ỨNG DỤNG CÔNG CỤ GAMA ĐỂ MÔ PHỎNG TÌNH TRẠNG NƯỚC BIỂN DÂNG TẠI TỈNH BẠC LIÊU TRONG GIAI ĐOẠN TỪ NAY ĐẾN NĂM 2050

11 339 0
ỨNG DỤNG CÔNG CỤ GAMA ĐỂ MÔ PHỎNG TÌNH TRẠNG NƯỚC BIỂN DÂNG TẠI TỈNH BẠC LIÊU TRONG GIAI ĐOẠN TỪ NAY ĐẾN NĂM 2050

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

ỨNG DỤNG CÔNG CỤ GAMA ĐỂ MÔ PHỎNG TÌNH TRẠNG NƢỚC BIỂN DÂNG TẠI TỈNH BẠC LIÊU TRONG GIAI ĐOẠN TỪ NAY ĐẾN NĂM 2050 ThS Hoàng Ngọc Hiển Khoa Công nghệ Thông tin Trong báo này, từ tình hình nước biển dâng diễn biến phức tạp Chúng xây dựng mô hình mô trạng ngập địa hình nước biển dâng vùng Đồng sông Cửu Long, thí điểm tỉnh Bạc Liêu Quá trình ngập địa hình nước biển dâng mô bề mặt diện tích địa hình tỉnh Bạc Liêu chạy công cụ mô GAMA Kết mô cho đồ ngập đồ nguy ngập, thống kê diện tích ngập Mô trình ngập địa hình nước biển dâng qua giai đoạn khứ (từ năm 1992 đến năm 2012) Đưa kịch mô ngập địa hình nước biển dâng tương lai (từ năm 2013 đến năm 2050) Từ khóa: Mô hình, nước biển dâng, đồ nguy ngập, diện tích ngập GIỚI THIỆU Biến đổi khí hậu tượng trái đất nóng dần lên hiệu ứng nhà kính làm cho nhiệt độ đại dương tăng dần lên, làm tan băng vùng cực đới, dẫn tới khí hậu trái đất biến đổi, hạn hán bão lũ xảy ngày nhiều hơn, nước biển ngày dâng cao Hiện nay, tình trạng nước biển dâng mối hiểm họa toàn cầu, nước biển dâng tác động ảnh hưởng mạnh mẽ tới tài nguyên thiên nhiên, người, kinh tế - xã hội, vv…ở nhiều quốc gia giới, quốc gia có biển vùng ven biển Các quốc gia giới chung sức nghiên cứu đưa biện pháp, xây dựng mô hình nhằm giảm thiệt hại nước biển dâng Tỉnh Bạc Liêu nằm vùng bán đảo Cà Mau thuộc Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) tỉnh ven biển chịu ảnh hưởng thuỷ triều sâu sắc biển Đông Nền kinh tế tỉnh Bạc Liêu chủ yếu nuôi trồng thủy sản, đánh bắt cá, trồng lúa, làm muối, Nước biển dâng dẫn đến tình trạng nước mặn xâm nhập[20], diện tích đất bị thu hẹp ngày ảnh hưởng đến đời sống, định cư, sinh hoạt, kinh tế, sản xuất,…của người Biến đổi khí hậu làm cho diễn biến thời tiết ngày xấu tác động ngày nặng nề lên khu vực ĐBSCL Trong viết này, thu thập phân tích số liệu thực tế từ xây dựng mô hình toán cho mô hình ngập địa hình nước biển dâng gần giống với thực tế Lập trình ứng dụng từ hệ thống thông tin địa lý (GIS), mô hình hóa mô dựa công cụ mô GAMA để xây dựng thiết lập hệ thống thông tin mô trạng ngập địa hình nước biển dâng vùng ĐBSCL giai đoạn khứ (từ năm 1992 đến năm 2012) tương lai (từ năm 2013 đến năm 2050) Kết mô mô hình ngập địa hình nước biển dâng cho đồ ngập đồ nguy ngập, thống kê diện tích ngập Từ phân tích đánh giá thực nghiệm đưa định hỗ trợ phù hợp nhằm giảm thiệt hại nước biển dâng MÔ HÌNH NƢỚC BIỂN DÂNG 2.1 Số liệu mực nƣớc biển Số liệu mực nước biển đo lấy trạm đo Số liệu số liệu đo mực nước trung bình ngày trạm thủy văn với đơn vị tính cm Với số liệu đo chi tiết theo ngày tất ngày tháng Hình Số liệu mực nước đo trạm thủy văn 2.2 Độ cao địa hình Địa hình tương đối phẳng, chủ yếu nằm độ cao 1,2 m so với mặt biển, lại giồng cát số khu vực trũng ngập nước quanh năm Địa hình có xu hướng dốc từ bờ biển vào nội đồng, từ Đông Bắc xuống Tây Nam Hình Hướng độ dốc địa hình tỉnh Bạc Liêu 2.3 Độ thấm địa hình Khi nước biển dâng cao (hay thủy triều dâng lên) theo sông kênh tiến vào sâu nội đồng nước thấm vào đất làm lượng nước giảm ta xem độ thấm địa hình Địa hình sông/kênh chia khoảng 5km thực tế mang độ thấm địa hình Khu vực gần sát biển có độ thấm thấp cao dần vào sâu nội đồng Khu vực gần sông kênh có độ thấm thấp, khu vực xa sông kênh có độ thấm cao Xây dựng độ thấm địa hình Hình 2.4 Phƣơng trình tính toán cho mô hình nƣớc biển dâng Từ thực tế nước biển dâng chịu ảnh hưởng yếu tố như: mực nước biển, độ cao địa hình, độ thấm địa hình Chúng đề xuất phương trình cho nước biển dâng, sau áp dụng phương trình vào mô cho nước biển dâng khứ cách thực nghiệm kiểm thử, mô cho năm tương lai Hình Sơ đồ xây dựng phương trình Đây mô hình giải từ yếu tố để xây dựng cho mô hình mô nước biển dâng Trong mô hình tính toán mức độ nước biển dâng cho tháng năm nên quan tâm tới yếu tố tác động đến độ ngập nước Xây dựng phương trình tính toán cho mô hình nước biển dâng có thông số đầu vào là: Mực nước biển w (cm) Độ cao địa hình h (cm) Độ thấm địa hình f (cm) Ngoài yếu tố khác số liệu coi không tác động đến trình nước biển dâng (giá trị 0) như: vận tốc, độ sâu, nước bốc hơi, sức gió, … Xây dựng hàm y phương trình đề xuất cho mô hình nước biển dâng: y  wh f Như vậy, phương trình tính cho độ ngập địa hình với mức độ ngập tính đơn vị cm Điểm bật phương trình đề xuất cho mô hình nước biển dâng phương trình áp dụng cho dù không đủ số liệu tất yếu tố mã cho kết chấp nhận từ yếu tố có số liệu MÔ PHỎNG NƢỚC BIỂN DÂNG 3.1 Khu vực nghiên cứu Tiến hành mô trạng ngập địa hình nước biển dâng khu vực ĐBSCL, chọn tỉnh Bạc Liêu làm thí điểm Bạc Liêu tỉnh nằm phía tây nam Việt Nam, khu vực ĐBSCL, với tọa độ từ 9000‟00‟‟ đến 9037‟30‟‟ vĩ độ Bắc từ 105015‟00” đến 105052‟30” kinh độ Đông Nơi có địa hình thấp, tiếp giáp với biển, hệ thống sông kênh rạch chằng chịt, bờ biển dài 56 km Cho nên vùng ảnh hưởng nghiêm trọng tình hình nước biển dâng 3.2 Dạng thức tính toán số liệu Số liệu số liệu mực nước trung bình ngày trạm thủy văn Gành Hào (Bạc Liêu) Với số liệu đo chi tiết theo ngày tất ngày tháng Tính tổng, trung bình, cao nhất, thấp theo ngày Số liệu đo ghi file Excel từ năm 1992 đến năm 2012 Hình Số liệu mực nước trung bình ngày trạm thủy văn Gành Hào Mục tiêu nghiên cứu mô nước biển dâng chạy theo tháng Nên xử lý cách: + Số liệu khứ từ năm 1992 đến năm 2012: Từ số liệu mực nước theo ngày, trích xuất tính toán số liệu đặc trưng theo tháng a Trích xuất giá trị Max tháng 1-1992 (chuỗi A) b Từ chuỗi A tiếp tục tính: Chọn giá trị cao Max chuỗi; Chọn giá trị thấp Min chuỗi; Tính giá trị trung bình Avg chuỗi c Tính toán cho tháng lại năm cho toàn bảng số liệu d Dùng số liệu theo bảng tính toán để làm số liệu đầu vào cho mô hình mô độ ngập mức thấp/ trung bình/cao e Kiểm tra tính toán cho mô hình + Số liệu tương lai từ năm 2013 đến năm 2050: Tính trung bình cho tháng số liệu mô cho mức thấp/ trung bình/cao phần tính toán 1992 - 2012, lấy số liệu 12 tháng cộng thêm số liệu mực nước biển dâng thêm bảng Bảng 3.4 Nước biển dâng theo kịch phát thải thấp (cm)/Bảng 3.5 Nước biển dâng theo kịch phát thải trung bình (cm)/ Bảng 3.6 Nước biển dâng theo kịch phát thải cao (cm)( Climate change, sea level rise scenarios of Vietnam Ministry of Natural Resources and Environment, Vietnam, 2009/2012), tính cho năm tiếp theo, số liệu mô cho mức thấp/trung bình/cao 3.3 Công cụ GIS Xây dựng thiết kế tác tử sông/kênh cho tất sông/kênh địa bàn tỉnh Bạc Liêu Xây dựng thiết kế tác tử cho hệ thống cống ngăn mặn địa bàn tỉnh Bạc Liêu Hình Hệ thống sông/kênh hệ thống cống sông Bạc Liêu Xây dựng thiết kế tác tử gán cho cell (bản đồ chia thành cell nhỏ) Trong sở liệu GIS có độ thấm địa hình, chia vùng khác nhau, đơn vị huyện gán cho tác tử cell lưu trữ Hình Tác tử cell sở liệu GIS 3.4 Giải thuật cho mô hình Mô cho mô hình nước biển dâng mô GAMA Các yếu tố đầu vào: Database: mực nước biển (mức thấp, mức trung bình, mức cao); GIS: đồ địa hình(đã chia cell), đồ sông ngòi, hệ thống cống đập; DataGIS: độ thấm địa hình, độ cao địa hình, vùng cấp huyện Sơ đồ thực xử lý mô Hình 3.5 Công cụ lập trình Quá trình mô thực công cụ GAMA với bước nạp liệu đồ tỉnh Bạc Liêu (địa lý, hệ thống sông ngòi, cống ngăn mặn) xây dựng từ GIS Bản đồ lưu trữ liệu độ cao địa hình, độ thấm địa hình tính toán phân chia hợp lí cho vùng khác nhau, đơn vị huyện khác Hình Đưa liệu đồ GIS vào GAMA Tiếp theo phải khai báo lấy trường từ liệu độ cao địa hình, độ thấm địa hình biến, phân chia khu vực nhỏ theo hệ thống đê, hệ thống cống ngăn mặn (đóng mở) đơn vị huyện Hình 10 Trường từ liệu GIS Chuyển phương trình thành giải thuật phương trình cụ thể lập trình với thông số biến nạp vào từ liệu GIS sở liệu Phương trình tính kết chạy mô theo thời gian kết mức độ ngập nước Hình 11 Áp dụng phương trình GAMA Xuất kết đầu cho mô ngập địa hình nước biển dâng Đầu kết đồ ngập nguy ngập theo tháng diễn biến năm mức thấp, trung bình, cao Tương ứng theo thống kê diện tích bị ngập mức thấp, trung bình, cao cho đơn vị huyện tỉnh Bạc Liêu Hình 12 Hiện thị kết đầu GAMA THỰC NGHIỆM MÔ PHỎNG 4.1 Hiện trạng nƣớc biển dâng từ năm 1992 đến năm 2012 Qua tính toán số liệu từ năm 1992 đến năm 2012 chọn mốc thời gian đại diện năm 2000 2010 Qua mô đồ ngập cho thống kê diện tích ngập theo tháng cho năm 2000 năm 2010, thống kê bảng: Bảng Diện tích ngập cho mốc thời gian 2000 2010 (%) Hình 13 Thống kê diện tích bị ngập từ năm 1992 đến năm 2012 Qua kết thống kê diện tích bị ngập mức cao biên độ thống kê lên cao cho thấy năm gần biến đổi khí hậu, nước biển ngày dâng cao thêm làm cho diện tích ngập ngày tăng Từ năm 2000 đến biên độ thống kê diện tích bị ngập mức trung bình thể nâng lên Thống kê diện tích ngập (mức cao) đơn vị huyện từ năm 1992 đến năm 2012 Hình 14 Thống kê diện tích ngập (mức cao) huyện từ năm 1992 đến năm 2012 Qua kết thống kê diện tích ngập (mức cao) đơn vị huyện cho thấy huyện ven biển bị ngập mức cao so với huyện phía Do tỉnh xây dựng hệ thống cống, hệ thống đê nên vùng bên đê bớt ảnh hưởng Các vùng ven biển thành phố Bạc Liêu, huyện Đông Hải, huyện Hòa Bình kimh tế chủ yếu nuôi thủy sản nên việc lấy nguồn nước biển thường xuyên phải mở thêm nhiều kênh rạch làm cho nước biển vào sâu phía thuận lợi Các vùng phía quốc lộ 1A huyện Giá Rai, huyện Phước Long năm gần người dân tự ý chuyển đổi từ trồng lúa qua nuôi tôm phá vỡ việc vận hành hệ thống cống ngăn mặn Từ làm cho nước biển vào sâu nội đồng nguy ngập ngày thể rõ diện tích ngập tăng lên 4.2 Kịch nƣớc biển dâng từ năm 2013 đến năm 2050 Qua tính toán số liệu từ đến năm 2050 chọn mốc thời gian chẵn đại diện năm 2020, 2030, 2040 2050 Qua mô đồ nguy ngập theo kịch mức (thấp – trung bình – cao) thống kê diện tích ngập theo tháng cho mốc thời gian năm 2020, 2030, 2040, 2050 thống kê bảng: Bảng Diện tích ngập (%) theo kịch Hình 15 Thống kê diện tích bị ngập từ năm 2013 đến năm 2050 Qua kết thống kê diện tích bị ngập mức cao biên độ thống kê lên cao cho thấy năm sau biến đổi khí hậu, nước biển dâng cao thêm tình hình giới quan tâm Các mốc thời gian thể biên độ thống kê diện tích ngập lên theo chiều gần thẳng đứng cho thấy nguy ngập tăng lên nghiêm trọng đáng báo động cho tỉnh Bạc Liêu vùng ĐBSCL Hình 16 Thống kê diện tích ngập huyện từ 2013 đến 2050 theo kịch mức cao Với tình trạng nguy ngập chung cho tỉnh Bạc Liêu khu vực huyện tỉnh bị ảnh hưởng Trong tương lai quy hoạch hệ thống đê đập hợp lí làm giảm ảnh hưởng không tốt tình trạng nước biển dâng Các vùng ven biển thành phố Bạc Liêu, huyện Đông Hải, huyện Hòa Bình bị ngập hết diện tích Nước dâng cao lấn vào nội đồng phía quốc lộ 1A ngập theo chiều từ hướng Tây Nam lên Đông Bắc huyện ảnh hưởng huyện Giá Rai, huyện Phước Long, huyện Hồng Dân huyện Vĩnh Lợi Do vậy, địa phương thuộc cấp huyện cần đề xây dựng hướng giải ứng phó với tình trạng nước biển dâng KẾT LUẬN Chúng nghiên cứu mô mô hình ngập địa hình nước biển dâng địa bàn khu vực ĐBSCL bối cảnh vùng ĐBSCL chịu tác động mạnh biến đổi khí hậu Hướng ngập địa hình nước biển dâng xác định theo hướng từ biển vào nội đồng có gắn với hệ thống sông, hệ thống đê hệ thống cống Trên sở kết mô phỏng, nghiên cứu tiến hành xây dựng đồ số thể trình ngập địa hình nước biển dâng thông qua đồ ngập/nguy ngập theo thời gian Các thống kê diện tích ngập theo thời gian theo đơn vị hành (cấp tỉnh, cấp huyện) địa bàn tỉnh chọn thí điểm (tỉnh Bạc Liêu) địa bàn khu vực ĐBSCL mô tả chi tiết sở kịch ngập địa hình nước biển dâng khứ cho giai đoạn tương lai Trong thời gian tới, mở rộng nghiên cứu mô mô hình toán biến đổi khí hậu cho khu vực ĐBSCL khu vực khác Việt Nam LỜI CẢM ƠN Chúng xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bạc Liêu cấp hỗ trợ kính phí, Trung tâm Khí tượng Thủy văn Bạc Liêu hỗ trợ cung cấp số liệu cần thiết cho để hoàn thành nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO Climate change, sea level rise scenarios of Vietnam Ministry of Natural Resources and Environment, Vietnam, 2009/2012 10 Drogoul, A., Ferber, J Multi-Agent Simulation as a Tool for Modeling Societies: Application to Social Differentiation in Ant Colonies, 2002 Drogoul, A., Vanbergue, D., Meurisse, T Multi-Agent Based Simulation: Where are the Agents ? Proceedings of MABS'02, 2002 Drogoul, A., Vo, D.A., Amouroux, E., Chu, T.Q., Nguyen, N.D “Agent‐based simulation: definition, applications and perspectives”, 2008 GAMA-platform http://code.google.com/p/gama-platform/ Hoang N.H, Huynh X.H, Nguyen H.T Simulation of Salinity Intrusion in the Context of the Mekong Delta Region (Vietnam) RIVF – IEEE, 2011 Le, A.T , Tran, T.T and Kakonen, M “Challenges of water resources management for downstream livelihood of the Lower Mekong Delta, Vietnam” The fourth International Symposium on Southeast Asian Water Environment AIT, Bangkok, Thailand, 6-8 December, 2006 Nguyen, V.N Wetland mapping in the Mekong Delta and Tram Chim area using Geographical Information Systems (GIS) Proceedings of a workshop on balancing economic development with environmental conservation, Safford, R.J., D V Ni, E Maltby and V T Xuan (eds.), RHIER, London University, UK 1997:87-93pp, 1997 Pang, C., Zhao, E and Yang, Y Numerical simulation on the process of saltwater intrusion and its impact on the suspended sediment concentration in the Changjiang (Yangtze) estuary Chinese Journal of Oceanology and Limnology (2010) 28, 609-619, 2010 Pham, T.T H and Furukawa, M Impact of sea level rise on coastal zone of Vietnam Bull Fac Sci., Uni Ryukyus, 84:45-59, 2007 Phan, H.C., Huynh, X.H., Drogoul, A.: An agent-based approach to the simulation of Brown Plant Hopper (BPH) invasions in the Mekong Delta (L) RIVF , 2010 Railsback, S.F., Lytinen, S.L., Jackson S.K Agent-based Simulation Platforms: Review and Development Recommendations Simulation 2007 Shannon, R.E “Introduction to simulation” WSC '92 Proceedings of the 24th conference on Winter simulation, 1992 Taillandier, P., Drogoul, A From GIS Data to GIS Agents, Modeling with the GAMA simulation platform, 2010 Taillandier, P., Drogoul, A., Vo, D.A., Amouroux, E.: GAMA: a simulation platform that integrates geographical information data, agent-based modeling and multi-scale control Paper to appear in „The 13th International Conference on Principles and Practices in Multi-Agent Systems (PRIMA)‟, India ,2010 Treuil, J-P., Drogoul, A., Zucker, J-D Modeling and simulation-based agents: Examples commented, computer tools and theoretical questions, 2008 Tuladhar, A.M Lechture note on Spatial Data Models and Structure in GIS, ITC, the Netherlands, 1996 Vo, M.Q Geographical Information System (GIS), Can Tho University, 2005 11 [...]... Where are the Agents ? Proceedings of MABS'02, 2002 Drogoul, A., Vo, D.A., Amouroux, E., Chu, T.Q., Nguyen, N.D “Agent‐based simulation: definition, applications and perspectives”, 2008 GAMA- platform http://code.google.com/p /gama- platform/ Hoang N.H, Huynh X.H, Nguyen H.T Simulation of Salinity Intrusion in the Context of the Mekong Delta Region (Vietnam) RIVF – IEEE, 2011 Le, A.T , Tran, T.T and Kakonen,... to simulation” WSC '92 Proceedings of the 24th conference on Winter simulation, 1992 Taillandier, P., Drogoul, A From GIS Data to GIS Agents, Modeling with the GAMA simulation platform, 2010 Taillandier, P., Drogoul, A., Vo, D.A., Amouroux, E.: GAMA: a simulation platform that integrates geographical information data, agent-based modeling and multi-scale control Paper to appear in „The 13th International

Ngày đăng: 09/04/2016, 14:37

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan