Ứng dụng gis và mô hình swat trong mô phỏng lớp dòng chảy mặt trên lưu vực sông bung phục vụ công tác quản lý lưu vực sông.

1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA ĐỊA LÝ

----------

ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG GIS VÀ MÔ HÌNH SWAT TRONG MÔ PHỎNG

LỚP DÒNG CHẢY MẶT TRÊN LƯU VỰC SÔNG BUNG PHỤC VỤ

CÔNG TÁC QUẢN LÝ LƯU VỰC SÔNG

Giáo viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Thị Diệu

Sinh viên thực hiện : Đỗ Ngọc Nghĩa

Lớp : 13CDMT

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2017

2

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Cụm từ viết tắt Ý nghĩa đầy đủ

GIS

Hệ thống thông tin địa lý

(Geographic Information System)

SWAT Soil and Water Assessment Tool

Hbq Độ cao bình quân

CSDL Cơ sở dữ liệu

DEM

Bản đồ số độ cao

(Digital Elevation Model)

DTM Digital Terrain Model

TIN Triangulated Irregular Network

HRUs

Đơn vị thủy văn

(Hydrologic Response Units)

ARS

Công cụ nghiên cứu nông nghiệp

(Agricultural Research Service)

USDA

Bộ Nông Nghiệp Hoa Kỳ

(United States Department of Agriculture)

CREAMS Quản lý Nông nghiệp về hóa chất - dòng chảy

và xói mòn

GLEAMS Quản lý Nông nghiệp về ảnh hưởng của sự

tích trữ nước ngầm

EPIC Mô Hình Chính Sách Khí Hậu Về Tác Động

Môi Trường

SWMM Storm Water Management Model

QL Quốc Lộ

VKTTV Viện Khí Tượng Thủy Văn

3

WWF

Qũy Quốc Tế Bảo Vệ Thiên Nhiên

(World Wide Fund For Nature)

BTTN Bảo Tồn Thiên Nhiên

IUCN

Liên minh Quốc tế Bảo tồn Thiên nhiên và

Tài nguyên Thiên nhiên

(International Union for Conservation of

Nature and Natural Resources)

FIPI Tổ chức nghiên cứu thiên nhiên

NGTK Niêm Giám Thống Kê

THCS Trung Học Cơ Sở

PTTH Phổ Thông Trung Học

CB - GV Cán bộ - giáo viên

TDTT Thể dục thể thao

TĐ Thủy điện

TNN Tài Nguyên Nước

LLCD Lớp dòng chảy

VQHTLMN Viện Quy Hoạch Thủy Lợi Miền Nam

GRID Hệ thống lưới

TMPMX Nhiệt độ không khí lớn nhất trung bình tháng

TMPMM Nhiệt độ không khí nhỏ nhất trung bình tháng

LDCM Lớp dòng chảy mặt

BĐKH Biến đổi khí hậu

KB Kịch bản

SURQ Lớp dòng chảy

4

DANH MỤC BẢNG

STT TÊN BẢNG TRANG

1 Bảng 2.1. Lượng mưa trung bình tháng, năm (mm) 18

2 Bảng 2.2. Lượng bốc hơi trung bình tháng của các trạm (mm) 19

3

Bảng 2.3. Bảng phân phối tổn thất bốc hơi trong năm tại hồ Sông

Bung 3 19

4 Bảng 2.4. Đặc trưng địa lý thủy văn Sông Bung 20

5 Bảng 2.5. Các đặc trưng dòng chảy năm tại khu vực nghiên cứu 21

6 Bảng 2.6. Lưu lượng đỉnh lũ 21

7 Bảng 2.7. Tổng lượng lũ theo các tần suất tại trạm 22

8

Bảng 2.8. Lưu lượng dòng chảy kiệt thiết kế tại tuyến đập Qk

(m3

/s) 22

9 Bảng 2.9. Dòng chảy phù sa 23

10 Bảng 2.15. Tổng hợp taxon khu hệ động vật vùng nghiên cứu 25

12

Bảng 2.16. Dân tộc thiểu số và tỷ lệ dân nghèo của huyện Nam

Giang 26

13 Bảng 2.18. Phân chia dân số theo dân tộc và giới tính của huyện

Nam Giang 26

14 Hình 3.5. Bảng xử lý các thông số thời tiết tại trạm Thành Mỹ 37

15 Bảng 2.12. Mức độ mô phỏng của mô hình tương ứng chỉ số R

2 54

16

Bảng 3.1. Bảng thống kê diện tích các tiểu lưu vực trong Sông

Bung 56

17

Bảng 3.2. Thống kê giá trị lớp dòng chảy mặt từ năm 2000 – 2015

trên lưu vực (đơn vị mm) 58

18

Bảng 3.3. Thống kê giá trị lớp dòng chảy mặt trong 12 tháng từ

2000-2015 (đơn vị: mm) 58

5

19 Bảng 3.3.1. Biểu diễn giá trị lớn nhất và nhỏ nhất lớp dòng chảy

trong các tháng và năm của tháng đó ( đơn vị : mm) 59

20 Bảng 3.3.2. Biểu diễn giá trị lớn nhất và nhỏ nhất lớp dòng chảy

mặt trong từng năm và tháng của năm đó (đơn vị:mm) 60

21 Bảng 3.4. Thống kê giá trị lớp dòng chảy của 13 tiểu lưu vực Sông

Bung từ 2000-2015 60

22 Bảng 3.4.1. Tiểu Lưu vực có giá trị lớp dòng chảy mặt (đơn vị:

mm) lớn nhất và nhỏ nhất từ 2000- 2015 của sông Bung. 62

23 Bảng 3.4.2. Năm có giá trị lớp dòng chảy mặt lớn nhất và nhỏ

nhất (đơn vị: mm) của 13 tiểu lưu vực sông Bung từ 2000-2015. 62

24 Bảng 3.5. Thông kê giá trị lớp dòng chảy mặt từ 2000 – 2015 trên

lưu vực sông Bung 64

25 Bảng 3.6. Thống kế giá trị lớp dòng chảy của 12 tháng từ 2000-

2015 64

26 Bảng 3.6.1. Biểu diễn giá trị lớn nhất và nhỏ nhất lớp dòng chảy

trong các tháng và năm của tháng đó (đơn vị: mm) 65

27 Bảng 3.6.2. Biểu diễn giá trị lớn nhất và nhỏ nhất lớp dòng chảy

mặt trong từng năm và tháng của năm đó (đơn vị: mm) 66

28 Bảng 3.7. Thống kê giá trị lớp dòng chảy của 13 tiểu lưu vực sông

Bung từ 2000-2015 (đơn vị:mm) 66

29 Bảng 3.7.1. Tiểu lưu vực có giá trị lớp dòng chảy mặt (đơn vị:

mm) lớn nhất và nhỏ nhất từ 2000-2015 của sông Bung 68

30

Bảng 3.7.2. Năm có giá trị lớp dòng chảy mặt lớn nhất và nhỏ

nhất (đơn vị:mm) của 13 tiểu lưu vực sông Bung từ 2000-2015 68

31 Bảng 3.8. Bảng biến động lớp dòng chảy mặt năm 2000 theo hai

kịch bản

70

32 Bảng 3.9: Bảng biến động lớp dòng chảy mặt năm 2015 theo hai

kịch bản

72

6

DANH MỤC HÌNH

STT HÌNH TRANG

1 Hình 1.1. Thành phần trong GIS 9

2 Hình 1.2. Sơ đồ vòng tuần hoàn thủy văn 11

3 Hình 2.1. Sơ đồ thổ nhưỡng của lưu vực sông Bung 24

4 Hình 2.2: Sơ đồ bậc thang thủy điện trên sông Bung 30

5 Hình 3.1. Tiến trình mô phỏng SWAT 32

6

Hình 3.2. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Nam Giang, tỉnh

Quảng Nam 2000 34

7

Hình 3.3. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Nam Giang, tỉnh

Quảng Nam 2015 35

8 Hình 3.4. Cấu trúc tổng thể dữ liệu thời tiết 36

9 Hình 3.5. Bảng xử lý các thông số thời tiết tại trạm Thành Mỹ 37

10 Hình 3.6. Hiển thị phần dữ liệu lưu lượng dòng chảy trạm Thành

Mỹ

37

11 Hình 3.7.. Mô phỏng dòng chảy mặt 38

12 Hình 3.8. Quy trình thực hiện mô phỏng 40

13 Hình 3.9. Lớp dữ liệu DEM của lưu vực 41

14 Hình 3.10. Chức năng phân chia lưu vực 42

15 Hình 3.11. Bản đồ ranh giới, tiểu lưu vực sông Bung 43

16 Hình 3.12. Cửa xả đã chọn 44

17 Hình 3.13. Tính toán tiểu lưu vực sông Bung, huyện Nam Giang 44

19 Hình 3.14. Định nghĩa lớp sử dụng đất (Land use Data) 45

20 Hình 3.15. Kết quả dữ liệu Land Use Data 46

7

21 Hình 3.16. Định nghĩa lớp thổ nhưỡng (Soil Data) 46

22 Hình 3.17. Kết quả Soil Data 47

23 Hình 3.18. Định nghĩa độ dộc ( Slope) 47

24 Hình 3.19. Kết quả bản đồ dữ liệu Slope 48

27 Hình 3.20. Nhập thông số khí tượng 48

28 Hình 3.21. Tiến hành chạy SWAT 49

29 Hình 3.22. Bắt đầu chạy SWAT 49

30 Hình 3.23. Hộp thoại mô phỏng các kết quả của mô hình SWAT 51

31 Hình 3.24. Hộp thoại mô phỏng giá trị thủy văn trên lưu vực 51

32 Hình 3.25. Mô phỏng tóm tắt giá trị sử dụng đất 52

33 Hình 3.26. Mô phỏng giá trị trầm tích trên lưu vực sông Bung 52

34 Hình 3.27. Tương quan giữa xói mòn đất trên lưu vực sông 53

35 Hình 3.28. SWAT Graph hiển thị kết quả trích xuất dưới dạng đồ

thị

55

36

Hình 3.29. SWAT Graph hiển thị kết quả so sánh hệ số tương

quan N2 55

37 Hình 3.30. Bản đồ lưu vực sông Bung và các tiểu lưu vực 57

38 Hình 3.31. Biểu đồ thể hiện giá trị lớp dòng chảy mặt trong 12

tháng từ 2000-2015 59

39 Hình 3.32. Biểu đồ thể hiện sự tương quan về giá trị lớp dòng

chảy mặt của 13 tiểu lưu vực từ năm 2000-2015 61

40 Hình 3.33. Bản đồ lớp dòng chảy mặt theo hiện trạng sử dụng đất

năm 2000 63

41 Hình 3.34. Biểu đồ thể hiện giá trị lớp dòng chảy mặt trong 12

tháng từ 2000-2015 65

8

42 Hình 3.35. Biểu đồ thể hiện sự tương quan về giá trị lớp dòng

chảy mặt của 13 tiểu lưu vực từ 2000-2015 (đơn vị: mm) 67

43 Hình 3.36. Bản đồ lớp dòng chảy mặt theo hiện trạng sử dụng đất

năm 2015 69

44 Hình 3.37. Biểu đồ biến động lớp dòng chảy mặt năm 2000 theo 2

kịch bản

71

45 Hình 3.37. Biểu đồ biến động lớp dòng chảy mặt năm 2000 theo 2

kịch bản

73

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

STT BIỂU ĐỒ TRANG

1

Hình 3.41. Biểu đồ thể hiện giá trị lớp dòng chảy mặt trong 12

tháng từ 2000-2015 59

2

Hình 3.42. Biểu đồ thể hiện sự tương quan về giá trị lớp dòng

chảy mặt của 13 tiểu lưu vực từ năm 2000-2015 61

3

Hình 3.44. Biểu đồ thể hiện giá trị lớp dòng chảy mặt trong 12

tháng từ 2000-2015 65

4

Hình 3.45. Biểu đồ thể hiện sự tương quan về giá trị lớp dòng

chảy mặt của 13 tiểu lưu vực từ 2000-2015 (đơn vị: mm) 67

5

Hình 3.47. Biểu đồ biến động lớp dòng chảy mặt năm 2000 theo 2

kịch bản

71

6

Hình 3.48: Biểu đồ biến động lớp dòng chảy mặt năm 2015 theo 2

kịch bản

73

9

DANH MỤC BẢN ĐỒ

STT BẢN ĐỒ TRANG

1 Hình 2.2. Bản đồ hành chính Huyện Nam Giang, tỉnh Quảng 16

2

Hình 3.2. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Nam Giang, tỉnh

Quảng Nam 2000 34

3

Hình 3.3. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Nam Giang, tỉnh

Quảng Nam 2015 35

4 Hình 3.13. Bản đồ ranh giới, tiểu lưu vực sông Bung 57

5 Hình 3.40. Bản đồ lưu vực sông Bung và các tiểu lưu vực 63

6

Hình 3.46. Bản đồ lớp dòng chảy mặt theo hiện trạng sử dụng đất

năm 2015 69