Xây dựng bản đồ đẳng trị mưa năm khu vực Tây Nguyên phục vụ nghiên cứu, đánh giá tài nguyên nước mặt trong điều kiện biến đổi khí hậu và tình hình biến đổi khí hậu và tình hình phát triển kinh tế - xã hội của vùng Tây Nguyên.

02-11-2018

Đối với các lưu vực kín, đặc biệt là phần thượng nguồn các lưu vực sông, lượng mưa trên lên vực phản ánh được mức độ giàu, nghèo về tài nguyên nước của lưu vực. Khu vực Tây Nguyên bao gồm phần thượng lưu của 4 lưu vực sông lớn, tài nguyên nước ở khu vực này gắn với tài nguyên nước mưa. Diện tích Tây Nguyên khá rộng lớn với các dạng địa hình khác nhau, lượng mưa năm cũng có sự phân bố rõ rệt theo không gian. Việc thể hiện sự phân bố lượng mưa theo

Tóm tắt:

Đối với các lưu vực kín, đặc biệt là phần thượng nguồn các lưu vực sông, lượng mưa trên lên vực phản ánh được mức độ giàu, nghèo về tài nguyên nước của lưu vực. Khu vực Tây Nguyên bao gồm phần thượng lưu của 4 lưu vực sông lớn, tài nguyên nước ở khu vực này gắn với tài nguyên nước mưa. Diện tích Tây Nguyên khá rộng lớn với các dạng địa hình khác nhau, lượng mưa năm cũng có sự phân bố rõ rệt theo không gian. Việc thể hiện sự phân bố lượng mưa theo không gian trên bản đồ giúp chúng ta có cái nhìn tổng quát về tài nguyên nước của vùng và là cơ sở tính toán tài nguyên nước cho từng lưu vực cụ thể trong phạm vi nghiên cứu. Từ số liệu quan trắc của các đo mưa trong vùng, bằng các phương pháp và công cụ khoa học, bài báo đã xây dựng bản đồ đẳng trị mưa năm vùng Tây nguyên phục vụ các nghiên cứu, tính toán các đặc trưng khí tượng thủy văn, làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp lưu giữ nguồn nước cho khu vực Tây Nguyên.

Abstract:

For closed basins, especially with upstream of river basins, the rainfall of catchment area reflects how rich or poor about water resources of the watershed. The Central Highlands includes upstream of four major river basins, water resources of this area associated with the rainfall which drops in it. The area of the Central Highlands is quite large with different terrain types, and the annual rainfall also has a clear distribution in space. Presenting the spatial distribution of rainfall on the map gives us an overview of the region's water resources and it is a basical data for calculating water resources for each specific river basin in the study area. From the observating data of the rainfall gauge station in the region, using scientific methods and tools, this paper has developed an anual rainfall map of the Central Highlands, it will help to research and calculate the hydro-meteorological characteristics and it is the basical data for proposing water storage solutions for the Central Highlands.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Vùng Tây Nguyên gồm 5 tỉnh là Kon Tum, Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nông và Lâm Đồng. Về mặt vị trí, khu vực Tây Nguyên nằm ngang với các tỉnh Nam Trung bộ và ở phía Tây của nước ta. Với diện tích tự nhiên toàn vùng khoảng 54.641,1 km2, đây là một trong các vùng phát triển kinh tế quan trọng của nước ta. Lượng mưa trung bình năm toàn vùng khoảng 1850mm nhưng phân bố không đều theo không gian và thời gian. Về cơ cấu kinh tế của khu vực Tây Nguyên thì nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn với các cây trồng chính như cà phê, hồ tiêu, cao su,… Ngoài nông nghiệp thì khai khoáng và thủy điện cũng là những thành phần kinh tế quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội Vùng. Tất cả các hoạt động trong sản xuất và sinh hoạt đều gắn chặt với nguồn nước. Nước mưa là tài nguyên vô cùng quan trọng và từ đây hình thành chế độ dòng chảy mặt, dòng chảy ngầm cung cấp nước phục vụ đời sống người dân và phát triển kinh tế xã hội. Chế độ mưa và chế độ thủy văn khu vực Tây Nguyên không nằm ngoài quy luận tự nhiên, nó có sự phân bố, biến động theo không gian và thời gian. Để thể hiện sự phân bố lượng mưa theo không gian cần có những tính toán và thể hiện một cách trực quan, nhìn vào đó dễ dàng nhận biết sự phân bố lượng mưa và qua đó có những giải pháp phù hợp cho các nhu cầu dùng nước. Công cụ thể hiện sự phân bố lượng mưa theo không gian là các bản đồ đẳng trị mưa. Bài báo này trình bày phương pháp và kết quả xây dựng bản đồ đẳng trị mưa năm khu vực Tây Nguyên.

2. PHẠM VI VÀ SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU

Phạm vi thực hiện nghiên cứu, tính toán và xây dựng bản đồ này là toàn bộ khu vực Tây Nguyên. Xét theo địa giới hành chính thì phạm vi thuộc 5 tỉnh Tây Nguyên như đã nêu ở trên, xét theo góc độ địa hình và lưu vực thì phạm vi nghiên cứu thuộc phần thượng nguồn của 4 lưu vực sông lớn là lưu vực sông Sê San, sông Srêpốk, sông Ba và sông Đồng Nai.

Với diện tích xấp xỉ 55 nghìn ki lô mét vuông, khu vực Tây Nguyên hiện nay có số liệu khoảng 52 trạm khí tượng và điểm đo mưa do Bộ Tài nguyên và môi trường đang quản lý. Theo phạm vi về diện tích và địa hình thì số lượng các trạm đo mưa của Tây Nguyên đảm bảo được để áp dụng cho tính toán. Tuy nhiên, để đáp ứng được các yêu cầu nghiên cứu và ứng dụng chính xác hơn, nếu sau này số lượng các trạm đo mưa được Bộ Tài nguyên và môi trường xây dựng nhiều hơn, bổ sung vào các khu vực mà mật độ đang còn thưa như vùng núi cao, vùng có địa hình thay đổi nhiều thì sẽ phục vụ rất đắc lực cho việc nghiên cứu tài nguyên nước của khu vực Tây nguyên trong điều kiện biến đổi khi hậu như hiện nay. Hiện tại, việc tính toán phục vụ xây dựng bản đồ đẳng trị mưa khu vực Tây Nguyên được thực hiện với số liệu của 52 trạm đo mưa và số liệu được thư thập từ thời điểm trạm bắt đầu quan trắc đến khi ngừng quan trắc hoặc đến hết năm 2016 đối với các trạm đang hoạt động. Danh mục các trạm và thời kỳ số liệu của các trạm như bảng 1 sau [1]:

Bảng 1. Danh mực các trạm đo mưa trong vùng nghiên cứu

TT

Tên trạm

Vĩ độ

Kinh độ

Thời gian

TT

Tên trạm

Vĩ độ

Kinh độ

Thời gian

1

Plei Ku

13°59’

108°00’

1956-2016

27

EA Kmat

12°41’

108°08’

1994-2016

2

Kon Tum

14°30’

108°01’

1975-2016

28

Buôn Trấp

12°29’

108°02’

1982-1995

3

Đăk Tô

14°42’

107°49’

1976-2016

29

Buôn Triết

12°22’

108°05’

1977-2001

4

Đăk Glei

15°05’

107°44’

1977-2016

30

Buôn Đray

12°17’

108°43’

1987-2002

5

Đăk Môt

14°45’

107°46’

1997-2016

31

Ea Hding

12°54’

108°07’

1990-2016

6

Kon Plong

14°40’

108°25’

1978-2016

32

EA Hleo

13°08’

107°06’

1989-2016

7

Sa Thầy

14°25’

107°47’

1980-2016

33

Đăk Mil

12°27’

107°39’

1977-2016

8

Trung Nghĩa

14°23’

107°42’

1978-1997

34

Đăk Nông

12°00’

107°41’

1977-2016

9

YaLy

12°27’

107°37’

1994-2016

35

Đức Xuyên

12°18’

107°59’

1978-2016

10

Biển Hồ

12°26’

107°39’

1977-2016

36

Cầu 14

12°36’

107°56’

1977-2016

11

Đăk Đoa

14°00’

108°08’

1980-2016

37

Lăk

12°25’

108°11’

1987-2016

12

An Khê

13°57’

108°35’

1977-2016

38

Bản Đôn

12°53’

107°47’

1977-2016

13

Ayun Pa

13°25’

108°26’

1978-2016

39

Đà Lạt

11°57’

108°27’

1954-2016

14

M’Đrak

12°41’

108°47’

1977-2016

40

Liên Khương

11°45’

108°23’

1958-2016

15

Pơ Mơ Rê

14°02’

108°21’

1977-2016

41

Bảo Lộc

11°28’

107°48’

1958-2016

16

Ch­ Sê

13°42’

108°04’

1978-2016

42

Di Linh

11°34’

108°04’

1952-2016

17

Ch­ Prông

13°45’

107°36’

1978-2003

43

Đại Nga

11°32’

107°52’

1977-2016

18

Krông Hnăng

12°59’

108°22’

1979-1988

44

Thanh Bình

11°47’

108°17’

1977-2016

19

Krông Pa

13°11’

108°41’

1979-2016

45

Thạnh Mỹ

11°46’

108°30’

1977-2016

20

Buôn Hồ

12°55’

108°16’

1977-2016

46

Lạc Dương

12°03’

108°25’

1984-2016

21

Buôn Ma Thuột

12°41’

108°05’

1958-2016

47

Nam Ban

11°51’

108°20’

1981-2016

22

Ea Soup

13°08’

107°06’

1979-2016

48

Đại Ninh

11°39’

108°18’

1982-2016

23

Cầu 42 (Krông Buk)

12°45’

108°25’

1976-2016

49

Đa Nhim

12°07’

108°35’

1996-2016

24

Krông Pách

12°17’

108°43’

1977-1990

50

Đam Rông

12°15’

108°24’

1996-2016

25

Krông Bông

12°32’

108°52’

1977-2016

51

Đạ Tẻh

11°34’

107°30’

1979-2016

26

Giang Sơn

12°30’

108°12’

1976-2016

52

Suối Vàng

11°59’

108°22’

1993-2016

Vị trí các trạm được thể hiện trên bản đồ như hình 1 sau:

Hình 1: Bản đồ vị trí các trạm khí tượng và đo mưa khu vực Tây Nguyên

3. PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG CỤ THỰC HIỆN

Việc xây dựng bản đồ đẳng trị mưa là thể hiện được lượng mưa trên từng điểm của bản đồ. Số liệu thu thập được từ các trạm đo là số liệu lượng mưa tại một số điểm cố định. Vì vậy để có giá trị tính toán tại các điểm bất kỳ, nghiên cứu này đã sử dụng phương pháp nội suy với thuật toán “Lân cận tự nhiên” (Natural Neighbor)[3].

Hình 2. Minh họa phương pháp Natural Neighbor

Phương pháp nội suy Natural Neighbor: Nội suy lân cận tự nhiên của các điểm tính toán được gán với đa giác lân cận (Voronoi polygons hay đa giác Thiessen). Ban đầu, từ vị trí các trạm xây dựng được sơ đồ cho tất cả các điểm (trạm) tính toán. Mỗi trạm này khống chế một vùng theo một đa giác (như hình 2, các đa giác có chấm ở giữa).

Điểm nội suy (điểm hình sao) được tính bằng cách xây dựng đa giác mới xung quanh điểm nội suy. Trọng số để tính toán giá trị các điểm nội suy là phần chồng chập giữa đa giác mới và đa giác ban đầu xây dựng cho các trạm đo. Từ đó tính được giá trị điểm cần nội suy. Việc tính toán các điểm nội suy được thực hiện bằng phần mềm Vertical Mapper.

Công cụ hỗ trợ xây dựng bản đồ đẳng trị mưa là máy tính và các phần mềm gồm Microsoft Office, ArcMap [2], Mapinfor Professional [4] và Vertical mapper [5].

Việc tính toán nội suy theo Natural Neighbor và đa giác Theisson được thực hiện bằng phần phềm chuyên môn kết hợp công nghệ GIS để xây dựng bản đồ đẳng trị mưa năm khu vực Tây Nguyên. Các bước thực hiện như sau:

+ Thu thập tài liệu các trạm đo mưa trong vùng nghiên cứu bao gồm vị trí (tọa độ) các trạm.

+ Xây dựng mạng lưới các điểm đo mưa.

+ Tính toán các đặc trưng mưa từ số liệu quan trắc của các trạm.

+ Đưa các thông tin đặc trưng về lượng mưa vào cơ sở dữ liệu GIS phục vụ bước xây dựng bản đồ đẳng trị.

+ Ứng ụng phần mềm Vertical Mapper xây dựng bản đồ không gian 3D trên đó thể hiện các đặc trưng về lượng mưa dạng bản đồ nhiệt.

+ Sử dụng các công cụ phần mềm Vertical Mapper và ArcMap để phân tích, xử lý dữ liệu về dạng bản đồ đẳng trị mưa. Bản đồ đẳng trị mưa được thể hiện theo vùng  màu và đường đẳng trị theo các giá trị trong phạm vi tính toán.

+ Biên tập bản đồ để cho ra sản phầm cuối cùng. Công cụ chính được sử dụng biên tập bản đồ là phần mềm Mapinfor và ArcMap.

+ Kết quả cuối cùng là các bản đồ số và bản đồ dạng ảnh thể hiện được các đặc trưng lượng mưa và sự phân bổ các đặc trưng tính toán theo không gian.

4. KẾT QUẢ

Cơ sở dữ liệu phục vụ tính toán là số liệu quan trắc mưa tại các trạm như đã nêu tại bảng 1. Với các trạm đã ngừng quan trắc, số liệu được kéo dài về giá trị chuỗi dài bẳng phương pháp ngoại suy theo tương quan thời kỳ quan trắc chuỗi số liệu ngắn và chuỗi số liệu dài của các trạm lân cận. Kết quả tính toán lượng mưa bình quân nhiều năm và giá trị lượng mưa năm thiết kế (theo tần suất 75% và 85%) tại các trạm như bảng 2:

Bảng 2. Kết quả tính mưa năm

TT

Trạm đo

Tỉnh

Xo (mm)

X75% (mm)

X85% (mm)

1

Plei Ku

Gia Lai

2190,0

1884,2

1749,9

2

Kon Tum

Kon Tum

1858,3

1625,7

1521,6

3

Đăk Tô

Kon Tum

1873,4

1614,4

1495,5

4

Đăk Glei

Kon Tum

1689,7

1453,8

1350,1

5

Đăk Môt TV

Kon Tum

2050,6

1793,9

1679,1

6

Kon Plong

Kon Tum

1422,7

1046,9

902,5

7

Sa Thầy

Kon Tum

1749,2

1492,3

1380,4

8

Trung Nghĩa

Kon Tum

1784,8

1528,6

1434,7

9

YaLy

Gia Lai

1782,9

1469,1

1337,1

10

Biển Hồ

Gia Lai

1957,8

1684,5

1564,3

11

Đăk Đoa

Gia Lai

1885,6

1476,2

1343,2

12

An Khê

Gia Lai

1654,9

1271,2

1150,9

13

Ayun Pa (Cheo Reo)

Gia Lai

1275,2

1097,2

1018,9

14

M’Đrak

Đắk Lắk

2097,1

1580,2

1423,9

15

Pơ Mơ Rê

Gia Lai

1812,9

1559,8

1448,5

16

Chư Sê

Gia Lai

1692,0

1381,8

1252,4

17

Chư Prông

Gia Lai

2389,8

1916,5

1722,7

18

Krông Hnăng

Đắk Lắk

1340,7

1035,5

915,0

19

Krông Pa (Phú Túc)

Gia Lai

1203,6

893,9

776,0

20

Buôn Hồ

Đắk Lắk

1564,8

1391,4

1312,4

21

Buôn Ma Thuột

Đắk Lắk

1866,0

1656,1

1567,1

22

Ea Soup

Đắk Lắk

1570,8

1340,1

1239,6

23

Cầu 42 (Krông Buk)

Đắk Lắk

1470,9

1236,5

1162,3

24

Krông Pách

Đắk Lắk

1211,2

1015,7

932,0

25

Krông Bông

Đắk Lắk

1716,7

1414,5

1287,4

26

Giang Sơn

Đắk Lắk

1854,7

1635,9

1537,1

27

EA Kmat

Đắk Lắk

1865,8

1628,6

1530,6

28

Buôn Trấp

Đắk Lắk

1567,7

1268,7

1145,2

29

Buôn Triết

Đắk Lắk

1917,5

1622,0

1494,3

30

Buôn Đray

Đắk Lắk

1719,3

1477,2

1375,4

31

Ea Hding

Đắk Lắk

1903,3

1596,1

1464,6

32

EA Hleo

Đắk Lắk

1938,5

1568,8

1416,1

33

Đăk Mil

Đắk Nông

1779,7

1569,7

1475,0

34

Đăk Nông

Đắk Nông

2473,9

2153,0

2040,8

35

Đức Xuyên

Đắk Nông

1895,4

1671,7

1570,9

36

Cầu 14

Đắk Nông

1679,8

1481,6

1392,2

37

Lăk

Đắk Lắk

1999,1

1720,0

1597,3

38

Bản Đôn

Đắk Lắk

1569,3

1372,9

1285,0

39

Đà Lạt

Lâm Đồng

1832,4

1668,4

1591,8

40

Liên Khương

Lâm Đồng

1631,4

1462,2

1384,6

41

Bảo Lộc

Lâm Đồng

2728,2

2235,2

2070,9

42

Di Linh

Lâm Đồng

1665,2

1428,9

1333,9

43

Đại Nga

Lâm Đồng

2204,1

1991,2

1892,7

44

Thanh Bình

Lâm Đồng

1605,1

1404,2

1314,3

45

Thạnh Mỹ

Lâm Đồng

1333,2

1082,4

1000,5

46

Lạc Dương

Lâm Đồng

2022,4

1720,5

1600,7

47

Nam Ban

Lâm Đồng

1694,7

1388,4

1286,4

48

Đại Ninh

Lâm Đồng

1286,3

1106,7

1027,8

49

Đa Nhim

Lâm Đồng

1649,0

1358,7

1236,7

50

Đam Rông

Đắk Lắk

2005,5

1768,9

1662,1

51

Đạ Tẻh

Lâm Đồng

2928,2

2461,6

2313,8

52

Suối Vàng

Lâm Đồng

1864,1

1522,3

1379,8

Kết quả tính toán được số hóa chuyển đổi quản lý dạng cơ sở dữ liệu và xử lý bẳng các phầm mềm quản lý CSDL và GIS thể hiện như hình 3.

Hình 3.a CSDL kết quả mưa năm

Hình 3.b Kết quả nội suy mưa năm

Kết quả có được thể hiện trên hình 3.b là dữ liệu liên tục dạng raster. Để có thể thể hiện bằng số và trên bản vẽ giấy, dữ liệu raster cần được phân cấp, hình ảnh sau khi phân cấp lượng mưa năm theo không gian như hình 4a.

Hình 4.a Phân vùng mưa theo cấp lượng mưa năm

Hình 4.b Biên tập bản đồ mưa năm

Sau quá trình tính toán và biên tập, sản phẩm cuối cùng là bộ bản đồ đẳng trị mưa năm khu vực Tây Nguyên gồm bản đồ đẳng trị mưa năm (Xo), bản đồ đẳng trị mưa năm 75% và năm 85% như các hình 5 và hình 6.

Hình 5. Bản đồ đẳng trị mưa năm khu vực Tây Nguyên

Hình 6.a Bản đồ đẳng trị mưa năm 75%

Hình 6.a Bản đồ đẳng trị mưa năm 85%

5. KẾT LUẬN

Trong điều kiện biến đổi khí hậu và tài nguyên nguồn nước có xu thế biến động khó lường, sự phân bố lượng mưa và dòng chảy theo không gian và thời gian không đồng đều. Việc nghiên cứu các giải pháp để lưu giữ, sử dụng tài nguyên nguồn nước là vô cùng quan trọng, đặc biệt là khu vực Tây Nguyên với thời gian mùa khô kéo dài và lượng bốc hơi lớn. Bản đồ đẳng trị mưa thể hiện được sự phân bố lượng mưa theo không gian, phục vụ cho các mục đích tính toán tổng lượng nước cho từng khu vực. Từ đó có thể thấy bản đồ đẳng trị mưa năm là công cụ đắc lực giúp tính toán thủy văn, cân bằng nước và là một trong nhũng căn cứ đề xuất các giải pháp lưu giữ, sử dụng tài nguyên nước một cách hợp lý nhất cho khu vực nghiên cứu.

Bản đồ đẳng trị mưa năm khu vực Tây Nguyên được xây dựng trên cơ sở số liệu quan trắc mưa của 52 trạm mưa thuộc vùng nghiên cứu, số liệu được cập nhật đến hết năm 2016 nên đảm bảo tính đầy đủ và độ tin cậy. Sản phẩm thu được là bản đồ thể hiện sự phân bố lượng mưa theo không gian của khu vực Tây Nguyên. Trong toàn vùng, lượng mưa năm biến động từ khoảng 1200mm đến 2800mm/năm. Khu vực có mưa lớn nhất thuộc Cát Tiên, tỉnh Lâm Đồng và khu vực có lượng mưa nhỏ thuộc Krông Pa, tỉnh Gia Lai. Bản đồ có độ tin cậy đảm bảo phục vụ các mục đích tính toán mưa bình quân lưu vực cho những khu vực cụ thể trong phạm vi các tỉnh Tây Nguyên.

Trần Thiết Hùng

Viện Thủy điện và năng lượng tái tạo

Nguyễn Vũ Việt

Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam

Nguồn: Tạp chí Khoa học và công nghệ Thủy lợi.

Tin Liên Quan
Đánh giá ảnh hưởng của các khu đô thị mới đến vấn đề thoát lũ hạ lưu hệ thống sông Kone - Hà Thanh
24/01/2019

Sự phát triển của các khu đô thị có ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề thoát lũ tại các hệ thống sông. Tuy nhiên, tại Việt Nam, vấn đề này chưa được nghiên ...

Áp dụng công cụ tích hợp phục vụ xây dựng bản đồ ngập lụt lưu vực sông Kỳ Cùng, tỉnh Lạng Sơn
16/01/2019

Lũ lụt trên các lưu vực sông thường gây ra những hậu quả và thiệt hại nặng nề về người cũng như kinh tế, đặc biệt trong tình hình biến đổi khí hậ ...

Giải pháp khống chế ứng suất nhiệt của bê tông đầm lăn - Trường hợp áp dụng cho Đập Thủy điện Trung Sơn
10/01/2019

Với kết quả nghiên cứu giải pháp khống chế ứng suất nhiệt cho từng khu vực điển hình ở Việt Nam, bài báo đã tiến hành tính toán áp dụng cho đập BTĐL t ...

VĂN BẢN

VIDEO CLIP

SẢN PHẨM MỚI

THỐNG KÊ TRUY CẬP

  • Đang online

    48130
  • Hôm nay

    48130
  • Hôm qua

    47972
  • Tuần này

    96102
  • Tháng này

    740852
Tất cả: 4282569