Ứng dụng thiết bị echolot và gis để khảo sát hình thái hồ dầu tiếng

Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN CÔNG HIỆP ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ECHOLOT VÀ GIS ĐỂ KHẢO SÁT HÌNH THÁI HỒ DẦU TIẾNG TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THỊ VÂN HÀ Cán chấm nhận xét 1: PGS.TSKH BÙI TÁ LONG Cán chấm nhận xét 2: TS LÊ HOÀNG NGHIÊM Luận văn Thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ - TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 14 tháng 01 năm 2011 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ bao gồm: - Chủ tịch Hội đồng : PGS.TS LÊ VĂN TRUNG - Thư ký Hội đồng : TS.LÊ THỊ HỒNG TRÂN - Ủy viên Hội đồng : PGS.TSKH BÙI TÁ LONG, Phản biện - Ủy viên Hội đồng : TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM, Phản biện - Ủy viên Hội đồng : TS.NGUYỄN THỊ VÂN HÀ, Cán hướng dẫn Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn Bộ môn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TP HCM, ngày tháng năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên Học viên: NGUYỄN CÔNG HIỆP Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 08 tháng 07 năm 1981 Chuyên ngành: Nơi sinh: Quảng Ngãi Quản lý Môi trường MSHV: 02608633 I TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ECHOLOT VÀ GIS ĐỂ KHẢO SÁT HÌNH THÁI HỒ DẦU TIẾNG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Ứng dụng thiết bị Echolot để khảo sát hình thái hồ Dầu Tiếng; Sử dụng phần mềm ArcGIS để nội suy tính tốn thể tích diện tích mặt nước hồ Dầu Tiếng ứng với mực nước xác định tương ứng Lập đồ 3D hồ Dầu Tiếng III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: (Ngày bắt đầu thực luận văn ghi Quyết định giao đề tài): tháng 12/2009 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/12/2010 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN THỊ VÂN HÀ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN (Học hàm, học vị, họ tên chữ ký) QL CHUYÊN NGÀNH i LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng ghi vào trang đầu luận văn lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thị Vân Hà - Khoa Môi trường, Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh Cơ dành hết nhiệt huyết để hướng dẫn truyền dạy cho kiến thức kinh nghiệm quý báu để hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy, cô Khoa Môi trường - Trường Đại học Bách khoa TP.HCM Các thầy, cô không quản ngại khó khăn để truyền đạt cho tơi kiến thức suốt thời gian năm theo học trường Qua luận văn này, xin bày tỏ lịng biết ơn đến Ban Giám đốc tồn thể anh chị Công ty TNHH thành viên Khai thác Thủy lợi Dầu Tiếng - Phước Hòa nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình đo đạc thực địa cho phép khai thác, sử dụng tài liệu, số liệu suốt trình làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Tài nguyên nước Thủy văn Leichtweiss - Trường Đại học Braunschweig hỗ trợ thiết bị cho để thực nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn chị Lê Thị Thu Huyền bạn Malte Lorenz hỗ trợ tơi suốt q trình đo đạc thực địa trao đổi, xử lý liệu đo Chân thành cảm ơn người bạn khóa cao học Quản lý Môi trường 2008 động viên cho tơi lời khun suốt q trình làm luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, vô ghi nhớ cơng ơn Mẹ gia đình hết lịng quan tâm, chăm lo, tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian qua Chân thành cảm ơn! ii TÓM TẮT LUẬN VĂN Hồ Dầu Tiếng hồ chứa nước lớn thứ Việt Nam đóng vai trị quan trọng đời sống hàng triệu người dân tỉnh Tây Ninh, Bình Phước, Long An Thành phố Hồ Chí Minh Mặc dù hồ xây dựng đưa vào vận hành 25 năm chưa có nghiên cứu nhằm đánh giá lại đáy hồ Mối quan hệ độ sâu mực nước (Z) thể tích hồ (W) thiết lập giai đoạn nghiên cứu khả thi vào năm 1985 khơng cịn xác so với thay đổi mặt mơi trường Cho đến chưa có khảo sát chi tiết đáy hồ để thiết lập mối tương quan cung cấp liệu phù hợp Nghiên cứu áp dụng thiết bị Echolot (Humminbird® 1197c mode) để khảo sát độ sâu mực nước hồ thơng qua khả truyền sóng âm vào nước; liệu thu nhận xử lý phần mềm ArcGIS để thiết lập mối quan hệ W = f(Z) So sánh kết thể tích tính từ nghiên cứu (Wstu) với thể tích từ bảng tra thiết lập giai đoạn nghiên cứu khả thi (Wfs), cho phép nhận định sơ bộ: (i) mực nước chết Z = 13 -17 m Wstu < Wfs, thể tích hồ giảm q trình bồi lắng; (ii) khoảng mực nước dâng bình thường Z = 18 - 24 m Wstu > Wfs, xói lở bờ dẫn đến thể tích hồ tăng; (iii) mực nước Z> 25 m Wstu < Wfs, mực nước tương ứng với vùng bán ngập nên thể tích hồ giảm chủ yếu bồi lắng bề mặt Kết tính tốn thể tích từ nghiên cứu mực nước dâng cao (Z=26m) 1.922.599.138 m3, mực nước dâng bình thường (Z=24,4) 1.588.586.764 m3 mực nước chết (Z=17m) 446.832.897 m3 tương ứng với thể tích mực nước từ bảng tra 1.952.000.000 m3, 1.580.800.000m3 470.000.000 m3 Abstract Dau Tieng (DT) Reservoir is the fourth reservoir of the large fresh water in Vietnam Its role is very important to life of millions of people in Tay Ninh, Binh Phuoc, Long An and Ho Chi Minh City Although DT Reservoir has been established and operated in more than 25 years, there is no any research to survey and evaluate the morphology of the reservoir The correlation between water level (Z) and reservoir volume (W) has been established in the feasibility study since 1985, which was not accurately vs time and environmental changes So far, there is no any detailed survey on the bottom of the DT Reservoir to provide a better correlation as well as accurate data This study applied the Echolot equipment (Humminbird ® 1197c mode) to survey water level of DT Reservoir due to sonar transmission into water and then data were processed by ArcGIS software in order to set up the correlation between W and Z Comparing the estimated volume (Vstu) with the designed volume (V fs) we found that: (i) Vstu was smaller than Vfs for water level ranges from 13.0 - 17.0 m (below the dead water level), which could be due to the filling up or sedimentation process; (ii) in contrast, Vstu was larger than Vfs for water level ranges from 17.0 m to 24 m, indicating the embankment erosion; (iii) Vstu was smaller than Vfs for water level ranges above 25 m, these water levels are correlative to the semi-flooded area, volume of the reservoir decreased due to accretion of the surface The estimated volumes of DT reservoir at maximum water level (26 m); 1,922 million m3 water, at average level (24.4 m); 1,588 million m3, and dead volume (at 17.0 m); 446.8 million m3: compared with 1,952; 1,580 and 518.6 million m3 water of designed volumes, respectively iii MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC BẢNG .ix CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ .1 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .2 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.6.1 Phương pháp thu thập phân tích số liệu .3 1.6.2 Phương pháp đo mặt cắt thiết bị Echolot 1.6.3 Phương pháp ứng dụng GIS xử lý liệu 1.7 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI .4 1.7.1 Tính khoa học 1.7.2 Tính đề tài 1.7.3 Tính thực tiễn 1.7.4 Sản phẩm đề tài CHƯƠNG TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở NƯỚC NGỒI 2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC 10 CHƯƠNG TỔNG QUAN HỒ DẦU TIẾNG 19 3.1 MÔ TẢ KHÁI QUÁT VỀ HỒ DẦU TIẾNG .19 3.1.1 Lịch sử hình thành 19 3.1.2 Vị trí địa lý 19 iv 3.1.3 Đặc điểm thủy văn hồ Dầu Tiếng 21 3.1.4 Đặc tính kỹ thuật cơng trình hồ Dầu Tiếng 24 3.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC HỒ DẦU TIẾNG 27 3.2.1 Đặc điểm khí hậu 27 3.2.2 Đặc điểm địa hình, thổ nhưỡng sử dụng đất .30 3.2.3 Đặc điểm hệ thủy sinh vật hồ Dầu Tiếng .34 3.2.4 Hiện trạng bồi lắng hồ Dầu Tiếng .37 3.3 MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC HỒ DẦU TIẾNG 38 3.3.1 Vùng ngập nước 38 3.3.2 Vùng bán ngập nước .41 3.3.3 Các hoạt động khác 43 3.4 CÔNG TÁC QUẢN LÝ HỒ CHỨA 43 3.4.1 Tổ chức có liên quan đến cơng trình vận hành hồ Dầu Tiếng 44 3.4.2 Những sở pháp lý xây dựng hồ chứa .47 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ SÂU VÀ ỨNG DỤNG ARCGIS TRONG XỬ LÝ DỮ LIỆU 49 4.1 PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ SÂU 49 4.1.1 Giới thiệu chung phương pháp đo độ sâu 49 4.1.2 Ứng dụng thiết bị Echolot để khảo sát độ sâu mực nước .50 4.2 PHƯƠNG PHÁP ỨNG DỤNG ARCGIS TRONG XỬ LÝ DỮ LIỆU 52 4.2.1 Giới thiệu phần mềm ArcGIS 52 4.2.2 Các bước xử lý liệu ArcGIS 59 4.2.3 Giới thiệu sơ lược công cụ Topo to raster .61 4.2.4 Phương pháp tính thể tích ArcGIS .65 4.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CÂN BẰNG KHO NƯỚC HỒ DẦU TIẾNG 68 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 72 5.1 MÔ TẢ CÔNG VIỆC KHẢO SÁT ĐỘ SÂU MỰC NƯỚC 72 5.2 KẾT QUẢ ĐO ĐẠC ĐỘ SÂU HỒ DẦU TIẾNG 73 5.3 KẾT QUẢ XỬ LÝ DỮ LIỆU VÀ NỘI SUY ĐỘ SÂU HỒ 2009 186,376,658 233,561,059 261,838,689 231,602,803 213,100,993 151,634,732 219,929,461 246,892,217 245,886,454 185,618,228 190,520,487 228,757,742 261,591,661 246,508,399 277,311,764 289,592,552 255,866,289 261,566,301 236,194,902 206,310,804 285,182,321 201,084,521 286,999,365 292,028,546 241,783,212 236,614,110 257,720,765 271,529,939 248,258,220 174,546,581 399,047,891 289,960,977 230,103,082 283,648,551 144,803,581 98,906,083 171,702,647 239,298,318 178,605,628 116,417,554 381,422,844 475,061,684 230,350,551 188,189,287 78,001,011 76,271,195 181,708,912 145,555,445 341,448,111 261,682,735 219,087,131 481,160,807 185,001,983 190,975,654 93,157,493 28,550,785 147,742,149 191,426,489 177,890,522 461,823,464 192,632,594 224,287,988 190,856,440 256,427,850 106,315,121 49,986,700 105,769,647 147,163,539 191,858,953 471,426,577 129,668,611 79,857,559 127,502,845 131,925,673 58,278,226 79,998,994 79,263,249 75,761,487 131,226,279 111,664,578 134,839,709 94,333,769 149,356,059 180,906,817 101,780,352 54,547,211 94,622,132 175,825,139 103,162,626 29,777,266 10 650,229,340 77,095,668 106,471,185 143,814,467 98,242,365 42,825,475 187,786,281 409,528,433 105,711,056 165,503,362 11 76,425,003 112,495,438 40,833,203 83,712,393 37,947,227 33,140,563 98,796,581 188,423,280 258,836,868 90,467,057 12 145,034,242 198,345,384 159,616,878 240,918,465 138,757,194 90,255,283 242,802,078 172,517,999 123,038,531 191,767,453 2,990,466,830 2,696,002,596 2,230,521,943 2,470,658,904 1,589,478,539 1,232,323,682 2,043,710,190 2,525,488,587 2,342,118,150 2,467,005,660 Tổng 27 PHẦN PHỤ LỤC Phụ lục Tính tốn lượng nước đến hồ giai đoạn 2000 - 2009 Đơn vị tính: m3 Lượng nước đến hồ (m3) Tháng Năm 2000 Năm 2001 Năm 2002 Năm 2003 Năm 2004 Năm 2005 Năm 2006 Năm 2007 Năm 2008 Năm 2009 39,542,137 93,638,608 60,750,872 52,854,189 20,245,298 27,282,007 72,540,065 77,896,635 74,537,014 58,107,153 24,672,186 44,656,096 47,922,086 55,722,841 81,117,366 149,825,968 66,609,934 62,418,966 54,203,905 39,050,959 58,115,457 56,621,462 52,694,681 75,950,900 65,871,386 98,503,938 22,349,014 57,838,467 78,929,787 36,529,734 70,512,833 89,035,608 85,926,523 67,660,272 50,322,535 3,462,247 100,920,984 81,053,919 25,843,129 98,121,096 178,091,085 177,133,848 55,332,446 100,090,612 27,648,695 45,628,601 193,782,496 118,001,037 112,959,239 193,417,379 228,475,231 316,350,829 267,175,744 217,532,053 144,470,789 58,403,097 172,344,472 204,476,818 146,395,423 230,220,487 501,323,340 202,327,946 239,112,490 368,446,563 186,227,856 252,395,070 198,856,877 334,741,827 191,858,953 384,541,210 151,971,147 432,700,852 287,026,061 179,926,672 297,322,106 194,677,461 351,651,505 393,059,595 391,210,250 220,797,534 347,908,679 336,268,403 403,192,161 199,416,884 191,133,793 264,138,068 365,929,576 404,364,345 479,089,245 535,964,084 10 906,681,562 557,958,507 353,297,862 358,515,701 205,359,395 283,433,846 465,495,653 572,630,299 393,498,960 405,793,332 11 133,872,699 192,949,515 288,564,793 101,807,588 39,528,237 145,366,208 112,722,614 164,378,402 341,692,160 118,282,335 12 121,154,312 96,635,318 173,416,376 96,565,703 18,239,345 83,076,946 132,893,661 97,386,901 75,456,609 62,536,276 Tổng 2,762,320,667 2,596,276,992 2,314,412,097 1,874,489,978 1,327,486,801 1,606,193,456 2,256,096,850 2,568,247,212 2,365,674,674 2,383,361,580 28 PHẦN PHỤ LỤC Phụ lục 10 Tính tốn lưu lượng nước đến hồ giai đoạn 2000 - 2009 Đơn vị tính: m3/s Lưu lượng nước đến hồ (m3/s) Tháng Năm 2000 Năm 2001 Năm 2002 Năm 2003 Năm 2004 Năm 2005 Năm 2006 Năm 2007 Năm 2008 Năm 2009 14.76 34.96 22.68 19.73 7.56 10.19 27.08 29.08 27.83 21.69 9.85 18.46 19.81 23.03 32.37 61.93 27.53 25.80 21.63 16.14 21.70 21.14 19.67 28.36 24.59 36.78 8.34 21.59 29.47 13.64 27.20 34.35 33.15 26.10 19.41 1.34 38.94 31.27 9.97 37.86 66.49 66.13 20.66 37.37 10.32 17.04 72.35 44.06 42.17 72.21 88.15 122.05 103.08 83.92 55.74 22.53 66.49 78.89 56.48 88.82 187.17 75.54 89.27 137.56 69.53 94.23 74.24 124.98 71.63 143.57 56.74 161.55 107.16 67.18 111.01 72.68 131.29 146.75 146.06 82.44 134.22 129.73 155.55 76.94 73.74 101.91 141.18 156.00 184.83 206.78 10 338.52 208.32 131.91 133.85 76.67 105.82 173.80 213.80 146.92 151.51 11 51.65 74.44 111.33 39.28 15.25 56.08 43.49 63.42 131.83 45.63 12 46.74 36.08 64.75 36.05 6.81 31.02 49.62 36.36 29.11 23.35 Tổng 87.59 82.33 73.39 59.44 41.98 50.93 71.54 81.44 75.02 75.58 29 PHẦN PHỤ LỤC Phụ lục 11 So sánh lưu lượng nước đến trung bình tháng giai đoạn 2000 - 2009 tính theo đề tài tính theo hồ Năm Năm 2000 Năm 2001 Tháng Qđề tài Hiệu số Q Qhồ Trị tuyệt đối 14.76 10.31 4.45 4.45 9.85 6.56 3.29 3.29 21.70 21.27 0.43 0.43 27.20 38.79 -11.58 11.58 66.49 70.57 -4.07 4.07 88.15 88.03 0.11 0.11 187.17 175.31 11.86 11.86 56.74 56.14 0.60 0.60 134.22 133.91 0.32 0.32 10 338.52 346.54 -8.02 8.02 11 51.65 55.31 -3.67 3.67 12 46.74 45.14 1.60 1.60 34.96 29.02 5.95 5.95 18.64 13.02 5.44 5.44 21.14 20.51 0.63 0.63 34.35 36.07 -1.72 1.72 66.13 76.40 -10.27 10.27 122.05 125.24 -3.19 3.19 75.54 75.49 0.05 0.05 161.55 152.55 9.01 9.01 129.73 122.50 7.23 7.23 10 208.32 214.69 -6.37 6.37 11 74.44 78.67 -4.23 4.23 12 36.08 31.18 4.90 4.90 Chênh lệch Q tính cho năm 49.99439 58.97276 30 ... ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ECHOLOT VÀ GIS ĐỂ KHẢO SÁT HÌNH THÁI HỒ DẦU TIẾNG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Ứng dụng thiết bị Echolot để khảo sát hình thái hồ Dầu Tiếng; Sử dụng phần mềm ArcGIS để nội... độ sâu 49 4.1.2 Ứng dụng thiết bị Echolot để khảo sát độ sâu mực nước .50 4.2 PHƯƠNG PHÁP ỨNG DỤNG ARCGIS TRONG XỬ LÝ DỮ LIỆU 52 4.2.1 Giới thiệu phần mềm ArcGIS 52 4.2.2... tiết đáy hồ để thiết lập mối tương quan cung cấp liệu phù hợp Nghiên cứu áp dụng thiết bị Echolot (Humminbird® 1197c mode) để khảo sát độ sâu mực nước hồ thơng qua khả truyền sóng âm vào nước; liệu