BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
MÔN HỌC
CÔNG NGHỆ 3S
Chủ đề: “Nghiên cứu ứng dụng mô hình số thủy văn đánh giá lượng bổ cập cho nước dưới đất; áp dụng cho hạ lưu sông Đồng Nai”
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
THỰC HIỆN
PGS.TS. Nguyễn Trường Xuân
Học viên: Mai Phú Lực
Lớp: Cao học ĐCTV - K31
Hà Nội, tháng 06/2016
1
MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC ....................................................................................................................... 2 MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 3 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN MÔ HÌNH WETSPASS .................................................... 4 I.1. Lịch sử phát triển................................................................................................... 4 I.2. Tổng quan về mô hình WetSpass .......................................................................... 4 CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH WETSPASS ....................................... 7 II.1. Cấu trúc của mô hình WetSpass .......................................................................... 7 II.2. Tính toán cân bằng nước tại một ô lưới ............................................................... 7 II.2.1. Vùng có thảm thực vật .................................................................................. 8 II.2.2. Vùng đất trống ............................................................................................ 10 II.2.3. Vùng nước mặt ............................................................................................ 10 II.2.4. Vùng không thấm ........................................................................................ 11 II.3. Dữ liệu đầu vào và kết quả của mô hình WetSpass ........................................... 12 II.3.1. Dữ liệu đầu vào của WetSpass ................................................................... 12 II.3.2. Kết quả của mô hình WetSpass ................................................................... 12 II.4. Cấu trúc các bảng đầu vào của WetSpass .......................................................... 13 II.4.1. Bảng thông số loại đất ................................................................................ 13 II.4.2. Bảng hệ số dòng chảy mặt .......................................................................... 15 II.4.3. Bảng thông số sử dụng đất. ........................................................................ 21 CHƯƠNG III. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH WETSPASS ĐÁNH GIÁ LƯỢNG BỔ CẬP CHO NƯỚC DƯỚI ĐẤT Ở TỈNH ĐỒNG NAI .......................................................... 23 III.1. Xây dựng các lớp bản đồ cho mô hình WetSpass ............................................ 23 III.1.1. Bản đồ lượng bốc hơi ................................................................................ 27 III.1.2. Bản đồ gió .................................................................................................. 27 III.1.3. Bản đồ mực nước ngầm ............................................................................. 28 III.1.4. Bản đồ mưa ................................................................................................ 28 III.1.5. Bản đồ sử dụng đất .................................................................................... 29 III.1.6. Bản đồ nhiệt độ trung bình ........................................................................ 30 III.1.7. Bản đồ độ dốc ............................................................................................ 31 III.1.8. Bản đồ thổ nhưỡng .................................................................................... 32 III.1.9. Bản đồ địa hình ......................................................................................... 33 III.2. Kết quả tính toán năm 2012.............................................................................. 34 KẾT LUẬN ................................................................................................................... 35
2
MỞ ĐẦU
Mục tiêu của chủ đề này gồm: tổng quan về mô hình WetSpass, cơ sở lý thuyết mô
hình WetSpass, ứng dụng mô hình WetSpass đánh giá lượng bổ cập cho NDĐ ở tỉnh Đồng Nai.
Nội dung của báo cáo này gồm 03 chương chính không kể phần mở đầu và kết
luận:
- Chương I – Tổng quan về mô hình WetSpass - Chương II – Cơ sở lý thuyết mô hình WetSpass - Chương III – Ứng dụng mô hình WetSpass đánh giá lượng bổ cập cho NDĐ ở
tỉnh Đồng Nai.
Chủ đề tiến hành thu thập tổng hợp các tài liệu liên quan đến phương pháp mô hình
số thủy văn. Các tài liệu thu thập là kết quả của các nghiên cứu đã có trong vùng kết hợp
với các thông tin mới được nghiên cứu.
3
CHƯƠNG I.
TỔNG QUAN MÔ HÌNH WETSPASS
I.1. Lịch sử phát triển Mô hình WetSpass được hoàn thiện bởi bởi Batelaan và De Smedt, Đại học Vijre
vào năm 2001. Đây là một mô hình cân bằng nước trạng thái ổn định theo không gian,
được phát triển dựa trên một mô hình khác có tên là WetSpa (mô hình thủy văn phân phối dựa trên quy luật tự nhiên dùng để dự báo trao đổi nước và nhiệt giữa đất, thảm
phủ thực vật, khí quyển trong phạm vi một vùng, một lưu vực).
Asefa (1998) tích hợp WetSpass với GIS ARC/INFO trong môi trường phát triển
mở (ODE) trên máy trạm UNIX. Giao diện đồ họa cho người dùng đã được phát triển
nhằm tạo thuận lợi cho việc khai thác mô hình thông qua việc sử dụng OSF/Motif và C.
Giao diện cho phép số liệu đầu vào và ra của mô hình có thể được tạo ra, lưu trữ và thể
hiện trong ARC/INFO-ODE.
Gebremeskel (2012) mở rộng giao diện WetSpass bằng cách thêm MODFLOW
vào GIS ARC/INFO ODE. Ngoài ra, giao diện này có khả năng liên kết giữa hai mô hình bằng cách cho phép sử dụng kết quả của mô hình WetSpass làm đầu vào mô hình
MODFLOW. Giao diện cũng có thể chuyển đổi các số liệu đầu ra dạng ASCII của mô
hình MODFLOW vào trong lưới sử dụng chức năng ASCIIGRID của ARC/INFO, và
thể hiện kết quả bằng đồ thị.
Sau đó, phiên bản nâng cấp của WetSpass và MODFLOW được tích hợp trong
ArcView bởi Kassa (2001). Tác giả đã ứng dụng AVENUE, ngôn ngữ lập trình của
ArcView, để thiết lập giao diện cho hai mô hình. Giao diện này được thiết kế đặc biệt
để tạo thuận lợi và tự động hóa quá trình xử lý để xây dựng các tập số liệu đầu vào của
mô hình cũng như để xem và hiệu chỉnh các kết quả của mô hình.
I.2. Tổng quan về mô hình WetSpass Mô hình sử dụng số liệu khí hậu trung bình dài hạn cùng với các bản đồ độ cao, sử
dụng đất và bản đồ đất để mô phỏng sự phân bố không gian của dòng chảy mặt, độ bốc
hơi và lượng bổ cập cho nước dưới đất của một vùng.
Mô hình này được tích hợp và nhúng trong GIS ArcView (phiên bản 3.x) dưới
dạng là mô hình mảnh (raster), được viết bằng Avenue, các thông số như việc sử dụng đất liên quan tới loại đất được liên kết với mô hình dưới dạng các bảng thuộc tính. Điều này cho phép dễ dàng định nghĩa các loại đất và sử dụng đất mới cũng như trong việc thay đổi giá trị của các thông số.
Mô hình này chứa các biến không gian như: sự phân bố của đất, thảm phủ, độ
dốc…Hình 1 đưa ra sơ đồ đồ cân bằng nước tại một ô lưới. Tổng lượng cân bằng nước cho mỗi ô được phân tích ra, phụ thuộc vào cân bằng nước giữa các phần đất trống, thực
vật, ao hồ và đất không thấm. Sự không đồng nhất của các yếu tố đầu vào theo không
4
gian sẽ phụ thuộc vào độ phân giải của ô lưới. Các quá trình trong mỗi một ô lưới được sắp xếp theo từng lớp. Điều này có nghĩa là sau khi mưa rơi trên lưu vực, tiếp sau đó sẽ
diễn ra các quá trình như hình vẽ.
Hình 1: Một ô lưới giả thiết trong WetSpass
Mục đích chính của WetSpass là thiết lập được sự liên kết giữa mô hình thủy văn
WetSpass và mô hình nước dưới đất MODFLOW (phiên bản 2000). Mô hình này chạy
lần lượt nối tiếp với mô hình kia cùng với sự trao đổi số liệu đầu vào liên tục. Vì vậy,
đầu ra của kết quả chạy mô hình MODFLOW, chiều sâu mực nước dưới đất, được sử dụng như đầu vào để chạy mô hình WetSpass và đầu ra của mô hình WetSpass, lượng
bổ cập được dùng như đầu vào cho mô hình MODFLOW để tính toán chiều sâu mực
nước dưới đất.
Tuy nhiên, trong dự án này lại sự dùng mô hình nước dưới đất GMS. Hơn nữa,
WetSpass vẫn chưa có khả năng liên kết với một mô hình nước dưới đất nào khác ngoài
MODFLOW-2000. Nhóm nghiên cứu sẽ phát triển một công cụ để liên kết giữa 2 mô
hình WetSpass và mô hình nước dưới đất. Trước mắt, việc liên kết này sẽ thực hiện thủ
công: chạy WetSpass trước và dùng kết quả của mô hình WetSpass để bổ sung bộ dữ
liệu đầu vào cho mô hình nước dưới đất. Sau khi chạy mô hình nước dưới đất, kết quả về độ sâu mực nước ngầm sẽ được đưa vào để chạy WetSpass cho bước thời gian tiếp theo.
Vì lý do đó, trong báo cáo này, nhóm nghiên cứu chỉ tập trung vào trình bày những
nội dung trong việc ứng dụng khai thác mô hình WetSpass, bao gồm:
- Cơ sở lý thuyết của mô hình: cấu trúc của mô hình, các giả thuyết, các phương
trình cân bằng nước,…
- Dữ liệu đầu vào của mô hình: các lớp dữ liệu đầu vào gồm yếu tố khí hậu, lớp
5
phủ, sử dụng đất,…
- Ứng dụng mô hình WetSpass để đánh giá lượng bổ cập cho nước dưới đất ở tỉnh
Đồng Nai: các bước cần tiến hành để ứng dụng mô hình WetSpass cho khu vực nghiên
cứu: hiệu chỉnh dữ liệu đầu vào, các bảng thông số, những khó khăn trong quá trình thực
hiện,…
6
CHƯƠNG II.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH WETSPASS
II.1. Cấu trúc của mô hình WetSpass Mô hình sử dụng nhiều lớp để mô phỏng quá trình cân bằng giữa nước và nhiệt
cho mỗi ô lưới, trong đó gồm các quá trình: giáng thủy, ngưng tụ, tuyết tan, tích nước
trong các vùng trũng, thấm, bốc thoát hơi, ngấm, chảy tràn, chảy sát mặt và dòng chảy ngầm. Hệ thống mô phỏng quá trình thủy văn gồm có bốn bể chứa: lớp phủ thực vật,
lớp đất bên trên, tầng rễ cây và tầng nước ngầm bão hoà.
Mưa rơi từ khí quyển trước khi xuống mặt đất bị giữ lại bởi lượng ngưng tụ trên lá
cây. Phần mưa còn lại rơi xuống mặt đất được chia thành hai phần phụ thuộc vào thảm phủ, loại đất, độ dốc, cường độ mưa và độ ẩm kì trước của đất. Thành phần đầu tiên làm
đầy các vùng trũng trên mặt đất và đồng thời chảy tràn trên mặt đất trong khi phần còn
lại ngấm vào đất. Phần mưa ngấm đó có thể giữ lại ở đới rễ cây, chảy sát mặt hay thấm
sâu hơn xuống tầng nước ngầm, chúng phụ thuộc vào độ ẩm của đất. Nước tích tụ từ
một ô lưới bất kì chảy sát mặt phụ thuộc vào lượng trữ nước ngầm và hệ số triết giảm.
Thấm từ lớp đất được giả định cung cấp cho lượng nước ngầm. Chảy sát mặt từ đới rễ
cây được giả định đóng góp vào dòng chảy tràn và diễn toán ra cửa ra của lưu vực cùng
với dòng chảy tràn. Tổng lượng dòng chảy tràn từ mỗi ô lưới là tổng lượng dòng chảy
tràn, sát mặt và dòng ngầm. Bốc thoát hơi diễn ra từ thực vật qua hệ thống rễ cây ở trong
lớp đất và một phần nhỏ từ lượng nước ngầm.
Cân bằng nước đối với lượng ngưng tụ gồm có mưa, bốc hơi và qua dòng chảy.
Cân bằng nước cho các vùng trũng gồm có lượng mưa rơi, thấm, bốc hơi và chảy tràn.
Cân bằng nước cho khối đất gồm: ngấm, bốc thoát hơi, thấm và chảy sát mặt. Cân
bằng nước cho lượng nước ngầm gồm: lượng cung cấp cho nước ngầm, bốc thoát hơi từ
tầng sâu và dòng chảy sát dòng ngầm.
II.2. Tính toán cân bằng nước tại một ô lưới Các thành phần cân bằng nước gồm diện tích thảm thực vật, đất trống, mặt nước
tự nhiên, và bề mặt không thấm nước được sử dụng để tính toán cân bằng nước của một ô lưới
2.1 2.2 2.3
ETraster = avETv + asEs + aoEo + aiEi Sraster =avSv + asSs + aoSo + aiSi Rraster =avRv + asRs + aoRo + aiRi
ở đây ETraster, Sraster, Rraster lần lượt là tổng lượng bốc hơi, dòng chảy mặt và lượng bổ cập cho NDĐ của mỗi ô lưới, mỗi yếu tố này đều có các thành phần diện tích thảm thực vật, đất trống, mặt nước tự nhiên, và bề mặt không thấm nước ký hiệu lần lượt là av, as, ao, và ai.
Lượng mưa được coi là điểm bắt đầu để tính toán cân bằng nước của mỗi thành
7
phần nêu trên tại mỗi ô lưới, các quá trình còn lại (interception – không thấm, dòng chảy mặt, bốc hơi và bổ cập) được tính tuần tự tiếp theo. Cơ sở lý thuyết về cân bằng nước
của từng thành phần được trình bày sau đây.
II.2.1. Vùng có thảm thực vật Cân bằng nước cho vùng có thảm thực vật dựa trên lượng mưa trung bình theo mùa (P), lượng nước bị giữ lại (I), dòng chảy mặt (Sv), lượng bốc hơi thực tế (Tv) và bổ cập nước ngầm (Rv), tất cả đều có thứ nguyên là [LT-1], công thức liên quan được trình bày phía dưới
2.4
P = I + Sv + Tv + Es + Rv
Trong đó: P: lượng mưa trung bình (mm)
I: lượng nước bị giữ lại (mm) Sv: dòng chảy mặt (mm) Tv: lượng bốc thoát hơi của thảm phủ thực vật (mm) Es: lượng bốc hơi từ đất Rv: lượng bổ cập vào tầng nước dưới đất (mm)
Hình 2: Các thành phần trong cân bằng nước ở vùng có thảm phủ thực vật
Lượng mưa: Sử dụng số liệu quan trắc từ các trạm đo mưa ở khu vực nghiên cứu.
Lượng nước bị giữ lại Lượng nước bị giữ lại sẽ được tính dựa vào một hệ số giữ nước (tỷ lệ phần trăm
8
lương mưa bị giữ lại). Hệ số giữ nước này phụ thuộc vào loại thảm phủ thực vật.
Dòng chảy mặt Dòng chảy mặt được tính toán dựa vào mối quan hệ giữa lượng mưa với lượng bốc hơi, khả năng giữ nước và thấm nước của đất. Đầu tiên dòng chảy mặt tiềm năng (Sv-pot) được tính bằng công thức:
2.5
Sv-pot = Csv (P - I)
Trong đó Sv-pot: dòng chảy mặt tiềm năng (mm). Csv : hệ số dòng chảy mặt, phụ thuộc vào loại thảm phủ thực vật, loại đất và độ
dốc. Hệ số này được định nghĩa trong bảng thông số về dòng chảy mặt.
Ở bước thứ hai, dòng chảy mặt thực tế được tính từ Sv-pot bằng cách xem xét sự
khác biệt giữa cường độ mưa trong mối quan hệ với khả năng thấm của đất.
2.6
Sv = CHor Sv-pot
Trong đó Sv: dòng chảy mặt (mm). CHor: hệ số mô tả tỷ lệ lượng mưa đóng góp vào sự hình thành dòng chảy trên mặt.
Hệ số này được định nghĩa trong bảng thông số thổ nhưỡng.
Bốc thoát hơi nước Lượng bốc thoát hơi nước tham chiếu được tính toán theo phương pháp Penman:
2.7
Trv = c Eo
Trong đó Trv: lượng bốc thoát hơi tham chiếu [LT-1] E0: hệ số bốc thoát hơi Penman [LT-1] c: hệ số phụ thuộc vào loại thảm phủ thực vật [–].
Sau khi tính được lượng bốc thoát hơi nước tham chiếu, lượng bốc thoát hơi nước
thực tế sẽ được tính trong 2 trường hợp:
- Đối với những khu vực thoát nước dưới đất có thảm phủ thực vật, lượng bốc hơi
thực tế sẽ bằng với lượng bốc hơi tham.
2.10
Tv = Trv khi (Gd −ht) ≤Rd
Trong đó Gd, là độ sâu mực nước dưới đất [L]; ht là độ cao đới có sức căng bão hòa [L] Rd là độ sâu tầng rễ cây [L] - Đối với vùng có thảm phủ thực vật mà độ sâu mực nước ngầm thấp hơn độ sâu
đới rễ cây thì lượng bốc hơi thực tế được tính bằng:
2.11
Tv = f(θ)Trv khi (Gd −ht) > Rd
f(θ) là một hàm số của hàm lượng nước và trạng thái thay đổi theo thời gian, nó
9
được định nghĩa như sau
2.12
Với
2.13
w =P +(θfc −θpwp )Rd
a1 là một tham số hiệu chỉnh, tỷ lệ với hàm lượng cát và loại đất [-]; w là lượng nước sẵn có cho quá trình bốc hơi [LT-1]. θfc − θpwp là hàm lượng nước có trong thực vật [T-1] trong một bước thời gian, tính bằng mức chênh lệch giữa lượng nước trong thực vật lúc bình thường so với lúc héo rũ.
Lượng bổ cập Thành phần cuối cùng, lượng bổ cập vào nước ngầm, được tính bằng thành phần
còn lại của cân bằng nước:
2.14
Rv = P – Sv – Tv – I
II.2.2. Vùng đất trống Cân bằng nước cho vùng đất trống cũng tương tự như trên, nhưng không có thành
phần lượng nước bị giữ lại và bốc thoát hơi của thực vật
2.15
P = Ss+ Es+ Rs
Trong đó:
P: lượng mưa (mm) Ss: dòng chảy mặt (mm)
Es: bốc hơi của đất (mm) Rs: lượng bổ cập (mm)
Hình : Các thành phần trong cân bằng nước ở vùng đất trống
Từ đó, lượng bổ cập được tính bằng:
2.16
Rs = P - Ss - Es
II.2.3. Vùng nước mặt Cân bằng nước ở vùng nước mặt cũng tương tự như trên, nhưng không có thành
10
phần lượng nước bị giữ lại và bốc thoát hơi của thực vật
2.15
P = Eo + So + Ro
Trong đó:
P: lượng mưa (mm) Eo: bốc hơi (mm)
So: dòng chảy mặt (mm)
Ro: lượng bổ cập (mm)
Hình 3: Các thành phần trong cân bằng nước ở vùng nước mặt
II.2.4. Vùng không thấm Cân bằng nước ở vùng không thấm bao gồm các thành phần: mưa, bốc hơi, dòng
chảy mặt và bổ cập cho NDĐ.
2.16
P = Si + Ei + R
11
Hình 4: Các thành phần trong cân bằng nước ở vùng không thấm
II.3. Dữ liệu đầu vào và kết quả của mô hình WetSpass II.3.1. Dữ liệu đầu vào của WetSpass Dữ liệu đầu vào của WetSpass bao gồm 9 loại bản đồ phân bố theo không gian và
3 loại bảng thông số:
9 loại bản đồ bao gồm: - Bản đồ loại đất
- Bản đồ địa hình
- Bản đồ độ dốc - Bản đồ sử dụng đất
- Bản đồ về nhiệt độ không khí trung bình năm
- Bản đồ về lượng mưa trung bình năm
- Bản đồ về lượng bốc hơi tiềm năng
- Bản đồ tốc gió trung bình năm
- Bản đồ độ sâu nước dưới đất tầng trên cùng.
3 loại bảng biểu bao gồm: - Bảng thông số về đất - Bảng hệ số dòng chảy mặt - Bảng thông số sử dụng đất
II.3.2. Kết quả của mô hình WetSpass Kết quả của mô hình WetSpass gồm 8 loại bản đồ
- Bản đồ về lượng bổ cập
12
- Bản đồ dòng chảy mặt - Bản đồ bốc thoát hơi nước tổng cộng
- Bản đồ lượng nước bị giữ lại
- Bản đồ sai số
- Bản đồ lượng bốc hơi của đất
- Bản đồ bốc thoát hơi nước của thực vật - Bản đồ của bước thời gian trước.
Tỷ lệ chứa nước trong đất [%]
Tỷ lệ chứa nước cây héo [%]
Tỷ lệ chứa nước cho thực vật [%]
Tỷ lệ chứa nước còn dư [%]
A1 []
Độ sâu bay hơi của vùng đất trống [m] Độ sâu sức căng bão hòa [m]
Tỷ lệ mưa mùa hè đóng góp vào dòng chảy tràn [%]
II.4. Cấu trúc các bảng đầu vào của WetSpass II.4.1. Bảng thông số loại đất Bảng dữ liệu có sẵn gồm có 12 loại đất với 9 thông số tương ứng với m loại đất. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Tỷ lệ mưa mùa đông đóng góp vào dòng chảy tràn [%]
13
Bảng 1: Thông số loại đất trong mô hình WetSpass
STT Loại đất Tỷ lệ Tỷ lệ chứa Tỷ lệ chứa Tỷ lệ chứa Hệ số Độ sâu bay hơi Độ sâu sức căng Tỷ lệ mưa mùa hè Tỷ lệ mưa mùa đông
chứa nước cây nước cho nước còn A1 của vùng đất bão hòa đóng góp vào dòng đóng góp vào dòng
Cát
0,12
0,05
0,07
0,02
0,51
0,05
0,07
0,09
0,01
1
Thịt pha cát
0,15
0,07
0,08
0,035
0,47
0,05
0,09
0,09
0,01
2
Cát pha thịt
0,21
0,09
0,12
0,041
0,44
0,05
0,15
0,09
0,01
3
Thịt bùn
0,29
0,1
0,19
0,015
0,4
0,05
0,21
0,26
0,07
4
Thịt
0,25
0,12
0,13
0,027
0,37
0,05
0,11
0,15
0,02
5
Bùn
0,3
0,1
0,2
0,04
0,35
0,05
0,61
0,09
0,01
6
Cát pha sét
0,26
0,16
0,1
0,068
0,32
0,05
0,28
0,54
0,3
7
Bùn pha sét
0,36
0,19
0,17
0,04
0,29
0,05
0,33
0,62
0,41
8
Thịt sét
0,33
0,19
0,14
0,075
0,27
0,05
0,26
0,62
0,41
9
Sét pha cát
0,32
0,23
0,09
0,109
0,25
0,05
0,29
0,8
0,68
10
Sét bùn
0,43
0,27
0,16
0,056
0,23
0,05
0,34
0,84
0,75
11
Sét
0,46
0,33
0,13
0,09
0,21
0,05
0,37
0,95
0,85
12
14
thực vật chảy tràn chảy tràn nước héo dư trống
II.4.2. Bảng hệ số dòng chảy mặt
Bảng hệ số dòng chảy mặt được xây dựng cho nhiều loại hình sử dụng đất khác
nhau:
- Loại hình sử dụng đất: 5 loại: mùa vụ, đồng cỏ, rừng, đất trống và vùng nước
mặt.
- Mã loại hình sử dụng đất.
- Độ dốc [%]
- Mã độ dốc
- Loại đất
- Mã loại đất
- Hệ số dòng chảy mặt
- Chỉ số duy nhất: xác định bằng công thức:
100* [Mã loại đất] + 10 * [Mã sử dụng đất] + [Mã độ dốc]
- Mã loại đất trống
- Mã loại độ dốc
- Hệ số đóng góp vào dòng chảy mặt của loại đất trống
- Chỉ số đất trống
- Loại đất không thấm
- Mã loại đất không thấm
- Mã loại độ dốc của đất không thấm
- Hệ số đóng góp vào dòng chảy mặt của loại đất không thấm
- Chỉ số đất không thấm
15
Bảng 2: Hệ số dòng chảy mặt
Loại đất Loại đất Loại hình sử Độ dốc không thấm Mã độ dốc Mã loại đất Chỉ số đất trống Mã đất không thấm dụng đất Mã sử dụng đất Hệ số dòng chảy mặt Chỉ số duy nhất Mã loại đất trống Mã loại độ dốc Mã độ dốc đất không thấm Chỉ số đất không thấm Hệ số dòng chảy đất trống Hệ số dòng chảy đất không thấm
crop 1 <0.5 1 sand 0,830 111 0,890 11 city center 1 1 1 1 1 0,900 11
crop 1 0.5-5 2 sand 0,840 112 0,896 12 city center 1 1 2 1 2 0,920 12
crop 1 5-10 3 sand 1 0,850 113 0,906 13 city center 1 3 1 3 0,940 13
crop 1 >10 4 sand 1 0,860 114 0,916 14 city center 1 4 1 4 0,960 14
grass 2 <0.5 1 sand 1 0,790 121 0,896 21 build up 2 1 2 1 0,880 21
grass 2 1 2 2 2 2 0,900 22 0.5-5 2 sand 0,800 122 0,906 22 build up
grass 2 5-10 3 sand 1 0,810 123 0,916 23 build up 2 3 2 3 0,920 23
grass 2 >10 4 sand 1 0,820 124 0,926 24 build up 2 4 2 4 0,940 24
forest 3 <0.5 1 sand 1 0,770 131 0,900 31 open build u 3 1 3 1 0,860 31
forest 3 1 3 2 3 2 0,880 32 0.5-5 2 sand 0,780 132 0,910 32 open build u
forest 3 5-10 3 sand 1 0,790 133 0,920 33 open build u 3 3 3 3 0,900 33
forest 3 >10 4 sand 1 0,800 134 0,930 34 open build u 3 4 3 4 0,920 34
16
4 <0.5 1 sand 1 4 1 4 1 0,860 41 bare soil 0,850 141 0,906 41 infrastructu
Loại đất Loại đất Loại hình sử Độ dốc không thấm Mã độ dốc Mã loại đất Chỉ số đất trống Mã đất không thấm dụng đất Mã sử dụng đất Hệ số dòng chảy mặt Chỉ số duy nhất Mã loại đất trống Mã loại độ dốc Mã độ dốc đất không thấm Chỉ số đất không thấm Hệ số dòng chảy đất trống Hệ số dòng chảy đất không thấm
4 bare soil 0.5-5 2 sand 0,856 142 0,916 42 infrastructu 4 2 1 4 2 0,880 42
3 4 bare soil 5-10 0,866 143 0,926 43 infrastructu sand 4 3 1 4 3 0,900 43
4 4 bare soil >10 0,876 144 0,936 44 infrastructu sand 4 4 1 4 4 0,920 44
1 open water 5 <0.5 1,000 151 0,900 51 highway sand 5 1 1 5 1 0,860 51
open water 5 0.5-5 2 sand 1,000 152 0,910 52 highway 5 2 1 5 2 0,880 52
3 open water 5 5-10 1,000 153 0,920 53 highway sand 5 3 1 5 3 0,900 53
4 open water 5 >10 1,000 154 0,930 54 highway sand 5 4 1 5 4 0,920 54
1 1 crop <0.5 loamy-sand 0,836 211 0,896 61 district roa 6 1 2 6 1 0,860 61
1 crop 0.5-5 2 loamy-sand 0,846 212 0,906 62 district roa 6 2 2 6 2 0,880 62
3 1 crop 5-10 loamy-sand 0,856 213 0,916 63 district roa 6 3 2 6 3 0,900 63
4 1 crop >10 loamy-sand 0,866 214 0,926 64 district roa 6 4 2 6 4 0,920 64
1 2 grass <0.5 loamy-sand 0,796 221 0,906 71 sea harbour 7 1 2 7 1 0,860 71
2 grass 0.5-5 2 loamy-sand 0,806 222 0,916 72 sea harbour 7 2 2 7 2 0,880 72
17
2 grass 5-10 3 loamy-sand 0,816 223 0,926 73 sea harbour 7 3 2 7 3 0,900 73
Loại đất Loại đất Loại hình sử Độ dốc không thấm Mã độ dốc Mã loại đất Chỉ số đất trống Mã đất không thấm dụng đất Mã sử dụng đất Hệ số dòng chảy mặt Chỉ số duy nhất Mã loại đất trống Mã loại độ dốc Mã độ dốc đất không thấm Chỉ số đất không thấm Hệ số dòng chảy đất trống Hệ số dòng chảy đất không thấm
loamy-sand 0,826 224 0,936 74 sea harbour grass 2 >10 4 4 7 2 4 7 0,920 74
loamy-sand 0,776 231 0,910 81 airport forest 3 <0.5 1 1 8 2 1 8 0,900 81
0.5-5 2 loamy-sand 0,786 232 0,916 82 airport forest 3 2 8 2 2 8 0,920 82
loamy-sand 0,796 233 0,926 83 airport forest 3 5-10 3 3 8 2 3 8 0,940 83
loamy-sand 0,806 234 0,936 84 airport forest 3 >10 4 4 8 2 4 8 0,960 84
bare soil loamy-sand 0,856 241 0,916 91 industry 4 <0.5 1 1 9 2 1 9 0,860 91
bare soil 0.5-5 2 loamy-sand 0,866 242 0,926 92 industry 4 2 9 2 2 9 0,880 92
loamy-sand 0,876 243 0,936 93 industry bare soil 4 5-10 3 3 9 2 3 9 0,900 93
loamy-sand 0,886 244 0,946 94 industry bare soil 4 >10 4 4 9 2 4 9 0,920 94
open water 5 <0.5 loamy-sand 1,000 251 0,920 101 1 1 10 2 0,000
open water 5 0.5-5 2 loamy-sand 1,000 252 0,930 102 2 10 2 0,000
open water 5 5-10 loamy-sand 1,000 253 0,940 103 3 3 10 2 0,000
open water 5 >10 loamy-sand 1,000 254 0,950 104 4 4 10 2 0,000
18
crop 1 <0.5 sandy-loam 0,840 311 0,926 111 1 1 11 3 0,000
Loại đất Loại đất Loại hình sử Độ dốc không thấm Mã độ dốc Mã loại đất Chỉ số đất trống Mã đất không thấm dụng đất Mã sử dụng đất Hệ số dòng chảy mặt Chỉ số duy nhất Mã loại đất trống Mã loại độ dốc Mã độ dốc đất không thấm Chỉ số đất không thấm Hệ số dòng chảy đất trống Hệ số dòng chảy đất không thấm
0.5-5 2 sandy-loam 0,850 312 0,936 112 crop 1 2 11 3 0,000
sandy-loam 0,860 313 0,946 113 crop 1 5-10 3 3 11 3 0,000
sandy-loam 0,870 314 0,956 114 crop 1 >10 4 4 11 3 0,000
sandy-loam 0,800 321 0,930 121 grass 2 <0.5 1 1 12 3 0,000
0.5-5 2 sandy-loam 0,810 322 0,940 122 grass 2 2 12 3 0,000
sandy-loam 0,820 323 0,950 123 grass 2 5-10 3 3 12 3 0,000
sandy-loam 0,830 324 0,960 124 grass 2 >10 4 4 12 3 0,000
forest 3 <0.5 1 sandy-loam 0,780 331 0,000 3 0,000
forest 3 0.5-5 2 sandy-loam 0,790 332 0,000 3 0,000
forest 3 5-10 3 sandy-loam 0,800 333 0,000 3 0,000
forest 3 >10 4 sandy-loam 0,810 334 0,000 3 0,000
4 <0.5 1 bare soil sandy-loam 0,860 341 0,000 3 0,000
4 bare soil 0.5-5 2 sandy-loam 0,870 342 0,000 3 0,000
19
4 bare soil 5-10 3 sandy-loam 0,880 343 0,000 3 0,000
Loại đất Loại đất Loại hình sử Độ dốc không thấm Mã độ dốc Mã loại đất Chỉ số đất trống Mã đất không thấm dụng đất Mã sử dụng đất Hệ số dòng chảy mặt Chỉ số duy nhất Mã loại đất trống Mã loại độ dốc Mã độ dốc đất không thấm Chỉ số đất không thấm Hệ số dòng chảy đất không thấm Hệ số dòng chảy đất trống
bare soil 4 >10 sandy-loam 0,890 344 4 3 0,000 0,000
open water 5 <0.5 sandy-loam 1,000 351 1 3 0,000 0,000
open water 5 0.5-5 2 sandy-loam 1,000 352 3 0,000 0,000
open water 5 5-10 sandy-loam 1,000 353 3 3 0,000 0,000
20
open water 5 >10 sandy-loam 1,000 354 4 3 0,000 0,000
II.4.3. Bảng thông số sử dụng đất Bảng xây dựng sẵn có 34 loại đất và 13 thông số tương ứng mỗi loại. Bảng 3: Thông số sử dụng đất:
STT Loại hình sử dụng đất Loại thực vật Chỉ số thực vật Độ cao thực vật Loại khu vực hông thấm Diện tích vùng trống Hệ số không thấm Diện tích vùng có nước mặt Độ sâu tầng rễ cây Chỉ số về lá cây Minimum Stomatal Opening Tỷ lệ giữ nước (%) Diện tích phủ thực vật
1 cỏ 2 1 0.2 0 0.8 0 0.3 2 100 10 0.12
2 Trung tâm thành phố Khu vực xây dựng cỏ 2 2 0.5 0 0.5 0 0.3 2 100 10 0.12
10 Khu vực xây dựng cỏ 2 3 0.6 0.1 0.3 0 0.3 2 100 10 0.12
4 công trình cỏ 2 4 0.6 0.1 0.3 0 0.3 2 100 10 0.12
201 đường cao tốc cỏ 2 5 0.6 0.1 0.3 0 0.3 2 100 10 0.12
202 đường nôi ô cỏ 2 6 0.6 0.1 0.3 0 0.3 2 100 10 0.12
5 cảng biển cỏ 2 7 0.6 0.1 0.3 0 0.3 2 100 10 0.12
6 sân bay cỏ 2 8 0.2 0 0.8 0 0.3 2 100 10 0.12
3 khu công nghiệp cỏ 2 9 0.4 0 0.6 0 0.3 2 100 10 0.12
7 hố đào 4 0 0 1 0 0 0.05 0 110 0 0.001
21 nông nghiệp 1 0 0 1 0 0 0.35 0 180 0 0.6
27 đất trồng ngô và củ 1 0 0 1 .00 0 0 0.4 0 180 0 1.5
23 đồng cỏ, bãi cỏ đất trống lương thực lương thực cỏ 2 0 1 0 0 0 0.3 2 100 10 0.2
28 bãi cỏ ngập nước cỏ 2 0 1 0 0 0 0.3 2 100 10 0.3
29 rừng 3 0 0.2 0.8 0 0 0.8 0 200 10 3
31 rừng 3 0 0.2 0.8 0 0 2 0 250 10 18
32 vườn cây ăn quả rừng lá rụng theo mùa rừng lá kim rừng 3 0 0.9 0.1 0 0 2 4.5 500 45 15
33 rừng hỗn hợp rừng 3 0 0.5 0.5 0 0 2 4.5 500 38 15
21
36 cây bụi cỏ 2 0 0.2 0.8 0 0 0.6 0 110 5 2
STT Loại hình sử dụng đất Loại thực vật Chỉ số thực vật Độ cao thực vật Loại khu vực hông thấm Diện tích vùng trống Hệ số không thấm Diện tích vùng có nước mặt Độ sâu tầng rễ cây Chỉ số về lá cây Minimum Stomatal Opening Tỷ lệ giữ nước (%)
cây thạch thảo cỏ 2 35 Diện tích phủ thực vật 0.2 0 0 0 0.2 4 110 0.75 15 0.8
biển nước mặt 5 54 0 0 0 1 0.05 0 110 0 0 0
cửa sông nước mặt 5 53 0 0 0 1 0.05 0 110 0 0 0
bùn nước mặt 5 44 0.4 0 0 0.4 0.3 2 110 10 0.5 0.2
bãi biển đất trống 4 37 0.3 0 0 0 0.5 2 110 15 1 0.7
sông nước mặt 5 51 0 0 0 1 0.05 0 110 0 0 0
sông nước mặt 5 55 0 0 0 1 0.05 0 110 0 0 0
hồ nước mặt 5 52 0 0 0 1 0.05 0 110 0 0 0
rừng 3 301 0.9 0 0 0 2 11 320 55 13 0.1
thông rừng 3 302 0.9 0 0 0 2 4.5 550 40 15 0.1
sồi rừng 3 303 0.2 0 0 0 2 0 320 10 20 0.8
cây bulo rừng 3 304 0.2 0 0 0 2 0 320 10 16 0.8
sồi rừng 3 305 0.2 0 0 0 2 0 150 10 17 0.8
bạch dương rừng 3 306 0.2 0 0 0 2 0 250 10 18 0.8
cỏ cỏ 2 1 0 0 0 0.3 2 140 10 0.12 0
22
307
CHƯƠNG III.
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH WETSPASS ĐÁNH GIÁ LƯỢNG BỔ CẬP CHO NƯỚC DƯỚI ĐẤT Ở TỈNH ĐỒNG NAI
III.1. Xây dựng các lớp bản đồ cho mô hình WetSpass Các bản đồ về lượng mưa, bốc hơi, nhiệt độ, gió được thành lập từ số liệu của 4
trạm khí tượng ở tỉnh Đồng Nai, riêng lượng mưa còn có thêm chuỗi số liệu quan trắc
từ 25 trạm mưa nhân dân. Các bản đồ sử dụng đất, thổ nhưỡng, độ dốc do phân Viện khí tượng thủy văn và môi trường phía Nam cung cấp
Bảng 4: Danh sách các trạm khí tượng ở tỉnh Đồng Nai
Sơ độ vị trí các trạm khí tượng tỉnh Đồng Nai
23
Bảng 5: Danh sách các trạm mưa ở tỉnh Đồng Nai và lân cận
24
25
Bảng 6: Danh sách các công trình quan trắc mực nước dưới đất tỉnh Đồng Nai
STT Tên trạm X Y
682338 1172240 Q01000S 1
653015 1203433 Q01001f 2
665969 1162939 Q01007A 3
587437 1201352 Q01007b 4
660436 1175816 Q01007C 5
614864 1171945 Q01007D 6
629431 1177527 Q01007E 7
622236 1149853 Q014020 8
673395 1137167 Q014340 9
636841 1148065 10 Q039030
689836 1135408 11 Q039340
613137 1142450 12 Q040020
660582 1144479 13 Q040040
649631 1144431 14 Q710070
684300 1146440 15 Q71207t
26
616681 1173795 16 Q71207z
III.1.1. Bản đồ lượng bốc hơi
Hình 5: Bản đồ bốc hơi trung bình năm 2012
III.1.2. Bản đồ gió
Trường gió trung bình được cho bằng 5 m/s trên toàn bộ khu vực nghiên cứu.
27
III.1.3. Bản đồ mực nước ngầm
Hình 6: Bản đồ mực nước ngầm trung bình năm 2012
III.1.4. Bản đồ mưa
Hình 7: Bản đồ mưa trung bình năm 2012
28
III.1.5. Bản đồ sử dụng đất
Hình 8: Bản đồ sử dụng đất Nhóm nghiên cứu đã phân loại lại các loại hình sử dụng đất cho thích hợp với
điều kiện thực tế của Việt Nam, bao gồm các loại hình sử dụng đất sau:
- Đất trồng lúa - Đất trồng cây hàng năm khác - Đất trồng cây ăn quả - Đất rừng hỗn hợp - Đất nuôi trồng thủy sản kết hợp khoanh nuôi phục hồi rừng sản xuất
29
- Vùng đệm Vườn Quốc Gia - Đất ở và khu dân cư tập trung
- Đất quốc phòng
- Đất làm muối, đất bằng chưa sử dụng
III.1.6. Bản đồ nhiệt độ trung bình
Hình 9: Bản đồ nhiệt độ trung bình năm 2012
30
III.1.7. Bản đồ độ dốc
Hình 10: Bản đồ độ dốc
31
III.1.8. Bản đồ thổ nhưỡng
Hình 11: Bản đồ thổ nhưỡng
32
III.1.9. Bản đồ địa hình
Hình 12: Bản đồ địa hình
33
III.2. Kết quả tính toán năm 2012
Kết quả tính toán lượng bổ cập năm 2012
34
KẾT LUẬN
Kết quả thực hiện của chủ đề nêu lên tổng quan về mô hình WetSpass, cơ sở lý
thuyết của mô hình WetSpass, ứng dụng mô hình WetSpass để đánh giá lượng bổ cập cho nước dưới đất tỉnh Đồng Nai.
Vì nhiều lý do, báo cáo chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất
mong nhận được sự góp ý của các chuyên gia, các nhà chuyên môn để báo cáo được
hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
35
