XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ĐẲNG TRỊ MƯA NĂM KHU VỰC TÂY NGUYÊN PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ ĐẲNG TRỊ MƯA NĂM KHU VỰC TÂY NGUYÊN PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI CỦA VÙNG TÂY NGUYÊN Trần Thiết Hùng Viện Thủy điện lượng tái tạo Nguyễn Vũ Việt Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam Tóm tắt:Đối với lưu vực kín, đặc biệt phần thượng nguồn lưu vực sông, lượng mưa lên vực phản ánh mức độ giàu, nghèo tài nguyên nước lưu vực Khu vực Tây Nguyên bao gồm phần thượng lưu lưu vực sông lớn, tài nguyên nước khu vực gắn với tài nguyên nước mưa Diện tích Tây Nguyên rộng lớn với dạng địa hình khác nhau, lượng mưa năm có phân bố rõ rệt theo khơng gian Việc thể phân bố lượng mưa theo không gian đồ giúp có nhìn tổng quát tài nguyên nước vùng sở tính tốn tài ngun nước cho lưu vực cụ thể phạm vi nghiên cứu Từ số liệu quan trắc đo mưa vùng, phương pháp công cụ khoa học, báo xây dựng đồ đẳng trị mưa năm vùng Tây ngun phục vụ nghiên cứu, tính tốn đặc trưng khí tượng thủy văn, làm sở cho việc đề xuất giải pháp lưu giữ nguồn nước cho khu vực Tây Nguyên Summary:For closed basins, especially with upstream of river basins, the rainfall of catchment area reflects how rich or poor about water resources of the watershed The Central Highlands includes upstream of four major river basins, water resources of this area associated with the rainfall which drops in it The area of the Central Highlands is quite large with different terrain types, and the annual rainfall also has a clear distribution in space Presenting the spatial distribution of rainfall on the map gives us an overview of the region's water resources and it is a basical data for calculating water resources for each specific river basin in the study area From the observating data of the rainfall gauge station in the region, using scientific methods and tools, this paper has developed an anual rainfall map of the Central Highlands, it will help to research and calculate the hydro-meteorological characteristics and it is the basical data for proposing water storage solutions for the Central Highlands ĐẶT VẤN ĐỀ* Vùng Tây Nguyên gồm tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nông Lâm Đồng Về mặt vị trí, khu vực Tây Nguyên nằm ngang với tỉnh Nam Trung phía Tây nước ta Với diện tích tự nhiên tồn vùng khoảng 54.641,1 km2, Ngày nhận bài: 07/8/2018 Ngày thông qua phản biện: 12/9/2018 Ngày duyệt đăng: 25/9/2018 vùng phát triển kinh tế quan trọng nước ta Lượng mưa trung bình năm tồn vùng khoảng 1850mm phân bố không theo không gian thời gian Về cấu kinh tế khu vực Tây Ngun nơng nghiệp chiếm tỷ trọng lớn với trồng cà phê, hồ tiêu, cao su,… Ngồi nơng nghiệp khai khống thủy điện thành phần kinh tế quan trọng phát triển kinh tế xã hội Vùng Tất hoạt động sản xuất sinh hoạt gắn chặt với nguồn nước TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 47 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Nước mưa tài nguyên vô quan trọng từ hình thành chế độ dịng chảy mặt, dòng chảy ngầm cung cấp nước phục vụ đời sống người dân phát triển kinh tế xã hội Chế độ mưa chế độ thủy văn khu vực Tây Ngun khơng nằm ngồi quy luận tự nhiên, có phân bố, biến động theo không gian thời gian Để thể phân bố lượng mưa theo khơng gian cần có tính tốn thể cách trực quan, nhìn vào dễ dàng nhận biết phân bố lượng mưa qua có giải pháp phù hợp cho nhu cầu dùng nước Công cụ thể phân bố lượng mưa theo không gian đồ đẳng trị mưa Bài báo trình bày phương pháp kết xây dựng đồ đẳng trị mưa năm khu vực Tây Nguyên PHẠM VI VÀ SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU Phạm vi thực nghiên cứu, tính tốn xây dựng đồ toàn khu vực Tây Ngun Xét theo địa giới hành phạm vi thuộc tỉnh Tây Nguyên nêu trên, xét theo góc độ địa hình lưu vực phạm vi nghiên cứu thuộc phần thượng nguồn lưu vực sông lớn lưu vực sông Sê San, sông Srêpốk, sông Ba sông Đồng Nai Với diện tích xấp xỉ 55 nghìn ki lơ mét vng, khu vực Tây Nguyên có số liệu khoảng 52 trạm khí tượng điểm đo mưa Bộ Tài nguyên môi trường quản lý Theo phạm vi diện tích địa hình số lượng trạm đo mưa Tây Nguyên đảm bảo để áp dụng cho tính tốn Tuy nhiên, để đáp ứng yêu cầu nghiên cứu ứng dụng xác hơn, sau số lượng trạm đo mưa Bộ Tài nguyên môi trường xây dựng nhiều hơn, bổ sung vào khu vực mà mật độ cịn thưa vùng núi cao, vùng có địa hình thay đổi nhiều phục vụ đắc lực cho việc nghiên cứu tài nguyên nước khu vực Tây nguyên điều kiện biến đổi hậu Hiện tại, việc tính tốn phục vụ xây dựng đồ đẳng trị mưa khu vực Tây Nguyên thực với số liệu 52 trạm đo mưa số liệu thư thập từ thời điểm trạm bắt đầu quan trắc đến ngừng quan trắc đến hết năm 2016 trạm hoạt động Danh mục trạm thời kỳ số liệu trạm bảng sau [1]: Bảng Danh mực trạm đo mưa vùng nghiên cứu TT Tên trạm Plei Ku Kon Tum Đăk Tô Đăk Glei Đăk Môt Kon Vĩ độ Kinh độ Thời gian 135 1080 1956- 9’ 0’ 2016 143 1080 1975- 0’ 1’ 2016 144 1074 1976- 2’ 9’ 2016 150 1074 1977- 5’ 4’ 2016 144 1074 1997- 5’ 6’ 2016 144 1082 1978- TT Tên trạm Vĩ độ Kinh độ Thời gian 27 12°41’ 108°08’ 1994-2016 12°29’ 108°02’ 1982-1995 12°22’ 108°05’ 1977-2001 12°17’ 108°43’ 1987-2002 28 29 30 EA Kmat Buôn Trấp Buôn Triết Buôn Đray 31 Ea Hding 1254’ 10807’ 1990-2016 32 EA Hleo 13°08’ 107°06’ 1989-2016 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 47 - 2018 KHOA HỌC TT Vĩ độ Plong 0’ 5’ 2016 142 1074 1980- 5’ 7’ 2016 Trung 142 1074 1978- Nghĩa 3’ 2’ 1997 122 1073 1994- 7’ 7’ 2016 122 1073 1977- 6’ 9’ 2016 140 1080 1980- 0’ 8’ 2016 135 1083 1977- 7’ 5’ 2016 132 1082 1978- 5’ 6’ 2016 124 1084 1977- 1’ 7’ 2016 1082 1977- 2’ 1’ 2016 134 1080 1978- 2’ 4’ 2016 134 1073 1978- 5’ 6’ 2003 Krông 125 1082 1979- Hnăng 9’ 2’ 1988 131 1084 1979- 1’ 1’ 2016 125 1081 1977- 5’ 6’ 2016 Buôn Ma 124 1080 1958- Thuột 1’ 5’ 2016 Ea Soup 13°0 107°0 1979- Sa Thầy YaLy 10 Biển Hồ 11 Đăk Đoa 12 An Khê 13 Ayun Pa 14 M’Đrak 15 Pơ Mơ 140 Rê 16 Ch Sê 17 Ch Prông 18 19 Krông Pa 20 Buôn Hồ 21 22 Kinh Tên trạm độ Thời gian CÔNG NGHỆ TT Tên trạm Vĩ độ Kinh độ Thời gian 33 Đăk Mil 12°27’ 107°39’ 1977-2016 34 Đăk Nông 12°00’ 107°41’ 1977-2016 12°18’ 107°59’ 1978-2016 35 Đức Xuyên 36 Cầu 14 1236’ 10756’ 1977-2016 37 Lăk 1225’ 10811’ 1987-2016 38 Bản Đôn 1253’ 107°47’ 1977-2016 39 Đà Lạt 1157’ 10827’ 1954-2016 1145’ 10823’ 1958-2016 40 Liên Khương 41 Bảo Lộc 1128’ 10748’ 1958-2016 42 Di Linh 1134’ 10804’ 1952-2016 43 Đại Nga 1132’ 10752’ 1977-2016 1147’ 10817’ 1977-2016 1146’ 10830’ 1977-2016 1203’ 10825’ 1984-2016 44 45 46 Thanh Bình Thạnh Mỹ Lạc Dương 47 Nam Ban 1151’ 10820’ 1981-2016 48 Đại Ninh 1139’ 10818’ 1982-2016 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 47 - 2018 KHO OA HỌC TT Tên n trạm 25 26 độ Thời gia an 6’ 2016 12 2°4 108°2 1976- 5’ 5’ 2016 ông Krô 2°1 12 108°4 1977- Pácch 7’ 3’ 1990 ông Krô 12 2°3 108°5 1977- Bông 2’ 2’ 2016 Gia ang 12 2°3 108°1 1976- Sơn 0’ 2’ 2016 (Krô rông Bukk) 24 Kinh 8’ Cầu 23 Vĩĩ độ CÔNG NGHỆ Ệ 42 TT Tê ên trạm Vĩ độ Kinh độ Thờ ời gian 49 1207’ 10 0835’ 199 96-2016 1215’ 10 0824’ 199 96-2016 Đa Nhim Đam 50 Rông R 51 Đạ Tẻh 1134’ 10 0730’ 197 79-2016 52 Suối Vàng 1159’ 10 0822’ 199 93-2016 Vị trí cácc trạm đượcc thể t đồ hình sauu: Việcc xây dựng đồ đẳnng trị mưa thể đượ ợc lượng mư ưa từngg điểm b đồ Số liệu u thu thập đ từ cácc trạm đo số liệu lượn ng mưa số điểm m cố định Vì V để có giá g trị tính tốn t cácc điểm bất kỳ, k nghiên cứu sử dụng phươ ơng pháp nộ ội suy với thuậật toán “L Lân cận ttự nhiên” (Natural Neig ghbor)[3] Hình H Minnh họa phươ ơng pháp Natural N Neighbor Hình 1: Bản đồ vị v trí trạạm khí tượngg vàà đo mưa khhu vực Tây Nguyên PHƯƠN ƠNG PHÁP VÀ V CÔNG CỤ C THỰC HIỆN H Phư ương pháp nội n suy Naatural Neigh hbor: Nội suy lân cận tự ự nhiên củaa điểm tính tốn đượ ợc gán vớ ới đa giác lân cận (Voronoi poly ygons hay đa đ giác Thieessen) Ban đầu, từ vị trí c trạm xâyy dựng đượcc sơ đồ cho tất TẠP CHÍ KHOA HỌC C VÀ CƠNG NG GHỆ THỦY LỢI SỐ S 47 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ điểm (trạm) tính tốn Mỗi trạm khống chế vùng theo đa giác (như hình 2, đa giác có chấm giữa) + Ứng ụng phần mềm Vertical Mapper xây dựng đồ không gian 3D thể đặc trưng lượng mưa dạng đồ nhiệt Điểm nội suy (điểm hình sao) tính cách xây dựng đa giác xung quanh điểm nội suy Trọng số để tính tốn giá trị điểm nội suy phần chồng chập đa giác đa giác ban đầu xây dựng cho trạm đo Từ tính giá trị điểm cần nội suy Việc tính tốn điểm nội suy thực phần mềm Vertical Mapper + Sử dụng công cụ phần mềm Vertical Mapper ArcMap để phân tích, xử lý liệu dạng đồ đẳng trị mưa Bản đồ đẳng trị mưa thể theo vùng màu đường đẳng trị theo giá trị phạm vi tính tốn Cơng cụ hỗ trợ xây dựng đồ đẳng trị mưa máy tính phần mềm gồm Microsoft Office, ArcMap [2], Mapinfor Professional [4] Vertical mapper [5] Việc tính toán nội suy theo Natural Neighbor đa giác Theisson thực phần phềm chuyên môn kết hợp công nghệ GIS để xây dựng đồ đẳng trị mưa năm khu vực Tây Nguyên Các bước thực sau: + Thu thập tài liệu trạm đo mưa vùng nghiên cứu bao gồm vị trí (tọa độ) trạm + Xây dựng mạng lưới điểm đo mưa + Tính tốn đặc trưng mưa từ số liệu quan trắc trạm + Đưa thông tin đặc trưng lượng mưa vào sở liệu GIS phục vụ bước xây dựng đồ đẳng trị + Biên tập đồ sản phầm cuối Cơng cụ sử dụng biên tập đồ phần mềm Mapinfor ArcMap + Kết cuối đồ số đồ dạng ảnh thể đặc trưng lượng mưa phân bổ đặc trưng tính tốn theo khơng gian KẾT QUẢ Cơ sở liệu phục vụ tính tốn số liệu quan trắc mưa trạm nêu bảng Với trạm ngừng quan trắc, số liệu kéo dài giá trị chuỗi dài bẳng phương pháp ngoại suy theo tương quan thời kỳ quan trắc chuỗi số liệu ngắn chuỗi số liệu dài trạm lân cận Kết tính tốn lượng mưa bình quân nhiều năm giá trị lượng mưa năm thiết kế (theo tần suất 75% 85%) trạm bảng 2: Bảng Kết tính mưa năm TT 10 Trạm đo Plei Ku Kon Tum Đăk Tô Đăk Glei Đăk Môt TV Kon Plong Sa Thầy Trung Nghĩa YaLy Biển Hồ Tỉnh Gia Lai Kon Tum Kon Tum Kon Tum Kon Tum Kon Tum Kon Tum Kon Tum Gia Lai Gia Lai Xo (mm) 2190,0 1858,3 1873,4 1689,7 2050,6 1422,7 1749,2 1784,8 1782,9 1957,8 X75% (mm) 1884,2 1625,7 1614,4 1453,8 1793,9 1046,9 1492,3 1528,6 1469,1 1684,5 X85% (mm) 1749,9 1521,6 1495,5 1350,1 1679,1 902,5 1380,4 1434,7 1337,1 1564,3 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 47 - 2018 KHOA HỌC TT 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 CÔNG NGHỆ Trạm đo Đăk Đoa An Khê Ayun Pa (Cheo Reo) M’Đrak Pơ Mơ Rê Chư Sê Chư Prông Krông Hnăng Krông Pa (Phú Túc) Buôn Hồ Buôn Ma Thuột Ea Soup Cầu 42 (Krông Buk) Krông Pách Krông Bông Giang Sơn EA Kmat Buôn Trấp Buôn Triết Buôn Đray Ea Hding EA Hleo Đăk Mil Đăk Nông Đức Xuyên Cầu 14 Lăk Bản Đôn Đà Lạt Liên Khương Bảo Lộc Di Linh Đại Nga Thanh Bình Thạnh Mỹ Lạc Dương Nam Ban Đại Ninh Đa Nhim Tỉnh Gia Lai Gia Lai Gia Lai Đắk Lắk Gia Lai Gia Lai Gia Lai Đắk Lắk Gia Lai Đắk Lắk Đắk Lắk Đắk Lắk Đắk Lắk Đắk Lắk Đắk Lắk Đắk Lắk Đắk Lắk Đắk Lắk Đắk Lắk Đắk Lắk Đắk Lắk Đắk Lắk Đắk Nông Đắk Nông Đắk Nông Đắk Nông Đắk Lắk Đắk Lắk Lâm Đồng Lâm Đồng Lâm Đồng Lâm Đồng Lâm Đồng Lâm Đồng Lâm Đồng Lâm Đồng Lâm Đồng Lâm Đồng Lâm Đồng Xo (mm) 1885,6 1654,9 1275,2 2097,1 1812,9 1692,0 2389,8 1340,7 1203,6 1564,8 1866,0 1570,8 1470,9 1211,2 1716,7 1854,7 1865,8 1567,7 1917,5 1719,3 1903,3 1938,5 1779,7 2473,9 1895,4 1679,8 1999,1 1569,3 1832,4 1631,4 2728,2 1665,2 2204,1 1605,1 1333,2 2022,4 1694,7 1286,3 1649,0 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 47 - 2018 X75% (mm) 1476,2 1271,2 1097,2 1580,2 1559,8 1381,8 1916,5 1035,5 893,9 1391,4 1656,1 1340,1 1236,5 1015,7 1414,5 1635,9 1628,6 1268,7 1622,0 1477,2 1596,1 1568,8 1569,7 2153,0 1671,7 1481,6 1720,0 1372,9 1668,4 1462,2 2235,2 1428,9 1991,2 1404,2 1082,4 1720,5 1388,4 1106,7 1358,7 X85% (mm) 1343,2 1150,9 1018,9 1423,9 1448,5 1252,4 1722,7 915,0 776,0 1312,4 1567,1 1239,6 1162,3 932,0 1287,4 1537,1 1530,6 1145,2 1494,3 1375,4 1464,6 1416,1 1475,0 2040,8 1570,9 1392,2 1597,3 1285,0 1591,8 1384,6 2070,9 1333,9 1892,7 1314,3 1000,5 1600,7 1286,4 1027,8 1236,7 KHOA HỌC TT 50 51 52 Trạm đo Đam Rông Đạ Tẻh Suối Vàng Tỉnh Đắk Lắk Lâm Đồng Lâm Đồng Xo (mm) 2005,5 2928,2 1864,1 Kết tính tốn số hóa chuyển đổi quản lý dạng sở liệu xử lý bẳng Hình 3.a CSDL kết mưa năm CÔNG NGHỆ X75% (mm) 1768,9 2461,6 1522,3 X85% (mm) 1662,1 2313,8 1379,8 phầm mềm quản lý CSDL GIS thể hình Hình 3.b Kết nội suy mưa năm Kết có thể hình 3.b liệu liên tục dạng raster Để thể số vẽ giấy, liệu raster cần Hình 4.a Phân vùng mưa theo cấp lượng mưa năm Sau q trình tính tốn biên tập, sản phẩm cuối đồ đẳng trị mưa năm khu vực Tây Nguyên gồm đồ đẳng trị mưa phân cấp, hình ảnh sau phân cấp lượng mưa năm theo khơng gian hình 4a Hình 4.b Biên tập đồ mưa năm năm (Xo), đồ đẳng trị mưa năm 75% năm 85% hình hình TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 47 - 2018 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Hình Bản đồ đẳng trị mưa năm khu vực Tây Nguyên TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 47 - 2018 KHOA HỌC Hình 6.a Bản đồ đẳng trị mưa năm 75% KẾT LUẬN Trong điều kiện biến đổi khí hậu tài nguyên nguồn nước có xu biến động khó lường, phân bố lượng mưa dòng chảy theo không gian thời gian không đồng Việc nghiên cứu giải pháp để lưu giữ, sử dụng tài nguyên nguồn nước vô quan trọng, đặc biệt khu vực Tây Nguyên với thời gian mùa khô kéo dài lượng bốc lớn Bản đồ đẳng trị mưa thể phân bố lượng mưa theo khơng gian, phục vụ cho mục đích tính tốn tổng lượng nước cho khu vực Từ thấy đồ đẳng trị mưa năm cơng cụ đắc lực giúp tính tốn thủy văn, cân nước nhũng đề xuất giải pháp lưu giữ, sử dụng tài nguyên nước CƠNG NGHỆ Hình 6.a Bản đồ đẳng trị mưa năm 85% cách hợp lý cho khu vực nghiên cứu Bản đồ đẳng trị mưa năm khu vực Tây Nguyên xây dựng sở số liệu quan trắc mưa 52 trạm mưa thuộc vùng nghiên cứu, số liệu cập nhật đến hết năm 2016 nên đảm bảo tính đầy đủ độ tin cậy Sản phẩm thu đồ thể phân bố lượng mưa theo không gian khu vực Tây Nguyên Trong toàn vùng, lượng mưa năm biến động từ khoảng 1200mm đến 2800mm/năm Khu vực có mưa lớn thuộc Cát Tiên, tỉnh Lâm Đồng khu vực có lượng mưa nhỏ thuộc Krơng Pa, tỉnh Gia Lai Bản đồ có độ tin cậy đảm bảo phục vụ mục đích tính tốn mưa bình qn lưu vực cho khu vực cụ thể phạm vi tỉnh Tây Nguyên TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] “Tính tốn mưa trạm với P = 75%, P = 85% với giai đoạn: trạng; đến 2030, 2050 có xét biến đổi khí hậu”, Đề tài TN16/T01 ArcGIS Desktop 10.2 Help at: http://resources.arcgis.com/en/help/main/10.2/ How Natural Neighbor works at: http://resources.arcgis.com/en/help/ main/10.2/index.html#/How_Natural_Neighbor_works/009z00000077000000/ MapInfo Professional User Guide Vertical Mapper manual TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 47 - 2018