1

MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
DANH MỤC HÌNH ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
MỞ ĐẦU 3
CHƢƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƢU VỰC SÔNG ĐÁY TRÊN
ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
1.2 ĐỊA HÌNH. ĐỊA MẠO ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
1.3 ĐỊA CHẤT THỔ NHƯỠNG ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
1.3.1 Địa chất Error! Bookmark not defined.
1.3.2 Thổ nhưỡng Error! Bookmark not defined.
1.4

THẢM THỰC VẬT ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
1.5 KHÍ HẬU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
1.6 THỦY VĂN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
CHƢƠNG 2 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH SWAT ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.
2.1 GIỚI THIỆU MỘT SỐ MÔ HÌNH TOÁN KHẢO SÁT TÁC ĐỘNG CỦA
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN DÒNG CHẢY ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.1.1 Phương pháp SCS Error! Bookmark not defined.
2.1.2 Mô hình MIKE – SHE Error! Bookmark not defined.
2.1.3 Mô hình SAC – SMA Error! Bookmark not defined.
2.1.4 Mô hình NAM Error! Bookmark not defined.
2.1.5 Mô hình HEC – HMS Error! Bookmark not defined.
2.1.6 Mô hình SSARR Error! Bookmark not defined.
2.2 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH SWAT ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.2.1 Lịch sử phát triển Error! Bookmark not defined.
2.2.2 Giới thiệu mô hình SWAT Error! Bookmark not defined.

not defined.
3.2 ÁP DỤNG MÔ HÌNH SWAT KHẢO SÁT TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ
HẬU ĐẾN BIẾN ĐỘNG DÒNG CHẢY LƯU VỰC SÔNG ĐÁY TRÊN ĐỊA BÀN
THÀNH PHỐ HÀ NỘI ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
3.2.1 Số liệu đầu vào Error! Bookmark not defined.
3.2.2 Các bước thực hiện chạy mô hình SWAT Error! Bookmark not defined.
3.2.3 Hiệu chỉnh mô hình Error! Bookmark not defined.
3.2.4 Kiểm định mô hình Error! Bookmark not defined.
3.2.5 Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu tới dòng chảy Error! Bookmark
not defined.
KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 3

MỞ ĐẦU
Việt Nam là một trong 5 quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của biến đổi
khí hậu. Biến đổi khí hậu là một trong những thách thức lớn nhất đối với đời sống
con người trong thế kỷ 21. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu tác động đến mọi lĩnh
vực trong đời sống con người. Chúng ta cần phải biết mức độ ảnh hưởng của biến
đổi khí hậu như thế nào để đưa ra các phương án thích ứng những ảnh hưởng của
biến đổi khí hậu. Những ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến dòng chảy làm ảnh
hưởng đến đời sống hằng ngày là rất nhiều.
Nội dung khóa luận gồm có:
 Đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực sông Đáy trên địa bản thành phố Hà
Nội
 Giới thiệu mô hình SWAT
 Áp dụng mô hình SWAT khảo sát tác động của biến đổi khí hậu đến
biến động dòng chảy lưu vực sông Đáy trên địa bàn thành phố Hà

tuyến lại chịu ảnh hưởng của nhiều cấu trúc địa chất khác nhau khiến cho địa hình
có sự phân hóa rõ rệt.
Vùng đồi núi nằm ở phía Tây có diện tích khoảng 70.400 ha chiếm 30% diện
tích tự nhiên toàn lưu vực. Địa hình có hướng thấp dần từ Đông Bắc xuống Tây
Nam và từ Tây sang Đông. Phần lớn là các dãy núi thấp có độ cao trung bình từ
400-600 m, cao nhất là khối núi Ba Vì cao 1296 m. Vùng đồi núi có độ cao trên
300 1296 m có diên tích khoảng 1700 ha. Vùng núi thuộc huyện Mỹ Đức là vùng
núi đá vôi có địa hình phức tạp với nhiều hang động như Động Hương Tích…Địa
hình đồi núi được tách ra với địa hình núi và đồng bằng độ chênh cao <100 m, độ
phân cắt sâu từ 15-100 m. Trong phạm vi lưu vực sông Đáy, địa hình đồi chỉ chiếm
khoảng 10% diện tích có độ cao phần lớn dưới 200 m, phân bố chuyển tiếp từ vùng
núi xuống đồng bằng
Vùng đồng bằng chiếm khoảng 60% diện tích tư nhiên của lưu vực. Địa hình
tương đối bằng phẳng. Bề mặt đồng bằng bị chia cắt bởi hệ thống kênh mương
chằng chịt.
5 Hình 1.1 Lưu vực sông Đáy trên địa bàn TP Hà Nội
1.3 ĐỊA CHẤT THỔ NHƯỠNG
1.3.1. Địa chất
Vùng đồi núi : các dãy núi có độ cao từ 400 – 600 m được cấu tạo bởi đá
trầm tích lục nguyên, cacbonat. Một vài khối núi cao trên 1000 m được cấu tạo bởi
đá trầm tích phun trào như khối núi Ba Vì, khối núi Viên Nam. Khu vực huyện Mỹ
Đức là vùng núi đá vôi có nhiều hang động và hiên tượng Karst mạnh.
Vùng đồng bằng chủ yếu là đất phù xa, địa chất của vùng đồng bằng chủ yếu
là nền mềm, các lớp đất thường gặp là đất thịt các loại, đất sét và cát pha, xen kẽ có
các lớp cát mịn, cát chảy hoặc bùn. Phổ biến là đất thịt và cát mịn.
6


0
C. Chế độ nhiệt của
nước phụ thuộc vào chế độ nhiệt của không khí đã ảnh hưởng đến các quá trình
hoá lý xảy ra trong nước, nó ảnh hưởng đến đời sống các vi sinh vật và vi khuẩn
sống trong nước
Về chế độ gió, mùa đông có hướng thịnh hành là Đông Bắc, tần suất đạt 60 –
70%. Một số nơi do ảnh hưởng của địa hình, hướng gió đổi thành Tây Bắc và Bắc,
tần suất đạt 25 – 40%. Mùa hè các tháng V, VI, VII hướng gió ổn định, thịnh hành
là Đông và Đông Nam, tần suất đạt khoảng 60 - 70%. Tháng VIII hướng gió phân
tán, hướng thịnh hành nhất cũng chỉ đạt tần suất 20 – 25%. Các tháng chuyển tiếp
hướng gió không ổn định, tần suất mỗi hướng thay đổi trung bình từ 10 – 15%.
7

1.6 THỦY VĂN
Lưu vực sông Đáy trên địa bàn thành phố Hà Nội với chiều dài 114 km. Các
chi lưu của sông Đáy: sông Tích, sông Bùi, sông Thanh Hà. Nói chung 85% lượng
dòng chảy trên lưu vực sông Đáy trên dịa bàn thành phố Hà Nội có nguồn gốc từ
sông Hồng chuyển sang, chỉ 15% còn lại bắt nguồn từ lưu vực.
Tại điểm giao nhau giữa sông Đáy và sông Hồng thuộc địa phận thành phố
Hà Nội có 2 công trình kiểm soát lũ trên sông Đáy, điều tiết dòng chảy từ sông
Hồng vào. Khi đập Đáy đóng phần thượng lưu chỉ là một sông chết do không có
nước nuôi lòng sông.
Sông Tích có chiều dài 91 km, bắt nguồn từ vùng đồi núi Ba Vì, đổ vào sông
Đáy tại Ba Thá. Dòng chảy năm của sông Tích và sông Đáy đo tại trạm Ba Thá là
1,35 tỉ m
3
, chiếm 4,7% tổng lượng dòng chảy năm tại cửa ra lưu vực
Sông Thanh Hà bắt nguồn từ dãy núi đá vôi gần Kim Bôi – Hòa Bình, chảy
vào vùng đồng bằng từ ngã ba Đông Chiêm ra đến Đục Khê, được ngăn cách giữa
cánh đồng và núi bởi kênh Mỹ Hà, đưa nước chảy thẳng vào sông Đáy. Diện tích


Q (m
3
/s)
Tỷ lệ %
Q (m
3
/s)
Tỷ lệ %
Q (m
3
/s)
Tỷ lệ %
I
0.313
2.38
8.27
2.35
12.1
1.93
II
0.255
1.94
8.49
2.42
2.8
2.04
III
0.205
1.56

81.8
13.1
VIII
2.52
19.1
56.5
16.1
135
21.6
IX
3.31
25.1
77.1
21.9
145
23.2
X
1.79
13.6
46.8
13.3
74.4
11.9
XI
0.911
6.92
22.8
6.49
32.8
5.24

Trong mùa cạn, mực nước và lưu lượng nước nhỏ. Lượng dòng chảy trong 7 tháng
mùa cạn chỉ chiếm khoảng 20- 25% lượng dòng chảy cả năm. Ngoài các nhánh
sông lớn chi phối chế độ thủy văn trên hệ thống, sông Đáy còn nhận nước từ các
sông tiêu, sông tưới qua các cống La Khê, Ngoại Độ…Các sông này thường phải
đóng lại khi có phân lũ trong thời gian dài, ngắn tùy thuộc vào thời gian lũ. Sông
Đáy có vị trí rất quan trọng, nó vừa là đường thoát nước chính của sông Hồng, vừa
là đường tiêu lũ của bản thân lưu vực sông Đáy.
9

CHƢƠNG 2
GIỚI THIỆU MÔ HÌNH SWAT
2.1 GIỚI THIỆU MỘT SỐ MÔ HÌNH TOÁN KHẢO SÁT TÁC DỒNG CỦA
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN DÒNG CHẢY
2.1.1 Phƣơng pháp SCS [8]
Cơ quan bảo vệ thổ nhưỡng Hoa Kỳ (1972) đã phát triển một phương pháp
để tính tổn thất dòng chảy từ mưa (gọi là phương pháp SCS). Theo đó, trong một
trận mưa rào, độ sâu mưa hiệu dụng hay độ sâu dòng chảy trực tiếp Pe không bao
giờ vượt quá độ sâu mưa P. Tương tự, sau khi quá trình dòng chảy bắt đầu, độ sâu
nước bị cầm giữ có thực trong lưu vực, Fa bao giờ cũng nhỏ hơn hoặc bằng một độ
sâu trữ nước tiềm năng tối đa nào đó S. Đồng thời có một lượng Ia bị tổn thất ban
đầu không sinh dòng chảy trước thời điểm sinh nước đọng trên bề mặt lưu vực. Do
đó, có lượng dòng chảy tiềm năng là P - Ia. Trong phương pháp SCS, giả thiết rằng
tỉ số giữa hai đại lượng có thực Pe và Fa bằng với tỉ số giữa hai đại lượng tiềm năng
P - Ia và S, có nghĩa là:
a
ea
IP
P
S
F

SP
P
e
8.0
2.0
2




10

Lập đồ thị quan hệ giữa P và Pe bằng các số liệu của nhiều lưu vực, đã tìm ra
được họ các đường cong tiêu chuẩn hoá, sử dụng số hiệu CN làm thông số. Đó là
một số không thứ nguyên, lấy giá trị trong khoảng
1000  CN
. Đối với các mặt
không thấm hoặc mặt nước, CN = 100 ; đối với các mặt tự nhiên, CN < 100. Số
hiệu của đường cong CN và S liên hệ với nhau qua phương trình:
10
1000

CN
S
(inch) hay






hổng, độ dẫn thấm thủy lực ) được tạo ra. Kết hợp với 2 phần mềm ESRI Arcview
3.x hoặc ArcGIS 9.1. Phần kết hợp này được sử dụng để xử lý số liệu đầu vào:
Geomodel được sử dụng để lấy các thông tin địa chất; DaisyGIS mô tả tất cả các
quá trình quan trọng gắn với hệ sinh thái nông nghiệp.
11

Mô hình có chế độ hiệu chỉnh tự động thông qua AUTOCAL, đưa ra phương án
tốt nhất theo điều kiện biên và ban đầu.
2.1.3 Mô hình SAC – SMA
Tính toán độ ẩm đất – Sacramento, một phần của thư viện công nghệ mô
hình của hệ thống NWSRFS, phát triển từ thập kỷ 70 bởi viện khí hậu quốc gia Mỹ.
Mỗi lưu vực được phân chia thành các đới, và được gắn vào hệ thống bể chứa. Cơ
bản gồm có 2 đới. Đới cao hơn gồm nước có áp và nước tự do, đới thấp hơn gồm
dòng chảy cơ sở và nước có áp và nước tự do bổ sung. Dòng chảy tràn sẽ hình thành
một vài dạng dòng chảy:
 Dòng chảy trực tiếp
 Dòng chảy mặt
 Dòng chảy sát mặt
 Dòng chảy cơ sở ban đầu
 Dòng chảy cơ sở bổ sung
Sacramento là mô hình độ ẩm đất, dữ liệu quan trọng nhất là dữ liệu thổ
nhưỡng – độ dẫn thấm thủy lực, độ lỗ hổng
2.1.4 Mô hình NAM
Sacramento hỗ trợ cả hiệu chỉnh tự động và hiệu chỉnh thông thường. Cùng
với 24 thông số có thể được hiệu chỉnh, và được phân loại theo đới riêng.
NAM là mô hình mưa - dòng chảy thuộc nhóm phần mềm của Viện Thủy lực
Đan Mạch (DHI), là một phần của mô hình MIKE 11. Nó được xem như là mô hình
dòng chảy tất định, tập trung và liên tục cho ước lượng mưa - dòng chảy dựa theo
cấu trúc bán kinh nghiệm. Mô hình NAM có thể sử dụng để mô phỏng mưa trong
nhiều năm, hoặc cũng có thể thay đổi bước thời gian để mô phỏng trận mưa và các

sóng động học hoặc các biến đổi của chúng.
 Ngoài ra mô hình còn mô hình hóa một số công trình trên sông như hồ chứa,
công trình phân nước.
Mô hình HEC-HMS mở rộng giao diện Arcview gọi là HEC-GeoHMS. Dựa vào
sự kết hợp này hỗ trợ cho việc đọc vài đặc tính thủy văn cơ bản của lưu vực cơ sở
như hướng dòng chảy, độ dốc
2.1.6 Mô hình SSARR [3]
Mô hình SSARR do Rockwood đề xuất năm 1956. Lượng nước đến của lưu
vực kín gồm có mưa và tuyết rơi. Một phần của lượng nước này được giữ lại trên bề
mặt của lưu vực làm ẩm đất, một phần bay hơi vào khí quyển, phần còn lại sẽ tạo
thành 3 kiểu sau:
 Chảy tràn trên mặt đất
 Chảy ngầm trong đất và lớp đất ở phía trên.
13

 Chảy ngầm trong lớp đất ở tầng sâu.

Hình 2.1 Sơ đồ khối mô hình lưu vực SSARR
2.2 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH SWAT
2.2.1 Lịch sử phát triển
Mô hình SWAT được phát triển liên tục trong gần 30 năm qua bởi viện
nghiên cứu nông nghiệp USDA. Phiên bản đầu tiên của SWAT là mô hình USDA-
ARS bao gồm chất hóa học, dòng chảy và xói mòn từ mô hình hệ thống quản lý
nông nghiệp (CREAMS), mô hình đánh giá tác động của lượng nước ngầm đến hệ
thống quản lý nông nghiệp (GLEAMS), và mô hình đánh giá tác động của chính
14

sách khí hậu đến môi trường (EPIC). Mô hình SWAT là phiên bản trực tiếp của mô
hình tính toán tài nguyên nước trong lưu vực – SWRRB, được xây dựng để tính
toán tác động của quản lý lưu vực đối với chuyển động của nước, bùn cát.

chứa, phần thuỷ văn đô thị được cập nhật từ mô hình SWMM.
 SWAT2000. Cập nhật thêm phương trình thấm của Green & Ampt, cập nhật
thêm các yếu tố khí tượng thời tiết như bức xạ mặt trời, tố độ gió , cho phép
giá trị bốc thoát hơi tiềm năng của lưu vực có thể được đưa vào như là số liệu
đầu hoặc được tính toán theo phương trình Đặc biệt trong phiên bản này có
sử dụng ARCVIEW làm môi trường giao diện.
2.2.2 Giới thiệu mô hình SWAT
Mô hình SWAT có thể mô phỏng một số quá trình vật lý khác nhau trên lưu
vực sông. Một lưu vực có thể được phân chia thành nhiều lưu vực con. Việc phân
chia này đặc biệt có lợi khi những vùng khác nhau của lưu vực có những thuộc tính
khác nhau về đất, thảm phủ,…. Thông tin đầu vào cho mỗi lưu vực con được tổ
chức như sau: các yếu tố khí hậu; thông số của các đơn vị thuỷ văn (HRUs); hồ hay
các vùng chứa nước; nước ngầm; kênh chính hoặc sông nhánh, hệ thống tiêu nước.
Những đơn vị thuỷ văn sẽ được tổng hợp thành các lưu vực con, các lưu vực con
này được xem là đồng nhất về thảm phủ, thổ nhưỡng, và chế độ sử dụng đất.
Mô hình SWAT mô phỏng hiện tượng khí tượng thủy văn xảy ra trên lưu
vực, việc tính toán mưa rào-dòng chảy là kết quả của một hiện tượng này. Để tính
toán chính xác chuyển động của hoá chất, bùn cát hay các chất dinh dưỡng, chu
trình thuỷ văn phải được mô phỏng phù hợp với những gì xảy ra trên lưu vực. Chu
trình thủy văn trên lưu vực có thể chia thành hai pha:
- Pha thứ nhất: được gọi là pha đất của chu trình thuỷ văn hay còn gọi là
mô hình thuỷ văn. Pha đất sẽ tính toán tổng lượng nước, bùn cát, chất dinh dưỡng
và hoá chất tới kênh chính của từng lưu vực.
- Pha thứ hai: được gọi là pha nước hay pha diễn toán của chu trình thuỷ
16

văn hay còn gọi là mô hình diễn toán. Pha nước sẽ tính toán các thành phần qua hệ
thống mạng lưới sông suối tới mặt cắt cửa ra.

Hình 2.3 Sơ đồ mô tả chu trình thủy văn của pha đất

nằm phía Đông Nam Oklahoma. Nghiên cứu này đã tìm ra
rằng SWAT có thể tính toán dòng chảy cho các điều kiện khí hậu ẩm, khô, trung
bình trong mỗi lưu vực cơ sở.
Sử dụng SWAT nghiên cứu hiệu quả của hoạt động bảo tồn thiên nhiên trong
chương trình đánh giá hiệu quả bảo tồn thiên nhiên USDA (CEAP, 2007), thực hiện
đánh giá cho các khu vực lớn như lưu vực thượng nguồn sông Mississippi và toàn
bộ Mỹ của Arnold và cộng sự (1999); Jha và cộng sự (2006). Xu hướng ứng dụng
SWAT cũng tương tự ở Châu Âu và các khu vực khác.
18

Trong nước: Nguyễn Kiên Dũng (Viện khoa học khí tượng thủy văn và Môi
Trường) áp dụng SWAT “Nghiên cứu quy luật xói mòn đất và bùn cát lưu vực sông
Sê San bằng mô hình toán”. Đề tài đã kiểm nghiệm mô hình đối với dòng chảy tại
trạm Kon Tum và Trung Nghĩa năm 1997. Theo tiêu chuẩn Nash – Sutcliffe, mức
hiệu quả của mô hình đối với dòng chảy là 0,73 (Kon Tum: 0,69; Trung Nghĩa:
0,76) và đối với dòng chảy bùn cát là 0,633 (Kon Tum: 0.663, Trung Nghĩa: 0,60).
Như vậy, kết quả hiệu chỉnh mô hình đạt ở mức khá. Lê Bảo Trung (Trường đại
học Khoa học Thủy lợi) ứng dụng mô hình SWAT đánh giá chất lượng nước sông
Công. Nguyễn Thị Hiền ứng dụng mô hình SWAT để đánh giá tác động của quá
trình sử dụng đất rừng đến sói mòi đất trên lưu vực sông Cả. Theo tiêu chuẩn Nash
– Sutcliffe mức hiệu chỉnh với bùn cát được 0.54 và kiểm định được 0.64. Huỳnh
Thị Lan Hương (Viện khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường) ứng dụng mô
hình SWAT trong quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Chảy. Trong đề
án đã trình bày quá trình hiệu chỉnh và kiểm định bộ thông số của mô hình cho lưu
vực sông Chảy với vị trí kiểm định được lấy từ lưu lượng thực đo tại trạm Bảo Yên.
Kết quả đánh giá sai số lưu lượng tính toán và thực đo theo chỉ số Nash đạt 0,813.
Phạm Văn Tỉnh (Trường đại học Lâm nghiệp Hà Nội) “Nghiên cứu ứng dụng mô
hình SWAT phục vụ quản lý tài nguyên đất và nước trên lưu vực sông Lô – Gâm”
Kết quả tính toán kiểm nghiệm tại trạm Ghềnh Gà cho chỉ số NASH là 0,76 với
dòng chảy và 0,61 với dòng chảy bùn cát.

 Diễn toán qua hồ chứa. Sự cân bằng nước cho hồ chứa bao gồm dòng chảy
đến, dòng chảy đi, mưa trên bề mặt, bốc thoát hơi, thấm qua đáy hồ và các
công trình phân nước.
Do giới hạn bước đầu nghiên cứu ứng dụng mô hình SWAT để tính toán lượng
dòng chảy. Vì vậy, dưới đây sẽ trình bày chi tiết hơn về cơ sở lý thuyết của các
phương trình tính toán các thành phần đóng góp, ảnh hưởng đến lưu lượng nước tại
mặt cắt cửa ra của một lưu vực.
2.2.5 Phƣơng pháp tính sử dụng trong mô hình SWAT
Dòng chảy mặt
Mô hình SWAT sử dụng phương pháp chỉ số đường cong SCS (Soil
Conservation System) (SCS, 1972) và phương pháp tính thấm Green - Ampt (1911)
để xác định dòng chảy mặt.
Phương pháp chỉ số đường cong SCS: Phương pháp SCS là một phương pháp thực
nghiệm đã được sử dụng rộng rãi vào những năm 1950. Phương pháp này được phát
triển để đánh giá dòng chảy ứng với các kiểu sử dụng đất và tính chất đất khác nhau
(Rallison và Miller, 1981).
Phương trình cơ bản:

 
 
SIR
IR
Q
aday
2
aday
surf




 
SR
SR
Q
day
day
surf
8.0
2.0
2


Phương pháp tính thấm Green & Ampt: Phương trình tính thấm theo Green -
Ampt được xây dựng để tính toán lượng thấm tại bất kỳ thời điểm nào (Green và
Ampt, 1911). Phương trình giả thiết rằng mặt cắt đất là đồng nhất và độ ẩm kỳ trước
phân bố đều trong đất. Khi nước thấm vào trong đất, mô hình giả thiết rằng đất ở
tầng trên sau khi đã bão hoà sẽ tạo thành một bề mặt phân cách

Hình 2.5 Sự khác nhau giữa phân phối độ ẩm theo chiều sâu mô phỏng theo
phương trình Green - Ampt và trong thực tế
Mein và Larson (1973) đã xây dựng một phương pháp luận để xác định thời
gian giữ nước dựa trên phương trình Green - Ampt. Phương pháp xác định mưa
hiệu quả của Mein - Larson Green - Ampt được hợp nhất trong mô hình SWAT để
cung cấp một lựa chọn trong việc xác định dòng chảy mặt. Tốc độ thấm được xác
định theo công thức:



đỉnh lũ theo phương pháp mô phỏng hợp lý.
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong thiết kế kênh mương hay hệ
thống điều khiển dòng chảy. Phương pháp này dựa trên giả thiết rằng: nếu một trận
mưa có cường độ i bắt đầu tại thời gian t = 0 và tiếp tục kéo dài, hệ số lưu lượng sẽ
tăng cho đến khi t = t
conc
(thời gian tập trung nước), lúc này toàn bộ lưu vực sẽ đóng
góp cho dòng chảy tại mặt cắt cửa ra. Hệ số lưu lượng đỉnh lũ được xác định theo:

6.3
AreaiC
q
peak

trong đó: q
peak
là hệ số lưu lượng đỉnh lũ (m
3
/s); C là hệ số dòng chảy; i là
cường độ trận mưa (mm / giờ); Area là diện tích lưu vực (km
2
)
a. Thời gian tập trung nước
Thời gian tập trung nước là tổng thời gian từ khi bắt đầu mưa cho đến khi
toàn bộ lưu vực đóng góp hết cho dòng chảy tại mặt cắt cửa ra. Nói cách khác, thời
gian tập trung nước là thời gian để một giọt nước chảy từ điểm xa nhất trong lưu
vực về đến mặt cắt cửa ra. Thời gian tập trung nước được xem là tổng thời gian


3600trong đó: L
slp
là chiều dài sườn dốc của lưu vực (m); V
ov
là vận tốc chảy tràn
(m/s) và 3600 là hệ số chuyển đổi đơn vị.
Vận tốc chảy tràn có thể được xác định theo phương trình Manning:

6.0
3.0
4.0
n
slpq
v
ov
ov

trong đó: q
ov
là hệ số dòng chảy tràn trung bình (m
3
/s); slp là độ dốc trung
bình của lưu vực (m/m); n là hệ số nhám Manning của lưu vực.

L
cen
là khoảng cách dọc kênh dẫn tới trọng tâm lưu vực (km).
Vận tốc trung bình có thể được xác định theo phương trình Manning với
giả thiết rằng kênh có mặt cắt hình thang:

75.0
375.025.0
489.0
n
slpq
v
chch
c

trong đó: v
c
là vận tốc trung bình trong kênh (m/s); q
ch
là hệ số dòng chảy
trung bình trong kênh (m
3
/s); slp
ch
là độ dốc của kênh (m/m); n là hệ số nhám
Manning của kênh.
b. Hệ số dòng chảy

tc
là tổng lượng mưa rơi trong
thời gian tập trung nước (mm); t
conc
là thời gian tập trung nước (giờ).
Từ các phương trình đã được xây dựng, hệ số lưu lượng đỉnh lũ có thể được
tính toán dựa theo phương trình:

conc
surftc
peak
t
AreaQ
q



6.3
trong đó: q
peak
là hệ số lưu lượng đỉnh lũ (m
3
/s); a
tc
là lượng mưa xuất hiện
trong thời gian tập trung nước; Q
surf





conc
istorsurfsurf
t
surlag
QQQ exp1
1,Trong đó: Q
surf
là lớp dòng chảy tới kênh chính trong một ngày (mm);Q
storj-1
là lớp
dòng chảy sinh ra trên lưu vực trong một ngày (mm); Qstor,i - 1 là lượng trữ của
ngày hôm trước (mm); surlag là hệ số trễ; t
conc
là thời gian tập trung (giờ).
24

Tổn thất dọc đường: Phương pháp mô phỏng tổn thất dọc đường trong
mô hình SWAT được xây dựng để đánh giá tổn thất bằng việc so sánh sự khác
biệt giữa dòng vào và dòng ra và giả thiết rằng không có lưu lượng bộ phận dọc
kênh.
Phương trình tính toán lưu lượng sau khi khấu trừ tổn thất dọc đường:



3
)' vol
thr
là lượng dòng chảy ngưỡng của kênh
dẫn (m
3
), xác định theo phương trình:

x
x
thr
b
a
vol Bốc thoát hơi.
Bốc thoát hơi là quá trình nước chuyển hoá thành dạng hơi nước. Nó bao
gồm các quá trình bốc thoát hơi qua lá, bay hơi từ nước và từ đất. Việc tính toán
chính xác lượng bốc hơi sẽ là một tiêu chuẩn để đánh giá tác động của biến đổi khí
hậu và thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước.
Tán lá : Tán lá có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình thấm, dòng chảy mặt và
bốc thoát hơi. Khi mưa rơi, tán lá có tác dụng làm giảm khả năng xói và giữ lại một
lượng nước trên tán lá. Ảnh hưởng của tán lá đến những quá trình này là một hàm
của mật độ cây và hình thái của các loại cây. Khi tính toán dòng chảy mặt, phương
pháp SCS xét đến lượng nước bị tán lá ngăn lại qua thông số lượng trữ ban đầu và
hệ số triết giảm. Khi sử dụng phương trình tính thấm Green - Ampt để tính toán lưu
lượng và lượng thấm, khả năng giữ nước của tán lá phải được tính toán riêng rẽ.
SWAT mô phỏng lượng nước cực đại mà tán lá có thể giữ lại thay đổi theo thời
gian như một hàm của chỉ số phủ lá:

R

khi
)(iINTdayday
RcanR 


dayfINT
canR 
)(
và
 
)(iINTdaydayday
RcanRR 



khi
)(iINTdayday
RcanR 
trong đó: R
INT(i)
là lượng nước ban đầu trữ trên vòm (mm); R
INT(f)
là lượng
nước cuối cùng trữ trên vòm (mm);
day

o
C
-1
); H
net
:
bức xạ thực (MJ m
-2
d
-1
); G: thông lượng nhiệt cho mặt đất (MJ m
-2
d
-1
); ρ
air:
khối
lượng riêng của không khí (kg m
-3
); c
p
: nhiệt dung đẳng áp (MJ kg
-1 o
C
-1
); e
o
z
: áp
suất hơi nước bão hòa của không khí ở độ cao z (kPa); e