ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWAT VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN DỰA VÀO CỘNG ĐỒNG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ KHẢ NĂNG THÍCH ỨNG VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TẠI MIỀN TRUNG VIỆT NAM Trường hợp nghi
Trang 1ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWAT VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN DỰA VÀO CỘNG ĐỒNG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ KHẢ NĂNG THÍCH ỨNG VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
TẠI MIỀN TRUNG VIỆT NAM Trường hợp nghiên cứu lưu vực sông Vu Gia, tỉnh Quảng Nam, Việt Nam
(ASSESSING CLIMATE CHANGE IMPACTS AND ADAPTATION IN CENTRAL
VIETNAM USING SWAT AND COMMUNITY BASED APPROACH:
Case study in Vu Gia watershed, Quang Nam Province, Vietnam)
Nguyễn Kim Lợi (1) , Hoàng Thị Thủy (1) , Nguyễn Văn Trai (1) , Nguyễn Thị Huyền (1)
Nguyễn Thị Hồng (2) , Lê Anh Tuấn (3) , Nguyễn Hiếu Trung (3) ,
Trương Phước Minh (4) , Suppakorn Chinvanno (5)
(1) Trường Đại học Nông Lâm TPHCM (2) Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội
(3) Trường Đại học Cần Thơ (4) Trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng (5) Southeast Asia START Regional Center, Bangkok, Thailand
Abstract: With the changes in climate, biophysical, socio-cultural, economic and
technological components, paradigm shift in natural resources management are unavoidably adapt/modified to harmonize with the global changes and the local communities’ needs This research focused on climatic change risk, vulnerability and adaptation in Dong Giang district
in response to climate change impacts as case study The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was applied to assess climate, land use change and practice impacts to soil and water resources in Dong Giang district as upstream of Vu Gia watershed, Quang Nam province This part focuses on the relationship between upstream and downstream in Vu Gia watershed and using sustainable watershed management in response to climate change in Quang Nam province, Vietnam The research also concerns with changes in ecological and socio-economic conditions driven by climate change and human activities in Dong Giang; and
adaptation measures in agricultural production and livelihoods to suit the new conditions Keywords: Climate Change, SWAT, Vu Gia watershed, Quang Nam
1 GIỚI THIỆU
Biến đổi khí hậu hiện nay được đánh giá là tiêu chí thay đổi môi trường chính yếu, thực
tế do biến đổi khí hậu mỗi nơi trên thế giới là nguyên nhân chính làm thay đổi chu kỳ dòng chảy như: lũ lụt, hạn hán và mưa bão Tác động của biến đổi khí hậu được đánh giá là nghiêm trọng đến những nước đang phát triển và đặc biệt là ở Việt Nam Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng Việt Nam là một trong những nước bị tổn thương nhất do biến đổi khí hậu trên thế giới (World Bank Study, Dasgupta và cộng sự.: 2007, IPCC, 2007) Sự tăng dần mực nước biển và nhiệt độ, thời tiết khắc nghiệt như: khô hạn, bão nhiệt đới là tất cả hình ảnh của sự tàn phá tiềm tàng tác động lên con người và nền kinh tế
Huyện Đông Giang là một trong tám huyện miền núi nằm ở phía tây của tỉnh Quảng Nam- miền trung của Việt nam, cách thành phố Đà Nẵng 70 km Vùng này thường xảy ra thiên tai nghiêm trọng do bão lụt Gần đây, nhiều sự kiện xảy ra như: trượt lỡ đất, khô hạn, lũ
Trang 2quyét.v.v tăng lên một cách nhanh chóng Ngoài ra, các hoạt động phát triển như đập thủy điện, xây dựng đường xá, rừng bị phá hủy lại đóng góp thêm vào sự thay đổi của hệ sinh thái trong lưu vực sông Vu Gia
Vì thế, nghiên cứu này cho thấy tác động của biến đổi khí hậu lên hệ sinh thái và đời sống người dân ở huyện Đông Giang, tỉnh Quảng Nam nhằm đề xuất các chính sách thích hợp cho nhà hoạch định chính sách để thay đổi để đáp ứng phù hợp với hoàn hoàn cảnh mới
2 SƠ LƯỢC VÙNG NGHIÊN CỨU
Đông Giang là một trong tám huyện miền núi nằm ở phía tây của tỉnh Quảng Nam, miền trung Việt Nam và là thượng nguồn của lưu vực sông Vu Gia, với 107o 30’đến 107o56’ kinh độ và 15o35’ đến 16o10’vĩ độ, cách thành phố Đà Nẵng về phía tây 70 km Với tổng diện tích 81,000ha trong hình 1 Đông Giang có 10 xã và một thị trấn Huyện này nằm trên vùng núi gắn liền với những thung lũng nhỏ và có độ phân chia mạng lưới sông suối vừa và nhỏ Cao độ được chia làm 3 nhóm, nhóm cao trên 1.000m so với mặt nước biển khoảng 22,600 ha chiếm 27,81% diện tích tổng cộng, nhóm từ 500 tới 1000m chiếm 38,400 ha (47,25%) và dưới 500m là 24,94%
Theo thống kê, dân số của huyện vào năm 2008 là 23,635 người, trong đó chiếm 73,21% là người dân tộc C’tu và phần thiểu số là người Kinh Trong đó 80% dân địa phương sống dựa vào nông nghiệp và lâm nghiệp Đông Giang rất phong phú và đa dạng tài nguyên, văn hóa và lịch sử Một khía cạnh khác, đây là vùng thường xuyên bị xảy ra nhiều thiên tai
do lũ quyét và gió mùa Những năm gần đây, những thiên tai này có xu hướng tăng lên Ngoài thiên tai ra, các hoạt động con người trong phát triển như xây đập thủy điện, xây dựng đường
xá giao thông, khai thác mỏ, đá xây dựng đã làm tăng thêm đáng kể mối nguy hiểm
Hình 1 Bản đồ lưu vực sông Vu Gia
3 PHƯƠNG PHÁP LUẬN
Trang 3dòng chảy và mô phỏng việc di chuyển nguồn ô nhiễm trên lưu vực sông SWAT vể mặt vật
lý dựa trên mô hình thời gian dòng chảy liên tục với giao diện GIS Arcview được phát triển
do Trung tâm Nghiên cứu và khuyến nông Blackland và USDA-ARS (Arnold và cộng sự., 1998) nhằm tiên đoán tác động việc quản lý sử dụng nước, bòi lắng và lượng hóa chất trừ sâu trên diện rộng của lưu vực với nhiều loại đất, sử dụng đất và điều kiện quản lý trên một thời gian dài Điểm chính yếu đằng sau SWAT là việc cấu thành dòng chảy Quá trình cấu thành dòng chảy chia làm 2 giai đoạn, giai đoạn đất khi lượng nước, bồi lắng và dưỡng chất tích lũy trong các nguồn nước nhận được, giai đoạn tiếp là nước di chuyển qua hệ thống kênh SWAT xem xét cả 2 nguồn tự nhiên (quá trình khoáng hóa của các chất hữu cơ và cố định Nitơ) và nguồn do tác động của con người (phân bón và các nguồn liên quan) như các đầu vào (Somura H và cộng sự 2009) SWAT sẽ cung cấp thông tin hữu ích thông qua thời gian vận hành như là: từng hàng giờ, hàng ngày, và hàng năm (Neitsch và cộng sự., 2002)
3.2 Kịch bản quy hoạch cho lưu vực và tiếp cận cộng
3.2.1 Mô hình SWAT
Mục tiêu là quy hoạch một cách hiệu quả quản lý lưu vực sông Vu Gia Các mục tiêu của mỗi kế hoạch là trợ giúp quyết định từ dữ liệu kinh tế-xã hội, vật lý và môi trường từ những yêu cầu của các kịch bản quy hoạch khác nhau Dùng phương pháp luận để đánh giá hiệu quả của mỗi kịch bản được đề xuất ra từ các mục tiêu xuất phát
Bước kế tiếp của quá trình quy hoạch là lập ra các kịch bản sử dụng đất khả thi Hai kịch bản được lập ra cho lưu vực sông Vu Gia xem như đầu vào của mô hình
Kịch bản A: Kịch bản biến đổi khí hậu (thập kỷ 90)
Kịch bản B: Kịch bản biến đổi khí hậu trong tương lai (thập kỷ 30 của thế kỷ 21)
Mô hình SWAT yêu cầu dữ liệu khí tượng thủy văn như:lượng mưa hàng ngày, nhiệt độ không khí cao nhất và thấp nhất, tốc độ gió, độ ẩm, và bức xạ mặt trời Các bộ dữ liệu không gian bao gồm các lớp biến số như các biến (R,K,C,P) và địa hình (LS) được số hóa từ những bản đồ liên quan Yêu tố LS của lưu vực được nhận từ mô hình mặt số (DEM) trích được từ địa hình Mô hình SWAT áp dụng ở lưu vực sông Vu Gia được thể hiện ở Hình 3, 4
3.2.2 Phương pháp PRA (Participatory Rural Appraisal)
Để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu một cách toàn diện lên hệ sinh thái và đời sống cộng đồng ở huyện Đông Giang, phương pháp PRA như trong Hình 2 được áp dụng để thâu thập thông tin để phân tích Đặc biệt, phương pháp PRA này được kết hợp với khảo sát thực tế ở huyện Đông Giang để thâu thập thông tin để thấy được bức tranh toàn diện về đời sống người dân (bao gồm sản xuất nông nghiệp và các hoạt động khác) trong mối tương quan với các vấn đề của biến đổi khí hậu và thiên tai; khả năng thích ứng của người dân địa phương trong hoàn cảnh mới Đặc biệt, mục tiêu của thảo luận để tìm ra viễn cảnh của người dân địa phương với tác động của biến đổi khí hậu lên điều kiện sống của họ
Thành viên trong thảo luận PRA bao gồm thành viên trong nhóm nghiên cứu (Trung Tâm nghiên cứu Biến đổi khí hậu của ĐH Nông Lâm, Viện Dragon- ĐH Cần Thơ và Trung Tâm SEA-START, Thái Lan) là những người có vai trò khởi xướng, hướng dẫn thảo luận với những nhà quản lý địa phương và các thành phần liên quan (các hiệp hội xã hội và nông dân)
Trang 4Hình 2 Hình thảo luận PRA ở Huyện Đông Giang, tỉnh Quảng Nam
Hình 3 Mô hình SWAT
Trang 5Hình 4 Ứng dụng mô hình SWAT ở lưu vực sông Vu Gia
4 KẾT QUẢ THẢO LUẬN
4.1 Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến khía cạnh kinh tế- xã hội tại huyện Đông Giang
Để thấy được tác động của biến đổi khí hậu lên đời sống người dân bản địa, ở Bảng 1
Trang 6thể hiện các nguồn thu nhập của người dân, và được xếp hạng theo thứ tự quan trọng của mỗi nguồn thu nhập đó
Bảng 1: Nguồn thu nhập của những người được phỏng vấn
Nguồn thu nhập Xếp hạng
Lâm nghiệp và liên quan 2
(Số nhỏ nhất là chỉ số thu nhập quan trọng nhất)
Nguồn thu nhập của những người phỏng vấn là trồng trọt và liên quan tới lâm nghiệp, 2 nguồn thu nhập quan trọng này sau kinh doanh buôn bán (vận tải, cung cấp hàng hóa và nhà hàng ,…) Bên cạnh những nguồn chính này, chăn nuôi và công chức là 2 nguồn thu nhập kế tiếp cho cuộc sống Dựa vào bảng này cho thấy dân địa phương sống phụ thuộc nhiều vào nông nghiệp mà điều này dễ thấy là bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi tác động của thời tiết, đặc biệt
là khi các hiện tượng thời tiết cực đoan Bên cạnh đó, việc kinh doanh buôn bán đóng góp nguồn thu nhập thứ 3 Những nguồn này cũng bị ảnh hưởng đáng kể của biến đổi khí hậu, ví
dụ như khi có lũ quyét, đất trượt xảy ra thường giao thông vận tải khó khăn và việc vận chuyển hoàng hóa bị cản trở nghiêm trọng ảnh hưởng đến việc kinh doanh của họ Cho nên, phải có kế hoạch để bảo đảm cho người địa phương đáp ứng với những điều kiện không mong muốn như trên
Tần xuất của những lúc thời tiết không thuận lợi và thiên tai mà người dân địa phương phải đối phó trong những năm gần đây thể hiện trong Bảng 2
Bảng 2: Báo cáo thời tiết bất thường và thiên tai
Nhiệt độ cao, khô hạn, lũ quét, trượt đất Tăng lên 1
Gió mạnh bất thường , bão, sấm sét, lạnh Tăng lên 2
(Số nhỏ nhất thể hiện mối trương quan ảnh hưởng quan trọng nhất)
Như trên Bảng 2, nhiệt độ cao, hạn hán, lũ quét và trượt đất tăng lên trong những năm gần đây và những hiện tượng này gây chú ý đối với người dân bởi vì những tác động nghiêm trọng của chúng Đặc biệt, nhiệt độ tăng cao trong tháng 6 (100% người được phỏng vấn), dẫn đến hạn hán là thường xuyên trong những năm gần đây Tương tự, lũ quét cũng xảy ra thường xuyên hơn, là kết quả của việc xảy ra trượt đất tăng lên Những hiện tượng này được nhiều người cho rằng là do trái đất nóng dần lên và biến đổi khí hậu Tuy nhiên, hoạt động của con người như chặt phá rừng để canh tác, xây đập thủy điện , xây dựng đường xá giao thông cũng góp phần đáng kể vào việc thay đổi tình trạng khí hậu bất thường như hiện nay
Thời tiết bất thường làm cho người dân địa phương quan tâm lo lắng hơn đến việc sản xuất và canh tác của họ Cụ thể là lũ quét do kết quả từ mưa lớn xảy ra liên tục trong nhiều ngày trên một khu vực nào đó, dẫn đến xói mòn đất và phá hủy mùa màng Nghiêm trọng hơn, lũ quét gây ra trượt đất (80% trường hợp được báo cáo) và chôn vùi đất trồng canh tác và
Trang 7tật, nhà cửa hư hỏng, thiệt hại đất canh tác Trong một vài trường hợp nghiêm trọng, người dân phải di dời chổ ở khác mà họ không hề mong muốn vì đã gắn kết cuộc sống với vùng đất
và cộng đồng văn hóa của họ
Dữ liệu thu thập từ PRA cho thấy lũ quét và trượt đất xảy ra thường nhất vào tháng 10 hoặc tháng 11 vì thời điểm này thường tập trung mưa lớn và 80% người phỏng vấn cho rằng tình trạng này đã tăng theo từng năm Một bức tranh tổng thể là cuộc sống người dân ở đây có liên quan đến biến đổi khí hậu và hoạt động phát triển kinh tế của con người được thể hiện trong bảng khảo sát PRA Trong khảo sát cho thấy một điểm nhấn là hiện tượng tàn phá bao gồm điều kiện thời tiết xảy ra gần đây tại huyện Đông Giang là do thay đổi khí hậu Ví dụ như: thường xuyên bị trượt đất hơn do mưa lớn xảy ra trên địa bàn huyện
Hầu hết các hiện tượng trên là nguyên nhân gây ra tác động nhiều khía cạnh khác đến cho người địa phương như thay đổi hệ sinh thái, phá vỡ về kinh tế- xã hội và một vài vấn đề liên quan về giới Hệ sinh thái thay đổi, hầu hết được báo cáo là do bị mất đất nông nghiệp, bệnh dịch trên cây trồng vật nuôi và con người, thay đổi chất lượng nước và làm thay đổi một
số loài cá hiện hữu, mất đi hoặc thay thế
Để đáp ứng với điều kiện mới, dân địa phương phải chỉnh sửa lại lịch sản xuất và thay đổi giống cây trồng vật nuôi khác để thích ứng Ví dụ: họ sẽ nuôi bò thay vì nuôi trâu như trước kia ví bò sẽ chịu đựng được thời tiết khắc nghiệt giỏi hơn trâu Tuy nhiên, du lịch sinh thái được phát triển vì mùa nắng kéo dài hơn và khô hạn làm thúc đầy du khách tìm đến môi trường lý tưởng của huyện nhà để du lịch khám phá
Từ việc đánh giá trên cho thấy hiện tượng thời tiết ảnh hưởng nhất là lượng mưa cao bất thường dẫn đến trượt lỡ đất với tần xuất cao ở huyện Đông Giang Gây ra thay đổi sinh thái
và đời sống người dân do xói mòn đất đai, bồi lắng xuống vùng hạ lưu, đất canh tác bị mất và tái định cư Cho nên, lượng mưa đưa đến kết quả xói mòn bề mặt và bồi lắng được xem là 3 biến được chọn lựa làm đầu vào của mô hình SWAT được đề nghị chọn lựa dưới đây
PRA
SWAT
Hình 5: Sơ đồ phân tích sự biến đổi sinh thái do tác động của biến đổi khí hậu và những hoạt
động của con người
Sedimentation Scale
Human activities Climate change
Increasing Rainfall Flash flood
Landslide
Future landuse scenario Future climate scenario
SWAT
relationship
Trang 84.2 Đánh giá tác động của thay đổi sử dụng đất tác động lên sự sói mòn và bồi lắng
Dựa vào mô hình SWAT, lưu vực sông Vu Gia có chia thành 5 tiểu lưu vực thể hiện trong Hình 6 Để phát triển phương thức quản lý hiệu quả để bảo vệ lưu vực sông Vu Gia và
có một bức tranh rõ ràng của tác động của biến đổi khí hậu và sử dụng đất, đặc biệt xói mòn
bề mặt và bồi lắng Việc hiệu chỉnh mô hình đã chạy để mô phỏng 2 kịch bản thay đổi sử dụng đất Các kịch bản thay đổi sử dụng đất là:
Kịch bản A: Kịch bản thời tiết của nững năm 1900
Kịch bản B: Kịch bản thời tiết tương lai của những năm 2030
Để xây dựng các kịch bản, quy trình chính và các biến liên quan như yếu tố P của USLE, tỉ lệ thấm được sửa đổi cho thích hợp với đầu vào của SWAT Yếu tố USLE P của 0.6 đến 1.0 được sử dụng trong những mô phỏng để phản ánh điều kiện của lưu vực với hoặc không có can thiệp của bảo tồn đất Mô phỏng xói mòn bề mặt và bồi lắng trong lưu vực thể hiện ở Hình 7,8
Hình 6 Mô phỏng lưu vực sông Vu Gia với các tiểu lưu vực Bảng 3 Đầu ra của SWAT (hàng tháng) ứng với các kịch bản sử dụng đất
1 11.90 25.15 0.01 0.980 0.00 1.90
2 81.01 99.92 17.03 0.26 11.74 23.26
3 66.96 171.77 7.19 11.03 18.42 25.19
Trang 97 328.80 378.8 99.53 290.31 0.23 65.97
8 435.76 565.76 90.40 380.46 61.08 139.19
9 393.16 493.16 91.34 376.38 13.56 196.49
10 482.41 482.41 110.65 319.87 28.82 128.35
11 328.80 343.89 70.32 128.87 0.16 99.56
12 68.35 58.15 8.05 37.57 8.84 11.91
Hình 7 Mô phỏng dòng chảy bề mặt tại tiểu lưu vực 1 (huyện Đông Giang) ở lưu vực sông
Vu Gia
Hình 8 Hàm lượng bồi lắng tích lũy vào hồ chứa của lưu vực sông Vu Gia
Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu, mô hình SWAT đã chạy trên 2 kịch bản A (thập
kỷ 90) và kịch bản tương lai B (những năm 30 của thế kỷ 21) của xói mòn bề mặt và hàm lượng bồi lắng Kết quả chỉ ra rằng xói mòn bề mặt tăng khi lượng mưa tăng từ 2,702.95mm (1990) lên 3,371.25 mm (2030)
Trang 10Bảng 4 Thống kê kết quả mô phỏng SWAT cho lưu vực sông Vu Gia, sử dụng kịch bản A
(1990s) và kịch bản tương lai B (2030s)
1990s 2702.95 54.26 18.28 2030s 3371.25 168.04 76.69
5 KẾT LUẬN
Nghiên cứu này chỉ là bước đầu áp dụng công cụ SWAT tại lưu vực sông Vu Gia Mô
hình SWAT thể hiện mô phỏng xu hướng chung của việc xói mòn, bồi lắng của lưu vực trong
khoảng thời gian hàng ngày, hàng tháng Những kết quả chỉ ra rằng biến đổi khí hậu đã làm
ảnh hưởng đền xói mòn bề mặt và bồi lắng Gần đây những thích ứng của người dân chỉ là đối
phó với thay đổi của sinh thái và kinh tế xã hội, nên đòi hỏi từ lãnh đạo phải có những chính
sách phù hợp hơn về chiến lược nhằm giúp người dân địa phương có cuộc sống tốt đẹp hơn
Lời cảm ơn
Các tác giả tri ân đến APN (Asia-Pacific Network for Global Change Research) đã tài
trợ kinh phí cho dự án này, dự án “Building research capacity on assessing community
livelihood vulnerability to climate change impact in central Vietnam and Mekong River
delta”
Tài liệu tham khảo
Arnold, J.G., Srinivasan, R., Muttiah, R.S and Williams, J.R 1998 Large area hydrologic modeling
anh assessment part I: model development J American Water Resources Association 34:
73-89
Dasgupta, S., Laplante B., Meisner, C., Wheeler, D., and Yan,J (2007) The Impact of Sea Level
Rise on Developing Countries A Comparative Analysis World Bank Policy Research
Working Paper 4136, February 2007
IPCC (2007) Climate Change 2007: Impacts, Adaptation, and Vulnerability The Fourth Assessment
Report of the Intergovernmental Panel of Climate Change Cambridge University Press
Loi N.K., and N Tangtham 2005 Decision support system for sustainable watershed management in
Dong Nai watershed – Vietnam Paper presented in International Seminar on “Synergistic
Approach to Appropriate Forestry Technology for Sustaining Rainforest Ecosystem”, March 7
- 9, 2005, Bintulu Kinabalu, Malaysia
Neitsch, S.L., Arnold, J.G., Kiniry, J.R., Srinivasan, R and Williams, J.R 2002 Soil and Water
Assessment Tool User’s Manual Version 2000 GSWRL Report 02-02, BRC Report 2-06
Temple, Texas, USA
Somura, H., Hoffman, D., Arnold, J.G., Takeda, I and Mori, Y 2009 Application of the SWAT
Model to the Hii River Basin, Shimane Prefecture, Japan Soil and Water Assessment Tool
(SWAT) Global Applications World Association of Soil and Water Conservation Special
Pub No.4
