Đánh giá tác động của sử dụng đất đến chế độ dòng chảy lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn

Chia sẻ: Phó Cửu Vân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu "Đánh giá tác động của sử dụng đất đến chế độ dòng chảy lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn" ứng dụng GIS, mô hình SWAT thực hiện mô phỏng dòng chảy lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn tại trạm thủy văn Nông Sơn và trạm thủy văn Thành Mỹ với giai đoạn hiệu chỉnh (2004-2010), kiểm định (2011-2015). Cả 2 giai đoạn đều đưa ra kết quả đánh giá qua chỉ số NSE và R2 đều trên 0,75. Ngoài ra, nghiên cứu đã tiến hành đánh giá tác động của sử dụng đất đến chế độ dòng chảy dựa trên kịch bản sử dụng đất năm 2015 và kịch bản sử dụng đất năm 2020 với khoảng thời gian đánh giá là 2004-2018. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đánh giá tác động của sử dụng đất đến chế độ dòng chảy lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN CHẾ ĐỘ DÒNG CHẢY LƯU VỰC SÔNG VU GIA - THU BỒN Nguyễn Thị Lan Anh, Trương Vân Anh, Trần Thị Tú Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội Tóm tắt Nghiên cứu này ứng dụng GIS, mô hình SWAT thực hiện mô phỏng dòng chảy lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn tại trạm thủy văn Nông Sơn và trạm thủy văn Thành Mỹ với giai đoạn hiệu chỉnh (2004-2010), kiểm định (2011-2015). Cả 2 giai đoạn đều đưa ra kết quả đánh giá qua chỉ số NSE và R2 đều trên 0,75. Ngoài ra, nghiên cứu đã tiến hành đánh giá tác động của sử dụng đất đến chế độ dòng chảy dựa trên kịch bản sử dụng đất năm 2015 và kịch bản sử dụng đất năm 2020 với khoảng thời gian đánh giá là 2004-2018. Kết quả cho thấy lưu lượng dòng chảy ngầm có xu thế giảm, lưu lượng dòng chảy mặt có xu thế tăng nguyên nhân có thể do trên toàn lưu vực theo số liệu thống kê, diện tích đất rừng chiếm trên 93 % chỉ giảm 1 % còn hơn 92 %; Diện tích đất đô thị tăng từ 0,95 % lên 1,53 %; Diện tích đất trống tăng từ 1,58 % lên gần 3 %. Do vậy nhìn chung dòng chảy không bị ảnh hưởng lớn trên toàn lưu vực. Từ khóa: GIS; SWAT; Sử dụng đất; Vu Gia - Thu Bồn. Abstract Assessment of impacts of land use on the flow of Vu Gia - Thu Bon river basin This study applies the GIS, SWAT model to simulate the flow of Vu Gia - Thu Bon river basin at Nong Son hydrological station and Thanh My hydrological station with the correction period (2004-2010), audit (2011-2015). Both periods give the evaluation results through the NSE and R2 indexes are above 0.75. In addition, the study conducted an assessment of the impact of land use on the flow regime based on the land use scenario in 2015 and the land use scenario in 2020 with an evaluation period of 2004-2018. The results show that groundwater flow tends to decrease, surface runoff tends to increase, possibly because in the whole basin according to statistics, the forest land area accounting for over 93 % only decreased by 1 % while more than 92 %; Urban land area increased from 0.95 % to 1.53 %; Vacant land area increased from 1.58 % to nearly 3 %. Therefore, in general, the flow is not greatly affected in the whole basin. Keywords: GIS; SWAT; Using land; Vu Gia - Thu Bon. 1. Đặt vấn đề Vu Gia - Thu Bồn là một hệ thống sông lớn nhất ở khu vực Trung Trung Bộ, lưu vực cung cấp nguồn nước chính cho tỉnh Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng [1]. Ở khu vực này đang chịu áp lực bởi quá trình phát triển kinh tế - xã hội (KT-XH), sự gia tăng dân số. Thêm vào đó, dưới tác động của biến đổi khí hậu (BĐKH), ý thức sinh hoạt của người dân và thay đổi sử dụng đất cũng được xem như một trong những nhân tố làm thay đổi chế độ dòng chảy ở lưu vực sông. Do đó việc tính toán, đánh giá tác động của sử dụng đất đến chế độ dòng chảy trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn sẽ giúp cho các nhà quản lý có cái nhìn tổng quát về hiện trạng sử dụng đất của lưu vực và trong tương lai nhằm làm cơ sở cho việc đề xuất các biện pháp quản lý sử dụng đất sao cho vừa đáp ứng yêu cầu phát triển KT-XH, vừa bảo vệ nguồn nước, giảm thiểu nguy cơ lũ lụt [2]. Việc nghiên cứu đánh giá tác động sử dụng đất đến chế độ dòng chảy có thể hỗ trợ hữu hiệu cho công tác quản lý, quy hoạch sử dụng đất trên phạm vi lưu vực sông vừa đảm bảo nhu cầu phát triển KT-XH, vừa cân bằng yêu cầu bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên (đất, nước, rừng) [3]. Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023 177
Nghiên cứu này sử dụng công cụ đánh giá đất và nước (Soil and Water Assessment Tool - SWAT) tích hợp với công nghệ GIS qua đó tìm hiểu bản chất, quy luật của các quá trình thủy văn diễn ra trên lưu vực [4, 5]. Mô hình SWAT có nhiều ưu điểm so với các mô hình tiền thân - nó cho phép mô hình hóa các lưu vực không có mạng lưới quan trắc, mô phỏng tác động của thay đổi dữ liệu đầu vào như sử dụng đất, thực hành quản lý đất đai và khí hậu. Giao diện tích hợp trong GIS tạo thuận tiện cho việc định nghĩa lưu vực, cũng như thao tác, xử lý các dữ liệu không gian và dữ liệu dạng bảng liên quan [6]. Vì vậy, trong nghiên cứu này nhóm tác giả đã cập nhật và bổ sung dữ liệu trong những năm gần đây khi mà mức độ thay đổi sử dụng đất và thảm phủ là đáng kể so với trước kia. Qua đó, nghiên cứu làm rõ ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất qua giai đoạn 2015 và giai đoạn 2020 đến lưu lượng dòng chảy. Kết quả của nghiên cứu là cơ sở khoa học quan trọng hỗ trợ cho công tác quy hoạch sử dụng đất trên lưu vực hướng tới sự phát triển bền vững. 2. Phương pháp nghiên cứu và thu thập số liệu 2.1. Giới thiệu khu vực nghiên cứu Hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn là hệ thống sông lớn ở vùng duyên hải Trung Trung Bộ. Toàn bộ lưu vực nằm ở sườn Đông của dãy Trường Sơn có diện tích lưu vực: 10.350 km2 trong đó có một phần diện tích nằm ở tỉnh Kon Tum: 560,5 km2, còn lại chủ yếu thuộc địa phận tỉnh Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng [7]. Hình 1: Vị trí địa lý lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn Địa hình của lưu vực biến đổi khá phức tạp, bị chia cắt mạnh và có thể chia làm 4 vùng cơ bản: Vùng núi, vùng đồi, vùng đồng bằng, vùng ven biển [8]. Lượng mưa hàng năm từ 2000-4000 mm và phân bố như sau: Từ 3.000-4.000 mm ở vùng núi cao như Trà My, Tiên Phước. Từ 2.500- 3.000 mm ở vùng núi trung bình Khâm Đức, Nông Sơn, Quế Sơn. Từ 2.000-2.500 mm ở vùng núi thấp và đồng bằng ven biển: Hiên, Hội Khách, Ái Nghĩa, Giao Thuỷ, Hội An [9]. 2.2. Cơ sở dữ liệu và phương pháp tính toán 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu Để đánh giá tác động của sử dụng đất đến chế độ dòng chảy trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn, bài báo được thực hiện thông qua các bước thể hiện như sơ đồ Hình 2. 178 Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023
Hình 2: Sơ đồ nghiên cứu 2.2.2. Mô hình SWAT Mô hình SWAT (Neitsch và nnk., 2013) là công cụ đánh giá nước và đất được xây dựng bởi Tiến sĩ Jeff Arnold ở Trung tâm phục vụ Nghiên cứu Nông nghiệp thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ và Giáo sư Srinivasan thuộc Đại học Texas A&M, Hoa Kỳ. Mô hình SWAT tổng hợp dòng chảy, bồi lắng và tại lượng dưỡng chất từ mỗi tiểu lưu vực, đơn vị đồng nhất thủy văn (HRU) và sau đó dẫn kết quả này vào các kênh dẫn, ao, hồ chứa đến cửa xả lưu vực [10]. SWAT mô hình hóa chu trình thủy văn dựa trên phương trình cân bằng nước sau: (1) trong đó: SWo: Tổng lượng nước ban đầu tại ngày thứ I (mm); t: Thời gian (ngày); Rday: Tổng lượng mưa ngày thứ i (mm); Qsurf: Tổng lượng nước mặt của ngày thứ i (mm); Ea: Lượng thoát hơi ngày thứ i (mm); Wseep: Lượng nước đi vào tầng ngầm tại ngày thứ i (mm); Qgw: Lượng nước hồi quy tại ngày thứ i (mm). Việc phân chia lưu vực nghiên cứu thành các lưu vực con cho phép mô hình thể hiện được sự khác nhau về lượng bốc thoát nước đối với các loại cây trồng và loại đất khác nhau. Dòng chảy tràn trên mặt đất (runoff) được mô phỏng riêng cho từng đơn vị đồng nhất thủy văn (HRU) và tính truyền lũ để thu được tổng dòng chảy tràn mặt đất cho toàn bộ lưu vực. Điều này làm tăng độ chính xác của mô hình và biểu thị tốt hơn phương trình cân bằng nước về mặt vật lý [11]. Trong nghiên cứu này, sử dụng đất của năm 2015 và 2020 được xử lý và đưa vào mô hình. Ngoài ra, các dữ liệu khí tượng và thủy văn cũng được xử lý và đưa vào mô hình để đánh giá tác động của sự thay đổi sử dụng đất đến lưu lượng dòng chảy lưu vực sông. Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023 179
2.2.3. Biên tập và xử lý dữ liệu đầu vào - Bản đồ mô hình độ cao DEM Dữ liệu địa hình của lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn được thể hiện dưới dạng đường đồng mức. Dữ liệu được tải về từ trang web http://gdex.cr.usgs.gov/gdex/ dưới dạng mô hình độ cao số (DEM) với độ phân giải không gian 30 m và được đưa vào mô hình SWAT để mô phỏng mạng lưới dòng chảy của lưu vực. Trước khi đưa vào mô hình SWAT, dữ liệu DEM đã được hiệu chỉnh về hệ tọa độ WGS 84. - Bản đồ thổ nhưỡng Dữ liệu bản đồ thổ nhưỡng trên lãnh thổ Việt Nam là dữ liệu về lớp phủ vật chất trên bề mặt lãnh thổ được tham chiếu hệ tọa độ WGS 84. Dữ liệu bao gồm các thuộc tính như: Mã loại đất được phân chia theo FAO, loại đất. Dữ liệu được tham chiếu phân loại đất theo thế giới của FAO. Dữ liệu được tải về từ trang FAO thế giới đưa vào SWAT để xây dựng bản đồ phân loại đất. Bảng 1. Thống kê diện tích các loại đất lưu vực Vu Gia - Thu Bồn STT Ký hiệu Loại đất Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) 1 Ao90-2/3c Đất xám bạc màu trên đá trầm tích và đá biến chất 875.118 83 2 Re83-1ab Đất cát pha 13.123 1 3 Af60-1/2ab Đất xám bạc màu nâu đỏ 102.729 10 4 Gd29-3a Đất sét than bùn 63.350 6 - Bản đồ sử dụng đất Dữ liệu sử dụng đất trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn được thu thập vào năm 2015 và 2020. Trước khi đưa vào mô hình SWAT cần được hiệu chỉnh về hệ tọa độ UTM WGS84, được phân loại thành 5 loại sử dụng đất theo bảng mã sử dụng đất trong SWAT. Bảng mã này quy định mã số của các loại cây trồng, các loại hình che phủ chung, đất đô thị cùng với thuộc tính của chúng, làm cơ sở cho quá trình mô phỏng sự phát triển cây trồng, mô phỏng khu đô thị. Hình 3: Bản đồ sử dụng đất năm 2015 Hình 4: Bản đồ sử dụng đất năm 2020 180 Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023
Bảng 2. Các loại hình sử dụng đất năm 2015, 2020 trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn Diện tích (ha) STT Loại hình sử dụng đất Ký hiệu 2015 2020 1 Đất đô thị URBN 8.836 14.255 2 Đất nông nghiệp AGRL 30.520 28.799 3 Đất trống BARR 14.756 23.117 4 Đất rừng FRSD 872.324 859.465 5 Mặt nước WATR 7.698 8.497 - Dữ liệu thực đo Tài liệu thủy văn thu thập được gồm có: Lưu lượng nước trung bình ngày tại trạm thủy văn Nông Sơn trên sông Thu Bồn và trạm thủy văn Thành Mỹ trên sông Vu Gia. Dữ liệu thời tiết trong mô hình SWAT là một phần quan trọng trong vòng tuần hoàn thủy văn. Dữ liệu thời tiết cần thiết cho SWAT được thu thập trong bài báo này bao gồm: Lượng mưa và nhiệt độ không khí lớn nhất, nhỏ nhất theo ngày. Dựa trên vị trí phân bố, thời gian đo đạc và chất lượng dữ liệu của trạm quan trắc khí tượng trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn, bài báo sử dụng dữ liệu thực đo mưa gồm 12 trạm khí tượng thủy văn (Thành Mỹ, Nông Sơn, Đà Nẵng, Trà My, Cẩm Lệ, Ái Nghĩa, Hội An, Giao Thủy, Câu Lâu, Hiệp Đức, Tiên Phước, Khâm Đức) giai đoạn 1986-2018. 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Trong mô hình SWAT để đánh giá kết quả mô phỏng, độ tin cậy người ta dựa trên giá trị lưu lượng dòng chảy thực đo và dựa vào các chỉ số: Giá trị trung bình, độ lệch chuẩn, hệ số xác định. R2 (Krause, 2005) và chỉ số Nash-Sutcliffe (NSE) (Nash & Sutcliffe, 1970). Giá trị R2 nằm trong khoảng từ 0 đến 1, thể hiện mối tương quan giữa giá trị thực đo và giá trị mô phỏng. Chỉ số NSE có giá trị (-∞, 1) để đo lượng sự phù hợp giữa giá trị thực đo và giá trị mô phỏng trên đường thẳng 1:1. (2) (3) trong đó: là giá trị thực đo (/s); là giá trị thực đo trung bình (/s); là giá trị mô phỏng (/s); là giá trị mô phỏng trung bình (/s); n là số lượng giá trị tính toán. Để đánh giá kết quả mô phỏng lưu lượng dòng chảy tại lưu vực Vu Gia - Thu Bồn, bài báo sử dụng số liệu quan trắc trung bình ngày tại trạm thủy văn Thành Mỹ và trạm thủy văn Nông Sơn với thời gian: - Hiệu chỉnh mô hình: Tháng 01/2004 đến tháng 12/2010. - Kiểm định mô hình: Tháng 01/2011 đến tháng 12/2015. - Kết quả hiệu chỉnh. Việc hiệu chỉnh bộ thông số mô hình chủ yếu được tiến hành bằng cách thay đổi bộ thông số đồng thời kiểm tra tính hợp lý của dữ liệu đầu vào. Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023 181
Mô hình SWAT có rất là nhiều các tham số khác nhau dùng để hiệu chỉnh mô hình. Các tham số thường được đưa về cùng một nhóm với nhau dựa trên các đặc điểm chung về vật lý, hóa học, dòng chảy như: HRU, subasin, groundwater,... Bộ thông số của mô hình gồm có rất nhiều, tuy nhiên qua nghiên cứu và tính toán của bài báo đã tìm ra được những thông số chính ảnh hưởng tới sự thay đổi của lưu lượng dòng chảy như sau: Bảng 3. Kết quả dò tìm thông số khi hiệu chỉnh mô hình SWAT TT Thông số Mô tả Giá trị I. Các thông số tính quá trình hình thành dòng chảy mặt 1 CN2 Chỉ số CN ứng với điều kiện ẩm II 45 2 SOL_AWC Khả năng trữ nước của đất 0,2 3 SOL_K Độ dẫn thuỷ lực ở trường hợp bão hoà 160 4 OV_N Hệ số nhám Manning cho dòng chảy mặt 10 5 CH_N(1) Hệ số nhám khe rãnh 0,014 6 CH_K(1) Độ dẫn thuỷ lực của khe rãnh 0,1 II. Các thông số tính toán dòng chảy ngầm 7 GW_DELAY Thời gian trễ dòng chảy ngầm 20 8 ALPHA_BF Hệ số triết giảm dòng chảy ngầm 0,05 III. Các thông số diễn toán dòng chảy trong sông 9 CH_N(2) Hệ số nhám của sông chính 0,1 10 CH_K(2) Độ dẫn thuỷ lực của sông chính 0,2 Hình 5: Đường quá trình lưu lượng nước tính Hình 6: Tương quan giữa lưu lượng nước toán và thực đo tại trạm Thành Mỹ tính toán và thực đo tại trạm Thành Mỹ giai đoạn 2004-2010 giai đoạn 2004-2010 Hình 7: Đường quá trình lưu lượng nước tính Hình 8: Tương quan giữa lưu lượng nước toán và thực đo tại trạm tính toán và thực đo tại trạm Nông Sơn giai Nông Sơn giai đoạn 2004-2010 đoạn 2004-2010 182 Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023
Bảng 4. Đánh giá các chỉ tiêu cho chất lượng mô phỏng của mô hình (2004 - 2010) Trạm thủy văn Chỉ tiêu đánh giá Chất lượng Thành Mỹ Nông Sơn NSE 0,76 0,75 Khá tốt R2 0,83 0,79 Khá tốt Từ kết quả đánh giá qua chỉ số NSE và hệ số R2 cho thấy đường quá trình lưu lượng nước thực đo và tính toán tại trạm thủy văn Thành Mỹ và trạm thủy văn Nông Sơn khá phù hợp nằm trong giới hạn cho phép. Vì vậy, bộ thông số trong mô hình được chấp nhận và sử dụng để kiểm định cho giai đoạn 2011-2015. - Kết quả kiểm định Hình 9: Đường quá trình lưu lượng nước Hình 10: Tương quan giữa lưu lượng nước tính toán và thực đo tại trạm thủy văn Thành tính toán và thực đo tại trạm thủy văn Thành Mỹ giai đoạn 2011-2015 Mỹ giai đoạn 2011-2015 Hình 11: Đường quá trình lưu lượng nước Hình 12: Tương quan giữa lưu lượng nước tính toán và thực đo tại trạm thủy văn Nông tính toán và thực đo tại thủy văn trạm Nông Sơn giai đoạn 2011-2015 Sơn giai đoạn 2011-2015 Bảng 5. Đánh giá các chỉ tiêu cho chất lượng mô phỏng của mô hình (2011-2015) Trạm thủy văn Chỉ tiêu đánh giá Chất lượng Thành Mỹ Nông Sơn NSE 0,80 0,83 Tốt R2 0,82 0,85 Tốt 3.2. Biến động sử dụng đất lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn giai đoạn 2015 và giai đoạn 2020 Loại hình sử dụng đất trên toàn lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn bao gồm 5 nhóm sử dụng đất chính: Đất đô thị, đất nông nghiệp, đất trống, đất rừng và mặt nước. Cơ cấu sử dụng đất lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn giai đoạn 2015 và giai đoạn 2020 đã có mức độ chuyển dịch sang đất đô thị chiếm tỷ lệ lớn nhất, chi tiết được trình bày trong Bảng 6. Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023 183
Bảng 6. Biến động sử dụng đất lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn giai đoạn 2015 và 2020 Diện tích (ha) Mức độ thay đổi 2015-2020 STT Tên sử dụng đất 2015 2020 Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) tăng (+), giảm (-) 1 Đất đô thị 8.837 14.255 +5.419 +61 2 Đất nông nghiệp 30.520 28.799 -1.720 -6 3 Đất trống 14.756 23.117 +8.361 +57 4 Đất rừng 872.324 859.465 -12.858 -2 5 Mặt nước 7.698 8.497 +799 +10 Kết quả của sự chuyển đổi qua lại về diện tích giữa các nhóm sử dụng đất trong giai đoạn 2015 và 2020 cho thấy diện tích đất đô thị, đất trống, mặt nước có sự gia tăng. Tỷ lệ đất đô thị tăng nhiều nhất với diện tích tăng 5.419 ha (61 %), tiếp đến là đất trống với diện tích tăng 8.361 ha chiếm (57 %) và mặt nước với diện tích tăng 799 ha chiếm (10 %). Diện tích nông nghiệp giảm 1.720 ha chiếm (6 %), tiếp đến là diện tích đất rừng giảm 12.858 ha chiếm (2 %). 3.3. Ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất đến lưu lượng dòng chảy lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn Trong bài báo này, lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn được phân chia thành 9 tiểu lưu vực khác nhau. Mô hình SWAT mô phỏng dòng chảy lưu vực theo hai kịch bản, kịch bản 1 (KB1) ứng với bản đồ sử dụng đất năm 2015, kịch bản 2 (KB2) ứng với bản đồ sử dụng đất 2020. Hai kịch bản trên chỉ khác nhau về dữ liệu sử dụng đất, các dữ liệu còn lại như thổ nhưỡng, thời tiết là như nhau. Sau đó, kết quả đầu ra của SWAT liên quan đến dòng chảy được xem xét, so sánh giữa hai kịch bản. Sử dụng đất năm 2015 và 2020 sử dụng chuỗi số liệu khí tượng chung từ 2004-2018, qua đó cho phép đánh giá định lượng tác động của thay đổi sử dụng đất đến dòng chảy. Khoảng thời gian đánh giá là giai đoạn 2004-2018. - Ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất đến các thành phần cân bằng nước Theo kết quả tính toán cho thấy lưu lượng dòng chảy ngầm (GW_Q) lưu vực sông Vu Gia- Thu Bồn qua 2 kịch bản sử dụng đất năm 2015 và năm 2020 có xu thế giảm. Tổng lượng dòng chảy qua 8 tháng mùa cạn giảm 1 %. Mùa lũ lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn với tổng lượng dòng chảy vào mùa lũ giảm 0,9 %. Bên cạnh đó, lưu lượng dòng chảy mặt (SUR_Q) lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn có xu thế tăng. Tổng lượng dòng chảy qua 8 tháng mùa cạn tăng 0,6 %. Tổng lượng dòng chảy mùa lũ lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn tăng 0,2 %. - Ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất đến lưu lượng dòng chảy Nhìn chung lưu lượng dòng chảy mùa kiệt có xu thế giảm, lưu lượng dòng chảy mùa lũ có xu thế tăng. Vào tháng 01, tháng 02 và tháng 3 cho thấy từ kịch bản sử dụng đất 2015 sang kịch bản sử dụng đất 2020 tổng lượng dòng chảy giảm 0,11 %. Tổng lượng dòng chảy bắt đầu từ tháng 01 đến tháng 8 giảm 0,02 %. Bên cạnh đó tổng lượng các tháng mùa lũ từ tháng 9 đến tháng 12 tăng 0,02 %. 184 Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023
Bảng 7. Bảng thống kê tổng lượng dòng chảy hàng tháng lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn ứng với kịch bản sử dụng đất 2015 và sử dụng đất 2020 trong giai đoạn 2004-2018 Đơn vị tính: m3/tháng Tháng 2015 2020 01 1.263.119 1.262.065 02 643.823 642.767 3 526.699 526.154 4 310.108 310.125 5 612.389 613.120 6 557.522 557.890 7 510.239 510.606 8 743.991 744.379 9 1.677.669 1.678.383 10 3.653.669 3.654.444 11 4.816.243 4.817.364 12 2.662.381 2.662.563 Hình 13: Tổng lượng dòng chảy hàng tháng Hình 14: Tổng lượng dòng chảy 3 tháng ứng với kịch bản sử dụng đất 2015 và sử dụng mùa cạn lớn nhất ứng với kịch bản sử dụng đất 2020 giai đoạn 2004-2018 trên lưu vực sông đất 2015 và sử dụng đất 2020 giai đoạn Vu Gia - Thu Bồn 2004-2018 trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn Hình 15: Tổng lượng dòng chảy 8 tháng mùa Hình 16: Tổng lượng dòng chảy 4 tháng cạn ứng với kịch bản sử dụng đất 2015 và sử mùa lũ ứng với kịch bản sử dụng đất 2015 dụng đất 2020 giai đoạn 2004-2018 trên và sử dụng đất 2020 giai đoạn 2004-2018 lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn Nguyên nhân có thể do trên toàn lưu vực, theo số liệu thống kê, diện tích đất rừng chiếm trên 93 % chỉ giảm 1 %, còn hơn 92 %. Diện tích đất đô thị tăng từ 0,95 % lên 1,53 %, diện tích đất trống tăng từ 1,58 % lên gần 3 %. Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023 185
Hình 17: Tỷ trọng các loại hình sử dụng đất lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn Như vậy, có thể thấy rằng dòng chảy trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn chịu tác động lớn bởi thực trạng sử dụng đất trong khu vực, do vậy với mục tiêu bảo vệ và phát triển bền vững tài nguyên nước song song với quá trình chuyển dịch KT-XH cần có các biện pháp quản lí sử dụng đất phù hợp. 4. Kết luận Bài báo đã tiến hành nghiên cứu đánh giá tổng quan các đặc điểm về địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, thảm phủ thực vật, mạng lưới sông ngòi, đặc điểm khí tượng thủy văn và đặc điểm KT- XH của khu vực nghiên cứu. Đây chính là cơ sở để thực hiện mô phỏng dòng chảy lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn bằng mô hình SWAT với kết quả khá tốt, giá trị R2 và NSE đều trên 0,75 tại trạm thủy văn Thành Mỹ và trạm thủy văn Nông Sơn trong cả 2 giai đoạn hiệu chỉnh (2004-2010) và kiểm định (2011-2015). Kết quả phân tích cho thấy lưu lượng dòng chảy ngầm (GW_Q) lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn qua 2 kịch bản sử dụng đất năm 2015 và năm 2020 có xu thế giảm. Vào 3 tháng mùa kiệt lớn nhất trong năm là tháng 01 đến tháng 3 tổng lượng dòng chảy ngầm ứng với kịch bản sử dụng đất 2015 so với kịch bản sử dụng đất 2020 giảm 0,8 %. Tổng lượng dòng chảy qua 8 tháng mùa kiệt bắt đầu từ tháng 01 đến tháng 8 giảm 1 %. Mùa lũ lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn xuất hiện từ tháng 9 đến tháng 12, cho thấy tổng lượng dòng chảy vào mùa lũ giảm 0,9 %. Bên cạnh đó, lưu lượng dòng chảy mặt (SUR_Q) lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn có xu thế tăng. Vào 3 tháng mùa kiệt lớn nhất trong năm là tháng 01 đến tháng 3 tổng lượng dòng chảy mặt ứng với kịch bản sử dụng đất 2015 so với kịch bản sử dụng đất 2020 tăng 0,5 %. Tổng lượng dòng chảy qua 8 tháng mùa kiệt bắt đầu từ tháng 01 đến tháng 8 ứng với 2 kịch bản tăng 0,6 %. Mùa lũ lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn xuất hiện từ tháng 9 đến tháng 12, cho thấy tổng lượng dòng chảy vào mùa lũ ứng với 2 kịch bản tăng 0,2 %. Nhìn chung lưu lượng dòng chảy mùa kiệt có xu thế giảm, lưu lượng dòng chảy mùa lũ có xu thế tăng nguyên nhân có thể do trên toàn lưu vực theo số liệu thống kê, diện tích đất rừng chiếm trên 93 % chỉ giảm 1 %, còn hơn 92 %, diện tích đất đô thị tăng từ 0,95 % lên 1,53 %, diện tích đất trống tăng từ 1,58 % lên gần 3 %. Do vậy nhìn chung, dòng chảy không bị ảnh hưởng lớn trên toàn lưu vực. 186 Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023
TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Lê Thị Hường (2017). Quản lý tổng hợp lưu vực sông lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn và vùng bờ biển Quảng Nam - Ðà Nẵng. Tạp chí Môi trường. [2]. Evans R. and Boardman J., (2003). Curtailment of muddy floods in the Sompton, South Downs, West Sussex, Southern England. Soil Use Manage 19, p. 223-231. [3]. Nguyễn Thị Hồng và cộng sự (2014). Ứng dụng GIS và mô hình SWAT đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến lưu lượng dòng chảy lưu vực sông Vu Gia. Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự ̩ nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, tr. 80-85. ̩ [4]. Nguyễn Kim Lợi và cộng sự (2012). Tài liệu hướng dẫn sử dụng mô hình SWAT phiên bản 2012. [5]. Nguyễn Kim Lợi và cộng sự (2013). Tài liệu hướng dẫn sử dụng mô hình SWAT phiên bản 2013. [6]. Mauro Di Luzio, Raghavan Srinivasan and Jeffrey G. Arnold (2002). Integration of watershed tools and the SWAT model into basins. Journal of the American Water Resources Association, Vol. 38, No. 4. [7]. Trương Vân Anh (2020). Nghiên cứu ứng dụng thuật toán học máy trong dự báo dòng chảy lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn. Báo cáo tổng kết đề tài CS.2020.05.14. [8]. Trịnh Thị Hoài Thu, Bùi Thị Thúy Đào, Nguyễn Viết Nghĩa, Đào Mai Hương (2020). Ứng dụng GIS xác định hình thái lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn. Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất, tập 61, kỳ 4, tr. 25-35. [9]. Trần Văn Tình (2013). Xây dựng bản đồ ngập lụt vùng hạ lưu lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn. Luận văn Thạc sĩ khoa học. [10]. J. G. Arnold, P. M. Allen and D. Morgan (2001). Hydrologic model for design of constructed wetlands. Wetlands, Vol. 21, No. 2, p. 167-178. [11]. S. L. Neitsch (2009). Overview of Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model. In: Arnold, J et al., eds, 2009, Soil and Water Assessment Tool (SWAT): Global Applications, Special Publication No. 4, World Associatiom of Soil and Water Conservation, Bangkok: Funny Publishing. BBT nhận bài: 01/8/2023; Chấp nhận đăng: 15/9/2023 Hội thảo Khoa học Quốc gia 2023 187