Chuyên đề SWAT (Soil and Water Assessment Tool) Bài giảng: KS Nguyễn Duy Liêm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN Chuyên đề SWAT (Soil and Water Assessment Tool) Bài giảng: KS Nguyễn Duy Liêm Điện thoại: 0983.613.551 Email: nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA MƠI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN Chu trình thủy văn pha nước (Soil and Water Assessment Tool) Quang phân Thủy phân Bay vào khí Copyright © 2014 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Phân hủy sinh học Chuyên đề SWAT Nội dung  Giới thiệu  Các q trình pha nước  Tính truyền dịng chảy nước chất kênh  Tính truyền dịng chảy chất hồ chứa Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT Giới thiệu  SWAT xác định, tính tốn q trình di chuyển nước, trầm tích, dinh dưỡng TBVTV vào mạng lưới sơng ngòi cách sử dụng cấu trúc lệnh tương tự mơ hình HYMO (Williams and Hann, 1972)  Thêm vào đó, SWAT cịn mơ biến chuyển chất hóa học dịng chảy đáy sơng Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT Giới thiệu  Các trình biến đổi vận chuyển chất lịng sơng SWAT mơ Quang phân Thủy phân Bay vào khí Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Phân hủy sinh học Chuyên đề SWAT Các q trình pha nước  Tính truyền dịng chảy chất kênh chia làm thành phần:  nước,  trầm tích,  chất dinh dưỡng,  chất hóa học hữu Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT Các q trình pha nước  Tính truyền lũ  Khi dịng nước chảy phía hạ lưu, phần lượng nước bị tổn thất tượng bay hơi, thấm qua đáy kênh  Những hao tổn khác hoạt động sử dụng nước cho nông nghiệp, công nghiệp sinh hoạt  Bên cạnh dịng chảy kênh bổ sung trận mưa rơi thẳng xuống mặt nước kênh hay/và nguồn điểm xả thải  Lượng dịng chảy tính tốn truyền theo chiều dài kênh với phương pháp hệ số trữ nước biến đổi Williams (1969) phương pháp tính truyền Muskingum Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT Các trình pha nước  Tính truyền trầm tích  Chuyển vận trầm tích kênh bị chi phối đồng thời q trình: lắng đọng xói lở  Lượng trầm tích lớn mà dịng nước khúc sơng vận chuyển khỏi khúc sơng hàm số vận tốc dịng chảy lớn  Năng lượng dòng chảy sử dụng để làm trầm tích tan lắng đọng xuống khơng cịn trầm tích  Năng lượng lại dòng chảy sử dụng tạo nên xói mịn đáy kênh  Lượng xói mịn đáy kênh tính tốn theo khả bị xói vật chất đáy sơng lớp phủ Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT Các trình pha nước  Tính truyền chất dinh dưỡng  Sự biến đổi chất dinh dưỡng kênh xử lý module chất lượng nước kênh, QUAL2E (Brown and Barnwell, 1987)  Mơ hình theo dõi chất dinh dưỡng hòa tan nước kênh bị hấp phụ trầm tích  Chất dinh dưỡng hịa tan chuyển vận theo dòng nước lượng chất bị trầm tích hấp phụ lắng đọng với trầm tích xuống đáy kênh Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT Các trình pha nước  Tính truyền thuốc bảo vệ thực vật  Trong số lượng TBVTV sử dụng thực tế HRU khơng giới hạn, để giảm tính phức tạp q trình mơ phỏng, SWAT tính truyền loại thuốc theo mạng lưới sơng ngịi  Tương tự chất dinh dưỡng, tổng lượng TBVTV vào kênh chia thành hai dạng: hòa tan hấp phụ vào bùn cát  Trong lượng TBVTV hịa tan chuyển vận theo dịng nước lượng hấp phụ bị chi phối tượng lắng đọng chuyển vận trầm tích  Q trình biến đổi chất TBVTV hai dạng hòa tan hấp phụ bị chi phối quan hệ giảm thiểu bậc  Những q trình mà mơ hình mơ bao gồm lắng đọng, chơn vùi, lơ lửng, bay hơi, khuếch tán biến đổi chất phản ứng hóa học Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chun đề SWAT 10 Các trình pha nước  Tính truyền dịng chảy chất hồ chứa  Cân nước hồ chứa bao gồm: dòng chảy vào, chảy ra, lượng mưa rơi mặt hồ, bốc nước, thấm xuống qua đáy hồ dòng dẫn nước khỏi hồ Dòng chảy vào Lượng mưa Dòng dẫn nước Dịng chảy Bốc Thấm Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT 11 Các trình pha nước  Dòng chảy hồ chứa  Có chọn lựa để ước tính dịng chảy khỏi hồ chứa  Nhập liệu quan trắc lưu lượng dòng chảy khỏi hồ  Chọn lựa thứ hai dành cho hồ chứa nhỏ, kiểm sốt dịng chảy ra, bắt buộc người sử dụng nhập liệu lưu lượng xả Khi thể tích hồ chứa vượt thể tích bình thường mơ hình sử dụng lưu lượng để tiêu nước khỏi hồ  Chọn lựa thứ ba, thiết kế cho hồ chứa lớn, thường xây dựng với cơng trình kiểm sốt dịng chảy, cho phép người sử dụng nhập liệu thể tích dịng tháng hồ chứa Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT 12 Các trình pha nước  Tính truyền trầm tích  Tải lượng trầm tích vào hồ đến từ dịng chảy thượng lưu hay từ dòng chảy mặt tiểu lưu vực  Nồng độ trầm tích nước hồ ước tính phương trình đơn giản dựa nguyên lý cân thể tích nồng độ dịng chảy vào, chảy khỏi hồ, lượng nước tích trữ hồ  Lượng trầm tích lắng đọng hồ chứa bị chi phối nồng độ trầm tích cân đường kính trung bình hạt trầm tích  Lượng trầm tích dịng chảy khỏi hồ tích số thể tích nước chảy nồng độ trầm tích lơ lửng nước hồ vào thời điểm dịng chảy khỏi hồ Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT 13 Các trình pha nước  Chất dinh dưỡng hồ chứa  Mô dựa nguyên lý cân khối lượng nitơ phốt có nguồn gốc từ Chapra (1997)  Mơ hình có giả thiết sau:  1) hồ nước trộn lẫn hoàn toàn;  2) phốt chất dinh dưỡng tồn hạn chế;  3) tổng lượng phốt đo lường mức độ phú dưỡng hồ  Giả thuyết bỏ qua tính chất tầng lớp hồ nước cường độ phát triển phù du (phytoplankton) lớp nước nông (epilimnon)  Giả thuyết thứ hai thường phù hợp với thực tế nguồn ô nhiễm phân tán có vai trị chủ đạo  Giả thuyết thứ ba nghĩa có tồn quan hệ tổng lượng phốt sinh khối  Phương trình cân khối lượng phốt bao gồm nồng độ nước hồ, dòng chảy vào, dòng chảy ra, tốc độ thất nước Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT 14 Các trình pha nước  Thuốc bảo vệ thực vật hồ chứa  Mơ hình cân thuốc trừ sâu hồ kế thừa từ Chapra (1997) giả thiết có tồn điều kiện trộn lẫn hoàn toàn  Hệ thống nước hồ chia thành tầng nước bề mặt trộn lẫn hồn tồn, tầng phía trộn lẫn trầm tích hồn tồn  Lượng TBVTV chia làm phần: hòa tan vào nước lơ lửng/ bị hấp phụ vào hạt trầm tích  Mơ hình mơ q trình tải lượng, dịng chuyển vận khỏi hồ, biến đổi chất, bốc hơi, lắng đọng, khuếch tán, vận chuyển lơ lửng, chôn vùi Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT 15 Câu hỏi ơn tập  Mơ tả tính truyền dịng chảy nước chất kênh  Mơ tả tính truyền dịng chảy chất hồ chứa Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT 16 Câu hỏi kiểm tra lớp  Biết lượng nước ban đầu hồ 1000mm Sang ngày thứ hai, trời không mưa, lượng bốc từ mặt hồ 20mm, lượng thất thấm xuống đáy hồ 10mm Lượng dịng chảy vào hồ đạt 300mm Tổng lượng dòng chảy khỏi hồ (do xả lũ, kênh dẫn tưới) 2/3 lượng dòng chảy vào hồ Xác định lượng nước hồ cịn lại sau ngày thứ hai?  Phân tích vai trò pha đất pha nước chu trình thủy văn SWAT? Copyright © 2015 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT 17