Ứng dụng mô hình swat tính toán tiềm năng nước lưu vực sông bé

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN BỘ MÔN THÔNG TIN ĐỊA LÝ ỨNG DỤNG  BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ SWAT ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWAT TÍNH TỐN TIỀM NĂNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG BÉ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Liêm Mã số sinh viên: 07162004 Lớp: DH07GI Giáo viên giảng dạy: TS Nguyễn Kim Lợi THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Tháng 03 Năm 2011 Nguyễn Duy Liêm MỤC LỤC Trang MỤC LỤC TÓM TẮT GIỚI THIỆU ĐẶC ĐIỂM LƯU VỰC SÔNG BÉ 1.1 Vị trí địa lý 1.2 Địa hình 1.3 Khí hậu 1.4 Lớp phủ thực vật 1.5 Thổ nhưỡng 1.6 Thủy văn PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mô tả phương pháp 2.1.1 Mơ hình SWAT 2.1.2 Tính tốn tiềm nước lưu vực 2.1.3 Lược đồ phương pháp tính tốn tiềm nước lưu vực sông Bé 2.2 Thu thập, xử lý liệu 10 2.3 Thiết lập, chạy mơ hình 14 2.3.1 Phân định lưu vực 15 2.3.2 Tạo đơn vị thủy văn 16 2.3.3 Chạy mơ hình 16 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 17 3.1 Sự thay đổi lưu lượng dòng chảy ra, vào tiểu lưu vực 17 3.2 Tổng lượng dòng chảy tiểu lưu vực 20 3.2.1 Tổng lượng dòng chảy tháng 20 3.2.2 Tổng lượng dòng chảy năm 21 KẾT LUẬN 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 Nguyễn Duy Liêm TĨM TẮT Sơng Bé phụ lưu lớn hệ thống sông Đồng Nai, thuộc địa bàn tỉnh Đắk Nơng, Bình Phước, Bình Dương, Đồng Nai phần thượng lưu Campuchia Tuy đánh giá lưu vực có nguồn nước dồi hệ thống sông Đồng Nai, lưu vực xảy tình trạng thiếu nước cục Nguyên nhân nhu cầu sử dụng nước ngày tăng với phân bổ nước không đều, dẫn đến vấn đề quản lý nguồn nước, có tính tốn cân nước lưu vực sông Bé trở nên vô cấp thiết Chính vậy, nghiên cứu ứng dụng mơ hình SWAT tính tốn tiềm nước lưu vực sơng Bé, hai nội dung tính tốn cân nước lưu vực sông Dữ liệu cần thiết cho mô lưu vực thu thập từ nhiều nguồn khác bao gồm liệu độ cao số DEM (Digital Elevation Model), sử dụng đất, đất thời tiết Kết mô lưu vực sông Bé khoảng hai năm 2000 – 2001, cho thấy diện tích lưu vực 785.135,67 ha, xác định tiểu lưu vực Thơng qua giá trị lưu lượng dịng chảy, ước lượng tổng lượng dòng chảy tiểu lưu vực thứ lớn với giá trị năm 2000 2001 tương ứng 6,96 7,60 tỉ m3; hai tiểu lưu vực cịn lại có tổng lượng dịng chảy thấp với giá trị xấp xỉ 6,80 tỉ m3 GIỚI THIỆU Sông Bé phụ lưu lớn hệ thống sơng Đồng Nai, với diện tích lưu vực 7.650 km2, thuộc địa bàn tỉnh Đắk Nơng, Bình Phước, Bình Dương, Đồng Nai phần thượng lưu Campuchia Tuy đánh giá lưu vực có nguồn nước dồi hệ thống sông Đồng Nai, lưu vực xảy tình trạng thiếu nước cục Nguyên nhân nhu cầu sử dụng nước ngày tăng với phân bổ nước không đều, dẫn đến vấn đề quản lý nguồn nước, có tính tốn cân nước lưu vực sông Bé trở nên vô cấp thiết (Đài Khí tượng Thủy văn Nam Bộ, 2010) Một hai nội dung tính tốn cân nước lưu vực sông xác định tiềm nước lưu vực theo khơng gian thời gian Mơ hình SWAT mơ hình mơ tài ngun nước lưu vực sơng Một mơ đun yếu mơ hình mơ dịng chảy từ mưa đặc trưng vật lý lưu vực Kết mơ dịng chảy từ mơ hình trợ giúp đánh giá tiềm nước lưu vực sơng Bên cạnh đó, mơ hình tích hợp liệu GIS, nhờ giúp nâng cao độ xác kết mơ Nguyễn Duy Liêm Xuất phát từ lý trên, nghiên cứu ứng dụng mơ hình SWAT tính tốn tiềm nước lưu vực sông Bé, khoảng thời gian từ năm 2000 đến năm 2001 Mục tiêu nghiên cứu (1) mơ lưu lượng dịng chảy lưu vực hai năm 2000 2001, (2) sở đó, tính tốn tiềm nước lưu vực cấp độ tiểu lưu vực, với tần suất tháng khoảng thời gian CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM LƯU VỰC SƠNG BÉ 1.1 Vị trí địa lý Lưu vực sông Bé phụ lưu lưu vực sơng Đồng Nai, với diện tích 7.650 km2 Phạm vi lưu vực trải dài khoảng tọa độ 11o06’ - 12o22’ độ vĩ Bắc 106o35’ - 107o30’ độ kinh Đơng, thuộc địa phận tỉnh Bình Phước, Bình Dương, Đắk Nông, Đồng Nai, phần nhỏ đất Campuchia Sơ đồ vị trí lưu vực sơng Bé thể Hình 2.1 (Nguyễn Hải Âu, 2009) H n 1.1 Vị trí địa lý lưu vực sơng Bé (Nguồn: Nguyễn Hải Âu, 2009) Nguyễn Duy Liêm 1.2 Địa n Lưu vực sơng Bé có địa hình thấp dần theo hướng từ Bắc xuống Nam Hai loại địa hình đặc trưng lưu vực địa hình vùng núi (phân bố chủ yếu phần thượng lưu sông Bé, cao độ biến đổi từ 60 đến 1.000 m) địa hình vùng trung du (phân bố chủ yếu phần trung hạ lưu sông Bé, với đặc trưng gị đồi lượn sóng xen kẽ đồng nhỏ hẹp ven sông) (Nguyễn Hải Âu, 2009) 1.3 K í ậu Nằm vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, lưu vực sơng Bé có khí hậu ơn hịa, chịu ảnh hưởng thiên tai, với hai mùa rõ rệt mùa khô mùa mưa (Nguyễn Hải Âu, 2009) - Nhiệt độ bình quân năm cao, ổn định từ 25,8 - 26,2oC; chênh lệch nhiệt độ tháng không lớn Nhiệt độ cao vào tháng 3,4,5 (từ 37 - 37,2oC) thấp vào tháng 12 (19 oC) Số nắng trung bình lưu vực từ - giờ/ngày - Lượng mưa trung bình năm thuộc loại lớn, phân bố không năm, chủ yếu tập trung vào tháng mùa mưa (từ tháng đến tháng 10) Theo kết tính toán Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam (Đỗ Tiến Lanh, 2007 trích dẫn Nguyễn Hải Âu, 2009), lượng mưa bình quân hàng năm biến động từ 1.944 2.963 mm/năm Mùa mưa diễn từ tháng - 10, chiếm 76,0 - 95,3 % tổng lượng mưa năm, tháng có lượng mưa trung bình lớn tháng (406 mm/tháng) Mùa khô từ cuối tháng 10 đến đầu tháng năm sau, lượng mưa chiếm 4,7 - 24 % tổng lượng mưa năm, tháng có lượng mưa tháng 1, (lần lượt 13 mm) 1.4 Lớp p ủ t ực vật Dựa kết phân loại UMD 1km Global Land Cover, thảm thực vật vùng nghiên cứu bao gồm: - Rừng rộng thường xanh chiếm 5,71%, - Rừng kim rụng theo mùa (5,05%), - Rừng rộng rụng theo mùa (2,30%), - Rừng hỗn tạp (3,27%), - Rừng trồng lấy gỗ (22,15%), - Cây thân gỗ (43,78%), Nguyễn Duy Liêm - Cây bụi kín (5,71%), - Cây bụi hở (3,87%), - Đồng cỏ (3,97%), - Hoa màu (4,18%) 1.5 T ổ n ưỡng Các nhóm đất lưu vực sơng Bé theo Nguyễn Văn Hùng (2009) bao gồm: - Nhóm đất đỏ vàng có diện tích 542.814 ha, chiếm 79,45% diện tích lưu vực, - Nhóm đất xám có diện tích 125.716 ha, chiếm 18,4% diện tích lưu vực, - Nhóm đất phù sa có diện tích 3.210 ha, chiếm 0,47% diện tích lưu vực, - Nhóm đất dốc tụ có diện tích 5.847 ha, chiếm 0,86% diện tích lưu vực, - Nhóm đất đen có diện tích 550 ha, chiếm 0,08% diện tích lưu vực, - Nhóm đất phèn có diện tích 369 ha, chiếm 0,05% diện tích lưu vực, - Ngồi cịn có nhóm đất bạc màu trơ sỏi đá 1.6 T ủy văn Sông Bé chi lưu lớn nằm bên bờ phải sông Đồng Nai, tạo thành từ nhánh lớn Đak R'lap, Đak Glun Đak Huyot, sông Bé chảy dịng Đồng Nai vị trí hạ lưu thác Trị An (tuyến đập Trị An) km Với chiều dài 350 km, độ dốc lịng sơng 3,2%o, sơng Bé có lưu vực nằm trọn ranh giới hành tỉnh Bình Phước Bình Dương (Nguyễn Hải Âu, 2009) Nguồn nước lưu vực sông Bé dồi dào, với lưu lượng dòng chảy trung bình hàng năm lưu vực 251,4 m3/s, tổng lượng nước mặt hàng năm lưu vực nhận khoảng 7.929,45 triệu m3 (Viện Quy hoạch Thủy lợi miền Nam, 2007) CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mơ tả p ương p áp 2.1.1 Mơ hình SWAT SWAT công cụ đánh giá nước đất, xây dựng tiến sĩ Jeff Arnold Trung tâm Phục vụ Nghiên cứu Nông nghiệp (Agricultural Research Service) thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (United States Department of Agriculture) Nguyễn Duy Liêm Là mơ hình cấp độ lưu vực, SWAT thiết kế để dự báo ảnh hưởng thực hành quản lí lên nước, phù sa lượng hóa chất sinh từ hoạt động nơng nghiệp lưu vực khơng có mạng lưới quan trắc Mơ hình dựa q trình vật lý, với hỗ trợ máy tính, khả mô liên tục khoảng thời gian dài Các thành phần mơ hình bao gồm thời tiết, thủy văn, tính chất nhiệt độ đất, phát triển trồng, dưỡng chất, thuốc trừ sâu, vi khuẩn mầm bệnh, quản lý đất đai (Philip W Gassman et al., 2009) Để hỗ trợ mô phỏng, SWAT, lưu vực phân chia thành nhiều tiểu lưu vực, mà sau lại tiếp tục chia thành đơn vị thủy văn (HRUs) Thông tin đầu vào tiểu lưu vực tập hợp phân loại thành nhóm sau: khí hậu, HRUs, hồ, nước ngầm, sơng nhánh, đường phân thủy HRUs đơn vị đất đai tiểu lưu vực có đồng sử dụng đất, tính chất đất, thực hành quản lý (Susan L Neitsch et al., 2009) Mơ hình SWAT với hỗ trợ GIS phác họa tiểu lưu vực mạng lưới dịng chảy từ mơ hình độ cao số (DEM) tính tốn cân nước hàng ngày thông qua liệu sử dụng đất, đất thời tiết Dịng chảy bề mặt (Surface runoff) tính tốn theo phương pháp CN (Curve number) phương trình Green Ampt; lượng bốc thoát tiềm tàng (Potential evapotranspiration) ước lượng dựa phương pháp Hargreaves, Priestly – Taylor, Penman – Monteith; tuyến dòng chảy (Channel routing) mô theo phương pháp lưu trữ-biến (Variable-storage) phương pháp Muskingum 2.1.2 Tín tốn tiềm nước lưu vực Để khả cung cấp nước hay tiềm nước lưu vực sông, thủy văn người ta dùng thuật ngữ “Dịng chảy” Đó lượng nước lưu vực chảy qua mặt cắt cửa sau khoảng thời gian định với thay đổi khoảng thời gian (Hà Văn Khối, Đoàn Trung Lưu, 1993) Nếu thời gian tính tốn năm ta có dịng chảy năm, bao gồm lượng dòng chảy năm biến đổi lượng dòng chảy theo thời gian năm Lượng dòng chảy lưu vực sông đánh giá qua số đặc trưng biểu thị dịng chảy, hai thông số quan tâm nghiên cứu bao gồm: Nguyễn Duy Liêm - Lưu lượng dòng chảy Q (m3/s) Lưu lượng dòng chảy lượng nước chảy qua mặt cắt cửa đơn vị thời gian (m3/s) Lưu lượng sông thay đổi theo thời gian Đồ thị biểu diễn thay đổi gọi đường trình lưu lượng Q(t) Lưu lượng bình quân khoảng thời gian T giá trị trung bình lưu lượng nước khoảng thời gian đó, xác định theo cơng thức ̅ () ∫ ∑ ̅ Trong đó, ̅ giá trị bình quân lưu lượng, n số thời đoạn tính tốn, lượng bình qn thời đoạn thứ i lưu - Tổng lượng dịng chảy W (m3 km3) Tổng lượng dòng chảy lượng nước chảy qua mặt cắt cửa khoảng thời gian T (tháng, mùa, năm) từ thời điểm t1 đến t2 (T = t2 - t1) ∫ () ̅ ̅( ) Trong đó, ̅ lưu lượng bình quân khoảng thời gian T Trong nghiên cứu này, tổng lượng dòng chảy tháng lưu vực sông Bé xác định dựa công thức sau: ( ) Trong đó, - Wi lượng dòng chảy thời điểm i (m3), - Số ngày tháng 28, 29, 30 31 (ngày), - 86.400 ứng với số giây ngày (giây), - FLOW_IN, FLOW_OUT lưu lượng dòng chảy vào, thời điểm tính tốn (m3/s), - Qi-1 lưu lượng dòng chảy thời điểm i-1 (m3/s) Nguyễn Duy Liêm 2.1.3 Lược đồ p ương p áp tín tốn tiềm nước lưu vực sơng Bé Mơ hình SWAT có khả mơ q trình thủy văn diễn lưu vực Một kết đầu SWAT từ việc mô lưu lượng dịng chảy Thơng qua thơng số này, tính tốn tiềm nước lưu vực sơng Từ lập luận trên, khung tính tốn tiềm nước lưu vực sơng Bé mơ hình SWAT đề xuất Hình 3.1 Theo đó, tiến trình thực mơ tả sau: - Trước tiên lưu vực sông Bé mô SWAT Tiến trình gồm bước chính: phân định lưu vực, tạo đơn vị thủy văn, chạy mơ hình + Trong q trình phân định lưu vực, liệu mơ hình độ cao số (DEM) cung cấp thơng tin địa hình lưu vực sử dụng Dữ liệu DEM đăng kí hệ tọa độ UTM tương ứng với lưu vực sông Bé Sau DEM đưa vào SWAT, tiến hành chọn khu vực quan tâm ứng với lưu vực cần mô Tiếp đến, liệu DEM xử lý Mức độ chi tiết mạng lưới dịng chảy, kích thước số lượng tiểu lưu vực xác định dựa ngưỡng diện tích tối thiểu thiết lập cho tiểu lưu vực Để hoàn tất việc phân định lưu vực, dựa mạng lưới dòng chảy, điểm xả nước lưu vực xác định Kết phân định lưu vực tiểu lưu vực + Có thể xác định số lượng HRUs tiểu lưu vực dựa giá trị ngưỡng, phần trăm diện tích loại đất, sử dụng đất độ dốc tiểu lưu vực bị bỏ qua Giá trị ngưỡng nhỏ cho kết chi tiết Kết thúc bước này, cho HRUs + Một giá trị đầu vào quan trọng để mô lưu vực SWAT liệu khí hậu Dữ liệu bao gồm lượng mưa, nhiệt độ lớn nhỏ nhất, xạ Mặt Trời, vận tốc gió, độ ẩm tương đối Sau mơ liệu khí hậu, bước thiết lập liệu đầu vào cần thiết để chạy mơ hình SWAT Những liệu bao gồm liệu thực hành quản lý (mức độ áp dụng phân bón, thuốc trừ sâu, làm đất, quản lý), loại đất, tính chất hóa học đất thơng số chất lượng nước Cuối cùng, điểm mấu chốt mô lưu vực SWAT thiết lập thơng số sau: phương pháp tính tốn dịng chảy, phân bố lượng mưa, phương pháp tính tốn lượng bốc/thốt nước tiềm năng, phương pháp định hướng dòng chảy Sau chạy mơ hình thành cơng, thơng số đầu tạo lưu lượng dòng chảy Nguyễn Duy Liêm - Từ lưu lượng dòng chảy, áp dụng cơng thức tính tốn mơ tả chi tiết phần 2.1.2 xác định giá trị tổng lượng dịng chảy Dựa thơng số này, đánh giá tiềm nước lưu vực sông Bé H n 2.1 Sơ đồ tín tốn tiềm nước lưu vực sông Bé 2.2 T u t ập, xử lý liệu Dữ liệu cần thiết cho mơ hình SWAT thu thập từ nhiều nguồn khác 10 Nguyễn Duy Liêm - Dữ liệu DEM lấy từ liệu SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission) USGS/NASA, với độ phân giải không gian 90 m Độ cao lưu vực nghiên cứu thay đổi từ đến 983 m, độ cao trung bình khoảng 229 m (Hình 3.2) H n 2.2 Bản đồ DEM lưu vực - Bản đồ sử dụng đất lấy từ sở liệu GLCC (Global Land Cover Chacterization) USGS với độ phân giải không gian km, phân thành 24 loại hình sử dụng đất khác Trong lưu vực, có 11 loại hình sử dụng đất (Hình 3.3 Bảng 3.1), phổ biến Rừng rộng thường xanh, Đất trồng có tưới đồng cỏ 11 Nguyễn Duy Liêm H n 2.3 Bản đồ sử dụng đất lưu vực Bảng 2.1 Các loại Mã s n sử dụng đất lưu vực ng iên cứu Tên Việt Nam Tên theo USGS Đất xây dựng Urban and Built-Up đô thị Land Đất trồng khô hạn Dryland Cropland and đồng cỏ Pasture Đất trồng có tưới Irrigated Cropland đồng cỏ and Pasture Đất trồng/đồng cỏ Cropland/Grassland hỗn hợp Mosaic Đất trồng/rừng Cropland/Woodland hỗn hợp Mosaic Đồng cỏ Grassland 12 Kí hiệu Diện tích (ha) Diện tích (%) URMD 85,88 0,01 CRDY 515,29 0,07 CRIR 255.482,87 32,53 CRGR 790,12 0,10 CRWO 28.169,42 3,59 GRAS 188,94 0,02 Nguyễn Duy Liêm 10 11 13 15 Cây bụi Thảo nguyên Rừng rộng rụng Rừng rộng thường xanh Rừng hỗn hợp Shrubland Savanna Deciduous Broadleaf Forest Evergreen Broadleaf Forest Mixed Forest SHRB SAVA 29.509,18 15.184,00 3,76 1,93 FODB 97.562,37 12,42 FOEB 318.623,58 40,58 FOMI 39.145,18 4,99 - Bản đồ đất lấy từ đồ đất toàn cầu FAO, với khoảng 5.000 loại đất khác bao gồm hai lớp (0 - 30 cm 30 - 100 cm), độ phân giải không gian 10 km Trong loại đất lưu vực (Hình 3.4 Bảng 3.2), Đất nâu đỏ Đất xám feralit chiếm diện tích lớn H n 2.4 Bản đồ đất lưu vực 13 Nguyễn Duy Liêm Bảng 2.2 Các loại đất lưu vực ng iên cứu Mã s 4261 4264 4494 4527 4588 Tên Việt Nam Đất xám feralit Đất xám glây Đất nâu đỏ Đất phèn - Tên theo FAO/UNESCO Kí hiệu Diện tích (ha) Diện tích (%) Ferric Acrisols Af61-1-2a-4261 234.300,27 29,58 Gleyic Acrisols Ag16-2a-4264 22.314,31 2,82 Rhodic Ferralsols Thionic Fluvisols Pellic Vertisols Fr33-3ab-4494 Jt14-3a-4527 Vp64-3a-4588 502.072,01 5.578,58 27.892,89 63,38 0,70 3,52 - Dữ liệu thời tiết bao gồm thành phần: tọa độ trạm đo, số liệu lượng mưa, nhiệt độ khơng khí theo ngày Do khả liệu hạn chế nên nghiên cứu sử dụng liệu đo đạc trạm quan trắc Trị An (11010 vĩ độ Bắc, 1070 kinh độ Đông, cao độ 41 m) khoảng thời gian hai năm từ 2000- 2001 Dữ liệu thời tiết biên soạn thành định dạng thích hợp để chạy mơ hình SWAT bao gồm tập tin Trạm khí tượng (*.txt), tập tin Thời tiết (*.wgn), tập tin Lượng mưa (*.pcp), tập tin Nhiệt độ (*.tmp) Các tập tin mô tả Bảng 3.3 Bảng 2.3 T ông tin tập tin liệu t ời tiết STT Tập tin Trạm khí tượng (*.txt) Thời tiết (*.wgn) Lượng mưa (*.pcp) Nhiệt độ (*.tmp) 2.3 T iết lập, c ạy mơ Đặc điểm Liệt kê trạm khí tượng sử dụng để mô lưu vực Lưu trữ thông tin thời tiết (bức xạ Mặt Trời, vận tốc gió, độ ẩm tương đối) Dữ liệu lượng mưa hàng ngày trạm khí tượng Dữ liệu nhiệt độ hàng ngày trạm khí tượng n Trong nghiên cứu này, phần mở rộng MWSWAT (MapWindown Interface for Soil and Water Assessment Tool) phần mềm mã nguồn mở MapWindow GIS sử dụng để mô lưu vực từ thơng số địa hình, đất, sử dụng đất, thời tiết Tiến trình thực MWSWAT gồm bước chính: phân định lưu vực, tạo đơn vị thủy văn, chạy mơ hình 14 Nguyễn Duy Liêm 2.3.1 P ân địn lưu vực Trong trình phân định lưu vực, liệu mơ hình độ cao số (DEM) cung cấp thơng tin địa hình lưu vực sử dụng Dữ liệu DEM có độ phân giải khơng gian 90 m, đăng kí hệ tọa độ UTM WGS 84 múi 48 Sau DEM đưa vào SWAT, tiến hành chọn khu vực quan tâm ứng với lưu vực cần mô Tiếp đến, liệu DEM xử lý Mức độ chi tiết mạng lưới dịng chảy, kích thước số lượng tiểu lưu vực xác định dựa ngưỡng diện tích tối thiểu thiết lập cho tiểu lưu vực Khơng có số tối ưu số lượng tiểu lưu vực mà phụ thuộc vào câu hỏi cần trả lời, thời gian khả liệu Con số thích hợp thay đổi khoảng từ 10.000 đến 50.000 Giá trị nhỏ áp dụng cho khu vực đồng bằng, khu vực đồi núi, giá trị lớn (Peter Droogers, Anne van Loon, 2007) Trong nghiên cứu này, giá trị ngưỡng chọn 1.000 km2 Để hoàn tất việc phân định lưu vực, dựa mạng lưới dòng chảy, điểm xả nước lưu vực xác định tọa độ 11°6’36’’ độ vĩ Bắc, 106o57’36’’ độ kinh Đông Kết phân định diện tích 785.135,67 lưu vực nghiên cứu, có tiểu lưu vực, thể Hình 3.5 H n 2.5 Kết p ân địn lưu vực 15 Nguyễn Duy Liêm 2.3.2 Tạo đơn vị t ủy văn Điểm đặc biệt mơ hình SWAT phân chia lưu vực nghiên cứu thành HRUs Các HRUs chứa thông tin đồng loại đất, sử dụng đất độ dốc tiểu lưu vực Điều giúp mơ hình SWAT phản ánh khác biệt thoát/bốc nước điều kiện thủy văn khác loại hình sử dụng đất loại đất khác (Neitsch, 2002 trích dẫn Berihun A.T, 2004) Có thể xác định số lượng HRUs tiểu lưu vực dựa giá trị ngưỡng, phần trăm diện tích loại đất, sử dụng đất độ dốc tiểu lưu vực bị bỏ qua Giá trị ngưỡng nhỏ cho kết chi tiết Trong nghiên cứu này, số HRUs tạo (Hình 3.6) H n 2.6 Kết tạo đơn vị t ủy văn 2.3.3 C ạy mô n Một giá trị đầu vào quan trọng để mô lưu vực SWAT liệu khí hậu Dữ liệu bao gồm lượng mưa, nhiệt độ lớn nhỏ nhất, xạ Mặt Trời, vận tốc gió, độ ẩm tương đối Do thiếu liệu xạ Mặt Trời 16 Nguyễn Duy Liêm vận tốc gió nên nghiên cứu sử dụng liệu mưa, nhiệt độ hàng ngày thời kì 2000- 2001 trạm khí tượng Trị An để mơ lưu vực Sau mơ liệu khí hậu, bước thiết lập liệu đầu vào cần thiết để chạy mơ hình SWAT Những liệu bao gồm liệu thực hành quản lý (mức độ áp dụng phân bón, thuốc trừ sâu, làm đất, quản lý), loại đất, tính chất hóa học đất thông số chất lượng nước Cuối cùng, điểm mấu chốt mô lưu vực SWAT thiết lập thơng số sau: - Tính tốn dịng chảy: phương pháp CN (Curve Number) - Phân bố lượng mưa: lệch chuẩn (Skewed normal) - Tính tốn lượng bốc/thốt nước tiềm năng: phương pháp Penman- Monteith - Định hướng dòng chảy: phương pháp biến lưu trữ (Variable storage) CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Sự t ay đổi lưu lượng dòng c ảy ra, v o tiểu lưu vực Lưu lượng dòng chảy ra, vào thơng số đầu q trình mơ lưu vực SWAT sử dụng nghiên cứu Kết thể Bảng 4.1, Hình 4.1 4.2 Qua đó, nhận thấy: - Sự chênh lệch dịng chảy ra, vào tiểu lưu vực không đáng kể, cho thấy dịng chảy trì ổn định - Lưu lượng dịng chảy ra, vào có xu hướng biến thiên theo lượng mưa, với giá trị lớn xuất tháng 7, 11; tháng mùa khô từ tháng – hàng năm - Xét tiểu lưu vực, tiểu lưu vực nhận dòng chảy từ hai tiểu lưu vực lại nên giá trị lưu lượng dòng chảy vào, lớn 17 Nguyễn Duy Liêm Bảng 3.1 T ng kê lưu lượng dòng c ảy ra, v o tiểu lưu vực năm 2000 - 2001 Thời gian 01-2000 02-2000 03-2000 04-2000 05-2000 06-2000 07-2000 08-2000 09-2000 10-2000 11-2000 12-2000 01-2001 02-2001 03-2001 04-2001 05-2001 06-2001 07-2001 08-2001 09-2001 10-2001 11-2001 Lưu lượng dòng chảy vào (m3/s) Tiểu lưu Tiểu lưu Tiểu lưu vực vực vực 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 197,30 189,90 1404,00 325,00 312,90 2206,00 18,01 17,48 158,50 9,81 9,62 33,49 201,20 193,70 1292,00 27,34 26,09 344,10 28,53 27,53 161,60 17,06 16,69 86,35 8,10 7,97 41,86 3,39 3,34 17,69 55,32 53,06 435,60 799,80 771,10 5211,00 210,30 201,90 1816,00 696,40 670,90 4648,00 65,12 62,98 442,50 29,81 28,95 207,50 12,38 12,04 88,34 18 Lưu lượng dòng chảy (m3/s) Tiểu lưu Tiểu lưu Tiểu lưu vực vực vực 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 197,30 189,90 1399,00 325,00 312,90 2196,00 18,00 17,48 169,40 9,81 9,62 34,70 201,20 193,70 1276,00 27,33 26,09 352,10 28,53 27,53 165,60 17,06 16,69 88,07 8,10 7,96 43,19 3,38 3,33 18,58 55,31 53,06 431,60 799,80 771,10 5121,00 210,30 201,90 1811,00 696,30 670,90 4730,00 65,12 62,98 446,70 29,81 28,94 210,80 12,38 12,04 90,69 Nguyễn Duy Liêm 8000.00 7000.00 6000.00 5000.00 4000.00 3000.00 2000.00 1000.00 Dòng chảy vào Tiểu lưu vực Dòng chảy vào Tiểu lưu vực 11/2001 10/2001 09/2001 08/2001 07/2001 06/2001 05/2001 04/2001 03/2001 02/2001 01/2001 12/2000 11/2000 10/2000 09/2000 08/2000 07/2000 06/2000 05/2000 04/2000 03/2000 02/2000 01/2000 0.00 Dòng chảy vào Tiểu lưu vực H n 3.1 Lưu lượng dòng c ảy v o tiểu lưu vực năm 2000 – 2001 8000.00 7000.00 6000.00 5000.00 4000.00 3000.00 2000.00 1000.00 Dòng chảy Tiểu lưu vực Dòng chảy Tiểu lưu vực 11/2001 10/2001 09/2001 08/2001 07/2001 06/2001 05/2001 04/2001 03/2001 02/2001 01/2001 12/2000 11/2000 10/2000 09/2000 08/2000 07/2000 06/2000 05/2000 04/2000 03/2000 02/2000 01/2000 0.00 Dòng chảy Tiểu lưu vực H n 3.2 Lưu lượng dòng c ảy tiểu lưu vực năm 2000 – 2001 19 Nguyễn Duy Liêm 3.2 Tổng lượng dòng c ảy tiểu lưu vực 3.2.1 Tổng lượng dòng c ảy t Dựa thay đổi lưu lượng dòng chảy vào, tiểu lưu vực theo tháng, tổng lượng dòng chảy tháng lưu vực sông Bé xác định dựa cơng thức sau: ( ) Trong đó, - Wi lượng dòng chảy tháng i (m3), - Số ngày tháng 28, 29, 30 31 (ngày), - 86.400 ứng với số giây ngày (giây), - FLOW_IN, FLOW_OUT lưu lượng dòng chảy vào, tháng i (m3/s), - Qi-1 lưu lượng dòng chảy tháng i-1 (m3/s) Riêng tháng 01/2000, Qi-1 gán với giá trị lưu lượng dịng chảy trung bình nhiều năm lưu vực 215,4 m3/s Kết thống kê Bảng 4.2 cho thấy hai giá trị lưu lượng dòng chảy tổng lượng dòng chảy tháng tiểu lưu vực có tương đồng biến động khơng nhiều năm Bảng 3.2 T ng kê lưu lượng dòng c ảy v tổng lượng dòng c ảy t tiểu lưu vực năm 2000 - 2001 Thời gian 01-2000 02-2000 03-2000 04-2000 05-2000 06-2000 Lưu lượng dòng chảy tháng (m3/s) Tiểu lưu Tiểu lưu Tiểu lưu vực vực vực 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 20 Tổng lượng dòng chảy tháng (m3) Tiểu lưu vực 576.927.364 539.706.249 576.927.376 558.316.819 576.927.385 558.316.831 Tiểu lưu Tiểu lưu vực vực 576.927.364 576.927.367 539.706.248 539.706.257 576.927.375 576.927.392 558.316.818 558.316.837 576.927.384 576.927.410 558.316.829 558.316.860 Nguyễn Duy Liêm 07-2000 08-2000 09-2000 10-2000 11-2000 12-2000 01-2001 02-2001 03-2001 04-2001 05-2001 06-2001 07-2001 08-2001 09-2001 10-2001 11-2001 215,40 215,40 215,41 215,41 215,41 215,42 215,42 215,42 215,42 215,43 215,44 215,44 215,44 215,54 215,54 215,54 215,54 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,40 215,41 215,41 215,41 215,41 215,41 215,41 215,41 215,42 215,42 220,40 230,40 219,50 218,29 234,29 226,29 222,29 220,57 219,24 218,35 222,35 312,35 317,35 235,35 231,15 227,85 225,50 576.927.392 576.927.392 558.342.751 576.954.176 558.342.751 576.980.960 576.980.960 521.144.093 576.988.995 558.381.631 577.021.136 558.407.551 577.021.136 577.288.976 558.666.751 577.288.976 558.666.751 576.927.390 576.927.390 558.316.829 576.930.069 558.319.421 576.930.069 576.930.069 521.098.126 576.943.461 558.340.157 576.951.496 558.340.157 576.951.496 576.951.496 558.340.157 576.978.280 558.366.077 590.319.422 617.103.422 568.944.060 584.667.998 607.279.740 606.095.198 595.381.598 533.603.000 587.212.478 565.963.260 595.542.302 809.611.260 849.990.302 630.361.502 599.140.860 610.273.502 584.496.060 3.2.2 Tổng lượng dòng c ảy năm Tổng lượng dòng chảy năm xác định cách lấy lưu lượng dòng chảy năm nhân với số giây năm Qua giá trị thống kê Bảng 4.3, nhận thấy: - Lưu lượng dòng chảy tổng lượng dòng chảy năm 2001 lớn năm 2000 tiểu lưu vực - Trong hai năm 2000 – 2001, tiểu lưu vực thứ có tổng lượng dịng chảy lớn nhất, sau tiểu lưu vực thứ Bảng 3.3 So sán tổng lượng dòng c ảy tiểu lưu vực năm 2000 2001 Tiểu lưu vực Lưu lượng dòng chảy năm 2000 (m3/s) Lưu lượng dòng chảy năm 2001 (m3/s) Tổng lượng dòng chảy năm 2000 (m3) Tổng lượng dòng chảy năm 2001 (m3) 215,40 215,47 6.811.597.010 6.794.956.216 21 215,40 215,41 6.811.473.142 6.793.141.445 220,13 241,12 6.961.065.836 7.604.047.060 Nguyễn Duy Liêm CHƯƠNG KẾT LUẬN Tính tốn tiềm nước lưu vực sở để tính tốn cân nước lưu vực sơng Đây vấn đề đặt cho lưu vực sông Bé, bốn phụ lưu lớn lưu vực sông Đồng Nai Nghiên cứu ứng dụng phần mềm MapWindow GIS mơ hình SWAT để tiến hành xác định tiềm nước lưu vực sông Bé Kết tổng diện tích 785.135,67 lưu vực có tiểu lưu vực xác định Qua tính tốn xác định tổng lượng dịng chảy tương ứng cho tiểu lưu vực vào khoảng 6,8 tỉ m3/năm Do khả hạn chế liệu nên nghiên cứu sử dụng nguồn liệu toàn cầu Vì vậy, độ xác kết chưa cao cần kiểm chứng trước áp dụng vào thực tiễn TÀI LIỆU THAM KHẢO Đài Khí tượng Thủy văn Nam Bộ, 2010 Quản lý nguồn nước sông Bé mùa khô hạn Địa truy cập: , [Ngày 11/02/2011] Hà Văn Khối, Đoàn Trung Lưu, 1993 Đại cương sơng ngịi hình thành dịng chảy sơng ngịi Trong: Đỗ Cao Đàm nnk, 1993 Thủy văn cơng trình TP Hồ Chí Minh: NXB Nơng nghiệp Chương Nguyễn Hải Âu, 2009 Nghiên cứu ứng dụng mơ hình tốn thích hợp hỗ trợ quản lý sử dụng hiệu tài nguyên nước lưu vực sông Bé Luận văn cao học Viện Môi trường Tài nguyên Nguyễn Văn Hùng, 2009 Ứng dụng mơ hình tốn nghiên cứu dịng chảy lũ lưu vực sơng Bé Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Thủy lợi Philip W Gassman et al., 2009 The Soil and Water Assessment Tool: Historical Development, Applications, and Future Research Directions In: Arnold, J et al., eds 2009 Soil and Water Assessment Tool (SWAT): Global Applications Special Publication No 4., World Associatiom of Soil and Water Conservation, Bangkok: Funny Publishing, pp.25-93 Susan L Neitsch et al., 2009 Overview of Soil and Water Assessment Tool (SWAT) Model In: Arnold, J et al., eds 2009 Soil and Water Assessment Tool (SWAT): 22 Nguyễn Duy Liêm Global Applications Special Publication No 4., World Associatiom of Soil and Water Conservation, Bangkok: Funny Publishing, pp.3-23 Viện Quy hoạch Thủy lợi miền Nam, 2007 Báo cáo 5- Quy hoạch khung tài nguyên nước Dự án Quy hoạch tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai 23