Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và mô hình thủy văn phân bố trong đánh giá ảnh hưởng của việc thay đổi thảm phủ đến tài nguyên nước lưu vực sông cầu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.73 MB, 86 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
---------------
ĐINH XUÂN HÙNG
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ
MÔ HÌNH THỦY VĂN PHÂN BỐ TRONG ĐÁNH GIÁ ẢNH
HƯỞNG CỦA VIỆC THAY ĐỔI THẢM PHỦ ĐẾN TÀI
NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẦU
HÀ NỘI, NĂM 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
ĐINH XUÂN HÙNG
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ
MÔ HÌNH THỦY VĂN PHÂN BỐ TRONG ĐÁNH GIÁ ẢNH
HƯỞNG CỦA VIỆC THAY ĐỔI THẢM PHỦ ĐẾN TÀI
NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẦU
Chuyên ngành
Mã số
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
: Thủy văn học
: 60440225
1.PGS.TS Ngô Lê An
2.TS. Lê Viết Sơn
HÀ NỘI, NĂM 2018
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã
được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận văn
Đinh Xuân Hùng
i
Lời cảm ơn
Để hoàn thành khóa luận này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS
Ngô Lê An - Giảng viên khoa Thủy văn và Tài nguyên nước, trường Đại học
Thủy lợi; TS. Lê Viết Sơn - Phòng Quy hoạch Thủy lợi Bắc Bộ - Viện Quy
hoạch Thủy lợi đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình viết luận văn tốt
nghiệp. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới NCS.ThS Hà Thanh
Lân - Phòng Đào tạo, Hợp tác Quốc tế -Viện Quy hoạch Thủy lợi đã tạo điều
kiện, giúp đỡ em trong thời gian qua. Em chân thành cảm ơn quý thầy, cô trong
khoa Thủy văn và Tài nguyên nước, Trường Đại học Thủy lợi cùng các anh chị
ở Viện Quy hoạch Thủy lợi đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức trong thời
gian em học tập. Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ
là nền tảng cho quá trình nghiên cứu luận văn mà còn là hành trang quý báu
trong quá trình công tác sau này. Em chân thành cảm ơn Ban giám đốc Viện
Quy hoạch Thủy lợi đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi để em học tập tại
trường. Cuối cùng em kính chúc quý thầy, cô dồi dào sức khỏe và thành công
trong sự nghiệp cao quý. Đồng kính chúc các cô, chú, anh, chị trong Viện Quy
hoạch Thủy lợi luôn dồi dào sức khỏe, đạt được nhiều thành công trong công
việc.
Trân trọng
Hà Nội, ngày 31 tháng 7 năm 2018
Học viên
Đinh Xuân Hùng
ii
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... vii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ................................ viii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài........................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................3
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: ............................................................ 3
4.1 Cách tiếp cận .....................................................................................................3
4.2 Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU .............................................4
1.1 Tổng quan về công nghệ Viễn thám ......................................................................4
1.1.1 Trên thế giới ...................................................................................................5
1.1.2 Trong nước .....................................................................................................8
1.1.3 Đánh giá chung về các nghiên cứu trong nước và ngoài nước có liên quan 10
1.2 Tổng quan về mô hình thủy văn phân bố hiện nay .............................................11
1.2.1 Ngoài nước ...................................................................................................11
1.2.2 Trong nước ...................................................................................................14
1.2.3 Đánh giá chung về nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn phân bố hiện
nay ......................................................................................................................... 15
1.3 Một số nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp mô hình thủy văn
phân bố trong quản lý, đánh giá tài nguyên nước ..................................................... 15
1.3.1 Các nghiên cứu trên thế giới.........................................................................15
1.4.2 Các nghiên cứu trong nước...........................................................................17
1.4.3 Đánh giá chung về khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám và mô hình
thủy văn phân bố trong quản lý, đánh giá tài nguyên nước: .................................18
1.4 Tổng quan về số liệu viễn thám mưa vệ tinh hiện nay ........................................19
1.5 Tổng quan về khu vực nghiên cứu ......................................................................23
1.5.1 Đặc trưng về vị trí địa lý, kinh tế- xã hội ..................................................... 23
1.5.2 Đặc trưng về nhiệt độ ...................................................................................23
1.5.3 Đặc trưng về mưa ......................................................................................... 24
1.5.4 Đặc trưng về chế độ thủy văn .......................................................................28
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................... 29
2.1 Phương pháp nghiên cứu và xử lý dữ liệu ảnh Viễn thám ..................................29
2.1.1 Công nghệ Google Earth Engine ..................................................................29
2.1.2 Dữ liệu ảnh viễn thám ..................................................................................29
2.2 Xử lý cơ sở dữ liệu đầu vào cho mô hình thủy văn SWAT bằng công nghệ viễn
thám ........................................................................................................................... 36
2.2.1 Xây dựng bản đồ độ cao số ..........................................................................36
iii
2.2.2 Xây dựng bản đồ thổ nhưỡng .......................................................................37
2.2.3 Xây dựng bản đồ thảm phủ ..........................................................................38
2.2.4 Dữ liệu mưa vệ tinh ...................................................................................... 42
2.3 Nghiên cứu xây dựng mô hình SWAT trong mô phỏng dòng chảy....................45
2.3.1 Phương pháp .................................................................................................45
2.3.2 Thiết lập mô hình và trình tự thực hiện ........................................................ 46
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ ....................................................................53
3.1 Ứng dụng công nghệ viễn thám trong xây dựng bản đồ thảm phủ ..................... 53
3.1.1 Ứng dụng công nghệ Google Earth Engine trong xây dựng bản đồ thảm phủ
cơ bản..................................................................................................................... 53
3.1.2 So sánh, đánh giá kết quả xây dựng bản đồ thảm phủ bằng công nghệ
Google Earth Engine và dữ liệu của SERVIR Mekong ........................................56
3.2 Kết quả đánh giá dữ liệu mưa vệ tinh ..................................................................58
3.3 Kết quả, đánh giá mô phỏng dòng chảy lưu vực sông Cầu sử bằng mô hình
SWAT ........................................................................................................................ 62
3.3.1 Hiệu chỉnh mô hình ...................................................................................... 63
3.3.2 Phân tích kết quả .......................................................................................... 65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 72
Kết luận...................................................................................................................... 72
Kiến nghị ...................................................................................................................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 74
iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Bản đồ thảm phủ miền Đông Bắc Iran qua các năm: (A) 1972; (B) 1986; (C)
2000 và (D) 2014 .............................................................................................................6
Hình 1.2: Bản đồ sử dụng đất vùng Tanguar Haor, Sunamganj, Bangladesh .................7
Hình 1.3: Sơ đồ hiện trạng và cơ cấu, diện tích các kiểu thảm thực vật huyện Kỳ Anh,
Hà Tĩnh năm 2008. ..........................................................................................................8
Hình 1.4: Bản đồ sử dụng đất qua các năm 1967; 1989; 1998 và 2005 của xã Châu
Khê, huyện Con Cuông, tỉnh Nghệ An............................................................................9
Hình 1.5: Bản đồ nguy cơ hạn hán các năm 2000;2005;2010 và 2014 sử dụng chỉ số
TVDI khu vực huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận......................................................... 10
Hình 1.6: Bản đồ sử dụng đất/thảm phủ lưu vực sông Jiulong, Trung Quốc theo các
năm 2002, 2007 và 2010. .............................................................................................. 12
Hình 1.7: Kết quả hiệu chỉnh dòng chảy lưu vực sông Olifants giai đoạn 1988-2001 .13
Hình 1.8: Kết quả mô phỏng dòng chảy lưu vực sông Olifants giai đoạn 2002-2013 sau
khi sử dụng bộ thông số đã hiệu chỉnh ..........................................................................13
Hình 1.9: Tỷ lệ thay đổi tài nguyên nước (%) dưới tác dụng của sử dụng đất vùng
Great Lake-Michigan và Wisconsin sử dụng ảnh viễn thám và mô hình SWAT .........16
Hình 1.10: Nền tảng công nghệ mô hình do Trường Đại học Công nghệ Delft và
Future Water (Hà Lan) xây dựng dựa trên mô hình SPHY và công nghệ viễn thám
phục vụ đánh giá nguồn nước lưu vực sông Hồng. ....................................................... 17
Hình 1.11:Dữ liệu mưa CHIRPS cho châu Phi ngày 04-04-2017 .................................20
Hình 1.12: Dữ liệu mưa CMORPH ngày 08-11-2015 ở Autralia .................................21
Hình 1.13: Dữ liệu mưa GPM toàn cầu ngày 01-07-2014 ............................................22
Hình 2.1: Phương pháp nghiên cứu của đề tài .............................................................. 29
Hình 2.2: Lưu vực sông Cầu tổ hợp màu tự nhiên bằng ảnh Landsat các năm: (1) 2000;
(2) 2010; (3) 2015 trên nền Google map. ......................................................................34
Hình 2.3: Bản đồ độ cao số lưu vực sông Cầu .............................................................. 37
Hình 2.4: Bản đồ thổ nhưỡng lưu vực sông Cầu ........................................................... 38
Hình 2.5: Sơ đồ xây dựng bản đồ thảm phủ theo Servir-Mekong ................................ 39
Hình 2.6: Bản đồ thảm phủ lưu vực sông Cầu năm 2000 .............................................40
Hình 2.7: Bản đồ thảm phủ lưu vực sông Cầu năm 2010 .............................................41
Hình 2.8:Bản đồ thảm phủ lưu vực sông Cầu năm 2015 ..............................................42
Hình 2.9: Sơ đồ diễn giải mô phỏng nguồn nước bằng mô hình SWAT ...................... 45
Hình 2.10: Phân chia lưu vực bằng Watershed Delineation .........................................46
Hình 2.11: Sơ đồ các tiểu lưu vực, các công trình trên lưu vực sông Cầu ....................48
Hình 2.12: Bản đồ điểm đo mưa vệ tinh CHIRPS trên lưu vực sông Cầu ....................51
Hình 3.1: Bản đồ thảm phủ lưu vực sông Cầu năm 2000 .............................................54
Hình 3.2: Bản đồ thảm phủ lưu vực sông Cầu năm 2010 .............................................55
Hình 3.3: Bản đồ thảm phủ lưu vực sông Cầu năm 2015 .............................................56
Hình 3.4: Biểu đồ mưa thực đo và mưa vệ tinh CHIRPS trạm Bắc Cạn ...................... 58
Hình 3.5: Biểu đồ quan hệ mưa tháng thực đo - mưa vệ tinh CHIRPS trạm Bắc Cạn .59
Hình 3.6: Biểu đồ mưa thực đo và mưa vệ tinh CHIRPS trạm Định Hóa ....................59
Hình 3.7: Biểu đồ quan hệ mưa tháng thực đo - mưa vệ tinh CHIRPS trạm Định Hóa
.......................................................................................................................................60
Hình 3.8: Biểu đồ mưa thực đo và mưa vệ tinh CHIRPS trạm Thái Nguyên ...............60
v
Hình 3.9: Biểu đồ quan hệ mưa tháng thực đo - mưa vệ tinh CHIRPS trạm Thái
Nguyên........................................................................................................................... 61
Hình 3.10: Biểu đồ mưa thực đo và mưa vệ tinh CHIRPS trạm Bắc Ninh ...................61
Hình 3.11: Biểu đồ quan hệ mưa tháng thực đo - mưa vệ tinh CHIRPS trạm Bắc Ninh
.......................................................................................................................................62
Hình 3.12: Kết quả mô phỏng dòng chảy tại trạm Gia Bảy giai đoạn 1997 – 2003 .....63
Hình 3.13: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Gia Bảy giai đoạn 1997 – 2003 ........65
Hình 3.14: Đường phân bố lưu lượng thực đo - lưu lượng mô phỏng tại trạm Gia Bảy
giai đoạn 1997 - 2003 ....................................................................................................65
Hình 3.15: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Gia Bảy giai đoạn 2004 - 2011 .........66
Hình 3.16: Đường quan hệ lưu lượng thực đo - lưu lượng mô phỏng theo tháng tại
trạm Gia Bảy giai đoạn 2004 - 2011 .............................................................................66
Hình 3.17: So sánh đường quá trình dòng chảy trạm thủy văn Gia Bảy năm 2000 sử
dụng bản đồ thảm phủ năm 2000, 2010 và 2015........................................................... 68
Hình 3.18: So sánh đường quá trình dòng chảy trạm thủy văn Gia Bảy năm 2010 sử
dụng bản đồ thảm phủ năm 2000, 2010 và 2015........................................................... 69
Hình 3.19: Đường quá trình dòng chảy trạm thủy văn Gia Bảy năm 2015 sử dụng bản
đồ thảm phủ năm 2000, 2010 và 2015 ..........................................................................70
vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Một số nguồn mưa phổ biến hiện nay ........................................................... 22
Bảng 1.2: Nhiệt độ tháng năm trung bình nhiều năm tại các trạm (Đơn vị: 0C) ...........24
Bảng 1.3: Tổng lượng mưa trung bình nhiều năm tại một số trạm (mm) ..................... 25
Bảng 1.4: Tần suất mưa năm tại một số trạm ................................................................ 26
Bảng 1.5: Lượng mưa mùa mưa, mùa khô và tỉ lệ các mùa so với mưa năm (mm) .....27
Bảng 2.1: Lịch sử phát triển ảnh vệ tinh Landsat qua các mốc thời gian ..................... 29
Bảng 2.2: Một số thông số chính của nguồn ảnh Landsat được sử dụng ...................... 32
Bảng 2.3: Mức đánh giá chỉ số NSE .............................................................................44
Bảng 2.4: Thông số hồ chứa và công trình thủy lợi nhập trong mô hình ...................... 47
Bảng 2.5: Phân loại thảm phủ và diện tích từng loại trên lưu vực sông Cầu năm 2000;
2010 và năm 2015..........................................................................................................49
Bảng 2.6: Các loại hình thổ nhưỡng trên lưu vực sông Cầu: ........................................49
Bảng 2.7: Phân ngưỡng độ dốc trong mô hình .............................................................. 50
Bảng 3.1: Sự thay đổi diện tích các lớp thảm phủ theo từng năm ................................ 53
Bảng 3.2: Tỷ lệ diện tích giữa bản đồ thảm phủ của Servir-Mekong và Google Earth
Engine ............................................................................................................................ 57
Bảng 3.3: Chỉ số KGE và NSE tại một số trạm trên lưu vực sông Cầu ........................ 58
Bảng 3.4: Mức đánh giá chỉ số NSE và PBIAS ............................................................ 63
Bảng 3.5: Các thông số hiệu chỉnh trong mô hình: ....................................................... 64
Bảng 3.6: Lưu lượng tháng trạm Gia Bảy với kịch bản mô phỏng dòng chảy năm 2000
sử dụng bản đồ thảm phủ năm 2000; 2010 và 2015 (đơn vị: m3/s)............................... 67
Bảng 3.7: Lưu lượng tháng trạm Gia Bảy với kịch bản mô phỏng dòng chảy năm 2010
sử dụng bản đồ thảm phủ năm 2000; 2010 và 2015 (đơn vị: m3/s)............................... 68
Bảng 3.8: Lưu lượng tháng trạm Gia Bảy với kịch bản mô phỏng dòng chảy năm 2015
sử dụng bản đồ thảm phủ năm 2000; 2010 và 2015 (đơn vị: m3/s)............................... 69
vii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ
GIS
Geographic Information System - Hệ thống thông tin địa lý
DEM
Digital Elevation Model – Mô hình độ cao số
SWAT
Soil and Water Assessment Tool – Công cụ quản lý đất và nước
GPM
Global Precipitation Measurement
CMORPH
MORPHing CPC
CHIRPS
Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Station
GEE
Google Earth Engine
RGB
Red-Green-Blue
ASTER GDEM
ASTER Global Digital Elevation Model
USGS
United States Geological Survey - Cục khảo sát địa chất Hoa Kỳ
FAO
Food and Agriculture Organization - Tổ chức Nông nghiệp và
lương thực Liên Hiệp Quốc
NASA
National Aeronautics and Space Administration – Cơ quan Hàng
không và Vũ trụ Hoa Kỳ
KGE
Kling-Gupta - chỉ số đánh giá mưa theo công thức Kling-Gupta
NSE
Nash-Sutcliffe - Chỉ số hiệu quả
PBIAS
Phần trăm sai số
R2
Hệ số tương quan
viii
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, tài nguyên nước là một trong những tài nguyên có ý nghĩa sống còn đối với
sự phát triển của con người. Trong đó, dòng chảy đóng vai trò quan trọng trong hình
thành lên tài nguyên nước. Sự biến đổi của thảm phủ thực vật là một trong những
nguyên nhân chính gây nên sự thay đổi dòng chảy. Nghiên cứu sự thay đổi của thảm
phủ thực vật có ý nghĩa rất quan trọng trong việc đánh giá biến động dòng chảy.
Khoa học viễn thám là sản phẩm khoa học hiện đại của nhân loại, được hình thành với
mục đích giám sát bề mặt của trái đất, và được ứng dụng rộng rãi từ những năm 1970
của thế kỷ trước, phổ biến ở các nước có nền kinh tế mạnh như Mỹ, Anh, Canada,
Nhật Bản, Pháp, và Đài Loan (Trung Quốc). Ngày nay khoa học viễn thám thâm nhập
hầu hết vào các lĩnh vực nghiên cứu nói chung và tài nguyên nước nói riêng, và đã chỉ
ra những thế mạnh, những lợi ích đáng kể như; nghiên cứu được đối tượng từ xa và
trong quá khứ, tiết kiệm thời gian, công sức, cũng như chi phí tài chính. Với những ưu
điểm về độ bao phủ không gian rộng lớn, chu kỳ thu nhận dữ liệu ngắn, mức độ chi
tiết cao (ảnh vệ tinh độ phân giải cao và siêu cao), sử dụng các dải phổ đặc biệt khác
nhau để quan trắc các đối tượng… công nghệ viễn thám đang trở thành công nghệ chủ
đạo cho quản lý, giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường và thiên tai hiện nay
trên thế giới.
Mô hình thủy văn phân bố với ưu điểm là mô hình mã nguồn mở, tích hợp nhiều
nguồn dữ liệu toàn cầu, cung cấp dữ liệu đầu ra ở khoảng thời gian dài và không gian
rộng lớn, tính toán nhiều dữ liệu đầu ra, cung cấp những kiến thức tổng quan nhất
phục vụ cho việc quản lý, đánh giá tài nguyên nước trong vùng nghiên cứu. Hiện nay
trên thế giới có nhiều mô hình thủy văn phân bố được sử dụng, trong nghiên cứu này
sử dụng mô hình SWAT với ưu điểm là dạng mã nguồn mở, được cung cấp miễn phí,
dữ liệu đầu vào được xử lý một cách thuận tiện, cho phép mô hình hóa các lưu vực
không có mạng lưới quan trắc, mô phỏng tác động của thay đổi dữ liệu đầu vào như sử
dụng đất, thổ nhưỡng và các dữ liệu khí tượng. SWAT cho phép mô hình hóa nhiều
quá trình vật lý trên một lưu vực.
1
Việc kết hợp công nghệ viễn thám và mô hình thủy văn phân bố, với mô hình thủy văn
phân bố sử dụng các dữ liệu đầu vào là dữ liệu viễn thám với nhiều ưu điểm như:
nhiều nguồn thông tin, chu kì thu nhận thông tin ngắn, xử lí trên diện rộng, không phụ
thuộc vào điều kiện xã hội – chính trị trên mặt đất. Những ưu điểm nổi bật đó đã làm
cho viễn thám trở thành dữ liệu đầu vào được sử dụng hiệu quả trong mô hình thủy
văn phân bố.
Vì vậy, đánh giá sự biến động của thảm phủ thực vật ứng dụng công nghệ viễn thám
và mô hình SWAT giúp ta có có cái nhìn tổng quan hơn về sự biến đổi thảm phủ thực
vật phục vụ công tác đánh giá sự biến động tài nguyên nước trên lưu vực sông Cầu.
Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và mô hình thủy văn phân bố
trong đánh giá ảnh hưởng của việc thay đổi thảm phủ đến tài nguyên nước lưu
vực sông Cầu” sử dụng công nghệ viễn thám phân tích sự thay đổi thảm phủ thực vật
kết hợp mô hình thủy văn phân bố SWAT đánh giá tác động của thảm phủ thực vật
qua các năm 2000, 2010 và 2015 đến dòng chảy trên lưu vực sông Cầu.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của luận văn là nghiên cứu sử dụng công nghệ viễn thám và mô hình
thuỷ văn để đánh giá ảnh hưởng của thảm phủ đến tài nguyên nước trên lưu vực sông
Cầu.
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu này, luận văn cần thực hiện các mục tiêu sau:
- Nghiên cứu cơ sở khoa học của việc ứng dụng công nghệ viễn thám trong xây dựng
bản đồ thảm phủ và cơ sở dữ liệu đầu vào cho mô hình thủy văn phân bố.
- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám trong phân tích, đánh giá quá trình thay
đổi thảm phủ thực vật trên lưu vực sông Cầu.
- Nghiên cứu xây dựng mô hình thủy văn phân bố SWAT dựa trên đầu vào từ công
nghệ viễn thám và ứng dụng mô hình trong mô phỏng diễn biến tài nguyên nước.
2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Sự thay đổi của thảm phủ thực vật ảnh hưởng đến biến đổi tài
nguyên nước (cụ thể là dòng chảy) lưu vực sông Cầu xét trong các năm 2000; 2010 và
2015.
- Phạm vi nghiên cứu: về không gian là lưu vực sông Cầu. Do thời gian còn hạn chế,
luận văn chỉ nghiên cứu tập trung vào dòng chảy (thời đoạn tháng) mà không xem xét
các đối tượng nghiên cứu khác như nước ngầm, chế độ dòng chảy, nhu cầu sử dụng
nước.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
4.1 Cách tiếp cận
- Tiếp cận tổng hợp: tiếp cận theo các bước thu thập dữ liệu vệ tinh và các tài liệu thực
tế. Kiểm định dữ liệu vệ tinh để áp dụng cho những vùng thiếu hoặc không có số liệu
thực tế.
- Tiếp cận kế thừa: sử dụng các phương pháp tính toán, phân loại sử dụng đất bằng
công nghệ viễn thám và các kinh nghiệm nghiên cứu trước đây ứng dụng mô hình
SWAT.
4.2 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu của đề tài là kết hợp dữ liệu viễn thám làm đầu vào với mô
hình thủy văn phân bố SWAT để mô phỏng dòng chảy tại trạm thủy văn Gia Bảy với
ba kịch bản thảm phủ các năm 2000, 2010 và 2015. Để từ đó đánh giá được sự thay
đổi các loại hình thảm phủ và dòng chảy ứng với ba kịch bản thảm phủ trong giai đoạn
2000-2015.
3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ MÔ HÌNH THỦY VĂN PHÂN BỐ
TRONG ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC THAY ĐỔI THẢM PHỦ
ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG CẦU
1.1 Tổng quan về công nghệ Viễn thám
Viễn thám là một khoa học và một nghệ thuật của sự nghiên cứu các thông tin thu
nhận được thông qua sự phân tích các dữ liệu nhận được bằng các công cụ kỹ thuật mà
không tiếp xúc với đối tượng, một vùng hoặc một hiện tượng nào đấy.
Công nghệ viễn thám là một kỹ thuật đa ngành, nó liên kết nhiều lĩnh vực khoa học kỹ
thuật khác nhau trong các công đoạn khác nhau như:
- Thu thập thông tin;
- Tiền xử lý thông tin;
- Phân tích và giải đoán thông tin;
- Đưa ra các sản phẩm dưới dạng bản đồ chuyên đề và tổng hợp;
Công nghệ viễn thám là sản phẩm khoa học được ứng dụng rộng rãi từ những năm
1970 của thế kỷ trước, phổ biến ở các nước có nền kinh tế mạnh như Mỹ, Anh,
Canada, Nhật Bản, Pháp, và Đài Loan (Trung Quốc). Lịch sử ứng dụng công nghệ
viễn thám cho các mục đích dân sự được bắt đầu vào năm 1972 khi vệ tinh Landsat
cung cấp các bức ảnh vệ tinh đầu tiên. Đến nay, trên thế giới có khoảng 50 vệ tinh có
mục đích sử dụng là “viễn thám” trong tổng số hơn 1.200 vệ tinh đang hoạt động. Hầu
hết các vệ tinh do các cường quốc vũ trụ là Mỹ, Nga, Châu Âu, Nhật Bản, Trung Quốc
phát triển và phóng lên quỹ đạo. Nhìn chung, số lượng vệ tinh viễn thám ngày càng
tăng về số lượng và đa dạng về chủng loại (đa phổ, siêu phổ, radar, camera), về kích
thước (micro, vệ tinh nhỏ, vệ tinh), quỹ đạo (quỹ đạo thấp, quỹ đạo cực, quỹ đạo đồng
bộ mặt trời) và có xu hướng được phát triển thành các chùm vệ tinh. [1]
4
Công nghệ viễn thám là một trong những thành tựu kỹ thuật vũ trụ trong những thập
niên gần đây đã đạt đến trình độ cao và trở thành kỹ thuật phổ biến cho nhiều nước
trên thế giới không những đối với các nước đang phát triển có trình độ tiên tiến mà còn
đối với các nước đang phát triển có nền công nghiệp và kinh tế còn lạc hậu. Năm
1982, trong Hội nghị sử dụng vũ trụ vào mục đích hòa bình do Liên hợp quốc tổ chức
tại Viên (Áo) (UNISPACE) đã có một nghị quyết quan trọng là việc chuyển giao kỹ
thuật tiên tiến này cho tất cả các nước, đặc biệt là các nước đang phát triển. Đó là trách
nhiệm của các nước phát triển, các tổ chức quốc tế,... để nhanh chóng giúp đỡ các
nước đang phát triển có những hiểu biết chính xác về tài nguyên thiên nhiên, điều kiện
tự nhiên, tạo điều kiện phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường ở các nước đó.
Hiện nay có rất nhiều loại vệ tinh, tàu vũ trụ điều tra thiên nhiên của nhiều nước khác
nhau phóng lên như: Mỹ, Pháp, Nga, Ấn Độ, Nhật Bản, Cơ quan vũ trụ Châu Âu,...
với số lượng trạm thu mặt đất cũng nhiều hơn như: Cuiaba (Brazil), Prince Albert
(Canada), Fairbank (Alaska, Mỹ), Green Belt (Mariland, Mỹ), Kiruna (Thụy Điển),
Fucino (Ytalia), Tookyo (Nhật Bản),... đã mang lại những hiệu quả to lớn. [2]
Viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) đang cung cấp các công cụ mới để nâng
cao việc quản lý hệ sinh thái. Việc thu thập dữ liệu từ xa tạo điều kiện cho các phân
tích tổng hợp về chức năng của hệ thống Trái đất, mô hình và thay đổi theo quy mô địa
phương, vùng và toàn cầu theo thời gian; các dữ liệu này cũng là mối liên kết quan
trọng giữa nghiên cứu sinh thái sâu rộng, địa phương, bảo tồn và quản lý đa dạng sinh
học khu vực, quốc gia và quốc tế [3]. Viễn thám sẽ trở nên hữu ích vì nó cung cấp cái
nhìn tổng hợp và là công cụ đánh giá và giám sát tài nguyên môi trường. [4]
Hiện nay trên thế giới và Việt Nam có những công trình nghiên cứu ứng dụng công
nghệ Viễn thám và GIS trong các lĩnh vực nói chung và đánh giá sự thay đổi thảm phủ
nói riêng như:
1.1.1 Trên thế giới
- Năm 2016, Masoud Minaei và Wolfgang Kainz xây dựng bản đồ thảm phủ sử dụng
ảnh vệ tinh Landsat bằng công nghệ phân loại có giám sát(supervised-classification)
và phân loại không giám sát (unsupervised-classification) cùng với GIS bằng thuật
toán phân loại theo pixel thời kỳ 1972 - 2014 ở miền Đông Bắc Iran để đánh giá sự
5
thay đổi của môi trường thông qua sự biến đổi của thảm phủ trong các năm 1972,
1986, 2000 và 2014. Từ đó đưa ra kế hoạch và chương trình nhằm quản lý hiệu quả
các dịch vụ sinh thái.
Hình 1.1: Bản đồ thảm phủ miền Đông Bắc Iran qua các năm: (A) 1972; (B) 1986; (C)
2000 và (D) 2014
- Năm 2017, Md. Inzamul Haque, Rony Basak sử dụng ảnh Landsat 3,4,5,7 đánh giá
sự thay đổi của sử dụng đất giai đoạn 1980 - 2010 bằng cách sử dụng cả hai phương
pháp: trước phân loại (pre-classification) và tiếp cận sau phân loại (post-classification)
kết hợp GIS vùng Tanguar Haor, Sunamganj, Bangladesh. Đây là một vùng kinh tế-xã
hội phát triền cùng với đó có sự đa dạng sinh học. Nghiên cứu này đã thống kê rằng
40% diện tích đất của vùng này đã được chuyển đổi cơ cấu sử dụng trong vòng 30 năm
qua, cùng với sự phát triển của đô thị, diện tích rừng và hồ nước lớn bị thu hẹp. Vì thế,
nghiên cứu giúp đánh giá sự thay đổi của cơ cấu sử dụng đất để từ đó đưa ra được giải
pháp một cách bền vững, bảo vệ hệ sinh thái.
6
Hình 1.2: Bản đồ sử dụng đất vùng Tanguar Haor, Sunamganj, Bangladesh
- Năm 2010, Ramesh P. Singh, Sudipa Roy và F. Kogan đã sử dụng ảnh vệ tinh phân
giải rất cao của Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Mỹ (NOAA) xây
dựng Chỉ số điều kiện thực vật (VCI) và Chỉ số điều kiện nhiệt độ (TCI) phát triển từ
chỉ số thực vật (NDVI) để theo dõi tình trạng thực vật và theo dõi hạn hán. Kết quả
cho thấy việc sử dụng các chỉ số VCI và TCI đánh giá và giám sát được hạn hán của
Ấn Độ. [7]
- Năm 2015, Andres Sierra-Soler, Jan Adamowski, Julien Malard, Zhiming Qi,
Hossein Saadat và Santosh Pingale sử dụng ảnh Landsat ETM+ kết hợp chỉ số chuẩn
hóa lượng mưa tiêu chuẩn (SPI) để đánh giá tình trạng hạn hán. Phương pháp này đã
cung cấp chính xác về vị trí và phạm vi bị ảnh hưởng của hạn hán và đã được sử dụng
là một hệ thống giám sát hạn hán vùng miền trung Mexico. [8]
- Năm 2007, F. N. Kogan đã sử dụng ảnh viễn thám bức xạ độ phân giải siêu cao
(AVHRR) để tính toán chỉ số thực vật giai đoạn 1984 - 1987 vùng Sudan. Kết quả
nghiên cứu chỉ ra rằng, chỉ số điều kiện thực vật VCI có thể tính toán được tác động
của thời tiết đến thảm phủ thực vật mà không bị ảnh hưởng bởi yếu tố địa hình, khí
hậu so với chỉ số NDVI, vốn bị tác động bởi những yếu tố trên dẫn đến sai khác. [9]
7
1.1.2 Trong nước
Hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ nói chung, công nghệ viễn
thám ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là giám sát,
quản lý tài nguyên nước, đánh giá sự thay đổi thảm phủ.
- Năm 2008, nhóm nghiên cứu bao gồm Nguyễn Quang Tuấn, Trần Văn No, Đỗ Thị
Việt Hương ở Khoa Địa lý - Địa chất, Trường Đại học Khoa học Huế bằng công nghệ
viễn thám - phương pháp giải đoán ảnh Landsat kết hợp GIS trong việc thành lập bản
đồ hiện trạng thảm phủ thực vật ở huyện Kỳ Anh, Hà Tĩnh. Ứng dụng có góp phần to
lớn trong công tác quản lý, bảo vệ và khai thác thảm thực vật cũng như quy hoạch
vùng lãnh thổ một cách hợp lý.
Hình 1.3: Sơ đồ hiện trạng và cơ cấu, diện tích các kiểu thảm thực vật huyện Kỳ Anh,
Hà Tĩnh năm 2008.
- Năm 2013, Phạm Văn Mạnh đã nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS
đánh giá tác động của nhiệt độ, độ ẩm đến lớp phủ thực vật thông qua chỉ số thực vật
(NDVI) khu vực Tây Nguyên. Bằng việc sử dụng ảnh vệ tinh MODIS chu kỳ 8-16
ngày xây dựng mối quan hệ giữa chỉ số thực vật (NDVI) với nhiệt độ bề mặt và độ ẩm
không khí bằng các phương trình tương quan. Từ đó xây dựng bản đồ vùng rừng trồng
và rừng tự nhiên của khu vực nghiên cứu.
- Năm 2012, Đào Minh Trường và Lê Trọng Toán ở Trung tâm Nghiên cứu Tài
nguyên và Môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội đã ứng dụng công nghệ Viễn thám
và GIS vào nghiên cứu và quản lý sử dụng đất tại xã Châu Khê, huyện Con Cuông,
tỉnh Nghệ An. Nghiên cứu đã sử dụng ảnh vệ tinh Corona, Landsat để điều tra tình
8
hình thay đổi của thảm thực vật che phủ giai đoạn 1954 - 2005 nhằm mang lại cái nhìn
tổng quan về mục đích sử dụng đất của vùng nghiên cứu, từ đó đưa ra chính sách phát
triển phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội một cách bền vững.
Hình 1.4: Bản đồ sử dụng đất qua các năm 1967; 1989; 1998 và 2005 của xã Châu
Khê, huyện Con Cuông, tỉnh Nghệ An.
- Năm 2015, Trịnh Lê Hùng, Đào Khánh Hoài ứng dụng công nghệ Viễn thám từ tư
liệu ảnh vệ tinh đa phổ Landsat đánh giá nguy cơ hạn hán huyện Bắc Bình, tỉnh Bình
Thuận bằng chỉ số khô hạn nhiệt độ thực vật (TDVI), kết quả thu được có thể thành
lập bản đồ nguy cơ khô hạn và giảm thiểu thiệt hại do hạn hán gây ra. [10]
9
Hình 1.5: Bản đồ nguy cơ hạn hán các năm 2000;2005;2010 và 2014 sử dụng chỉ số
TVDI khu vực huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận
1.1.3 Đánh giá chung về các nghiên cứu trong nước và ngoài nước có liên quan
Công nghệ viễn thám và GIS là công cụ hiệu quả trong việc cung cấp phương tiện để
quản lý trong mọi lĩnh vực hiện nay nói chung và lĩnh vực giám sát, đánh giá tài
nguyên nước nói tiêng. Công nghệ viễn thám kết hợp GIS đã được công nhận rộng rãi
như là một công cụ hiệu quả cho các kế hoạch và ra quyết định nhiệm vụ. Chúng cho
phép lưu trữ hiệu quả, thao tác và phân tích dữ liệu địa lý [12]. Dữ liệu hình ảnh vệ
tinh cung cấp khả năng thu thập thông tin về đối tượng cần nghiên cứu ở những
khoảng thời gian thường xuyên hơn và tiết kiệm hơn so với các phương pháp truyền
thống [13]. Sự phát triển mạnh mẽ của các vệ tinh viễn thám và vệ tinh quan sát trái
đất chứng minh cho nhu cầu ngày càng tăng của thông tin viễn thám. Có thể nói, các
10
ứng dụng của viễn thám trên thế giới vẫn đang được nghiên cứu, phát triển và mở rộng
không ngừng.
1.2 Tổng quan về mô hình thủy văn phân bố hiện nay
Mô hình thuỷ văn thông số phân bố là loại mô hình mưa dòng chảy có xem xét đến sự
phân bố về không gian các đặc điểm tự nhiên cũng như khí tượng thuỷ văn trên toàn
lưu vực. Hiện nay, mô hình thủy văn thông số phân bố đã phát triển và trở nên phổ
biến được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới. [14]
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa, từng
bước chuyển dịch và phát triển theo hướng tích cực, vấn đề đánh giá và quản lí tài
nguyên nước đang ngày càng được quan tâm và đang chú trọng thực hiện. Việc tiến
hành các nghiên cứu ứng dụng các công nghệ nhằm khai thác và quản lí nguồn tài
nguyên này tốt nhất là vô cùng cần thiết. Do nước có quan hệ mạng lưới, không giới
hạn trong một khu vực địa lý hay ranh giới hành chính mà nó chảy qua nhiều vùng
khác nhau, việc sử dụng nước có mối liên quan mật thiết với sự thay đổi của lớp thảm
phủ. Chính vì vậy cách tiếp cận nghiên cứu theo sự thay đổi của thảm phủ thực vật sẽ
giúp cho việc đánh giá tài nguyên nước cho vùng nghiên cứu.
Các mô hình thủy văn phân bố sử dụng các dữ liệu đầu vào là dữ liệu viễn thám với
nhiều ưu điểm như: nhiều nguồn thông tin, chu kì thu nhận thông tin ngắn, xử lí trên
diện rộng, không phụ thuộc vào điều kiện xã hội – chính trị trên mặt đất. Những ưu
điểm nổi bật đó đã làm cho viễn thám trở thành dữ liệu đầu vào được sử dụng hiệu quả
trong mô hình thủy văn phân bố.
Hiện nay có một số nghiên cứu nổi bật về ứng dụng mô hình thủy văn phân bố trong
và ngoài nước như:
1.2.1 Ngoài nước
- Subhash Thakur1, Deva Kant, M.K. Hardaha and S.K.Sharma (2016) đã nghiên cứu
mô hình SWAT, GIS và công nghệ viễn thám để phân tích, đánh giá ảnh hưởng của sử
dụng đất/thảm phủ đến dòng chảy. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng SWAT là một công
cụ hiệu quả trong việc phân tích tác động của việc sử dụng đất/thảm phủ lên dòng chảy
trong các khu vực có số liệu sẵn có hạn chế. Nghiên cứu cũng cho thấy mô hình mô
11
phỏng thủy lực rất cần thiết để đánh giá đặc điểm thuỷ văn của lưu vực sông. Đây là
công cụ hiệu quả để đánh giá tác động và tác động xảy ra trong chế độ thủy văn, chúng
có thể được sử dụng để tìm ra, dự đoán và hiểu những gì đã xảy ra và sẽ xảy ra trong
suốt lưu vực theo thời gian và không gian, nghiên cứu còn xác định vai trò tương tác
của mô hình SWAT và GIS trong việc cải tiến quản lý rừng đầu nguồn.
- Jinliang Huang, Pei Zhou, Zengrong Zhou và Yaling Huang (2012) đã đánh giá ảnh
hưởng của sử dụng đất và thảm phủ của ba mốc thời gian khác nhau đến chất lượng
nước trong sông của lưu vực sông Jiulong, phía bắc Trung Quốc. Kết quả cho thấy
cùng với sự thay đổi của sử dụng đất và thảm phủ ảnh hưởng đến lượng NH4+-N và
TP trong sông.
Hình 1.6: Bản đồ sử dụng đất/thảm phủ lưu vực sông Jiulong, Trung Quốc theo các
năm 2002, 2007 và 2010.
- Năm 2016, Charles Gyamfi, Julius Musyoka Ndambuki và Ramadhan Wanjala Salim
áp dụng mô hình SWAT trong kiểm định, hiệu chỉnh giai đoạn 1988-2001 và mô
phỏng dòng chảy giai đoạn 2002-2013 trên lưu vực sông Olifants. Kết quả thu được
cho thấy khả năng ứng dụng của mô hình SWAT như một công cụ hỗ trợ quyết định
(DST) của các nhà quản lý nước và các quyết định liên quan khác, đặc biệt là tài
nguyên nước. [15]
12
Hình 1.7: Kết quả hiệu chỉnh dòng chảy lưu vực sông Olifants giai đoạn 1988-2001
Hình 1.8: Kết quả mô phỏng dòng chảy lưu vực sông Olifants giai đoạn 2002-2013 sau
khi sử dụng bộ thông số đã hiệu chỉnh
- Năm 2013, Akansha Kushwaha, Manoj K. Jain tiến hành nghiên cứu, kiểm tra sự phù
hợp của mô hình SWAT (Công cụ đánh giá đất và nước) để ước lượng dòng chảy và
tìm hiểu sự nhạy cảm của các tham số đầu vào mô hình trong lưu vực rừng chủ yếu ở
vùng Kumaun của Himalaya. Khu vực nghiên cứu Dabka là một lưu vực nhỏ (69,41
km2) nằm ở phía Tây Bắc của Nainital ở Uttarakhand. Mô hình SWAT được hiệu
chỉnh dòng chảy hàng tháng tại một vị trí đo trung gian ở vùng thượng lưu Bagjhala có
diện tích khoảng 65.78 km2 do không có sẵn dữ liệu thực đo tại sông chính. Một phân
tích độ nhạy cục bộ được thực hiện trên 13 biến đầu vào về đầu ra mô hình như năng
suất nước, dòng chảy bề mặt và dòng chảy cơ bản để tìm hiểu sâu hơn về vai trò của
các tham số mô hình khác nhau để lựa chọn giá trị tham số thích hợp. Nghiên cứu kết
luận rằng mô hình thực hiện tốt với giá trị sai số trung bình gốc (RMSE) 0.242 để hiệu
chỉnh và 0.81 để kiểm định. Hiệu suất Nash Sutcliffe (NSE) cho thời gian hiệu chỉnh
và kiểm định đạt được là 0.77 và 0.73 tương ứng trong khi Hệ số xác định (R2) cho
13
hiệu chỉnh và thời gian kiểm định là 0,86 và 0,90 cho thấy hiệu suất mô hình tốt. Các
thông số mô hình nhạy cảm nhất ảnh hưởng đến năng suất nước là CN2, GWQMN và
SOL_Z. Trên cơ sở nhạy cảm của các tham số mô hình, xếp hạng các thông số nhạy
cảm nhất từ nhạy cảm cao nhất đến độ nhạy thấp hơn trên dòng chảy là CN2, SOL_K
và SOL_AWC trong khi đó lưu lượng cơ bản SOL_AWC, SOL_Z và GWQMN được
cho là nhạy hơn theo sau là CN2, ESCO và SOL_K. [16]
- Năm 2010, Các vịnh nội địa ở miền nam Delaware (Mỹ) đang phải đối mặt với tình
trạng phân bón từ hoạt động sản xuất nông nghiệp - vốn là ngành sản xuất mũi nhọn
của vùng, thải ra lưu vực sông vùng vịnh nội địa, điều này ảnh hưởng đến lượng oxi
trong sông. Aditya Sood, William F. Ritter sử dụng công cụ SWAT để đánh giá, đưa
ra năm kịch bản để đo lường, giảm tải lượng phân bón trong sông. Kết quả cho thấy,
dòng chảy ngầm cùng với việc trồng rừng trên một phần diện tích đất nông nghiệp đã
góp phần đến việc giảm tải nồng độ phân bón trong dòng chảy, góp phần tăng lượng
oxi, giúp tái tạo và cân bằng hệ sinh thái lưu vực. [17]
1.2.2 Trong nước
- Hà Thanh Lân và cộng sự (2017) kết hợp mô hình thủy văn phân bố SWAT với số
liệu đầu vào từ nguồn viễn thám như thảm phủ, thổ nhưỡng, địa hình, khí tượng thủy
văn (mưa, bốc hơi …) đánh giá biến động dòng chảy và các dịch vụ hệ sinh thái cho
lưu vực sông Đáy.
- Hoàng Văn Đại và cộng sự (2016) trong nghiên cứu “Ứng dụng mô hình phân bố
MIKE SHE mô phỏng dòng chảy mặt cho lưu vực sông La” đã nghiên cứu mô phỏng,
đánh giá quá trình sản sinh dòng chảy trong lưu vực sông sử dụng mô hình thủy văn
MIKE SHE của Viện Thủy lực Đan Mạch.
- Nguyễn Thị Liễu, trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh (2014) đã nghiên cứu
ứng dụng GIS và mô hình SWAT mô phỏng tác động của sự thay đổi thảm phủ lên
dòng chảy lưu vực sông Tà Lài. Kết quả nghiên cứu đã mô phỏng dòng chảy trên lưu
vực thời kì 1978 – 2010 trong SWAT với kết quả thu được khá tốt khi đối chiếu với số
liệu thực đo trong giai đoạn 1978 - 1990 tại vị trí quan trắc là trạm thủy văn Tà Lài
trên dòng chính sông Đồng Nai.
14
- Nguyễn Duy Liêm và đồng tác giả thực hiện nghiên cứu “Ứng dụng công nghệ gis và
mô hình SWAT đánh giá lưu lượng dòng chảy lưu vực sông Bé” đã tích hợp công
nghệ mô hình SWAT và GIS để mô phỏng dòng chảy trên lưu vực sông Bé từ dữ liệu
cáo độ số (DEM), sử dụng đất và thời tiết .
1.2.3 Đánh giá chung về nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn phân bố hiện nay
Cùng với sự tiến bộ của khoa học máy tính cũng như công nghệ đo đạc (bằng trạm đo
hoặc đo đạc bằng vệ tinh), công nghệ mô hình toán thủy văn đã có những bước tiến
vượt bậc trong thời gian qua. Với nguồn dữ liệu mở, sử dụng số liệu đầu vào dưới
dạng ô lưới với phạm vi nghiên cứu rộng lớn về thời gian và không gian, mô hình thủy
văn phân bố giúp đánh giá, giám sát được nguồn tài nguyên nước một cách cụ thể và
kịp thời trên một vùng nghiên cứu.
Các nghiên cứu ngoài nước kể trên đã cho thấy mô hình thủy văn phân bố đã được ứng
dụng rất phổ biến. Hiện nay, đã có nhiều nền tảng mô hình toán được các trường đại
học, các viện nghiên cứu lớn trên thế giới xây dựng như mô hình SWAT (Mỹ), VIC
(Mỹ), HYPE (Thụy Điển), MIKE SHE (Đan Mạch) v.v.. Ở Việt Nam hiện nay, mô
hình thủy văn phân bố đang được ứng dụng và phát triển rộng rãi, nhất là trong quản lý
tài nguyên nước.
1.3 Một số nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp mô hình thủy văn
phân bố trong quản lý, đánh giá tài nguyên nước
1.3.1 Các nghiên cứu trên thế giới
Hiện nay, trên thế giới có những công trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám
và mô hình thủy văn phân bố trong quản lý, đánh giá tài nguyên nước như:
- Sử dụng ảnh vệ tinh kết hợp mô hình SWAT mô phỏng sự bốc thoát hơi nước cây
trồng theo các kịch bản khác nhau trên lưu vực sông Shiyang, huyện Khánh Dương,
tỉnh Cam Túc, Trung Quốc, 2015 của nhóm tác giả Xin Liu, Sufen Wang, Han Xue và
Vijay P Singh.
- Ứng dụng mô hình SWAT và các dữ liệu ảnh vệ tinh đánh giá nguồn nước vùng
Pampa trên lưu vực sông Carcarañá, tỉnh Santa Fe, Argentina, 2016 của tác giả
Romagnoli M và cộng sự.
15
