Khóa luận tốt ngiệp ỨNG DỤNG mô HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG nước mặt lưu vực SÔNG LA NGÀ

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWAT ĐÁNH
GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT
LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đỗ Ngọc Uyên
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Kim Lợi
KS. Nguyễn Duy Liêm

1


NỘI DUNG

1

Lý do chọn đề tài

2

Mục tiêu đề tài

3
4
5

Phương pháp nghiên cứu

Kết quả - thảo luận

Kết luận - kiến nghị
2

Lý do chọn đề tài
Chất thải công nghiệp

Chất thải nông nghiệp

LVS Đồng Nai

Chất thải sinh hoạt

Chất thải y tế

3


Lý do chọn đề tài
4.010 km2

Cao
nguyên Di
Linh

Phụ lưu
sông
Đồng Nai

STT

Sử dụng đất
(2000)

Diện tích (ha)

Diện tích (%)

1

Đất nông nghiệp

222.184,51

54,22

2

Đất lâm nghiệp

154.629,82

37,73

3

Đất dân cư

22.725,00

5,55

4

Mặt nước

10.244,69

2,50

409.784,02

100,00

Tổng

4


Lý do chọn đề tài
Lý do chọn mô hình SWAT
Cao
nguyên
Đồng
bằng

 Dòng chảy mang tính một chiều

5


Lý do chọn đề tài
Lý do chọn mô hình SWAT (tt)

•Ưu điểm SWAT:
– Mô tả bài toán một chiều.
– Mô phỏng LLDC và CLN với độ chính xác khá
cao và đã được kiểm chứng.
– Giao diện thân thiện, dễ sử dụng và có khả năng
tích hợp với GIS.
– Là mô hình miễn phí.
6


Lý do chọn đề tài
Một số nghiên cứu ứng dụng SWAT đánh giá chất
lượng nước:
– Nghiên cứu của Nguyễn Kiên Dũng, Nguyễn Thị
Bích (2005): “Ứng dụng SWAT tính toán dòng chảy
và bùn cát lưu vực sông Sê San”.
– Nghiên cứu của Nguyễn Hà Trang (2009): “Ứng
dụng công nghệ GIS và mô hình SWAT đánh giá và
dự báo CLN lưu vực sông Đồng Nai”.
– Nghiên cứu của Nguyễn Thanh Tuấn (2011): “Ứng
dụng công nghệ GIS và mô hình SWAT đánh giá
CLN lưu vực hồ Dầu Tiếng”.
– Nghiên cứu của Trần Xuân Lộc (2012): “Ứng dụng
mô hình SWAT đánh giá CLN lưu vực hồ Cầu Mới
tỉnh Đồng Nai”.

7


Lý do chọn đề tài

Kết quả đạt được:
•Cơ bản mô phỏng LLDC, CLN trên lưu vực.
•So sánh các thông số với QCVN 08:2008/BTNMT.
Tồn tại:
•Chưa hiệu chỉnh, kiểm chứng mô hình.
•Chưa đưa vào mô hình các dữ liệu về nông
nghiệp, công nghiệp,…

8


Mục tiêu đề tài
• Thiết lập, chạy mô hình SWAT.
• Mô phỏng, đánh giá độ chính xác kết quả mô
phỏng LLDC và CLN.
• Khảo sát mối quan hệ giữa LLDC và CLN.
• So sánh, đánh giá các thông số CLN lưu vực
với QCVN 08:2008/BTNMT.

9


Phương pháp nghiên cứu
Thu thập, xử lý dữ liệu

Bản đồ
địa hình

Phân chia

Bản đồ
sử dụng đất

Bản đồ
thổ nhưỡng

lưu
vực
DEM

Phân tích
đơn vị
thủy văn

Xác định
dòng chảy

Chồng lớp
sử dụng đất/
đất/độ dốc

Định nghĩa
cửa xả lưu vực

Định nghĩa
đơn vị thủy văn

Tính toán thông
số tiểu lưu vực

LLDC
thực đo

Dữ liệu
thời tiết

Ghi chép dữ
liệu đầu vào

CLN
thực đo

Đánh giá
mô hình

Chạy mô
hình SWAT
Không

Chấp
nhận
Có

Đánh giá
LLDC, CLN

10


Phương pháp nghiên cứu

Thu thập, xử lý dữ liệu
DEM
•
•

ASTER GDEM
Độ phân giải: 30 m

11


Thu thập, xử lý dữ liệu
Sử dụng đất 2000
VQHTLMN

18 loại hình
sử dụng đất

12


Thu thập, xử lý dữ liệu
Thổ nhưỡng
VQHTLMN

15 loại đất

13

Thu thập, xử lý dữ liệu
Thời tiết

•
•

VQHTLMN
Theo ngày (1997 – 2010)

14


Thu thập, xử lý dữ liệu
LLDC thực đo

•
•

VQHTLMN
Theo ngày (1997 – 2003)

15


Thu thập, xử lý dữ liệu
CLN thực đo

•
•

Phòng Quan trắc Môi trường
Theo ngày (2010)

16


Phương pháp nghiên cứu
Phân chia lưu vực

68 tiểu lưu vực

17


Phương pháp nghiên cứu
Phân tích đơn vị thủy văn
•
•
•

Chồng lớp sử dụng đất/ đất/ độ dốc
Giá trị ngưỡng 0 %/ 0 %/ 0 %
Số đơn vị thủy văn: 2.378

18


Phương pháp nghiên cứu
Ghi chép dữ liệu đầu vào

19


Phương pháp nghiên cứu
Các chỉ số đánh giá mô hình
Hệ số xác định (R2)

Chỉ số Nash – Sutcliffe (NSI)

Trong đó,
O là giá trị thực đo (m3/s)
Ō là giá trị thực đo trung bình (m3/s)
P là giá trị mô phỏng (m3/s)
P là giá trị mô phỏng trung bình (m3/s)
n là số lượng giá trị tính toán.

20


Kết quả, thảo luận
Đánh giá độ chính xác của kết quả
mô phỏng LLDC theo ngày (1997 – 2003)
Năm
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003

Hệ số tương quan (R2)
Phú Điền
0,277
0,245
0,102
0,194
0,226
0,303
0,213

Tà Pao
0,358
0,365
0,311
0,233
0,222
0,333
0,217

Chỉ số Nash - Sutcliffe
(NSI)
Phú Điền
Tà Pao
-0,661
-0,190
-3,519
-1,575
-2,061
-0,413

-6,352
-4,692
-2,049
-2,776
-8,204
-9,582
-8,375
-4,782

Trạm Phú Điền

21


Kết quả, thảo luận
Đánh giá độ chính xác của kết quả
mô phỏng LLDC theo tháng (1997 – 2003)
Năm
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003

Hệ số tương quan (R2)
Phú Điền
Tà Pao
0,822

0,852
0,692
0,619
0,331
0,409
0,832
0,838
0,944
0,654

0,815
0,654
0,889
0,593

Chỉ số Nash - Sutcliffe (NSI)
Phú Điền
Tà Pao
0,660
0,724
0,004
0,242
-1,000
-0,477
-1,046
-0,334
-2,122
-2,278

-1,856

-0,380
-3,009
-1,154

Trạm Phú Điền

22


Kết quả, thảo luận
Đánh giá độ chính xác của kết quả
mô phỏng CLN (2010)
STT
1
2
3

4

5
6

Thông số
Oxy hoa tan
(DO)
Tổng chất rắn
lơ lửng (TSS)
Ammonia
(NH4+) (tính theo
N)

Nitrit
(NO2-) (tính theo
N)
Nitrat
(NO3-) (tính theo
N)
Phosphat (PO43-)

Hệ số tương quan (R2)
SW_LN_01
SW_LN_02

Chỉ số Nash - Sutcliffe (NSI)
SW_LN_01
SW_LN_02

0

0

-34,350

-36,179

0

0

-2,421

-2,003

0,146

0

-3,918

-2,530

0

0

-2,826

-4,910

0,494

0,436

-188,007

-86,538

0,297

0,062

-5,219

-12,291

23


Kết quả, thảo luận
Mối quan hệ giữa LLDC và các thông số CLN

Điểm 01

4,88

3,875

Điểm 02
126

117

R2 (thông số CLN và LLDC mô phỏng)
SW_LN_01
SW_LN_02

TSS

NH4+

NO2-

NO3-

Phosphat

0,828 0,483

0,632

0,517

0,301

0,303

0,736 0,637

0,777

0,806

0,053

0,220

DO

 Chất lượng nước mặt có xu hướng thay đổi theo diễn biến
lưu lượng dòng chảy (tương quan khá cao).

24


So sánh CLN với quy chuẩn
TSS
Nitrit
Phospha
t

25