- Trang Chủ
- Môi trường
- Ứng dụng công nghệ GIS thành lập bản đồ phân chia lưu vực sông phục vụ cảnh báo nguy cơ lũ quét cho huyện Thuận Châu tỉnh Sơn La
Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ
PHÂN CHIA LƯU VỰC SÔNG PHỤC VỤ CẢNH BÁO NGUY CƠ
LŨ QUÉT CHO HUYỆN THUẬN CHÂU TỈNH SƠN LA
Lại Tuấn Anh
Trường Đại học Thủy lợi, email: laituananh@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG này dựa trên lí thuyết là dòng chảy tại một ô
lưới (grid) sẽ chảy đến 1 trong 8 hướng xung
Phân chia lưu vực là bước cơ bản và tiên
quanh ô lưới đó (hình 1).
quyết để phục vụ cho các mô hình phân bố
thủy văn từ đó đưa ra các giải pháp trong việc
đánh giá nguồn nước trong lưu vực, cung cấp
thông tin hữu ích cho việc lập kế hoạch tài
nguyên nước, nghiên cứu lũ… Có hai phương
pháp được sử dụng để phân chia lưu vực đó là
(1) tự động dựa vào mô hình số độ cao DEM Hình 1. Hướng dòng chảy trong mô hình D8
kết hợp với GIS và (2) phương pháp thủ công Dữ liệu được sử dụng trong nghiên cứu này
trên nền bản đồ địa hình. Phần lớn các nghiên là dữ liệu sông ngòi được trích xuất từ bản đồ
cứu hiện nay đều sử dụng phương pháp thứ địa hình 1:50.000 và DEM (Digital Elevation
nhất (Nguyễn Duy Liêm và cộng sự, 2010; Model) có độ phân giải 12.5m được tải miễn
Yunxiang Luo và cộng sự, 2011; Scott Haag phí trên website https://search.asf.alaska.edu/#/
và cộng sự, 2019) do phương pháp này có độ làm dữ liệu đầu vào để phân chia lưu vực, tính
chính xác cao, phát huy được các chức năng toán các thông số thủy văn và đối sánh kết
của công cụ máy tính như liên kết, tự động quả. Tiến trình phân chia lưu vực sử dụng
hóa, ứng dụng mở rộng trong các tính toán xử công cụ ArcSWAT tích hợp trên GIS được
lý phía sau đó và phù hợp với những khu vực thực hiện theo sơ đồ sau:
có địa hình phức tạp, độ dốc lớn. Trong
nghiên cứu này, phương pháp sử dụng DEM
kết hợp với dữ liệu thủy văn sử dụng thuật
toán Burn In trong ArcSWAT được áp dụng
và thử nghiệm cho huyện Thuận Châu tỉnh
Sơn La nhằm tính toán các thông số về lưu
vực, độ dốc, độ cao, diện tích của các tiểu lưu
vực (Winchell, M và cộng sự, 2013) do khu
vực này thường xuyên xảy ra tai biến lũ quét
trong những năm gần đây và chưa có một
Hình 2. Sơ đồ phương pháp nghiên cứu
nghiên cứu cụ thể nào.
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Phân chia lưu vực
Để xác định lưu vực sông một cách tự
động, hầu hết các công cụ được xây dựng Hướng dòng chảy: từ mô hình số độ cao
dựa trên lý thuyết "mô hình dòng chảy 8 DEM dạng raster với độ phân giải 12,5m, sử
hướng" (D8 flow direction Model). Mô hình dụng mô hình SWAT để xác định lưu vực
463
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
dựa trên mức độ tích lũy dòng chảy theo mô 3.2. Tính toán các thông số liên quan
hình tám hướng (D8). Mô hình mạng lưới đến lưu vực
dòng chảy D8 thích hợp để tính toán dòng
Do trong huyện Thuận Châu có suối Muội
chảy hội tụ cho các ứng dụng mô hình thủy
chảy qua và đây là con suối điển hình có lưu
văn khác nhau kết hợp với dữ liệu sông ngòi
vực lớn nhất và lũ quét thường xảy ra trên
(Winchell, M và cộng sự, 2013). Kết quả khi
lưu vực này trong quá khứ nên trong nghiên
sử dụng thuật toán D8 mô phỏng dòng chảy
cứu này tác giả lựa chọn lưu vực Suối muội
được thể hiện ở hình 3 và phân chia các tiểu
để tính toán.
lưu vực cho cả huyện Thuận Châu (hình 4).
Sau khi phân chia lưu vực, ứng với mạng
lưới dòng chảy lưu vực suối Muội có 54 tiểu
lưu vực (hình 5).
Hình 5. Bản đồ mạng lưới dòng chảy
Hình 3. Bản đồ hướng dòng chảy
Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng
Ứng với giá trị thể hiện màu trên các ô chức năng Zonal Statistical được tích hợp
pixel trong bản đồ có thể nhận thấy được xu trên modul ArcToolbox để liên kết giữa các
hướng dòng chảy trên lưu vực tập trung ở tiểu lưu vực với lớp độ cao, độ dốc để tính
hướng Đông Bắc (97.135 pixel). toán ra độ cao và độ dốc trung bình trên từng
lưu vực. Độ cao lưu vực với vị trí thấp nhất là
175m và cao nhất là 1783m. Độ cao trung
bình 978,5m. Các lưu vực nằm ở độ cao
tương đối lớn và đây chính là điều kiện thuận
lợi để lũ quét xảy ra (hình 6).
Hình 4. Bản đồ phân chia Hình 6. Bản đồ độ cao trung bình
lưu vực huyện Thuận Châu các tiểu lưu vực
464
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
Độ dốc trung bình trên các tiểu lưu vực từ dòng chảy, độ cao và độ dốc tương đối phù
10.9 độ đến 28.7 độ. Qua đồ thị biểu thị độ hợp với thực tế và có thể được sử dụng làm
dốc trung bình trên 54 tiểu lưu vực cho thấy dữ liệu đầu vào cho các mô hình nghiên cứu
độ dốc trên lưu vực là tương đối lớn và nó làm lũ quét, trượt lở đất…
gia tăng khả năng sinh lũ quét khi có mưa ở
cường độ lớn trong một thời gian ngắn.
Hình 8. Mạng lưới dòng chảy
trên mô hình 3D
4. KẾT LUẬN
Thuận Châu là một huyện miền núi phía
Hình 6. Bản đồ độ dốc trung bình Tây Bắc của tỉnh Sơn La có nhiều sông suối
các tiểu lưu vực nhưng đa số là sông suối nhỏ, ngắn và dốc,
Nhìn vào biểu đồ diện tích (hình 7) các Sự khác biệt về địa hình, thổ nhưỡng và sự
tiểu lưu vực ta thấy diện tích các tiểu lưu vực biến đổi khí hậu toàn cầu trong những năm
có diện tích nhỏ nhất là 3.18 ha và lớn nhất là gần đây làm cho lũ lụt xảy ra ngày càng phức
2750 ha. Các lưu vực tập trung chủ yếu ở tạp. Lũ quét phụ thuộc rất lớn vào đặc trưng
ngưỡng dưới 1000 ha. của lưu vực như độ cao, độ dốc trung bình
các tiểu lưu vực, chiều dài mạng lưới sông…,
vì vậy việc ứng dụng công nghệ GIS để thành
lập bản đồ phân chia lưu vực và chiết tách
các thông số địa hình, thủy văn có ý nghĩa
khoa học và thực tiễn trong cảnh báo nguy cơ
và giảm thiểu thiệt hại do lũ quét gây ra.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Scott Haag, et al., (2019). Development of a
data model to facilitate rapid Watershed
Delineation. Environmental Modelling &
Software, 122, 1039-1061.
[2] Winchell, M.,(2013). ArcSWAT Interface
Hình 7. Bản đồ diện tích các tiểu lưu vực for SWAT2012 (User’s Guide).
Các kết quả sau đó được so sánh với dữ https://search.asf.alaska.edu/#/
liệu được trích xuất từ bản đồ địa hình tỷ lệ [3] Yunxiang Luo và cộng sự (2011). GIS
Techniques for Watershed Delineation of
1:50000 và chồng xếp lên mô hình 3D để
SWAT Model in Plain Polders, 2050-2057.
kiểm chứng kết quả (hình 8). Kết quả cho
thấy các thông số về thủy văn như mạng lưới
465
nguon tai.lieu . vn