Đánh giá trạng môi trường tài nguyên nước ứng dụng GIS&SWAT để quản lý lưu lượng chất lượng nước lưu vực sông Công – Tỉnh Thái Nguyên Tổng quan * Ngoài nước Khoa học viễn thám sản phẩm khoa học loại, hình thành với mục đích giám sát bề mặt trái đất, ứng dụng rộng rãi từ năm 1970 kỷ trước, phổ biến nước có kinh tế mạnh Mỹ, Anh, Canada, Nhật Bản, Pháp, Đài Loan (Trung Quốc) Ngày khoa học viễn thám thâm nhập hầu hết vào lĩnh vực nghiên cứu nói chung tài nguyên & môi trường nói riêng, mạnh, lợi ích đáng kể như; nghiên cứu đối tượng từ xa khứ, tiết kiệm thời gian, công sức, chi phí tài Công cụ đánh giá đất nước“ SWAT (Soil and Water Assement Tools) mô hình vật lý xây dựng từ năm 90’s tiến sỹ Dr Jeff Arnold thuộc trung tâm nghiên cứu đất nông nghiệp USDA- Agricultural Research Service (ARS) xây dựng nên Mô hình xây dựng để mô ảnh hưởng việc quản lý sử dụng đất đến nguồn nước, bùn cát hàm lượng chất hữu đất hệ thống lưu vực sông khoảng thời gian Tiền thân mô hình SWAT mô hình SWRRB ((Simulator for Water Resources in Rural Basins) (Williams et al., 1985; Arnold et al., 1990)) mô hình ROTO ((Routing Outputs to Outlet) (Arnold et al., 1995)) Mô hình chia lưu vực làm vùng hay lưu vực nhỏ Phương pháp sử dụng lưu vực nhỏ mô hình mô dòng chảy tiện lợi mà lưu vực có đủ số liệu sử dụng đất đặc tính đất Sự kết hợp Viễn thám & GIS công cụ SWAT sử dụng nhiều nơi giới, nghiên cứu sử dụng tập trung vào việc đánh giá lưu lượng chất lượng nước lưu vực sông tác động biến đổi sử dụng đất, biến đổi khí hậu, cụ thể số nghiên cứu sau; Mô hình dòng chẩy mặt ngầm( Arnold, JG, PM Allen, and G Bernhardt, 1993 J Hydrol J Hydrol 142:47-69 142:47-69) Các mô hình tăng cường chất lượng nước QUAL2E QUAL2E-UNCAS (Brown, LC and TO Barnwell, Jr., 1987, USA) Sự kết hợp mô hình chất lượng lưu vực nhỏ với công cụ GIS (Srinivasan, R., JG Arnold, năm 1994, Water Resources Bulletin 30(3):453-462) Ảnh hưởng biến đổi không gian lên mô hình lưu vực (Mamillapalli, S., R Srinivasan, JG Arnold, and BA Engel, 1996, Conference/Workshop on Integrating GIS and Environmental Modeling, Sante Fe, New Mexico, January, 21-25) * Trong nước Ứng dụng khoa học viễn thám vào lĩnh vực nghiên cứu áp dụng mạnh từ năm 2000 trở lại đây, thiếu điều kiện sở vất chất nguồn nhân lực Tuy nhiên có nhiều công trình, đề tài nghiên cứu ứng dụng có hiệu khoa học viễn thám lĩnh vực như; quản lý tài nguyên (đất, rừng), quản lý giám sát môi trường (nước, đất), dự báo thiên tai Sự hình thành Trạm Thu ảnh vệ tinh tháng năm 2009, thuộc Bộ Tài nguyên & Môi trường sở hứa hẹn cho Việt Nam có nhiều hội ứng dụng khoa học viễn thám cho nhiều ngành nhiều lĩnh vực, có quản lý & bảo vệ tài nguyên môi trường Sử dụng công cụ SWAT nhà nghiên cứu quan tâm năm trở lại đây, nhiều đề tài nghiên cứu sử dụng công cụ để đánh giá tác động người thiên nhiên đến lưu vực số sông lớn Việt Nam, cụ thể số nghiên cứu sau: Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thông số phân bố SWAT để đánh giá ảnh hưởng việc sử dụng đất đến bồi lắng hồ chứa nước, ứng dụng tính toán cho lưu vực hồ chứa nước Đại Lải (Phạm Thị Lan Hương, ĐH Thủy Lợi Hà Nội Ứng dụng mô hình SWAT đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến dòng chảy lưu vực sông đáy địa bàn TP Hà Nội (Lê Văn Linh, Viện Khoa học Khí tượng Thủy Văn Môi trường) Nghiên cứu ứng dụng mô hình SWAT sử dụng hợp lý tài nguyên nước lưu vực sông Mã (Vũ Thị Thu, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam) Tính cấp thiết Nước tài nguyên đặc biệt quan trọng, định tồn phát triển sống trái đất Đặc điểm tài nguyên nước tái tạo theo quy luật thời gian không gian Nhưng quy luật tự nhiên, hoạt động người tác động không nhỏ đến vòng tuần hoàn nước Việt Nam có nguồn tài nguyên nước phong phú khoảng 2/3 lại bắt nguồn từ lãnh thổ quốc gia, mùa khô lại kéo dài từ - tháng làm cho nhiều vùng thiếu nước trầm trọng Dưới áp lực gia tăng dân số, nhu cầu phát triển kinh tế xã hội ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên nước tăng dòng chảy lũ, lũ quét, cạn kiệt nguồn nước mùa cạn, hạ thấp mực nước ngầm, suy thoái chất lượng dòng chảy nước Lưu vực sông hiểu vùng lãnh thổ mà tất mưa rơi hình thành nên dòng chảy (chảy mặt ngầm) tiêu thoát dòng, lưu vực sông nguồn nuôi dưỡng sông, suối, hoạt động lưu vực ảnh hưởng đến dòng sông Quản lý lưu vực sông hoạt động diễn nhiều nước giới Việt Nam nửa cuối kỷ 20 phát triển mạnh vài thập kỷ gần đây, nhằm đối phó với thách thức khan nước, gia tăng tình trạng ô nhiễm suy thoái nguồn tài nguyên môi trường lưu vực sông Hiện Việt Nam nhiều tổ chức quản lý lưu vực sông thành lập (Ban quản lý bảo vệ lưu vực sông) Sông Cầu, Sông Hồng, Sông Nhuệ, Sông Đáy, Sông Đồng Nai, Sông Mê Kông , để quản lý tổng hợp thống tài nguyên nước, đất tài nguyên khác lưu vực sông Nhằm tối đa hóa lợi ích kinh tế phúc lợi xã hội cách công không làm tổn hại đến tính bền vững hệ thống môi trường trọng yếu lưu vực, trì điều kiện môi trường sống lâu bền cho người Sông Công chi lưu sông Cầu, có chiều dài 96km, diện tích lưu vực 951km Được bắt nguồn từ vùng Đèo Khế, tỉnh Thái Nguyên, sông chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, chảy qua thị xã Sông Công hội lưu với sông Cầu ranh giới xã Thuận Thành (huyện Phổ Yên), Trung Giã (huyện Sóc Sơn, Hà Nội) Hợp Thịnh (huyện Hiệp Hòa tỉnh Bắc Giang) Trong 10 năm trở lại kinh tế Thái Nguyên phát triển mạnh, hình thành nhiều khu công nghiệp, nhiều nhà máy, nhiều khu vui chơi giải trí có khu công nghiệp hình thành vùng lưu vực sông Công tiếp tục phát triển năm tới theo chương trình mục tiêu phát triển kinh tế tỉnh Thái Nguyên đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2030 Sự phát triển kinh tế nhanh mạnh gây nhiều sức ép đến môi trường lưu vực sông Công (Ví dụ như; Khu công nghiệp Sông Công có 28 doanh nghiệp hoạt động sản xuất, kinh doanh với lượng nước thải thải môi trường khoảng 1.400m 3/ngày, đêm toàn lượng nước thải nêu chưa xử lý đạt tiêu chuẩn an toàn theo quy định Nhà nước, trích báo Thái Nguyên , đăng website http://land.cafef.vn, thứ 2, 24/08/2009 Bên cạnh việc khai thác nguồn tài nguyên sông Công hồ Núi Cốc (cát, sỏi, đánh, bắt cá, khai thác gỗ ), sử dụng loại thuốc bảo vệ thực vật cho trồng, việc phát triển mạnh khu công nghiệp thượng nguồn hạ nguồn lưu vực sông Công, việc mở rộng khu du lịch ven hồ Núi Cốc có ảnh không tốt tới môi trường nước lưu vực sông Công Nghiên cứu tài nguyên môi trường nước lưu vực sông bị tác động biến đổi sử dụng đất, phát triển kinh tế xã hội biến đổi khí hậu thực nhiều nơi giới Việt Nam Đối với lưu vực sông Công tỉnh Thái Nguyên có số đề tài nghiên cứu như: Trần Quốc Hưng, 2010, Nghiên cứu khả hấp thụ Cácbon trạng thái rừng làm sở cho việc chi trả dịch vụ môi trường khu vực Hồ Núi Cốc - Tỉnh Thái Nguyên, ĐHNL Thái Nguyên, Đề tài cấp Bộ Võ Quế, 2003, Điều tra xây dựng báo cáo trạng môi trường khu du lịch hồ Núi Cốc - tỉnh Thái Nguyên, Viện nghiên cứu phát triển du lịch, Đề tài cấp Hà Văn Thuân, 2011, Nghiên cứu sử dụng ảnh viễn thám đa thời gian để xác định biến đổi lớp phủ thực vật xã Tân Thái – Đại Từ - Thái Nguyên, Trường ĐHNL Thái Nguyên, Đề tài cấp Bộ Trần Văn Tựa, 2010, Nghiên cứu, đánh giá trạng ô nhiễm môi trường nước tảo độc hồ Núi Cốc (Thái Nguyên); Đề xuất giải pháp quản lý tổng hợp nước hồ, Viện Công nghệ Môi trường, Đề tài cấp Bộ Từ thực tế cho thấy việc tiến hành nghiên cứu có tính chất tổng quát liên quan đến diễn biến điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội, trình biến đổi sử dụng đất phương thức quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Công cần thiết Để đánh giá trạng lưu lượng chất lượng nước, xây dựng mô hình dự báo diễn biến lưu lượng & chất lượng nước tương xây dựng sở liệu tài nguyên nước lưu vực sông Công, nhằm giúp cho quan quản lý có công cụ để quản lý tài nguyên nước lưu sông Công ngày hiệu Mục tiêu Xây dựng sở liệu tài nguyên nước, đánh giá trạng tài nguyên nước xây dựng mô hình dự báo lưu lượng chất lượng nước tương lai lưu vực sông Công Thái Nguyên Nội dung - Điều tra thu thập liệu đầu vào; ảnh vệ tinh, đồ số, liệu nước, thông tin điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội lưu vực sông Công - Đánh giá trạng môi trường nước sông Công - Xây dựng sở liệu quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Công phần mềm GIS, để quản lý liệu thuộc tính liệu không gian lưu vực - Đánh giá xây dựng mô hình dự báo lưu lượng chất lượng nước lưu vực sông Công tương lai công cụ SWAT Tải file Đánh giá trạng môi trường tài nguyên nước ứng dụng GIS&SWAT để quản lý lưu lượng chất lượng nước lưu vực sông Công – Tỉnh Thái Nguyên PP nghiên cứu • Thu thập liệu, số liệu Được thu thập từ quan ban ngành Trung ương địa phương, viện nghiên cứu, trường trường ĐH nước có liên quan đến nội dung đề tài • Tổng hợp phân tích số liệu Sử dụng số phần mềm tin học để tổng hợp phân tích số liệu phần mềm Excel, SPSS • Xây dựng đồ số Sử dụng phần mềm GIS viễn thám để xây dựng đồ chuyên đề phần mềm Mapinfo, ArcGIS, ArcView, Envi • Đánh giá lưu lượng chất lượng nước, xây dựng mô hình dự báo tương lai Sử dụng công cụ SWAT để đánh giá trạng xây dựng mô hình dự báo lưu lượng chất lượng nước tương lai Hiệu KTXH Sử dụng công cụ viễn thám & GIS SWAT để đánh giá lưu lượng chất lượng nước lưu vực sông qua nhiều năm tiết kiệm thời gian, công sức, tài có độ xác cao với phương pháp làm địa phương Kết nghiên cứu đề tài giúp nhà quản lý, nhà quy hoạch, cá nhân, tổ chức sinh sống hoạt động lưu vực sông Công có nhận thức rõ nét lưu lượng chất lượng môi trường nước lưu vực sông Công, đặc biệt môi trường nước cung cấp cho sinh hoạt ĐV sử dụng - Khoa Tài nguyên & Môi trường – Trường ĐHNL - Phòng Quản lý Tài nguyên Nước Khí tượng thủy văn - Sở TNMT Thái Nguyên