Ứng dụng mô hình swat đánh giá diễn biến lưu lượng dòng chảy tại lưu vực sông Bé

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN LƢU LƢỢNG DÒNG CHẢY TẠI LƢU VỰC SÔNG BÉ Họ tên sinh viên: NGUYỄN QUỐC HẢI AN Ngành: Hệ Thống Thông Tin Địa Lý MSSV:12162077 Lớp : DH12GI TP Hồ Chí Minh, 06/2016 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN LƢU LƢỢNG DỊNG CHẢY TẠI LƢU VỰC SÔNG BÉ Tác giả NGUYỄN QUỐC HẢI AN Giáo viên hướng dẫn Th.S Nguyễn Vũ Huy Tp Hồ Chí Minh, Tháng 06 năm 2016 i LỜI CẢM ƠN Trong đời người, trải qua kí ức thời sinh viên, thời mà có lẽ đẹp đời Với trải nghiệm suốt năm học đại học vừa qua hành trang tuyệt vời để tơi vững bước đường nghiệp sau Quãng thời gian năm vừa khơng dài mà khơng ngắn khiến tơi thấy trưởng thành suy nghĩ hành động Từ kiến thức chuyên môn đến đạo đức làm người Thầy cô/anh chị bạn lớp dạy bảo góp ý tận tình Dù có khó khăn thử thách hay đơi lúc cảm thấy chán nản tơi có Thầy cô, bạn bè bên cạnh Tôi tâm đắc câu nói “ Một chữ Thầy, chữ Thầy”, người Thầy truyền đạt kiến thức chuyện mơn mà cịn người khơi niềm đam mê, u thích ngành GIS tơi Vì để đạt kiến thức ngày hôm nay, xin chân thành cảm ơn : Thầy PGS.TS Nguyễn Kim Lợi Trưởng môn GIS Tài Nguyên cô Th.S Nguyễn Thị Huyền cô vấn học tập lớp DH12GI tận tình dạy bảo tơi suốt năm qua Có thể nói Thầy mang đến phương pháp giảng dạy khác nhau, điều làm tơi có nhiều hướng tiếp cận với ngành khác Tơi nhớ in câu nói Cơ hồi năm dành cho “ Thời buổi kinh tế khó khăn chẳng biết ngành xin việc cần em có lịng đam mê chun mơn tốt khơng sợ thất nghiệp” câu nói khiến tơi có thêm động lực để học tập Ngồi tơi xin gửi lời đến tập thể anh chị Trung tâm Nghiên Cứu Biến Đổi Khí Hậu – Trường Đại Học Nơng Lâm TP.HCM giúp đỡ cho suốt năm học Đặc biệt anh KS.Lê Hoàng Tú, khoảng cách địa lý xa xôi anh nhiệt tình giúp đỡ tơi giai đoạn học làm đồ án tốt nghiệp Tơi xin cảm ơn Phịng Quy Hoạch Đông Nam Bộ Phụ cận Viện Quy Hoạch Thủy Lợi Miền Nam giúp đỡ hết lịng q trình thực tập Với kiến thức thực tế mà tơi có được, đặc biệt có dẫn anh Th.S Nguyễn Vũ Huy KS Nguyễn Duy Hùng giúp tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp thời hạn đạt ii nhiều kết mong muốn Quãng thời gian tháng thực tập Viện đúc kết nhiều học quý giá từ kinh nghiệm thực tế tập thể anh chị truyền đạt lại Với kiến thức tơi có thêm tự tin bước vào công việc sau Tôi không quên gửi lời cảm ơn đến tập thể DH12GI, có lúc khó khăn, bất đồng quan điểm mà làm thể suốt thời gian qua chứng minh câu nói “ Đồn kết đồn kết đại đồn kết, thành công thành công đại thành công” Hy vọng tập thể lớp có kỷ niệm đẹp thời sinh viên tinh thần đoàn kết theo mãi Cuối cùng, lời cảm ơn mà muốn dành tặng Đấng Sinh Thành Con xin cảm ơn cha mẹ, cha mẹ tạo nên chàng Sinh Viên trường thành ngày hôm Con biết cha mẹ phải vất vả, khơng quản khó khăn, nặng nhọc để học tập vui chơi bạn bè Đã có lúc nước mắt cha mẹ rơi hay lúc khơng ngủ ngày làm việc mệt mỏi Con thương cha mẹ biết nói “ Con cảm ơn nhiều, cảm ơn hy sinh cha mẹ dành cho con, sống khơng biết trước điều nguyện cố gắng để ngày cha mẹ nở nụ cười tự hào con” Sinh viên thực Nguyễn Quốc Hải An Bộ môn Tài nguyên GIS Khoa Môi trường Tài nguyên Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT x CHƢƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài .1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu chung 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu .3 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4.1 Ý nghĩa khoa học 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn .3 CHƢƠNG TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT .4 2.1 Giới thiệu lưu lượng dòng chảy 2.1.1 Khái niệm lưu lượng dòng chảy .4 2.1.2 Tổng lượng dòng chảy 2.1.3 Độ sâu dòng chảy 2.1.4 Mô đun dòng chảy 2.1.5 Hệ số dòng chảy 2.2 Hệ thống thông tin địa lý (GIS ) 2.2.1 Sơ lược hệ thống thông tin địa lý (GIS) .5 iv 2.2.2 Định nghĩa hệ thống thông tin địa lý (GIS ) .7 2.2.3 Thành phần GIS 2.2.4 Chức GIS 2.3 Mơ hình đánh giá đất nước (SWAT) 10 2.3.1 Tổng quan mơ hình SWAT .10 2.3.2 Nguyên lý mơ mơ hình SWAT 11 2.3.3 Ngun lý mơ dịng chảy .15 2.4 Tình hình nghiên cứu giới Việt Nam 15 2.4.1 Tình hình nghiên cứu giới 15 2.4.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 17 CHƢƠNG ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU .19 3.1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu 19 3.2 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 20 3.2.1 Địa hình 20 3.2.2 Sơng ngịi 21 3.2.3 Khí hậu 23 3.2.4 Thủy văn 26 3.3 Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu 27 3.3.1 Tình hình phát triển xã hội 27 3.3.2 Tình hình phát triển kinh tế 27 3.4 Tình hình quy hoạch thủy lợi lưu vực 29 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .30 4.1 Tiến trình thực 30 4.2 Thu thập, xử lý liệu .31 v 4.2.1 Cấu trúc tổng quát tập tin liệu đầu vào đầu SWAT .31 4.2.2 Cấu trúc liệu đầu vào 33 4.2.3 Thu thập liệu lưu lượng dòng chảy thực đo .41 4.2.4 Xử lý liệu đầu vào theo định dạng SWAT 43 4.3 Tiến trình chạy mơ hình SWAT 49 4.3.1 Phân chia lưu vực 49 4.3.2 Phân tích đơn vị thủy văn .51 4.3.3 Nhập liệu thời tiết 54 4.3.4 Chạy mơ hình SWAT .55 4.3.4 Đánh giá mơ hình 56 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 57 5.1 Đánh giá độ xác kết mơ LLDC ( 1980-1994) 57 5.2 Đánh giá diễn biến lưu lượng dòng chảy .59 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 61 6.1 Kết luận 61 6.2 Đề xuất 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO .62 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.2 Lịch sử phát triển ngành GIS Bảng 3.1 Độ ẩm trung bình tháng số địa điểm 24 Bảng 3.2 Lượng bốc trung bình tháng số địa điểm (mm) 25 Bảng 3.3 Tốc độ gió trung bình tháng số địa điểm (m/s) 25 Bảng 3.4 Dân số phân theo đơn vị hành lưu vực sơng Bé (năm 2009) 27 Bảng 4.1 Cấu trúc tổng quát tập tin liệu đầu vào SWAT 31 Bảng 4.2 Cấu trúc tổng quát tập tin liệu đầu SWAT .33 Bảng 4.3 Ý nghĩa thông số bảng CropRng 34 Bảng 4.4 Ý nghĩa thông số bảng UrbanRng 36 Bảng 4.5 Thông số đầu vào liệu thổ nhưỡng SWAT .37 Bảng 4.6 Các thông số đầu vào liệu thời tiết tổng quát 40 Bảng 4.7 Các trạm quan trắc thủy văn lưu vực sông Bé 41 Bảng 4.8 Các loại hình sử dụng đất năm 2000 lưu vực sông Bé 45 Bảng 4.9 Các loại đất năm 2000 lưu vực sông Bé .47 Bảng 4.10 Đặc điểm địa lý yếu tố đo đạc trạm quan trắc khí tượng 48 Bảng 5.1 Tổng hợp so sánh lưu lượng dòng chảy tháng trạm Phước Long, Phước Hòa .57 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.2 Các thành phần GIS Hình 2.3 Sơ đồ chu trình thủy văn pha đất (phỏng theo Susan L neitsch 11 et al., 2009) 11 Hình 2.4 Các trình dịng chảy mơ SWAT (phỏng theo Susan L neitsch et al., 2009) 13 Hình 2.6 Mơ dịng chảy mặt .15 Hình 3.1 Sơ đồ vị trí lưu vực Sơng Bé 19 Hình 3.3 Bản đồ địa hình lưu vực Sơng Bé 21 Hình 3.4 Bản đồ mạng lưới sơng ngịi lưu vực Sơng Bé .23 Hình 4.1 Sơ đồ tiến trình thực nghiên cứu 30 Hình 4.2 Bản đồ vị trí trạm quan trắc LLDC lưu vực sông Bé 42 Hình 4.3 Bản đồ địa hình lưu vực sơng Bé 43 Hình 4.4 Bản đồ loại hình sử dụng đất năm 2000 lưu vực sơng Bé 44 Hình 4.5 Bản đồ loại đất năm 2000 lưu vực sông Bé 46 Hình 4.6 Bản đồ vị trí trạm quan trắc khí tượng 49 Hình 4.7 Bản đồ phân chia lưu vực sông Bé .50 Hình 4.8 Bản đồ kết phân chia loại hình sử dụng đất SWAT .51 Hình 4.9 Bản đồ kết phân chia mã loại đất SWAT .52 Hình 4.10 Bản đồ kết phân chia độ dốc SWAT 53 Hình 4.11 Bản đồ kết gán trạm quan trắc khí tượng lưu vực sơng Bé 55 Hình 5.2 Phân bố lưu lượng dịng chảy mơ thực đo Phước Long 58 Hình 5.3 Phân bố lưu lượng dịng chảy mơ thực đo Phước Hịa 58 viii Hình 5.4 Đồ thị so sánh giá trị LLDC mô thực đo Phước Hịa .59 Hình 5.5 Đồ thị so sánh giá trị LLDC mô thực đo Phước Long .59 ix