Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu GIS Phục Vụ Phát Triển & Quản Lý Tài Nguyên Nước Lưu Vực Sông Đồng Nai & Vùng Phụ Cận.

Một trong những kỹ thuật này như ứng dụng các mô hình toán đối với lưu vực sông nối kết với cơ sở dữ liệu có thể trợ giúp việc xây dựng các quy hoạch thủy lợi trong bối cảnh quản lý tài

1.4 Hỗ trợ tăng cường năng lực các Viện ngành Nước

Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu GIS Phục Vụ Phát Triển & Quản Lý Tài Nguyên Nước

Lưu Vực Sông Đồng Nai & Vùng Phụ Cận

BÁO CÁO K Ỹ THU Ậ T

Tháng 4, 2004

M ụ c l ụ c

Mục lục 2

Tóm tắt 4

Nhóm nghiên cứu 5

Chữ viết tắt 6

Các bảng biểu 7

Các hình vẽ 8

1 Giới thiệu 10

1.1 Giới thiệu chung 10 1.2 Khái quát về dự án 10 1.3 Vùng nghiên cứu và vấn đề cần nghiên cứu 11 1.4 Mục tiêu nghiên cứu 13 1.5 Giới hạn nội dung nghiên cứu 13 1.5.1 Cơ sở dữ liệu 13 1.5.2 Mô hình cân bằng nước 13 1.6 Hướng tiếp cận nghiên cứu 14 2 Xây dựng Cơ sở dữ liệu lưu vực sông Đồng Nai và vùng phụ cận 15

2.1.2 Các nguyên tắc chính ứng dụng trong việc xây dựng cơ sở

2.2.5 Kiểm tra cơ sở dữ liệu 22

2.3.4 Một số chức năng thực hiện trong cơ sở dữ liệu 25

3 Mô hình cân bằng nước MIKE BASIN 29

3.5.6 Hiệu chỉnh mô hình MIK E BASIN cho vùng nghiên cứu 42 3.5.7 Ứng dụng mô hình mô phỏng trường hợp hiện trạng, và

4 Kết luận và kiến nghị 51

Tóm t ắ t

Nước là tài nguyên đặc biệt quan trọng không chỉ đối với con nguời mà còn đối với tất các sinh vật sống khác cũng như các hàng loạt các quá trình diễn biến khác trên trái đất Ngày nay, nguồn nước ngọt ngày càng trở nên “khan hiếm” và đang có nguy cơ bị suy thoái ở nhiều nơi trên thế giới Điều này cũng hoàn toàn đúng đối với lưu vực sông

Đồng Nai và vùng phụ cận ven biển Do đó, quản lý tài nguyên nước ở trong vùng

nghiên cứu một cách hợp lý là rất quan trọng Sử dụng các kiến thức công nghệ thông tin có thể giúp giải quyết các bài toán liên quan đến quản lý tài nguyên nước một cách tốt hơn Một trong những kỹ thuật này như ứng dụng các mô hình toán đối với lưu vực sông nối kết với cơ sở dữ liệu có thể trợ giúp việc xây dựng các quy hoạch thủy lợi trong bối cảnh quản lý tài nguyên nước tổng hợp, thiết kế cũng như tiến trình đưa ra các quyết định đối với các bài toán thuỷ lợi phức tạp

Nghiên cứu điển hình “ Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu GIS Phục Vụ Phát Triển và Quản Lý Tài Nguyên Nước Lưu Vực Sông Ðồng Nai & Vùng Phụ Cận” được thực hiện dựa trên quan điểm là tạo một công cụ hữu hiệu nhằm trợ giúp cho việc nghiên cứu và quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai

Kết quả chính của nghiên cứu điển hình này bao gồm 2 thành phần chính đó là cơ sở dữ

liệu và mô hình cân bằng nước MIKE BASIN Phần cơ sở dữ liệu được xây dựng bằng

cách ứng dụng các phần mềm ARCVIEW-GIS, và ACCESS Cơ sở dữ liệu này có thể

sử dụng để lưu trữ, thể hiện cũng như việc truy xuất các thông tin cần thiết cho các công việc liên quan đến nghiên cứu các bài toán thuỷ lợi, trong khi phần mềm MIKE BASIN,

được ứng dụng để xây dựng mô hình cân bằng nước cho lưu vực sông Đồng Nai và

vùng phụ cận và có thể nối kết với cơ sở dữ liệu trong việc truy xuất các số liệu cần thiết chuẩn bị các file số liệu đầu vào cho mô hình

Nghiên cứu điển hình đã chứng minh rằng kết quả ứng dụng công nghệ thông tin xây dựng CSDL-GIS nối kết với các mô hình là hoàn toàn khả thi và tạo điều kiện thuận lợi trong việc đánh giá, nghiên cứu phát triển và quản lý tài nguyên nước trong lưu vực

Nhóm nghiên c ứ u

dựng CSDL trong Arcview, trong ACCESS

Trần Đức Duệ Thành viên Tham gia trong việc rà soát dữ liệu Nguyễn Văn Tiêu Thành viên Tham gia trong việc rà soát dữ liệu Nguyễn Xuân Phóng Thành viên Tham gia trong việc rà soát dữ liệu Bùi Hữu Thành Thành viên Tham gia trong việc rà soát dữ liệu,

tham gia vào số liệu Nguyễn Văn Tập Thành viên Tham gia trong việc rà soát dữ liệu,

tham gia vào số liệu

Lê Thị Hài Thành viên Tham gia vào số liệu

Đặng Phạm Châu Khanh Thành viên Tham gia vào số liệu

Nguyễn Thị Lan Hương Thành viên Xây dựng CSDL trong ACCESS,

vào số liệu Nguyễn Vũ Huy Thành viên Ứng dụng xây dựng mô hình NAM,

MIKE BASIN Henrik Muller Chuyên gia

CSDL/GIS của DHI

Trợ giúp xây dựng CSDL

hình Mike Basin của DHI

Trợ giúp xây dựng mô hình MIKE BASIN

Leif Basberg Chuyên gia mô

hình Mike Basin, MIKE 11 của DHI

Trợ giúp xây dựng mô hình MIKE BASIN

Ch ữ vi ế t t ắ t

BBV Công ty tư vấn Binnie Black and Veach

DHI Viện tài nguyên nước và môi trường Đan Mạch

DWRHWM Cục quản lý nước và công trình thủy lợi

HCMC Thành phố Hồ Chí Minh

IFPRI Viện nghiên cứu chính sách lương thực thế giới

JICA Vụ hợp tác quốc tế Nhật Bản

MARD Bộ Nông Nghiệp và PTNT

RBO Tổ chức lưu vực sông (Ban Quản Lý Quy Hoạch Lưu Vực Sông)

SIWRP Phân Viện Khảo Sát Quy Hoạch Thủy Lợi Nam Bộ

WRL Luật Tài Nguyên Nước

WRSI Chương trình nâng cao năng lực các viện ngành nước

Các b ả ng bi ể u

Bảng 1 Thông số mô hình đặc trưng của lưu vực Thác Mơ và hệ số tương quan giữa lưu lượng thực đo và tính toán 38 Bảng 2 Kết quả mô phỏng dòng chảy tại hợp lưu Đồng Nai-Sông Bé theo các phương

án phát triển 49

Các hình v ẽ

Hình: 1 Cách tiếp cận thực hiện nghiên cứu 14

Hình: 2 Hệ thống thông tin dữ liệu 16

Hình: 3 Sơ đồ thực hiện xây dựng cơ sở dữ liệu 18

Hình: 4 Sơ đồ liên kết cơ sở dữ liệu và mô hình 21

Hình: 5 Giao diện của Cơ sở dữ liệu Đồng Nai trong Arcview GIS 23

Hình: 6 Giao diện Cơ sở dữ liệu Đồng Nai trong ACCESS 23

Hình: 7 Ví dụ về bảng số liệu trong cơ sở dữ liệu 24

Hình: 8 Chức năng cập nhật dữ liệu trong các dữ liệu không gian 25

Hình: 9 Ví dụ về tạo đường đẳng trị mưa trong CSDL 26

Hình: 10 Ví dụ về xuất số liệu sang MIK E BASIN 26

Hình: 11 Ví dụ về tạo đồ thị trong CSDL 27

Hình: 12 Ví dụ về xuất số liệu từ đơn vị hành chính sang đơn vị thuỷ văn 28

Hình: 13 Phương pháp thực hiện nghiên cứu xây dựng mô hinh 33

Hình: 14 Cấu trúc mô hình NAM 35

Hình: 15 Bản đồ vị trí lưu vực Thác Mơ-Phước Long 36

Hình: 16 Kết quả hiệu chỉnh mô hình mưa dòng chảy tại lưu vực Phước Long

Quá trình dòng chảy thực đo và mô phỏng tại Phước Long 37

Hình: 17 K hái niệm cơ bản của MIKE BASIN về mô hình phân bổ nguồn nước 39

Hình: 18 Sơ đồ mô hình MIK E BASIN 40

Hình: 19 Phạm vi vùng nghiên cứu và vị trí các nút nghiên cứu trong xây dựng mô hình 41

Hình: 20 Sơ đồ mô hình MIKE BASIN lưu vực hệ thống sông Đồng Nai và vung phụ

cận 42

Hình: 21 Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại Đa N him 43

Hình: 22 Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại Thác Mơ 44

Hình: 23 Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại Trị An 45

Hình: 24 Kết quả mô phỏng dòng chảy tại hợp lưu Đồng nai sông Bé theo các phương án phát triển 49

1 Gi ớ i thi ệ u

Nước là tài nguyên đặc biệt quan trọng không chỉ đối với con nguời mà còn đối với tất các sinh vật sống khác cũng như các hàng loạt các quá trình diễn biến khác trên trái đất Ngày nay, nguồn nước ngọt ngày càng trở nên “khan hiếm” và đang có nguy cơ bị suy thoái ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt ở Việt Nam khi sự tăng trưởng dân số và phát triển kinh tế đang có nhu cầu sử dụng nước ngày càng cao Điều này cũng hoàn toàn

đúng đối với lưu vực sông Đồng Nai và vùng phụ cận ven biển (sau đây gọi là vùng

nghiên cứu), nơi có thành phố Hồ Chí Minh đông dân số nhất cả nước, nơi tập trung các sản phẩm công nghiệp của cả nướccũng như việc tiếp tục đa dạng hoá nông nghiệp ở trong vùng Các sản phẩm ở trong vùng nghiên cứu phụ thuộc rất nhiều vào việc cung cấp nước cho chúng trong đó gồm nước sử dụng cho sinh hoạt, nước cho công nghiệp, thuỷ điện, tưới, và kiểm soát mặn trong mùa khô Trong bối cảnh này, việc quản lý tài nguyên nước ở trong vùng nghiên cứu một cách hợp lý là rất quan trọng Trong khi thế giới đang hướng tới một kỷ nguyên mới- kỷ nguyên công nghệ thông tin (ICT), việc sử dụng các kiến thức công nghệ thông tin đó có thể giúp giải quyết các bài toán liên quan

đến quản lý tài nguyên nước một cách tốt hơn Một trong những kỹ thuật này như ứng

dụng các mô hình toán đối với lưu vực sông nối kết với cơ sở dữ liệu có thể trợ giúp việc xây dựng các quy hoạch thủy lợi trong bối cảnh quản lý tài nguyên nước tổng hợp, thiết kế cũng như tiến trình đưa ra các quyết định đối với các bài toán thuỷ lợi phức tạp

Được sự đồng ý của Chính phủ Việt nam và Chính phủ Đan Mạch, Cơ quan phát triển

DANIDA, Đan mạch đã xây dựng một chương trình phát triển ngành bào gồm 4 chương trình chính là:

1 Tăng cường năng lực quốc gia

2 Cung cấp nước vùng nông thôn và vệ sinh

3 Quản lý tài nguyên nước

4 Cung cấp nước vùng đô thị và vệ sinh

Chương trình 1 – Chương trình tăng cương năng lực quốc gia, có 4 tiểu hợp phần đó là:

(1.1) Hỗ trợ thực hiện Luật tài nguyên nước

(1.2) Hỗ trợ thực hiện chiến lược cung cấp nước và vệ sinh vệ sinh quốc gia (1.3) Hỗ trợ trường Đại học Thuỷ lợi

Lưu vực sông Đồng Nai là một lưu vực sông nội địa lớn nhất Việt Nam và là trung tâm kinh tế của cả nước có diện tích khoảng 40.683 km2 Ngoài ra, nhằm mục đích quy hoạch và xét về phương diện hành chính các lưu vực sông vùng phụ cận ven biển kết hợp với lưu vực sông Đồng Nai tạo nên một lưu vực nghiên cứu có diện tích 48.471

km2 (sau đây gọi là vùng nghiên cứu) chiếm khoảng 15% diện tích cả nước Vùng nghiên cứu bao gồm 10 tỉnh và thành phố Hồ Chí Minh Như đã biết, vùng nghiên cứu

là vùng có mức độ phát triển cao với tổng sản phẩm GDP nông nghiệp tương đối thấp, GDP đầu người tương đối cao, và mật độ dân số cao so với các khu vực khác trong cả nước Vùng nghiên cứu chiếm hơn một nữa tổng sản phẩm GDP công nghiệp của cả nước Các sản phẩm công nghiệp tập trung chủ yếu ở TP Hồ Chí Minh-Biên Hoà-Bà Rịa Vũng Tàu-Bình Dương Ngoài ra, trong khi tốc độ tăng trưởng dân số trong cả nước trong giai đoạn 1995-2000 tăng khoảng 1,6%/năm thì dân số trong vùng nghiên cứu tăng khoảng 2,6%/năm và đạt xấp xỉ 14,5 triệu dân trong năm 2001

Mặc dầu tổng sản phẩm GDP nông nghiệp có chiều hướng giảm nhưng nông nghiệp trong vùng nghiên cứu đa dạng và năng động với các loại sản phẩm khác nhau như các loại ngũ cốc như: lúa, ngô; các loại nguyên liệu thô cho công nghiệp địa phương như: bông vãi, cao su, mía; đến các loại cây có giá trị cao như: cà phê, trái cây, tiêu, chè, và rau Cuối cùng, mặc dầu vùng nghiên cứu được xem là vùng tương đối giàu nhưng nó vẫn còn có một số tỉnh, huyện nghèo nhất nước

Tổng lượng dòng chảy năm trong vùng nghiên cứu khoảng 47,065 tỷ m3 Mưa trung bình năm đạt 2.000 mm nhưng có những nơi thấp chỉ khoảng 700mm như các tỉnh vùng ven biển Vùng nghiên cứu là vùng có tiềm năng thuỷ điện đứng thứ 2 trong cả nước và năm 2000 tổng công suất lắp máy trong vùng đạt 1.182 MW với tổng điện năng 4.881 GWh Ngoài ra, vùng nghiên cứu có hồ thuỷ nông Dầu Tiếng lớn nhất cả nước

Hiện tại, quản lý tài nguyên nước trong vùng nghiên cứu đang phải đối mặt với việc đô thị hoá và sự phát triển nhanh chóng của công nghiệp nó đã gây áp lực ngày càng lớn lên nhu cầu sử dụng của công nghiệp, dân sinh và phát triển thuỷ điện Cùng lúc, những nhu cầu sử dụng nước này cạnh tranh trực tiếp với ngành sản xuất nông nghiệp, những vấn đề trên liên quan đến sự gia tăng nước thải công nghiệp và sinh hoạt đổ trực tiếp ra sông suối không qua xử lý hoặc xử lý không triệt để Mặc dù đã có những đầu tư lớn

xây dựng những hồ chứa đa mục tiêu, tiềm năng phát triển nông nghiệp vẫn chưa đạt

được do thiếu nguồn tài chính, nhu cầu nước ngày càng gia tăng ở vùng hạ lưu, quản lý

yếu kém các hệ thống tưới, thiếu sự phối hợp giữa các dự án thuỷ lợi trong khu vực và tất cả các điều kiện bất lợi khác như đã nêu ở trên

Có một số mâu thuẫn liên quan đến việc phân phối tài nguyên nước trong lưu vực Một mặt, sự xâm nhập mặn trong mùa khô liên quan trực tiếp đến việc sử dụng nước ở thượng lưu ví dụ cho mở rộng phát triển nông nghiệp và phát triển công nghiệp và dân sinh ngày càng tăng ở vùng hạ lưu Mặt khác, sự chuyển nước ra khỏi sông Đồng Nai gia tăng phát triển kinh tế và tưới ở khu vực khô hạn ven biển cũng như vùng hạ lưu sông Vàm Cỏ Đông cũng có thể làm gia tăng mâu thuẫn này Tuy nhiên, việc xây dựng các hồ chứa lớn sẽ làm thay đổi sự thiếu hụt nước và sẽ gia tăng việc kiểm soát lũ trong mùa mưa

Mâu thuẫn tiềm tàng giữa tưới, cấp nước cho đô thị, phát triển thuỷ điện, giao thông thuỷ và môi trường đã rõ ràng Do vậy, quản lý lưu vực sông một cách hợp lý đã trở thành một vấn đề có tầm quan trọng lớn Quản lý quy hoạch và phát triển tài nguyên nước dựa trên quan điểm bền vững và phát triển môi trường trở thành một trong những

vấn đề quan tâm của hiện tại

Một tổ chức quản lý lưu vực sông đối với khu vực nghiên cứu đã được thiết lập dưới tên gọi Ban Quản Lý Quy Hoạch Lưu Vực Sông Đồng Nai theo quyết định số 38/2001/QĐ/BNN/TCCB ngày 09/04/2001 của Bộ Nông Nghiệp & PTNT và sớm đi vào hoạt động Các thành viên của Ban bao gồm các Bộ và ban ngành liên Quy chế hoạt động của Ban hiện vẫn đang được nghiên cứu Tuy nhiên, một trong những hoạt

động của Ban là liên quan đến quản lý quy hoạch lưu vực trong khu vực Một hệ thống

cơ sở dữ liệu được quản lý tốt là một trong những công cụ quan trọng để thực hiện chức năng của Ban trong tương lai

Đã có nhiều nghiên cứu về vấn đề phát triển tài nguyên nước ở mức lưu vực sông, vùng,

và quy hoạch tổng thể trong vùng nghiên cứu Tuy nhiên, chưa có một hệ thống cơ sở

dữ liệu thống nhất được ứng dụng đối với các nghiên cứu khác nhau Các số liệu, thông tin liên quan đến quy hoạch và quản lý tài nguyên nước trong lưu vực do nhiều cơ quan,

đơn vị khác nhau quản lý đã gây nhiều khó khăn và tốn kém trong việc sử dụng và cập

nhật Hiện tại, các số liệu, thông tin liên quan đã có ở Phân Viện và một số cơ quan khác Tuy nhiên những số liệu này đều nằm ở những dạng khác nhau rất khó sử dụng Ngoài ra, chưa có một ứng dụng cơ sở dữ liệu và công nghệ GIS nào để xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu (CSDL) thống nhất trên toàn lưu vực dựa vào các số liệu đã có có thể nối kết với các công cụ mô hình trong nghiên cứu phát triển tổng hợp và quản lý tài nguyên nước trong vùng nghiên cứu

Hơn nữa, việc ứng dụng hệ thống phần mềm MIKE-XX của DHI, Đan Mạch đối với các lưu vực sông khác nhau trên thế giới đã thể hiện rõ tính ưu việt của nó Do đó, khả năng ứng dụng hệ thống phần mềm này trong nghiên cứu phát triển tổng hợp và quản lý tài nguyên nước trong khu vực nghiên cứu sẽ đem lại hiệu quả cao

Do vậy, xây dựng một hệ thống cơ sở dữ liệu thống nhất dựa vào các số liệu và thông tin đã có với phương châm dễ dàng sử dụng, cập nhật và có thể nối kết một cách linh

hoạt với các công cụ mô hình khác nhằm tạo ra một công cụ quan trọng trong quản lý

và quy hoạch tài nguyên nước là mục tiêu và nội dung chính của nghiên cứu này Nó cũng sẽ làm tăng khả năng của các tổ chức liên quan trong nghiên cứu sử dụng tổng hợp

và quản lý tài nguyên nước trong lưu vực

Mục tiêu chung của nghiên cứu là nâng cao nền tảng cơ bản hiện có trong việc quy hoạch và quản lý tài nguyên nước trong lưu vực Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu là nhằm hạn chế tối đa chi phí và thời gian thu thập số liệu của các cơ quan nghiên cứu liên quan cũng như các tư vấn trong các nghiên cứu của họ Ngoài ra, nghiên cứu này nhằm nâng cao năng lực của PVKSQHTLNB trong việc ứng dụng các công nghệ về xây dựng CSDL, GIS cũng như việc ứng dụng các công cụ mô hình trong việc nghiên cứu phát triển và quản lý tài nguyên nước trong lưu vực Các kỹ thuật xây dựng cơ sở dữ liệu và kỹ năng lập mô hình ứng dụng trong nghiên cứu điển hình này sẽ góp phần vào việc quy hoạch và quản lý tài nguyên nước tổng hợp ở khu vực phía Nam

Như đã nêu ở trên, nghiên cứu này chỉ tập trung vào 2 nội dung chính đó là xây dựng một cơ sở dữ liệu và ứng dựng phần mềm MIKE BASIN của DHI, Đan Mạch xây dựng một mô hình cân bằng nước cho lưu vực sông Đồng Nai và vùng phụ cận

1.5.1 Cơ sở dữ liệu

Phần cơ sở dữ liệu được xem như là một nội dung chính của nghiên cứu điển hình này

Cơ sở dữ liệu lưu vực sông Đồng Nai được xây dựng trên cơ sở ứng dụng phần mềm cơ

sở dữ liệu chuyên dụng Microft ACCESS cùng với sự nối kết với phần mềm Arcview GIS 3.2 Mục tiêu chính của phần này là nhằm tạo ra một cấu trúc cơ sở dữ liệu thống nhất nhằm đảm bảo được việc lưu trữ thông tin, cũng như nối kết với các thông tin về không gian (lớp bản đồ trong Arcview GIS) để từ đó tổng hợp được các số liệu từ các

đơn vị hành chính theo các số liệu theo các đơn vị thuỷ văn (lưu vực sông, nút cân

bằng ) dùng cho các mô hình

1.5.2 Mô hình cân bằng nước

Xây dựng mô hình cân bằng nước cho lưu vực sông Đồng Nai là nội dung quan trọng thứ 2 của nghiên cứu này Mô hình này được xây dựng trên cơ sở ứng dụng phần mềm MIKE BASIN, DHI Đan Mạch Mục đích của vấn đề nghiên cứu này ngoài việc làm quen với một phần mềm hữu dụng trong việc tính toán cân bằng nước ở cấp lưu vực còn nhằm mục đích thể hiện sự nối kết giữa mô hình ứng dụng với phần cơ sở dữ liệu đã nêu trên Tuy nhiên, nội dung này không hoàn toàn đi sâu vào các ứng dụng trong phần

mềm MIKE BASIN mà chỉ giới hạn trong việc xây dựng một mô hình cân bằng nước

đơn giản

Hai nội dung chính trên sẽ là tiền đề, là cơ sở cho việc xây dựng, phát triển các công cụ

hỗ trợ tương tự trong tương lai

Hướng tiếp cận chung để đạt được các mục tiêu và kết quả nghiên cứu là áp dụng các kinh nghiệm đạt được khi thực hiện các nghiên cứu tương tự trên thế giới Các chuyên gia của dự án WRSI và các kinh nghiệm của họ trong các lĩnh vực liên quan sẽ là một yếu tố quan trọng trong việc thực hiện dự án nghiên cứu điển hình Điều này ngụ ý việc làm quen với nghiên cứu sẽ được diễn ra nhanh hơn

Hệ thống cơ sở dữ liệu sẽ được xây dựng bằng cách ứng dụng các phần mềm ARCVIEW-GIS, ACCESS Mẫu và cấu trúc dữ liệu sẽ được xác định bằng cách rà soát các số liệu đã có và xem xét đến các số liệu cần thiết trong việc sử dụng sau này Cấu trúc dữ liệu sẽ bao gồm các mối quan hệ giữa các thành phần dữ liệu và sẽ được thiết lập theo một dạng biểu chuẩn, thống nhất Một công việc quan trọng cần thiết tiếp theo trong thiết kế cơ sở dữ liệu là vào số liệu và lưu trữ dữ liệu

Xây dựng mô hình ứng dụng dựa vào việc ứng dụng phầm mềm MIKE BASIN của DHI, Đan Mạch thông qua sự trợ giúp của các chuyên gia tư vấn của WRSI trong dự án tăng cường năng lực cho các viện Hệ thống cơ sở dữ liệu nói trên sẽ là nguồn vào chính của mô hình ứng dụng Các công cụ chuyển đổi số liệu sẽ được xây dựng bằng cách nghiên cứu cấu trúc của các file đầu vào và file kết quả của mô hình từ đó lựa chọn các ngôn ngữ lập trình thích hợp để xây dựng các công cụ này Cách thức tiếp cận và phương pháp thực hiện nghiên cứu được thể hiện như hình sau:

Hình: 1 Cách tiếp cận thực hiện nghiên cứu

CƠ SỞ DỮ LIỆU

CÁC MÔ HÌNH CÂN BẰNG NƯỚC

PH ẦN MỀM:

- Đã có ACC ESS, Arcview,

2 Xây d ự ng C ơ s ở d ữ li ệ u l ư u v ự c sông Đồ ng Nai và

vùng ph ụ c ậ n

Phần cơ sở dữ liệu được xem như là một nội dung chính của nghiên cứu điển hình này

Cơ sở dữ liệu lưu vực sông Đồng Nai được xây dựng trên cơ sở ứng dụng phần mềm cơ

sở dữ liệu chuyên dụng Microft ACCESS cùng với sự nối kết với phần mềm Arcview GIS 3.2 Mục tiêu chính của phần này là nhằm tạo ra một cấu trúc cơ sở dữ liệu thống nhất nhằm đảm bảo được việc lưu trữ thông tin, cũng như nối kết với các thông tin về không gian (lớp bản đồ trong Arcview GIS) để từ đó tổng hợp được các số liệu từ các

đơn vị hành chính theo các số liệu theo các đơn vị thuỷ văn (lưu vực sông, nút cân

bằng ) dùng cho các mô hình

2.1.1 Giới thiệu chung về cơ sở dữ liệu

Ngày nay, các hoạt động kinh tế đang đối diện với một số lượng rất lớn các thông tin,

dữ liệu, tất cả các cơ quan đều đưa ra những cảnh báo rằng các thông tin và các nguồn

dữ liệu- nhằm đưa ra các kiến thức cơ bản, những thông tin bổ ích và có ý nghĩa cho họ,

là rất cấp bách và vô cung quan trọng Để có được các thông tin và sử dụng chúng một cách hiệu quả thì việc xây dựng một cơ sở dữ liệu thống nhất tiện lợi cho việc truy cập, phân tích các số liệu thô nhanh nhất, và chính xác là rất cần thiết Mối liên hệ giữa thông tin dữ liệu với thực tiễn sản xuất, nghiên cứu được thể hiện như sơ đồ sau:

Hình: 2 Hệ thống thông tin dữ liệu

Thực tế

Thực tế

Thu thập số liệu, thông tin

Xử lý số liệu, thông

tin

Các file lưu trữ số liệu, thông tin

Nối kết số liệu, thông

tin

Người sử dụng

Quá trình phân tích/hiểu biết của người sử dụng

Các hoạt động/quyết

định/thay đổi

Kinh nghiệm/Kiến thức

SỐ LIỆU

SỐ LIỆU ĐÃ XỬ LÝ

SỐ LIỆU ĐÃ XỬ LÝ

THÔNG TIN

2.1.2 Các nguyên tắc chính ứng dụng trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu

Cơ sở dữ liệu này được xây dựng trên cơ sở các nguyên tắc có tính truyền thống như sau:

1 Phân tích, xác định mục tiêu, nội dung, và các chức năng cần được thực hiện đối với hệ thống cơ sở dữ liệu dự định

2 Thiết kế cơ sở dữ liệu và các nối kết cần thiết để thực hiện các chức năng của cơ

sở dữ liệu Thông thường trong giai đoạn thiết kế này được thực hiện theo các bước sau:

a Rà soát, phân tích dữ liệu cần thiết để thực hiện các chức năng đề ra

b Thiết lập các mối quan hệ cần thiết

c Tạo một thiết kế hợp lý thực hiện các mối quan hệ thực thể của cơ sở dữ liệu và quá trình thực hiện

d Thiết kế giao diện

3 Thực hiện xây dựng cơ sở dữ liệu Trên cơ sở các kết quả ở bước 2, chuyển các thiết kế và kết nối, giao diện dự kiến, thành các ứng dụng bằng cách xây dựng

cơ sở dữ liệu và các trình ứng dụng cần thiết để truy xuất dữ liệu trên máy tính

4 Kiểm tra cơ sở dữ liệu và các chức năng của cơ sở dữ liệu nhằm xác định và loại

bỏ các lỗi của ứng dụng Việc kiểm tra này được thực hiện với các nguời sử dụng dự kiến

5 Cài đặt và hướng dẫn sử dụng Đây là bước cơ bản cuối cùng của một quá trình thực hiện cơ sở dữ liệu Bước này nhằm xác định xem cơ sở dữ liệu có phù hợp với môi trường mà dự kiến sử dụng không Cần thiết có thể kiểm tra và xác định các lỗi và sửa chữa cần thiết Ngoài ra, việc duy trì, bảo quản cơ sở dữ liệu là một trong những hoạt động cần thiết đối với các cơ sở dữ liệu sau này

Các nguyên tắc này được áp dụng một cách xuyên suốt trong quá trình thực hiện Tuy nhiên, ở những giai đoạn cần thiết việc ứng dụng nó cùng được chuyển đổi để có được những kết quả một cách hữu hiệu nhất Các bước thực hiện trên được sơ đồ hoá như sau:

Hình: 3 Sơ đồ thực hiện xây dựng cơ sở dữ liệu

Xác định, mục tiêu, nội dung, chức năng cần thực hiện

Thiết kế cơ sở dữ liệu

-Rà soát, phân tích dữ liệu -Thiết lập mối quan hệ -Thiết kế các dạng bảng biểu -Thiết kế giao diện, kết nối

Xây dựng cơ sở dữ liệu

-Chọn loại phần mềm thích hợp -Chuyển thiết kế thành CSDL -Xây dựng các mô đun chức năng -

Kiểm tra cơ sở dữ liệu?

Xác định và loại bỏ lỗi

Cài đặt/hư ớng dẫn/Duy trì Đúng

Sai

2.2.1 Các dữ liệu cần thiết phục vụ nghiên cứu

Đối với việc nghiên cứu các bài toán liên quan đến tài nguyên nước nói chung, các toán

toán quy hoạch thiết kế nói riêng, các loại dữ liệu sau đây cần được cần thiết phải có:

• Số liệu về dân số và các chỉ tiêu chung về phát triển kinh tế: Số liệu này ngoài việc xem xét đánh giá về khả năng kinh tế của vùng nghiên cứu còn sử dụng để xem xét các nhu cầu về sử dụng nước của dân sinh trong vùng nghiên cứu

• Số liệu về khí tượng, thuỷ văn: Đây là loại dữ liệu quan trọng đối với các bài toán liên quan đến nguồn nước và là cơ sở căn bản để phân tích đánh giá khả năng nguồn nước và dùng để thiết kế các dự án cụ thể Số liệu này được lưu trữ theo thời gian, số liệu trung bình, và các số liệu cực trị ở tại các trạm đo đạc, các số liệu tính toán ở cấp lưu vực, vùng;

• Số liệu về chất lượng nước: Ngoài vấn đề về số lượng của ngồn nước, các dữ liệu liên quan đến chất lượng nước nước là một trong những số liệu không thể thiếu được để đánh giá về nguồn nước trong vùng nghiên cứu hay các dự án cụ thể Số liệu này dùng để xem xét khả năng cung cấp của nguồn nước có được bảm đảm đúng chất lượng yêu cầu của người sử dụng không Ngoài ra, nó còn

là đầu vào cơ bản cho việc xem xét đánh giá các tác động môi trường trong vùng nghiên cứu

• Số liệu về địa hình địa chất: Loại số liệu này dùng để đánh giá xem xét các vấn

đề liên quan đến các yếu tố về khí tượng thuỷ văn, nước ngầm cũng như việc đánh giá xem xét khả năng thực tế của các công trình dự kiến trong vùng

cả các số liệu về lâm nghiệp như vị trí, diện tích lâm nghiệp và các chủng loại

có thể có của nó

• Số liệu về các công trình thuỷ lợi: Đây cũng là một trong những số liệu căn bản của cơ sở dữ liệu bởi nó liên quan đến tất cả các số liệu khác trong vùng nghiên cứu

• Số liệu về nhu cầu sử dụng nước: Loại số liệu này phần lớn được tính toán trên

cơ sở các số liệu đã có Tuy nhiên, có nhiều số trong nhóm số liệu này ví dụ như số liệu tiêu chuẩn dùng nước cho công nghiệp, dân sinh theo các cấp khác nhau, mức tưới đối với các loại cây trồng khác nhau ở các vùng khác nhìn chung ít thay đổi và có thể lưu trữ truy cập sử dụng những lúc cần thiết

• Các văn bản, quy định, quyết định liên quan đến việc sử dụng, quản lý tài nguyên nước cũng như các tài nguyên khác trong khu vực cũng được xây dựng trong hệ thống cơ sở dữ liệu này

2.2.2 Mục tiêu, nhiệm vụ chính của cơ sở dữ liệu

Việc xây dựng cơ sở dữ liệu này nhằm mục đích chính là:

• Lưu trữ dữ liệu cần thiết để phục vụ việc truy cập, sử dụng trong các nghiên cứu liên quan

• Các chức năng chính của nó là nhập, cập nhật và xuất các số liệu cần thiết dưới các dạng yêu cầu

• Thể hiện ở dưới dạng các đồ thị, hình ảnh để tiện lợi trong việc tham khảo, lấy thông tin

• Tạo điều kiện thuận lợi cho việc nối kết với các phần mềm liên quan

• Chuyển đổi số liệu từ cơ sở hành chính thành các số liệu theo các đơn vị thuỷ văn và ngược lại phục vụ cho việc xây dựng các loại mô hình liên quan việc nghiên cứu các bài toán thuỷ lợi trong lưu vực

2.2.3 Thiết kế cơ sở dữ liệu

2.2.3.1 Các loại dữ liệu cần thiết được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu

Thông thường các loại số liệu/ dữ liệu chính được lưu trữ dưới các dạng sau:

• Dữ liệu dưới dạng bản đồ

• Dữ liệu dưới dạng bảng biểu

• Dữ liệu dưới dạng văn bản, báo cáo

Đối với lưu vực hệ thống sông Đồng Nai và lưu vực phụ cận, các loại số liệu/ dữ liệu có

vị trí, các chức năng hiện hữu Loại này có thể liên kế với các bản đồ số

• Loại số liệu về chất lượng nước: Loại số liệu này ngoài các số liệu về vị trí của các trạm đo, các số liệu khác cần thiết như: mặn, phù sa, chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, vi sinh, phân huỷ động vật, kim loại nặng, chất khoáng trong nước, phèn, chất độc hại

• Loại số liệu về dân số và các chỉ tiêu tổng hợp khác: như đân số và các loại số liệu liên quan; các chỉ tiêu tổng hợp về GDP, giáo dục; sức khoẻ

• Các loại số liệu về nông nghiệp: Ở đây các số liệu liên quan là loại hình sử dụng

đất như đất đai nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ sản và các loại đất khác

• Các loại số liệu về công trình thuỷ lợi: Công trình thuỷ lợi có thể phân thành các nhóm số liệu sau: Công trình hồ đập, cống, đê, giếng, kênh, nhà máy thuỷ

điện, trạm bơm Và chúng được phân theo nhóm các chức năng nhiệm vụ như:

thuỷ điện, cấp nước, tưới, tiêu, phòng lũ, giao thông thuỷ, thuỷ sản, du lịch, tổng hợp

• Các loại số liệu về giao thông: Loại số liệu này bao gồm các loại số liệu về các loại hình giao thông như giao thông đường bộ, giao thông đường thuỷ, giao thông đường sắt, giao thông đường không Đối với mỗi loại giao thông này các

số liệu liên quan gồm các thông số đặc trưng cơ bản về kết cấu; các số liệu về vận chuyển, luân chuyển hàng hoá, hành khách,

• Các loại số liệu về địa hình: Ở đây chỉ tập trung vào loại số liệu về mặt cắt địa hình đo đác được trong quá trình nghiên cứu như vị trí; và các số liệu mặt cắt

• Các số liệu về thuỷ sản, lâm nghiệp

• Các số liệu về địa chất khoảng sản Các số liệu này được lưu trữ dưới dạng các bản đồ

• Loại số liệu về văn bản, quy định, nghị định, quyết định, báo cáo, được lưu dưới dạng các file tập hợp thành các thư mục lưu trữ trong cơ sở dữ liệu

2.2.3.2 Mối quan hệ của các loại cơ sở dữ liệu

Xác định mối quan hệ giữa các loại dữ liệu là một trong nhưng vấn đề quan trong Các loại dữ liệu có thể có quan hệ 1-1; 1-n, hay quan n-n Trên cơ sở phân tích và thiết kế các thực thể có một quan hệ n-n được phân tích và chuyển thành các mối quan hệ 1-n để dùng trong các thiết kế

2.2.3.3 Hình thức liên kết cơ sở dữ liệu với mô hình

Do các dữ liệu cần thiết có thể lưu trữ dưới dạng bảng biểu, văn bản, báo cáo hay dưới dạng bản đồ Các mô hình lưu vực sông xây dựng hiện nay đã và đang có xu hướng thiết kế xây dựng các giao diện có thể nối kết với các bản đồ số (shape file).Việc hình thành các liên kết dữ liệu dưới dạng bảng biểu với các bản đồ số là cần thiết và tiện lợi trong việc xây dựng Các phần mềm hiện nay có thể cho phép thực hiện ý tưởng đó Sơ

đồ dưới đây là ví dụ cụ thể thể hiện đó và được ứng dụng trong nghiên cứu này

Hình: 4 Sơ đồ liên kết cơ sở dữ liệu và mô hình

Microsoft ACCESS

Arcview GIS 3.2

Mô hình MIKE BASIN,

Dữ liệu dưới dạng bảng,

Dữ liệu dưới dạng bản đồ,

2.2.4 Xây dựng cơ sở dữ liệu

Việc xây dựng cơ sở dữ liệu là công việc chuyển tải các thiết kế cơ sở dữ liệu thành các

ứng dựng trong môi trường máy tính Các công việc này được thực hiện theo các bước

sau

2.2.4.1 Chọn lựa phần mềm xây dựng

Trong nghiên cứu này, cơ sở dữ liệu được xây dựng trong 2 môi trường chính đó là môi trường Arcview GIS 3.2 và môi trường ACCESS Cơ sở dữ liệu ở 2 môi trường này

được nối kết với nhau Lý do của việc lựa chọn này là:

• Các nghiên cứu hiện nay phần lớn đều liên quan đến việc xử lý các bản đồ kỹ thuật số Arview GIS là một trong những ứng dụng đang sử dụng rộng rãi hiện nay trong các cơ quan nghiên cứu và sản xuất

• Cơ sở dữ liệu dưới dạng bảng được xây dựng trên nền của Microsoft ACCESS 7.0 vì đây là một phần mềm thông dụng nhưng có tính chuyên nghiệp cao trong việc tạo các cơ sở dữ liệu

• Bản thân của Arcview GIS cùng với ACCESS có thể liên kết với nhau, chuyển

đổi dữ liệu cho nhau

• Các phần mềm hiện tại đang sử dụng của DHI được xây dựng trên nền của Arcview GIS Và các phần mềm đang xây dựng của các cơ quan, trong đó có Phân Viện KSQHTL Nam Bộ đang có khuynh hướng muốn nối kế với các phần mềm xử lý bản đồ kỹ thuật số như Arcview GIS; MapInfo,

• Việc phân tích, chuyển đổi dữ liệu theo ranh giới đơn vị hành chính có thể chuyển đổi thành cơ sở dữ liệu theo đơn vị thuỷ văn có thể thực hiện thông qua các chức năng xử lý các phần mềm xử lý bản đồ kỹ thuật số Arcview là một trong những phần mềm hữu dụng trong vấn đề này

2.2.4.2 Xây dựng các chức năng của cơ sở dữ liệu

Tuỳ theo các loại số liệu khác nhau mà các chức năng cụ thể của các loại số liệu cũng khác nhau Tuy nhiên, vấn đề chính vẫn là lưu trữ, truy cập, và chuyển đổi Việc xây dựng các chức năng này được thực hiện trên quan điểm “thân thiện tối đa” để tiện lợi trong việc sử dụng cơ sở dữ liệu sau này với ít tham khảo sử dụng nhất Các giao diện

cơ bản có thể xem trong phần các kết quả chính sau Các chức năng của cơ sở dữ liệu

được xây dựng, tập hợp thành các menu bằng cách viết các mã lệnh trong Avenue

Script của Arcview GIS 3.2; trong Visual Basic, Marcro, SQL của ACCESS

2.2.5 Kiểm tra cơ sở dữ liệu

Việc kiểm tra các chức năng của cơ sở dữ liệu đã thực hiện lòng ghép trong quá trình xây dựng cơ sở dữ liệu

2.3.1 Giao diện

Cơ sở dữ liệu GIS Đồng Nai được xây dựng trên nền Arcview GIS và Microsoft ACCESS Hai phần này của cơ sở dự liệu có hệ thống menu chức năng riêng và có thể liên kết với nhau Các hình dưới đây thể hiện các giao diện đó

Hình: 5 Giao diện của Cơ sở dữ liệu Đồng Nai trong Arcview GIS

Hình: 6 Giao diện Cơ sở dữ liệu Đồng Nai trong ACCESS

2.3.2 Các bảng biểu, lớp bản đồ chính

2.3.2.1 Các bảng biểu trong CSDL

Hầu hết các dữ liệu cần thiết của cơ sở dữ liệu dưới dạng bảng biểu được thành lập Mỗi một bảng biểu được đặc trưng cho mỗi loại số liệu cụ thể và có các đặc trưng cụ thể Hình sau đây là ví dụ cụ thể về các số liệu dưới dạng bảng được thể hiện trong CSDL

Hình: 7 Ví dụ về bảng số liệu trong cơ sở dữ liệu

Ngoài các dữ liệu được xây dựng dưới dạng các bảng biểu như ở trên, dữ liệu được lưu trữ dưới dạng bản đồ số Các lớp bản đồ trong cơ sở dữ liệu được phân thành 3 loại lớp bản đồ chính đó là:

• Lớp điểm (point theme): Bao gồm các lớp bản đồ về vị trí các trung tâm hành chính (tỉnh, huyện, xã); vị trí các trạm khí tượng, thuỷ văn; chất lượng nước;

• Lớp đường (polyline theme): Bao gồm các lớp sông suối, đường sá; các loại

đường đồng mức; các bản đồ đẳng trị các loại dữ liệu

• Lớp vùng (polygon theme): Bao gồm các lớp bản đồ về ranh giới hành chính (tỉnh, huyện, xã); ranh giới lưu vực; bản đồ sử dụng đất,

2.3.3 Dữ liệu trong cơ sở dữ liệu

Do có nhiều nguyên nhân khác nhau, hiện tại dữ liệu trong cơ sở dữ liệu chưa được đưa vào đầy đủ Các nguyên nhân đó là:

• Số liệu hiện có chưa đầy đủ

• Các số liệu rời rạc, không thống nhất và các số liệu nằm dưới dạng các văn bản nên việc nhập số liệu vào chiếm rất nhiều thời gian và kinh phí không cho phép thực hiện trong giai đoạn này

•

2.3.4 Một số chức năng thực hiện trong cơ sở dữ liệu

Có rất nhiều chức năng cụ thể của CSDL được thực hiện trong quá trình xây dựng Một

số chức năng chính được thể hiện như các hình dưới đây: