HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011

195

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC
PHỤC VỤ CHO QUY HOẠCH SINH THÁI TẠI
LƯU VỰC SÔNG ĐA DÂNG, TỈNH LÂM ĐỒNG
(APPLYING SWAT MODEL FOR ASSESSING WATER QUALITY FOR ECOLOGICAL
PLANNING IN DA DANG WATERSHED, LAM DONG PROVINCE, VIETNAM)

Nguyễn Thị Mai, Lê Hoàng Tú, Nguyễn Kim Lợi

Trường ĐH Nông Lâm Tp.HCM
Email: Abtract: Water is a resource with important implications in the life and production. But now
human with their activities (deforestation, agriculture, urban development ) has adverse
effects on the quality of water resources, especially water in the river. Therefore, work needed
now is to assess water quality in rivers. On the other hand, the problem of water resources
management must be systematic and based on the boundaries of the basin. This is the basis for
effective management of water resources for social and economic development sustainable.
The article chose study area is Da Dang river basin, a major river in Lam Dong province.
Water quality in the basin was evaluated based on the SWAT model (Soil and Water
Assessment Tool). This model was integrated into ArcGIS software through ArcSWAT tool.
The data needed for research was obtained from various sources including topographic data
(DEM), land use, soil and climate. Through the research results can be somewhat quantified
surface water quality in the basin.
Keywords: Water Quality, Da Dang watershed, Lam Dong province, SWAT.

1. GIỚI THIỆU

Kinh độ từ 108
0
10’00’’ đến 108
0
25’15” kinh Đông, Vĩ độ từ 11
0
41’45” đến 11
0
59’55” vĩ Bắc.
Lưu vực sông Đa Dâng nằm trong cao nguyên Lang Biang ở độ cao từ 734 – 171 m so
với mực nước biển. Địa hình trong lưu vực thấp dần theo chiều Bắc Nam. Do ảnh hưởng của
độ cao (734 – 1711m) và rừng thông, nên lưu vực Đa Dâng mang nhiều đặc tính của miền
ôn đới. Nhiệt độ trung bình 12–29°C, nhiệt độ cao nhất chưa bao giờ quá 30°C và thấp nhất
không dưới 5°C. Lưu vực Đa Dâng có mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa nắng từ tháng
11 đến tháng 4. Lượng mưa trung bình năm là 1602 –1732 mm và độ ẩm 88%. Kinh tế
trong lưu vực chủ yếu là nông nghiệp, lâm nghiệp và du lịch (2010).
Hình 1. Vị trí lưu vực sông Đa Dâng


Đất xám rất chua
9
Đất xám rất chua sỏi sạn nông
10
Đất xám tầng mặt giàu mùn, chua
11
Đất glây chua
12
Đất glây đọng nước
13
Đất glây sỏi sạn nông
14
Đất phù sa glây
Về mặt thổ nhưỡng, trong lưu vực có 14 loại đất như Bảng 1.



198

Hình 4. Sơ đồ phương pháp nghiên
cứuMột lưu vực sẽ được chia thành các tiểu lưu vực, trong mỗi tiểu lưu vực được chia
thành các đơn vị thủy văn – có những đặc trưng riêng duy nhất về đất và sử dụng đất (Susan
L. Neitsch et al., 2009).
Hệ thống thông tin địa lý (Geographic information system-GIS) là một trường hợp đặc
biệt của hệ thống thông tin ở đó cơ sở dữ liệu bao gồm sự quan sát các đặc trưng phân bố
không gian, các hoạt động sự kiện có thể được xác định trong khoảng không gian như điểm,
đường, vùng (Ducker,1979). Theo trích dẫn của các tác giả khác nhau (ESRI, 1990;
Aronoff, 1993) GIS đã được hình thành cách đây gần năm mươi năm tức là vào khoảng
những năm 60 của thế kỷ XX và hệ thống thông tin địa lý hiện đại đầu tiên ở cấp độ quốc
gia đã ra đời ở Canada năm 1964 với tên gọi là CGIS (Canadian Geographic Information
Systems). Thập kỷ 80 tiếp tục chứng kiến sự phát triển mạnh của công nghệ máy tính, công
nghệ viễn thám và công nghệ GIS. Những năm 90 là thời kỳ bùng nổ GIS về cả phần cứng
lẫn phần mềm. Từ những năm cuối thập niên 80 của thế kỷ XX, GIS bắt đầu thâm nhập vào
Việt Nam qua các dự án hợp tác quốc tế. Hiện nay, nhiều cơ quan Nhà nước và doanh
nghiệp đã và đang tiế
p cận công nghệ GIS để giải quyết các bài toán của cơ quan mình.
Dữ liệu đầu vào cần chuẩn bị cho mô hình SWAT bao gồm (bảng 2): dữ liệu DEM,
bản đồ sử dụng đất, bản đồ thổ nhưỡng, dữ liệu thời tiết.
Bảng 2. Dữ liệu đầu vào cho mô hình
SWAT

Loại dữ liệu
Nguồn


199
này chúng tôi tập trung đánh giá 4 thông số: lượng bồi lắng, lượng oxi hòa tan (DO), lượng
nitrat (NO
-
3
), lượng phosphat (PO
3-
4
). Thời gian đánh giá là năm 2010. Các thông số này
được đánh giá dựa theo theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt năm 2008
(QCVN 08:2008/BTNMT). Chất lượng nước mặt được chia làm 4 cấp (bảng 3): A1, A2, B1,
B2 (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2008) .
Bảng 3. Phân cấp chất lượng nước theo QCVN 08:2008/BTNMT
Cấp Mục đích
A1 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác như loại
A2, B1 và B2.
A2 Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ xử lý phù hợp; bảo
tồn động thực vật thủy sinh, hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2.
B1 Dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất
lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2.
B2 Giao thông thủy và các m
ục đích khác với yêu cầu nước chất lượng thấp.

Lưu ý các chỉ tiêu trong QCVN 08:2008/BTNMT được tính theo đơn vị là mg/l
còn đơn vị của các chỉ tiêu này trong mô hình SWAT được tính bằng kg. Do đó, cần có sự
chuyển đổi đơn vị các kết quả của mô hình theo tiêu chuẩn QCVN 08:2008/BTNMT. Quá
trình chuyển đổi được mô tả theo các công thức sau (1)(2)(3):
- Nồng độ DO (mg/l) = (DISOX_OUT / W) x 10
3


Hình 6. Biểu đồ lưu lượng dòng chảy lưu vực Đa Dâng năm 2010

4.1. Kết quả về lượng bồi lắng của lưu vực Đa Dâng năm 2010

Như chúng ta đã biết dưới tác động của quá trình sạt lỡ, xói mòn đất các vật chất được
vận chuyển theo dòng chảy tạo ra nguồn chất lơ lửng và tích tụ tại những vị trí thích
hợp thường là các vùng trũng, hồ… Các vật chất xói mòn này có thể là chất vô cơ như
N, P và một số cation như Ca
2+
, Mg
2+
, Na
+
, K
+
… Lượng vật chất này khi đi vào trong
nước sẽ gây ra sự bồi lắng tại các dòng chảy, lòng hồ, ô nhiễm nguồn nước. Lượng bồi lắng
càng lớn tương ứng sản phẩm vật chất xói mòn, rửa trôi trong nước lớn và chất lượng nước
càng thấp (Hình 7).

Hình 7. Biểu đồ lưu lượng bồi lắng lưu vực Đa Dâng năm 2010

Thông qua kết quả mô phỏng tổng lượng bồi lắng của lưu vực có thể đạt đến
662.734,83 tấn. Đây là lượng vật chất tương đối lớn, sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước
trong lưu vực.
HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011

201
4.2. Kết quả về lượng DO của lưu vực Đa Dâng năm 2010


202
4.3. Kết quả về lượng NO
-
3
của lưu vực Đa Dâng năm 2010

Nitơ cần thiết cho sinh vật như là một thành phần quan trọng của prôtêin, bao gồm cả
vật liệu di truyền. Thực vật và vi sinh vật chuyển đổi nitơ vô cơ thành nitơ hữu cơ. Trong
môi trường, nitơ vô cơ tồn tại ở nhiều trạng thái ôxi hóa khác nhau như nitrat, nitrit, amoni
và phân tử nitơ. Nitrat là dạng phổ biến của nitơ kết hợp trong môi trường tự nhiên. Nó có
thể trở thành nitrit do quá trình khử nitơ, thường trong điều kiện yếm khí. Nhưng sau đó,
các ion nitrit thường dễ bị ôxy hóa thành nitrat. Hình 9. Biểu đồ lượng nitrat

lưu vực Đa Dâng năm 2010

Nồng độ của lượng nitrat ít khi vượt quá 0,1 mg/l, có thể tăng lên bởi nước thải đô thị và
công nghiệp. Trong khu vực nông thôn và ngoại thành, việc sử dụng phân bón nitrat vô cơ có
thể là một nguồn quan trọng làm gia tăng nồng độ nitrat. Việc xác định nitrat trong nước
mặt biểu thị tình trạng dinh dưỡng và mức độ ô nhiễm hữu cơ trong nước (Bảng 5 và hình 9).
Bảng 5. Lượng
nitrat
tại các dòng chảy số 1, 6,7 lưu vực Đa Dâng năm 2010 (mg/l)
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Dòng chảy
số 1 0,32 0,05 0,15 0,16 0,14 0,27 0,45 0,50 0,45 0,50 0,66 0,37
Xếp loại A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1

số 1 0,58 0,00 0,04 0,03 0,02 0,02 0,03 0,01 0,02 0,03 0,04 0,10
Xếp loại B2 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1
Dòng chảy
số 6 0,06 0,00 0,00 0,24 0,11 0,12 0,08 0,00 0,05 0,12 0,07 0,02
Xếp loại A1 A1 A1 A2 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1
Dòng chảy
số 7 0,45 0,00 0,05 0,07 0,05 0,05 0,09 0,02 0,07 0,11 0,08 0,08
Xếp loại B1 A1 A1 A2 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1

5. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
Nghiên cứu đã tiến hành mô phỏng chất lượng nước lưu vực sông Đa Dâng trong
khoảng thời gian năm 2010. Dựa trên kết quả mô phỏng trong SWAT, 4 thông số chất lượng
nước bao gồm lượng bồi lắng, oxi hòa tan DO, nitrat NO
-
3
, phosphat PO
3
-
được xem xét, đánh
giá cho 3 dòng sông là 1, 6 và 7.
Kết quả cho thấy, giá trị DO, NO
-
3
, PO
-
3
trên 3 dòng sông xếp hạng tốt và khá. Phân
hạng chung chất lượng nước cho 3 dòng sông này đều ở mức khá tốt, phù hợp với mục đích
sử dụng là sinh hoạt, tưới tiêu nông nghiệphoặc các mục đích khác có yêu cầu chất lượng
nước khá.