Bài tập cá nhân môn thủy văn môi trường báo cáo dự Án tính phân chia lưu vực sông

Tính toán các tham số của tiểu lưu vực Calculation of Subbasin Parameters ...17 * Nhận xét các tham số đặc trưng của lưu vực:...22 3.2.. Chọn Delineating Watershed để phân chia lưu vực t

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN



BÀI TẬP CÁ NHÂN

MÔN THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO DỰ ÁN:

TÍNH PHÂN CHIA LƯU VỰC SÔNG

Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Thị Vân

Sinh viên thực hiện: Lê Minh Ngọc

MSSV: 2013888

Thành phố Hồ Chí Minh – 2022

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH 1

1 Tải hình ảnh từ Earth Explorer 3

2 Các bước thực hiện 5

2.1 Nhập dữ liệu 5

2.2 Tạo môi trường làm việc 6

2.3 Chuyển đổi hệ tọa độ 7

2.4 Tạo New SWAT Project 9

2.5 Mở chức năng phân chia lưu vực (Watershed Definition) 10

2.6 Thiết lập DEM (DEM Setup) 11

2.7 Mô phỏng mạng lưới sông suối (Stream Definition) 13

2.8 Chọn cửa xả của lưu vực (Watershed Outlet(s) Selection and Definition) 14

3 Kết quả và nhận xét 17

3.1 Tính toán các tham số của tiểu lưu vực (Calculation of Subbasin Parameters) .17

* Nhận xét các tham số đặc trưng của lưu vực: 22

3.2 Phân vùng lưu vực 23

3.2.1 Phân vùng bằng công thức 23

3.2.2 Phân vùng các tiểu lưu vực sử dụng Select Featurers 27

3.3 Mật độ lưới sông 33

* Nhận xét về mật độ lưới sông 35

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Tìm kiếm dữ liệu tỉnh Bình Định trên Earth Explorer 3

Hình 2 Chọn kiểu dữ liệu cần tải 3

Hình 3 Vùng lấy hình 3

Hình 4 Tải hình ảnh 4

Hình 5 Ảnh DEM lấy được 4

Hình 6 Liên kết với vùng chứa ảnh DEM 5

Hình 7 Thêm ảnh DEM vào ArcMap 5

Hình 8 Geoprocessing → Environments → Workspace 6

Hình 9 Môi trường làm việc 6

Hình 10 Mở Search → tìm kiếm từ khóa “Project Raster” → chọn công cụ Project Raster 7

Hình 11 Chọn Input là ảnh DEM → chọn Output Coordinate Sytem để tìm hệ tọa độ “VN 2000 UTM Zone 48N” 8

Hình 12 Kết quả 8

Hình 13 SWAT Project Setup → New SWAT project 9

Hình 14 Giao diện của New SWAT project 9

Hình 15 Kết quả 9

Hình 16 Giao diện mới 10

Hình 17 Watershed Definition → Automatic Watershed Delineation 10

Hình 18 Mở Open DEM raster 11

Hình 19 Thêm ảnh “dem_Proj.tif” ở DATA 11

Hình 20 chọn biểu tượng bên phải DEM projection setup 11

Hình 21 Ở phần Z Unit chọn “meter” để khai báo đơn vị đo độ cao 12

Hình 22 Kết quả 12

Hình 23 Chọn Calculating flow Direction and accumulation → Chọn ngưỡng diện tích tối thiểu của tiểu lưu vực cần mô phỏng là: 500 ha 13

Hình 24 Chọn Creating stream and outlet để tiến hành mô phỏng mạng lưới sông và các cửa xả 13

Hình 25 Dữ liệu đã chạy xong 13

Hình 26 Kết quả mô phỏng mạng lưới sông và các cửa xả 14

Hình 27 Nhấp vào Select ở ô Whole watershed outlet(s) để chọn cửa xả lưu vực 14

Hình 28 Giữ chuột trái, kéo hình chữ nhật bao phủ cửa xả lưu vực muốn chọn 15

Hình 29 Chọn Delineating Watershed để phân chia lưu vực thành các tiểu lưu vực 15

Hình 30 Phân chia lưu vực thành các tiểu lưu vực 15

Hình 31 Kết quả phân chia lưu vực thành các tiểu lưu vực 16

Hình 32 Catalog → Watershed → Grid → kéo thả “clipdem” vào màn hình làm việc → ẩn SourceDEM 16

Hình 33 Hình ảnh của clipdem 17

Hình 34 Calculate subbasin parameters để tính toán các tham số đặc trưng liên quan đến địa hình của lưu vực và tiểu lưu vực 17

Hình 35 Tính toán các tham số của tiểu lưu vực 18

Hình 36 Bảng các tham số của lưu vực 18

Hình 37 Bảng các tham số của tiểu lưu vực 19

Hình 38 Table Options → Add Field 19

Hình 40 Thêm “Hệ số hình dạng” 20

Hình 41 Thêm “Hesogian” 20

Hình 42 Chọn vùng cần tính toán → Field Calculator 20

Hình 43 Nhập công thức tính toán B 21

Hình 44 Nhập công thức tính toán K 21

Hình 45 Nhập công thức tính toán D 22

Hình 46 Kết quả sau khi tính toán 22

Hình 47 Báo cáo độ cao của lưu vực sông 23

Hình 48 Table Options → Add Field 23

Hình 49 Thêm trường dữ liệu của phân vùng tiểu lưu vực “PV_TLV” 24

Hình 50 Nhấp chuột phải vào cột “Elev” → Sort Ascending 24

Hình 51 Chọn cột “PV_THL” → Field Calculator 24

Hình 52 Geoprocessing → Dissolve 25

Hình 53 Tick chọn PV_TLV 25

Hình 54 Kết quả 26

Hình 55 Nhấp chuột phải vào Watershed_Dissolve1 → chọn Properties 26

Hình 56 Symbology → Categories → Add All Values → Ok 27

Hình 57 Kết quả sau khi phân chia lưu vực sử dụng công thức tính toán 27

Hình 58 Chọn Select Features 27

Hình 59 Giữ chuột trái kéo và giữ nút Shift để chọn khu vực cần phân vùng thượng lưu (Ẩn Basin để tránh chọn toàn lưu vực) 28

Hình 60 Mở bảng dữ liệu 28

Hình 61 Bảng các lưu vực cần phân vùng 28

Hình 62 Nhập giá trị 11 tương ứng với lưu vực cần phân vùng thượng lưu 29

Hình 63 Kết quả 29

Hình 64 Chọn khu vực cần phân vùng hạ lưu 30

Hình 65 Mở bảng dữ liệu 30

Hình 66 Nhập giá trị 33 tương ứng với lưu vực cần phân vùng hạ lưu 30

Hình 67 Chọn phần dữ liệu còn lại chưa được phân vùng 31

Hình 68 Nhập giá trị 22 tương ứng với lưu vực cần phân vùng trung lưu 31

Hình 69 Geoprocessing → Dissolve 31

Hình 70 Chọn PV_TLV 32

Hình 71 Kết quả khi phân vùng lưu vực sử dụng Select Features 32

Hình 72 Reach → Density → Line Density 33

Hình 73 Giao diện công cụ Line Density 33

Hình 74 Kết quả mật độ sông phân tích bằng Line Density 34

Hình 75 Kết quả mật độ sông phân tích bằng Line Density 34

Hình 76 Giao diện công cụ Kernel Density 34

Hình 77 Kết quả mật độ lưới sông phân tích bằng Kernel Density 35

Hình 78 Kết quả mật độ lưới sông phân tích bằng Kernel Density 35

1 Tải hình ảnh từ Earth Explorer

Hình 1 Tìm kiếm dữ liệu tỉnh Bình Định trên Earth Explorer

Hình 2 Chọn kiểu dữ liệu cần tải

Vùng lấy hình là 1 phần của các tỉnh bao gồm: Bình Định, Quảng Ngãi, Kon Tum, GiaLai.

Hình 4 Tải hình ảnh

Hình 5 Ảnh DEM lấy được

2 Các bước thực hiện

2.1 Nhập dữ liệu

Hình 6 Liên kết với vùng chứa ảnh DEM

2.2 Tạo môi trường làm việc

Hình 8 Geoprocessing → Environments → Workspace

Hình 9 Môi trường làm việc

2.3 Chuyển đổi hệ tọa độ

Hình 10 Mở Search → tìm kiếm từ khóa “Project Raster” → chọn công cụ Project

Raster

Hình 11 Chọn Input là ảnh DEM → chọn Output Coordinate Sytem để tìm hệ tọa độ

“VN 2000 UTM Zone 48N”

Hình 12 Kết quả

2.4 Tạo New SWAT Project

Hình 13 SWAT Project Setup → New SWAT project

Hình 14 Giao diện của New SWAT project

Hình 15 Kết quả

Hình 16 Giao diện mới

2.5 Mở chức năng phân chia lưu vực (Watershed Definition)

Hình 17 Watershed Definition → Automatic Watershed Delineation

2.6 Thiết lập DEM (DEM Setup)

Hình 18 Mở Open DEM raster

Hình 19 Thêm ảnh “dem_Proj.tif” ở DATA

Hình 21 Ở phần Z Unit chọn “meter” để khai báo đơn vị đo độ cao

Hình 22 Kết quả

2.7 Mô phỏng mạng lưới sông suối (Stream Definition)

Hình 23 Chọn Calculating flow Direction and accumulation → Chọn ngưỡng diện

tích tối thiểu của tiểu lưu vực cần mô phỏng là: 500 ha

Hình 24 Chọn Creating stream and outlet để tiến hành mô phỏng mạng lưới sông và

các cửa xả

Hình 26 Kết quả mô phỏng mạng lưới sông và các cửa xả

2.8 Chọn cửa xả của lưu vực (Watershed Outlet(s) Selection and Definition)

Hình 27 Nhấp vào Select ở ô Whole watershed outlet(s) để chọn cửa xả lưu vực

Hình 28 Giữ chuột trái, kéo hình chữ nhật bao phủ cửa xả lưu vực muốn chọn

Hình 29 Chọn Delineating Watershed để phân chia lưu vực thành các tiểu lưu vực

Hình 31 Kết quả phân chia lưu vực thành các tiểu lưu vực

Hình 32 Catalog → Watershed → Grid → kéo thả “clipdem” vào màn hình làm việc

Hình 33 Hình ảnh của clipdem

3 Kết quả và nhận xét

3.1 Tính toán các tham số của tiểu lưu vực (Calculation of Subbasin Parameters)

Hình 34 Calculate subbasin parameters để tính toán các tham số đặc trưng liên quan

đến địa hình của lưu vực và tiểu lưu vực

Hình 35 Tính toán các tham số của tiểu lưu vực

Bỏ qua kiểm tra hình học mạng lưới sông (Skip stream geometry check) và tính toán

dòng chảy lớn nhất (Skip longest flow path calculation)

Hình 37 Bảng các tham số của tiểu lưu vực

Hình 38 Table Options → Add Field

Hình 40 Thêm “Hệ số hình dạng”

Hình 41 Thêm “Hesogian”

Hình 43 Nhập công thức tính toán B

Hình 45 Nhập công thức tính toán D

Hình 46 Kết quả sau khi tính toán

* Nhận xét các tham số đặc trưng của lưu vực:

+ Hệ số giãn D của lưu vực là 92.9151 khá lớn chứng tỏ lưu vực dễ bị biến dạng địahình khi chịu các tác nhân bên ngoài như: cắt xẻ địa hình, biến đổi dòng chảy, hệ sốgiãn nở lưu vực được dẫn xuất từ độ dài và diện tích lưu vực)

+ Hệ số hình dạng K có kết quả là 0.010763≪1 nên lưu vực có hình dạng kéo dài vàkhả năng tập trung nước lũ tại lưu vực lớn

Hình 49 Thêm trường dữ liệu của phân vùng tiểu lưu vực “PV_TLV”

Hình 50 Nhấp chuột phải vào cột “Elev” → Sort Ascending

+ Nếu giá trị “ Elev ” ∈[11÷ 366] thì đánh số 3

+ Nếu giá trị “ Elev ”∈[958÷ 1418] thì đánh số 1

+ Nếu giá trị “ Elev ” ∈(366 ÷ 958) thì đánh số 2

Với 1, 2, 3 lần lượt là khu vực thượng lưu, trung lưu và hạ lưu

Hình 52 Geoprocessing → Dissolve

Hình 54 Kết quả

Hình 56 Symbology → Categories → Add All Values → Ok

Hình 57 Kết quả sau khi phân chia lưu vực sử dụng công thức tính toán

3.2.2 Phân vùng các tiểu lưu vực sử dụng Select Featurers

Hình 59 Giữ chuột trái kéo và giữ nút Shift để chọn khu vực cần phân vùng thượng

lưu (Ẩn Basin để tránh chọn toàn lưu vực)

Hình 60 Mở bảng dữ liệu

Hình 62 Nhập giá trị 11 tương ứng với lưu vực cần phân vùng thượng lưu

Hình 63 Kết quả

Hình 64 Chọn khu vực cần phân vùng hạ lưu

Hình 65 Mở bảng dữ liệu

Hình 67 Chọn phần dữ liệu còn lại chưa được phân vùng

Hình 68 Nhập giá trị 22 tương ứng với lưu vực cần phân vùng trung lưu

Hình 69 Geoprocessing → Dissolve

Hình 70 Chọn PV_TLV

Hình 71 Kết quả khi phân vùng lưu vực sử dụng Select Features

3.3 Mật độ lưới sông

Hình 72 Reach → Density → Line Density

Hình 74 Kết quả mật độ sông phân tích bằng Line Density

Hình 75 Kết quả mật độ sông phân tích bằng Line Density

Hình 77 Kết quả mật độ lưới sông phân tích bằng Kernel Density

Hình 78 Kết quả mật độ lưới sông phân tích bằng Kernel Density

* Nhận xét về mật độ lưới sông

+ Từ các giá trị phân tích mật độ sông của Line Density và Kernel Density ta thấy cácgiá trị trên đều < 0.5 nên có thể kết luận được mật độ sông, suối của lưu vực thưa.+ Với mật độ lưới sông thấp thì hiệu quả của việc thoát nước lưu vực (nghĩa là mức độthoát nước của các dòng sông trong lưu vực phân tích) là khá kém