Xem mẫu

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

nguon tai.lieu . vn