BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

VŨ THỊ HƯƠNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ANN TRONG DỰ BÁO
MỰC NƯỚC DƯỚI ĐẤT MỘT SỐ LỖ KHOAN THÍ ĐIỂM VÙNG
ĐỒNG BẰNG NAM BỘ

ĐỒ ÁN KHÓA ĐH1T
Ngành : Thủy văn

Hà Nội – 2015


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

VŨ THỊ HƯƠNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ANN TRONG DỰ BÁO
MỰC NƯỚC DƯỚI ĐẤT MỘT SỐ LỖ KHOAN THÍ ĐIỂM VÙNG
ĐỒNG BẰNG NAM BỘ

ĐỒ ÁN KHÓA ĐH1T
Ngành: Thủy văn

NGƯỜI HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN
TS. BÙI DU DƯƠNG

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ............................................................................ 4
1.1. TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU ..................................................... 4
1.2. TỔNG QUAN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO MỰC
NƯỚC DƯỚI ĐẤT CHO VÙNG ĐỒNG BẰNG NAM BỘ .......................... 5
1.2.1. Tổng quan ............................................................................................ 5
1.2.2. Lựa chọn phương pháp nghiên cứu ....................................................... 9
1.3. ĐỊA CHẤT THỦY VĂN....................................................................... 11
1.3.1. Các tầng chứa nước ............................................................................ 11
1.3.2. Các thành tạo cách nước ..................................................................... 13
1.4. HIỆN TRẠNG MẠNG QUAN TRẮC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ
TÀI NGUYÊN NƯỚC ................................................................................. 15
1.5. DỮ LIỆU SỬ DỤNG ............................................................................ 16
CHƯƠNG II: CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN DIỄN BIẾN MỰC
NƯỚC DƯỚI ĐẤT VÙNG ĐỒNG BẰNG NAM BỘ .................................. 18
2.1. CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN.................................................................... 18
2.1.1. Địa hình .............................................................................................. 18
2.1.2. Lượng mưa ......................................................................................... 19
2.1.3. Yếu tố thủy văn .................................................................................. 23
2.2. CÁC YẾU TỐ NHÂN TẠO .................................................................. 25
2.2.1. Hoạt động khai thác nước dưới đất ..................................................... 25
2.2.2. Hoạt động tưới trong nông nghiệp ...................................................... 28


CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ANN DỰ BÁO MỰC NƯỚC DƯỚI
ĐẤT MỘT SỐ LỖ KHOAN THÍ ĐIỂM VÙNG ĐỒNG BẰNG NAM BỘ .. 30
3.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHẦN MỀM WINN32 ................................ 30
3.1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp mạng trí tuệ nhân tạo...................... 30
3.1.2. Giới thiệu phần mềm WINN32 ........................................................... 33
3.2. LỰA CHỌN ĐIỂM DỰ BÁO ĐẠI DIỆN ............................................. 34
3.2.1. Tầng chứa nước Pliocene trung (n22) .................................................. 35

Đồng bằng Nam Bộ

ĐNB

Đông Nam Bộ

TNB

Tây Nam Bộ


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1 - 1: Bảng thống kê dữ liệu sử dụng trong đề tài......................................... 17
Bảng 2 - 1: Phương trình tương quan giữa cốt cao nước dưới đất với lượng mưa.. 20
Bảng 2 - 2: Hệ số tương quan giữa nước mặt và nước dưới đất tại điểm Q031 ...... 24
Bảng 2 - 3: Hiện trạng khai thác nước dưới đất theo các đối tượng chứa nước ...... 25
Bảng 3 - 1: Các chỉ tiêu thống kê và bộ thông số hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
ANN với Tdk= 1 tháng cho điểm dự báo Q040040M1 vùng động thái tự nhiên của
tầng chứa nước Pliocene trung (n22) ....................................................................... 40
Bảng 3 - 2: Các chỉ tiêu thống kê và bộ thông số hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
ANN với Tdk = 3 tháng cho điểm dự báo Q040040M1 vùng động thái tự nhiên của
tầng chứa nước Pliocene trung (n22) ....................................................................... 43
Bảng 3 - 3: Các chỉ tiêu thống kê và bộ thông số hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
ANN với Tdk= 1 tháng cho điểm dự báo Q217030 vùng động thái ảnh hưởng thủy
triều của tầng chứa nước Pliocene trung (n22) ........................................................ 45
Bảng 3 - 4: Các chỉ tiêu thống kê và bộ thông số hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
ANN với Tdk= 3 tháng cho điểm dự báo Q217030 vùng động thái ảnh hưởng thủy
triều của tầng chứa nước Pliocene trung (n22) ........................................................ 47
Bảng 3 - 5: Các chỉ tiêu thống kê và bộ thông số hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
ANN với Tdk= 1 tháng cho điểm dự báo Q17704TM1 vùng động thái phá hủy của

(Kiên Giang) đến Phú Giáo (Bình Dương)............................................................. 11
Hình 1 - 4: Bản đồ hệ thống quan trắc tài nguyên nước vùng đồng bằng Nam Bộ . 16
Hình 2- 1: Sơ đồ đường thủy đẳng áp của tầng chứa nước Pliocene hạ (qp1) ........ 18
Hình 2- 2: Đồ thị mực nước công trình Q09902E và lượng mưa trạm Tân Sơn Hoà
.............................................................................................................................. 20
Hình 2- 3: Sơ đồ đường thủy đẳng cao của tầng chứa nước Pleistocen dưới (qp1)
trong mùa khô (a) và mùa mưa (b) ......................................................................... 21
Hình 2- 4: Đồ thị dao động mực nước tháng và lượng mưa tháng tại các giếng quan
trắc khu vực TP.Hồ Chí Minh và Bến Tre của tầng chứa nước qp3và n22 ............... 22
Hình 2- 5: Mực nước dao động nhật triều tại CT Q822040 và bán nhật triều tại CT
Q19904T ............................................................................................................... 25
Hình 2- 6: Đồ thị mực nước tại công trình Q011340 thuộc tầng chứa nước
Pleistocene trung(qp2-3), Hóc Môn, TP HCM......................................................... 26
Hình 2- 7: Mực nước trong các CT tại điểm Q199, TT. Năm Căn, tỉnh Cà Mau ... 27
Hình 2- 8: Mực nước trong các CT tại điểm Q326 Tân Trụ, Long An................... 27
Hình 2- 9: Dao động mực nước trong các công trình quan trắc trên tuyến Q001 và
xu hướng dâng mực nước tại Q00102F .................................................................. 28
Hình 3 - 1: Mạng Nơron thần kinh 3 lớp. .............................................................. 30
Hình 3 - 2: Mạng Nơron thần kinh với hàm kích hoạt f......................................... 30
Hình 3 - 3: Hàm kích hoạt Logistic ....................................................................... 31
Hình 3 - 4: Sơ đồ khối của thuật toán quét ngược ................................................. 32
Hình 3 - 5: Giao diện của WinNN32..................................................................... 34
Hình 3 - 6: Bản đồ phân vùng động thái nước dưới đất năm 2010 của tầng chứa
nước Pliocene giữa (n22) vùng đồng bằng Nam Bộ ................................................ 36
Hình 3 - 7: Bản đồ phân vùng động thái nước dưới đất năm 2010 của tầng chứa
nước Pliocene hạ (n21) vùng đồng bằng Nam Bộ ................................................... 37


Hình 3 - 8: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ANN trước 1 tháng cho điểm
dự báo Q040040M1 vùng động thái tự nhiên của tầng chứa nước Pliocene trung



Hình 3 - 21: Kết quả dự báo mực nước dưới đất trước 1 tháng cho điểm dự báo
Q220050M1 vùng động thái tự nhiên của tầng chứa nước Pliocene hạ (n21) .......... 56
Hình 3 - 22: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình trước 3 tháng cho điểm dự
báo Q220050M1 thuộc vùng động thái tự nhiên của tầng chứa nước Pliocene hạ
(n21) ....................................................................................................................... 58
Hình 3 - 23: Kết quả dự báo mực nước dưới đất trước 3 tháng cho điểm dự báo
Q220050M1 thuộc vùng động thái tự nhiên của tầng chứa nước Pliocene hạ (n21) . 58
Hình 3 - 24: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình trước 1 tháng cho điểm dự
báo Q217040 vùng động thái ảnh hưởng thủy triều của tầng chứa nước Pliocene hạ
(n21) ....................................................................................................................... 60
Hình 3 - 25: Kết quả dự báo mực nước dưới đất trước 1 tháng cho điểm dự báo
Q217040 thuộc vùng động thái ảnh hưởng thủy triều tầng chứa nước Pliocene hạ
(n12) ....................................................................................................................... 61
Hình 3 - 26: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình cho điểm dự báo Q217040
trước 3 tháng vùng động thái ảnh hưởng thủy triều của tầng chứa nước Pliocene hạ
(n21) ....................................................................................................................... 63
Hình 3 - 27: Kết quả dự báo mực nước dưới đất trước 3 tháng cho điểm dự báo
Q217040 thuộc vùng động thái ảnh hưởng thủy triều của tầng chứa nước Pliocene
hạ (n12) .................................................................................................................. 64
Hình 3 - 28: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình trước 1 tháng cho điểm dự
báo Q17704ZM1 vùng động thái phá hủy của tầng chứa nước Pliocene hạ (n21).... 65
Hình 3 - 29: Kết quả dự báo mực nước dưới đất trước 1 tháng cho điểm dự báo
Q17704ZM1 thuộc vùng động thái phá hủy tầng chứa nước Pliocene hạ (n12) ...... 66
Hình 3 - 30: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình trước 3 tháng cho điểm dự
báo Q17704ZM1 vùng động thái phá hủy của tầng chứa nước Pliocene hạ (n21).... 68
Hình 3 - 31: Kết quả dự báo mực nước dưới đất với thời đoạn trước 3 tháng của
vùng động thái ảnh hưởng thủy triều thuộc tầng chứa nước Pliocene giữa (n22) ..... 69


điểm vượt trội của mô hình mạng thần kinh nhân tạo là khả năng tự học và điều
chỉnh các trọng số để kết quả tính toán phù hợp với thực tế mà không phụ thuộc vào
ý kiến chủ quan. Tính khả thi của việc sử dụng mạng thần kinh nhân tạo đã được
nghiên cứu để dự báo mực nước dưới đất trong một lưu vực đá cứng (Ranu Rani
Sethi, 2010) [11]; mô phỏng mực nước dưới đất bị ảnh hưởng bởi các hoạt động của
con người (Shaoyuan Feng, 2008) [12]; dự báo mực nước dưới đất trong tầng chứa
nước nông bằng mô hình mạng thần kinh nhân tạo (Purna C. Nayak, 2006) [10].


2
Trên cơ sở đó, việc xây dựng đề tài “Nghiên cứu ứng dụng mô hình ANN trong
dự báo mực nước dưới đất một số lỗ khoan thí điểm vùng đồng bằng Nam Bộ” là
thực sự cần thiết và có ý nghĩa. Kết quả của đề tài sẽ góp phần cung cấp thêm một
phương pháp dự báo mới giúp cho việc quản lý nguồn nước dưới đất trên quan điểm
khai thác, bảo vệ và phát triển bền vững nguồn nước vùng đồng bằng Nam Bộ.
2. Mục tiêu
Mục tiêu của đề tài: Nghiên cứu, phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến diễn biến
mực nước dưới đất và ứng dụng mô hình ANN trong dự báo mực nước dưới đất
một số lỗ khoan thí điểm vùng đồng bằng Nam Bộ với thời gian dự kiến trước 1
tháng , 3 tháng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Mực nước dưới đất và các nhân tố ảnh hưởng đến diễn
biến mực nước dưới đất (như: địa hình, lượng mưa, mạng lưới sông, thủy triều, hoạt
động tưới và hoạt động khai thác nước dưới đất).
- Phạm vi nghiên cứu: Các tầng chứa nước vùng đồng bằng Nam Bộ
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp tổng hợp, phân tích thống kê: Thu thập các tài liệu, số liệu khí
tượng thủy văn, số liệu quan trắc mực nước dưới đất…phù hợp với mục tiêu của đề
tài. Từ đó phân tích mối quan hệ, sự ảnh hưởng của các nhân tố đến diễn biến mực
nước dưới đất tại khu vực nghiên cứu.