zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Bài giảng Chuyên đề SWAT (Soil and Water Assessment Tool): Chương 1 - ThS. Nguyễn Duy Liêm

Chia sẻ: Dạ Du | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:41

Báo xấu

12
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Chuyên đề SWAT (Soil and Water Assessment Tool) - Chương 1: Tổng quan về mô hình SWAT (Overview of SWAT model). Những nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Khái niệm thủy văn, thủy văn lưu vực, chu trình thủy văn, mô hình thủy văn; tổng quan về SWAT; nguyên lý mô phỏng SWAT; tiến trình mô phỏng SWAT. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chuyên đề SWAT (Soil and Water Assessment Tool): Chương 1 - ThS. Nguyễn Duy Liêm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN | BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN Tổng quan về mô hình SWAT What is SWAT? (Overview of SWAT model) Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT 1
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Tổng quan về mô hình SWAT Nội dung  Khái niệm (Concept)  Nguyên lý mô phỏng SWAT (Principles of  Thủy văn (hydrology) SWAT)  Chu trình thủy văn (Hydrological cycle)  Thủy văn lưu vực (Watershed hydrology)  Pha đất (Land phase)  Chu trình thủy văn (Hydrological cycle)  Pha nước (Routing phase)  Mô hình thủy văn (Hydrological model)  Tổng quan về SWAT (Overview of SWAT)  Tiến trình mô phỏng SWAT (Simulation process of SWAT)  Tên gọi (Arcnoym)  Phân chia lưu vực (Watershed delineation)  Tổ chức phát triển (Organization)  Phân chia đơn vị thủy văn (Definition of  Mục đích (Purpose) hydrological response units)  Đặc điểm (Characteristic)  Nhập dữ liệu thời tiết (Import weather data)  Lịch sử phát triển (History)  Tạo tập tin đầu vào (Create input files)  Phạm vi ứng dụng (Application)  Chạy mô hình (Run the model)  Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình (Model calibration and validation) 2
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Tổng quan về mô hình SWAT Khoa học về nước  4 quyển của Trái đất và 4 ngành khoa học Khoa học khí quyển Địa chất (Khí quyển) LITHOSPHERE (Thạch quyển) Thủy văn Hải dương học Khoa học về nước Sinh học (Sinh quyển) (Thủy quyển) 3
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thủy văn trên lưu vực Thủy văn là gì? Nước (hydro) Nghiên cứu sự phân bố và vận động của nước cả trên và dưới bề mặt Trái đất, cũng như tác động của con người đối với số lượng, chất lượng Nghiên cứu của nguồn nước. (logy) (Hydrology is the study of the distribution and movement of water both on and below the Earth’s surface, as well as the impact of human activity on water availability and conditions)  Khoa học liên quan đến các đặc điểm không-thời gian về số lượng và chất lượng của nước, bao gồm sự xuất hiện, phân bố, vận động, lưu trữ của nó. 4
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thủy văn trên lưu vực Phân nhánh của thủy văn (TV)  TV toàn cầu (Global hydrology)  Thời gian  TV lưu vực (Watershed hydrology) Giờ  TV sông (River hydrology)  TV hồ (Lake and reservoir hydrology) Ngày  TV nước dưới đất (Groundwater hydrology)  TV băng (Glacier hydrology) Tháng  Khí tượng TV (Hydrometeorology) Mùa  TV sinh thái (Eco-hydrology)  TV đất ngập nước (Wetland hydrology) Năm  TV cửa sông và ven biển (Estuarine and coastal hydrology) 5
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thủy văn trên lưu vực Thủy văn lưu vực là gì?  Nghiên cứu sự phân bố và vận động của nước trong lưu vực.  Lưu vực là đơn vị đất đai để mô tả, phân tích dữ liệu trong thủy văn. Lâm phần  Lâm nghiệp Đồng ruộng  Nông nghiệp Thành phố  Quản lý đô thị 6
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Tổng quan về mô hình SWAT Chu trình thủy văn là gì?  Nước vận động trong hệ thống, theo chu trình thủy văn (vòng tuần hoàn nước). Chuyển động của nước giữa khí quyển, bề Tập hợp các yếu tố/ thành phần có mặt đất và tầng chứa nước ngầm, bao gồm liên quan/ phụ thuộc lẫn nhau tạo nhiều quá trình vật lý, hóa học và sinh học thành một thể thống nhất. tương tác với nhau. 15 km trong Nước tồn tại không liên tục, ở trên, gần bề mặt đất, Giáng khí ở cả 3 thể: rắn (băng tuyết), lỏng (nước mặt, nước thủy Bốc hơi quyển Thoát ngầm lưu giữ trong đất đá), khí (hơi nước trong khí hơi THỦY quyển). QUYỂN Các quá trình chính liên quan đến vận động của Thấm 5 km nước trong nước: giáng thủy, bốc hơi, thoát hơi, thấm nước, Lưu lượng dòng thạch dòng chảy và lưu lượng dòng chảy. quyển chảy 7
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thủy văn trên lưu vực Nguồn năng lượng chính cho chu trình thủy văn  Năng lượng Mặt trời Cân bằng năng lượng toàn cầu (%) ở dạng nhiệt năng. KHÔNG GIAN Sóng ngắn  Bức xạ đi (%)  Sóng dài  Đặc biệt là sự mất nhiệt từ bề mặt Trái đất (chiếm 31% năng lượng Bức xạ đến Mặt trời đến Trái đất) dưới dạng: Tán xạ ngược bởi không khí Phát xạ bởi  nhiệt ẩn (24%), mây  nhiệt hiện (7%). Phát xạ bởi Hấp thụ bởi Phản xạ từ hơi nước,  Cùng với lực hấp dẫn, năng lượng hơi nước, mây CO2, ozone KHÍ QUYỂN bụi, ozone Mặt trời: Hấp thụ bởi  giữ cho nước di chuyển khi bốc mây, hơi nước, hơi và thoát hơi nước từ đại CO2, ozone Nhiệt ẩn dương, mặt đất vào khí quyển, Hấp thụ bởi mây Phản xạ từ Nhiệt hiện  ngưng tụ và giáng thủy từ khí mặt đất quyển xuống mặt đất, và  tạo dòng chảy sông suối và dòng chảy ngầm từ mặt đất ra đại dương. Hấp thụ bởi mặt đất Bức xạ sóng dài MẶT ĐẤT 8
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thủy văn trên lưu vực Chu trình thuỷ văn toàn cầu  Vòng tuần hoàn của nước quanh Trái đất. Môi trường bên ngoài Chỉ trao đổi năng lượng với môi trường bên  Hệ thống kín: ngoài, không thể trao đổi vật chất. Năng lượng  Các quá trình liên kết với nhau, không có đầu vào, đầu ra với bên ngoài (không có nước đi vào, đi ra ngoài Trái đất). Hệ thống kín  Lượng nước toàn cầu là hữu hạn và không đổi (bảo toàn khối lượng).  Phân bố lượng nước toàn cầu thay đổi theo không gian Vật chất (vùng khí hậu), thời gian, và trạng thái tồn tại (rắn, lỏng, khí).  Chi phối bởi năng lượng mặt trời và thế năng hấp dẫn.  Năng lượng mặt trời ở dạng nhiệt. Bốc hơi Ngưng tụ  Thế năng hấp dẫn làm cho dòng chảy di chuyển xuống dốc đi vào sông suối, và mưa rơi xuống đất. 9
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thủy văn trên lưu vực 10
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thủy văn trên lưu vực Chu trình thuỷ văn toàn cầu 0,001% 2% Lắng đọng Tích tụ Hấp thụ của cây
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thủy văn trên lưu vực Chu trình thuỷ văn lưu vực  Vòng tuần hoàn của nước trên lưu vực. Môi trường bên ngoài Trao đổi cả vật chất, năng lượng với môi  Hệ thống mở: trường xung quanh Năng lượng  Đầu vào: giáng thủy (mưa, tuyết, mưa đá và mưa tuyết), dòng chảy ngầm từ lưu vực liền kề và năng lượng mặt trời cho bốc Hệ thống mở hơi.  Đầu ra: bốc hơi từ mặt đất, thoát hơi từ thực vật, dòng chảy ra biển, thẩm thấu vào tầng đá và bể chứa dưới đất. Vật chất  Lưu trữ: sông, hồ, sông băng, nước trong đất, nước ngầm, nước tích tụ trên thực vật, công trình kiến trúc sau mưa.  Di chuyển: thấm nước, thẩm thấu, dòng chảy mặt. Bốc hơi Ngưng tụ 12
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thủy văn trên lưu vực Năng lượng Mặt Chu trình thuỷ văn lưu vực Giáng thủy trời Nước Bốc thoát tích tụ hơi Thấm nước Bốc hơi Dòng chảy Tầng rễ cây mặt Nước trong đất Dòng chảy Tầng không Dòng chảy ra biển bão hòa sát mặt Thẩm thấu Sông Tầng bão hòa Dòng chảy Dòng chảy ngầm từ Nước ngầm ngầm lưu vực liền kề Tầng ngăn Thẩm thấu Tầng nước Thẩm thấu vào tầng nước ngậm sâu (tầng đá ngầm sâu và bể chứa dưới đất) 13
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thủy văn trên lưu vực Bài tập 1 1. Đâu KHÔNG phải là một thành phần 3. Đâu là kho chứa nước lớn nhất của chu trình thủy văn lưu vực? trong chu trình thủy văn toàn cầu? A. Bốc hơi nước A. Đại dương B. Thoát hơi nước B. Khí quyển C. Lượng mưa C. Băng tuyết D. Bồi lắng D. Nước ngầm 2. Vai trò của quá trình thấm nước 4. Sự chuyển động đi xuống của nước trong thủy văn lưu vực? qua đất đá ở dưới mặt đất gọi là gì? A. Chống xói mòn A. Thấm nước B. Tăng lưu lượng dòng chảy B. Bốc hơi C. Bổ sung nước dưới đất C. Thoát hơi D. Giảm bốc thoát hơi nước D. Thẩm thấu 14
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thủy văn trên lưu vực Mô hình thủy văn là gì? (model) Một đối tượng/ khái niệm được sử dụng để thể hiện cho một sự vật, hiện tượng. Sự thu nhỏ của hiện thực ở một hình thức mà con người có thể hiểu được. (Hydrological model) Sự đơn giản hóa của một hệ thống thủy văn trong thế giới thực (nước mặt, nước trong (hydrology) đất, nước ngầm, …) nhằm hỗ trợ việc tìm Nghiên cứu sự phân bố và vận động của nước cả trên và dưới bề mặt Trái đất, cũng hiểu, dự đoán và quản lý tài nguyên nước. như tác động của con người đối với số lượng, chất lượng của nguồn nước. 15
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Tổng quan về mô hình SWAT Vai trò của mô hình thủy văn  Tích hợp và giải thích dữ liệu quan trắc  Có thể nhập dữ liệu khí hậu, dòng chảy, chất lượng nước, xói mòn, dinh đưỡng, sinh trưởng cây trồng vào một hệ thống nội tại nhất quán? Mô phỏng (mô hình thủy văn)  Mô phỏng phản ứng của hệ thống thủy văn Giải thích dữ liệu và xây dựng giả thuyết dưới các điều kiện khác nhau (phân tích kịch bản “what-if”)  Nếu thay đổi biện pháp canh tác thì…? Quan trắc  Nếu thay đổi lượng phân bón thì…? Thu thập dữ liệu Triển khai Thử nghiệm 16
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thủy văn trên lưu vực Sự thật về mô hình  Mô hình và kết quả của nó là giả thuyết, không phải dữ liệu. Mô hình rất tệ (độ bất định cao)  Mô hình được hiệu chỉnh để phù hợp với dữ liệu quan trắc.  Có thể chạy các kịch bản của mô hình theo các cách khác nhau. Độ bất định  Kết quả của mô hình là sự bất định. Mô hình rất tốt  “Tất cả mô hình đều sai, nhưng một số mô (độ bất định thấp) hình có ích”  “Essentially, all models are wrong, but some are useful” – George Box. 17
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thủy văn trên lưu vực Phân loại mô hình thủy văn  Cách thức thể hiện các quá trình thủy văn trong mô hình Mô hình vật lý (physical based model): MIKE SHE,… • Đánh giá các thông số mô tả các đặc điểm vật lý. • Cần dữ liệu trạng thái ban đầu của mô hình, hình thái lưu vực. • Phức tạp do cần kiến thức chuyên gia và khả năng tính toán. Mô hình khái niệm (conceptual model): HBV,… • Bao gồm các phương trình thực nghiệm trên cơ sở vật lý. • Các thông số rút ra từ dữ liệu thực địa và hiệu chỉnh. • Đơn giản và dễ lập trình. Mô hình thực nghiệm (empirical model): ANN,.. • Các phương trình toán rút ra từ chuỗi thời gian. • Ít xem xét đến tiến trình của hệ thống. • Khả năng dự đoán tốt, giải thích kém. 18
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thủy văn trên lưu vực Phân loại mô hình thủy văn  Độ phân giải không gian của các quá trình thủy văn trong mô hình Mô hình tập trung (lumped model) • Gán một giá trị cho mỗi biến đầu vào và thông số mô hình cho toàn lưu vực. • SCS-CN, IHACRES, WATBAL,… Mô hình bán phân phối (semi-distributed model) • Biến đầu vào và thông số mô hình thay đổi trên mỗi tiểu lưu vực của lưu vực. • SWMM, HEC-HMS, TOPMODEL,… Mô hình phân phối (distributed model) • Biến đầu vào và thông số mô hình thay đổi trên mỗi vị trí của lưu vực (thường là lưới raster). • HYDROTEL; MIKE11/SHE, WATFLOOD,… 19
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Thủy văn trên lưu vực Phân loại mô hình thủy văn  Độ phân giải thời gian của các quá trình thủy văn trong mô hình Trận mưa Mô hình sự kiện (event-based model) • Mô phỏng theo các trận mưa riêng lẻ. Thời gian • Ứng dụng trong dự báo lũ, ước tính dòng chảy trong thiết kế thoát nước đô thị. Mô hình liên tục (continuous-time model) • Mô phỏng mùa mưa, mùa khô liên tục trong Thời gian toàn bộ thời gian mà không chia ra các trận mưa riêng lẻ. 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.