HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011

310

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWAT ĐỂ QUẢN LÝ XÓI MÒN ĐẤT
THEO CÁC TIỂU LƯU VỰC SÔNG Ở XÃ DƯƠNG HÒA,
THỊ XÃ HƯƠNG THỦY, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ
(APPLICATION SWAT FOR SOIL EROSION MANAGEMENT AT RIVER SUB-
BASINS IN DUONG HOA COMMUNE, HUONG THUY TOWN,
THUA THIEN HUE PROVINCE)

Trần Lê Minh Châu *, Nguyễn Quang Tuấn **
* Học viên Cao học khoa Địa lý - Địa chất, trường Đại học Khoa học Huế
** Khoa Địa lý - Địa chất, trường Đại học Khoa học Huế
Email: hoặc

Abstract: Soil erosion are being problem care very much over the World and in Viet Nam. Soil
erosion process causes huge aftermaths not only for community population is above regional
but also affection come to entourages. Specially, with climate change soil erosion process
become more inappreciative and cause more serious aftermath. Today, have many model and
method research this process, in which the SWAT model (Soils and Water Assessment Tool) is
considered one of the model is most effective when the study of soil erosion. In recent years,
SWAT had widely used in various fields related to sustainable management of natural
resources and environment (Garrity, D.P. 1995; L. V. Du. 2011; N.K. Loi et al. 2011). In this
paper, we have chosen the theme:” Using SWAT Model to setup soil erosion zoning map
follow watershed at Duong Hoa commune, Huong Thuy district, Thua Thien Hue province.”
Keywords: SWAT, GIS, soil erosion, watershed management.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Sự suy thoái lưu vực là một vấn đề rất được quan tâm trên thế giới. Nguyên nhân là do
việc sử dụng các nguồn tài nguyên không hợp lý. Hậu quả là những trận lũ lụt, sạt lở đất, bồi

nhiên là 26.160,48 ha với dân số
khoảng 1879 người (năm 2010)
chiếm khoảng 1,9% dân số thị
xã Hương Thủy.
2.2. Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu hiện trạng về
quá trình xói mòn đất ở khu vực
nghiên cứu.
- Thu thập và biên tập các
bản đồ liên quan phục vụ cho
việc nghiên cứu quá trình xói
mòn đất ở xã Dương Hòa: bản
đồ địa hình, bản đồ đất, bản đồ
hiện trạng sử dụng đất, bản đồ
thủy văn…
- Chuẩn hóa các bản đồ
thu thập được theo chuẩn cơ sở
dữ liệu phục vụ cho việc ứng
dụng mô hình SWAT để thành
lập bản đồ xói mòn đất lưu vực
sông xã Dương Hòa.
- Xây dựng bản đồ phân vùng xói mòn đất bằng mô hình SWAT tại khu vực nghiên
cứu.
2.3. Phương pháp luận
Tình hình khai thác, sử dụng đất của người dân kết hợp với lượng mưa rất lớn ở địa
phươ
ng có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình xói mòn đất. Từ dữ liệu thực của khu vực nghiên cứu
tương ứng với điều kiện địa hình, hiện trạng sử dụng đất và dữ liệu về khí hậu. Bằng cách sử
dụng mô hình SWAT để thành lập bản đồ phân vùng xói mòn đất được tiến hành như sơ đồ sau:
Hình 1: Khu vực nghiên cứu

Thượng nguồn lưu vực
sông Hương
Đánh giá xói mòn đất
thượng nguồn sông Hương
Mô hình số độ cao
(
DEM
)

Setup and
Preprocessing
Network Delineation
by Threshold Method
Custom
Outlet/Inlet

Đầu vào
Đầu vào
Không chấp nhận
Không chấp nhận
Hình 2: Quy trình ứng dụng mô hình SWAT trong nghiên cứu
xói mòn đất ở xã Dương Hòa
HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011

313
3. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
3.1. Giới thiệu về mô hình SWAT
SWAT (Soil and Water Assessment Tool) là công cụ đánh giá nước và đất. SWAT được
xây dựng bởi tiến sĩ Jeff Arnold ở Trung tâm phục vụ nghiên cứu nông nghiệp (ARS -
Agricultural Research Service) thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA - United States
Department of Agriculture ). SWAT là mô hình dùng để dự báo những ảnh hưởng của sự quản
lí sử dụng đất đến nước, sự bồi lắng và lượng hóa chất sinh ra từ hoạt động nông nghiệp trên
những lưu vực rộng lớn và phức tạp trong khoảng thời gian dài. Mô hình là sự tập hợp những
giải thuật toán để thể hiện mối quan hệ giữa giá trị thông số đầu vào và thông số đầu ra.
SWAT cho phép mô hình hóa nhiều quá trình vật lí trên cùng một lưu vực. Ý nghĩa của
mô hình SWAT là một lưu vực lớn có thể được chia thành nhiều tiểu lưu vực, mô hình hóa
theo tiểu lưu vực mang lại lợi ích khi những vùng này tương đồng về đặc điểm sử dụng đất và
tính chất đất. Sự phân chia này giúp người sử dụng có thể áp dụng kết quả nghiên cứu của
một vùng này vào một vùng khác khi chúng có sự tương đồng nhất định.
Thông tin đầu vào đối với mỗi tiểu lưu vực sẽ được tập hợp và phân loại thành những
nhóm chính sau: khí hậu, HRUs, hồ, nước ngầm, sông chính và nhánh, đường phân thủy. Để
dự báo một cách chính xác sự di chuyển của thuốc trừ sâu, phù sa và dưỡng chất thì mô hình
cần phải phù hợp với những diễn biến đang xảy ra trong lưu vực. Mô hình thủy học trong lưu
vực được phân chia thành hai nhóm chính, chúng có thể tồn tại riêng lẻ: Chu trình thủy văn
nước ngầm: kiểm soát lượng nước, sự bồi lắng, dinh dưỡng và thuốc trừ sâu được đưa từ
trong mỗi tiểu lưu vực ra sông chính. Chu trình nước trong hệ thống sông: kiểm soát quá trình

loại hình sử dụng đất, SWAT sẽ ứng dụng
các mô hình để tính toán, xác định, mô
phỏng sự di chuyển chất ô nhiễm trong đất,
nước trên phạm vi toàn khu vực nghiên cứu.
b. Dữ liệu thời tiết
Cơ sở dữ liệu thời tiết được chứa trong
file Access gồm:
- Hệ thống file dữ liệu trạm đo thời tiết.
- Hệ thống file chứa số liệu mưa theo
ngày của từng trạm.
- Hệ thống file chứa số liệu nhiệt độ
theo ngày của từng trạm.
Dữ liệu thời tiết bao gồm các thành
phần:
- Trạm đo
- Lượng mưa + tuyết rơi.
- Nhiệt độ không khí.
- Độ ẩm không khí tương đối.
- Năng lượng bức xạ mặt trời.
- Tốc độ gió.
Trong đó các số liệu về vị trí địa lý
trạm đo, khí hậu, lượng mưa của khu vực
nghiên cứu là các số liệu bắt buộc phải có.
Các số
liệu về độ ẩm không khí, năng lượng
bức xạ mặt trời, độ ẩm không khí, tốc độ
gió… có thể tùy chọn có hoặc không phụ
thuộc vào điều kiện số liệu.
Hình 3: Dữ liệu đất
Hình 4: Dữ liệu sử dụng đất

- Số thứ tự ID
- Tên trạm
- Tọa độ địa lý
- Độ cao so với
mực nước biển
HỆ THỐNG CÁC FILE DỮ LIỆU THỜI TIẾT
Hình 6: Elevation report
HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011

316 Sau khi mô hình SWAT phân tích sự tác động của các yếu tố hiện trạng sử dụng đất,
loại đất, độ dốc đến tình hình xói mòn đất của khu vực nghiên cứu, tiến hành cung cấp về dữ
liệu thời tiết cho mô hình (Hình 9).
Hình 7: Basin report
Hình 8: HRUs report
HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011

317
Cuối cùng, khi đã được cung cấp đầy đủ dữ liệu đầu vào thì mô hình SWAT sẽ tiến
hành phân vùng xói mòn đất theo từng cấp độ từ nhỏ đến lớn cho khu vực nghiên cứu bằng
các công cụ tích hợp (hình 10).


ắc sáng nhất
và mô hình SWAT đã tính toán được lượng đất bị xói mòn của chúng là 1 - 8,8 tấn/ha/năm.
- Những tiểu lưu vực có mức độ xói mòn cấp 2, 3, 4, 5 là những khu vực có màu sắc
biến thiên theo chiều đậm dần và mô hình SWAT tính toán được lượng đất bị xói mòn của
chúng lần lượt là: 8,8 - 16,6 tấn/ha/năm; 16,6 - 24,4 tấn/ha/năm; 24,4 - 32,2 tấn/ha/năm; >32,2
tấn/ha/năm.
Bảng 1: Lượng đất bị xói mòn trên từng cấp xói mòn
Cấp xói mòn Lượng đất bị xói mòn (tấn/ha/năm)
1 1 - 8,8
2 8,8 - 16,6
3 16,6 - 24,4
4 24,4 - 32,2
5 > 32,2

4. KẾT LUẬN
Mô hình SWAT là mô hình tích hợp, có thể mô phỏng các quá trình diễn ra trong môi
trường đất và nước. SWAT xem xét nhiều mối quan hệ, nhiều biến khi giải quyết bài toán môi
trường. Điều này giúp người sử dụng có thế đánh giá chất lượng nước và đất trong thời gian
dài trên khu vực rộng lớn và phức tạp. Đặc biệt, SWAT có thể mô phỏng sự lan truyền ô
nhiễm điểm và ô nhiễm phân tán trong đất và nước. Mô hình SWAT là công cụ hỗ trợ đắc lực
cho người ra quyết định để thực hiện bài toán quy hoạch, giúp dự báo những ảnh hưởng về
mặt môi trường khi thay đổi quy hoạch sử dụng đất.
Qua phân tích nhận thấy, việc xây dựng được một bản đồ phân vùng về quá trình xói
mòn đất tại khu vực nghiên cứu bằng mô hình SWAT là khá chính xác giúp cho các nhà quản
lý dễ dàng xác định được những khu vực có khả năng xảy ra quá trình xói mòn đất để từ
đó có
những biện pháp thích hợp nhằm hạn chế sự tác động của quá trình này đến đời sống sinh
hoạt cũng như các hoạt động sản xuất kinh doanh của người dân địa phương.
Tuy nhiên, SWAT là một mô hình còn khá mới nên cơ sở dữ liệu sẵn có của chương
trình vẫn chưa đáp ứng được cho nhu cầu ứng dụng thực tiễn vào từng khu vực và từng nước

Trường Đại học Nông lâm thành phố Hồ Chí Minh.
9. Nguyễn Kim Lợi (2009). Ứng dụng mô hình SWAT để đánh giá chất lượng nước lưu vực sông
La Ngà. Trường Đại h
ọc Nông lâm thành phố Hồ Chí Minh.
10. Nguyễn Ý Như (2009). Sử dụng mô hình SWAT đánh giá ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu,
mặt đệm đến dòng chảy. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN.
11. Nguyễn Ý Như (2009). Ứng dụng mô hình SWAT khảo sát ảnh hưởng của các kịch bản sử dụng
đất lưu vực sông Bến Hải. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN.