i thiÖn nÕu mét thêi kú sè liÖu ng¾n cã s½n trªn lu vùc ®¹i diÖn cho phÐp mét sè ®iÒu chØnh c¸c gi¸ trÞ th«ng sè. Trong cuèn s¸ch nµy, trong khi thõa nhËn r»ng m« h×nh ®¬n ®óng lµ lý tëng th× chóng ta còng ®· cho r»ng ®ã lµ lý tëng kh«ng thÓ ®¹t ®îc. Chóng ta kh«ng cã c¸c cÊu tróc m« h×nh còng nh sè liÖu cÇn thiÕt ®Ó x¸c ®Þnh r»ng thÓ hiÖn phøc t¹p, duy nhÊt, ®¬n nhÊt lµ cña lu vùc thùc. Thay cho c¸c th«ng tin giíi h¹n s½n cã, rÊt nhiÒu m« h×nh sÏ lµ nh÷ng m« pháng cã thÓ chÊp nhËn ®îc hoÆc nãi theo c¸ch kh¸c kh«ng mét m« h×nh ®¬n nµo cã thÓ ®îc kiÓm chøng lµ ®¹i diÖn tèt nhÊt cho mét lu vùc. Tuy nhiªn, ®iÒu nµy sÏ kh«ng g©y ra qu¸ nhiÒu lo l¾ng. Sö dông c¸c ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ vµ lo¹i bá m« h×nh ®· ®îc ®Ò cËp ë ®©y, c¸c m« h×nh cã thÓ ®îc ®¸nh gi¸ 313
khi mµ toµn bé mét sè líp m« h×nh cã thÓ bÞ lo¹i bá b»ng c¸c sè liÖu thu thËp thªm ®Ó kiÓm tra gi¶ thuyÕt riªng ®îc x©y dùng ®Ó ph©n biÖt c¸c m« h×nh kh¸c nhau (ch¼ng h¹n liÖu c¸c diÖn tÝch ®ãng gãp b·o hoµ ®· ®îc quan tr¾c trªn mét lu vùc). Nh÷ng m« h×nh cßn l¹i cã thÓ ®îc xÕp h¹ng dùa theo møc ®é cã thÓ chÊp nhËn ®îc hiÖn thêi cña chóng sö dông mét hay nhiÒu chØ sè ho¹t ®éng. Ph¬ng ph¸p tiÕn ho¸ nµy ®Ó m« h×nh ho¸ cã nh÷ng yÕu tè thó vÞ cña thuyÕt t¬ng ®èi vµ sù xuyªn t¹c gi¸o héi. Nã còng cã mét thiÕu sãt quan träng (mÆc dï còng gÆp ph¶i víi bÊt kú ph¬ng ph¸p nµo ®Ó m« h×nh ho¸ ma-dßng ch¶y). Nh ®· nãi ë môc 7.9 cã thÓ rÊt dÔ dµng lo¹i bá tÊt c¶ c¸c m« h×nh s½n cã v×, nãi theo c¸ch kh¸c, m« t¶ kh«ng ®óng ph¶n øng cña lu vùc khi c¸c dù b¸o cña chóng ®îc xem xÐt mét c¸ch chi tiÕt h¬n. §©y sÏ lµ trêng hîp nÕu chóng ta yªu cÇu r»ng c¸c dù b¸o cña m« h×nh lu«n lu«n trong giíi h¹n íc lîng thùc tÕ cña sai sè ®o ®¹c cho tÊt c¶ c¸c quan tr¾c lµ s½n cã. Tuy nhiªn, ®iÒu nµy kh«ng cã ý c¸c dù b¸o cña m« h×nh sÏ kh«ng cã Ých. V× vËy, mét sè tho¶ hiÖp trong viÖc lo¹i bá hay chÊp nhËn m« h×nh cã thÓ lµ cÇn thiÕt ®Ó gi÷ l¹i mét sè m« h×nh cã kh¶ n¨ng dù b¸o. Mét lu vùc bÊt ®Þnh hoÆc mê ®Ó ¸nh x¹ kh«ng gian m« h×nh cho phÐp diÒu nµy ®îc thùc hiÖn trong giíi h¹n cña hiÓu biÕt hiÖn t¹i tu©n theo mét qui tr×nh khoa häc nghiªm tóc. 10.6.Nh÷ng b×nh luËn cuèi cïng: Mét t¬ng lai bÊt ®Þnh? SÏ rÊt khã ®Ó dù ®o¸n t¬ng lai cña m« h×nh ho¸ ma-dßng ch¶y. Kh«ng cã c¸c kü thuËt dù b¸o ®Ó ph¸t triÓn c¸c ph¬ng ph¸p. Khoa häc thuû v¨n hiÖn t¹i lµ mét thêi kú ph¸t triÓn tõ tõ, b×nh thêng nh c¸c ngµnh khoa häc kh¸c theo quan ®iÓm cña Thomas Kuhn. ¤ng cho r»ng khoa häc thêng tiÕn triÓn bëi “sù ®ét biÕn” n»m r¶i r¸c ë c¸c thêi kú khoa häc b×nh thêng. C¸c bíc tiÕn vît bËc vÒ m¸y tÝnh ch¾c ch¾n ®· lµm dÔ dµng h¬n viÖc chuÈn bÞ c¬ së d÷ liÖu ®Çu vµo GIS ph©n bè kh«ng gian ®Ó t×m ®îc c¸c ®Çu ra m« h×nh biÕn ®æi theo kh«ng gian vµ thêi gian vµ ®Ó hiÖu chØnh m« h×nh, thùc hiÖn c¸c ph©n tÝch ®é nh¹y cña c¸c m« h×nh phøc t¹p h¬n vµ c¸c kh«ng gian th«ng sè, nhng kh«ng cã sù ®ét biÕn vÒ ph¬ng ph¸p trõ khi chóng ta tÝnh ®Õn sù chuyÓn ®æi tõ íc lîng hoµn toµn tÊt ®Þnh sang c¸c biÓu thøc ngÉu nhiªn (nhng cña nhiÒu cÊu tróc m« h×nh gièng nhau). Mét hi väng lín lµ mét tiÕn triÓn lín cã thÓ ®Õn tõ sù gia t¨ng c¸c ¶nh viÔn th¸m s½n cã (xem Engman vµ Gurney 1991). Tuy nhiªn, ®èi víi khoa häc thuû v¨n ®©y kh«ng ph¶i lµ trêng hîp ®Çu tiªn v× cÇn thiÕt ph¶i cã c¸c m« h×nh gi¶i thÝch bæ sung tríc khi nh÷ng h×nh ¶nh ®ã cung cÊp c¸c th«ng tin thuû v¨n h÷u Ých. Víi viÖc c¸c sensor c¶i tiÕn ®îc phãng lªn nh lµ mét phÇn cña ch¬ng tr×nh hÖ thèng quan tr¾c tr¸i ®Êt sÏ cung cÊp c¸c ¶nh viÔn th¸m tèt h¬n nhng còng sÏ kh«ng dÉn ®Õn bÊt kú sù chuyÓn ®æi triÖt ®Ó nµo trong ph¬ng ph¸p nµy. C¸c lÜnh vùc trong ®ã viÔn th¸m cã thÓ h÷u Ých trong m« h×nh ho¸ ma-dßng ch¶y lµ trong íc lîng ®é Èm bÒ mÆt (xem Houser vµ nnk 1998) vµ trong íc lîng tèc ®é bèc tho¸t h¬n níc thùc cña mÆt ®Êt theo kh«ng gian (ch¼ng h¹n xem Holwill vµ Stewart 1992; Bastiaassen vµ nnk 1994). HiÖn nay, íc lîng viÔn th¸m cho ®é bÊt ®Þnh kh¸ cao (xem Frank vµ Beven 1997) nhng cã thÓ sÏ cã nh÷ng c¶i tiÕn lín bëi c¸c sensor míi vµ c¸c øng dông ®i kÕt hîp 314
víi ®o ®¹c ë mùc mÆt ®Êt ch¼ng h¹n nh íc lîng ®Õm nhÊp nh¸y quy m« lín cña dßng nhiÖt nh¹y (McAneny vµ nnk 1995; Chehbouni vµ nnk 1999). C¸c íc lîng trùc tiÕp lîng tho¸t bèc h¬i níc thùc cã gi¸ trÞ ®Æc biÖt trong ®ã chóng cã thÓ cho phÐp kiÓm tra c©n b»ng níc cuèi cïng cho mét khu vùc vµ cã thÓ lµ mét giíi h¹n quan träng ®Ó thùc hiÖn c¸c m« h×nh dù b¸o. H¹n chÕ chÝnh cña viÖc sö dông viÔn th¸m ®ã lµ nh×n chung nã chØ cã thÓ ph¸t hiÖn c¸c thay ®æi ë trªn hoÆc bÒ mÆt ®Êt trong khi ®ã nh÷ng phÇn rÊt quan träng cña thuû v¨n l¹i diÔn ra ë díi ®Êt. Do ®ã ®iÒu cÇn thiÕt lµ c¸ch m¹ng ho¸ c¸c ý tëng vÒ thuû v¨n häc, ph¸t triÓn vÒ lý thuyÕt còng nh c¸c m« h×nh lµ mét kü thuËt dÔ øng dông ®Ó tÝnh to¸n lîng tr÷ níc trªn lu vùc hoÆc m« pháng dßng ch¶y níc díi ®Êt. §· cã nh÷ng nghiªn cøu thùc nghiÖm ®ang tiÕp tôc sö dông c¸c dÊu vÕt, ra®a th¨m dß ®Êt, ®iÖn trë s¸t mÆt, vµ chôp c¸c ®Þa chÊn, nh»m môc ®Ých c¶i thiÖn hiÓu biÕt cña chóng ta vÒ líp s¸t mÆt, nhng sö dông to¸n tö diÔn to¸n cña bÊt kú c«ng nghÖ nµo trong sè c«ng nghÖ trªn h×nh nh cßn ®ßi hái thêi gian kh¸ dµi. V× vËy, ®èi víi viÖc dù b¸o trong t¬ng lai, sÏ vÉn tiÕp tôc cã mét bÊt ®Þnh ®¸ng kÓ vÒ c¸c qu¸ tr×nh dßng ch¶y s¸t mÆt mµ kh«ng cã nh÷ng bíc tiÕn vît bËc cña lý thuyÕt hiÖn t¹i. Chñ ®Ò chÝnh cña cuèn s¸ch nµy cã sù t¬ng ®¬ng râ rµng trong khi ®a ra c¸c cÊu tróc m« h×nh kh¸c nhau hoÆc c¸c bé th«ng sè kh¸c nhau trong mét cÊu tróc m« h×nh: chóng ta gäi ®ã lµ t¬ng ®¬ng. T¬ng ®¬ng mang tÝnh chÊt t¬ng ®èi, mét thø mµ kh«ng ®îc hÇu hÕt c¸c nhµ khoa häc, bao gåm c¶ nh÷ng nhµ thuû v¨n häc chÊp nhËn. Cuèi cïng, c©u tr¶ lêi cho môc tiªu sÏ lµ mét miªu t¶ ®¬n, thÝch hîp cña hÖ thèng lu vùc, nãi chung, cã thÓ ¸p dông vµ ®îc chÊp nhËn cho môc ®Ých dù b¸o. Cã lÏ mét miªu t¶ nh vËy sÏ ph¸t triÓn trong t¬ng lai, nhng thËm chÝ nÕu mét m« h×nh nh vËy cã s½n th× viÖc øng dông sÏ kh«ng cÇn thiÕt tr¸nh vÊn ®Ò t¬ng ®¬ng trõ khi c¸c kü thuËt ®o ®¹c trùc tiÕp cña c¸c th«ng sè ¶nh hëng ®îc rót ra ë cïng thêi ®iÓm. B¶n chÊt duy nhÊt cña mçi hÖ thèng lu vùc sÏ lu«n lu«n yªu cÇu ®o ®¹c hoÆc íc lîng c¸c gi¸ trÞ th«ng sè ph¶n ¸nh sù duy nhÊt ®ã. Kh«ng cã c¸c ®o ®¹c trùc tiÕp, mét sè d¹ng ®iÒu kiÖn c¸c ph¶n øng ®îc quan tr¾c sÏ ®îc yªu cÇu vµ víi nh÷ng g× ch¾c ch¾n lµ mét m« h×nh phøc t¹p th× mét sù t¬ng ®¬ng nµo ®ã cña c¸c bé th«ng sè kh¸c nhau ch¾c ch¾n sÏ ®¶m b¶o. Còng sÏ rÊt khã ®Ó tëng tîng r»ng ®o ®¹c trùc tiÕp c¸c gi¸ trÞ th«ng sè cã thÓ cã ë trong cïng giíi h¹n cho tÊt c¶ c¸c vÞ trÝ trong mét hÖ thèng lu vùc, thËm chÝ ngay c¶ ®èi víi lu vùc nghiªn cøu nhá. §iÒu nµy chÊp nhËn r»ng ®o ®¹c trùc tiÕp chØ cã kh¶ n¨ng ë quy m« lín h¬n. Quy m« nµo? LiÖu cã dÔ dµng h¬n, trªn mÆt ®Êt, ®Ó thiÕt lËp mét bé lång vµo nhau c¸c vÞ trÝ ®o ®¹c lu lîng nh lµ mét c¸ch ®¸nh gi¸ c¸c th«ng sè ¶nh hëng ®èi víi c¸c ®¬n vÞ nhá h¬n cña mét lu vùc? Nã kh«ng cho phÐp ®o ®¹c trùc tiÕp c¸c th«ng sè nh thÕ, nhng sÏ cho phÐp ®¸nh gi¸ sù biÕn thiªn cña c¸c th«ng sè nhËn ®îc bªn trong diÖn tÝch lu vùc. Miªu t¶ ph©n bè kh«ng gian sau ®ã sÏ bao gåm c¶ c¸c miªu t¶ c¸c lu vùc con côc bé. Tuy nhiªn, ®iÒu nµy dÔ dµng khi thùc hiÖn víi c¸c lu vùc thîng lu kh¸c nhau h¬n lµ ®é dèc ®ãng gãp cho c¸c liªn kÕt néi t¹i cña mét líi kªnh (xem Beven 1978) vµ nguån gèc cña c¸c th«ng sè ¶nh hëng tõ c¸c ®o ®¹c lu lîng lu vùc con còng bao gåm mét ®é bÊt ®Þnh nµo ®ã. 315
Tuy nhiªn, cã lÏ quy m« cã thÓ ®îc läc tinh ë møc ®é nµo ®ã. C¸c dÊu vÕt thÝ nghiÖm cña Huff vµ nnk (1982); Genereux vµ nnk (1993) ®· chØ ra r»ng cã thÓ ®¸nh gi¸ sù t¨ng lu lîng ®èi víi mét kªnh, Ýt nhÊt lµ xÊp xØ b»ng c¸ch pha lo·ng dÊu vÕt cung cÊp víi tèc ®é æn ®Þnh. NÕu cã thÓ ®¸nh gi¸ sù t¨ng lªn cña lu lîng theo thêi gian th× ®iÒu nµy sÏ cho phÐp ®¸nh gi¸ c¸c ph¶n øng kh¸c nhau liªn hÖ víi c¸c d¶i sên dèc riªng biÖt trong mét lu vùc. Kü thuËt dÊu vÕt h×nh nh kh«ng thÓ chÊp nhËn ®îc trong thùc tÕ vµ m«i trêng cho môc tiªu nµy, nhng nÕu ch¼ng h¹n, mét hÖ thèng chôp siªu ©m rÎ ®èi víi viÖc ®o ®¹c vËn tèc vµ do ®ã c¶ lu lîng trong kªnh cã h×nh d¹ng bÊt kú ®îc ph¸t triÓn, th× sù triÓn khai nhiÒu hÖ thèng theo líi kªnh trë nªn kh¶ thi . §iÒu nµy cho thÊy mét lo¹i m« h×nh kh¸c víi c¸c m« h×nh hiÖn t¹i cã c¬ së vËt lý râ rµng cÇn ®îc ph¸t triÓn; m« h×nh sö dông trùc tiÕp gi¸ trÞ c¸c th«ng sè ¶nh hëng ë quy m« sên dèc hoÆc phÇn nhá h¬n ®¬n vÞ cña lu vùc. Chóng ta ®· tiÕn tíi giai ®o¹n ë ®ã c¸c tiÕn bé cña m« h×nh ho¸ ®¹t ®îc theo sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ ®o ®¹c, vµ ®iÒu cÇn thiÕt lµ c¸c c«ng nghÖ ®o ®¹c ph¶i cho phÐp ®¸nh gi¸ ®îc sù thay ®æi cña c¸c ph¶n øng néi t¹i trong kh«ng gian cã quy m« lín h¬n hiÖn t¹i . Ch¾c ch¾n sÏ tiÕp tôc cÇn kÕt hîp c¸c dù b¸o m« h×nh víi ®¸nh gi¸ vÒ møc ®é bÊt ®Þnh. Xin nh¾c l¹i lêi nãi ®Çu cña cuèn s¸ch nµy, t«i ®· ®Ò nghÞ r»ng íc lîng ®é bÊt ®Þnh thêng sÏ ®îc xem xÐt nh lµ mét chñ ®Ò cña mét cuèn s¸ch n©ng cao h¬n lµ phÇn c¬ së trong qu¸ tr×nh m« h×nh ho¸ quan hÖ ma-dßng ch¶y. Hi väng r»ng b©y giê íc lîng ®é bÊt ®Þnh sÏ lµ mét phÇn kh«ng thÓ thiÕu trong qu¸ tr×nh m« h×nh ho¸ vµ ®îc g¾n liÒn víi mçi kÕt qu¶ dù b¸o, vµ ë ch¬ng 7 chóng ta ®· th¶o luËn vÒ mét lo¹t c¸c kü thuËt ®Ó thùc hiÖn ®iÒu ®ã mét c¸ch ®¬n gi¶n, dÔ hiÓu. íc lîng ®é bÊt ®Þnh cung cÊp mét sè b¶o vÖ chèng l¹i kh¶ n¨ng mµ dù b¸o tÊt ®Þnh ®¬n gi¶n cã thÓ tá ra bÞ sai trong mét kiÓm tra sau dù b¸o (Konikow vµ Bredehoeft 1992). Cã kh¶ n¨ng sù sai hîp lý sÏ lµ mét lý lÏ cã søc thuyÕt phôc ®èi víi c¸c ngêi lµm m« h×nh thuû v¨n thùc hµnh th«ng thêng ®Ó íc lîng ®é bÊt ®Þnh liªn quan víi c¸c kÕt qu¶ dù b¸o cña hä . Do ®ã t¬ng lai cña viÖc m« h×nh ho¸ ma-dßng ch¶y cã liªn quan tíi ®é bÊt ®Þnh, nhng ®iÒu nµy bao gåm mét c©u hë tiÕp lµ lµm c¸ch nµo ®Ó giíi h¹n ®é bÊt ®Þnh ®Õn møc thÊp nhÊt. Mét c©u tr¶ lêi râ rµng ®ã lµ b»ng ®iÒu kiÖn sè liÖu, thùc hiÖn c¸c ®o ®¹c ®Æc biÖt n¬i mµ thêi gian, tiÒn b¹c vµ sù quan träng cña ¸p dông thùc tÕ cho phÐp. Mét tiÕp cËn hoµn toµn phï hîp lµ viÖc giíi thiÖu c¸c c«ng nghÖ m« h×nh ho¸ ma- dßng ch¶y s½n cã sÏ kÕt thóc ë diiÓm nhÊn m¹nh nµy trªn gi¸ trÞ c¸c sè liÖu thùc ®Þa. 316