Thông tin tài liệu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN | BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN Đặc điểm lưu vực (Watershed characteristics) Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Quản lý lưu vực Đặc điểm lưu vực Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Nội dung characteristics) Định Vai Độ Đặc điểm lưu vực (Watershed nghĩa (Definition) trò (Importance) dốc lưu vực (Watershed slope) Các đặc điểm thủy hệ (Drainage network characteristics) Bậc sông suối (Channel order) Các đặc điểm địa mạo (Watershed Chiều geomorphological characteristics) Độ Diện Chu tích lưu vực (Watershed area) vi lưu vực (Watershed perimeter) Chiều dài lưu vực (Watershed length) Chiều rộng lưu vực (Watershed width) Hình Độ dài dịng (Channel length) dốc dịng (Channel slope) Mật độ sông suối (Drainage density) Thời gian tập trung nước (Watershed time of concentration) dạng lưu vực (Watershed shape) cao lưu vực (Watershed altitude) Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Đặc điểm lưu vực Đặc điểm lưu vực gì? Mỗi lưu vực có đặc điểm riêng biệt nên không tồn hai lưu vực hoàn toàn giống (tương tự) Đặc điểm lưu vực đề cập đến đặc điểm vật lý, môi trường kinh tế - xã hội lưu vực có ảnh hưởng đến tiềm (tài nguyên) vấn đề (số lượng chất lượng nước,…) lưu vực Địa mạo: kích thước, hình dạng, độ cao, độ dốc, hướng dốc… Địa chất: đá mẹ… Thổ Sử Khí nhưỡng: tầng dày, loại đất, khả thấm, xói mịn… dụng đất, lớp phủ: loại hình, chủ sở hữu, giao thơng… hậu: mưa, bốc hơi, gió, độ ẩm… Thủy văn: dịng chảy (số lượng chất lượng), lũ lụt, xói mịn… Kinh tế - xã hội: nhu cầu nước, vấn đề nước, thu nhập… Đặc điểm lưu vực Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Ảnh hưởng số đặc điểm lưu vực Đặc điểm lưu vực Yếu tố ảnh hưởng Ví dụ Kích thước, hình dạng Phản ứng thủy văn Các lưu vực có hình dạng bất thường có kiểu dịng chảy phức tạp so với lưu vực có hình dạng đơn giản Địa hình Dịng chảy phân bố lượng mưa Sườn dốc độ cao lớn dẫn đến dịng chảy nhanh xói mòn nhiều hơn, độ dốc phẳng độ cao thấp dẫn đến dòng chảy chậm thấm sâu Hướng đón gió có lượng mưa cao hướng khuất gió Địa chất Nguồn nước ngầm Lưu vực có thành tạo địa chất dễ thấm (đá sa thạch đá vơi) có nguồn nước ngầm đáng kể, lưu vực có thành tạo khơng thấm nước (đá phiến sét đá granit) có nguồn nước ngầm hạn chế Thổ nhưỡng Chất lượng số lượng nước Đất có tỷ lệ thấm cao bổ sung nguồn nước ngầm giảm lượng nước chảy tràn, đất có tỷ lệ thấm thấp dẫn đến tăng lượng nước chảy tràn xói mịn Sử dụng đất Chất lượng số lượng nước Đất nông nghiệp đô thị làm tăng lượng dịng chảy, nhiễm nguồn nước mặt nước ngầm Lưu vực rừng có chất lượng nước tốt khả lọc tự nhiên tán rừng đất Khí hậu Tính sẵn có nguồn nước Khu vực lượng mưa cao có nguồn nước phong phú khu vực lượng mưa thấp Thời gian, cường độ mưa ảnh hưởng đến tốc độ lượng dòng chảy Hoạt động người Sức khỏe lưu vực Phá rừng, nơng nghiệp, thị hóa khai thác mỏ làm gia tăng dịng chảy xói mịn, thay đổi chất lượng nước mơi trường sống cho sinh vật Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Đặc điểm lưu vực Ảnh hưởng kích thước lưu vực đến dịng chảy Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Đặc điểm lưu vực Tại cần quan tâm đặc điểm lưu vực? Phân tích đặc điểm lưu vực quan trọng để phát triển chiến lược hiệu cho việc quản lý bảo tồn lưu vực định vấn đề cần quan tâm, khoanh vùng rủi ro, phát triển chiến lược giảm thiểu rủi ro, đảm bảo tính sẵn có chất lượng nguồn nước cho tương lai Xác Phương pháp phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn (Quyết định số 61/2005/QĐ-BNN) - Cấp I (rất xung yếu): nơi đầu nguồn nước, gần bờ sơng hồ, có nguy xói mịn mạnh, có nhu cầu cao điều tiết nước; có nhu cầu cấp bách phịng hộ dành để xây dựng rừng chuyên phòng hộ, đảm bảo che phủ rừng 70% - Cấp II (xung yếu): nơi có mức độ xói mịn điều tiết nguồn nước trung bình, có điều kiện kết hợp phát triển sản xuất lâm nghiệp, có yêu cầu sử dụng bảo vệ đất cao, cần xây dựng rừng phòng hộ kết hợp sản xuất, đảm bảo che phủ rừng tối thiểu 50% - Cấp III (ít xung yếu): nơi có mức độ xói mịn thấp, có khả nhu cầu phát triển sản xuất nông lâm nghiệp, có yêu cầu sử dụng bảo vệ đất hợp lý; đảm bảo che phủ rừng tối thiểu 30% (Nguyễn Trần Đăng Quang, 2014 Ứng dụng GIS phân cấp rừng phòng hộ đầu nguồn tỉnh Gia Lai Tiểu luận tốt nghiệp Trường ĐH Nông Lâm TPHCM) Đặc điểm lưu vực Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Các đặc điểm địa mạo - Diện tích lưu vực F (km²) Diện tích khống chế đường phân thủy lưu vực Đây đặc điểm lưu vực quan trọng thiết kế thủy văn định lượng nước chảy vào sơng suối trận mưa Xác Lưới Đường bình độ (m) Tâm lưu vực Cửa xả Sông suối Lưu vực Giả định lượng mưa không đổi, rơi đồng lưu vực Khi đó, lượng nước chảy vào sơng suối tích lượng mưa diện tích lưu vực Ví dụ: Nếu lưu vực rộng 100 km² nhận lượng mưa 50 mm có 5.000.000 m³ nước (= 50 mm x 100 km²) chảy vào sơng suối Kích thước pixel = 10 km Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Đặc điểm lưu vực Diện tích lưu vực lớn nước ta Tổng diện tích lưu vực 1.167.000 km² 72% diện tích lưu vực nằm ngồi lãnh thổ 16 lưu vực có diện tích 2.500 km² 10 lưu vực có diện tích 10.000 km² Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Đặc điểm lưu vực Các đặc điểm địa mạo - Diện tích lưu vực F (km²) Cách tính mơ hình vector Diện tích đa giác tổng diện tích đa giác tồn phần trừ tổng diện tích đa giác nằm ngồi Cơng thức tổng quát sau: 𝒏 𝟏 𝑨 = 𝒙𝒊+𝟏 𝒚𝒊 − 𝒙𝒊 𝒚𝒊+𝟏 𝟐 𝒊=𝟏 Với: n tổng số đỉnh đa giác, xn+1 = x1; yn+1 = y1 Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Đặc điểm lưu vực Ví dụ: Tính diện tích lưu vực [1234] x1, x2, x3, x4 theo chiều kim đồng hồ, đỉnh nằm góc bên trái đa giác Gán Ứng với x1, x2, x3, x4, xác định y1, y2, y3, y4 tương ứng Cách 1: Diện tích [1234] = ½ [(x2y1 – x1y2) + (x3y2 – x2y3) + (x4y3 – x3y4) + (x1y4 – x4y1)] = ½ [16 – + – + – + – 4] = ½ 11 = 11/2 (đvdt) Cách 2: Diện tích [1234] = [x1.1.2.x2] – [x1.4.3.x3] – [x3.3.2.x2] = ½ (4+3)3 – 1*1 – ½ (1+3)2 = 21/2 – – = 11/2 (đvdt) 10 Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Đặc điểm lưu vực Mạng lưới sông suối Việt Nam lân cận 33 Đặc điểm lưu vực Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Bài tập Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp sông suối (màu lục) Gán bậc sông suối nhánh sông theo số Strahler? Y A G B C H I K D F J E M L N X 34 Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Đặc điểm lưu vực Các đặc điểm thủy hệ - Chiều dài dịng L (km) Khoảng cách đo dọc theo dòng từ cửa xả đến điểm dịng Ước tính vận tốc dịng chảy, lưu lượng vận chuyển trầm tích sơng suối dài dễ lắng đọng trầm tích xói mịn Dịng Ví dụ: Dịng qua điểm A, B, D, E J Chiều dài AB 1,8 km, BD 1,3 km, DE 1,7 km, EJ 1,8 km Chiều dài dịng = AB + BD + DE + EJ = 1,8 + 1,3 + 1,7 + 1,8 = 6,6 km 35 Đặc điểm lưu vực Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Con sông dài nhất, ngắn giới Sông Nile: 6.650 km Sông Roe: 61 m (Montana, Hoa Kì) 36 Đặc điểm lưu vực Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Bài tập Trong mặt phẳng Oxy (đơn vị: m), cho lớp đường phân thủy (màu đỏ), sơng suối (màu lục) Tính chiều dài dịng lưu vực A, B, C, D? Tính chiều dài dịng lưu vực đến cửa xả lưu vực D? Y A B C D X 37 Đặc điểm lưu vực Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Các đặc điểm thủy hệ - Độ dốc bình qn dịng J (%) Mức độ thay đổi độ cao so với khoảng cách dọc theo dịng Ảnh hưởng đến di chuyển nước trầm tích hệ thống Độ dốc dịng lớn thường có vận tốc dịng chảy nhanh hơn, làm tăng xói mịn vận chuyển trầm tích Hiệu độ cao điểm (hmax) điểm (hmin) dịng chia cho chiều dài dịng (L): 𝐉= 𝐡𝐦𝐚𝐱 − 𝐡𝐦𝐢𝐧 𝐋 Độ cao (m) 𝐱 𝟏𝟎𝟎 hmax Với: hmax, hmin độ cao điểm dịng (m), L chiều dài dịng (m) Cửa xả Dịng L Phụ lưu tả ngạn Phụ lưu hữu ngạn Khoảng cách (m) hmin 38 Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Đặc điểm lưu vực Bài tập Cho liệu DEM (cell size = 10 m) gán nhãn theo độ cao lớp sông suối (màu đỏ) Tính độ dốc bình qn dịng J (%)? 39 Đặc điểm lưu vực Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Các đặc điểm thủy hệ - Mật độ sông suối D (km/km²) Tổng chiều dài toàn sơng suối lưu vực chia cho diện tích lưu vực σni=1 𝐋i 𝐃= 𝐅 Với: n tổng số sông suối lưu vực, Li chiều dài sơng suối i (km), F diện tích lưu vực (km²) Phân cấp mật độ sông suối: Thưa: D < 0,5 | Dày: D = 0,5 – 1,5 | Rất dày: D > 1,5 Phản ánh khả nước lưu vực D lớn nước nhanh 40 Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Đặc điểm lưu vực Mật độ sông suối giới (km/km²) 41 Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Đặc điểm lưu vực Bài tập Cho liệu DEM (cell size = 10 m) gán nhãn theo độ cao lớp sơng suối (màu đỏ) Tính mật độ sông suối D (km/km²) ? 42 Đặc điểm lưu vực Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Các đặc điểm thủy hệ - Thời gian tập trung nước Tc (phút) Khoảng thời gian cần thiết để giọt nước rơi lưu vực di chuyển từ điểm xa lưu vực đến cửa xả lưu vực Tính tốn đỉnh lũ thiết kế hệ thống quản lý nước mưa Thời Điểm xa lưu vực gian dài dịng chảy, lũ lụt lớn Tc Phương trình thực nghiệm Kirpich (1940) cho lưu vực 80 vùng nông thôn, miền núi, độ dốc 10%: Tc = 0,0195 Llv0,77 J-0,385 Với: Llv chiều dài lưu vực (m), J độ dốc bình qn dịng (thứ ngun) Cửa xả 43 Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Đặc điểm lưu vực Bài tập 10 (về nhà) Cho liệu DEM (cell size = 10 m) gán nhãn theo độ cao lớp sơng suối (màu đỏ) Tính chiều dài lưu vực (m), độ dốc bình qn dịng J (%)? Tính thời gian tập trung nước Tc (phút) theo phương trình thực nghiệm Kirpich (1940)? 44 Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Đặc điểm lưu vực Yêu cầu cần đạt Đặc điểm lưu vực đề cập đến đặc điểm vật lý, môi trường kinh tế - xã hội lưu vực có ảnh hưởng đến tiềm (tài nguyên) vấn đề (số lượng chất lượng nước,…) lưu vực Phân tích đặc điểm lưu vực quan trọng để phát triển chiến lược hiệu cho việc quản lý bảo tồn lưu vực 45 Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Đặc điểm lưu vực Yêu cầu cần đạt Diện tích lưu vực F (km²) diện tích khống chế đường phân thủy lưu vực Chu vi lưu vực P (km) độ dài ranh giới lưu vực Chiều dài lưu vực Llv (km) khoảng cách đo dọc theo dịng từ cửa xả đến đường phân thủy Chiều rộng bình quân lưu vực B (km) tỉ số diện tích chiều dài lưu vực Hình dạng lưu vực tính theo số Gravelius KG tỉ số chu vi lưu vực P chu vi vịng trịn Po Độ cao bình qn lưu vực Hlv (m) độ cao trung bình tất vùng đất lưu vực Độ dốc bình quân lưu vực Jlv (%) độ dốc trung bình tất vùng đất lưu vực 46 Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Đặc điểm lưu vực Yêu cầu cần đạt Bậc sông suối mức độ phân nhánh theo thứ bậc mạng lưới thủy hệ từ thượng nguồn đến hạ lưu Chiều dài dịng L (km) khoảng cách đo dọc theo dịng từ cửa xả đến điểm dịng Độ dốc bình qn dịng J (%) hiệu độ cao điểm (hmax) điểm (hmin) dòng chia cho chiều dài dịng (L) Mật độ sông suối D (km/km²) tổng chiều dài tất sông suối lưu vực chia cho diện tích lưu vực Thời gian tập trung nước Tc (phút) khoảng thời gian cần thiết để giọt nước rơi lưu vực di chuyển từ điểm xa lưu vực đến cửa xả lưu vực 47
Ngày đăng: 29/08/2023, 12:57
Xem thêm:
