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 3 - ThS. Nguyễn Duy Liêm

Chia sẻ: Dạ Du | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:81

Báo xấu

4
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 3: Chu trình thủy văn trong pha đất. Những nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Chu trình thủy văn (hydrological cycle), pha đất của chu trình thủy văn (land phase), phương trình cân bằng nước trong HRU/tiểu lưu vực, dữ liệu đầu vào và quá trình liên quan. 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 3 - ThS. Nguyễn Duy Liêm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN | BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN Chu trình thủy văn trong pha đất (Land phase of hydrological cycle) Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chuyên đề SWAT 1
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Nội dung  Chu trình thủy văn (Hydrological cycle)  Pha đất của chu trình thủy văn (Land phase)  Phương trình cân bằng nước trong HRU/tiểu lưu vực (Water balance equation)  Dữ liệu đầu vào và quá trình liên quan (Inputs and processes)  Khí hậu (Climate)  Thủy văn (Hydrology)  Xói mòn đất (Erosion)  Sự phát triển cây trồng (Land cover/Plant growth)  Chất dinh dưỡng (Nutrients)  Thuốc bảo vệ thực vật (Pesticides)  Chế độ canh tác (Management) 2
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Chu trình thủy văn  Động lực chi phối mọi quá trình diễn ra trong lưu vực. Hệ thống lưu vực SWAT Quá trình trên đất Quá trình trong dòng chảy 3
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Chu trình thủy văn  Mô hình thủy học trong lưu vực được phân chia thành hai nhóm chính (Susan L.N. et al., 2009):  Pha đất của chu trình thủy văn: kiểm soát lượng nước, phù sa, dinh dưỡng và thuốc bảo vệ thực vật từ mỗi tiểu lưu vực đổ ra sông chính.  Pha nước của chu trình thủy văn: kiểm soát quá trình di chuyển của dòng nước, quá trình bồi lắng, v.v…diễn ra thông qua hệ thống sông ngòi của lưu vực đến cửa xả. Pha đất 4
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Phương trình cân bằng nước trong HRU/tiểu lưu vực Mưa Tầng rễ cây Tầng không bão hòa Tầng nước ngầm nông Tầng ngăn Tầng nước ngầm sâu 5
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Phương trình cân bằng nước trong HRU/tiểu lưu vực Tầng rễ cây Dòng chảy mặt Thấm xuống đất Tầng không bão hòa Tầng nước ngầm nông Tầng ngăn Tầng nước ngầm sâu 6
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Phương trình cân bằng nước trong HRU/tiểu lưu vực Bốc thoát nước Tầng rễ cây Thấm/Rễ cây hút nước, Nước trong đất Tầng không Dòng chảy trễ bão hòa Tầng nước Thấm vào tầng ngầm nông nước ngậm nông Tầng ngăn Tầng nước ngầm sâu 7
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Phương trình cân bằng nước trong HRU/tiểu lưu vực Tầng rễ cây Tầng không bão hòa Tầng nước Thấm ngược từ tầng Thấm vào tầng Dòng chảy ngầm nông nước ngậm nông nước ngậm nông hồi quy Tầng ngăn Tầng nước Thấm vào tầng nước ngầm sâu ngậm sâu 8
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Phương trình cân bằng nước trong HRU/tiểu lưu vực Tầng rễ cây Tầng không bão hòa Tầng nước ngầm nông Tầng ngăn Tầng nước Dòng chảy ra khỏi lưu Thấm vào tầng nước ngầm sâu vực ngậm sâu 9
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Phương trình cân bằng nước trong HRU/tiểu lưu vực Bốc thoát nước Mưa Ea Rday Qsurf Tầng rễ cây Dòng chảy mặt Thấm/Rễ cây hút nước, Nước trong đất SWt Tầng không Dòng chảy trễ bão hòa wseep Tầng nước Thấm ngược từ tầng Thấm vào tầng Qgw Dòng chảy ngầm nông nước ngậm nông nước ngậm nông hồi quy Tầng ngăn Tầng nước Dòng chảy ra khỏi lưu Thấm vào tầng nước ngầm sâu vực ngậm sâu 10
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Phương trình cân bằng nước trong HRU/tiểu lưu vực 𝐭 SWt: lượng nước trong đất tại thời điểm t (mm) 𝐒𝐖 𝐭 = 𝐒𝐖 𝐨 + ෍(𝐑 𝐝𝐚𝐲 − 𝐐 𝐬𝐮𝐫𝐟 − 𝐄 𝐚 − 𝐰 𝐬𝐞𝐞𝐩 − 𝐐 𝐠𝐰 ) SWo: lượng nước trong đất tại thời điểm ban 𝐢=𝟏 đầu trong ngày thứ i (mm) t: thời gian (ngày) Rday : lượng mưa trong ngày thứ i (mm) Qsurf: lượng dòng chảy bề mặt trong ngày thứ i (mm) Ea: lượng bốc thoát hơi trong ngày thứ i (mm) wseep: lượng nước thấm vào vùng chưa bão hòa trong ngày thứ i (mm) Qgw: lượng nước ngầm chảy ra sông trong ngày thứ i (mm) 11
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Bài tập 1 𝐭 𝐒𝐖 𝐭 = 𝐒𝐖 𝐨 + ෍(𝐑 𝐝𝐚𝐲 − 𝐐 𝐬𝐮𝐫𝐟 − 𝐄 𝐚 − 𝐰 𝐬𝐞𝐞𝐩 − 𝐐 𝐠𝐰 ) 𝐢=𝟏 Ngày (i) 0 1 2 3 4 5 SW 100 106 90 110 120 ? Rday 20 0 ? 50 5 Qsurf 5 0 10 ? 0 Ea 3 10 5 5 10 wseep 2 2 4 0 5 Qgw 4 4 1 0 2 12
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Trình tự mô phỏng pha đất của chu trình thủy văn Nhập hoặc tạo số liệu  Vòng lặp tính toán cho Bắt đầu vòng lặp tính mưa, nhiệt độ tiểu lưu vực/HRU HRU/tiểu lưu vực tối cao/tối thấp Tính toán tuyết, Tính toán nhiệt độ Nhập hoặc tạo số liệu tuyết tan đất bức xạ Mặt trời, độ ẩm không khí, tốc độ gió Mưa + Đúng Dòng chảy Tính toán dòng chảy tuyết tan > mặt, dòng thấm mặt > 0? 0? Sai Đúng Tính toán dẫn dòng nước trong đất, Tính toán đỉnh dòng chảy, Sai bốc thoát hơi nước, sinh trưởng cây thất thoát nước, tải lượng bùn trồng, cân bằng nước trong hồ ao/ cát, tải lượng dinh dưỡng và đất ngập nước, dòng chảy ngầm thuốc bảo vệ thực vật Kết thúc vòng lặp tính HRU/tiểu lưu vực 13
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Bài tập 2 1. Quá trình thủy văn nào KHÔNG xuất B. Bốc hơi nước hiện trong phương trình cân bằng C. Đỉnh dòng chảy nước của SWAT? D. Dòng chảy ngầm A. Lượng mưa 3. Phát biểu nào đúng về tính toán tải B. Lượng thấm vào đất lượng bùn cát trên HRU? C. Lượng nước trong đất A. Được thực hiện trước dòng chảy mặt D. Lượng bốc thoát hơi B. Sẽ bị bỏ qua nếu xuất hiện dòng 2. Theo vòng lặp tính toán cho chảy mặt tiểu lưu vực, nếu lượng giáng thủy C. Sẽ bị bỏ qua trong ngày không có trong ngày bằng 0 thì SWAT sẽ BỎ giáng thủy QUA tính toán quá trình nào? D. Được thực hiện sau tải lượng dinh A. Nhiệt độ đất dưỡng 14
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Các dữ liệu đầu vào và các quá trình liên quan  Khí hậu  Khí hậu cung cấp độ ẩm và năng lượng để kiểm soát quá trình cân bằng nước và xác định mức độ quan trọng của các thành phần cân bằng nước.  SWAT yêu cầu các dữ liệu thời tiết theo ngày bao gồm: Lượng mưa, Nhiệt độ không khí lớn nhất/ nhỏ nhất, Độ ẩm không khí tương đối, Bức xạ mặt trời, Tốc độ gió.  Những dữ liệu này có thể thu thập từ số liệu quan trắc tại các trạm khí tượng hoặc tự mô phỏng bởi SWAT (sử dụng số liệu thống kê tháng). 15
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Các dữ liệu đầu vào và các quá trình liên quan  Khí hậu  Dữ liệu khí tượng mô phỏng Phần mềm mô phỏng giá trị trung bình ngày của các thông số khí tượng từ các giá trị trung bình tháng. Sau đó mỗi tiểu lưu vực sẽ được gán một bộ dữ liệu khí tượng đã được tạo ra trong quá trình mô phỏng khí hậu. Các giá trị cho các tiểu lưu vực này được tạo ra một cách độc lập và không hề có quan hệ không gian nào giữa chúng với nhau.  Mô phỏng dữ liệu mưa/tuyết SWAT sử dụng mô hình Markov chain-skewed (Nicks, 1974) hoặc Markov chain- exponential (Williams, 1995) để mô phỏng dữ liệu mưa cho những lưu vực không có dữ liệu quan trắc/dữ liệu còn thiếu. Mô hình sử dụng chuỗi Markov bậc nhất để xác định một ngày sẽ có mưa hay không mưa bằng cách so sánh một số được tạo ra ngẫu nhiên (0,0-1,0) với xác suất xảy ra mưa hàng tháng mà người sử dụng phải đưa vào. Nếu ngày đó có mưa thì lượng mưa sẽ được tạo nên từ phân bố lệch chuẩn hay phân bố hàm mũ cải tiến. 16
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Các dữ liệu đầu vào và các quá trình liên quan  Khí hậu  Mô phỏng dữ liệu nhiệt độ không khí và bức xạ mặt trời Nhiệt độ cực đại và cực tiểu, cũng như bức xạ mặt trời được tạo nên từ phân bố xác suất chuẩn. Phần mềm sử dụng phương trình liên tục để biểu thị tác động của thời tiết mưa nắng đối với biến động của nhiệt độ và bức xạ mặt trời. Nhiệt độ cực đại và bức xạ mặt trời giảm xuống khi có mưa và tăng lên khi trời không mưa. Những điều chỉnh đó được thực hiện sao cho về lâu dài thì các giá trị trung bình tháng phải trùng hợp với giá trị của dữ liệu đầu vào. 17
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Các dữ liệu đầu vào và các quá trình liên quan  Khí hậu  Mô phỏng dữ liệu tốc độ gió Phần mềm sử dụng phương trình hàm mũ để tạo ra dữ liệu tốc độ gió ngày từ dữ liệu tốc độ gió trung bình tháng.  Mô phỏng dữ liệu độ ẩm không khí tương đối Mô hình độ ẩm tương đối hàng ngày sử dụng phân bố tam giác từ giá trị trung bình tháng. Giống như đối với nhiệt độ và bức xạ mặt trời, giá trị trung bình ngày của độ ẩm tương đối cũng được điều chỉnh để biểu thị tác động của ngày có mưa và không có mưa. 18
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Các dữ liệu đầu vào và các quá trình liên quan  Thủy văn  Một khi rơi gần xuống mặt đất, nước mưa có thể bị tán lá cây giữ lại một phần và phần còn lại sẽ tiếp tục rơi xuống mặt đất.  Khi đến bề mặt đất, nước sẽ thấm vào trong đất hoặc chảy tràn trên mặt đất tạo nên dòng chảy mặt.  Dòng chảy mặt di chuyển nhanh về phía các rãnh kênh và là yếu tố chính tạo nên hiệu ứng dòng chảy ngắn hạn.  Lượng nước thấm xuống đất có thể nằm lại trong các lớp đất để sau đó biến thành hơi nước hay tiếp tục chuyển động theo những khe dẫn đến hệ thống các tầng nước ngầm. 19
Copyright © 2023 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Chu trình thủy văn trong pha đất Đường di chuyển của nước trong HRU 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.