Nghiên cứu đề xuất ứng dụng chương trình Archydro để phân tích tích hợp độ cao và hướng dòng chảy, từ đó đề xuất các địa điểm quan trắc chất lượng nước mặt đạt hiệu quả cao nhất

Bài viết này đề xuất ứng dụng ArcHydro, một trong những chương trình bổ sung của ArcGis chuyên phân tích dòng chảy dựa trên cao độ để tiến hành đánh giá, phân chia lưu vực dòng chảy, từ đó đề xuất các điểm quan trắc phù hợp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu đề xuất ứng dụng chương trình Archydro để phân tích tích hợp độ cao và hướng dòng chảy, từ đó đề xuất các địa điểm quan trắc chất lượng nước mặt đạt hiệu quả cao nhấtThông tin khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH ARCHYDRO ĐỂ PHÂN TÍCH TÍCH HỢP ĐỘ CAO VÀ HƯỚNG DÒNG CHẢY, TỪ ĐÓ ĐỀ XUẤT CÁC ĐỊA ĐIỂM QUAN TRẮC CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT ĐẠT HIỆU QUẢ CAO NHẤT Nguyễn Thị Minh Thu1, Nguyễn Thị Ngọc Phượng2* Tóm tắt: Các địa điểm quan trắc hiện nay vẫn chưa tính toán cụ thể đến cao độ để xác định hướng dòng chảy, đồng thời còn tập trung vào khu vực trung tâm thành phố, nên hiệu quả thu được từ các điểm quan trắc này vẫn chưa đạt đến mức tối ưu. Theo tính toán, tổng lưu vực của 41điểm quan trắc hiện nay chỉ chiếm 1,5 km2, đạt 71% tổng diện tích của toàn thành phố. Do đó, bài viết này đề xuất ứng dụng ArcHydro, một trong những chương trình bổ sung của ArcGis chuyên phân tích dòng chảy dựa trên cao độ để tiến hành đánh giá, phân chia lưu vực dòng chảy, từ đó đề xuất các điểm quan trắc phù hợp. Theo tính toán, ArcHydro đã đề xuất 115 điểm (pour points) như là các điểm tiềm năng, từ đó các cơ quan quản lý nhà nước có thể căn cứ để chọn lựa các điểm quan trắc phù hợp.Từ khóa: ArcGIS, ArcHydro, Tính toán lưu vực nước mặt, DEM, Thành phố Hồ Chí Minh, Quan trắc chấtlượng nước mặt. 1. MỞ ĐẦUGiới thiệu về địa điểm nghiên cứu Địa hình khu vực thành phố Hồ Chí Minh phần lớn bằng phẳng, các khu vựcđất cao tập trung vào phía Bắc, Đông Bắc. Hơn 70% diện tích của khu vực có độcao thấp hơn 2 mét so với mặt nước biển [1]. Cùng với vị trí địa hình thấp, thànhphố Hồ Chí Minh còn nằm trên vùng hạ du của nhiều hệ thống sông ngòi lớn ởphía Nam. Các hệ thống sông ngòi lớn chảy qua khu vực thành phố gồm mạng lướisông Đồng Nai, Sài Gòn và Vàm Cỏ. Vì thế, một trong những đặc trưng của thànhphố là có hệ thống kênh rạch chằng chịt, các hệ thống kênh rạch chính của khu vựcgồm: Nhiêu Lộc – Thị Nghè, Tân Hóa – Lò Gốm, Tàu Hủ - Kênh Đôi – Kênh Tẻ,Bến Nghé, và Tham Lương – Bến Cát – Vàm Thuật. Đặc điểm chung của mạnglưới kênhrạch là có độ sâu thấp, lưu tốc dòng chảy chậm, do đó rất dễ tích tụ chấtthải dưới lòng kênh. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Dữ liệu nghiên cứu Toàn thành phố có 608.797 điểm cao độ được thu thập và đo đạc bởi Sở Khoahọc và Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh. Độ cao trung bình của toàn khu vựcvào khoảng 3 m so với mặt nước biển. Bản đồ số hóa về hệ thống sông ngòi và kênh rạch của thành phố được SởKhoa học và Công nghệ thành phố cung cấp, biểu hiện hiện trạng thực tế của hệthống dòng chảy nước mặt năm 2015. Các vị trí quan trắc chất lượng nước mặt, gồm quan trắc nước sông và nướckênh rạch cũng được thu thập tại Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố. Tínhđến năm 2015, toàn thành phố có 41 điểm quan trắc, bao gồm 26 điểm quan trắcnước sông và 15 điểm quan trắc nước kênh rạch. Các điểm quan trắc nước sôngđược phân bố rải rác khắp địa bàn thành phố. Các địa điểm quan trắc nước kênhTạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017 299 Hóa học & Kỹ thuật môi trườngrạch được tập trung chủ yếu ở khu vực trung tâm, được chia đều 2 điểm quan trắctại mỗi hệ thống kênh rạch chính [2].2.2. Phương pháp nghiên cứu Arc Hydro giúp xây dựng bản đồ các lưu vực nước mặt dựa trên bản đồ địahình số hóa, được gọi là Digital Elevation Model (DEM), sau đó được hiệuchỉnh dựa trên bản đồ dòng chảy nước mặt thực tế. Mô hình cao độ này đã đượcứng dụng và đem lại nhiều kết quả tốt trong các nghiên cứu về mô hình lưu vựcnước, đánh giá ngập lụt và dòng chảy ở một số khu vực [3, 4]. Các phân tíchcủa Arc Hydro cũng đã được chứng minh mang lại các kết quả tốt, gần với thựctế tại một số nghiên cứu trong những năm gần đây [5, 6]. Các công cụ phân tíchtrong ArcHydro vẫn còn đang được tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện trongtương lai gần. Sau khi Mô hình cao độ số hóa (DEM) đã được xây dựng và hiệu chỉnh, vị trícác điểm quan trắc chất lượng nước mặt được bổ sung vào mô hình với vai trò làcác điểm đầu vào/đầu ra của lưu vực phụ. Do nghiên cứu này tập trung vào đánhgiá các điểm quan trắc chất lượng nước mặt có phù hợp hay không đối với lưu vựchiện tại, vì vậy các điểm quan trắc được giả định là các điểm đầu (batch point) củacác lưu vực phụ do ArcHydro xây dựng. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU3.1. Mô hình cao độ số hóa của thành phố Hồ Chí Minh Dựa trên các điểm quan trắc độ cao, mô hình DEM của thành phố Hồ Chí Minhđã được thành lập (hình 1), trong đó có thể thấy phần lớn diện tích thành phố có độcao từ 1 đến 3 mét, và khu vực có địa hình cao nhất có cao độ từ 10 – 34 mét, tậptrung ở rìa phía Bắc và một nhánh phía Tây Bắc thành phố.3.2. Kết quả mô hình lưu vực của thành phố Hồ Chí Min ...