04.37916621
  • APN
Red River Basin - human activities and climate change

Công cụ

Mô hình Seneque / Riverstrahler

1. Nguyên tắc của mô hình Riverstrahler

       Mô hình SENEQUE / Riverstrahler (Billen và Garnier, 1999; Billen và cs, 1994; Garnier, và cs, 1999) gồm một mô hình con sinh địa hóa (Rive) mô tả các quá trình trong dòng chảy trong một giao diện GIS (SENEQUE), mô tả chức năng sinh hóa trong toàn bộ các hệ thống sông con (từ 10 đến> 100.000 km2) ; mô hình này được thiết kế để tính toán thay đổi theo mùa và không gian của chất lượng nước (Ruelland và cs, 2007; Thieu và cs, 2009).

 






















Mô hình Rive bao gồm 29 biến số mô tả tình trạng hóa lý và sinh thái của hệ thống sông (Hình).
 
       Các thông số này  bao gồm các chất dinh dưỡng, oxy hòa tan, chất rắn lơ lửng, hàm lượng cacbon hữu cơ dạng hoà tan và không tan, và sinh khối của tảo, vi khuẩn và động vật phù du. Hầu hết các quá trình quan trọng trong chuyển hóa, loại bỏ hoặc cố định các chất dinh dưỡng trong quá trình chuyển tải trong mạng lưới các sông, suối được tính toán một cách rõ ràng, bao gồm sản xuất sơ cấp của tảo, sự phân hủy chất hữu cơ hiếu khí và yếm khí bởi thực vật phù du cũng như vi khuẩn sống ở đáy với mức tiêu thụ chất oxy hóa và tái khoáng hóa chất dinh dưỡng, quá trình nitrat  hóa và khử nitơ, và hấp phụ ngược phosphate vào chất rắn lơlửng và quá trình lắng đọng xuống đáy sông.
       Các giả định cơ bản của mô hình là các quá trình hóa-lý và sinh học cơ bản có liên quan đến hoạt động/chức năng của hệ thống sông đều giống nhau từ thượng nguồn đến hạ lưu, trong khi các thông số  thủy văn và địa mạo  có sự khác biệt lớn theo chiều thượng nguồn-hạ nguồn.
       Mô hình mô tả các mạng lưới của hệ thống sông như một sự kết hợp của các lưu vực con, thể hiện bằng một sơ đồ  hợp lưu các nhánh sông có dòng chảy với bậc dòng tăng dần, mỗi dòng chảy đặc trưng bởi các đặc tính địa mạo trung bình, kết nối với các nhánh sông, thể hiện với một độ phân giải không gian cao hơn. Hệ thống mạng lưới sông làsự kết hợp của ba loại đối tượng:
       - Các nhánh sông được đại diện là các con sông chính, với độ phân giải không gian địa lý 1 km.
      - Hồ chứa được đại diện là các reactor hỗn hợp, hoặc được kết nối với các nhánh sông tại một vị trí xác định hoặc với tất cả các sông  (stream-order rivers) trong một lưu vực.

 

 

Hình: Ba loại đối tượng được đưa vào tính toán trong mạng lưới sông nhờ mô hình Riverstrahler: các tiểu lưu vực, các sông nhánh và các hồ chứa (Ruelland và cs, 2007)

       Các thông số thủy văn, ví dụ lưu lượng dòng chảy trong mỗi đối tượng, được rút ra từ số liệu xả thải đo được tại một số trạm quan trọng trong mạng lưới sông và biểu diễn theo dòng chảy bề mặt và dòng chảy ngầm cho từng tiểu lưu vực đơn vị cơ sở, dựa trên phương pháp của Eckardt (2005). Các thông số khí hậu được thiết lập bởi các thay đổi theo mùa của nhiệt độ (bằng bậc dòng) và cường độ ánh sáng. Các thông số khác bao gồm nguồn thải điểm (lưu lượng nước thải từ các khu dân cư) và các nguồn thải phát tán (đặc trưng bởi nồng độ của từng thông số trong dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm của từng loại hình sử dụng đất và diện tích sử dụng đất ở lưu vực con). Các kết quả tính toán về chất lượng nước trong hệ thống mạng lưới sông  được thực hiện ở độ phân giải 10  ngày.
       
       Các nguyên tắc và số liệu cần thiết của mô hình Riverstrahler được đưa ra tóm tắt trong hình dưới đây.


 



2. Giao diện SENEQUE

       Giao diện GIS SENEQUE, cho phép người sử dụng chạy mô hình Riverstrahler cho một lưu vực sông xác định. Đầu tiên, nó cho phép lựa chọn xác định một tiểu lưu vực”project”, và mức độ phân giải yêu cầu của các đối tượng (như các sông  nhánh và các tiểu lưu vực). Sau đó nó cho phép thử nghiệm tính toán các kịch bản với các điều kiện xác định về các tác động của con người và thủy văn. Các file GIS được sử dụng dưới định dạng ArcView hoặc ArcInfo, tuy nhiên các file khác là các tập tin văn bản đơn giản phù hợp linh hoạt các chương trình phần mềm hay các ứng dụng khác. Các kết quả của các phép tính như biến đổi tải lượng theo mùa hoặc nồng độ của thông số bất kỳ tại một trạm (hoặc tại outlet (đầu ra) của các nhánh  sông  hoặc tại một vị trí theo km xác định của  một nhánh sông) hoặc như sự thay đổi tải lượng và hàm lượng dọc theo sông nhánh tại một thời điểm xác định. Kết quả mô hình cũng có thể được biểu diễn dưới dạng bản đồ  (với mã màu có thể điều chỉnh) trên tất cả các tiểu lưu vực, sông nhánh của “project”  tại một khoảng thời gian xác định. Hơn nữa, phần mềm có thể đưa ra so sánh cùng lúc kết quả tính toán của mô hình với kết quả đo đạc thực tế khi chúng được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu và các kết quả từ một số kịch bản khác nhau của cùng một project cũng  có thể được so sánh cùng một lúc (hình).

 
 
 
Hình: Sơ đồ biểu diễn các chức năng giao diện GIS của phần mềm SENEQUE
Nguồn: www.sisyphe.upmc.fr/piren/
Đăng nhập để download
Đăng ký thành viên