xây d ựng c ơ s ở dữ li ệu gis ph ục v ụ phát tri ể ả ước ......được ứng...

Chính phủ Việt Nam Chính phủ Đan Mạch

Bộ NN&PTNN Danida

1.4 Hỗ trợ tăng cường năng lực các Viện ngành Nước

Xây Dựng Cơ Sở Dữ Li ệu GIS

Phục Vụ Phát Triển & Quản Lý Tài Nguyên Nước

Lưu Vực Sông Đồng Nai & Vùng Phụ Cận

BÁO CÁO K Ỹ THUẬT

Tháng 4, 2004

WRSI: Xây dựng Cơ sở dữ liệu GIS phục vụ Báo cáo kỹ thuật phát triển và quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai và Vùng phụ cận Trang 2

Mục lục M ục lục ............................................................................................................................. 2

Tóm tắt ............................................................................................................................. 4

Nhóm nghiên cứu ............................................................................................................ 5

Chữ viết tắt ...................................................................................................................... 6

Các bảng biểu .................................................................................................................. 7

Các hình vẽ....................................................................................................................... 8

1 Giới thiệu .............................................................................................................. 10

1.1 Giới thiệu chung 10

1.2 Khái quát về dự án 10

1.3 Vùng nghiên cứu và vấn đề cần nghiên cứu 11

1.4 Mục tiêu nghiên cứu 13

1.5 Giới hạn nội dung nghiên cứu 13

1.5.1 Cơ sở dữ liệu 13

1.5.2 Mô hình cân bằng nước 13

1.6 Hướng tiếp cận nghiên cứu 14

2. Xây dựng Cơ sở dữ liệu lưu vực sông Đồng Nai và vùng phụ cận .................. 15

2.1 Giới thiệu chung về cơ sở dữ liệu 15

2.1.1 Giới thiệu chung về cơ sở dữ liệu 15

2.1.2 Các nguyên tắc chính ứng dụng trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu 16

2.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS - Đồng Nai 18

2.2.1 Các dữ liệu cần thiết phục vụ nghiên cứu 18

2.2.2 Mục tiêu, nhiệm vụ chính của cơ sở dữ liệu 19

2.2.3 Thiết kế cơ sở dữ liệu 20

2.2.4 Xây dựng cơ sở dữ liệu 21


2.2.5 Kiểm tra cơ sở dữ liệu 22

2.3 Các kết quả 22

2.3.1 Giao diện 22

2.3.2 Các bảng biểu, lớp bản đồ chính 23

2.3.3 Dữ liệu trong cơ sở dữ liệu 24

2.3.4 Một số chức năng thực hiện trong cơ sở dữ liệu 25

2.4 Đánh giá về kết quả CSDL 28

3. Mô hình cân bằng nước MIKE BASIN ............................................................. 29

3.1 Giới thiệu nội dung nghiên cứu 29

3.2 Vùng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 29

3.3 Phương pháp nghiên cứu 32

3.4 Xây dựng mô hình thuỷ văn NAM – Mưa-Dòng chảy 33

3.4.1 Khái quát về mô hình NAM 33

3.4.2 Yêu cầu về số liệu 34

3.4.3 Cấu trúc mô hình 34

3.4.4 Mục đích xây dựng mô hình NAM 35

3.4.5 Xây dựng mô hình NAM 36

3.4.6 Hiệu chỉnh mô hình 37

3.4.7 Nhận xét và đánh giá kết quả tính toán 38

3.5 Xây dựng mô hình cân bằng nước MIKE BASIN 39

3.5.1 Khái quát về mô hình MIKE BASIN 39

3.5.2 Cấu trúc mô hình MIKE Basin 39

3.5.3 Yêu cầu số liệu của MIKE BASIN 40

3.5.4 Vùng nghiên cứu 40

3.5.5 Sơ đồ hoá vùng nghiên cứu trong MIKE BASIN 41

3.5.6 Hiệu chỉnh mô hình MIKE BASIN cho vùng nghiên cứu 42

3.5.7 Ứng dụng mô hình mô phỏng trường hợp hiện trạng, và các phương án phát triển năm 2010 và 2020 46

3.6 Những kết luận chính 50

4. Kết luận và kiến nghị........................................................................................... 51

4.1 Kết luận 51

4.2 Kiến nghị 51


Tóm t ắt

Nước là tài nguyên đặc biệt quan trọng không chỉ đối với con nguời mà còn đối với tất các sinh vật sống khác cũng như các hàng loạt các quá trình diễn biến khác trên trái đất. Ngày nay, nguồn nước ngọt ngày càng trở nên “khan hiếm” và đang có nguy cơ bị suy thoái ở nhiều nơi trên thế giới. Điều này cũng hoàn toàn đúng đối với lưu vực sông Đồng Nai và vùng phụ cận ven biển. Do đó, quản lý tài nguyên nước ở trong vùng nghiên cứu một cách hợp lý là rất quan trọng. Sử dụng các kiến thức công nghệ thông tin có thể giúp giải quyết các bài toán liên quan đến quản lý tài nguyên nước một cách tốt hơn. Một trong những kỹ thuật này như ứng dụng các mô hình toán đối với lưu vực sông nối kết với cơ sở dữ liệu có thể trợ giúp việc xây dựng các quy hoạch thủy lợi trong bối cảnh quản lý tài nguyên nước tổng hợp, thiết kế cũng như tiến trình đưa ra các quyết định đối với các bài toán thuỷ lợi phức tạp.

Nghiên cứu điển hình “ Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu GIS Phục Vụ Phát Triển và Quản Lý Tài Nguyên Nước Lưu Vực Sông Ðồng Nai & Vùng Phụ Cận” được thực hiện dựa trên quan điểm là tạo một công cụ hữu hiệu nhằm trợ giúp cho việc nghiên cứu và quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai.

Kết quả chính của nghiên cứu điển hình này bao gồm 2 thành phần chính đó là cơ sở dữ liệu và mô hình cân bằng nước MIKE BASIN. Phần cơ sở dữ liệu được xây dựng bằng cách ứng dụng các phần mềm ARCVIEW-GIS, và ACCESS. Cơ sở dữ liệu này có thể sử dụng để lưu trữ, thể hiện cũng như việc truy xuất các thông tin cần thiết cho các công việc liên quan đến nghiên cứu các bài toán thuỷ lợi, trong khi phần mềm MIKE BASIN, được ứng dụng để xây dựng mô hình cân bằng nước cho lưu vực sông Đồng Nai và vùng phụ cận và có thể nối kết với cơ sở dữ liệu trong việc truy xuất các số liệu cần thiết chuẩn bị các file số liệu đầu vào cho mô hình.

Nghiên cứu điển hình đã chứng minh rằng kết quả ứng dụng công nghệ thông tin xây dựng CSDL-GIS nối kết với các mô hình là hoàn toàn khả thi và tạo điều kiện thuận lợi trong việc đánh giá, nghiên cứu phát triển và quản lý tài nguyên nước trong lưu vực.


Nhóm nghiên c ứu

Đỗ Đức Dũng Chủ nhiệm Tổng hợp viết các báo cáo, xây dựng CSDL trong Arcview, trong ACCESS

Trần Đức Duệ Thành viên Tham gia trong việc rà soát dữ liệu

Nguyễn Văn Tiêu Thành viên Tham gia trong việc rà soát dữ liệu

Nguyễn Xuân Phóng Thành viên Tham gia trong việc rà soát dữ liệu

Bùi Hữu Thành Thành viên Tham gia trong việc rà soát dữ liệu, tham gia vào số liệu

Nguyễn Văn Tập Thành viên Tham gia trong việc rà soát dữ liệu, tham gia vào số liệu

Lê Thị Hài Thành viên Tham gia vào số liệu

Đặng Phạm Châu Khanh Thành viên Tham gia vào số liệu

Nguyễn Thị Lan Hương Thành viên Xây dựng CSDL trong ACCESS, vào số liệu

Nguyễn Vũ Huy Thành viên Ứng dụng xây dựng mô hình NAM, MIKE BASIN

Henrik Muller Chuyên gia CSDL/GIS của DHI

Trợ giúp xây dựng CSDL

Roar Jensen Chuyên gia mô hình Mike Basin của DHI

Trợ giúp xây dựng mô hình MIKE BASIN

Leif Basberg Chuyên gia mô hình Mike Basin, MIKE 11 của DHI

Trợ giúp xây dựng mô hình MIKE BASIN


Chữ viết tắt

BBV Công ty tư vấn Binnie Black and Veach

DHI Viện tài nguyên nước và môi trường Đan Mạch

DWRHWM Cục quản lý nước và công trình thủy lợi

HCMC Thành phố Hồ Chí Minh

IFPRI Viện nghiên cứu chính sách lương thực thế giới

JICA Vụ hợp tác quốc tế Nhật Bản

MARD Bộ Nông Nghiệp và PTNT

RBO Tổ chức lưu vực sông (Ban Quản Lý Quy Hoạch Lưu Vực Sông)

SIWRP Phân Viện Khảo Sát Quy Hoạch Thủy Lợi Nam Bộ

WRL Luật Tài Nguyên Nước

WRSI Chương trình nâng cao năng lực các viện ngành nước


Các bảng bi ểu

Bảng 1 Thông số mô hình đặc trưng của lưu vực Thác Mơ và hệ số tương quan giữa lưu lượng thực đo và tính toán ................................................................................ 38

Bảng 2 Kết quả mô phỏng dòng chảy tại hợp lưu Đồng Nai-Sông Bé theo các phương án phát triển ............................................................................................................. 49


Các hình v ẽ

Hình: 1 Cách tiếp cận thực hiện nghiên cứu ................................................................... 14

Hình: 2 Hệ thống thông tin dữ liệu ................................................................................. 16

Hình: 3 Sơ đồ thực hiện xây dựng cơ sở dữ liệu ............................................................. 18

Hình: 4 Sơ đồ liên kết cơ sở dữ liệu và mô hình ............................................................. 21

Hình: 5 Giao diện của Cơ sở dữ liệu Đồng Nai trong Arcview GIS............................... 23

Hình: 6 Giao diện Cơ sở dữ liệu Đồng Nai trong ACCESS ........................................... 23

Hình: 7 Ví dụ về bảng số liệu trong cơ sở dữ liệu .......................................................... 24

Hình: 8 Chức năng cập nhật dữ liệu trong các dữ liệu không gian ................................. 25

Hình: 9 Ví dụ về tạo đường đẳng trị mưa trong CSDL................................................... 26

Hình: 10 Ví dụ về xuất số liệu sang MIKE BASIN ........................................................ 26

Hình: 11 Ví dụ về tạo đồ thị trong CSDL ....................................................................... 27

Hình: 12 Ví dụ về xuất số liệu từ đơn vị hành chính sang đơn vị thuỷ văn .................... 28

Hình: 13 Phương pháp thực hiện nghiên cứu xây dựng mô hinh ................................... 33

Hình: 14 Cấu trúc mô hình NAM.................................................................................... 35

Hình: 15 Bản đồ vị trí lưu vực Thác Mơ-Phước Long.................................................... 36

Hình: 16 Kết quả hiệu chỉnh mô hình mưa dòng chảy tại lưu vực Phước Long Quá trình dòng chảy thực đo và mô phỏng tại Phước Long ................................... 37

Hình: 17 Khái niệm cơ bản của MIKE BASIN về mô hình phân bổ nguồn nước.......... 39

Hình: 18 Sơ đồ mô hình MIKE BASIN .......................................................................... 40

Hình: 19 Phạm vi vùng nghiên cứu và vị trí các nút nghiên cứu trong xây dựng mô hình ................................................................................................................................. 41


Hình: 20 Sơ đồ mô hình MIKE BASIN lưu vực hệ thống sông Đồng Nai và vung phụ cận ........................................................................................................................... 42

Hình: 21 Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại Đa Nhim ........................................................ 43

Hình: 22 Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại Thác Mơ......................................................... 44

Hình: 23 Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại Trị An ............................................................ 45

Hình: 24 Kết quả mô phỏng dòng chảy tại hợp lưu Đồng nai sông Bé theo các phương án phát triển ............................................................................................................. 49


1 Giới thi ệu

1.1 Giới thi ệu chung

Nước là tài nguyên đặc biệt quan trọng không chỉ đối với con nguời mà còn đối với tất các sinh vật sống khác cũng như các hàng loạt các quá trình diễn biến khác trên trái đất. Ngày nay, nguồn nước ngọt ngày càng trở nên “khan hiếm” và đang có nguy cơ bị suy thoái ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt ở Việt Nam khi sự tăng trưởng dân số và phát triển kinh tế đang có nhu cầu sử dụng nước ngày càng cao. Điều này cũng hoàn toàn đúng đối với lưu vực sông Đồng Nai và vùng phụ cận ven biển (sau đây gọi là vùng nghiên cứu), nơi có thành phố Hồ Chí Minh đông dân số nhất cả nước, nơi tập trung các sản phẩm công nghiệp của cả nướccũng như việc tiếp tục đa dạng hoá nông nghiệp ở trong vùng. Các sản phẩm ở trong vùng nghiên cứu phụ thuộc rất nhiều vào việc cung cấp nước cho chúng trong đó gồm nước sử dụng cho sinh hoạt, nước cho công nghiệp, thuỷ điện, tưới, và kiểm soát mặn trong mùa khô. Trong bối cảnh này, việc quản lý tài nguyên nước ở trong vùng nghiên cứu một cách hợp lý là rất quan trọng. Trong khi thế giới đang hướng tới một kỷ nguyên mới- kỷ nguyên công nghệ thông tin (ICT), việc sử dụng các kiến thức công nghệ thông tin đó có thể giúp giải quyết các bài toán liên quan đến quản lý tài nguyên nước một cách tốt hơn. Một trong những kỹ thuật này như ứng dụng các mô hình toán đối với lưu vực sông nối kết với cơ sở dữ liệu có thể trợ giúp việc xây dựng các quy hoạch thủy lợi trong bối cảnh quản lý tài nguyên nước tổng hợp, thiết kế cũng như tiến trình đưa ra các quyết định đối với các bài toán thuỷ lợi phức tạp.

1.2 Khái quát v ề dự án

Được sự đồng ý của Chính phủ Việt nam và Chính phủ Đan Mạch, Cơ quan phát triển DANIDA, Đan mạch đã xây dựng một chương trình phát triển ngành bào gồm 4 chương trình chính là:

1. Tăng cường năng lực quốc gia

2. Cung cấp nước vùng nông thôn và vệ sinh

3. Quản lý tài nguyên nước

4. Cung cấp nước vùng đô thị và vệ sinh.

Chương trình 1 – Chương trình tăng cương năng lực quốc gia, có 4 tiểu hợp phần đó là:


(1.1) Hỗ trợ thực hiện Luật tài nguyên nước (1.2) Hỗ trợ thực hiện chiến lược cung cấp nước và vệ sinh vệ sinh quốc gia (1.3) Hỗ trợ trường Đại học Thuỷ lợi (1.4) Hỗ trợ các viện ngành nước.

Một trong những mục tiêu hướng đến của tiểu hợp phần 1.4- hỗ trợ các viện ngành nước, là xây dựng các công cụ quản lý tài nguyên nước một cách có hiệu quả. Trên cơ sở các mục tiêu và nội dung đưa ra thực hiện trong tiểu hợp phần này, các chương trình nghiên cứu điển hình được xây dựng và thực hiện. Nghiên cứu này là một trong các nghiên cứu điển hình do nhóm nghiên cứu của Phân Viện Khảo Sát Quy Hoạch Thuỷ Lợi Nam Bộ thực hiện, ứng dụng đối với lưu vực sông Đồng Nai và vùng phụ cận.

1.3 Vùng nghiên c ứu và v ấn đề cần nghiên c ứu

Lưu vực sông Đồng Nai là một lưu vực sông nội địa lớn nhất Việt Nam và là trung tâm kinh tế của cả nước có diện tích khoảng 40.683 km2. Ngoài ra, nhằm mục đích quy hoạch và xét về phương diện hành chính các lưu vực sông vùng phụ cận ven biển kết hợp với lưu vực sông Đồng Nai tạo nên một lưu vực nghiên cứu có diện tích 48.471 km2 (sau đây gọi là vùng nghiên cứu) chiếm khoảng 15% diện tích cả nước. Vùng nghiên cứu bao gồm 10 tỉnh và thành phố Hồ Chí Minh. Như đã biết, vùng nghiên cứu là vùng có mức độ phát triển cao với tổng sản phẩm GDP nông nghiệp tương đối thấp, GDP đầu người tương đối cao, và mật độ dân số cao so với các khu vực khác trong cả nước. Vùng nghiên cứu chiếm hơn một nữa tổng sản phẩm GDP công nghiệp của cả nước. Các sản phẩm công nghiệp tập trung chủ yếu ở TP. Hồ Chí Minh-Biên Hoà-Bà Rịa Vũng Tàu-Bình Dương. Ngoài ra, trong khi tốc độ tăng trưởng dân số trong cả nước trong giai đoạn 1995-2000 tăng khoảng 1,6%/năm thì dân số trong vùng nghiên cứu tăng khoảng 2,6%/năm và đạt xấp xỉ 14,5 triệu dân trong năm 2001.

Mặc dầu tổng sản phẩm GDP nông nghiệp có chiều hướng giảm nhưng nông nghiệp trong vùng nghiên cứu đa dạng và năng động với các loại sản phẩm khác nhau như các loại ngũ cốc như: lúa, ngô; các loại nguyên liệu thô cho công nghiệp địa phương như: bông vãi, cao su, mía; đến các loại cây có giá trị cao như: cà phê, trái cây, tiêu, chè, và rau. Cuối cùng, mặc dầu vùng nghiên cứu được xem là vùng tương đối giàu nhưng nó vẫn còn có một số tỉnh, huyện nghèo nhất nước.

Tổng lượng dòng chảy năm trong vùng nghiên cứu khoảng 47,065 tỷ m3. Mưa trung bình năm đạt 2.000 mm nhưng có những nơi thấp chỉ khoảng 700mm như các tỉnh vùng ven biển. Vùng nghiên cứu là vùng có tiềm năng thuỷ điện đứng thứ 2 trong cả nước và năm 2000 tổng công suất lắp máy trong vùng đạt 1.182 MW với tổng điện năng 4.881 GWh. Ngoài ra, vùng nghiên cứu có hồ thuỷ nông Dầu Tiếng lớn nhất cả nước.

Hiện tại, quản lý tài nguyên nước trong vùng nghiên cứu đang phải đối mặt với việc đô thị hoá và sự phát triển nhanh chóng của công nghiệp nó đã gây áp lực ngày càng lớn lên nhu cầu sử dụng của công nghiệp, dân sinh và phát triển thuỷ điện. Cùng lúc, những nhu cầu sử dụng nước này cạnh tranh trực tiếp với ngành sản xuất nông nghiệp, những vấn đề trên liên quan đến sự gia tăng nước thải công nghiệp và sinh hoạt đổ trực tiếp ra sông suối không qua xử lý hoặc xử lý không triệt để. Mặc dù đã có những đầu tư lớn


xây dựng những hồ chứa đa mục tiêu, tiềm năng phát triển nông nghiệp vẫn chưa đạt được do thiếu nguồn tài chính, nhu cầu nước ngày càng gia tăng ở vùng hạ lưu, quản lý yếu kém các hệ thống tưới, thiếu sự phối hợp giữa các dự án thuỷ lợi trong khu vực và tất cả các điều kiện bất lợi khác như đã nêu ở trên.

Có một số mâu thuẫn liên quan đến việc phân phối tài nguyên nước trong lưu vực. Một mặt, sự xâm nhập mặn trong mùa khô liên quan trực tiếp đến việc sử dụng nước ở thượng lưu ví dụ cho mở rộng phát triển nông nghiệp và phát triển công nghiệp và dân sinh ngày càng tăng ở vùng hạ lưu. Mặt khác, sự chuyển nước ra khỏi sông Đồng Nai gia tăng phát triển kinh tế và tưới ở khu vực khô hạn ven biển cũng như vùng hạ lưu sông Vàm Cỏ Đông cũng có thể làm gia tăng mâu thuẫn này. Tuy nhiên, việc xây dựng các hồ chứa lớn sẽ làm thay đổi sự thiếu hụt nước và sẽ gia tăng việc kiểm soát lũ trong mùa mưa.

Mâu thuẫn tiềm tàng giữa tưới, cấp nước cho đô thị, phát triển thuỷ điện, giao thông thuỷ và môi trường đã rõ ràng. Do vậy, quản lý lưu vực sông một cách hợp lý đã trở thành một vấn đề có tầm quan trọng lớn. Quản lý quy hoạch và phát triển tài nguyên nước dựa trên quan điểm bền vững và phát triển môi trường trở thành một trong những vấn đề quan tâm của hiện tại.

Một tổ chức quản lý lưu vực sông đối với khu vực nghiên cứu đã được thiết lập dưới tên gọi Ban Quản Lý Quy Hoạch Lưu Vực Sông Đồng Nai theo quyết định số 38/2001/QĐ/BNN/TCCB ngày 09/04/2001 của Bộ Nông Nghiệp & PTNT và sớm đi vào hoạt động. Các thành viên của Ban bao gồm các Bộ và ban ngành liên. Quy chế hoạt động của Ban hiện vẫn đang được nghiên cứu. Tuy nhiên, một trong những hoạt động của Ban là liên quan đến quản lý quy hoạch lưu vực trong khu vực. Một hệ thống cơ sở dữ liệu được quản lý tốt là một trong những công cụ quan trọng để thực hiện chức năng của Ban trong tương lai.

Đã có nhiều nghiên cứu về vấn đề phát triển tài nguyên nước ở mức lưu vực sông, vùng, và quy hoạch tổng thể trong vùng nghiên cứu. Tuy nhiên, chưa có một hệ thống cơ sở dữ liệu thống nhất được ứng dụng đối với các nghiên cứu khác nhau. Các số liệu, thông tin liên quan đến quy hoạch và quản lý tài nguyên nước trong lưu vực do nhiều cơ quan, đơn vị khác nhau quản lý đã gây nhiều khó khăn và tốn kém trong việc sử dụng và cập nhật. Hiện tại, các số liệu, thông tin liên quan đã có ở Phân Viện và một số cơ quan khác. Tuy nhiên những số liệu này đều nằm ở những dạng khác nhau rất khó sử dụng.

Ngoài ra, chưa có một ứng dụng cơ sở dữ liệu và công nghệ GIS nào để xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu (CSDL) thống nhất trên toàn lưu vực dựa vào các số liệu đã có có thể nối kết với các công cụ mô hình trong nghiên cứu phát triển tổng hợp và quản lý tài nguyên nước trong vùng nghiên cứu.

Hơn nữa, việc ứng dụng hệ thống phần mềm MIKE-XX của DHI, Đan Mạch đối với các lưu vực sông khác nhau trên thế giới đã thể hiện rõ tính ưu việt của nó. Do đó, khả năng ứng dụng hệ thống phần mềm này trong nghiên cứu phát triển tổng hợp và quản lý tài nguyên nước trong khu vực nghiên cứu sẽ đem lại hiệu quả cao.

Do vậy, xây dựng một hệ thống cơ sở dữ liệu thống nhất dựa vào các số liệu và thông tin đã có với phương châm dễ dàng sử dụng, cập nhật và có thể nối kết một cách linh


hoạt với các công cụ mô hình khác nhằm tạo ra một công cụ quan trọng trong quản lý và quy hoạch tài nguyên nước là mục tiêu và nội dung chính của nghiên cứu này. Nó cũng sẽ làm tăng khả năng của các tổ chức liên quan trong nghiên cứu sử dụng tổng hợp và quản lý tài nguyên nước trong lưu vực.

1.4 Mục tiêu nghiên c ứu

Mục tiêu chung của nghiên cứu là nâng cao nền tảng cơ bản hiện có trong việc quy hoạch và quản lý tài nguyên nước trong lưu vực. Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu là nhằm hạn chế tối đa chi phí và thời gian thu thập số liệu của các cơ quan nghiên cứu liên quan cũng như các tư vấn trong các nghiên cứu của họ.

Ngoài ra, nghiên cứu này nhằm nâng cao năng lực của PVKSQHTLNB trong việc ứng dụng các công nghệ về xây dựng CSDL, GIS cũng như việc ứng dụng các công cụ mô hình trong việc nghiên cứu phát triển và quản lý tài nguyên nước trong lưu vực. Các kỹ thuật xây dựng cơ sở dữ liệu và kỹ năng lập mô hình ứng dụng trong nghiên cứu điển hình này sẽ góp phần vào việc quy hoạch và quản lý tài nguyên nước tổng hợp ở khu vực phía Nam.

1.5 Giới hạn nội dung nghiên c ứu

Như đã nêu ở trên, nghiên cứu này chỉ tập trung vào 2 nội dung chính đó là xây dựng một cơ sở dữ liệu và ứng dựng phần mềm MIKE BASIN của DHI, Đan Mạch xây dựng một mô hình cân bằng nước cho lưu vực sông Đồng Nai và vùng phụ cận.

1.5.1 Cơ sở dữ l i ệu

Phần cơ sở dữ liệu được xem như là một nội dung chính của nghiên cứu điển hình này. Cơ sở dữ liệu lưu vực sông Đồng Nai được xây dựng trên cơ sở ứng dụng phần mềm cơ sở dữ liệu chuyên dụng Microft ACCESS cùng với sự nối kết với phần mềm Arcview GIS 3.2. Mục tiêu chính của phần này là nhằm tạo ra một cấu trúc cơ sở dữ liệu thống nhất nhằm đảm bảo được việc lưu trữ thông tin, cũng như nối kết với các thông tin về không gian (lớp bản đồ trong Arcview GIS) để từ đó tổng hợp được các số liệu từ các đơn vị hành chính theo các số liệu theo các đơn vị thuỷ văn (lưu vực sông, nút cân bằng...) dùng cho các mô hình.

1.5.2 Mô hình cân bằng nước

Xây dựng mô hình cân bằng nước cho lưu vực sông Đồng Nai là nội dung quan trọng thứ 2 của nghiên cứu này. Mô hình này được xây dựng trên cơ sở ứng dụng phần mềm MIKE BASIN, DHI Đan Mạch. Mục đích của vấn đề nghiên cứu này ngoài việc làm quen với một phần mềm hữu dụng trong việc tính toán cân bằng nước ở cấp lưu vực còn nhằm mục đích thể hiện sự nối kết giữa mô hình ứng dụng với phần cơ sở dữ liệu đã nêu trên. Tuy nhiên, nội dung này không hoàn toàn đi sâu vào các ứng dụng trong phần


mềm MIKE BASIN mà chỉ giới hạn trong việc xây dựng một mô hình cân bằng nước đơn giản.

Hai nội dung chính trên sẽ là tiền đề, là cơ sở cho việc xây dựng, phát triển các công cụ hỗ trợ tương tự trong tương lai.

1.6 Hướng ti ếp cận nghiên c ứu

Hướng tiếp cận chung để đạt được các mục tiêu và kết quả nghiên cứu là áp dụng các kinh nghiệm đạt được khi thực hiện các nghiên cứu tương tự trên thế giới. Các chuyên gia của dự án WRSI và các kinh nghiệm của họ trong các lĩnh vực liên quan sẽ là một yếu tố quan trọng trong việc thực hiện dự án nghiên cứu điển hình. Điều này ngụ ý việc làm quen với nghiên cứu sẽ được diễn ra nhanh hơn.

Hệ thống cơ sở dữ liệu sẽ được xây dựng bằng cách ứng dụng các phần mềm ARCVIEW-GIS, ACCESS. Mẫu và cấu trúc dữ liệu sẽ được xác định bằng cách rà soát các số liệu đã có và xem xét đến các số liệu cần thiết trong việc sử dụng sau này. Cấu trúc dữ liệu sẽ bao gồm các mối quan hệ giữa các thành phần dữ liệu và sẽ được thiết lập theo một dạng biểu chuẩn, thống nhất. Một công việc quan trọng cần thiết tiếp theo trong thiết kế cơ sở dữ liệu là vào số liệu và lưu trữ dữ liệu.

Xây dựng mô hình ứng dụng dựa vào việc ứng dụng phầm mềm MIKE BASIN của DHI, Đan Mạch thông qua sự trợ giúp của các chuyên gia tư vấn của WRSI trong dự án tăng cường năng lực cho các viện. Hệ thống cơ sở dữ liệu nói trên sẽ là nguồn vào chính của mô hình ứng dụng. Các công cụ chuyển đổi số liệu sẽ được xây dựng bằng cách nghiên cứu cấu trúc của các file đầu vào và file kết quả của mô hình từ đó lựa chọn các ngôn ngữ lập trình thích hợp để xây dựng các công cụ này. Cách thức tiếp cận và phương pháp thực hiện nghiên cứu được thể hiện như hình sau:

Hình: 1 Cách tiếp cận thực hiện nghiên cứu

CƠ SỞ DỮ LIỆU

CÁC MÔ HÌNH CÂN BẰNG NƯỚC

PHẦN MỀM: - Đã có ACCESS, Arcview,..

- Khác...

K.NGHI ỆM/KỸ NĂNG: - Đơn vị- Chuyên gia WRSI- Khác...

DỮ LIÊU: - Đã có- Dự kiến- ...

PHẦN M ỀM: - Đã có MB, MSIM- Mua- ...

K.NGHI ỆM /KỸ NĂNG: - Đơn vị- Chuyên gia WRSI- Khác...

DỮ LIÊU: - Đã có- Dự kiến- ...


2. Xây dựng Cơ sở dữ liệu lưu vực sông Đồng Nai và vùng ph ụ cận

Phần cơ sở dữ liệu được xem như là một nội dung chính của nghiên cứu điển hình này. Cơ sở dữ liệu lưu vực sông Đồng Nai được xây dựng trên cơ sở ứng dụng phần mềm cơ sở dữ liệu chuyên dụng Microft ACCESS cùng với sự nối kết với phần mềm Arcview GIS 3.2. Mục tiêu chính của phần này là nhằm tạo ra một cấu trúc cơ sở dữ liệu thống nhất nhằm đảm bảo được việc lưu trữ thông tin, cũng như nối kết với các thông tin về không gian (lớp bản đồ trong Arcview GIS) để từ đó tổng hợp được các số liệu từ các đơn vị hành chính theo các số liệu theo các đơn vị thuỷ văn (lưu vực sông, nút cân bằng...) dùng cho các mô hình.

2.1 Giới thi ệu chung v ề cơ sở dữ liệu

2.1.1 Giới thi ệu chung về cơ sở dữ l i ệu

Ngày nay, các hoạt động kinh tế đang đối diện với một số lượng rất lớn các thông tin, dữ liệu, tất cả các cơ quan đều đưa ra những cảnh báo rằng các thông tin và các nguồn dữ liệu- nhằm đưa ra các kiến thức cơ bản, những thông tin bổ ích và có ý nghĩa cho họ, là rất cấp bách và vô cung quan trọng. Để có được các thông tin và sử dụng chúng một cách hiệu quả thì việc xây dựng một cơ sở dữ liệu thống nhất tiện lợi cho việc truy cập, phân tích các số liệu thô nhanh nhất, và chính xác là rất cần thiết. Mối liên hệ giữa thông tin dữ liệu với thực tiễn sản xuất, nghiên cứu được thể hiện như sơ đồ sau:


Hình: 2 Hệ thống thông tin dữ liệu

Thực tếThực tế

Thực tếThực tế

Thu thập số liệu, thông tin

Xử lý số liệu, thông tin

Các file lưu trữ số liệu, thông tin

Nối kết số liệu, thông tin

Ngườ i sử dụng

Quá trình phân tích/hiểu biết của ngườ i sử dụng

Các hoạt động/quyết định/thay đổi

Kinh nghiệm/Kiến thức

SỐ LIỆU

SỐ LIỆU ĐÃ XỬ LÝ

SỐ LIỆU ĐÃ XỬ LÝ

THÔNG TIN

2.1.2 Các nguyên tắc chính ứng dụng trong việc xây dựng cơ sở dữ l i ệu

Cơ sở dữ liệu này được xây dựng trên cơ sở các nguyên tắc có tính truyền thống như sau:

1. Phân tích, xác định mục tiêu, nội dung, và các chức năng cần được thực hiện đối với hệ thống cơ sở dữ liệu dự định


2. Thiết kế cơ sở dữ liệu và các nối kết cần thiết để thực hiện các chức năng của cơ sở dữ liệu. Thông thường trong giai đoạn thiết kế này được thực hiện theo các bước sau:

a. Rà soát, phân tích dữ liệu cần thiết để thực hiện các chức năng đề ra

b. Thiết lập các mối quan hệ cần thiết

c. Tạo một thiết kế hợp lý thực hiện các mối quan hệ thực thể của cơ sở dữ liệu và quá trình thực hiện

d. Thiết kế giao diện

3. Thực hiện xây dựng cơ sở dữ liệu. Trên cơ sở các kết quả ở bước 2, chuyển các thiết kế và kết nối, giao diện dự kiến,... thành các ứng dụng bằng cách xây dựng cơ sở dữ liệu và các trình ứng dụng cần thiết để truy xuất dữ liệu trên máy tính.

4. Kiểm tra cơ sở dữ liệu và các chức năng của cơ sở dữ liệu nhằm xác định và loại bỏ các lỗi của ứng dụng. Việc kiểm tra này được thực hiện với các nguời sử dụng dự kiến.

5. Cài đặt và hướng dẫn sử dụng. Đây là bước cơ bản cuối cùng của một quá trình thực hiện cơ sở dữ liệu. Bước này nhằm xác định xem cơ sở dữ liệu có phù hợp với môi trường mà dự kiến sử dụng không. Cần thiết có thể kiểm tra và xác định các lỗi và sửa chữa cần thiết. Ngoài ra, việc duy trì, bảo quản cơ sở dữ liệu là một trong những hoạt động cần thiết đối với các cơ sở dữ liệu sau này.

Các nguyên tắc này được áp dụng một cách xuyên suốt trong quá trình thực hiện. Tuy nhiên, ở những giai đoạn cần thiết việc ứng dụng nó cùng được chuyển đổi để có được những kết quả một cách hữu hiệu nhất. Các bước thực hiện trên được sơ đồ hoá như sau:


Hình: 3 Sơ đồ thực hiện xây dựng cơ sở dữ liệu

Xác định, mục tiêu, nội dung, chức năng

cần thực hiện

Thiết kế cơ sở dữ liệu-Rà soát, phân tích dữ liệu-Thiết lập mố i quan hệ-Thiết kế các dạng bảng biểu-Thiết kế giao diện, kết nối...

Xây dựng cơ sở dữ liệu-Chọn loại phần mềm thích hợp-Chuyển thiết kế thành CSDL-Xây dựng các mô đun chức năng-...

Ki ểm tra cơ sở dữ liệu?Xác định và loại bỏ lỗ i

Cài đặt/hướng dẫn/Duy trì

Đúng

Sai

2.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS - Đồng Nai

2.2.1 Các dữ l i ệu cần thi ết phục vụ nghiên cứu

Đối với việc nghiên cứu các bài toán liên quan đến tài nguyên nước nói chung, các toán toán quy hoạch thiết kế nói riêng, các loại dữ liệu sau đây cần được cần thiết phải có:

• Số liệu về dân số và các chỉ tiêu chung về phát triển kinh tế: Số liệu này ngoài việc xem xét đánh giá về khả năng kinh tế của vùng nghiên cứu còn sử dụng để xem xét các nhu cầu về sử dụng nước của dân sinh trong vùng nghiên cứu.

• Số liệu về khí tượng, thuỷ văn: Đây là loại dữ liệu quan trọng đối với các bài toán liên quan đến nguồn nước và là cơ sở căn bản để phân tích đánh giá khả năng nguồn nước và dùng để thiết kế các dự án cụ thể. Số liệu này được lưu trữ theo thời gian, số liệu trung bình, và các số liệu cực trị ở tại các trạm đo đạc, các số liệu tính toán ở cấp lưu vực, vùng;...


• Số liệu về chất lượng nước: Ngoài vấn đề về số lượng của ngồn nước, các dữ liệu liên quan đến chất lượng nước nước là một trong những số liệu không thể thiếu được để đánh giá về nguồn nước trong vùng nghiên cứu hay các dự án cụ thể. Số liệu này dùng để xem xét khả năng cung cấp của nguồn nước có được bảm đảm đúng chất lượng yêu cầu của người sử dụng không. Ngoài ra, nó còn là đầu vào cơ bản cho việc xem xét đánh giá các tác động môi trường trong vùng nghiên cứu.

• Số liệu về địa hình địa chất: Loại số liệu này dùng để đánh giá xem xét các vấn đề liên quan đến các yếu tố về khí tượng thuỷ văn, nước ngầm cũng như việc đánh giá xem xét khả năng thực tế của các công trình dự kiến trong vùng nghiên cứu.

• Số liệu về sử dụng đất: Loại số liệu này là các số liệu cơ bản dùng để đánh giá khả năng của vùng nghiên cứu về mặt canh tác cây trồng. Trong đó xem xét đến sử dụng hiện tại, tiềm năng trong tương lai của tất cả các loại hình sử dụng đất. Loại số liệu này về cơ bản sẽ sử dụng để ước tính các nhu cầu sử dụng nước cho tưới, cấp nước cho công nghiệp, thuỷ sản,....Trong số liệu này còn bao gồm cả các số liệu về lâm nghiệp như vị trí, diện tích lâm nghiệp và các chủng loại có thể có của nó...

• Số liệu về các công trình thuỷ lợi: Đây cũng là một trong những số liệu căn bản của cơ sở dữ liệu bởi nó liên quan đến tất cả các số liệu khác trong vùng nghiên cứu.

• Số liệu về nhu cầu sử dụng nước: Loại số liệu này phần lớn được tính toán trên cơ sở các số liệu đã có. Tuy nhiên, có nhiều số trong nhóm số liệu này ví dụ như số liệu tiêu chuẩn dùng nước cho công nghiệp, dân sinh theo các cấp khác nhau, mức tưới đối với các loại cây trồng khác nhau ở các vùng khác nhìn chung ít thay đổi và có thể lưu trữ truy cập sử dụng những lúc cần thiết.

• Các văn bản, quy định, quyết định liên quan đến việc sử dụng, quản lý tài nguyên nước cũng như các tài nguyên khác trong khu vực cũng được xây dựng trong hệ thống cơ sở dữ liệu này.

2.2.2 Mục tiêu, nhiệm vụ chính của cơ sở dữ l i ệu

Việc xây dựng cơ sở dữ liệu này nhằm mục đích chính là:

• Lưu trữ dữ liệu cần thiết để phục vụ việc truy cập, sử dụng trong các nghiên cứu liên quan

• Các chức năng chính của nó là nhập, cập nhật và xuất các số liệu cần thiết dưới các dạng yêu cầu

• Thể hiện ở dưới dạng các đồ thị, hình ảnh để tiện lợi trong việc tham khảo, lấy thông tin...

• Tạo điều kiện thuận lợi cho việc nối kết với các phần mềm liên quan

• Chuyển đổi số liệu từ cơ sở hành chính thành các số liệu theo các đơn vị thuỷ văn và ngược lại phục vụ cho việc xây dựng các loại mô hình liên quan việc nghiên cứu các bài toán thuỷ lợi trong lưu vực.


2.2.3 Thi ết kế cơ sở dữ l i ệu

2.2.3.1 Các loại dữ liệu cần thiết được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu

Thông thường các loại số liệu/ dữ liệu chính được lưu trữ dưới các dạng sau:

• Dữ liệu dưới dạng bản đồ

• Dữ liệu dưới dạng bảng biểu

• Dữ liệu dưới dạng văn bản, báo cáo.

Đối với lưu vực hệ thống sông Đồng Nai và lưu vực phụ cận, các loại số liệu/ dữ liệu có thể tập hợp thành các nhóm chính sau:

• Loại số liệu dưới dạng bản đồ như địa giới hành chính: xã, huyện, tỉnh; theo ranh giới thuỷ văn như lưu vực, tiểu lưu vực; khu tưới, ranh giới nút,...

• Loại số liệu về khí tượng thuỷ văn gồm: mưa, nhiệt độ, bốc hơi, độ ẩm, gió, nắng; lưu lượng, mực nước. Tất cả các loại số liệu này được lưu trữ theo thời gian theo các bước thời gian như giờ, ngày, tháng, năm...và được lập dưới dạng bảng. Ngoài ra, các số liệu liên quan đến ví trí các trạm khí tượng, thuỷ văn như vị trí, các chức năng hiện hữu...Loại này có thể liên kế với các bản đồ số.

• Loại số liệu về chất lượng nước: Loại số liệu này ngoài các số liệu về vị trí của các trạm đo, các số liệu khác cần thiết như: mặn, phù sa, chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, vi sinh, phân huỷ động vật, kim loại nặng, chất khoáng trong nước, phèn, chất độc hại.

• Loại số liệu về dân số và các chỉ tiêu tổng hợp khác: như đân số và các loại số liệu liên quan; các chỉ tiêu tổng hợp về GDP, giáo dục; sức khoẻ.

• Các loại số liệu về nông nghiệp: Ở đây các số liệu liên quan là loại hình sử dụng đất như đất đai nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ sản và các loại đất khác.

• Các loại số liệu về công trình thuỷ lợi: Công trình thuỷ lợi có thể phân thành các nhóm số liệu sau: Công trình hồ đập, cống, đê, giếng, kênh, nhà máy thuỷ điện, trạm bơm. Và chúng được phân theo nhóm các chức năng nhiệm vụ như: thuỷ điện, cấp nước, tưới, tiêu, phòng lũ, giao thông thuỷ, thuỷ sản, du lịch, tổng hợp.

• Các loại số liệu về giao thông: Loại số liệu này bao gồm các loại số liệu về các loại hình giao thông như giao thông đường bộ, giao thông đường thuỷ, giao thông đường sắt, giao thông đường không. Đối với mỗi loại giao thông này các số liệu liên quan gồm các thông số đặc trưng cơ bản về kết cấu; các số liệu về vận chuyển, luân chuyển hàng hoá, hành khách,...

• Các loại số liệu về địa hình: Ở đây chỉ tập trung vào loại số liệu về mặt cắt địa hình đo đác được trong quá trình nghiên cứu như vị trí; và các số liệu mặt cắt.

• Các số liệu về thuỷ sản, lâm nghiệp...

• Các số liệu về địa chất khoảng sản. Các số liệu này được lưu trữ dưới dạng các bản đồ.

• Loại số liệu về văn bản, quy định, nghị định, quyết định, báo cáo,... được lưu dưới dạng các file tập hợp thành các thư mục lưu trữ trong cơ sở dữ liệu.


2.2.3.2 M ối quan hệ của các loại cơ sở dữ liệu

Xác định mối quan hệ giữa các loại dữ liệu là một trong nhưng vấn đề quan trong. Các loại dữ liệu có thể có quan hệ 1-1; 1-n, hay quan n-n. Trên cơ sở phân tích và thiết kế các thực thể có một quan hệ n-n được phân tích và chuyển thành các mối quan hệ 1-n để dùng trong các thiết kế.

2.2.3.3 Hình thức liên kết cơ sở dữ liệu với mô hình

Do các dữ liệu cần thiết có thể lưu trữ dưới dạng bảng biểu, văn bản, báo cáo hay dưới dạng bản đồ. Các mô hình lưu vực sông xây dựng hiện nay đã và đang có xu hướng thiết kế xây dựng các giao diện có thể nối kết với các bản đồ số (shape file).Việc hình thành các liên kết dữ liệu dưới dạng bảng biểu với các bản đồ số là cần thiết và tiện lợi trong việc xây dựng. Các phần mềm hiện nay có thể cho phép thực hiện ý tưởng đó. Sơ đồ dưới đây là ví dụ cụ thể thể hiện đó và được ứng dụng trong nghiên cứu này.

Hình: 4 Sơ đồ liên kết cơ sở dữ liệu và mô hình

Microsoft ACCESS

Arcview GIS 3.2

Mô hình MIKE BASIN,...

Dữ liệu dưới dạng bảng,...

Dữ liệu dưới dạng bản đồ,...

2.2.4 Xây dựng cơ sở dữ l i ệu

Việc xây dựng cơ sở dữ liệu là công việc chuyển tải các thiết kế cơ sở dữ liệu thành các ứng dựng trong môi trường máy tính. Các công việc này được thực hiện theo các bước sau.


2.2.4.1 Chọn lựa phần mềm xây dựng

Trong nghiên cứu này, cơ sở dữ liệu được xây dựng trong 2 môi trường chính đó là môi trường Arcview GIS 3.2 và môi trường ACCESS. Cơ sở dữ liệu ở 2 môi trường này được nối kết với nhau. Lý do của việc lựa chọn này là:

• Các nghiên cứu hiện nay phần lớn đều liên quan đến việc xử lý các bản đồ kỹ thuật số. Arview GIS là một trong những ứng dụng đang sử dụng rộng rãi hiện nay trong các cơ quan nghiên cứu và sản xuất.

• Cơ sở dữ liệu dưới dạng bảng được xây dựng trên nền của Microsoft ACCESS 7.0 vì đây là một phần mềm thông dụng nhưng có tính chuyên nghiệp cao trong việc tạo các cơ sở dữ liệu.

• Bản thân của Arcview GIS cùng với ACCESS có thể liên kết với nhau, chuyển đổi dữ liệu cho nhau

• Các phần mềm hiện tại đang sử dụng của DHI được xây dựng trên nền của Arcview GIS. Và các phần mềm đang xây dựng của các cơ quan, trong đó có Phân Viện KSQHTL Nam Bộ đang có khuynh hướng muốn nối kế với các phần mềm xử lý bản đồ kỹ thuật số như Arcview GIS; MapInfo,...

• Việc phân tích, chuyển đổi dữ liệu theo ranh giới đơn vị hành chính có thể chuyển đổi thành cơ sở dữ liệu theo đơn vị thuỷ văn có thể thực hiện thông qua các chức năng xử lý các phần mềm xử lý bản đồ kỹ thuật số. Arcview là một trong những phần mềm hữu dụng trong vấn đề này.

2.2.4.2 Xây dựng các chức năng của cơ sở dữ liệu

Tuỳ theo các loại số liệu khác nhau mà các chức năng cụ thể của các loại số liệu cũng khác nhau. Tuy nhiên, vấn đề chính vẫn là lưu trữ, truy cập, và chuyển đổi. Việc xây dựng các chức năng này được thực hiện trên quan điểm “thân thiện tối đa” để tiện lợi trong việc sử dụng cơ sở dữ liệu sau này với ít tham khảo sử dụng nhất. Các giao diện cơ bản có thể xem trong phần các kết quả chính sau. Các chức năng của cơ sở dữ liệu được xây dựng, tập hợp thành các menu bằng cách viết các mã lệnh trong Avenue Script của Arcview GIS 3.2; trong Visual Basic, Marcro, SQL của ACCESS...

2.2.5 Ki ểm tra cơ sở dữ l i ệu

Việc kiểm tra các chức năng của cơ sở dữ liệu đã thực hiện lòng ghép trong quá trình xây dựng cơ sở dữ liệu.

2.3 Các kết qu ả

2.3.1 Giao diện

Cơ sở dữ liệu GIS Đồng Nai được xây dựng trên nền Arcview GIS và Microsoft ACCESS. Hai phần này của cơ sở dự liệu có hệ thống menu chức năng riêng và có thể liên kết với nhau. Các hình dưới đây thể hiện các giao diện đó.


Hình: 5 Giao diện của Cơ sở dữ liệu Đồng Nai trong Arcview GIS

Hình: 6 Giao diện Cơ sở dữ liệu Đồng Nai trong ACCESS

2.3.2 Các bảng biểu, lớp bản đồ chính

2.3.2.1 Các bảng biểu trong CSDL

Hầu hết các dữ liệu cần thiết của cơ sở dữ liệu dưới dạng bảng biểu được thành lập. Mỗi một bảng biểu được đặc trưng cho mỗi loại số liệu cụ thể và có các đặc trưng cụ thể. Hình sau đây là ví dụ cụ thể về các số liệu dưới dạng bảng được thể hiện trong CSDL.


Hình: 7 Ví dụ về bảng số liệu trong cơ sở dữ liệu

Ngoài các dữ liệu được xây dựng dưới dạng các bảng biểu như ở trên, dữ liệu được lưu trữ dưới dạng bản đồ số. Các lớp bản đồ trong cơ sở dữ liệu được phân thành 3 loại lớp bản đồ chính đó là:

• Lớp điểm (point theme): Bao gồm các lớp bản đồ về vị trí các trung tâm hành chính (tỉnh, huyện, xã); vị trí các trạm khí tượng, thuỷ văn; chất lượng nước;...

• Lớp đường (polyline theme): Bao gồm các lớp sông suối, đường sá; các loại đường đồng mức; các bản đồ đẳng trị các loại dữ liệu...

• Lớp vùng (polygon theme): Bao gồm các lớp bản đồ về ranh giới hành chính (tỉnh, huyện, xã); ranh giới lưu vực; bản đồ sử dụng đất,...

2.3.3 Dữ l i ệu trong cơ sở dữ l i ệu

Do có nhiều nguyên nhân khác nhau, hiện tại dữ liệu trong cơ sở dữ liệu chưa được đưa vào đầy đủ. Các nguyên nhân đó là:

• Số liệu hiện có chưa đầy đủ

• Các số liệu rời rạc, không thống nhất và các số liệu nằm dưới dạng các văn bản nên việc nhập số liệu vào chiếm rất nhiều thời gian và kinh phí không cho phép thực hiện trong giai đoạn này.

• ...


2.3.4 Một số chức năng thực hiện trong cơ sở dữ l i ệu

Có rất nhiều chức năng cụ thể của CSDL được thực hiện trong quá trình xây dựng. Một số chức năng chính được thể hiện như các hình dưới đây:

• Cập nhập dữ liệu

• Truy xuất dữ liệu

• Thể hiện bằng các đồ thị

• Tạo các bản đồ...

Hình: 8 Chức năng cập nhật dữ liệu trong các dữ liệu không gian


Hình: 9 Ví dụ về tạo đường đẳng trị mưa trong CSDL

Hình: 10 Ví dụ về xuất số liệu sang MIKE BASIN


Hình: 11 Ví dụ về tạo đồ thị trong CSDL


Hình: 12 Ví dụ về xuất số liệu từ đơn vị hành chính sang đơn vị thuỷ văn

2.4 Đánh giá v ề kết qu ả CSDL

• Đã xây dựng được một cấu trúc cơ sở dữ liệu phù hợp với các yêu cầu cần thiết của các nghiên cứu với quy hoạch thuỷ lợi.

• Có thể nối kết được giữa cơ sở dữ liệu bản đồ kỹ thuật số với các dữ liệu dưới dạng bảng biểu

• Có thể chuyển đổi dữ liệu theo ranh giới hành chính sang dữ liệu theo ranh giới thuỷ văn.

• Số liệu còn thiếu rất nhiều và không đầy đủ

• Các phần trích xuất dữ liệu sử dụng chưa hoàn toàn có thể nối kết một cách trực tiếp với đầu vào của mô hình mà phải qua thêm một số công đoạn xử lý khác.

• Do còn một số hạn chế, cụ thể là số liệu vào, do đó cần tiếp tục nghiên cứu hoàn chỉnh CSDL bằng cách vào thêm số liệu và hoàn chỉnh các chức năng của nó.

• Trong tương lai, việc chia sẽ dữ liệu sẽ trở thành một trong những vấn đề cần thiết đối với các hoạt động nghiên cứu cũng như quản lý tài nguyên nước do đó cần thiết phải cải tiến CSDL có thể nối kết mạng Internet.


3. Mô hình cân b ằng nước MIKE BASIN

Ứng dụng phần mềm MIKE BASIN xây dựng mô hình cân bằng nước cho lưu vực sông Đồng Nai là nội dung quan trọng thứ 2 của nghiên cứu. Tuy nhiên, nội dung này không hoàn toàn đi sâu vào các ứng dụng trong phần mềm MIKE BASIN mà chỉ giới hạn trong việc xây dựng một mô hình cân bằng nước đơn giản. Mục đích của vấn đề nghiên cứu này ngoài việc ứng dụng phần mềm hữu dụng trong việc tính toán cân bằng nước ở cấp lưu vực còn nhằm mục đích thể hiện sự nối kết giữa mô hình ứng dụng với phần cơ sở dữ liệu đã nêu trên.

3.1 Giới thi ệu nội dung nghiên c ứu

Nội dung nghiên cứu chính của phần xây dựng mô hình này chủ yếu chỉ dừng lại ở việc xây dựng mô hình cân bằng nước đơn giản cho lưu vực sông Đồng Nai và vùng phụ cận bằng cách ứng dụng mô hình MIKE BASIN của DHI, Đan Mạch. Nội dung nghiên cứu này được cụ thể hoá những công việc như sau:

• Xây dựng một ví dụ về ứng dụng mô hình thuỷ văn dòng chảy NAM trong phần mềm MIKE XX.

• Xây dựng mô hình cân bằng nước MIKE BASIN trên cơ sở số liệu đã sử dụng trước đây trong các nghiên cứu của PVKSQHTLNB.

3.2 Vùng nghiên c ứu và ph ạm vi nghiên c ứu

Như đã đề cập trước đây, nghiên cứu này được xây dựng và ứng dụng đối với toàn bộ lưu vực sông Ðồng Nai và vùng phụ cận ven biển với diện tích khoảng 48.471 km2 thộc các tỉnh Đắc Nông, Lâm Ðồng, Bình Dương, Ninh Thuận, Bình Thuận, Ðồng Nai, Bình Dương, Bình Phước, Tây Ninh, TP. Hồ Chí Minh, Bà Rịa-Vũng Tàu và tỉnh Long An.

Vùng nghiên cứu bao gồm lưu vực hệ thống sông Đồng Nai với diện tích khoảng 40.000 km2 và các lưu vực sông nhỏ ven biển. Các lưu vực sông này các các đặc trưng riêng biệt và hoàn toàn độc lập nhau về mặt lưu vực. Tuy nhiên, trong quá trình phát triển các lưu vực sông ven biển có sự liên hệ rất chặt chẽ với lưu vực sông Đồng Nai về mặt sử dụng nguồn nước. Do đó, khi nghiên cứu đến lưu vực sông Đồng Nai cần thiết phải xem xét đến các lưu vực sông ven biển. Một số đặc trưng cơ bản của lưu vực hệ thống sông Đông Nai và các lưu vực sông ven biển được tổng hợp như sau.


• Sông Cái Phan Rang: Ðây là con sông lớn nhất ven biển, có diện tích lưu vực 3430 km2, chiều dài nhánh chính 105 km, cửa đổ ra thị xã Phan Rang. Các phụ lưu chính là sông Sắt, Trà Có, sông Ông...

• Sông Lũy: Ðây là con sông nằm trong vùng khô hạn nhất và vì thế, nó có tầm quan trọng đặc biệt trong vùng. Sông Luỹ có diện tích lưu vực 1.700 km2, chiều dài 87 km, cửa đổ ra Phan Rí. Các phụ lưu chính gồm sông Mao, sông Cà Giây và sông Cà Tót.

• Hệ thống sông Quao-Cà Ty: Hệ thống sông Quao-Cà Ty là một hệ thống sông lớn ven biển, với hai nhánh chính là sông Quao và sông Cà Ty. Sông Quao có diện tích lưu vực 800 km2, chiều dài 87 km, cửa đổ ra phía Bắc thị xã Phan Thiết. Sông Cà Ty có diện tích lưu vực 775 km2, chiều dài 48 km, cửa đổ ra trung tâm thị xã Phan Thiết. Sông Cà Ty do hai nhánh lớn là sông Móng và sông Kabét hợp thành.

• Sông Phan: Sông Phan có diện tích lưu vực 500 km2, chiều dài 53 km.

• Sông Dinh Hàm Tân: Sông đổ ra cửa La Gi là thị trấn huyện Hàm Tân, diện tích lưu vực 862 km2, chiều dài 54 km.

• Sông Ray: Sông Ray có diện tích lưu vực 1.050 km2, chiều dài 91 km, là con sông có nguồn nước khá dồi dào.

• Sông Dinh Vũng Tàu: Sông Dinh Vũng Tàu còn gọi là sông Xoài, có cửa ra gần thành phố Vũng Tàu. Sông có diện tích lưu vực 862 km2, chiều dài 45 km.

• Sông Lá Buông: Sông Lá Buông đổ ra dòng chính Ðồng Nai ở Long Thành. Sông có diện tích lưu vực 465 km2, chiều dài 41 km.

Hệ thống các sông chính thuộc lưu vực sông Ðồng Nai gồm sông chính là Ðồng Nai và 4 sông phụ là La Ngà, sông Bé, Sài Gòn và Vàm Cỏ. Sông Vàm Cỏ bao gồm Vàm Cỏ Ðông và Vàm Cỏ Tây. Tuy nhiên, do sông Vàm Cỏ Tây có quan hệ mật thiết với ÐBSCL hơn, nên theo phân chia hiện nay, lưu vực sông Ðồng Nai được xác định là đến bờ của sông Vàm Cỏ Ðông, với diện tích lưu vực 32.000 km2.

• Sông Ðồng Nai (dòng chính lưu vực) phát nguyên từ vùng núi cao của cao nguyên Liang Bien thuộc dãy Trường Sơn Nam, với độ cao khoảng 2.000 m, gồm hai nhánh ở thượng nguồn là Da Dung và Da Nhim. Sông có hướng chảy chính là Ðông Bắc-Tây Nam, đi qua các tỉnh Lâm Ðồng, Dak Lak, Sông Bé, Ðồng Nai, TP Hồ Chí Minh và Long An. Dòng chính Ðồng Nai có tổng chiều dài 628 km, từ thượng lưu Da Nhim đến cửa sông. Diện tích lưu vực đến Trị An là 14.800 km2, đến Biên Hoà là 23.200 km2, đến Nhà Bè là 28.200 km2, đến cửa Xoài Rạp là khoảng 40.000 km2.

• Sông La Ngà là chi lưu lớn đáng kể nhất nằm bên bờ trái dòng chính. Sông bắt nguồn từ vùng núi cao ven Di Linh-Bảo Lộc với cao độ từ 1.300-1.600 m, chảy theo rìa phiá Tây tỉnh Bình Thuận, đổ vào dòng chính tại điểm cách thác Trị An 38 km về phía thượng lưu. Chiều dài của sông theo nhánh Da Riam là 290 km, diện tích lưu vực 4.100 km2.

• Sông Bé là phụ lưu lớn thứ nhất nằm bên bờ phải dòng chính. Bắt nguồn từ vùng núi phía Tây của vùng Nam Tây Nguyên, còn có tên là cao nguyên Xnaro, với cao độ từ 850-950 m, chảy ra điểm nhập lưu với dòng chính Ðồng Nai tại vị


trí hạ lưu thác Trị An 6 km. Sông Bé có chiều dài 350 km, diện tích lưu vực 7 650 km2, độ uốn khúc 1,4, độ dốc lòng sông 0,0032. Cao độ lưu vực biến thiên từ 600-700 m ở thượng lưu, 50-200 m ở trung lưu. Do hầu như là không có phần hạ lưu nên sông Bé được xem là con sông điển hình của vùng trung du.

• Sông Sài Gòn được hợp thành từ hai nhánh Sài Gòn và Sanh Ðôi, bắt nguồn từ các vùng đồi ở Lộc Ninh và ven biên giới Việt Nam- Cam Pu Chia, với độ cao khoảng 200 m. Sông Sài Gòn ít gấp khúc, mang sắc thái của sông vùng ảnh hưởng triều do độ dốc nhỏ (0,0013). Sông có diện tích lưu vực 4.500 km2, chiều dài 250 km. Thuỷ triều có thể ảnh hưởng đến tận Dầu Tiếng, cách cửa 148 km, và cách biển 206 km. Ða phần sông chảy trong vùng đồng bằng bằng phẳng có cao độ từ 5-20 m.

• Sông Vàm Cỏ là tên gọi chung từ sau hợp lưu của hai con sông lớn là Vàm Cỏ Ðông và Vàm Cỏ Tây. Sông Vàm Cỏ Ðông có diện tích lưu vực 6.300 km2, chiều dài 283 km. Sông Vàm Cỏ Tây có diện tích khoảng 6.000 km2, chiều dài 235 km. Sau khi hợp lưu, đoạn sông chung có chiều dài 36 km và đổ ra dòng chính Ðồng Nai tại điểm gần cửa Xoài Rạp. Tuy là hai sông cùng hệ thống nhưng mỗi sông lại có một đặc điểm riêng. Vàm Cỏ Ðông có nguồn độc lập, nằm trọn trong phần đất MÐNB, nên được xem là thuộc hệ thống sông Ðồng Nai. Trong khi đó, Vàm Cỏ Tây có quan hệ chặt chẽ về mặt thuỷ văn-thuỷ lực với sông Tiền, nên được xem là thuộc ÐBSCL. Cả hai sông này đều có độ dốc lòng sông rất nhỏ (0,00005 – 0,0001), và vì vậy, thuỷ triều ảnh hưởng rất sâu, trên Vàm Cỏ Ðông là 190 km và trên sông Vàm Cỏ Tây là 170 km từ hợp lưu hai sông, tức là khoảng 240 km và 220 km cách biển.

Lưu vực hệ thống sông Đồng Nai có thể phân thành 2 phần lưu vực chính đó là phần thượng trung lưu bao gồm toàn bộ diện tích nằm ở phía trên hợp lưu Đồng Nai sông Bé và phần thượng lưu của sông Sài Gòn kể từ tuyến đập hồ Dầu Tiếng; phần hạ lưu Đồng Nai-Sài Gòn –Vàm cỏ la phần còn lại của lưu vực. Thượng trung lưu có đặc trưng là vùng đất cao, đồi núi và là nơi có tiềm năng phát triển các loại cây công nghiệp có giá trị kinh tế cao, có khả năng xây dựng các công trình hồ chứa lớn, vừa và nhỏ nhằm phục vụ phát triển thuỷ điện, tưới, và cấp nước... Phần hạ lưu bao gồm diện tích đất đai các tỉnh thành như TP Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Dương, Tây Ninh, Long An có đặc trưng là vùng đất thấp chịu tác động của triều, mặn và là nơi tập trung phần lớn dân cư, các khu đô thị, khu công nghiệp và cũng là nơi có nhu cầu sử dụng nước cao nhất trong lưu vực.

Trong hệ thống công trình trên lưu vực, ngoài các công trình nhỏ nằm ở các nhánh sông suối, đáng kể nhất các các hồ chứa lớn trên lưu vực bao gồm, hồ chứa Đa Nhim, hồ chứa Dầu Tiếng trên sông Sài Gòn, hồ chứa Trị An trên sông Đồng Nai, hồ chứa Thác Mơ, Cần Đơn trên sông Bé, hồ chứa Hàm Thuận Đa Mi trên sông La Ngà...

Do có các đặc trưng khác nhau về mặt thuỷ văn dòng chảy nên việc ứng dụng mô hình trong việc nghiên cứu cũng cần phải xem xét trong ứng dụng. Đối với phần thượng trung lưu lưu vực sông Đồng Nai không bị ảnh hưởng bởi triều, là nơi có chế độ dòng chảy ảnh hưởng lớn bởi việc điều tiết của các hệ thống công trình hồ chứa lớn. Do đo, trong nghiên cứu, việc ứng dụng mô hình cân bằng nước MIKE BASIN, MITSIM là phù hợp nhất. Trong khi đó, vùng hạ lưu, chế độ dòng chảy ngoài việc bị ảnh hưởng bởi dòng chảy ở phía thượng lưu, vùng này bị ảnh hưởng bởi chế độ dòng chảy triều thì việc


ứng dụng các mô hình thuỷ động lực học trong nghiên cứu như VRSAP, MIKE 11,... là những lựa chọn phù hợp. Trong nghiên cứu này, việc ứng dụng mô hình cân bằng nước chỉ dừng lại ở chỗ chỉ nghiên cứu việc phân phối nguồn nước của hệ thống sông ở phía thượng trung lưu và xem xét các tác động của nó về mặt lượng đối với phía hạ lưu như thế nào.

3.3 Phương pháp nghiên c ứu

Phương pháp nghiên cứu thực hiện xây dựng mô hình thể hiện qua các bước sau đây:

• Xác định bài toán cần nghiên cứu

• Chuẩn bị số liệu

• Xây dựng mô hình

• Kiểm tra mô hình

• Chạy mô hình với trường hợp hiện trạng

• Xây dựng các phương án phát triển

• Chạy mô hình với các phương án phát triển

• Kiểm tra kết quả tính toán

• Kết thúc, đánh giá đưa ra các khuyến cáo về sử dụng nước.

Phương pháp nghiên cứu được sở đồ qua như hình sau.


Hình: 13 Phương pháp thực hiện nghiên cứu xây dựng mô hinh

Số liệu vào-Khí tượng -Dòng chảy

-Nhu cầu nước (NN,CN,DS)

-...

Xây dựng mô hình:-Sơ đồ hoá-Nối kế t số liệu-...

Kiểm tra mô hình?

Chạy với t rường hợp hiện trạng

Xây dựng các p hương án và chạy với các trường hợp

Kiểm tra kết quả công việc?

Kết thúc

3.4 Xây dựng mô hình thu ỷ văn NAM – Mưa-Dòng ch ảy

3.4.1 Khái quát về mô hình NAM

NAM là từ viết tắt của tiếng Ðan Mạch “Nedbor-afstromnings-Model”, có nghĩa là mô hình mưa-dòng chảy. Mô hình NAM là mô hình thuỷ văn mô phỏng quá trình mưa sinh ra dòng chảy trong phạm vi lưu vực sông. NAM là phần mô đun mưa dòng chảy (RR) của bộ mô hình MIKE XX. Mô đun mưa dòng chảy có thể áp dụng độc lập hoặc sử dụng để trình bày một hoặc nhiều lưu vực tham gia, tạo ra dòng chảy bổ sung vào mạng lưới sông.

Mô hình NAM là một bộ biểu thức toán học kết nối mô tả theo dạng định lượng đơn giản hoá. NAM mô tả các thành phần khác nhau của quá trình mưa - dòng chảy bằng


việc tính toán liên tục lượng nước 4 bể chứa có liên quan với nhau. Mỗi bể chứa diễn tả các thành phần vật lý khác nhau của lưu vực. NAM có thể được sử dụng cho việc mô phỏng thuỷ văn liên tục của quá trình dòng chảy hoặc mô phỏng một quá trình đơn lẻ.

NAM đặc trưng cho mô hình tất định, khái niệm toàn cục với yêu cầu số liệu đầu vào vừa phải. Mô hình NAM là công cụ kỹ thuật đã được ứng dụng một số lưu vực trên thế giới, diễn tả nhiều chế độ thuỷ văn và điều kiện khí hậu khác nhau và cho kết quả tốt. Mô hình này có thể áp dụng đối với các lưu vực sông của Việt Nam.

3.4.2 Yêu cầu về số l i ệu

Ðầu vào cơ bản cho mô hình NAM bao gồm: các thông số mô hình, các điều kiện ban đầu, dữ liệu khí tượng, dữ liệu dòng chảy thực tế dùng cho việc hiệu chỉnh và kiểm định mô hình.

Dữ liệu khí tượng cơ bản bao gồm: mưa và bốc thoát hơi nước tiềm tàng. Tài liệu mưa là tài liệu đo đạc thực tế của các trạm khí tượng trong vùng nghiên cứu hay các vùng liên quan. Tài liệu bốc thoát hơi nước tiềm tàng có thể xác định từ tài liệu thực đo hay có thể tính theo công thức của Penman-Monteith với các dữ liệu bao gồm: tốc độ gió trung bình, nhiệt độ trung bình, độ ẩm tương đối, số giờ nắng và vị trí địa lý v.v...

3.4.3 Cấu trúc mô hình

Cấu trúc mô hình được thể hiện trong Hình: 14 (có thể tham khảo thêm trong các tài liệu hướng dẫn sử dụng của bộ phần mềm MIKE XX). Nó là một sự mô phỏng tầng chứa nước trong chu trình thuỷ văn. NAM mô phỏng quá trình mưa-dòng chảy bằng việc tính toán liên tục lượng nước trong bốn bể chứa có quan hệ với nhau mà chúng diễn tả các thành phần vật lý trong lưu vực khác nhau. Những bể chứa này bao gồm: bể chứa tuyết (sẽ không được đề cập khi áp dụng vào Việt Nam), bể chứa mặt, bể chứa tầng sát mặt (vùng rễ cây) và cuối cùng là bể chứa ngầm.

Dựa vào đầu vào khí tượng, NAM tạo ra được dòng chảy cũng như thông tin về các thành phần của tầng đất trong chu trình thuỷ văn, giống như sự biến đổi theo thời gian của lượng bốc thoát hơi nước, lượng ẩm của đất, quá trình thấm vào nước ngầm, mực nước ngầm v.v... Kết quả dòng chảy lưu vực được tách ra thành dòng chảy mặt, dòng chảy sát mặt và dòng chảy cơ bản (dòng ngầm).

NAM xử lý mỗi lưu vực như là một đơn vị đơn lẻ. Do đó các thông số và các biến diễn tả giá trị trung bình cho toàn bộ lưu vực. Một số thông số mô hình có thể được đánh giá từ các số liệu vật lý lưu vực, nhưng kết quả cuối cùng phải được xác định bằng việc hiệu chỉnh mô hình.


Hình: 14 Cấu trúc mô hình NAM

3.4.4 Mục đích xây dựng mô hình NAM

Thông thường các tài liệu về dòng chảy đo đạc được tại các vị trí cần nghiên cứu thường không đầy đủ và không đủ dài để nghiên cứu. Đối với lưu vực sông Đồng Nai và vùng phụ cận điều này hoàn toàn đúng. Hiện tại ở vùng thượng trung lưu sông Đồng Nai chỉ có khoảng 8 vị trí đo đạc lưu lượng dòng chảy. Các dữ liệu này cùng không đồng nhất về mặt thời gian và bị gián đoạn. Trong khi đó các tài liệu về mưa thì tương đối nhiều, đầy đủ và tương đối đồng nhất. Các mô hình mưa dòng chảy trên thế giới cũng như trong nước đã được xây dựng và ứng dụng nhiều nơi và cho kết quả tương đối phù hợp. Trong số đó mô hình NAM do DHI Đan Mạch xây dựng kết nối trong hệ thống phần mềm MIKE XX đã thể hiện được tính ưu việt của nó. Để có được chuỗi tài liệu đầy đủ có thể đánh giá được quá trình dòng chảy của khu vực nghiên cứu thì việc ứng dụng mô hình mưa-dòng chảy là một trong những lựa chọn hiện nay. Do đó, việc xây dựng mô hình NAM trong ứng dụng này cũng không nằm ngoài mục đích đó tức là ứng dụng tính toán mô phỏng để kéo dài chuỗi tài liệu dùng cho việc nghiên cứu tính toán trong khu vực. Tuy nhiên, do hạn chế về mặt thời gian, trong nghiên cứu này chỉ dưng lại việc ứng dụng mô hình NAM đối với một vùng nghiên cứu cụ thể để làm quen với việc sử dụng nó. Còn các số liệu về dòng chảy sử dụng trong việc xây dựng mô hình MIKE BASIN là các số liệu đã sử dụng từ các nghiên cứu đã có trước đây.


3.4.5 Xây dựng mô hình NAM

3.4.5.1 Lưu vực ứng dụng

Việc ứng dụng mô hình NAM để xây dựng mô hình mưa dòng chảy được ứng dụng đối với lưu vực Thác Mơ (Phước Long) vùng thượng lưu sông Bé. Lý do chính của việc chọn lựa vùng nghiên cứu này là các số liệu liên quan đến mô hình trong đó như tài liệu mưa, tài liệu dòng chảy thực đo, và các tài liệu liên quan khác tương đối đầy đủ. Ví trí lưu vực Thác Mơ được thể hiện trong bản đồ vị trí sau:

Hình: 15 Bản đồ vị trí lưu vực Thác Mơ-Phước Long

3.4.5.2 Các số liệu cơ bản

Lưu vực Thác Mơ tại vị trí trạm Phước Long có diện tích là 2215 km2. Các tài liệu đo đạc về dòng chảy tại vị trí này được thực hiện tương đối đầy đủ từ năm 1974. Tài liệu đầu vào cơ bản của mô hình bao gồm mưa, bốc hơi và tài liệu lưu lượng thực đo để hiệu chỉnh mô hình bao gồm:


1. Tài liệu mưa

Tài liệu mưa ngày trong khu vực nghiên cứu bao gồm 2 trạm mưa Phước Long và Bù Đăng trên vùng nghiên cứu năm 1978 đến năm 2000.

2. Tài liệu bốc hơi

Tài liệu bốc hơi sử dụng trong ứng dụng này được lấy từ tài liệu thực đo tại trạm khí tượng Phước Long.

3. Tài liệu lưu lượng:

Tài liệu sử dụng cho hiệu chỉnh mô hình gồm lưu lượng ngày tại trạm Phước Long trên thượng lưu sông Bé từ năm 1978 đến 1993, khống chế diện tích 2215 km2.

3.4.6 Hi ệu chỉnh mô hình

Trên cơ sở dữ liệu đã có, quá trình mô phỏng để hiệu chỉnh mô hình đã được thực hiện. Quá trình dòng chảy tính toán và thực đo tại trạm đo Phước Long được thể hiện như sau:

Hình: 16 Kết quả hiệu chỉnh mô hình mưa dòng chảy tại lưu vực Phước Long Quá trình dòng chảy thực đo và mô phỏng tại Phước Long

Kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM tại Phước Long- Thác Mơ được thể hiện thông qua bảng sau đây:


Bảng 1 Thông số mô hình đặc trưng của lưu vực Thác Mơ và hệ số tương quan giữa lưu lượng thực đo và tính toán

Ký hiệu Ðịnh nghĩa Phước Long

R2 Hệ số tương quan lưu lượng thực đo-tính toán 0,821

WBL Hệ số khác biệt về tổng lượng thực đo-tính toán -0,00

Umax [mm] Hàm lượng nước tối đa trữ trong bề mặt 48,48

Lmax [mm] Lượng nước tối đa tầng rễ cây 597,8

CQOF [ ] Hệ số dòng chảy tràn 0,189

CKIF [giờ] Hằng số thời gian dòng chảy sát mặt 200,7

CK12 [giờ] Hàng số thời gian dòng chảy mặt và sát mặt 46,7

TOF [ ] Giá trị ngưỡng dòng chảy mặt 0,39

TIF [ ] Giá trị ngưỡng dòng chảy sát mặt 0,982

TG [ ] Giá trị ngưỡng dòng chảy ngầm 0,691

CKBF [giờ] Hàng số thời gian dòng chảy mặt ngầm 1000

3.4.7 Nhận xét và đánh giá kết quả tính toán

Qua kết quả tính toán ở trên ta có thể nhận thấy: Mô hình thuỷ văn NAM áp dụng cho khu vực nghiên cứu khá phù hợp. Ðiều dó có thể nhận thấy bằng hệ số tương quan và quá trình dòng chảy cũng như đường quá trình luỹ tích dòng chảy thực đo và tính toán tại Phước Long là rất phù hợp (hệ số tương quan giữa dòng chảy thực đo và tính toán là 0,821 và hệ số về sự khác biệt về tổng lượng là –0,00).

Như vậy, với việc ứng dụng này có thể thực hiện nghiên cứu đối với các lưu vực tương tự. Từ kết quả đó có thể mô phỏng quá trình dòng chảy từ mưa cho những nơi nghiên cứu khác bằng cách mượn bộ thông số mô hình của những lưu vực đã có tài liệu hiệu chỉnh.


3.5 Xây dựng mô hình cân b ằng nước MIKE BASIN

3.5.1 Khái quát về mô hình MIKE BASIN

Như đã nêu ở trên trong nghiên cứu này mô hình MIKE BASIN được ứng dụng đối với lưu vực sông Đồng Nai. Một số đặc trưng của phần mềm MIKE BASIN được tóm tắt như sau:

• MIKE BASIN là mô hình mô phỏng phân bổ nguồn nước thể hiện tính thuỷ văn của lưu vực về mặt thời gian và không gian. Về mặt kỹ thuật, nó là một mô hình mạng sông trong đó sông và các nhánh sông được biểu thị bằng mạng lưới các nhánh và nút. Nhánh sông biểu diễn cho các dòng chảy riêng lẻ trong khi các nút thì biểu diễn các điểm hội tụ của sông, điểm chuyển nước hoặc là vị trí mà ở đó có diễn ra các hoạt động liên quan đến nguồn nước hay những vị trí quan trọng mà kết quả mô hình yêu cầu.

• MIKE BASIN là một phần mở rộng của ArcView GIS nhằm để các thông tin GIS có thể sử dụng trong mô phỏng tài nguyên nước.

Hình: 17 Khái niệm cơ bản của MIKE BASIN về mô hình phân bổ nguồn nước

Reservoirsubmodel

I rrigationsubmodel

Hydrologicaltimeseries

Networkconfiguration

Water supply &irrigation data

Meteorologicaltimeseries

Reservoirdata

Water Use Simulation Model

• Simulated timeseries of runoff• Performance of reservoirs and irrigation schemes

3.5.2 Cấu trúc mô hình MIKE Basin

MIKE BASIN hoạt động trên cơ sở mạng lưới sông được số hoá xây dựng trực tiếp trên màn hình máy tính trong Arcview GIS. Tất cả những thông tin liên quan đến hình dạng của một mạng mô phỏng dòng chảy, vị trí sử dụng nước, hồ chứa, điểm lấy nước cũng như điểm thoát nước. Cấu trúc mô hình MIKE BASIN được thể hiện như hình sau.


Hình: 18 Sơ đồ mô hình MIKE BASIN

3.5.3 Yêu cầu số l i ệu của MIKE BASIN

Ðầu vào cơ bản của mô hình bao gồm dữ liệu chuỗi thời gian về dòng chảy của lưu vực. Các file đầu vào bổ sung xác định đặc tính và quy tắc vận hành của từng hồ chứa, chuỗi thời gian khí tượng thuỷ văn và dữ liệu thích hợp cho từng công trình cấp nước hay công trình thuỷ lợi như các yêu cầu về chuyển dòng và các thông tin khác mô tả dòng chảy hồi.

3.5.4 Vùng nghiên cứu

Trong nghiên cứu này, toàn bộ phần thượng trung lưu các lưu vực sông Đồng Nai và vùng phụ cận được xem xét đưa vào trong nghiên cứu xây dựng mô hình cân bằng nước. Vị trí vùng nghiên cứu và các nút liên quan sử dụng trong mô phỏng được thể hiện như hình sau.


Hình: 19 Phạm vi vùng nghiên cứu và vị trí các nút nghiên cứu trong xây dựng mô hình

3.5.5 Sơ đồ hoá vùng nghiên cứu trong MIKE BASIN

Một trong những việc trong xây dựng mô hình cân bằng nước MIKE BASIN là cần phải sơ đồ hoá mạng lưới sông và các công trình, vị trí sử dụng nước... trong vùng nghiên cứu. Sơ đồ hoá vùng nghiên cứu trong MIKE BASIN được thể hiện như hình sau:


Hình: 20 Sơ đồ mô hình MIKE BASIN lưu vực hệ thống sông Đồng Nai và vung phụ cận

3.5.6 Hi ệu chỉnh mô hình MIKE BASIN cho vùng nghiên cứu

3.5.6.1 Số liệu

Các số liệu liên quan sử dụng trong hiệu chỉnh mô hình bao gồm:

Các số liệu về điện lượng và dòng chảy thực tế đo đạc tại các công trình thuỷ điện gồm:

• Trị An từ 1993 đến năm 1999

• Thác Mơ từ năm 1995 đến năm 1999

• Đa Nhim từ năm 1994- đến năm 1999

Các thông số của các công trình như đường quan hệ hồ chứa, các thông số cơ bản...

Các số liệu về bốc hơi bề mặt hồ chứa, thấm...


3.5.6.2 Kết quả hiệu chỉnh

Hình: 21 Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại Đa Nhim


Hình: 22 Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại Thác Mơ


Hình: 23 Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại Trị An


3.5.7 Ứng dụng mô hình mô phỏng trường hợp hiện tr ạng, và các phương án phát triển năm 2010 và 2020

3.5.7.1 Sơ đồ hoá phương án phát triển hiện trạng vùng nghiên cứu


3.5.7.2 Sơ đồ hoá phương án phát triển đến năm 2010 vùng nghiên cứu

3.5.7.3 Sơ đồ hoá phương án phát triển đến năm 2020 vùng nghiên cứu


3.5.7.4 Số liệu vào

Như đã nêu ở trên, các số liệu đầu vào trong quá trình mô phỏng trong trường hợp thực tế này được sử dụng từ các nghiên cứu đã có trước đây. Cụ thể là số liệu sử dụng trong các mô hình về cân bằng nước của dự án Nghiên cứu xây dựng chiến lược quản lý tài nguyên lưu vực sông Đồng Nai do Trường Đại học Thuỷ lợi chủ trì. Các số liệu bao gồm:

• Các số liệu về dòng chảy tính toán cho tất cả các nút công trình từ 1970- 2000

• Các thông số của các công trình như đường quan hệ hồ chứa, các thông số cơ bản...

• Các số liệu về bốc hơi bề mặt hồ chứa, thấm...

• Dữ liệu về sử dụng đất trên toàn lưu vực theo các nút

• Dữ liệu về nhu cầu nước công nghiệp và dân sinh...

Trong phương án hiện trạng, các công trình lớn trên các bậc thang đã xây dựng xong gồm có: Ða Nhim, Trị An, Thác Mơ, Hàm Thuận, Ða Mi.

Để có thêm những đánh giá sơ bộ cũng như với mục tiêu làm quen ứng dụng mô hình trong nghiên cứu sau này. Trong nghiên cứu này cũng xây dựng 2 phương án phát triển trong tương lai đó là:

• Phương án phát triển công trình thuỷ lợi cùng với các dự kiến phát triển khác đến năm 2010

• Phương án phát triển đến năm 2020.

Đối với phương án phát triển 2010, về mặt công trình thượng lưu được tính với trường hợp có các công trình sau: Ða Nhim, Trị An, Thác Mơ, Dầu Tiếng, Hàm Thuận, Ða Mi, Ðại Ninh, Cần Ðơn, Srock Phu Miêng, Phước Hòa, Tà Pao. Về yêu cầu nước cho cả trường hợp này được sử dụng tài liệu đã có từ các nghiên cứu trước đây.

Đối với phương án phát triển đến năm 2020, trên lưu vực sông Đồng Nai đã và dự kiến sẽ có các công trình sau: Ða Nhim, Trị An, Thác Mơ, Dầu Tiếng, Hàm Thuận, Ða Mi, Tà Pao, Ðại Ninh, Cần Ðơn, Srốc Pu Miêng, Phước Hòa, Tà Pao, Ðồng Nai 3, Ðồng Nai 4, Ðồng Nai 5, Ðồng Nai 6, Ðồng Nai 8.

3.5.7.5 Kết quả mô phỏng cho các phương án phát triển

Để đưa ra những đánh giá nhận xét về kết quả nghiên cứu, ở đây chỉ sử dụng kết quả tính toán dòng chảy theo các phương án tại hợp lưu Đồng Nai- Sông Bé như sau:


Bảng 2 Kết quả mô phỏng dòng chảy tại hợp lưu Đồng Nai-Sông Bé theo các phương án phát triển

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Hiện trạng 343.67 304.59 304.64 296.27 350.11 586.39 956.68 1327.87 1724.57 1795.20 1220.64 767.14

P. Án 2010 271.30 233.97 245.24 260.18 328.23 527.46 852.13 1166.04 1457.91 1643.06 1135.98 707.81

P.Án 2020 278.58 258.85 291.13 304.41 385.92 548.10 843.53 1162.01 1447.27 1627.16 1115.06 697.26

Hình: 24 Kết quả mô phỏng dòng chảy tại hợp lưu Đồng nai sông Bé theo các phương án phát triển

Lưu lượng tại hợp lưu Đồng Nai-Sông Bé

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Tháng

M3 /S Hiện trạng

P. Án 2010

P.Án 2020

3.5.7.6 Đánh giá kết quả mô phỏng

Từ kết quả mô phỏng ở trên cho thấy việc sử dụng mô hình MIKE BASIN ứng dụng trong việc nghiên cứu cân bằng nước trong lưu vực là hoàn toàn hợp lý và phù hợp với thực tiễn. Kết quả hiệu chỉnh mô hình hoàn toàn cho thấy quá trình mô phỏng bằng mô hình tại các vị trí có số liệu đầy đủ đã khẳng định sự phù hợp giữa thực tế và tính toán. Trên cở sở các kết quả hiệu chỉnh này, ứng dựng mô phỏng các phương án phát triển cũng khẳng định điều đó.

Trên cơ sở nghiên cứu này có thể ứng dụng vào việc xây dựng mô hình vào trong các nghiên cứu thực tiễn.


3.6 Những k ết lu ận chính

Việc ứng dụng mô hình cân bằng nước đối với lưc vực Phước Long –sông Bé đã khẳng định việc xây dựng mô hình thuỷ văn bằng NAM là phù hợp và có thể ứng dụng đối với các vùng nghiên cứu khác khi ở đó có đầy đủ số liệu để kiểm tra hiệu chỉnh mô hình.

Việc xây dựng mô hình cân bằng nước, cũng tương tự, cho phép ta khẳng định xây dựng mô hình cân bằng nước ở cấp lưu vực bằng MIKE BASIN là khả thi và phù hợp với thực tiễn nghiên cứu của ta hiện nay. Và nó cho phép ta nghiên cứu đánh giá đầy đủ về tài nguyên nước trong lưu vực.

Trong nghiên cứu này không đi sâu vào việc số liệu đúng hay sai mà chỉ xem xét tính chất phù hợp của nó trong số liệu ứng dụng. Do đó kết quả nghiên cứu trong phần cân bằng nước này chỉ mang tính chất thực hành chứ không phải là tài liệu tham khảo trong đánh giá tài nguyên nước trong lưu vực.


4. Kết lu ận và ki ến ngh ị

4.1 Kết lu ận

Nghiên cứu này đã thực hiện 2 nội dung chính đó là xây dựng cơ sở dữ liệu trên nền tảng GIS và ứng dụng mô hình MIKE BASIN xây dựng mô hình cân bằng nước cấp lưu vực sông. Từ những kết quả đạt được có thể khẳng định rằng:

• Việc xây dựng nội dung nghiên cứu là hoàn toàn phù hợp với yêu cầu của thực tiễn

• Kết quả xây dựng CSDL có thể dụng được trong thực tiễn nghiên cứu là lưu trữ, cập nhật, liên kết dữ liệu để ứng dụng cho việc xây dựng mô hình cũng như các công tác nghiên cứu khác.

• Kết quả xây dựng mô hình cân bằng nước cũng một lần nữa xác định rằng việc ứng dụng nó trong đánh giá tài nguyên nươc lưu vực sông Đồng Nai là hoàn toàn khả thi và có thể ứng dụng được trong nghiên cứu.

4.2 Kiến ngh ị

• Cần tiếp tục nghiên cứu hoàn chỉnh CSDL, đặc biệt là phần số liệu vào trong CSDL.

• Cần tiếp tục bổ sung và hoàn chỉnh các chức năng của cơ sở dữ liệu.

• Cần bổ sung nghiên cứu phần mô đun chất lượng nước của MIKE BASIN trong việc đánh giá chất lượng nước ở vùng thượng trung lưu Đồng Nai trên cơ sở đó nối kết với MIKE 11 ở phần hạ lưu nhằm đánh giá một cách toàn diện tài nguyên nước của lưu vực hệ thống sông Đồng Nai.

xây d ựng c ơ s ở dữ li ệu gis ph ục v ụ phát tri ể ả ước ......được ứng...

Documents