ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỂ PHÂN LOẠI CÁC TIỂU LƯU VỰC TRONG LƯU VỰC SÔNG ĐỒNG NAI

Trong khóa luận này, tác giả sử dụng các công cụ Hệ Thống Thông Tin Địa Lý để phân loại các tiểu lưu vực cấp 5 tại khu vực nghiên cứu gồm ba lưu vực sông chính: sông La Ngà, sông Bé, phầ

Trang 1

NGUYỄN THANH NGÂN

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỂ PHÂN

LOẠI CÁC TIỂU LƯU VỰC TRONG LƯU VỰC SÔNG ĐỒNG NAI

Chuyên ngành : Tin Học Môi Trường

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TP Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2009

Trang 2

Thành phần Hội đồng đánh giá khóa luận tốt nghiệp gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng đánh giá khóa luận tốt nghiệp)

1 TS NGUYỄN KỲ PHÙNG (Chủ tịch Hội đồng).

2 TS VŨ VĂN NGHỊ.

3 ThS TRẦN TUẤN TÚ.

4 ThS DƯƠNG THỊ THÚY NGA.

5 ThS TRƯƠNG CÔNG TRƯỜNG.

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá KL và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi khóa luận đã được sửa chữa (nếu có)

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, bên cạnh nỗ lực của bản thân, tác giả đã nhận được rất nhiều sự động viên, hỗ trợ và giúp đỡ hết sức to lớn của gia đình, thầy cô và các bạn cùng khóa Tác giả vô cùng cảm kích trước sự hỗ trợ này Bằng tất cả lòng mình, tác giả xin được gửi lời tri ân chân thành nhất của mình đến với mọi người thông qua trang đầu của khóa luận này.

- Trước tiên, con xin cám ơn mọi người trong gia đình mình đã luôn sát cánh bên con, sẵn sàng hỗ trợ, động viên con Con xin cám ơn ba mẹ, bà ngoại đã luôn yêu thương, dạy dỗ con, luôn tin tưởng vào những lựa chọn của con, tạo điều kiện tốt nhất để con có thể vững bước trên đường học vấn Con cũng xin cám ơn dì năm và dượng năm đã luôn sẵn sàng động viên, hỗ trợ con, giúp con định hướng được con đường tương lai của mình.

- Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất của mình đến thầy Trần Tuấn Tú – Khoa Môi Trường trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM đã luôn tận tình hướng dẫn và truyền thụ những kiến thức chuyên môn cũng như thực tế trong suốt quá trình làm đề tài giúp em có thể hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp của mình.

- Em xin chân thành cám ơn thầy Hà Quang Hải, thầy Nguyễn Kỳ Phùng, cô Dương Thị Thúy Nga – Khoa Môi Trường trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM và tất cả Quý Thầy Cô trong suốt 4 năm đại học đã ân cần dạy dỗ, chỉ bảo, cung cấp những kiến thức cần thiết giúp em vững bước vào đời.

- Em cũng xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Khoa Việt Trường, thầy Trương Công Trường, thầy Nguyễn Chí Thiện và anh Phạm Đặng Mạnh Hồng Luân – Khoa Môi Trường trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình học tập.

- Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các bạn lớp 05MT đã luôn luôn quan tâm giúp đỡ, tin tưởng, hỗ trợ tôi, giúp tôi có được nghị lực vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành tốt bốn năm học đại học.

TP.Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 06 năm 2009.

Tác giả

Trang 4

TÓM TẮT

Các lưu vực sông có vai trò vô cùng quan trọng trong việc phát triển và sử dụng nguồn tài nguyên nước cũng như những nguồn tài nguyên thiên nhiên khác của con người Các quá trình tự nhiên xảy ra trong lưu vực sông tác động một cách trực tiêp đến các hoạt động sống của con người Chính vì lý do đó, việc nghiên cứu về các lưu vực sông là hết sức cần thiết Trong số các nghiên cứu về lưu vực sông, thì các nghiên cứu chi tiết trong việc xác định và phân loại các lưu vực sông có liên quan đến các khía cạnh môi trường để quản lý hiệu quả các nguồn tài nguyên là hết sức cần thiết và cấp bách.

Trong khóa luận này, tác giả sử dụng các công cụ Hệ Thống Thông Tin Địa Lý để phân loại các tiểu lưu vực cấp 5 tại khu vực nghiên cứu gồm ba lưu vực sông chính: sông

La Ngà, sông Bé, phần thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai Các tiểu lưu vực cấp 5 này sẽ được phân loại dựa trên các đặc điểm về hình thái và địa hình của chúng Bên cạnh việc phân loại các tiểu lưu vực cấp 5, tác giả còn tiến hành xác định nguy cơ xảy ra lũ quét đối với các nhóm tiểu lưu vực được phân loại.

Kết quả của quá trình nghiên cứu cho thấy các tiểu lưu vực cấp 5 trong khu vực nghiên cứu được chia thành bảy nhóm Mỗi nhóm lưu vực ứng với một đặc điểm đặc trưng

về hình thái và địa hình khác nhau Và chính các đặc điểm đặc trưng này là cơ sở để xác định nguy cơ lũ quét của các nhóm lưu vực.

Trang 5

River basins have key role in the development and use water resource as well as other natural resources for human being The natural processes take place in the river basins impact to human life activities Therefore, the studies on river basins are necessary Especially the detailed studies in identification and classification of basins which is concerned in environment aspects to develop the resource currently are essential and imperative.

In the research, the GIS tools were used to classify the fifth-order watersheds that consist of the basins of La Nga River, Be River, the middle and upstream areas of Dong Nai River The classification was done based on morphology and topography of the basins.

In addition, the risk of flood of rain (flash flood) that could be occurred in the classified watersheds was identified.

The results show that the fifth-order watersheds in the study area were arranged into seven groups Each group is described by specific characteristics of morphology and topography Then these characteristics were applied for determination of risk of flood of rain (flash flood).

Trang 6

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ

Tôi tên là Nguyễn Thanh Ngân, sinh viên chuyên ngành Tin Học Môi Trường khóa

2005, mã số sinh viên 0517067, tôi xin cam đoan: khóa luận tốt nghiệp “Ứng dụng HệThống Thông Tin Địa Lý để phân loại các tiểu lưu vực trong lưu vực sông Đồng Nai” làcông trình nghiên cứu khoa học thực sự của bản thân tôi, được thực hiện dưới sự hướngdẫn khoa học của Thạc sĩ Trần Tuấn Tú

Các dữ liệu, hình ảnh, số liệu và thông tin tham khảo trong luận văn này được thuthập từ những nguồn đáng tin cậy, đã qua kiểm chứng, được công bố rộng rãi và đã đượctôi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng ở phần Tài Liệu Tham Khảo Các bản đồ, đồ thị, số liệutính toán và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là do tôi thực hiện một cách nghiêmtúc, trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác

Tôi xin được lấy danh dự và uy tín của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan này

TP.Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 06 năm 2009

Tác giả

Trang 7

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN I TÓM TẮT II ABSTRACT III LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ IV MỤC LỤC V DANH MỤC BẢNG VII DANH MỤC BIỂU ĐỒ IX DANH MỤC HÌNH ẢNH XI DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT XIII

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 6

KHÁI QUÁT KHU VỰC NGHIÊN CỨU 6

1.1.1 Vị trí địa lý của khu vực nghiên cứu 6

1.1.2 Đặc điểm địa hình của khu vực nghiên cứu 7

1.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng của khu vực nghiên cứu 8

1.1.4 Đặc điểm các dòng chảy chính của khu vực nghiên cứu 9

1.1.5 Đặc điểm thảm thực vật của khu vực nghiên cứu 10

1.1.6 Đặc điểm khí hậu – khí tượng của khu vực nghiên cứu 11

1.2.1 Đặc điểm dân cư của khu vực nghiên cứu 12

1.2.2 Giáo dục – y tế 13

1.2.3 Nông nghiệp – Công nghiệp 14

CHƯƠNG 2 16

TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU LƯU VỰC 16

2.2.1 Mô hình DEM và dữ liệu SRTM 18

2.2.2 Mô hình D8 phân chia mạng dòng chảy 20

2.2.3 Tính độ dốc của lưu vực 22

2.2.4 Tính hướng sườn của lưu vực 23

2.2.5 Tính phân cắt sâu của lưu vực 24

2.3.1 Nắn chỉnh hình học ảnh 24

2.3.2 Lọc ảnh bằng ma trận lẻ 24

2.3.3 Kỹ thuật tái phân loại ảnh 25

2.3.4 Kỹ thuật tính toán trên dữ liệu raster 25

2.3.5 Kỹ thuật thống kê dữ liệu raster 25

CHƯƠNG 3 27

ĐẶC ĐIỂM CÁC LƯU VỰC TRONG KHU VỰC NGHIÊN CỨU 27

Trang 8

3.1.1 Đặc điểm về hình thái và mạng dòng chảy của ba lưu vực sông chính 27

3.1.2 Đặc điểm địa hình của ba lưu vực sông chính 30

3.2 THỐNG KÊ ĐẶC ĐIỂM TIỂU LƯU VỰC CẤP 5 TRONG KVNC 40 3.2.1 Các tiểu lưu vực cấp 5 trong lưu vực sông La Ngà 40

3.2.2 Các tiểu lưu vực cấp 5 trong lưu vực sông Đồng Nai 45

3.2.3 Các tiểu lưu vực cấp 5 trong lưu vực sông Bé 50

CHƯƠNG 4 68

PHÂN LOẠI CÁC TIỂU LƯU VỰC 68

TRONG KHU VỰC NGHIÊN CỨU 68

4.1 PHÂN LOẠI CÁC LƯU VỰC CẤP 5 TRÊN KVNC 68 4.1.1 Nguyên tắc chọn đối tượng lưu vực cần phân loại 68

4.1.2 Nguyên tắc xác định đặc điểm phân loại 69

4.1.3 Kết quả phân loại các tiểu lưu vực cấp 5 72

4.2 XÁC ĐỊNH MỐI LIÊN QUAN GIỮA DẠNG LƯU VỰC VỚI TAI BIẾN LŨ QUÉT 79 4.2.1 Xây dựng bản đồ nguy cơ xảy ra lũ quét tại khu vực nghiên cứu 79

4.2.2 Xác định mối liên hệ giữa các nhóm lưu vực với nguy cơ xảy ra lũ quét 85

CHƯƠNG 5 89

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

PHỤ LỤC 1 94

PHỤ LỤC 11 104

Trang 9

DANH MỤC BẢNG

CHƯƠNG 1 6

1.2.2 Giáo dục – y tế 13

CHƯƠNG 2 16

CHƯƠNG 3 27

Trang 10

CHƯƠNG 4 68

CHƯƠNG 5 89

PHỤ LỤC 1 94

PHỤ LỤC 11 104

Trang 11

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

CHƯƠNG 1 6

1.2.2 Giáo dục – y tế 13

CHƯƠNG 2 16

CHƯƠNG 3 27

Trang 12

Biểu đồ 3.1 Đồ thị tần suất độ cao địa hình lưu vực sông La Ngà 32

Biểu đồ 3.2 Đồ thị tần suất độ cao địa hình vùng thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai 33

Biểu đồ 3.3 Đồ thị tần suất độ cao địa hình lưu vực sông Bé 34

Biểu đồ 3.4 Biểu đồ tròn thể hiện cơ cấu độ dốc địa hình lưu vực sông La Ngà 35

Biểu đồ 3.5 Biểu đồ tròn thể hiện cơ cấu độ dốc địa hình lưu vực sông Đồng Nai 36

Biểu đồ 3.6 Biểu đồ tròn thể hiện cơ cấu độ dốc địa hình lưu vực sông Bé 36

Biểu đồ 3.7 Biểu đồ radar thể hiện hướng sườn của lưu vực sông La Ngà 38

Biểu đồ 3.8 Biểu đồ radar thể hiện hướng sườn của thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai 38

Biểu đồ 3.9 Biểu đồ radar thể hiện hướng sườn của lưu vực sông Bé 39

CHƯƠNG 4 68

CHƯƠNG 5 89

PHỤ LỤC 1 94

PHỤ LỤC 11 104

Trang 13

DANH MỤC HÌNH ẢNH

CHƯƠNG 1 6

1.2.2 Giáo dục – y tế 13

CHƯƠNG 2 16

CHƯƠNG 3 27

Trang 14

CHƯƠNG 4 68

CHƯƠNG 5 89

PHỤ LỤC 1 94

PHỤ LỤC 11 104

Trang 15

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DEM : Digital Elevation Model - Mô hình số độ cao.

GIS : Geographical Information System - Hệ Thống Thông Tin Địa Lý.

KVNC : Khu vực nghiên cứu.

Trang 16

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Đời sống loài người liên quan mật thiết với các lưu vực sông Trên các lưuvực sông con người thực hiện các hoạt động sản xuất, khai thác tài nguyên (khaikhoáng, khai thác rừng, sử dụng đất ) phục vụ cho nhu cầu kinh tế, xã hội Nhữnghoạt động này diễn ra càng nhiều sẽ càng ảnh hưởng tới nguồn tài nguyên nước vôcùng quan trong này

Do sự gia tăng dân số nhanh chóng, con người đã khai thác và sử dụngnguồn tài nguyên từ các lưu vực một cách bừa bãi Những hoạt động khai tháckhông hợp lý đã tác động trực tiếp đến các lưu vực, làm thay đổi các quá trình tựnhiên diễn ra bên trong mỗi lưu vực Kết quả tất yếu của việc này chính là các taibiến tự nhiên (lũ quét, ngập lụt, xói mòn đất…) diễn ra ngày một nhiều hơn, mạnhhơn, gây nên những thiệt hại vô cùng to lớn cho con người

Lưu vực sông Đồng Nai là một trong những lưu vực sông lớn của Việt Nam.Đây là nơi tập trung dân cư đông đúc, những thành phố lớn, những khu công nghiệptrọng điểm của khu vực Đông Nam Bộ Có thể nói đây là một trong những trungtâm kinh tế – xã hội đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế – xã hội của đấtnước Tuy nhiên việc khai thác lưu vực không hợp lý đã làm các tai biến lũ quét vàxói mòn đất xảy ra rất thường xuyên và với cường độ ngày càng mạnh hơn gây ranhững thiệt hại lớn về người và của cho cư dân sống trong khu vực này

Như vậy, việc nghiên cứu một cách đầy đủ về các lưu vực sông, đặc biệt lànhận diện, phân loại đặc điểm các lưu vực có liên quan đến tai biến môi trường là

vô cùng cần thiết đối với lưu vực sông Đồng Nai Chính vì lí do đó, sinh viên quyếtđịnh thực hiện đề tài “Ứng dụng Hệ Thống Thông Tin Địa Lý để phân loại các tiểulưu vực trong lưu vực sông Đồng Nai”

II MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Trang 17

Nghiên cứu tính toán các đặc điểm hình thái lưu vực sông Đồng Nai và phân loại các tiểu lưu vực cấp 5.

III KHU VỰC VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Khu vực nghiên cứu: khu vực nghiên cứu là một phần của hệ thống lưu vực

sông Đồng Nai, được xác định gồm ba lưu vực chính sau:

• Lưu vực sông Bé

• Phần thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai (từ nguồn đến cửa thoát tại hồTrị An)

• Lưu vực sông La Ngà

- Đối tượng nghiên cứu: nghiên cứu đặc điểm lưu vực và mạng dòng chảy

của các tiểu lưu vực cấp 5 và cấp 6, từ đó tiến hành phân loại dạng lưu vựccủa các tiểu lưu vực sông cấp 5 trên khu vực nghiên cứu

IV NỘI DUNG THỰC HIỆN ĐÊ TÀI

- Nghiên cứu về đặc điểm các lưu vực sông và lý thuyết về phân loại mạngdòng chảy:

• Tìm hiểu về các phương pháp phân tích mạng dòng chảy và lưu vực sôngđược sử dụng trong nghiên cứu lưu vực

• Tìm hiểu về thuật toán D8 (thuật toán phân loại lưu vực chính sử dụng trongphần mềm RiverTools 2.4) được phát triển bởi O’Callaghan và Mark (1984)

- Xử lý dữ liệu viễn thám SRTM DEM để lập các bản đồ mạng dòng chảy vàcấp lưu vực của khu vực nghiên cứu

- Xây dựng quy trình phân loại dạng lưu vực: nghiên cứu các đặc điểm của hệthống mạng dòng chảy của khu vực nghiên cứu, từ đó tiến hành phân loạicác dạng lưu vực của khu vực này

- Thành lập bản đồ lưu vực sông tại khu vực nghiên cứu, xây dựng một bộ dữliệu khái quát về hệ thống các lưu vực tại khu vực nghiên cứu

Trang 18

- Nghiên cứu xác định mối tương quan giữa các dạng lưu vực với hiện tượng

lũ quét diễn ra tại khu vực nghiên cứu

V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI

- Phương pháp tổng hợp tài liệu:

• Thu thập, tổng hợp, chọn lọc các thông tin về khu vực nghiên cứu từ nhiềunguồn khác nhau: từ các website chuyên ngành, các công trình nghiên cứu đãthực hiện, các tài liệu khác có liên quan đến đề tài

• Thu thập dữ liệu viễn thám và các bản đồ tư liệu đã được xây dựng bởi các

cơ quan, ban ngành có liên quan

• Thu thập, tổng hợp, thống kê các thông tin về hiện tượng lũ quét xảy ra tạikhu vực nghiên cứu để làm cơ sở so sánh

- Sử dụng các công cụ GIS để thực hiện nội dung nghiên cứu:

• Sử dụng các công cụ phân tích không gian (spatial analysis) của GIS: đểphân tích mạng dòng chảy và dạng lưu vực của khu vực nghiên cứu

• Thành lập các bản đồ có liên quan Hệ thống bản đồ sẽ được chuẩn hóa về hệquy chiếu VN2000

- Phương pháp khảo sát thực địa:

• Khảo sát thực địa để chụp ảnh so sánh và kiểm chứng độ phù hợp của kếtquả đã thực hiện

Ngoài ra, trong quá trình thực hiện khóa luận, tác giả còn sử dụng một sốcông cụ xử lý số liệu của Excel để tiến hành phân tích, thống kê, xử lý số liệu cóliên quan phục vụ cho việc nghiên cứu: các chỉ số hình thái lưu vực (chu vi, diệntích, đường kính lưu vực, chỉ số hình dạng…), các đặc điểm mạng dòng chảy tronglưu vực (mật độ dòng chảy, hướng dòng chảy, dạng dòng chảy…), các chỉ số thểhiện địa hình lưu vực (độ cao, độ dốc, hướng sườn, phân cắt sâu…)

VI DỮ LIỆU SỬ DỤNG

Trang 19

- Dữ liệu ảnh SRTM DEM (mô hình số độ cao) có độ phân giải 3 arc second(tương đương 90 m)

- Bản đồ mạng dòng chảy của khu vực nghiên cứu có hệ quy chiếu VN2000, tỉ

lệ 1:250.000

- Ảnh Google Earth của khu vực nghiên cứu

VII PHẦN MỀM SỬ DỤNG

- Phần mềm RiverTools 2.4: sử dụng để phân tách mạng dòng chảy, xác định

ranh giới các lưu vực, xác định bán kính, chu vi, diện tích lưu vực

- Phần mềm IDRISI Andes: sử dụng trong quá trình tiền xử lý dữ liệu SRTM

DEM (chuyển hệ tọa độ ảnh, nắn chỉnh ảnh, giảm nhiễu cho dữ liệu…), thựchiện tính toán và thống kê các giá trị độ cao, độ dốc địa hình, hướng sườn,phân cắt sâu

- Phần mềm Global Mapper 9.0: sử dụng để chuyển dữ liệu SRTM DEM từ

định dạng GeoTIFF sang định dạng DEM

- Phần mềm Microsoft Excel: sử dụng để thống kê các chỉ số hình thái lưu

vực (chu vi, diện tích, đường kính lưu vực, mật độ dòng chảy, chỉ số hìnhdạng…), các chỉ số địa hình lưu vực (độ cao, độ dốc, hướng sườn, phân cắtsâu…)

- Phần mềm Surfer 8.0: sử dụng để biểu diễn mô hình DEM của các lưu vực.

- Phần mềm MapINFO 9.0: sử dụng để biểu diễn các kết quả đã thực hiện

được dưới dạng các bản đồ

VIII Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

- Thống kê, đánh giá được những nét đặc trưng về hình thái và địa hình của hệthống mạng dòng chảy và các lưu vực trong khu vực nghiên cứu

- Lập được một bộ dữ liệu khái quát về các lưu vực tại khu vực nghiên cứu

- Bước đầu thành lập các tiêu chí phân loại dạng lưu vực

Trang 20

- Xác định mối tương quan giữa kết quả phân loại lưu vực với việc diễn ra taibiến lũ quét tại khu vực nghiên cứu.

- Tạo cơ sở cho việc đề xuất mục đích sử dụng hợp lý cho từng dạng lưu vực

Trang 21

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1.1 Vị trí địa lý của khu vực nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu trong đề tài này là một phần của hệ thống lưu vực sôngSài Gòn – Đồng Nai, vị trí địa lý của khu vực vào khoảng từ 106034’24’’ đến

108043’41’’ kinh độ Đông và từ 10050’14’’ đến 12022’03’’ vĩ độ Bắc Khu vực nàythuộc địa giới hành chính của sáu tỉnh: Bình Dương, Bình Phước, Bình Thuận,Đồng Nai, Lâm Đồng và Đắk Nông

Toàn bộ khu vực nghiên cứu bao gồm ba lưu vực sông chính sau:

- Lưu vực sông La Ngà: có vị trí địa lý từ 107009’50’’ đến 108009’21’’ kinh độĐông và từ 10050’14’’ đến 11046’57’’ vĩ độ Bắc, thuộc địa giới hành chính batỉnh Đồng Nai, Bình Thuận, Lâm Đồng

- Phần thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai: có vị trí địa lý từ 106057’51’’đến 108043’41’’ kinh độ Đông và từ 10057’48’’ đến 12020’14’’ vĩ độ Bắc,thuộc địa giới hành chính năm tỉnh Bình Phước, Lâm Đồng, Đồng Nai, ĐắkNông, Bình Thuận

- Lưu vực sông Bé: có vị trí địa lý từ 106034’24’’ đến 107030’33’’ kinh độĐông và từ 1106’30’’ đến 12022’03’’ vĩ độ Bắc, thuộc địa giới hành chính bốntỉnh Bình Phước, Bình Dương, Đồng Nai, Đắk Nông

Trang 22

Hình 1.1 Vị trí khu vực nghiên cứu và ranh giới các lưu vực sông lớn trong vùng

(Nguồn: Nguyễn Thanh Ngân, 2009)

1.1.2 Đặc điểm địa hình của khu vực nghiên cứu

Do nằm ở vị trí chuyển tiếp giữa cao nguyên Nam Trung Bộ và đồng bằngsông Cửu Long nên địa hình của khu vực nghiên cứu vừa mang những đặc điểm củamột cao nguyên (bộ phận phía Bắc của khu vực nghiên cứu), lại vừa có những đặcđiểm, sắc thái của một vùng đồng bằng (bộ phận phía Nam của khu vực nghiêncứu)

Xét tổng thể, toàn bộ khu vực nghiên cứu có địa hình nghiêng dần từ ĐôngBắc xuống Tây Nam với độ cao trung bình của toàn khu vực vào khoảng 500 m[16] Đỉnh chung của khối địa hình này là cao nguyên Lang Biang Nam Trường Sơn

có độ cao khoảng 2.000 m và thấp dần đến Hiếu Liêm (khu vực hồ Trị An) [4].Càng lên phía Bắc và Đông Bắc, địa hình khu vực càng cao, độ dốc càng lớn, mức

Trang 23

độ chia cắt địa hình càng mạnh hơn [4] Khu vực thượng lưu của dòng chính sôngĐồng Nai thành tạo nhiều thác ghềnh tạo nên tiềm năng khai thác nguồn thủy năngrất dồi dào Địa hình khu vực nghiên cứu mang những nét đặc trưng cơ bản theotừng vùng địa lý như sau:

- Khu vực từ nguồn của sông Đồng Nai (dãy núi Lâm Viên, Bidoup trên caonguyên Lang Biang của Nam Trường Sơn) đến Liên Khương: dài khoảng

110 km có độ cao trung bình 1.200 đến 1.700 m Độ cao tuyệt đối của vùng

là đỉnh Bidoup cao 2.287 m Địa hình khu vực này có độ cao và độ dốc khálớn, tính phân cắt địa hình mạnh [4]

- Khu vực từ Liên Khương đến Trị An dài hơn 300 km với cao nguyên DiLinh, Bảo Lộc có độ cao trung bình khoảng 1.000 m và cao nguyên BùĐăng, Xuân Lộc có độ cao trung bình dao động trong khoảng từ 200 đến 300

m [4]

1.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng của khu vực nghiên cứu

Theo các tài liệu có liên quan, toàn khu vực nghiên cứu có tất cả 13 loại đất,trong đó có bốn nhóm đất chính sau đây:

- Nhóm đất phù sa: phân bố chủ yếu ở khu vực hạ lưu sông Bé, hạ lưu sông LaNgà… Phần lớn đất này nằm trên địa hình có độ dốc nhỏ, bằng phẳng vàđang được khai thác sử dụng để trồng lúa, hoa màu và cây công nghiệp ngắnngày [4]

- Nhóm đất xám: đây là loại đất Sialite Feralite phát triển trên bồi tích cổ, phân

bố chủ yếu ở thềm cao các triền sông đặc biệt là ở các tỉnh Bình Dương,Bình Phước, Đồng Nai Loại đất này xốp, thấm nước mạnh, thích hợp vớicây màu và cây công nghiệp ngắn ngày và cả một số loại cây công nghiệpdài ngày [4]

- Nhóm đất đỏ: đây là đất feralite phát triển trên đất basalt phân bố chủ yếu ởLâm Đồng, Bình Phước, Đồng Nai Nhóm đất này thích hợp với cây côngnghiệp dài ngày như cao su, cà phê, hồ tiêu, cây ăn trái… [4]

Trang 24

- Nhóm đất núi: loại đất này tập trung chủ yếu ở Lâm Đồng, Bình Phước,Đồng Nai và các cụm núi sót Đây là loại đất feralite phát triển trên vùng núidốc có lẫn đá, thích hợp trồng rừng và phát triển đồng cỏ tự nhiên [4].

Dựa vào các dữ liệu thống kê, tại khu vực nghiên cứu, nhóm đất Feralite đỏvàng là nhóm đất chiếm ưu thế, tiếp đến là đất xám bạc màu và đất phèn [4]

1.1.4 Đặc điểm các dòng chảy chính của khu vực nghiên cứu

Các dòng chảy trong khu vực nghiên cứu chủ yếu chảy theo hướng ĐôngBắc – Tây Nam Hình dạng chủ yếu của mạng lưới dòng chảy trong khu vực này làhình thụ trạng (dạng nhánh cây) [4] Mật độ dòng chảy toàn vùng vào khoảng 0,49km/km2 [16] Trong khu vực này có ba con sông lớn, đó là các sông: sông Bé, sôngĐồng Nai (phần thượng lưu và trung lưu) và sông La Ngà

- Sông La Ngà: sông La Ngà bắt nguồn từ vùng núi cao của khu vực Di Linh

và Bảo Lộc (độ cao trung bình từ 1.300-1.600 m), đây là phụ lưu bên trái củasông Đồng Nai Sông La Ngà có chiều dài khoảng 290 km, phần diện tíchlưu vực sông là 4.084 km2, hàng năm sông bổ sung cho dòng chính ĐồngNai một lượng nước gần 4,8 tỉ m3 Sông La Ngà đổ vào dòng chính tại vị trícách thác Trị An 40 km [4]

- Sông Đồng Nai: phần thượng nguồn của sông Đồng Nai chính là hai sông ĐaNhim và Đa Dung bắt nguồn từ dãy núi Lâm Viên, Bi Đúp trên cao nguyênLang Biang của dãy Nam Trường Sơn với độ cao trung bình khoảng 2.000

m Đến sơn nguyên Đà Lạt, do tính phân cắt địa hình mạnh, nhiều đoạn của

hệ thống sông Đồng Nai bị chặn lại tạo thành các hồ lớn Đến rìa cao nguyênthì tạo thành rất nhiều thác ghềnh Sau khi qua khỏi sơn nguyên Đà Lạt, haisông Đa Dung và Đa Nhim hợp lưu tại Liên Khương, đây chính là điểm khởiđầu của phần trung lưu sông Đồng Nai Phần trung lưu sông Đồng Nai dàikhoảng 300 km, được tính từ hợp lưu tại Liên Khương đến phía sau thác Trị

An (vùng Tân Uyên, Đồng Nai) [4] Nhìn chung, phần thượng lưu và trunglưu sông Đồng Nai có diện tích khá lớn (vào khoảng 10.598 km2) và chảyqua miền địa hình núi và cao nguyên với các bậc thềm biến đổi, lòng sông

Trang 25

thường hẹp và có độ dốc lớn [4] Chính vì đặc trưng đó mà vùng này có tiềmnăng khai thác nguồn thủy năng rất lớn [4].

- Sông Bé: sông Bé bắt nguồn từ vùng núi phía tây của khu vực Nam TâyNguyên sát với biên giới Việt Nam – Cambodia có độ cao trung bình khoảng

từ 850-900 m [4] Sông Bé chính là phụ lưu bên phải của sông Đồng Nai.Toàn hệ thống sông Bé được chia thành hai phần rõ rệt: phần thượng nguồnnằm trên vùng núi, còn phần trung lưu và hạ lưu sông lại chảy qua vùngtrung du Sông Bé dài khoảng 350 km, còn phần diện tích lưu vực là 7.770

km2, sông cung cấp gần 8 tỉ m3 nước hàng năm cho dòng chính Qua vùngtrung du, sông Bé đổ vào dòng chính là sông Đồng Nai tại Hiếu Liêm [4]

1.1.5 Đặc điểm thảm thực vật của khu vực nghiên cứu

Rừng tại khu vực nghiên cứu có nhiều chủng loại, phong phú, đây là nơicung cấp nguồn lâm sản có giá trị và cũng là nơi cư trú của nhiều loài động vật quýhiếm Trong khu vực, những nơi có diện tích rừng lớn tập trung ở thượng nguồnsông Đa Nhim, Đa Dung, khu vực Nam Cát Tiên, Cát Lộc thuộc trung lưu sôngĐồng Nai [4] Toàn vùng có các kiểu rừng chính sau:

- Rừng thường xanh nhiệt đới ẩm gió mùa: Kiểu rừng này thường gặp ở vùngđồi núi thấp và vùng bán bình nguyên gợn sóng Thành phần thực vật chủyếu của kiểu rừng này là: các cây họ Dầu thường xanh (Dipterocarpaceae),

họ Xoan (Meliaceae), họ Bồ Hòn (Sapindaceae), họ Thị (Ebenaceae), họ Sim(Murtaceae), họ Đậu (Leguminosae) [4]

- Rừng nửa rụng lá nhiệt đới ẩm gió mùa: Kiểu rừng này phân bố rải rác khắpcác vùng đồi núi thấp, vùng bán bình nguyên gợn sóng, vùng tiếp giáp đồngbằng mọc xen kẽ với những kiểu rừng kín thường xanh Thành phần thực vậtchủ yếu của kiểu rừng này là: các loại cây rụng lá họ Dầu(Dipterocarpaceae), họ Tử Vi (Lythraceae), họ Bàng (Combretaceae), họXoan (Meliaceae), họ Trôm (Sterculiaceae), họ Xoài (Anacardiaceae), họ BồHòn (Sapindaceae), họ Dâu Tằm (Meraceae), họ Chùm Ớt (Bignoniaceae),

họ Tếch (Verbenaceae), họ Tung [4]

Trang 26

- Rừng thứ sinh lồ ô, tre nứa và hỗn giao gỗ – lồ ô – tre nứa: đây là loại rừngđược hình thành sau khi rừng nguyên sinh bị phá vỡ hoàn toàn Loại rừngnày thường xuất hiện ở tiểu vùng lập địa và khu vực đồi núi thấp, dọc theosông suối và những nơi có ngập nước định kỳ Loại rừng này có các loại câychủ yếu như: tre gai (Bambusa arundinaceae var Spinosa G.cam), lồ ô(Bambusa procera) Ngoài ra kiểu rừng này còn xuất hiện một số loại cây bụinhỏ [4].

- Rừng trồng: Ngoài các kiểu rừng kể trên, trong khu vực nghiên cứu còn cókiểu rừng trồng với mục đích lấy gỗ hoặc làm rừng phòng hộ Một số môhình rừng trồng đã thực hiện trong vùng phòng hộ đầu nguồn, trồng kết hợpnhững cây gỗ chính (Sao, Dầu, Tếch…) và các loại cây phụ trợ (Keo,Đậu…) [4]

Bên cạnh các kiểu rừng đã đề cập, khu vực nghiên cứu còn có các loại thảmche thực vật khác Đó là những khu vực trồng các loại cây công nghiệp dài ngàynhư: cao su, điều… và những khu vực trồng các loại cây công nghiệp ngắn ngày,những khu vực trồng lúa và các loại hoa màu [4]

1.1.6 Đặc điểm khí hậu – khí tượng của khu vực nghiên cứu

Do nằm hoàn toàn trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nên đặc điểm cơbản đầu tiên của khí hậu trên toàn khu vực nghiên cứu là có sự phân hóa theo mùarất sâu sắc Mỗi năm vùng có hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô [16] Mùa khôtrùng với thời gian chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc (gió mùa mùa đông) vốn

là vùng tín phong ổn định, mùa hè trùng với thời gian chịu ảnh hưởng của gió mùaTây Nam (gió mùa mùa hạ) mang lại những khối khí nhiệt đới và xích đạo nóng ẩmvới những nhiễu động khí quyển thường xuyên [16]

Toàn vùng có một nền nhiệt độ cao và hầu như không có những thay đổiđáng kể trong năm Nhiệt độ trung bình năm toàn vùng đạt đến 26-270C [16] Độchênh lệch nhiệt giữa các tháng không lớn với biên độ nhiệt trung bình năm vàokhoảng 4-50C [16] Tuy nhiên sự dao động nhiệt trong một ngày đêm lại rất mạnh,mức dao động có thể lớn đến 10-110C, đặc biệt trong các tháng mùa khô, biên độ

Trang 27

nhiệt trung bình ngày đêm có thể lên đến 15-160C [16] Ngoài ra, do nền địa hìnhkhá phức tạp, khu vực nghiên cứu cũng hình thành sự phân hóa nhiệt giữa các vùngkhá rõ nét Nhiệt độ của vùng cũng chịu sự tác động lớn của quy luật đai cao, tức là

ở những khu vực có độ cao địa hình lớn, nhiệt độ thường thấp hơn so với nhữngkhu vực có độ cao địa hình bé

Chế độ mưa của khu vực nghiên cứu thể hiện khá rõ quy luật của khí hậunhiệt đới gió mùa Mùa mưa trên toàn khu vực bắt đầu từ nửa cuối tháng 4 và kếtthúc vào nửa đầu tháng 9, kéo dài gần bảy tháng Lượng mưa trung bình hàng nămtoàn khu vực vào khoảng trên 2.000 mm Một số vùng có lượng mưa lớn, có thể đạtđến 2.700-3.000 mm/năm, tập trung ở trung lưu sông Đồng Nai, Bảo Lộc, thượngnguồn nhánh Dargna [4]

1.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ – XÃ HỘI CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.2.1 Đặc điểm dân cư của khu vực nghiên cứu

Theo các số liệu thống kê, tổng số dân của sáu tỉnh nằm trong khu vựcnghiên cứu vào năm 2007 khoảng 6.890.700 người [17] Mật độ dân số trung bìnhtính chung trên cả sáu tỉnh vào khoảng 174 người/km2 [17] Sự phân bố dân cư trêntoàn vùng nhìn chung có sự mất cân đối Dân cư trong vùng tập trung chủ yếu ở khuvực đồng bằng bằng phẳng, thưa thớt ở những khu vực đồi núi cao vùng thượngnguồn sông Đồng Nai Ngoài ra, sự phân bố dân cư giữa thành thị và nông thôncũng có sự khác biệt sâu sắc Số dân thành thị của toàn vùng khoảng 2.075.400người, chiếm khoảng 30,12% số dân toàn vùng [17] Xét theo cơ cấu giới tính, sốngười nam trong vùng khoảng 3.419.700 người, chiếm 49,63% số dân toàn vùng,còn số người nữ khoảng 3.471.000 người, chiếm 50,37% số dân toàn vùng [17]

Bảng 1.1 Bảng số liệu dân cư của khu vực nghiên cứu (2007) [17]

Tên Tỉnh Dân số

trung bình (nghìn người)

Diện tích (km 2 )

Mật độ dân

số

Dân số nam Dân số nữ Dân số thành

thị Số

lượng (Nghìn

Cơ cấu

Số lượng (Nghìn

Cơ cấu

Số lượng (Nghìn

Cơ cấu

Trang 28

người) người) người)

Đắk Nông 421,6 6.516,9 65 202,2 47,96 219,4 52,04 60,4 14,33Lâm Đồng 1.198,8 9.776,1 123 599,5 50,01 599,3 49,99 450,3 37,56Bình Thuận 1.170,7 7.836,9 149 584,7 49,94 586 50,06 438,9 37,49Bình Phước 823,6 6.883,5 120 419,7 50,96 403,9 49,04 125,7 15,26Bình Dương 1.022,7 2.696,2 379 494 48,30 528,7 51,70 288,2 28,18Đồng Nai 2.253,3 5.903,9 382 1.119,6 49,69 1.133,7 50,31 711,9 31,59

số học sinh ở bậc trung học phổ thông là 239.649 học sinh [17]

Bảng 1.2 Số lượng học sinh phổ thông trong khu vực nghiên cứu [17]

Tên tỉnh Tổng số

(học sinh)

Chia ra

Tiểu học (học sinh)

Trung học

cơ sở (học sinh)

Trung học phổ thông(học sinh)

Trang 29

- Bệnh viện: 68 đơn vị [17].

- Phòng khám khu vực: 58 đơn vị [17]

- Bệnh viện điều dưỡng và phục hồi chức năng: 2 đơn vị [17]

- Trạm y tế xã, phường, cơ quan xí nghiệp: 684 đơn vị [17]

Bảng 1.3 Số cơ sở khám chữa bệnh trong khu vực nghiên cứu [17]

Tên tỉnh Tổng

số

Bệnh viện

Phòng khám khu vực

Bệnh viện điều dưỡng

và phục hồi chức năng

Trạm y tế xã, phường, cơ quan, xí nghiệp

(Nguồn: Website Tổng Cục Thống Kê, 2009)

1.2.3 Nông nghiệp – Công nghiệp

* Nông nghiệp:

Trong năm 2007, tổng diện tích trồng lúa của toàn vùng là 243,5 ngàn ha, vớisản lượng lúa bình quân đạt 1024,7 ngàn tấn, tính ra năng suất lúa của toàn vùngnăng 2007 là 42,1 tạ/ha [17]

Bảng 1.4 Bảng số liệu về hoạt động trồng lúa của khu vực nghiên cứu [17]

Tên Tỉnh Diện tích trồng lúa (ngàn ha) Sản lượng lúa (ngàn tấn) Năng suất lúa (tạ/ha)

Trang 30

* Công nghiệp:

Giá trị sản xuất công nghiệp (tính theo giá thực tế) của toàn vùng trong năm

2006 là 252.527,5 ngàn tỷ đồng, chiếm 21% cơ cấu cả nước [17]

Bảng 1.5 Bảng số liệu về giá trị sản xuất công nghiệp của khu vực nghiên cứu [17]

Tên Tỉnh

Gía trị SXCN theo giá thực tế (ngàn tỷ)

Cơ cấu SXCN theo giá thực tế (%)

Trang 31

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU LƯU VỰC

2.1 GIỚI THIỆU VỀ HOẠT ĐỘNG NGHIÊN CỨU LƯU VỰC SÔNG

Các lưu vực sông có liên quan vô cùng mật thiết đến đời sống của con người.Chính vì thế, hoạt động nghiên cứu các lưu vực sông đã được con người thực hiện

từ rất lâu đời và bằng nhiều hướng tiếp cận khác nhau

Trước đây, các nhà khoa học thực hiện nghiên cứu lưu vực chủ yếu bằngphương pháp điều tra thực tế Phương pháp này có ưu điểm là kết quả nghiên cứu

có độ chính xác cao, tuy nhiên phương pháp này hạn chế ở chỗ cần nhiều thời gian

để thực hiện Ngoài ra, phương pháp này chỉ phù hợp khi thực hiện trong một khuvực nghiên cứu nhỏ nhất định, không thể áp dụng để nghiên cứu trên một khu vựcrộng lớn

Ngày nay, sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghệ thông tin đã mở ramột hướng đi hoàn toàn mới trong nghiên cứu lưu vực: nghiên cứu lưu vực sông với

sự hỗ trợ của Hệ Thống Thông Tin Địa Lý (GIS)

Năm 1957, sự ra đời của khái niệm cấp Strahler và định luật Horton-Strahler

đã tạo cơ sở cho việc hình thành thuật toán xác định mạng dòng chảy và phân chiaranh giới lưu vực sông [7] Cấp Strahler (Strahler order) là một thuộc tính được gáncho mọi đoạn sông trong một mạng lưới dòng chảy Một chuỗi các đoạn sông cócùng cấp Strahler tạo thành một dòng Strahler (Strahler stream) Cấp của dòngStrahler được xem như một thước đo để đánh giá kích cỡ và sự phức tạp về cấu trúccủa một mạng dòng chảy [12] Theo định luật Horton-Strahler, giá trị cơ sở của cấpStrahler là cấp 1, khi 2 dòng Strahler cùng cấp gặp nhau sẽ tạo ra một dòng Strahlerlớn hơn 1 cấp (xem Hình 2.1) [7]

Trang 32

Hình 2.1 Phương pháp xác định bậc Strahler [7]

(Nguồn: ArcGIS Desktop Tutorial, 2008)

Từ những khái niệm cơ sở ban đầu, các tác giả đã phát triển thành nhiềuthuật toán xác định mạng lưới dòng chảy khác nhau, trong số đó có hai thuật toántiêu biểu sau:

- O’Callaghan và Mark (1984) đã xây dựng mô hình mạng dòng chảy D8.Trong mô hình này, các dòng chảy sẽ có tám hướng chính, đó là các hướng:Bắc, Đông Bắc, Đông, Đông Nam, Nam, Tây Nam, Tây, Tây Bắc [12]

- David Tarboton (2000) đã xây dựng mô hình mạng dòng chảy D-Infinity.Khác với mô hình D8, mô hình D-Infinity quy định số hướng dòng chảy là

vô hạn [13]

Trên thế giới, hoạt động nghiên cứu lưu vực đã được thực hiện rộng rãi, phục

vụ cho nhiều mục đích khoa học khác nhau Tiêu biểu có thể kể đến một số nghiêncứu sau:

- Các tác giả Thomas Kohler và Thomas Breu (2000) đã lập một hệ thống tiêuchuẩn để phân loại các lưu vực ở hạ nguồn sông Mekong [10]

- Tác giả Andreas Heinimann (2003) thuộc đại học Berne, Thụy Sĩ thực hiệnphân loại lưu vực tại nước Lào và đề xuất các biện pháp sử dụng hợp lý lưuvực [8]

- Các tác giả Zhou Lin và Takashi Oguchi (2004) thuộc Đại học Tokyo, NhậtBản sử dụng hai tiêu chí là mật độ dòng chảy và góc dốc địa hình để xác

Trang 33

định các dạng tiểu lưu vực đặc trưng của ba vùng có cấu trúc địa chất khácnhau: vùng Kusatsu-Shirane, vùng Aka-Kuzure và vùng Usu [11].

Tại Việt Nam, hoạt động nghiên cứu lưu vực sông cũng rất được chú trọng,

đã có nhiều đề tài nghiên cứu lưu vực sông có giá trị được thực hiện, tiêu biểu cóthể kể đến:

- Đề tài “Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học phục vụ quản lý thống nhất vàtổng hợp nguồn nước lưu vực sông Đồng Nai” của tác giả Lâm Minh Triết vàđồng sự (2000) – Viện Môi Trường Và Tài Nguyên, Đại Học Quốc GiaTP.HCM [4]

- Đề tài “Viễn Thám và GIS: khả năng ứng dụng thành lập bản đồ nguy cơ taibiến trên lưu vực sông Bé” của tác giả Trần Tuấn Tú (2005) – Khoa MôiTrường, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM [6]

- Đề tài “Phân tích diễn biến chế độ dòng chảy ở hạ lưu sông Bé sau khi cócông trình thủy điện Thác Mơ” của tác giả Nguyễn Thị Phương (2008) –Phân viện khí tượng thủy văn và môi trường khu vực phía Nam [3]

2.2 ỨNG DỤNG GIS TRONG NGHIÊN CỨU LƯU VỰC SÔNG

2.2.1 Mô hình DEM và dữ liệu SRTM

2.2.1.1 Dữ liệu SRTM

Dữ liệu DEM sử dụng trong khóa luận này là dữ liệu SRTM DEM Đây làsản phẩm của dự án quốc tế SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) dẫn đầubởi hai cơ quan NASA (U.S National Aeronautics and Space Administration) vàNGA (U.S National Geospatial-Intelligence Agency) của Mỹ Dự án này là một nỗlực nghiên cứu quốc tế với mục đích thu được dữ liệu DEM trên một phạm vi gầnnhư toàn cầu từ 560 Nam đến 600 Bắc, tiến tới xây dựng một cơ sở dữ liệu bề mặtđịa hình số có độ phân giải cao của Trái Đất [19]

Dữ liệu SRTM DEM này được cung cấp hoàn toàn miễn phí trên Internet vớihai mức độ phân giải:

 Độ phân giải 1 arc second (khoảng 30 m): dữ liệu DEM của những vùng nằmtrong lãnh thổ nước Mỹ

Trang 34

 Độ phân giải 3 arc second (khoảng 90 m): dữ liệu DEM của những vùngkhác ngoài lãnh thổ nước Mỹ.

Hình 2.2 Khái quát phương pháp thực hiện của dự án SRTM [19]

(Nguồn: Website Wikipedia tiếng Anh, 2009)

Dữ liệu SRTM DEM sử dụng trong khóa luận là phiên bản thứ 4 (version 4)của dự án SRTM [14], kiểu định dạng ảnh là GeoTIFF, có độ phân giải không gian

là 3 arc second, được cung cấp bởi NASA (URL:http://srtm.csi.cgiar.org)

2.2.1.2 Mô hình DEM

DEM là viết tắt của Digital Elevation Model, đây là một mô hình số biểudiễn sự biến thiên độ cao liên tục của bề mặt địa hình trên một vùng không gian củatrái đất Mô hình này được lưu trữ, phân tích và thể hiện trên máy tính bằng hệthống GIS [2]

Dữ liệu DEM có thể được lưu trữ và biểu diễn bằng hai loại phương phápchủ yếu: phương pháp toán học hay phương pháp hình ảnh Dữ liệu DEM dùngtrong khóa luận này được biểu diễn bằng phương pháp hình ảnh, được xây dựngdựa trên cấu trúc mô hình ma trận độ cao Trong mô hình ma trận độ cao, mỗi ô lưới

Trang 35

của ma trận sẽ mang một giá trị độ cao trung bình của vùng địa hình mà ô lưới đạidiện.

Độ chính xác của dữ liệu DEM được quyết định chủ yếu bởi ba yếu tố sau[7]:

 Độ phân giải (resolution)

 Kiểu dữ liệu lưu trữ (data type)

 Việc lấy mẫu thực tế (actual sampling)

Các sai số trong DEM thường xuất hiện chủ yếu ở các vùng trũng (sink) haynhững vùng đỉnh núi (peak) [7] Các sai số này cần được xử lý trước khi sử dụngDEM cho các phân tích tiếp theo

Mô hình DEM dạng mô hình ma trận độ cao có các ưu điểm và hạn chế sauđây:

* Ưu điểm [2]:

- Cấu trúc dữ liệu đơn giản

- Dễ dàng xử lý dữ liệu thông qua tính toán trên raster

2.2.2 Mô hình D8 phân chia mạng dòng chảy

Một trong những điểm then chốt để nhận ra được đặc tính thủy văn của một

bề mặt chính là khả năng xác định hướng của dòng chảy tại mọi ô lưới trong môhình DEM Quá trình này sẽ được thực hiện bằng mô hình hướng dòng chảy D8

Mô hình hướng dòng chảy D8 sử dụng trong phần mềm RiverTools đượcphát triển từ mô hình D8 được giới thiệu bởi O’Callaghan và Mark (1984) [12]

Mô hình D8 sẽ dựa vào dữ liệu độ cao từ DEM để xác định hướng dòng chảy

từ mọi ô lưới trong DEM đến một trong tám ô lưới kế cận nó Thông tin này đượclưu trữ trong một lưới dữ liệu có cùng số chiều và kích thước với dữ liệu DEM Mỗi

Trang 36

phần tử trong lưới dữ liệu này chứa một mã số dòng chảy (flow code) – một số đạidiện cho một trong tám hướng dòng chảy chính [12].

Mô hình D8 có tám hướng dòng chảy chính, đó là các hướng: Bắc, ĐôngBắc, Đông, Đông Nam, Nam, Tây Nam, Tây, Tây Bắc Trong quá trình xử lý của

mô hình D8, mỗi hướng này sẽ được mã hóa lần lượt thành tám mã số dòng chảy 1,

2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 (Xem Hình 2.3) [12]

Hình 2.3 Mã số dòng chảy ứng với tám hướng dòng chảy chính [12]

Nguyên tắc của việc xác định mạng dòng chảy là tìm ra hướng diễn ra sựgiảm độ cao lớn nhất (maximum drop) của mỗi ô lưới với các ô lưới kế nó Giá trịgiảm độ cao lớn nhất (maximum drop) được tính bằng Công Thức 2.1 [7]:

Giá trị khoảng cách trong Công Thức 2.1 được xác định là khoảng cách giữatâm của hai ô lưới kế cận Do đó, nếu giả sử kích thước cạnh ô lưới là 1, thì khoảngcách giữa hai ô lưới trực giao (orthogonal cells) sẽ là 1 và khoảng cách giữa hai ôlưới chéo nhau (diagonal cells) là Nếu giá trị giảm độ cao lớn nhấtcủa các ô lưới bằng nhau, thì vùng lân cận sẽ được mở rộng cho đến khi giá trịmaximum drop được tìm thấy Khi giá trị maximum drop được nhận diện, mô hìnhD8 sẽ gán cho ô lưới mã số dòng chảy đại diện cho hướng đó [7]

Trang 37

(Nguồn: Website Đại học bang Oregon, 2009)

Khi đó độ dốc tại ô lưới 5 sẽ được tính theo các Công Thức 2.2, 2.3 và 2.4[15]:

b = (z 3 + 2z 6 + z 9 - z 1 - 2z 4 - z 7 ) / 8D (2.2)

c = (z 1 + 2z 2 + z 3 - z 7 - 2z 8 - z 9 ) / 8D (2.3) tan (slope(5)) = sqrt (b 2 + c 2 ) (2.4)

Trong đó:

 b là độ dốc biểu thị theo phương X (hay gradient theo phương Đông – Tây)

 c là độ dốc biểu thị theo phương Y (hay gradient theo phương Bắc – Nam)

Trang 38

 D là độ phân giải không gian của dữ liệu (dữ liệu SRTM DEM sử dụng trongkhóa luận có độ phân giải không gian 90 m).

2.2.4 Tính hướng sườn của lưu vực

Hướng sườn (aspect) được xác định là hướng có sự dốc xuống lớn nhất(steepest downslope) từ một ô lưới đến các ô lưới kế cận nó [7]

Hướng sườn được biểu diễn bằng giá trị độ theo chiều kim đồng hồ (từ 00

đến 3600) Giá trị của mỗi ô lưới trong dữ liệu hướng sườn sẽ cho biết hướng bề mặtdốc (slope face) của ô lưới trên Những mặt phẳng (hồ nước, mặt biển) không có độdốc xuống sẽ được gán giá trị là -1 (xem Hình 2.5) [7]

Hình 2.5 Giá trị hướng sườn ứng với hướng la bàn (compass direction) [7]

Việc tính toán hướng sườn của một ô lưới cũng được thực hiện trên một matrận 3x3 Với một ma trận 3x3 như trong phép tính độ dốc đã nêu ở phần trên, ta sẽtính hướng sườn của ô lưới 5 theo các Công Thức 2.5, 2.6 và 2.7 [15]:

b = (z 3 + 2z 6 + z 9 - z 1 - 2z 4 - z 7 ) / 8D (2.5)

c = (z 1 + 2z 2 + z 3 - z 7 - 2z 8 - z 9 ) / 8D (2.6) tan (aspect(5)) = b / c (2.7)

Trong đó:

Trang 39

 b là độ dốc biểu thị theo phương X (hay gradient theo phương Đông – Tây).

 c là độ dốc biểu thị theo phương Y (hay gradient theo phương Bắc – Nam)

 D là độ phân giải không gian của dữ liệu (dữ liệu SRTM DEM sử dụng trongkhóa luận có độ phân giải không gian 90 m)

2.2.5 Tính phân cắt sâu của lưu vực

Phân cắt sâu biểu diễn chênh lệch độ cao địa hình trong 1 km2 Phân cắt sâuphản ánh mức độ chia cắt địa hình theo chiều thẳng đứng [6] Phân cắt sâu lớnthường dẫn đến sự phát triển các hệ thống khe rãnh xâm thực và các sườn trượt đất,

đổ lở Phân cắt sâu cũng liên quan mật thiết đến việc xác định hệ thống đứt gãy trẻ[6] Đơn vị của giá trị phân cắt sâu là m/km2

Để tính giá trị phân cắt sâu trên dữ liệu raster, ta sẽ sử dụng phép lọc ma trận

để lọc ra giá trị độ cao lớn nhất và nhỏ nhất trong một khu vực có diện tích tươngđương 1 km2 Sau đó, sử dụng kỹ thuật tính toán trên raster (kỹ thuật trừ raster) đểtính ra giá trị phân cắt sâu của các ô lưới

2.3 MỘT SỐ KỸ THUẬT KHÁC SỬ DỤNG TRONG KHÓA LUẬN

2.3.1 Nắn chỉnh hình học ảnh

Nắn chỉnh hình học là kỹ thuật được thực hiện để loại bỏ những biến dạnghình học trên ảnh bằng cách thiết lập mối quan hệ giữa hệ tọa độ ảnh và hệ tọa độđịa lý của các điểm khống chế [5]

Trong khóa luận, kỹ thuật nắn chỉnh hình học sẽ được thực hiện để chuyển

dữ liệu SRTM DEM từ hệ quy chiếu Latitude/Longitude sang hệ quy chiếuVN2000

2.3.2 Lọc ảnh bằng ma trận lẻ

Quá trình lọc ảnh sẽ được thực hiện bởi một cửa sổ trượt, với ma trận toán tử(n×n) là một số lẻ (3×3); (5×5) hay (9×9) [5] Để tiến hành phép lọc, giá trị của

Trang 40

pixel trung tâm của cửa sổ trượt sẽ được tính từ giá trị của các pixel xung quanh ở

vị trí tương ứng với ảnh gốc

Kỹ thuật lọc ảnh sẽ được dùng để tính giá trị phân cắt sâu của khu vựcnghiên cứu

2.3.3 Kỹ thuật tái phân loại ảnh

Kỹ thuật tái phân loại ảnh được thực hiện bằng các gán giá trị mới cho cáckhoảng cấp độ xám nhất định, thuộc một nhóm đối tượng nào đó có các tính chấttương đối đồng nhất nhằm phân biệt các nhóm đó với nhau trong khuôn khổ của dữliệu ảnh [5]

Trong phạm vi khóa luận, kỹ thuật tái phân loại sẽ được sử dụng để:

 Xác định hướng sườn của khu vực nghiên cứu

 Phân loại độ cao, độ dốc, phân cắt sâu để tạo bản đồ nguy cơ tai biến lũ quét

2.3.4 Kỹ thuật tính toán trên dữ liệu raster

Kỹ thuật này bao gồm các phép tính thông thường như cộng, trừ, nhân, chia,các phép tính lũy thừa, logarite… thực hiện trên dữ liệu dạng raster

Kỹ thuật tính toán trên raster sẽ được sử dụng để cắt ảnh và tạo bản đồ nguy

cơ tai biến lũ quét

2.3.5 Kỹ thuật thống kê dữ liệu raster

Trong khóa luận, kỹ thuật thống kê thông tin từ dữ liệu raster sẽ được sửdụng để thống kê các đặc điểm địa hình từ mô hình DEM của khu vực nghiên cứu(độ cao, độ dốc, hướng sườn, phân cắt sâu)

2.4 ĐỊNH HƯỚNG PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN TRONG KHÓA LUẬN

Trong phạm vi khóa luận, tác giả sẽ sử dụng công cụ GIS để phân chia ranhgiới lưu vực, xác định mạng dòng chảy, các yếu tố hình thái và địa hình của các tiểulưu vực nằm trong khu vực nghiên cứu, mà cụ thể là các tiểu lưu vực cấp 5 và 6

Định dạng
Số trang	122
Dung lượng	23,03 MB