BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS & MÔ HÌNH SWAT
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC
LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ

SINH VIÊN THỰC HIỆN : ĐÀO NGỌC TUYỂN
NGÀNH

: QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

NIÊN KHÓA

: 2005 – 2009

Tháng 7/2009


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS & MÔ HÌNH SWAT
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC
LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN


MSSV:05149141

: 2005 – 2009

1. Tên đề tài:
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS & MÔ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ
CHẤT LƯỢNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ
2. Nội dung Khóa Luận Tốt Nghiệp:
− Tổng quan về Hệ thống thông tin địa lý (GIS) & Mô hình SWAT.
− Đặc điểm lưu vực nghiên cứu.
− Phương pháp nghiên cứu và tiến trình thực hiện trên SWAT.
− Kết quả chất lượng môi trường của khu vực nghiên cứu bằng mô hình SWAT.
− Xác định độ tin cậy của Mô hình.
3. Thời gian thực hiện:
Bắt đầu: 06/03/2009

Kết thúc: 30/06/2009

4. Họ tên Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Kim Lợi
Nội dung và yêu cầu KLTN đã được thông qua Khoa và Bộ môn.
Ngày

tháng

năm

Ban Chủ nhiệm Khoa

2009

Thầy Trần Thống Nhất - Bộ môn Thông tin địa lý ứng dụng – Khoa Môi
trường và Tài nguyên.

™

Thầy Vũ Minh Tuấn, Cô Đỗ Thị Ngọc Tam - Bộ môn Thông tin địa lý ứng
dụng - Khoa Môi trường và Tài nguyên.

™

Chị Nguyễn Hà Trang – Cựu sinh viên Khoa Công nghệ hóa và Thực phẩm ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM.

™

Chú Đức, Cô Lan - Đài Khí tượng thủy văn khu vực Nam Bộ, Anh Quang Trung tâm nghiên cứu & chuyển giao công nghệ địa chính, trường Đại học
Nông Lâm Tp.HCM đã nhiệt tình giúp đỡ & cung cấp số liệu để Tôi thực hiện
được đề tài này.

™

Cùng tập thể lớp DH05QM đã gắn bó và giúp đỡ Tôi trong suốt quá trình
học cũng như trong thời gian làm khóa luận tốt nghiệp.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2009

Đào Ngọc Tuyển


TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Trong những năm qua, sự suy thoái nguồn nước đã trở nên khá phổ biến ở các lưu
vực sông của Việt Nam, và lưu vực sông Đồng Nai cũng không phải ngoại lệ. Lưu vực

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU ...............................................................................................1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................1
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ...............................................................................2
1.3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI ..................................................................................2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU .........................................3
2.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ ...................................3
2.1.1. Định nghĩa .....................................................................................................3
2.1.2. Các thành phần của Hệ thống thông tin địa lý ..............................................3
2.1.3. Chức năng .....................................................................................................4
2.1.4. Cơ sở dữ liệu địa lý .......................................................................................5
2.1.4.1. Thông tin địa lý .......................................................................................5
2.1.4.2. Cơ sở dữ liệu địa lý .................................................................................5
2.2. TỔNG QUAN MÔ HÌNH SWAT ......................................................................7
2.2.1. Lịch sử phát triển mô hình SWAT ................................................................7
2.2.2. Khái quát về mô hình SWAT .......................................................................8
2.2.2.1. Chu trình thủy văn nước ngầm ................................................................9
2.2.2.2. Chu trình nước trong hệ thống sông ......................................................12
2.2.3. Một số khái niệm trong SWAT ...................................................................13
2.2.3.1. Khái niệm lưu vực .................................................................................13
2.2.3.2. Tiểu lưu vực ..........................................................................................14
2.2.3.3. Đơn vị thủy văn .....................................................................................14
2.2.4. Tổng quan về cấu trúc file dữ liệu đầu vào của SWAT ..............................15
2.3. SƠ LƯỢC VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU SWAT Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN
THẾ GIỚI .........................................................................................................18
CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM LƯU VỰC NGHIÊN CỨU ..........................................20
3.1. ĐẶC DIỂM LƯU VỰC SÔNG ĐỒNG NAI ...................................................20
3.1.1. Điều kiện tự nhiên .......................................................................................20
3.1.1.1. Địa hình .................................................................................................21
3.1.1.2. Thủy văn ................................................................................................22



4.3.1.1. Dữ liệu đất Tỉnh Đồng Nai ....................................................................50
4.3.1.2. Dữ liệu địa hình .....................................................................................57
4.3.1.3. Dữ liệu thời tiết Tỉnh Đồng Nai ............................................................58
4.3.1.4. Dữ liệu sử dụng đất Tỉnh Đồng Nai ......................................................65
4.3.2. Tiến trình thực hiện trên SWAT .................................................................72

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...........................................................73


5.1. KẾT QUẢ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SỐ LIỆU .....................................................73
5.1.1. Dữ liệu Đất Tỉnh Đồng Nai ..........................................................................73
5.1.2. Dữ liệu địa hình.............................................................................................75
5.1.3. Dữ liệu sử dụng Đất ......................................................................................76
5.2. KẾT QUẢ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU
BẰNG MÔ HÌNH SWAT.................................................................................77
5.2.1. Kết quả đầu ra tại cửa ra của lưu vực (số liệu tính theo tháng) ...................77
5.2.2. Kết quả đầu ra tại cửa ra của lưu vực (số liệu tính theo ngày) ....................78
5.2.2.1. Lưu lượng dòng tại cửa ra của lưu vực ..................................................78
5.2.2.2. Hàm lượng Nitrit tại cửa ra của lưu vực ................................................80
5.2.2.3. Tổng lượng Photpho hữu cơ tại cửa ra của lưu vực ...............................81
5.2.2.4. Tổng lượng bồi lắng tại cửa ra của lưu vực ...........................................82
5.2.3. Kết quả đầu ra của mô hình tại cửa xả của tiểu lưu vực 2..........................83
5.2.3.1. Lưu lượng dòng tại cửa xả của tiểu lưu vực 2........................................83
5.2.3.2. Tổng lượng bồi lắng tại cửa xả của tiểu lưu vực 2.................................84
5.2.3.3. Tổng lượng NO3 tại cửa xả của tiểu lưu vực 2......................................84
5.2.3.4. Hàm lượng P Tổng tại cửa xả của tiểu lưu vực 2...................................85
5.2.3.5. Tổng lượng N hữu cơ tại cửa xả của tiểu lưu vực 2...............................85
5.3. XÁC ĐỊNH ĐỘ TIN CẬY CỦA MÔ HÌNH....................................................85
5.3.1. Xác định độ tin cậy của mô hình đối với thông số NO3 ..............................87

Bảng 4.13: Cấu trúc File dữ liệu trạm đo nhiệt độ ......................................................... 63
Bảng 4.14: Định dạng bảng trong File dữ liệu nhiệt độ theo ngày của từng trạm ......... 63
Bảng 4.15: Cấu trúc File dữ liệu trạm đo độ ẩm không khí ........................................... 64
Bảng 4.16: Cấu trúc Flie dữ liệu độ ẩm không khí theo ngày của từng trạm ................ 65
Bảng 4.17: Các hình thức sử dụng đất ở Tỉnh Đồng Nai ............................................... 66
Bảng 4.18: Bảng tra Code Landuse trong SWAT – Từng loại cây trồng ...................... 68
Bảng 4.19: Bảng tra Code Landuse trong SWAT – Các hình thức che phủ chung ....... 70


Bảng 4.20: Bảng tra Code Landuse trong SWAT – Đất đô thị ...................................... 70
Bảng 5.1: Các thông số vật lí và hóa học tương ứng với các loại đất ở Bảng 4.2 ......... 73
Bảng 5.2: Bảng tổng hợp bốn thông số: HYDGRP, SOL_AWC, Ksat USLE_K........... 74
Bảng 5.3: Bảng mã hình thức sử dụng đất Tỉnh Đồng Nai dùng trong SWAT ............. 76
Bảng 5.4: Kết quả tổng hợp của toàn bộ lưu vực nghiên cứu năm 2004 ....................... 77
Bảng 5.5: Kết quả tổng hợp của toàn bộ lưu vực nghiên cứu năm 2005 ....................... 78
Bảng 5.6: Kết quả nồng độ NO3 (mg/l) sau khi chạy mô hình (dữ liệu theo tháng)...... 85
Bảng 5.7: Kết quả nồng độ P tổng (mg/l) sau khi chạy mô hình (dữ liệu theo tháng)... 86
Bảng 5.8: Kết quả quan trắc nồng độ NO3, P hữu cơ tại vị trí tiểu lưu vực 2................ 87


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Các thành phần của GIS ................................................................................... 3
Hình 2.2: Chu trình Nitơ được sử dụng trong SWAT.................................................... 11
Hình 2.3: Chu trình Photpho được sử dụng trong SWAT.............................................. 11
Hình 2.4: Lưu vực .......................................................................................................... 14
Hình 3.1: Lưu vực hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai và dải phụ cận ven biển Đông 20
Hình 3.2: Bản đồ mạng lưới quan trắc lưu vực sông Đồng Nai..................................... 31
Hình 3.3: Bản đồ mạng lưới quan trắc môi trường nước lưu vực sông Đồng Nai......... 31
Hình 3.4: Bản đồ vị trí các Khu công nghiệp Đồng Nai ................................................ 44
Hình 3.5: Khu vực nghiên cứu ....................................................................................... 46

Hình 5.8: Đồ thị lượng bồi lắng (SED_OUT ) tại cửa ra của lưu vực năm 2004 ......... 82
Hình 5.9: Đồ thị lượng bồi lắng (SED_OUT) tại cửa ra của lưu vực năm 2005 .......... 82
Hình 5.10: Tiểu lưu vực 2 .............................................................................................. 83
Hình 5.11: Đồ thị lưu lượng dòng tại cửa xả của tiểu lưu vực 2 năm 2004 – 2005....... 83
Hình 5.12: Đồ thị tổng lượng bồi lắng tại cửa xả của tiểu lưu vực 2 năm 2004 – 2005 84
Hình 5.13: Đồ thị tổng lượng NO3 tại cửa xả của tiểu lưu vực 2 năm 2004 – 2005..... 84
Hình 5.14: Đồ thị lượng P Tổng tại cửa xả của tiểu lưu vực 2 năm 2004 – 2005 ......... 85
Hình 5.15: Đồ thị lượng N hữu cơ tại cửa xả của tiểu lưu vực 2 2004 – 2005 ............. 85
Hình 5.16: Đồ thị biễu diễn mối tương quan giữa hàm lượng NO3 mô hình (NO3i) và
thực tế (NO3obs).............................................................................................................. 87
Hình 5.17: Đồ thị xác định độ tin cậy của mô hình đối với NO3 ................................... 88
Hình 5.18: Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa thông số P Tổng mô hình (Pi) và thực
tế (Pobs)............................................................................................................................ 88
Hình 5.19: Đồ thị xác định độ tin cậy của mô hình đối với Photpho tổng..................... 89


CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong quá trình phát triển đất nước hiện nay, công nghiệp hóa – hiện đại hóa – đô
thị hóa đất nước ngày càng phát triển. Và phát triển kinh tế phải luôn đi đôi với bảo vệ
môi trường bởi vì môi trường là nơi sống, là nguồn cung cấp lương thực thực phẩm, là
nguồn dưỡng khí quan trọng cho con người và các loài động thực vật trên trái đất. Khi
mà việc công nghiệp hóa – hiện đại hóa – đô thị hóa được xác định là mang “ánh sáng
văn minh” đến cho nhân loại thì chất lượng môi trường lại đi xuống, việc thay đổi cách
thức sử dụng đất, suy thoái lưu vực, suy thoái nguồn nước là vấn đề không thể tránh
khỏi.
Trong những năm qua, sự suy thoái nguồn nước đã trở nên khá phổ biến ở các lưu
vực sông của Việt Nam, và lưu vực sông Đồng Nai cũng không phải ngoại lệ. Lưu vực

ArcGIS, ArcSWAT, MapInfo 9.5, VIZSWAT, SWATplot;
2. Tìm hiểu mô hình SWAT và khả năng ứng dụng mô hình SWAT tại Việt Nam;
3. Ứng dụng công nghệ GIS và mô hình SWAT đánh giá lưu lượng dòng chảy,

chất lượng nước tại lưu vực sông La Ngà.
1.3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

Vì thời gian thực hiện có hạn nên đề tài chỉ ứng dụng công nghệ GIS và mô hình
SWAT đánh giá chất lượng nước lưu vực sông La Ngà, đoạn chảy qua địa bàn Tỉnh
Đồng Nai.
Sau quá trình chạy mô hình, bộ dữ liệu đầu ra của SWAT bao gồm rất nhiều thông
số về lưu lượng, chất lượng nước lưu vực nghiên cứu. Tuy nhiên, bộ cơ sỡ dữ liệu đầu
vào mà đề tài cung cấp cho SWAT là khá thiếu cộng với thời gian nghiên cứu khá
ngắn do đó để đánh giá được chất lượng nước cho toàn bộ lưu vực sông La Ngà là điều
không thể. Vì vậy, đề tài chỉ xem xét, đánh giá 1 số thông số về chất lượng nước lưu
vực sông La Ngà.
Đồng thời với các số liệu quan trắc chất lượng nước sông Đồng Nai thực tế (năm
2004 – 2005) mà đề tài thu thập kết hợp với bộ dữ liệu đầu ra của SWAT, đề tài chỉ
đánh giá được độ tin cậy của 1 số thông số chất lượng nước lưu vực sông La Ngà cụ
thể là 2 thông số NO3, P Tổng.


CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
2.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)
2.1.1. Định nghĩa
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một hệ thống thông tin mà nó sử dụng dữ liệu
đầu vào, các thao tác phân tích, cơ sở dữ liệu đầu ra liên quan về mặt địa lý không
gian, nhằm trợ giúp việc thu nhận, lưu trữ, quản lý, xử lý, phân tích và hiển thị các
thông tin không gian từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp từ thông tin



Được coi là thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là dữ liệu. Các dữ liệu
địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc được
mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại. Các nguồn dữ liệu phải cung cấp được các
thông tin mà hệ thống yêu cầu như: Tọa độ địa lý, quy mô, đặc điểm thuộc tính, các
mối quan hệ… Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm
chí có thể sử dụng DBMS để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu.
• Con người
Là thành phần quan trọng của GIS. Những người làm công tác quản lý hệ thống
thông tin địa lý cần có khả năng nhận định về tính chính xác, phạm vi suy diễn thông
tin, kết nối các mảng thông tin trong hệ thống
• Phương pháp
Một hệ thống GIS thành công còn phải nhờ vào các quy trình công việc và các bản
thiết kế vận hành chuẩn, đó là những thể chế và mẫu hình mang tính đặc trưng riêng
của từng tổ chức. Với các phương pháp phân tích sẽ giúp các nhà ra quyết định có kế
hoạch hợp lý, rõ ràng.
2.1.3. Chức năng
Một hệ GIS thường có những chức năng chính sau:
- Nhập dữ liệu: Bao gồm tất cả các khía cạnh chuyển đổi dữ liệu dạng bản đồ, quan
sát thực địa, dữ liệu từ thiết bị thám sát thành dạng số tương ứng.
- Lưu trữ (store): Dữ liệu có thể được lưu dưới dạng Vector hay Raster.
- Truy vấn (query): Người dùng có thể truy vấn thông tin đồ hoạ hiển thị trên bản
đồ.
- Phân tích (analyze): Đây là chức năng quan trọng của GIS cho phép thực hiện
phép phân tích dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính nhằm hộ trợ việc ra quyết định
của người dùng. Xác định những tình huống có thể xảy ra khi bản đồ có sự thay đổi.
- Hiển thị (display): Hiển thị bản đồ
- Xuất dữ liệu (output): Hỗ trợ việc kết xuất dữ liệu địa lý dưới nhiều định dạng:
giấy in, web, ảnh, file …

Đường được xác định như một tập hợp dãy của các điểm. Mô tả các đối tượng địa
lý dạng tuyến.
- Kiểu đối tượng vùng
Vùng được xác định bởi ranh giới các đường thẳng. Các đối tượng địa lý có diện
tích và đóng kín bởi một đường gọi là đối tượng vùng polygons.
o Mô hình Raster


Được phát triển cho mô phỏng các đối tượng liên tục. Một ảnh raster là một tập
hợp các ô lưới. Cấu trúc đơn giản nhất là mảng gồm các ô của bản đồ. Mỗi ô trên bản
đồ được biểu diển bởi tổ hợp tọa độ (hàng, cột). Kết quả mỗi ô biểu diễn một phần của
bề mặt trái đất và giá trị của nó là tính chất tại vị trí đó.
Mô hình raster có các đặc điểm
- Các điểm được xếp liên tiếp từ trái qua phải và từ trên xuống dưới.
- Mỗi một điểm ảnh (pixcel) chứa một giá trị.
- Một tập các ma trận điểm và các giá trị tương ứng tạo thành một lớp (layer).
- Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều lớp.
• Dữ liệu thuộc tính
Dữ liệu phi không gian hay còn gọi là thuộc tính (Non - Spatial Data hay Attribute)
(trả lời cho câu hỏi nó là cái gì?) là những mô tả về đặc tính, đặc điểm và các hiện
tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định. Một trong các chức năng đặc biệt của công
nghệ GIS là khả năng của nó trong việc liên kết và xử lý đồng thời giữa dữ liệu bản đồ
và dữ liệu thuộc tính. Thông thường hệ thống thông tin địa lý có 4 loại số liệu thuộc
tính:
- Đặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin không gian có thể thực
hiện SQL (Structure Query Language) và phân tích.
- Số liệu hiện tượng, tham khảo địa lý: miêu tả những thông tin, các hoạt động
thuộc vị trí xác định.
- Chỉ số địa lý: tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị, …liên quan đến các đối
tượng địa lý.

năng thoát hơi nước của Penman-Monteith; những dòng nước bên trong đất vào mô
hình động học; tính toán chất lượng nước đối với các thông số: phân bón và thuốc trừ
sâu bằng mô hình chất lượng nước sông (QUAL2E)
− SWAT98.1: thêm vào: cải tiến mô hình chất lượng nước và tan băng; mở rộng
chu trình dinh dưỡng; những ứng dụng của trồng trọt, chăn nuôi và xét đến dòng nước
mưa. SWAT98.1 đã được ứng dụng nghiên cứu trên vùng Southern Hemisphere
− SWAT99.2: cải thiện chu trình dinh dưỡng, thêm vào mô hình sự di chuyển
dinh dưỡng ở vùng hồ, vùng đầm lầy; khả năng trữ nước trên các đoạn sông; sự di


chuyển của các kim loại. Mô hình thay đổi cách biểu thị năm từ 2 chữ số sang 4 chữ
số.
− SWAT2000: thêm vào mô hình: sự vận chuyển vi sinh vật; cải tiến trạm quan
trắc thời tiết: cho phép đọc các dữ liệu bức xạ mặt trời, độ ẩm, tốc độ gió,
− SWAT2005: cải thiện mô hình sự vận chuyển vi sinh vật; thêm vào kịch bản dự
báo thời tiết, lượng mưa theo nửa ngày, thông số để tính toán chất lượng nước. Thêm
vào đó, SWAT2005 có một điểm nổi bật là giao diện chương trình khá thân thiệt với
người dùng, được phát triển trên nền Windows, GRASS và ArcView, ngôn ngữ lập
trình là Visual Basic.
2.2.2. Khái quát về mô hình SWAT
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 như: khí hậu, các đơn vị thủy văn, 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


Qsurf: lượng nước luân chuyển bề mặt trong ngày

(mm H2O)

Rday: lượng nước mưa trong ngày thứ i

(mm H2O)

Ea: lượng nước bốc hơi trong ngày thứ i

(mm H2O)

Wseep: lượng nước thấm vào vùng chưa bão hòa trong ngày thứ i

(mm H2O)

Qgw : lượng nước ngầm chảy ra sông trong ngày thứ i

(mm H2O)

Những dữ liệu đầu vào và các quá trình liên quan đến chu trình nước trong pha đất
bao gồm:
• Khí hậu
SWAT yêu cầu các thông số khí hậu sau: lượng mưa hằng ngày, nhiệt độ không
khí lớn nhất/ nhỏ nhất, năng lượng bức xạ mặt trời, tốc độ gió và độ ẩm. Trong đó, các
thông số: lượng mưa hằng ngày, nhiệt độ không khí lớn nhất/ nhỏ nhất là yêu cầu bắt
buộc, các thông số còn lại tùy vào điều kiện có thể có hay không.
Thời tiết: mô hình sẽ tạo ra một bộ dữ liệu về thời tiết cho mỗi một tiểu lưu vực.
Những thông số ứng với một tiểu lưu vực sẽ tồn tại độc lập và không có mối quan hệ

Lượng nước ngăn cản (Canopy storage): là lượng nước bị ngăn cản và giữ lại trên
bề mặt lớp thực vật, một phần lượng nước này sẽ bị bốc hơi. Lượng nước ngăn cản
được xét đến để tính toán lượng nước thất thoát bề mặt. Tuy nhiên, nếu các phương
pháp Green & Ampt đã từng được sử dụng để tính toán quá trình xâm nhập hay thất
thoát thì lượng nước ngăn cản phải được mô hình hóa một cách độc lập.


Sự thấm hút (Infiltration): là quá trình thấm hút nước từ bề mặt vào một lớp đất.
Quá trình này xảy ra làm tăng độ ẩm trong đất và làm giảm tốc độ thấm hút nước vào
đất theo thời gian. Tốc độ thấm còn phụ thuộc vào lượng nước bốc hơi qua bề mặt đất.
Quá trình thấm hút sẽ dừng lại khi đất đạt trạng thái bão hòa.
Sự bốc hơi (Evapotranspiration): là tổng quá trình, bao gồm bốc hơi của nước trong
pha lỏng (sông, suối, ao, hồ) và trong pha rắn (lớp đất tiếp xúc với không khí, bề mặt
lá cây, khối băng tuyết)
Dòng chảy dưới bề mặt (Lateral subsurface flow): là dòng chảy bắt nguồn từ lớp
dưới bề mặt nhưng nằm trên lớp đã bão hòa nước. Lateral subsurface flow nằm trong
lớp đất có độ sâu 0 – 2 m. Mô hình động học nước được sử dụng để tính toán dòng
chảy dưới bề mặt trong mỗi lớp đất.
Dòng chảy bề mặt (Surface flow): là dòng nước chảy rửa trôi trên bề mặt dốc. Từ
dữ liệu lượng mưa hằng ngày, SWAT sẽ tính toán thể tích rửa trôi và tốc độ rửa trôi
trong mỗi tiểu lưu vực. Dòng chảy bề mặt được tính toán bằng mô hình sửa đổi từ
phương pháp Curve Number (USDA Soil Conservation Service, 1972) hoặc phương
pháp Green & Ampt (1911)
• Sự phát triển của cây trồng (Plant growth)
SWAT đã sử dụng mô hình phát triển của một cây đơn lẻ để mô tả cho tất cả các
loại cây khác nhau. Mô hình cũng cho thấy sự khác biệt giữa cây lâu năm và cây một
năm/một mùa. Quá trình sinh trưởng và phát triển của cây một năm/ một mùa bắt đầu
từ khi gieo trồng đến khi thu hoạch. Những cây lâu năm nuôi dưỡng hệ thống rễ suốt
cả năm, vào những tháng mùa đông cây sẽ ở trạng thái ngủ đông. Chúng sẽ sinh
trưởng và phát triển tiếp khi nhiệt độ tăng lên. Quá trình phát triển của cây trồng dùng



SWAT xác định, tính toán quá trình di chuyển nước, phù sa, dinh dưỡng và thuốc
trừ sâu vào mạng lưới sông ngòi bằng cách sử dụng đồng nhất cấu trúc lệnh (Williams
and Hann, 1972). Thêm vào đó, để thể hiện dòng chất di chuyển của hóa chất, SWAT
mô phỏng quá trình vận chuyển trong kênh, rạch và sông chính.
• Dòng chảy tràn (Flood Routing)
Khi nước chảy sông ngòi, có các khả năng xảy ra:
- Nước mất đi do sự bốc hơi, do sự thấm hút qua lòng sông, do việc lấy nước tưới
tiêu phục vụ cho nông nghiệp.
- Nước thêm vào do mưa rơi trực tiếp vào sông ngòi và từ các điểm xả thải
Dòng chảy tràn được mô hình bằng phương pháp hệ số lưu trữ biến đổi (variable
storage coefficient) của Williams (1969) hoặc mô hình toán thủy văn Muskingum.
• Dòng bồi lắng (Sediment routing)
Dòng bồi lắng trong kênh được điều khiển bởi hai quá trình xảy ra đồng thời: suy
thoái đất và bồi lắng.
Những phiên bản SWAT trước sử dụng năng lượng dòng nước để mô phỏng quá
trình suy thoái đất và bồi lắng trong kênh (Arnold et al, 1995). Bagnold (1977) đã
định nghĩa năng lượng dòng nước sinh ra do tỷ trọng nước, tốc độ dòng chảy và độ
dốc mặt nước. Williams (1980) sử dụng định nghĩa của Bagnold về năng lượng dòng
nước để phát triển một phương pháp xác định sự suy thoái đất thông qua hàm số của
các biến: độ dốc kênh và tốc độ dòng chảy.
• Dòng dinh dưỡng (Nutrient routing)
Sự di chuyển dinh dưỡng trong sông được xác định bằng mô hình chất lượng nước
trong sông đó, QUAL2E (Brown and Barnwell, 1987). Mô hình xác định dinh dưỡng
hòa tan trong nước sông và dinh dưỡng bị hấp phụ vào vào bùn lắng ở đáy sông
• Dòng thuốc trừ sâu trong kênh (Channel pesticide routing)
Trong khi số lượng thuốc trừ sâu được sử dụng trong mỗi đơn vị thủy văn là không
giới hạn, nhưng để làm giảm tính phức tạp của quá trình mô hình thì chỉ chọn một loại.
Tương tự như dinh dưỡng, thuốc trừ sâu cũng tồn tại ở hai dạng là hòa tan trong nước