Ứng dụng mã nguồn mở trong đánh giá tác động môi trường

Hội thảo Môi trường và Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 
Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 
__________________________________________________________________________________________ 
Ứng dụng mã nguồn mở trong Đánh giá tác động môi trường 66 
Vũ Minh Tuấn, Nguyễn Kim Lợi, Trần Trúc Phương, Nguyễn Nhật Huỳnh Mai – Đại học Nông Lâm Tp. HCM  
ỨNG DỤNG MÃ NGUỒN MỞ TRONG ĐÁNH GIÁ 
TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG 
Vũ Minh Tuấn, Nguyễn Kim Lợi(1) 
 Trần Trúc Phương, Nguyễn Nhật Huỳnh Mai(2) 
(1): Khoa Môi trường và Tài nguyên, Đại học Nông Lâm Tp. HCM 
(2): Sinh viên Khoa Môi trường & Tài nguyên, Đại học Nông Lâm Tp. HCM 
Email: vuminhtuanqn@gmail.com, nguyenkimloi@gmail.com 
ĐT: 0837242521, 0837242522 
ABSTRACT 
The development of Soil and Water Assessment Tool (SWAT) is a continuation of USDA 
Agricultural Research Service (ARS) modeling experience that spans a period of roughly 30 
years. The Soil and Water Assessment (SWAT) is a physically based continuous-event hydrologic 
model developed to predict the impact of land management practices on water, sediment, and 
agricultural chemical yields in large, complex watersheds with varying soils, land use, and 
management conditions over long periods of time. The Integrated SWAT and MapWindown have 
been used in Environmental Impact Assessment. 
ĐẶT VẤN ĐỀ 
Hiện nay tài nguyên thiên nhiên ở nước ta đang trên đà xuống dốc, các hệ thống sông, 
suối đang bị ô nhiễm nghiêm trọng đặc biệt là các khu đô thị lớn với sự xuất hiện của nhiều khu 
công nghiệp nặng làm cho môi trường sống ngày càng ô nhiễm. Đồng thời quá trình canh tác 
nông lâm nghiệp cũng gặp khó khăn do đất đai bị ô nhiễm, xói mòn, hàm lượng chất dinh dưỡng 
hạn chế. Chính vì vậy việc đánh giá tác động môi trường là việc làm rất cần thiết hiện nay. Ngày 
này với sự phát triển như vũ bão của hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã xuất hiện nhiều phần 
mềm, đặc biệt có một số phần mềm chuyên dùng cho lĩnh vực môi trường. Tuy nhiên hiện nay 
các phần mềm dành cho GIS và môi trường điều là các phần mềm thương mại với giá rất cao nên 
không phù hợp với một số cơ quan ở Việt Nam. Hiện nay đã có nhiều phần mềm GIS miễn phí 
rất phù hợp cho những bạn sinh viên nghiên cứu về lĩnh vực GIS. Đặc biệt là bộ phần mềm 
MapWindow GIS và công cụ MWSWAT dùng cho lĩnh vực nghiên cứu về tác động môi trường 
khá hoàn hảo. Ưu điểm của bộ phần mềm này là hoàn toàn miễn phí, sử dụng khá đơn giản không 
phức tạp như các phần mềm thương mại khác. Nhược điểm của chúng là đối với các lưu vực lớn 
việc phân tích dữ liệu mất nhiều thời gian hơn. 
Hội thảo Môi trường và Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 
Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 
__________________________________________________________________________________________ 
Ứng dụng mã nguồn mở trong Đánh giá tác động môi trường 67 
Vũ Minh Tuấn, Nguyễn Kim Lợi, Trần Trúc Phương, Nguyễn Nhật Huỳnh Mai – Đại học Nông Lâm Tp. HCM  
TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH SWAT 
1. Giới thiệu về mô hình SWAT 
SWAT (Soil and Water Assessment Tool) là công cụ đánh giá nước và đất. SWAT được 
xây dựng bởi tiến sĩ Jeff Arnold ở Trung tâm phục vụ nghiên cứu nông nghiệp (ARS - 
Agricultural Research Service) thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA - United States 
Department of Agriculture ). Mô hình được xây dựng nhằm đánh giá và dự đoán các tác động của 
thực tiễn quản lý đất đai tác động đến nguồn nước, lượng bùn, và lượng hóa chất trong nông 
nghiệp sinh ra trên một lưu vực rộng lớn và phức tạp với sự không ổn định về các yếu tố như đất, 
sử dụng đất và điều kiện quản lý trong một thời gian dài. Mô hình là sự tập hợp những phép toán 
hồi quy để thể hiện mối quan hệ giữa giá trị thông số đầu vào và thông số đầu ra. 
SWAT cho phép mô hình hóa nhiều quá trình vật lí trên cùng một lưu vực, một lưu vực sẽ 
được chia thành các tiểu lưu vực, trong mỗi tiểu lưu vực được chia thành các đơn vị thủy văn 
(HRUs) – có những đặc trưng riêng duy nhất về đất và sử dụng 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. 
2. MWSWAT (MapWindow Interface for Soil and Water Assessment Tool) 
Dự án WaterBase (George et.al. [2006]) là một dự án của Đại học Liên Hiệp Quốc – Viện 
Quốc tế Công nghệ Phần mềm - Macao (UNU) với mục tiêu của dự án là nhằm quản lý tổng hợp 
nguồn nước, đặc biệt dành cho những nước đang phát triển, do: 
ƒ Phần mềm, nguồn tài liệu, dữ liệu, tài liệu đào tạo được miễn phí và là nguồn mở. 
ƒ Nhóm cộng đồng những người sử dụng 
và phát triển: Google group. 
MWSWAT được viết tắt từ 
MapWindown Interface for Soil and Water 
Assessement Tool. MWSWAT là một phần 
mềm mã nguồn mở, giúp chúng ta đánh giá đất 
và nước tại một lưu vực thông qua các thông số 
về địa hình, đất, loại hình sử dụng đất và các dữ 
liệu về thời tiết. Thông qua bộ công cụ này sẽ 
giúp chúng ta nhận được kết quả về bồi lắng 
lòng hồ, xói mòn, các dữ liệu về NO3, N, P, 
lượng nước bề mặt,  
Hội thảo Môi trường và Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 
Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 
__________________________________________________________________________________________ 
Ứng dụng mã nguồn mở trong Đánh giá tác động môi trường 68 
Vũ Minh Tuấn, Nguyễn Kim Lợi, Trần Trúc Phương, Nguyễn Nhật Huỳnh Mai – Đại học Nông Lâm Tp. HCM  
3. Tiến trình 
3.1 Dữ liệu về DEM 
Xây dựng các dữ liệu về DEM sẽ tạo các lưu vực cần nghiên cứu. Tại tiến trình này sẽ tạo lưu 
vực, các tiểu lưu vực, dòng chảy và điểm xả cuối của lưu vực. 
Hình 2. Ranh lưu vực và các tiểu lưu vực 
3.2 Dữ liệu về thủy văn 
Các dữ liệu này sẽ tạo các thông số về sử dụng đất, loại đất và phân cấp độ dốc trong lưu 
vực để tính toán các thông số cho từng tiểu lưu vực cụ thể. 
Hình 3. Dữ liệu đầu vào của các giá trị HRU 
Khi đó chương trình tự động tính toán các giá trị về độ cao, sử dụng đất, loại đất, độ dốc 
và các giá trị HRUs của lưu vực cũng như từng tiểu lưu vực cụ thể. 
Hội thảo Môi trường và Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 
Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 
__________________________________________________________________________________________ 
Ứng dụng mã nguồn mở trong Đánh giá tác động môi trường 69 
Vũ Minh Tuấn, Nguyễn Kim Lợi, Trần Trúc Phương, Nguyễn Nhật Huỳnh Mai – Đại học Nông Lâm Tp. HCM  
Hình 4. Các giá trị về độ cao, loại đất, độ dốc, loại hình sử dụng đất 
3.3 Dữ liệu về thời tiết 
Dữ liệu thời tiết bao gồm các thành phần: Trạm đo - Lượng mưa + tuyết rơi - Nhiệt độ 
hông khí - Độ ẩm không khí tương đối - Năng lượng bức xạ mặt trời - Tốc độ gió. Trong đó, ba 
thành phần bắt buộc sử dụng trong mô hình MWSWAT là: trạm đo, lượng mưa, nhiệt độ. Còn ba 
thành phần còn lại có thể tùy chọn có hoặc không phụ thuộc vào điều kiện thu thập số liệu. 
Dựa vào dữ liệu này, chúng ta sẽ tính toán các giá trị hàng ngày, hàng tháng hoặc hàng 
năm các giá trị về xói mòn, NO3, N, P, bồi lắng lòng hồ,  Khi viết các dữ liệu này vào, ta có thể 
thay đổi thông tin của chúng bằng các giá trị phù hợp tại khu vực nghiên cứu. 
Hội thảo Môi trường và Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 
Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 
__________________________________________________________________________________________ 
Ứng dụng mã nguồn mở trong Đánh giá tác động môi trường 70 
Vũ Minh Tuấn, Nguyễn Kim Lợi, Trần Trúc Phương, Nguyễn Nhật Huỳnh Mai – Đại học Nông Lâm Tp. HCM  
Hình 5. Dữ liệu về thời tiết 
Để viết kết quả ta có thể sử dụng phần SWAT Editor để điều chỉnh thông số phù hợp 
trước khi viết kết quả. SWAT Editor cho phép người sử dụng điều chỉnh các thông số tương ứng 
cho khu vực nghiên cứu. Về nguyên tắt, nếu chạy dữ liệu mặt định ta vẫn cho ra được kết quả 
nhưng chúng chỉ đúng khi ta thay đổi thông tin về loại đất, loại hình sử dụng đất, địa hình 
Muốn điều chỉnh ta kích chọn Edit File để điều chỉnh và chạy lại kết quả. (hình minh họa SWAT 
Editor) 
Hình 6. Điều chỉnh dữ liệu bằng SWAT Editor 
Hội thảo Môi trường và Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 
Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 
__________________________________________________________________________________________ 
Ứng dụng mã nguồn mở trong Đánh giá tác động môi trường 71 
Vũ Minh Tuấn, Nguyễn Kim Lợi, Trần Trúc Phương, Nguyễn Nhật Huỳnh Mai – Đại học Nông Lâm Tp. HCM  
DỮ LIỆU ĐẤU RA CỦA MÔ HÌNH MWSWAT 
Bộ dữ liệu đầu ra của MWSWAT cung cấp rất nhiều thông số: tổng trữ lượng nước trên 
toàn lưu vực, tổng khối lượng NO3 (vào/ra), tổng khối lượng P (vào/ra), lưu lượng dòng vào/ra, 
tổng khối lượng đất bồi lắng (vào/ra) 
Bảng 1. Kết quả các chỉ số môi trường nước 
Thông qua bảng trên ta có thể xác định được lượng mưa (PREC –mm), lượng nước chưa 
bão hòa (LATQ – mm), lượng nước ngầm (GWQ – mm), lượng nước của toàn bộ lưu vực nghiên 
cứu (WATER YIELD), lượng bồi lắng hay mất đất (SED– mm), lượng NO3 bề mặt (NO3 
SURQ), lượng NO3 tầng chưa bão hòa (NO3 LATQ), lượng NO3 của thảm thực vật (NO3 CROP), 
lượng N tổng, lượng P hữu cơ. 
Ngoài ra chúng ta có thể xác định các thông số về môi trường theo từng tiểu lưu vực, dựa 
vào đơn vị HRU, nhánh sông các chỉ tiêu như lượng nước bề mặt, các giá trị về N,P, NO3, xói 
mòn 
Bảng 2. Kết quả theo đơn vị thủy văn (HRUs) Bảng 3. Kết quả theo nhánh sông 
Hội thảo Môi trường và Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 
Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 
__________________________________________________________________________________________ 
Ứng dụng mã nguồn mở trong Đánh giá tác động môi trường 72 
Vũ Minh Tuấn, Nguyễn Kim Lợi, Trần Trúc Phương, Nguyễn Nhật Huỳnh Mai – Đại học Nông Lâm Tp. HCM  
Bảng 4. Kết quả theo tiểu lưu vực 
KẾT LUẬN 
Thông qua phần mềm MapWindow GIS và MWSWAT ta có thể đánh giá được các thông 
số về xói mòn, NO3, N, P, lượng nước bốc hơi tiềm năng và thực tế, tổng lượng nước,  trong 
lưu vực nói chung và trong từng tiểu lưu vực nói riêng theo thời gian. Ngoài ra MWSWAT còn 
cho phép đánh giá các thông số trên dựa vào từng loại hình sử dụng đất, thông qua đó ta có thể 
xác định loại hình sử dụng đất nào ảnh hưởng đến môi trường nhiều nhất từ đó đưa ra phương án 
quy hoạch sử dụng đất cụ thể. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. George, C. 2008. SWAT Output Plotting and Graphing Tools (SWATPlot and 
SWATGraph), UN University. 
2. Leon, L. F. 2009. MapWindow Interface for SWAT (MWSWAT). 
3. Trần Trúc Phương, 2009. Ứng dụng công nghệ GIS và mô hình MWSWAT trong đánh giá 
chất lượng nước huyện Di Linh – tỉnh Lâm Đồng – thượng nguồn lưu vực sông Đồng Nai. Luận 
văn tốt nghiệp chuyên ngành môi trường, Trường Đại học Nông Lâm TPHCM. 89 trang.