TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN BỘ MÔN QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN NGUYỄN THỊ BÍCH PHƯỢNG, 3113831 ĐÁNH GIÁ THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT LÊN ĐẶC TÍNH THỦY VĂN LƯU VỰC SÔNG DƯƠNG ĐÔNG, PHÚ QUỐC, KIÊN GIANG Giảng viên hướng dẫn Th.s Võ Quốc Thành T.s Văn Phạm Đăng Trí Cần Thơ, tháng 12/2014 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN BỘ MÔN QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN NGUYỄN THỊ BÍCH PHƯỢNG, 3113831 ĐÁNH GIÁ THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT LÊN ĐẶC TÍNH THỦY VĂN LƯU VỰC SÔNG DƯƠNG ĐÔNG, PHÚ QUỐC, KIÊN GIANG Giảng viên hướng dẫn Th.s Võ Quốc Thành T.s Văn Phạm Đăng Trí Cần Thơ, tháng 12/2014 ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thànhluận văn này, em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến tất Thầy, Cô khoa Môi Trường Tài Nguyên Thiên Nhiên.Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến Ths.Võ Quốc Thành với tư vấn hỗ trợ lớn xây dựng phương pháp thực hướng dẫn trực tiếp luận văn tốt nghiệp.Đặc biệt, em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Văn Phạm Đăng Trí giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi em suốt trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn Anh, Chị nhóm nghiên cứu tài nguyên nước “ Phòng Máy Tính” Rất chân thành gởi lời cảm ơn đến anh Giáp Văn Vinh- Trung Thủy Văn Sông Cửu Long, Cô, Chú, Anh, Chị cán Trạm Khí Tượng Hải Văn Phú Quốc, Phòng Tài Nguyên Môi Trường huyện Phú Quốc Sở Tài Nguyên Môi Trường tỉnh Kiên Giang Tuy em cố gắng, hạn chế hiểu biết kinh nghiệm nên không tránh khỏi sai sót mong đóng góp ý kiến Quí Thầy, Cô Bạn Kính chúc sức khỏe thành công Cần Thơ, ngày tháng 12 năm 2014 iii TÓM TẮT Nghiên cứu thực để xem xét đặc tính thủy văn đánh giá tác động thay sử dụng đất lên xu hướng dòng chảy lưu vực sông Dương Đông, Phú Quốc Kiên Giang Mô hình SWAT (Soil and water Assesment Tool) ứng dụng để mô hai kịch bản: (i) kịch xây dựng thông số cho mô hình,(ii) kịch đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất lên dòng chảy xét điều kiện cụ thể trạng năm 2005 2010 Nghiên cứu đo đạc thủy lực sông Dương Đông vào đầu mùa mưa để xây dựng thông số cho mô hình.Thêm vào đó, phân tích độ nhạy thực để lựa chọn thông số có ảnh hưởng đáng kể đến lưu vực nghiên cứu Qua đó,hệ số trễ dòng chảy mặt (SUR_LAG), hệ số triết giảm dòng chảy ngầm (APHAL_BF), hệ số dòng chảy mặt (CN2), độ dẫn thủy lực dòng chảy (CH_K2), hệ số nhám bề mặt (OV_N) hệ số nhám bề mặt (CH_N2) lựa chọn hiệu chỉnh mô hình Kết hiệu chỉnh với hệ số tương quan R2=0,94 hệ số hiệu NS=0,68 Kiểm định mô hình với R2=1 NS=0,99 Bên cạnh đó, mô dòng chảy dựa kịch sử dụng đất (SDĐ 2005, SDĐ 2010) cho thấy,dòng chảy bề mặt thay đổi trạng sử dụng đất năm 2005 2010 có khác biệt không đáng kể iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT iv DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH ix DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT x CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.2.1 Mục tiêu tổng quát 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1.4.1 Ý nghĩa khoa học 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn 1.4.3 Cấu trúc luận văn CHƯƠNG LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1.1 Vị trí khu vực nghiên cứu 2.1.2 Đặc điểm tự nhiên khí hậu 2.1.3 Hiện trạng sử dụng nguồn nước địa phương 2.2 KHÁI QUÁT VỀ MÔ HÌNH THỦY VĂN 2.2.1 Khái quát tính ứng dụng mô hình thủy văn 2.2.2 Giới thiệu mô hình thủy văn SWAT 10 v 2.2.3 Cơ sở hình thành lưu vực mô dòng chảy lưu vực 11 2.2.4 Các trình cân nước lưu vực 12 a Hệ số dòng chảy mặt 154 b Diễn toán dòng chảy kênh 15 c Bốc thoát 17 d Quá trình thấm nước ngầm 17 2.2.5 Khái quát phương pháp hiệu chỉnh mô hình tự động 17 2.2.6 Các nhóm thông số mô hình 19 a Các thông số đất nước ngầm 19 b Các thông số hệ thống kênh 20 c Các thông số dòng chảy mặt 20 2.4 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 21 2.4.1 Các nghiên cứu nước 21 2.4.2 Các nghiên cứu nước có liên quan 22 CHƯƠNG 23 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 3.1 PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN 23 3.1.1 Sơ đồ nghiên cứu 23 3.1.2 Các yếu tố đầu vào mô hình SWAT 24 a Bản đồ sử dụng đất loại đất 24 b Địa hình (DEM) 25 c Khí tượng 25 d Thủy văn 26 3.1.3 Phương pháp đo đạc thủy văn 26 3.1.4 Hoạt động người 27 3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 3.2.1 Thu thập liệu mô hình SWAT 27 3.2.2 Xử lý số liệu đầu vào 28 3.2.3 Xây dựng kịch 28 vi Thiết lập mô hình 28 3.4 4.1.1 Lựa chọn số thông số hiệu chỉnh 28 Đánh giá kịch sử dụng đất 31 3.5 CHƯƠNG 32 KẾT QUẢ THẢO LUẬN 32 4.1 HIỆU CHỈNH, KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH 32 4.1.1 Phân tích độ nhạy thông số đầu vào 32 4.1.2 Kết hiệu chỉnh kiểm định mô hình 32 4.1.3 Phân tích yếu tố không chắn 36 4.2 Ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất lên lưu vực nghiên cứu 37 4.2.1 Đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất lên dòng chảy 37 4.2.2 Phân phối nguồn nước lưu vực 38 CHƯƠNG 40 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 5.1 Kết Luận 40 5.2 Kiến nghị 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 vii DANH MỤC BẢNG Bảng Tựa bảng Trang Bảng Một số loại sử dụng đất lưu vực Bảng 2 Giá trị dòng chảy bề mặt ( SCS Engineer Division, 1986) 14 Bảng Các yếu tố khí tượng áp dụng 26 Bảng Các kịch xây dựng cho mô hình 28 Bảng 3.3 Các thông số lựa chọn hiệu chỉnh mô hình 29 Bảng Bảng đánh giá mức độ đánh giá hệ số NS 30 Bảng Giá trị độ nhạy thông số hiệu chỉnh kiểm định mô hình 32 Bảng Các thông số hiệu chỉnh mô hình 33 viii DANH MỤC HÌNH Hình Tên hình Hình 1 Hình DEM vị trí lưu vực nghiên cứu Biểu đồ phân phối lượng mưa đặc trưng giai đoạn 1988-2012 trạm hải văn Phú Quốc- Biển Tây Quá trình hình thành hướng dòng chảy (A) hướng dòng chảy, (B) Hình 2 Trang 12 Mạng lưới dòng chảy Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 3 Hình Hình Hình Hình Hình 4 Hình Hình Hình Hình Quá trình tập trung dòng chảy nhánh sông Quan hệ mưa dòng chảy đường cong CN Mối quan hệ nước đất hệ thống sông, suối Mối quan hệ thông số cân nước Sơ đồ nghiên cứu Bản đồ sử dụng đất 2010 Bản đồ loại đất khu vực nghiên cứu Tác động người lên lưu vực nghiên cứu (Phú Quốc 6/2014) Tương quan dòng chảy thực đo mô Tương quan dòng chảy thực đo lượng mưa Phân bố lượng mưa từ tháng đến tháng năm 2014 Tính chắt chắn giai đoạn hiệu chỉnh mô hình Tính chắt chắn giai đoạn kiểm định mô hình Xu hướng biến động dòng chảy hai kịch Thay đổi sử dụng đất 2005 2010 Phân phối nguồn nước lưu vực 12 13 20 21 23 24 25 27 35 35 35 36 36 37 38 38 ix DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt: DEM: KB: UBND: SDĐ: Biến đổi khí hậu Cao độ số Kịch Ủy ban nhân dân Sử dụng đất x Luận văn tốt nghiệp QLTN&MT K37 Sự phù hợp thông số khoảng giá bị chi phối giá trị thiết lập thông khác (Agricultura,2005) Do đó, giá trị xác nhận thông số, bên cạnh đảm bảo ý nghĩa vật lý cân đối, phù hợp với thông số lại.Tuy nhiên, việc lựa chọn phạm vi giá trị cho thông số cònmang tính chủ quan, nhiều thông số lường chi phí bỏ để thực đo đạc cao (Muleta &Nicklow, 2005) Vì thế, thiết lập thông số cho mô hình cần kết hợp nhiều yếu tố: kinh nghiệm sử dụng mô hình, hiểu biết số đặc trưng khu vực nghiên cứu cần thu thập nhiều nguồn tài liệu khác nhau, thuộc nhiều lĩnh vực nghiên cứu để phục vụ cho trình hiệu chỉnh mô hình (Muletaet al., 2005) Việc lựa chọn phương pháp đánh giá kết mô bước quan trọng để kiểm tra đầu từ mô hình.Các phương pháp đánh giá chủ yếu dựa sai số dòng chảy thực đo dòng chảy mô nên đánh giá mức độchung, chưa phân tích tính cực trị số điểm Hệ sốNash-Sutcliffeđược lựa chọn đểđánh giá kết mô hình nhiều hiệu chỉnh kiểm định mô hình, Bảng 3.4 thể mức đánh giá kết đầu từ mô hình Phương trình hệ số NASH có dạng: (3 1) NS= lưu lượng thực đo : lưu lượng mô : Trung bình mô Nếu hàm chứa nhiều biến hàm mục tiêu định nghĩa (3 2) Bảng 4: Bảng đánh giá mức độ đánh giá hệ số NS Mức độ đánh giá Rất tốt Tốt Chấp nhận Nguyễn Thị Bích Phượng (3113831) NS 0,75-1 0,65-0,75 0,5-0,65 30 Luận văn tốt nghiệp Kém QLTN&MT K37 0,5 Nguồn: Moriasi et al., 2007 Độ nhạy thông số đánh giá thông qua hàm tương quan hồi quy Trong đó: b: giá trị tham số 3.5 Đánh giá kịch sử dụng đất Trong phần này, số liệu khí tượng sử dụng kết hợp số liệu thực đo mô WGN để tính toánvà lấp trống số giá trị khí tượng bị thiếu(Arnold et al., 2012) Bên cạnh đó, chức hiệu chỉnh mô hình dòng chảy thực đo SWAT-CUP áp dụng.Mục đích phương pháp nhằm xác nhận thông số hiệu chỉnh kiểm định vào kịch mô để đưa xu hướng biến động dòng chảy KB2 (SDĐ2005, SDĐ2010).Kết mô kịch đánh giá dựa vào dãy phân phối giá dòng chảy 95PPU Nguyễn Thị Bích Phượng (3113831) 31 Luận văn tốt nghiệp QLTN&MT K37 CHƯƠNG KẾT QUẢ THẢO LUẬN 4.1 HIỆU CHỈNH, KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH 4.1.1 Phân tích độ nhạy thông số đầu vào Các thông số mô hình thể quaBảng 4.1; đó, t-Star dùng đánh giá mức độ nhạy thông số vàP-value để thể mức ý nghĩa thông số Qua trình hiệu chỉnh kiểm định mô hình cho thấy, thông số SUR_LAG, CH_K2, CN2, CH_N2, ALPHA_BF OV_N đánh giálà giá trị nhạy cảm hai giai đoạn Bảng 1: Giá trị độ nhạy thông số hiệu chỉnh kiểm định mô hình Thông số t-Stat P-Value r REVAPMN.gw 0,00 1,00 v GW_DELAY.gw -0,20 0,84 v ESCO.bsn -0,59 0,55 v GWQMN.gw -0,90 0,37 r SOL_K( ).sol -1,16 0,25 v CANMX.hru 1,37 0,17 r SOL_AWC( ).sol -1,58 0,11 r OV_N.hru 3,48 0,00 v ALPHA_BF.gw -5,01 0,00 r CH_N2.rte 5,78 0,00 r CN2.mgt -14,00 0,00 v CH_K2.rte 16,40 0,00 -177,40 0,00 v SURLAG.bsn 4.1.2 Kết hiệu chỉnh kiểm định mô hình Từ 13 thông số lựa chọn ban đầu, sau xem xét độ nhạy nghiên cứu chọn thông số điều chỉnh giá trị phù hợp với lưu vực nghiên Giá trị hiệu chỉnh thông số trình bày Bảng 4.2 Nguyễn Thị Bích Phượng (3113831) 32 Luận văn tốt nghiệp QLTN&MT K37 Bảng 2: Giá trịxác nhận thông số sau hiệu chỉnh Thông tin STT Tên thông số Giá trị Nhóm thông số Giá trị mặc định Min Max r_CN2 mgt - -0,247 -0,189 v_ALPHA_BF gw 0.048 0,0001 0,0002 v_CH_K2 rte 290 310 v_SURLAG bsn 0,05 0,2 r_CH_N2 rte 0.014 0,35 0,64 r_OV_N hru - 3,725 4,217 Trong nghiên cứu này, SUR_LAG thông số có tính nhạy cảm cao vớikhoảng giá trị xác lập SUR_LAG từ 0,05-0.2 Kết phù hợp với nghiên cứu củaLee et al.(2014) lưu vực có độ dốc trung bình từ 1-45o, lớp phủ bề mặt rừng đồng cỏ chiếm chủ yếu, SUR_LAG xác nhận khoảng 0,075.Kết đối chứng cho thấy giá trị hiệu chỉnh cho khu vực nghiên cứu phù hợp.SUR_LAG mức giá trị cho thấy thời gian tập trung dòng chảy ngắn nên khả sinh lũ vào mùa mưa cao lưu giữ nước mặt bị hạn chế.Khảo sát thực tế cho thấy, đa phần lượng nước bề mặt tập chung chủ yếu mùa mưa, thời gian lại năm trữ lượng nước mặt hạn chế Hệ số nhám bề mặt hệ số nhám kênh yếu tố gây cản trở trình tập trung dòng chảy Giá trị xác nhận CH_N2 từ 0,018-0,025 khoảng giá trị phù hợp với(i)giá trị đề nghị giá trị n Manning trongBảng lòng sông cát, kích thước hạt từ trung bình đến lớnvà (ii) mặt cắt điểm xả bị ảnh hưởng công trình nhân tạo từ 15%- 50% giá trị đề nghị bảng điều chỉnh yếu tố ảnh hưởng đến mặt cắt kênh0,02-0,03 (điều chỉnh Aldrified & Garrett,1973).OV_N nghiên cứu cho kết phù hợp so sánh với khoảng giá trị đề nghị 0,4- 0,7 điều kiện lớp phủ bề mặt đồng rừng, đồng cỏ bụi chiếm ưu (Chow et al.,1959) Giá trị ALPHAL_BF (0,0001-0,0002) nhỏ phù hợp với khoảng giá trị đề nghị (0-1) mô hình SWAT.Giá trị nàygiải thích nguyên nhângây dòng chảy hạn chế vào mùa khô hệ thống sông, suối Ngoài ra, ALPHAL_BF giảm thất thoát dòng chảy (dòng chảy nước ngầm cung cấp trở lại hệ thống sông, suối), tăng lượng nước ngầm dự trữ tầng nông góp phần cung cấp nguồn nướccho lưu vực mùa khô Nguyễn Thị Bích Phượng (3113831) 33 Luận văn tốt nghiệp QLTN&MT K37 Đối với lòng sông cát, kích thước hạt trung bình đến nhỏ pha lẫn bùn mức độ trung bình đến cao, độ dẫn thủy lực CH_ K2 (mm/hr) khoảng 228- 342 (EPA,1986), khoảng xác nhận nghiên cứu trước 253(mm/hr)(Chen & Wu, 2012).LANE, (1983) đềnghị, lòng sông cát kích thước lớn, đá sỏi, CH_K2 >127.Trong điều kiện sông Dương Đông, CH_K2 phù hợp khoảng 290-310, CH_K2 phù hợpkhoảng đề nghị nghiên cứu trước Chỉ số CN2 ảnh hưởng trực tiếp lên khả sinh dòng chảy mặt.Với diện tích rừng chiếm 75% vớiba nhóm đất thủy văn B,C, D, số CN nghiên cứu từ 5578 CN2 nghiên cứu so sánh với Bảng 2: Giá trị dòng chảy bề mặt ( SCS Engineer Division, 1986)làkhá phù hợp.Bên cạnh đó, CN2 đồng thời có tính nhạy cảm cao mô hình Do vậy, lớp phủ bề mặt có ảnh hưởng đáng kể đến cân nước lưu vực Giá trị thực đo mô có biên pha dao động phù hợp thể trongHình 4.1, phần lớn giá trị thực đo mô gần nhau, xu hướng hai giai đoạn thể tốt thể qua hệ số tương quan, R2 hiệu chỉnh đạt 0,94, kiểm định R2 đạt tối ưu Hệ số NS giai đoạn hiệu chỉnh đạt 0,68, kiểm định NS đạt 0,99.Tính tương quan mưa dòng chảy thực đo (Hình 4,2) cho thấy, hầu hết thời điểm tương quan lượng mưa dòng chảy đạt tốt Riêng ngày 13/06 lượng mưa cao 356mm lưu lượng dòng chảy lại thấp so với ngày lại, (i)thời gian từ tháng 5-6 giai đoạn bắt đầu mùa mưa, liệu mưa quan trắc cho thấy khoảng ngày 26/05-10/- 06 lượng mưa lưu vực không đáng kể (Hình 4.3),tiềm thấm đất cao Do khoảng thời gian đầu xuất mưa lượng nước bị thấm giữ(ii)Kết mô cần thời gian để chạy ổn định, điều có nghĩa thời gian đầu hiệu chỉnh mô hình thường chứa sai số Nguyễn Thị Bích Phượng (3113831) 34 Luận văn tốt nghiệp QLTN&MT K37 Hình 1: Tương quan dòng chảy thực đo mô Hình 2: Tương quan dòng chảy thực đo lượng mưa Hình 3: Phân bố lượng mưa từ tháng đến tháng năm 2014 Nguyễn Thị Bích Phượng (3113831) 35 Luận văn tốt nghiệp QLTN&MT K37 4.1.3 Phân tích yếu tố không chắn Phân tích yếu tố chắn kết mô hình thực nhằm đánh giá lại kết xây dựng, hiệu chỉnh kiểm định mô hình.Hình 4.4thể mức độ chắcchắn giai đoạn hiệu chỉnh mô hình.Trong đó, p-factor đạt 0,75thể phần lớn dòng chảy thực đo điều năm dãy 95PPU; d-factor mức 0,52 cho thấy độ rộng dãy 95PPU chấp nhận Kết cho thấy tính chắn giai đoạn hiệu chỉnh cao Hình 4: Tính chắt chắn giai đoạn hiệu chỉnh mô hình Hình 5: Tính chắt chắn giai đoạn kiểm định mô hình Kết kiểm định đồng thời đáp ứng tốt Hình 4.5, p-factor đạt tối ưu 1, dfactor tiến mức 0,43 Tuy nhiên, đánh giá tính chắn mô hình tồn hạn chế (i) mô hình chưa định lượng tất yếu tố lưu vực đặc thù (ii) nguồn số liệu đầu vào hạn chế và(iii) hoạt động quản lý nguồn nước người lưu vực điều hành hồ chứa khai thác nguồn nước hệ thống sông Nguyễn Thị Bích Phượng (3113831) 36 Luận văn tốt nghiệp QLTN&MT K37 chính, hoạt động canh tác người dân chưa cập nhật đầy đủ thiết lập mô hình 4.2 Ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất lên lưu vực nghiên cứu 4.2.1 Đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất lên dòng chảy Nghiên cứu chủ yếu xem xét ảnh hưởngcủa thay đổi sử dụng đất lênđặc tính dòng chảy bề mặt.Từ thông số mô hình hiệu chỉnh kiểm định KB1, kịch sử dụng đất thiết lập Do KB1 xác nhận vào đầu mùa mưakhả giữ nước lớp đất cao khả tiếp nhận nguồn đầu vào nước ngầm tầng nông tối ưu Trong khi, cuối mùa mưa lượng nước chứa tầng chứa bão hòa lớp thay đổi, kéo theo biến động đồng thời lên yếu tố đất nước ngầm tầng nông Do vậy, kịch sử dụng đấtchỉ xem xét khoảng thời gian Hình 4.6 thể dòng chảy biến động thời gian từ tháng 5,6 năm 2005 đến 5,6 năm 2010 Kết cho thấy với trạng thay đổi sử dụng đất từ 2006-2010 dòng chảy lưu vực thay đổi khôngđáng kể Sự biến động dòng chảy năm chủ yếu phân phối lượng mưa đầu vào lượng nước dự trữ tầng chứa nước đất vào thời gian trước Ngoài ra, thực tế biến động sử dụng đất trình thay đổi, cần có nhiều sở để đánh giá thay đổi dòng chảytừng kịch qua cácnăm.Việc đưa dự báo cụ thể, mô hình cần hiệu chỉnh với số liệu thực đo dòng chảy đủ dài số liệu khí tượng đầu vào chi tiết Hình 6: Xu hướng biến động dòng chảy hai kịch Kết phản ánh xu hướng thay đổi sử dụng đất từ năm 2005 đến 2010.Trong khi, diện tích rừng đặc dụng có xu hướng mở rộng (2,77%) diện tích rừng phòng hộ Nguyễn Thị Bích Phượng (3113831) 37 Luận văn tốt nghiệp QLTN&MT K37 giảm mạnh(7,11%) Đáng ý diện tích đất trồng công nghiệp đất lâm nghiệp tăng nhanh(18,04%)diện tích phần lớn chuyển từ đất rừng đất nông nghiệp Diện tích đất vườn giảm giai đoạn từ 7,46% xuống 0,4% Diện tích chuyển đổi loại hình sử dụng đất thể Hình 4.7 % lưu vực % lưu vực 2010 2005 Chú thích (b) (a) Hình 7: Thay đổi sử dụng đất 2005 2010 4.2.2 Phân phối nguồn nước lưu vực Sự phân phối nguồn nước phản ảnh thông qua điều kiện lớp phủ thực vật, loại đất phân bố độ dốc Những khu vực rừng phát triển, dòng chảy mặt bị hạn chế,tạo Nguyễn Thị Bích Phượng (3113831) 38 Luận văn tốt nghiệp QLTN&MT K37 đầu vào ổn định cho trình thấm đất, tăng lượng nước dự trữ tầng chứa nước ngầm tầng nông tầng sâu.Kết mô cho thấy, khu vực tiểu lưu vực thứ 21, 20 vùng có nguồn nước dồi (Hình 4.8).Khu vực có địa hình tương đối thấp, chủ yếu khu dân cư, đất trồng loại công nghiệp phần diện tích rừng phòng hộ xen kẽ khu đồng cỏ.Phần lớn diện tích tiểu lưu vực lại nằm khu rừng đặc dụng – vườn Quốc gia Phú Quốc, diện tích mặt nước không nhiều trừ khu vực hồ chứa nước Dương Đông phần nhiều diện tích nằm tiểu lưu vực số 13, hệ thống sông suối nhỏ, trữ lương dòng chảy không đáng kể, khu lung, bào nằm xen kẽ tăng khả tích trữ nước mặt Tuy nhiên, hầu hệ thống suối, ao, đầm diện tích không lớn dòng chảy hạn chế vào mùa khô Hình 8: Phân phối nguồn nước lưu vực Nguyễn Thị Bích Phượng (3113831) 39 Luận văn tốt nghiệp QLTN&MT K37 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết Luận - Kết nghiên cứu đưa đặc trưng thủy văn lưu vực.Theo đó, thời tập trung dòng chảy có ảnh hưởng đáng kể đến phân phối dòng chảy bề mặt, trình diễn nhanh hệ số nhám bề mặt giảm số sinh dòng chảy tăng Bên cạnh đó, ALPHAL_BF ảnh hưởng đáng kể đến lưu vực nghiên cứu - Kết xây dựng kịch sử dụng đất với thông số mô hình cho thấy thay đổi trạng sử dụng đất giai đoạn năm 2005, 2010 chưa làm biến động nhiều lên chế độ dòng chảy lưu vực Tuy nhiên, diện tích rừng phòng hộ bị thu hẹp mật độ dân cư gia tăng thay đổi dòng chảy bề mặt cần xem xét - Kết hiệu chỉnh thực với số liệu chưa đủ dài, số yếu tố thực địa chưa đề cập hết mô hình như: hoạt động hồ chứa,các hệ thống xả nước, Kết đo đạc dòng chảy thực địa không tránh khỏi tác động yếu tố môi trường nhân tạo (sai số trình đọc mực nước, đo mặt cắt, hoạt động người dân, mưa, gió) - Hiệu chỉnh mô hình với giá trị trạm đo, chưa tối ưu xét quy mô diện tích lưu vực chấp nhận 5.2 Kiến nghị - Nghiên cứu lần khẳng định khả ứng dụng công cụ mô hình toán khu vực điều kiện nghiên cứu bị hạn chế để quản lý nguồn tài nguyên nước cho lưu vực Đồng thời thông tin từ nghiên cứu hỗ trợ cho quyền địa phương có sở để đánh giá phương án quy hoạch sử dụng đất nước - Số liệu dòng chảy thực đo bị giới hạn có ảnh hưởng định đến kết hiệu chỉnh kiểm định mô hình Do cần cung cấp số liệu thực đo đủ dài để kịch dự báo xác thực Nguyễn Thị Bích Phượng (3113831) 40 Luận văn tốt nghiệp QLTN&MT K37 - Kết đề tài chưa bao hàm hết tất yếu tố tác động lên dòng chảy, khu vực gần cửa sông Nghiên cứu mong muốn mở rộng đánh giá thêm tác động thêm tác động triều lên dòng chảy khu vực hạ lưu lưu vực thông qua ứng dụng mô hình thủy lực nghiên cứu Nguyễn Thị Bích Phượng (3113831) 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Huỳnh Văn Định,(2010), Chuyển đổi đồ sử dụng đất sang hệ thống phân loại WRB số đặc tính hóa học đất vườn trồng tiêu huyện Phú Quốc tỉnh Kiên Giang Đại học Cần Thơ, trang 33:50 Lê Văn Nghinh, Bùi Công Quang, Hà Thanh Tùng,(2006), Mô hình toán thủy văn, Nhà Xuất Bản Xây Dựng Nguyễn Kim Lợi, Nguyễn Hà Trang Ứng dụng mô hình SWAT đánh giá lưu lượng dòng chảy bồi lắng tiểu lưu vực sông La Ngà Nguyễn Kim Lợi, (2009), Ứng dụng mô hình SWAT để đánh giá chất lượng nước lưu vực sông La Ngà Trường Đại học Nông lâm thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Ý Như, (2009), Sử dụng mô hình SWAT đánh giá ảnh hưởng nhân tố khí hậu, mặt đệm đến dòng chảy Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Nguyễn Ý Như, (2009), Ứng dụng mô hình SWAT khảo sát ảnh hưởng kịch sử dụng đất lưu vực sông Bến Hải Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, trang: 492-498 Nguyễn Thanh Sơn, (2003), Tính toán thủy Văn, Nhà xuất đại học quốc gia Hà Nội trang: 39-45, 170-182 Thái Thành Lượm, Nguyễn Xuân Niệm, Nguyễn Phong Vân, (2012), Phú Quốc Tài Nguyên Môi Trường.Nhà xuất Khoa Hoc Kỹ Thuật,trang :33-35 Trần Thanh Xuân, Trần Thục, Hoàng Minh Tuyển,(2011), Tác động Biến Đổi Khí Hậu đến Việt Nam, Nhà xuất Khoa Hoc Kỹ Thuật, trang: 135-137 Tiếng Anh Abbaspour, K.C et al., (2006) Modelling hydrology and water quality in the pre-alpine / alpine Thur watershed using SWAT , (2007), pp.413–430 Abbaspour, K.C., Johnson, C.A & Genuchten, V., (2004).Estimating Uncertain Flow and Transport Parameters Using a Sequential Uncertainty Fitting Procedure , 1352, pp.1340–1352.Abbaspour, K.C., Schulin, R & Genuchten, M.T Van, 2001.Estimating unsaturated soil hydraulic parameters using ant colony optimization , 24 Nguyễn Thị Bích Phượng (3113831) 42 Agricultura, D.D.E., (2005) Catchment scale water quantity impact analysis related to life cycle assessment for forestry and agriculture , (676) Arnold, J.G et al., (2012) Soil & Water Assessment Tool Chen, J & Wu, Y., (2012) Advancing representation of hydrologic processes in the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) through integration of the TOPographic MODEL (TOPMODEL) features Journal of Hydrology, 420-421, pp.319–328 Available at: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S002216941100905X [Accessed November 5, 2014] Cibin, R & Sudheer, K.P., (2010) Sensitivity and identifiability of stream flow generation parameters of the SWAT model Lee, J.M et al., (2014) Assessing the effect of watershed slopes on recharge/baseflow and soil erosion Paddy and Water Environment, 12(S1), pp.169–183 Available at: http://link.springer.com/10.1007/s10333-014-0448-9 [Accessed November 8, 2014] Lin, S et al., (2012) Evaluating DEM source and resolution uncertainties in the Soil and Water Assessment Tool Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 27(1), pp.209–221 Available at: http://link.springer.com/10.1007/s00477-012-0577x [Accessed November 6, 2014] Mabel, L., Gironás, J & Fernández, B., (2014) Spatial estimation of daily precipitation in regions with complex relief and scarce data using terrain orientation JOURNAL OF HYDROLOGY, 517, pp.481–492 Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2014.05.064 Muleta, M.K & Nicklow, J.W., (2005) Sensitivity and uncertainty analysis coupled with automatic calibration for a distributed watershed model Journal of Hydrology, 306(1-4), pp.127–145 Available at: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S002216940400424X [Accessed November 6, 2014] Narsimlu, B., Gosain, A.K & Chahar, B.R., (2013) Assessment of Future Climate Change Impacts on Water Resources of Upper Sind River Basin, India Using SWAT Nguyễn Thị Bích Phượng (3113831) 43 Model Water Resources Management, 27(10), pp.3647–3662 Available at: http://link.springer.com/10.1007/s11269-013-0371-7 [Accessed October 17, 2014] Rouholahnejad, E et al., Environmental Modelling & Software A parallelization framework for calibration of hydrological models Environmental Modelling and Software,31(2012),pp.28–36.Availableat: http://dx.doi.org/10.1016/j.envsoft.2011.12.001 Schuol, J et al., (2008) Estimation of freshwater availability in the West African subcontinent using the SWAT hydrologic model Journal of Hydrology, 352(1-2), pp.30–49 Available at: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0022169407007755 [Accessed November 7, 2014] Yang, J et al., (2008) Comparing uncertainty analysis techniques for a SWAT application to the Chaohe Basin in China Zimmermann, B., Elsenbeer, H & Moraes, J.M De, (2006) The influence of land-use changes on soil hydraulic properties : Implications for runoff generation , 222, pp.29–38 (Yang et al 2008) Web http://www.wetlandstudies.com/wetlandstudies/resources-regulations/additionalresources/wetland-mitigation/GuideForSelectingManningsRoughnessCoefficients.pdf http://www.crwr.utexas.edu/gis/gishydro00/ArcGIS/chapter12.pdf (2/11/2014) http://swat.tamu.edu/software/swat-executables/ http://www.eawag.ch/forschung/siam/software/swat/index Nguyễn Thị Bích Phượng (3113831) 44 [...]... Luận văn tốt nghiệp QLTN&MT K37 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.2.1 Mục tiêu tổng quát - Đánh giá ảnh hưởng của yếu tố sử dụng đất lên đặc tính thủy văn lưu vực sông Dương Đông 1.2.2 Mục tiêu cụ thể - Tìm hiểu đặc tính thủy văn lưu vực sông Dương Đông và xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chế độ thủy văn - Ứng dụng mô hình thủy văn SWAT (Soil and Water Assessment Tool) tính toán lưu lượng dòng chảy lưu vực. .. phỏng dòng chảy trên lưu vực Xác định lưu vực là bước cần thiết để đánh giá các đặc tính thủy văn. SWAT sử dụng bản đồ cao độ số (DEM) trên cơ sở phần mềm GIS để mô phỏng lưu vực từ đó có thể chia thành nhiều tiểu lưu vực nhỏ Trên mỗi diện tích đất đai của tiểu lưu vực mang những yếu tố đồng nhất về loại đất, kiểu sử dụng đất hay phương thức quản lý có thể chia thành một đơn vị thủy văn (HRU) nhất định... toán 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 Mô hình sử dụng bản đồ nền DEM để mô phỏng hướng dòng chảy trên lưu vực Kết hợp với sử dụng bản đồ sử dụng đất và loại đất để cho ra đơn vị cơ bản thủy văn tương đồng về đặc điểm sử dụng đất và tính chất đất trên lưu vực Tuy vậy, SWAT đòi hỏi một số lượng... vực thượng nguồn) Do vậy, hiểu rõ những đặc tính thủy văn và đánh giá ược tác động của thay đổi sử dụng đất lên dòng chảygiúp địa phương xây dựng các kế hoạch quy hoạch sử dụng tài nguyên đất và nước hợp lý Bên cạnh, bảo tồn những giá trị tự nhiên,còn đảm bảo nguồn tài nguyên này được phân phối cân bằng giữa các khu vực cộng đồng Hình 1 1: DEM và vị trí lưu vực nghiên cứu (Nguồn: http://srtm.csi.cgiar.org)... ngày.Diện tích mặt nước chủ yếu bao gồm các hệ thống sông nhánh và sông chính, suối và hồ chứa nước.Các khu đầm lầy nhỏ ven sông chiếm diện tích không đáng kể(Phòng Tài Nguyên Mô Trường Huyện Phú Quốc,2 010).Bảng 2.1 thể hiện các loại sử dụng đất chínhở Phú Quốc Bảng 2 1: Một số loại sử dụng đất chính trong lưu vực STT Loại sử dụng đất 1 Rừng đặc dụng( rừng tự nhiên lá rộng thường xanh, rừng trồng trưởng... phạm vi lưu vực sông NAM hình thành nên một phần Môđun mưa – dòng chảy (RR – Rainfall Runoff) của bộ mô hình MIKE11 Môđun mưa – dòng chảy (RR) có thể áp dụng độc lập hoặc sử dụng để trình bày một hoặc nhiều lưu vực tham gia, tạo ra dòng chảy bổ sung vào mạng lưới sông Theo cách này thì việc thực hiện xử lý một lưu vực sông nhỏ riêng lẻ hoặc xử lý một lưu vực sông lớn có chứa nhiều lưu vực sông nhỏ... lưu lượng dòng chảy lưu vực theo kịch bản nền và các kịch bản sử dụng đất quá khứ Từ đó, đánh giá tác động của sự thay đổi này lên đặc tính nguồn nước 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Thu thập số liệu khí tượng (lượng mưa, nhiệt độ, tốc độ gió, bức xạ mặt trời và độ ẩm) và các loại bản đồ (bản đồ sử dụng đất, bản đồ các loại đất, bản đồ lưu vực sông) , kết hợp khảo sát điều tra thực địa - Xử lí số liệu, tạo... hình hóa theo tiểu lưu vực mang lại lợi ích khi những vùng khác nhau có những tương đồng về đặc điểm sử dụng đất và tính chất đất có thể áp dụng áp dụng cho nghiên cứu ở khu vực khác(Nguyễn Kim Lợi et al.,).Giới hạn số lượng HRU trong một tiểu lưu vực thường được phân thành từ 1-10 đơn vị, tùy vào tính phức tạp của tiểu lưu vực DEM mô phỏng dòng chảy trên nguyên tắc dòng chảy được chảy giá trị pixcel lớn... ra trong lưu vực và xác định các mối quan hệ giữa các biến này, mô phỏng lại các yếu tố trong hợp phần thủy văn, bao gồm các yếu tố tự nhiên và nhân tạo.Loại mô hình này giúp khái quát được nhiều yếu tố lên thủy văn lưu vực. Khó khăn lớn nhất khi sử dụng mô hình là đòi hỏi người sử dụng phải rất am tường khu vực nghiên cứu và số liệu đầu vào rất lớn Mô hình nhận thức tuy chưa đủ sức để đánh giá toàn... loại đất, lớp phủ bề mặt lưu vực) và nhân tạo (các hoạt động canh tác và khai thác tài nguyên của con người) (Katie Price, 2011).Với sự phát triển của công nghệ máy tính cho phép con người cùng lúc có thể tính toán mộtlượng lớn các biến đầu vào cho các mô hình thủy văn cũng như liên kết với dữ liệu không gian để đưa ra kết quả đánh giá nhanh chóng a Bản đồ sử dụng đất và loại đất Bản đồ sử dụng đất