Luận văn thạc sĩ Quản lý môi trường: Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến lưu lượng dòng chảy lưu vực sông Vu Gia tỉnh Quảng Nam

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN - Ứng dụng GIS và mô hình SWAT để mô phỏng lưu lượng dòng chảy tại lưu vực; - Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến lưu lượng dòng chảy của lưu vực sông Vu Gia;

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

~~~~~~

ĐINH THỊ MỸ LOAN

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN LƯU LƯỢNG DÒNG CHẢY LƯU VỰC SÔNG VU

GIA TỈNH QUẢNG NAM

CHUYÊN NGÀNH : QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

KHÓA LUẬN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH – 08/2015

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học:

PGS.TS Nguyễn Kim Lợi Cán bộ chấm nhận xét 1:

PGS.TS Nguyễn Kỳ Phùng Cán bộ chấm nhận xét 2:

TS Lâm Văn Giang Khóa luận thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 08 năm 2015

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 TS Nguyễn Văn Quán 2 PGS.TS Nguyễn Kỳ Phùng 3 TS Lâm Văn Giang

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá khóa luận và Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

TRƯỞNG KHOA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TS Nguyễn Văn Quán

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-o0o -

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

-o0o -

TP Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 6 năm 2015

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN THẠC SĨ Họ và tên học viên : ĐINH THỊ MỸ LOAN Giới tính : Nữ Ngày, tháng, năm sinh : 19/7/1986 Nơi sinh : Quảng Nam

Chuyên ngành : Quản lý Môi trường MSHV : 11261036

I TÊN ĐỀ TÀI

“Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến lưu lượng dòng chảy lưu vực sông Vu Gia, tỉnh Quảng Nam”

II NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN

- Ứng dụng GIS và mô hình SWAT để mô phỏng lưu lượng dòng chảy tại lưu vực; - Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến lưu lượng dòng chảy của lưu vực sông Vu Gia;

- Đề xuất một số giải pháp nhằm thích ứng và giảm nhẹ các tác động của biến đổi khí hậu đối với lưu vực sông Vu Gia, tỉnh Quảng Nam

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/2015 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/2015 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN KIM LỢI

TRƯỞNG KHOA

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận này, trước tiên xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Kim Lợi đã tận tâm hướng dẫn, chỉ dạy những kiến thức cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp này

Tôi cũng xin gửi lòng biết ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô và cán bộ Khoa Môi trường – Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh đã hết lòng giảng dạy, truyền đạt những kiến thức nền tảng để tôi thực hiện khóa luận, cũng như áp dụng trong công việc sau này

Đồng thời, tôi cũng xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Duy Liêm và các thầy cô đang công tác tại Trung tâm Nghiên cứu Biến đổi khí hậu – Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh đã tận tình hướng dẫn để hoàn thành tốt đề tài khóa luận tốt nghiệp này

Xin cảm ơn gia đình, các anh chị và bạn bè, những người luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp này

Xin cảm ơn với tất cả tấm lòng biết ơn và trân trọng!

TP Hồ Chí Minh – 05/2015

TÓM TẮT

Khóa luận “Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến lưu lượng dòng chảy lưu vực sông Vu Gia, tỉnh Quảng Nam” được thực hiện tại lưu vực sông Vu Gia, tỉnh Quảng Nam từ tháng 1 đến tháng 5 năm 2015

Mục tiêu chính của nghiên cứu là đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến lưu lượng dòng chảy lưu vực sông Vu Gia, tỉnh Quảng Nam Để thực hiện được mục tiêu này, mục tiêu cụ thể bao gồm: (1) Đánh giá biến đổi khí hậu tại tỉnh Quảng Nam; (2) Ứng dụng GIS và mô hình SWAT để mô phỏng lưu lượng dòng chảy tại lưu vực sông Vu Gia; (3) Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến lưu lượng dòng chảy lưu vực sông Vu Gia; (4) Đề xuất một số giải pháp nhằm thích ứng và giảm nhẹ các tác động của biến đổi khí hậu đối với lưu vực sông Vu Gia, tỉnh Quảng Nam

Về phương pháp nghiên cứu, khóa luận đã tích hợp GIS, mô hình SWAT và mô hình biến đổi khí hậu toàn cầu CNRM CM3 (Centre National de Recherches Météorologiques Coupled global climate Model, Version 3, France) để mô phỏng lưu lượng dòng chảy lưu vực sông Vu Gia với kịch bản A1B ở giai đoạn 2046 – 2064 và 2081 – 2100

Nghiên cứu cho thấy, kết quả mô phỏng lưu lượng dòng chảy tốt ở trạm Thành Mỹ với chỉ số Nash, hệ số tương quan R2 ở giai đoạn hiệu chỉnh (1980-1996) và giai đoạn kiểm định (1997-2013) tương ứng là 0.827; 0.768 và 0.91; 0.673 Dựa vào mô hình SWAT kiểm định, lưu lượng dòng chảy chạy dưới kịch bản A1B của mô hình CNRM CM3 giai đoạn 2046 - 2064 và 2081 – 2100 Nó chỉ ra rằng giữa thế kỷ 21, lưu lượng dòng chảy giảm 1.66% vào mùa khô và 19.04% vào mùa mưa Vào cuối thế kỷ 21, so sánh với giai đoạn 2046-2064, lưu lượng dòng chảy tăng 0.04% vào mùa khô và 4.87% vào mùa mưa So sánh với giai đoạn 1995 – 2013, lưu lượng dòng chảy trung bình hằng năm ở giai đoạn 2081-2100 giảm 33.99% Do đó, tác động của BĐKH có thể làm giảm cả dòng chảy kiệt và dòng chảy lũ trên lưu vực sông Vu Gia Những giải pháp quản lý chủ yếu ở lưu vực là: tăng độ che phủ của rừng; tuân thủ nguyên tắc vận hành các hồ chứa và liên hồ chứa; tăng cường công tác đo đạc, quan trắc các yếu tố khí tượng thủy văn; tăng cường công tác giáo dục, tuyên truyền

ABSTRACT

The thesis entitled “Assessing the impact of climate change on water discharge in Vu Gia river basin, Quang Nam province”was conducted in Vu Gia river basin, Quang Nam province from January to May, 2015

The main objective of the study is to assess the impact of climate change (CC) on water discharge in Vu Gia river basin, Quang Nam province To achieve this objective, specific objectives include: (1) Analysis of CC trends in Quang Nam province; (2) Application of GIS and SWAT model to simulate water discharge in Vu Gia river basin; (3) Assessing the impact of CC on water discharge in the basin; (4) Propose measures to adapt and mitigate the impacts of CC on the basin

In terms of methodology, the study has integrated GIS, SWAT model and global climate model CNRM CM3 (Centre National de Recherches Météorologiques Coupled global climate Model, Version 3, France) to simulate water discharge in Vu Gia river basin under SRES scenarios A1B in the period 2046 - 2064 and 2081 - 2100

The results of this study showed that a good estimate of simulated water discharge at Thanh My station with Nash index, coefficient R-square in calibration phase (1980-1996) and validation phase (1997-2013) respectively 0.827; 0.768 and 0.91; 0.673 Based on validated SWAT model, the water discharge was projected under SRES scenarios A1B of CNRM CM3 model in the period 2046 - 2064 and 2081 - 2100 Itshowed that in the mid-21st century, the water discharge would decrease by 1.66% in the dry season, 19.04% in the rainy season By the end of the 21st century, compared to the period 2046- 2064, the water discharge would increase by 0.04% in the dry season, 4.87% in the rainy season Compared to the period 1995 - 2013, the anual average water discharge in the period 2081-2100 would decrease 33.99% Thus, CC impacts could reduce both low flow and flood flow in the river basin The main management solutions in Vu Gia river basin should focus on: increasing forest cover; compliance to principles of inter-reservoir operation; strengthening hydro-meteorological monitoring, strengthening education and propaganda activities

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ

Tôi tên là ĐINH THỊ MỸ LOAN, là học viên cao học ngành Quản lý Môi trường khóa 2011, mã số học viên 11261036 Tôi xin cam đoan:

- Luận văn cao học này là công trình nghiên cứu khoa học thực sự của bản thân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Kim Lợi

- Các hình ảnh, số liệu và thông tin tham khảo trong luận văn này được thu thập từ những nguồn đáng tin cậy, đã qua kiểm chứng, được công bố rộng rãi và đã được tôi trích dẫn rõ ràng ở phần tài liệu tham khảo Các bản đồ, đồ thị, số liệu tính toán và kết quả nghiên cứu được tôi thực hiện nghiêm túc và trung thực

Tôi xin lấy danh dự và uy tín của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan này

TP Hồ Chí Minh, 08/2015

RCCC - NLU : Research Center for Climate Change – Nong Lam Universuty

Trung tâm Nghiên cứu Biến đổi khí hậu – Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM

DRAGON Inst : Viện Nghiên cứu Biến đổi Khí hậu – Đại học cần Thơ (Research

Institute for Climate Change – CanTho University) trong Mạng lưới Nghiên cứu Đồng bằng và Hệ thống Quan trắc Toàn cầu (Delta Research And Global Observation Network Institute) Viện này được đặt tại trường Đại học Cần

Thơ với tên tiếng Anh là DRAGON Institute - Mekong – Cantho University

DEM : Digital Elevation Model

Mô hình số hóa độ cao LLDC Lưu lượng dòng chảy

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Tên các nhóm đất, diện tích và tỷ lệ ở tỉnh Quảng Nam 28 

Bảng 2.2 Cơ cấu sử dụng đất phân theo loại đất và phân theo huyện thuộc tỉnh Quảng Nam .28 

Bảng 2.3 Đặc trưng dòng chảy năm trung bình nhiều năm lưu vực sông Vu Gia (tại sông Cái) 30 

Bảng 2.4 Đặc trưng dòng chảy các tháng mùa cạn trung bình nhiều năm lưu vực sông Vu Gia tại trạm Thành Mỹ (1980 – 2010) 31 

Bảng 2.5 Phân phối dòng chảy các tháng trong mùa lũ lưu vực sông Vu Gia tại trạm Thành Mỹ (1980 – 2010) 32 

Bảng 2.6 Diện tích, dân số và mật độ dân số năm 2013 33 

Bảng 2.7 Dân số phân theo thành thị và nông thôn năm 2013 34 

Bảng 2.8 Dân số phân theo giới tính năm 2013 34 

Bảng 2.9 Giáo dục mầm non, mẫu giáo năm 2013 35 

Bảng 2.10 Giáo dục phổ thông năm 2013 35 

Bảng 2.11 Hiện trạng y tế năm 2013 36 

Bảng 2.12 Giá trị sản xuất nông - lâm nghiệp năm 2013 theo giá so sánh năm 2010 (triệu đồng) 37 

Bảng 2.13 Diện tích các loại cây trồng năm 2013 (ha) 37 

Bảng 2.14 Số lượng đàn gia súc, gia cầm năm 2013 (con) 38 

Bảng 2.15 Sản lượng thủy sản năm 2013 (tấn) 38 

Bảng 2.16 Tổng mức bán lẻ hàng hóa và doanh thu dịch vụ tiêu dùng (tỷ đồng) 39 

Bảng 3.1 Dữ liệu đầu vào sử dụng trong SWAT 49 

Bảng 3.2 Các loại dữ liệu thu thập cho nghiên cứu 51 

Bảng 3.3 Bộ thông số chính của mô hình SWAT trong nghiên cứu 54 

Bảng 3.4 Thông số đầu vào của đất trong mô hình SWAT 56 

Bảng 4.1 Tỷ lệ các loại hình sử dụng đất lưu vực sông Vu Gia năm 2010 63 

Bảng 4.2 Vị trí các trạm khí tượng và dữ liệu thu thập 64 

Bảng 4.3 Đặc trưng của các tiểu lưu vực 65 

Bảng 4.4 Bộ thông số hiệu chỉnh mô hình 66 

Hình 3.6 Đồ thị so sánh lưu lượng mô phỏng và thực đo 68 

Hình 3.7 Sự tương quan giữa lưu lượng mô phỏng và thực đo 68 

Bảng 4.5 So sánh lưu lượng dòng chảy trung bình mùa khô giai đoạn 1995-2013 69 

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sự nóng lên của bề mặt trái đất 7 

Hình 1.2 Thay đổi lượng mưa quan sát được hằng năm trên đất 7 

Hình 1.3 Sự thay đổi khí hậu giai đoạn 1900 – 2012 8 

Hình 1.4 So sánh nhiệt độ trung bình cao nhất ở 1990s-2010s và 2020s-2040s 11 

Hình 1.5 So sánh nhiệt độ trung bình thấp ở 1990s-2010s và 2020s-2040s 11 

Hình 1.6 So sánh lượng mưa hằng năm ở 1990s-2010s và 2020s-2040s 12 

Hình 1.7 Các thành phần của GIS 13 

Hình 1.8 Các nhóm chức năng của GIS 14 

Hình 1.9 Số liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm 16 

Hình 1.10 Số liệu vector được biểu thị dưới dạng đường 16 

Hình 1.11 Số liệu vector được biểu thị dưới dạng vùng 17 

Hình 1.12 Lưu vực và tiểu lưu vực 19 

Hình 2.1 Ranh giới lưu vực sông Vu Gia 27 

Hình 3.1 Dự báo mức tăng nhiệt độ trung bình năm ( C) vào cuối thế kỷ 210 42 

Hình 3.2 Dự báo mức thay đổi lượng mưa năm (%) vào cuối thế kỷ 21 44 

Hình 3.3 So sánh vị trí các trạm quan trắc quốc tế và lưu vực 47 

Hình 4.1 Bản đồ địa hình tỉnh Quảng Nam 60 

Hình 4.2 Bản đồ mô hình số độ cao (DEM) lưu vực sông Vu Gia 61 

Hình 4.3 Bản đồ đất 62 

Hình 4.4 Bản đồ đặc điểm sử dụng đất lưu vực sông Vu Gia 63 

Hình 4.5 Đồ thị so sánh lưu lượng mô phỏng và thực đo 67 

tại trạm Thành Mỹ (1980 – 1996) sau hiệu chỉnh mô hình 67 

Hình 4.6 Sự tương quan giữa lưu lượng mô phỏng và thực đo 67 

tại trạm Thành Mỹ (1980 – 1996) sau hiệu chỉnh mô hình 67 

Hình 4.7 Đồ thị so sánh lưu lượng mô phỏng và thực đo 68 

tại trạm Thành Mỹ (1997 - 2013) sau hiệu chỉnh mô hình 68 

Hình 4.8 Sự tương quan giữa lưu lượng mô phỏng và thực đo tại trạm Thành Mỹ (1997 – 2013) sau kiểm định mô hình 68 

Hình 4.9 Đồ thị so sánh lưu lượng dòng chảy trung bình mùa khô 70 

so với giai đoạn nền 1995 - 2013 70 

Hình 4.10 Đồ thị so sánh sự thay đổi lưu lượng giữa các tháng mùa khô giai đoạn 1995-2013 và giai đoạn 2046-2064 71 

Hình 4.11 Đồ thị so sánh lưu lượng dòng chảy trung bình mùa khô 73 

so với giai đoạn 1995 - 2013 và giai đoạn 2046-2064 73 

Hình 4.12 Đồ thị so sánh lưu lượng dòng chảy trung bình mùa mưa 74 

so với giai đoạn 1995 - 2013 và giai đoạn 2046-2064 74 

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Sơ đồ 3.1 Sơ đồ tiến trình thực hiện 48 

Sơ đồ 3.2 Tiến trình sử dụng SWAT trong nghiên cứu 49 

Sơ đồ 3.3 Sơ đồ quy trình xây dựng bản đồ DEM 53 

Sơ đồ 3.4 Sơ đồ quy trình xử lý dữ liệu đất 57 

Sơ đồ 3.5 Sơ đồ dữ liệu thời tiết lưu vực nghiên cứu 59 

1.TÍNHCẤPTHIẾTCỦAĐỀTÀI 1 

2.TÍNHMỚICỦAĐỀTÀI 2 

3.MỤCTIÊUVÀNỘIDUNGNGHIÊNCỨU 3 

3.1 Mục tiêu 3 

3.2 Nội dung nghiên cứu 3 

4.ĐỐITƯỢNGNGHIÊNCỨU 4 

5.PHẠMVICỦAĐỀTÀI 4 

6.ÝNGHĨACỦALUẬNVĂN 5 

6.1 Ý nghĩa khoa học 5 

6.2 Ý nghĩa thực tiễn 5 

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 6 

1.1.BIẾNĐỔIKHÍHẬU 6 

1.1.1 Định nghĩa 6 

1.1.2 Các tác động của biến đổi khí hậu trên quy mô toàn cầu 6 

1.1.3 Các tác động của biến đổi khí hậu đến Việt Nam 8 

1.1.4 Biểu hiện của biến đổi khí hậu đến tỉnh Quảng Nam 10 

1.2.CƠSỞLÝTHUYẾTVỀHỆTHỐNGTHÔNGTINĐỊALÍ(GIS) 12 

1.2.1 Khái niệm về GIS 12 

1.2.2 Thành phần và chức năng của GIS 12 

1.2.3 Chức năng của GIS 13 

1.2.4 Cơ sở dữ liệu của GIS 15 

1.3.GIỚITHIỆUMÔHÌNHSWAT 18 

1.3.1 Một số khái niệm trong mô hình SWAT 18 

1.3.1.1 Lưu vực (Watershed, River basin, Catchment) 18 

1.3.1.2 Tiểu lưu vực (Subbasin) 19 

1.3.1.3 Đơn vị thủy văn (Hydrologic Response Unit - HRU) 20 

1.3.2 Cơ sở lý thuyết của mô hình SWAT 20 

1.3.3 Khả năng ứng dụng của mô hình SWAT 21 

1.3.4 Ứng dụng mô hình SWAT trong đánh giá tác động của BĐKH đến dòng chảy lưu vực 21 

1.4.TỔNGQUANTÌNHHÌNHNGHIÊNCỨU 23 

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 23 

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 24 

2.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn 26 

2.1.1.1 Vị trí địa lý 26 

2.1.1.2 Địa hình 27 

2.1.1.3 Thổ nhưỡng 27 

2.1.2 Đặc điểm thủy văn 29 

2.1.2.1 Điều kiện khí hậu 29 

2.1.2.2 Đặc điểm thủy văn 29 

2.2.ĐIỀUKIỆNXÃHỘIKHUVỰCNGHIÊNCỨU 32 

2.2.1 Dân số 32 

2.2.2 Giáo dục, y tế 35 

2.2.3 Văn hóa - xã hội 36 

2.3.ĐIỀUKIỆNKINHTẾKHUVỰCNGHIÊNCỨU 36 

2.3.1 Hiện trạng sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp và thủy sản 37 

2.3.2 Hiện trạng phát triển công nghiệp, thương mại, dịch vụ 39 

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 

3.1.LỰACHỌNKỊCHBẢNBIẾNĐỔIKHÍHẬUCHOKHUVỰCSÔNGVUGIA 40 

3.1.1 Kịch bản biến đổi khí hậu tại Việt Nam 40 

3.1.1.1 Phương pháp xây dựng kịch bản BĐKH tại Việt Nam 40 

3.1.1.2 Một số dự báo của kịch bản biến đổi khí hậu tại Việt Nam 40 

3.1.2 Lựa chọn kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực nghiên cứu 45 

3.1.2.1 Các kịch bản được xem xét lựa chọn 45 

3.1.2.2 Phương pháp lựa chọn kịch bản 46 

3.1.2.3 Lựa chọn kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực nghiên cứu 47 

3.2.PHƯƠNGPHÁPMÔHÌNHSWAT 48 

3.2.1 Tiến trình sử dụng SWAT trong nghiên cứu 48 

3.2.2 Yêu cầu về cấu trúc file dữ liệu đầu vào và đầu ra của SWAT 49 

3.2.2.1 Số liệu đầu vào của SWAT 49 

3.2.2.2 Số liệu đầu ra 52 

3.2.2.3 Bộ thông số chính của mô hình 53 

3.2.2.4 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 54 

3.2.2.5 Đánh giá mô hình 54 

3.2.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu trong mô hình SWAT 55 

3.2.3.1 Dữ liệu về loại đất 55 

3.2.3.2 Dữ liệu về sử dụng đất 58 

3.2.3.3 Dữ liệu thời tiết vùng nghiên cứu 58 

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ GIẢI PHÁP 60 

4.1.BỘCƠSỞDỮLIỆUĐẦUVÀOCHONGHIÊNCỨU 60 

4.1.1 Bản đồ số hóa độ cao DEM 60 

4.1.2 Bản đồ đất 61 

4.1.3 Bản đồ sử dụng đất 62 

4.1.4 Dữ liệu thời tiết 63 

4.2 ỨNGDỤNG MÔHÌNHSWAT TÍNHTOÁN DÒNGCHẢYLƯU VỰCSÔNG VUGIATHEOKỊCHBẢNNỀN1980-2013 64 

4.2.1 Giai đoạn hiệu chỉnh mô hình 66 

4.2.2 Giai đoạn kiểm định mô hình 67 

4.3 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN LƯU LƯỢNG DÒNGCHẢYLƯUVỰCSÔNGVUGIA 69 

4.3.1 Giai đoạn 2046 – 2064 69 

4.3.1.1 Dòng chảy mùa khô 69 

4.3.2 Giai đoạn 2081 – 2100 72 

4.3.1.1 Dòng chảy mùa khô 72 

4.3.1.2 Dòng chảy mùa mưa 73 

4.3.1.3 Dòng chảy trung bình năm 74 

4.4.MỘTSỐGIẢIPHÁPỨNGPHÓTÁCĐỘNGCỦABIẾNĐỔIKHÍHẬUTẠILƯUVỰCSÔNGVUGIA 75 

MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Biến đổi khí hậu (BĐKH) đã diễn ra trong quá khứ, hiện tại và được phỏng đoán là có thể biến động nhanh hơn trong tương lai (Lê Anh Tuấn, 2009) Nếu không có những biện pháp giảm nhẹ và thích ứng với sự biến đổi khí hậu, có thể sẽ dẫn đến những tác động nghiêm trọng đến an ninh con người, môi trường và kinh tế xã hội trong một tương lai không xa (Lê Nguyên Tường và cộng sự, 2007)

Việt Nam là một quốc gia nằm trong khu vực Đông Nam Á, chịu ảnh hưởng của gió mùa và khí hậu nóng ẩm rất đặc trưng, có bờ biển dài 3444 km hướng ra Thái Bình Dương Dân số Việt Nam hiện nay hơn 90 triệu người, mật độ dân số cao tập trung ở các vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng (971 người/km2), Đông Nam Bộ (655 người/km2), sông Cửu Long (431 người/km2), Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung (202 người/km2) (Tổng Cục Thống kê, 2013) Hoạt động sản xuất chính ở Việt Nam là nông nghiệp và thủy hải sản, diễn ra chủ yếu ở vùng nông thôn, vùng núi và ven biển Việt Nam nằm trong top 10 nước có thể chịu ảnh hưởng nặng nề của BĐKH Giai đoạn 2001-2010, thiên tai, kể cả lũ lụt, lở đất và hạn hán đã khiến GDP giảm 1,5% [1] Theo tổ chức Liên Hợp quốc tại Việt Nam, trong vòng 30 năm tới, nếu Việt Nam không có những hành động kịp thời như gia cố đê kè và cải thiện hệ thống thoát nước, mực nước biển dâng cao 1 m tính trung bình dọc theo bờ biển Việt Nam sẽ gây ngập lụt nghiêm trọng 17.423 km2, tương đương 5,3% tổng diện tích đất cả nước, trong đó có 39% diện tích Đồng bằng sông Cửu Long, 10% diện tích Đồng bằng sông Hồng, hơn 2,5% các tỉnh ven biển miền Trung và hơn 20% diện tích Thành phố Hồ Chí Minh [2] Theo nghiên cứu của Ngân hàng thế giới, gần 16% diện tích, 35% dân số và 35% GDP của đất nước này có thể bị thiệt hại nghiêm trọng nếu mực nước biển dâng lên 5 m [3]

Theo tính toán của Bộ Tài nguyên và Môi trường (MONRE, 2012), kết quả cho thấy:

- Trong 50 năm qua (1958 - 2007) ở Việt Nam, nhiệt độ trung bình năm tăng lên khoảng 0,50C đến 0,70C, vào cuối thế kỷ 21 nhiệt độ trung bình tăng lên 30C

- Tính trung bình trong cả nước, lượng mưa năm trong 50 năm qua (1958-2007) đã giảm khoảng 2% Lượng mưa năm vào cuối thế kỷ 21 tăng khoảng 5% so với thời kỳ 1980-1999 Đáng chú ý là, lượng mưa năm tăng chủ yếu do lượng mưa mùa mưa tăng, trong khi lượng mưa mùa khô ở hầu hết các vùng đều giảm

- Mực nước biển trung bình toàn dải bờ biển Việt Nam dâng lên 1 m vào cuối thế kỷ 21[4]

Lưu vực sông Vu Gia là một lưu vực sông lớn có tiềm năng phát triển đa dạng và phong phú, hầu như nằm trong tỉnh Quảng Nam Trong bối cảnh BĐKH hiện nay, những hiện tượng thời tiết cực đoan như nhiệt độ có thể tăng 2,70C, lượng mưa mùa đông giảm 7,9% và mùa xuân giảm 8,3%, ngược lại lượng mưa mùa hè và mùa thu lần lượt tăng 4% và 12,5% so với thời kỳ 1980-1999 ở địa bàn miền Trung nói chung và lưu vực sông Vu Gia nói riêng, xuất hiện ngày càng nhiều theo chiều hướng phức tạp dần lên đã gây ra những thiệt hại nặng nề về người và của

Từ những nhận định trên, đề tài:“Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến lưu lượng dòng chảy lưu vực sông Vu Gia, tỉnh Quảng Nam” được đề xuất thực

hiện nhằm mục tiêu mô phỏng dòng chảy tại lưu vực thông qua mô hình GIS và mô hình SWAT Kết quả của nghiên cứu sẽ là cơ sở khoa học để đánh giá tác động của BĐKH đến lưu lượng dòng chảy lưu vực, cũng như là tài liệu tham khảo tốt cho các nhà hoạch định chính sách ra quyết định ở địa phương trong quá trình xây dựng các kế hoạch hành động ngắn hạn, trung hạn và dài hạn để thích ứng với BĐKH của tỉnh

2 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI

Hiện ở lưu vực sông Vu Gia – tỉnh Quảng Nam đã có các công trình nghiên cứu: - Nguyễn Kim Lợi et al (2011) đã kết hợp giữa mô hình SWAT và phương pháp tiếp cận dựa vào cộng đồng để triển khai đánh giá tác động của Biến đổi khí hậu và khả năng thích ứng với BĐKH tại lưu vực sông Vu Gia, Quảng Nam Trong nghiên cứu này, 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) để tính toán độ xói mòn bề mặt và hàm lượng bồi lắng Kết quả chỉ ra rằng xói mòn bề mặt tăng khi lượng mưa tăng từ 2,702.95 mm (1990) lên 3,371.25 mm (2030)

- Đào Văn Khương và Nguyễn Mạnh Linh (Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về Động lực học sông biển) đã ứng dụng mô hình SWAT để đánh giá vai trò của rừng đối với lũ lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn Qua kết quả nghiên cứu nhận thấy mô hình SWAT là một công cụ có khả năng đánh giá định lượng khá tốt ảnh hưởng của rừng đến chế độ dòng chảy [15]

Tuy nhiên, việc sử dụng tích hợp giữa mô hình thủy văn SWAT và các dữ liệu GIS để mô phỏng dòng chảy từ mưa và các đặc trưng vật lý trên lưu vực sông Vu Gia, giúp nâng cao độ chính xác của kết quả mô phỏng chưa được sử dụng nghiên cứu cho lưu vực này

3 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3.1 Mục tiêu

Mục tiêu chính của đề tài là đánh giá ảnh hưởng của BĐKH lên vực sông Vu Gia – tỉnh Quảng Nam, mà cụ thể là các thay đổi về lưu lượng dòng chảy của lưu vực

Để đạt được mục tiêu tổng quát nêu trên, các mục tiêu cụ thể của đề tài nghiên cứu xác định như sau:

- Đánh giá biến đổi khí hậu tại tỉnh Quảng Nam; - Ứng dụng GIS và mô hình SWAT để mô phỏng lưu lượng dòng chảy tại lưu vực;

- Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến lưu lượng dòng chảy lưu vực sông Vu Gia;

- Đề xuất một số giải pháp nhằm thích ứng và giảm nhẹ các tác động của biến đổi khí hậu đối với lưu vực sông Vu Gia, tỉnh Quảng Nam

3.2 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được các mục tiêu trên, đề tài sẽ nghiên cứu các nội dung sau đây: Nội dung 1: Thu thập thông tin các số liệu liên quan lưu vực sông Vu Gia

- Thu thập các số liệu về điều kiện tự nhiên và tình hình phát triển KTXH tỉnh Quảng Nam;

- Các thông tin về hoạt động sản xuất, đô thị, các thông tin về dân số và tốc độ gia tăng dân số…

- Thu thập các số liệu về điều kiện khí tượng và đặc điểm thủy văn, mực nước trên lưu vực sông Vu Gia;

Nội dung 2: Đánh giá xu hướng thay đổi về khí hậu và đặc điểm thủy văn tại tỉnh Quảng Nam

- Tìm hiểu về tác động của BĐKH và các tác động của nó đến tài nguyên nước - Dựa vào các kịch bản BĐKH tại tỉnh Quảng Nam, đánh giá tác động của BĐKH trên cơ sở sự thay đổi nhiệt độ, lượng mưa, mực nước của lưu vực sông Vu Gia

Nội dung 3: Ứng dụng mô hình SWAT và công cụ GIS để mô phỏng lưu lượng dòng chảy tại lưu vực

- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về cách thức mô phỏng chu trình thủy văn của mô hình SWAT và cơ sở lý thuyết của GIS

- Ứng dụng mô hình SWAT để dự báo những ảnh hưởng của BĐKH đến lưu lượng nước lưu vực sông Vu Gia và công cụ GIS để mô phỏng lưu lượng dòng chảy tại lưu vực này

Nội dung 4: Đánh giá tác động của BĐKH đến dòng chảy lưu vực Nội dung 5: Đề xuất một số giải pháp thích ứng các tác động đã được xác định

4 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Lưu lượng lưu vực sông Vu Gia – tỉnh Quảng Nam

5 PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài được thực hiện trên lưu vực sông Vu Gia, tỉnh Quảng Nam Đây là lưu vực sông lớn ở tỉnh Quảng Nam, có vị trí rất quan trọng về kinh tế - xã hội của tỉnh

Đề tài áp dụng công cụ SWAT tại lưu vực sông Vu Gia nên phạm vi nghiên cứu tập trung vào mô phỏng xu hướng thay đổi lưu lượng dòng chảy trong lưu vực dưới tác động của những thay đổi về khí hậu theo các kịch bản BĐKH

6 Ý NGHĨA CỦA LUẬN VĂN 6.1 Ý nghĩa khoa học

- Kết quả dự kiến của đề tài là sử dụng công cụ mô hình (SWAT) mô phỏng lưu lượng dòng chảy lưu vực sông Vu Gia để đưa ra câu trả lời cho hai câu hỏi: liệu biến đổi khí hậu có gây ra những tác động tiêu cực đến khu vực nghiên cứu hay không, và nên xây dựng những biện pháp thích ứng nào tại địa phương để ứng phó với những tác động mà biến đổi khí hậu đem lại

- Với kết quả dự kiến như trên, đề tài sẽ góp phần xây dựng cơ sở lý luận và luận chứng thực tế cho các nghiên cứu đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến các lưu vực sông tại Việt Nam

6.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Nghiên cứu mang tính cụ thể gắn với thực tiễn của vùng nghiên cứu, hướng đến những giải pháp mang tính khả thi, hỗ trợ chính quyền tỉnh Quảng Nam ra quyết định phù hợp để phát triển kinh tế, xã hội và môi trường bền vững;

- Dân cư LVS Vu Gia có được cái nhìn tổng quát về tình hình chung, cải thiện nhận thức và sức chống chịu với BĐKH

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

1.1.1 Định nghĩa

Có nhiều định nghĩa về biến đổi khí hậu như sau: Theo Công ước khung của Liên Hiệp Quốc về biến đối khí hậu (UNFCCC) định nghĩa: “Biến đổi khí hậu là sự thay đổi của khí hậu được quy trực tiếp hay gián tiếp là do hoạt động của con người làm thay đổi thành phần của khí quyển toàn cầu và đóng góp thêm vào sự biến động khí hậu tự nhiên trong các khoảng thời gian có thể so sánh được” [16]

Theo IPCC (Intergovernmental Panel on Climmate Change – Ủy ban Chính phủ về Biến đổi khí hậu) định nghĩa về biến đổi khí hậu như sau: “Biến đổi khí hậu là những thay đổi của khí hậu có thể xác định được bằng những thay đổi về giá trị trung bình hoặc giá trị của một tham số khí hậu Trong đó, giá trị trung bình được thực hiện trong một khoảng thời gian dài, thường là vài thập kỷ hoặc dài hơn” [17]

Theo Bộ Tài nguyên và Môi trường của Việt Nam (2012) thì biến đổi khí hậu được định nghĩa như sau:

“Biến đổi khí hậu là sự thay đổi của khí hậu được quy trực tiếp hay gián tiếp là do hoạt động của con người làm thay đổi thành phần của khí quyển toàn cầu và đóng góp thêm vào sự biến động khí hậu tự nhiên trong các thời gian có thể so sánh được Biến đổi khí hậu xác định sự khác biệt giữa các giá trị trung bình dài hạn của một tham số hay thống kê khí hậu Trong đó, trung bình được thực hiện trong một khoảng thời gian xác định, thường là vài thập kỷ” [4]

1.1.2 Các tác động của biến đổi khí hậu trên quy mô toàn cầu

Trong ba thập kỷ vừa qua, cứ sau mỗi thập kỷ bề mặt trái đất đã liên tục nóng lên hơn bất kỳ thập kỷ nào trước đó kể từ năm 1850 (Hình 1) Ở Bắc bán cầu, giai đoạn từ 1983 đến 2012 dường như là khoảng thời gian 30 năm ấm nhất trong 1.400 năm qua Sự thay đổi về nhiệt độ, kéo theo sự thay đổi về lượng mưa (Hình

(a) (b)

Hình 1.1 Sự nóng lên của bề mặt trái đất

(a) Nhiệt độ trung bình bề mặt của đất và đại dương toàn cầu giai đoạn từ 1950 đến 2012; (b) Thay đổi quan sát được trong nhiệt độ bề mặt giai đoạn 1901 – 2012

Hình 1.2 Thay đổi lượng mưa quan sát được hằng năm trên đất

Lớp băng bao phủ Greenland và Nam Cực đã mất đi hàng loạt Trên toàn thế giới các sông băng tiếp tục co lại và vào mùa xuân lượng tuyết phủ trên Bắc băng dương và Bắc bán cầu đã tiếp tục giảm (Hình 1.3a, 1.3b) Đại dương chiếm hơn 90% năng lượng tích lũy giữa các năm 1971 và 2010 Hầu như chắc chắn rằng phần

nước mặt của đại dương (từ 0-700 m sâu) ấm lên trong giai đoạn 1971-2010 (Hình 1.3c), và có khả năng nó đã bắt đầu ấm từ giai đoạn 1870 và 1971

Tốc độ nước biển dâng từ giữa thế kỷ 19 đã lớn hơn so với tốc độ nước biển dâng trung bình trong hai ngàn năm trước đó Trong hơn 100 năm từ 1901 đến 2010, mực nước biển trung bình toàn cầu tăng 0,19 m [0,17-0,21] (Hình 1.3d)

Hình 1.3 Sự thay đổi khí hậu giai đoạn 1900 – 2012

Ảnh hưởng của con người đã được phát hiện trong sự ấm lên của khí quyển và đại dương, trong những thay đổi trong chu kỳ nước toàn cầu, trong sự sút giảm lượng tuyết và băng, trong sự dâng lên của mực nước biển trung bình toàn cầu và trong những biếng động của một số hiện tượng thời tiết cực đoan Bằng chứng về ảnh hưởng của con người đã nhiều thêm kể từ báo cáo lần thứ 4 (AR4) Từ giữa thế kỷ 20, ảnh hưởng của các hoạt động của con người là nguyên nhân chủ yếu gây ra sự ấm toàn cầu [18]

1.1.3 Các tác động của biến đổi khí hậu đến Việt Nam

Với hơn 3000 km bờ biển, nằm trong khu vực châu Á gió mùa, hàng năm Việt Nam phải đối mặt với sự hoạt động của bão, xoáy thuận nhiệt đới trên khu vực Tây bắc Thái Bình dương và biển Đông, lại chịu nhiều tác động của loại hình thời

tiết phức tạp Hiện tượng thiên tai khí tượng xảy ra gần như quanh năm trên khắp cả nước Vì vậy, biến đổi khí hậu và nước biển dâng đã có những tác động tiêu cực đến nhiều lĩnh vực tự nhiên, kinh tế, xã hội, môi trường… ở Việt Nam

Trong quá khứ, Việt Nam đã xảy ra hiện tượng biến đổi của khí hậu Vào những năm 90 của thế kỷ trước, các nhà nghiên cứu khoa học đầu ngành Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu về biến đổi khí hậu ở Việt Nam Tuy nhiên vấn đề này chỉ thực sự được quan tâm từ sau năm 2000 Các công trình nghiên cứu về biến đổi khí hậu cũng đã dần đi vào chiều sâu về bản chất vật lý và những bằng chứng cho thấy sự tác động của nó Kết quả của những nghiên cứu này đã cho chúng ta biết khí hậu Việt Nam có những dấu hiệu biến đổi sâu sắc

Khoảng 50 năm qua, nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0.50C trên phạm vi cả nước, bên cạnh đó lượng mua có chiều hướng giảm ở phía Bắc và tăng ở phía Nam trên lãnh thổ Việt Nam [19]

Từ những kết quả nghiên cứu về sự biến đổi của các yếu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan, có thể rút ra một số nhận định sau:

 Nhiệt độ cực đại (Tx) trên toàn Việt Nam nhìn chung có xu thế tăng, điển hình là vùng Tây Bắc và vùng Bắc Trung Bộ;

 Nhiệt độ cực tiểu (Tm) cũng có xu thế tăng nhưng với tốc độ nhanh hơn nhiều so với Tx và phù hợp với xu thế chung của BĐKH toàn cầu;

 Phù hợp với sự gia tăng của nhiệt độ cực đại và cực tiểu, số ngày nắng nóng có xu thế tăng lên và số ngày rét đậm có xu thế giảm đi ở các vùng khí hậu;

 Độ ẩm tương đối cực tiểu có xu thế tăng lên trên tất cả các vùng khí hậu nhất là trong thời kỳ 1961-1990;

 Lượng mưa ngày cực đại tăng lên ở hầu hết các vùng khí hậu, nhất là trong những năm gần đây Số ngày mưa lớn cũng có xu thế tăng lên tương ứng và biến động mạnh, nhất là ở khu vực Miền Trung;

 Hạn hán, bao gồm hạn tháng và hạn mùa có xu thế tăng nhưng với mức độ không đồng đều giữa các vùng và giữa các nơi trong từng vùng khí hậu;

 Tần số bão trên Biển Đông có dấu hiệu tăng lên trên các vùng biển phía nam Tần số bão trên vùng bờ biển Việt Nam cũng có xu thế tăng lên, nhất là trên dải bờ biển Bắc Bộ, Thanh Nghệ Tĩnh và Nam Trung Bộ;  Tốc độ gió cực đại không thể hiện xu thế rõ ràng và không nhất quán

giữa các vùng khí hậu Nửa đầu thế kỷ 21, dự tính sự biến đổi của khí hậu tương lai theo hướng tiếp cận tổ hợp đa mô hình và kết quả tính toán được cho thấy nhiệt độ không khí trung bình trên khu vực Việt Nam tăng lên đáng kể, có thể lên tới 0.3ºC/thập kỷ trong giai đoạn 2000-2050, ngoại trừ một phần nhỏ ở khu vực Bắc Trung Bộ [19]

Xu thế tăng mạnh hơn và đồng nhất hơn trên các vùng phía Nam và Tây Bắc Việt Nam Lượng mưa dường như cũng cho xu thế tăng lên trên toàn Việt Nam, ngoại trừ vùng Tây Nguyên và một phần Nam Bộ, những nơi mức ý nghĩa 10% của xu thế không được thoả mãn Xu thế giảm mưa ở miền Bắc và tăng mưa ở phía Nam Lượng mưa sẽ tăng lên đáng kể ở duyên hải miền Trung Đây là một điểm đáng chú ý khi đánh giá tác động của biến đổi khí hậu và xây dựng chiến lược, kế hoạch hành động ứng phó với thiên tai liên quan đến mưa lớn như lũ lụt, trượt lở đất, xói lở bờ sông, bờ biển, [19]

1.1.4 Biểu hiện của biến đổi khí hậu đến tỉnh Quảng Nam

Nghiên cứu của Trung tâm SEA-START-RC, RCCC-NLU và DRAGON Inst đã thực hiện đánh giá và dự báo BĐKH tại tỉnh Quảng Nam và cụ thể ở huyện Đông Giang cho thấy:

- Nhiệt độ trung bình cao nhất < 280C biến mất khỏi bản đồ khí hậu của tỉnh; nhiệt độ 32 – 340C và > 340C chiếm hầu hết diện tích của tỉnh ở ở giai đoạn 2020-2040 So với giai đoạn 1990-2010, nhiệt độ trung bình cao nhất tăng lên đáng kể Ở huyện Đông Giang, nhiệt độ trung bình cao thường ở mức 30 - 320C ở 1990 - 2010 và dự báo thường mức 32 - 340C ở 2020-2040 (Hình 1.4)

- Nhiệt độ trung bình thấp nhất < 220C thu hẹp diện tích và chiếm một phần nhỏ trên bản đồ khí hậu của tỉnh; nhiệt độ > 240C chiếm hầu hết diện tích của tỉnh ở ở giai đoạn 2020-2040 So với giai đoạn 1990-2010, nhiệt độ trung bình thấp nhất cũng tăng lên đáng kể (Hình 1.5)

- Lượng mưa >4000 mm ở 2020-2040 đã tăng lên so với 1990-2010 và tập trung chủ yếu ở huyện Đông Giang (Hình 1.6)

Hình 1.4 So sánh nhiệt độ trung bình cao nhất ở 1990s-2010s và 2020s-2040s

Hình 1.5 So sánh nhiệt độ trung bình thấp ở 1990s-2010s và 2020s-2040s

Hình 1.1 So sánh lượng mưa hằng năm ở 1990s-2010s và 2020s-2040s

Vậy, theo nghiên cứu dự báo của Trung tâm SEA-START, Trung tâm Nghiên cứu BĐKH – Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM và Viện DRAGON – Đại học Cần Thơ đã dự báo tỉnh Quảng Nam có ảnh hưởng của sự biến đổi khí hậu

1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÍ (GIS) 1.2.1 Khái niệm về GIS

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information Systems, GIS) được định nghĩa như là một hệ thống thông tin mà nó sử dụng dữ liệu đầu vào, các thao tác phân tích, cơ sở dữ liệu đầu ra liên quan về mặt địa không gian (Geographicaclly hay Geospatial), nhằm trợ giúp việc thu nhận, lưu trữ, quản lý, xử lý, phân tích và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp thông tin cho các mục đích của con người đặt ra, chẳng hạn như: để hỗ trợ ra các quyết định cho việc quy hoạch (planning), và quản lý (management), sử dụng đất (land use), tài nguyên thiên nhiên (natural resources), môi trường (environment), giao thông (transportation), dễ dàng trong quy hoạch phát triển đô thị và những việc lưu trữ dữ liệu hành chính [20]

1.2.2 Thành phần và chức năng của GIS

Những thành phần cơ bản của GIS là hệ thống máy tính, cơ sở dữ liệu không gian địa lý và người sử dụng được thể hiện như sau:

Hình 1.7 Các thành phần của GIS [21] 1.2.3 Chức năng của GIS

Với thành phần như trên, GIS có thể và phải đảm đương các chức năng chủ yếu sau:

- Nhập dữ liệu

Việc nhập dữ liệu được thực hiện nhờ vào các thiết bị như bàn số hóa, máy quét, bàn phím và các chương trình hay mô-đun nhập và chuyển đổi dữ liệu của GIS

- Quản lý dữ liệu

Việc xây dựng một cơ sở dữ liệu GIS lớn bằng các phương pháp nhập dữ liệu khác nhau thường rất tốn kém về thời gian, công sức và tiền bạc Số chi phí bằng tiền cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu có thể lớn hơn hẳn chi phí phần cứng và phần mềm GIS Điều đó phần nào nói lên ý nghĩa của việc quản lý dữ liệu, một chức năng quan trọng của tất cả các hệ thống thông tin địa lý Chức năng này bao gồm việc tổ chức lưu trữ và truy cập dữ liệu sao cho hiệu quả nhất

- Phân tích dữ liệu

GIS cung cấp các công cụ cần thiết để phân tích dữ liệu không gian, dữ liệu thuộc tính và phân tích tổng hợp cả hai loại dữ liệu đó ở trong cơ sở dữ liệu để tạo ra thông tin mới trợ giúp các quyết định mang tính không gian

- Xuất dữ liệu

Chức năng xuất dữ liệu cho phép hiển thị, trình bày các kết quả phân tích và mô hình hóa không gian bằng GIS dưới dạng bản đồ, bảng thuộc tính hay văn bản trên màn hình hay trên các vật liệu truyền thống khác

Sơ đồ sau đây mô tả quan hệ giữa các nhóm chức năng và cách biểu diễn thông tin khác nhau của GIS

Hình 1.8 Các nhóm chức năng của GIS

Chức năng thu thập dữ liệu tạo ra dữ liệu từ các quan sát hiện tượng thế giới thực và từ các tài liệu, bản đồ giấy, đôi khi chúng có sẵn dưới dạng số Kết quả ta có tập dữ liệu thô, có nghĩa là dữ liệu này không được phép áp dụng trực tiếp cho chức năng truy nhập và phân tích của hệ thống Chức năng xử lý sơ bộ dữ liệu sẽ biến đổi dữ liệu thô thành dữ liệu có cấu trúc để sử dụng trực tiếp các chức năng tìm kiếm và phân tích không gian Kết quả tìm kiếm và phân tích được xem như diễn giải dữ liệu, đó là tổ hợp hay biến đổi đặc biệt của dữ liệu có cấu trúc Hệ thống thông tin

địa lý phải có phần mềm công cụ để tổ chức và lưu trữ các loại dữ liệu khác nhau, từ dữ liệu thô đến dữ liệu diễn giải Phần mềm công cụ này phải có các thao tác lưu trữ, truy nhập; đồng thời có khả năng hiển thị, tương tác đồ họa với tất cả các loại dữ liệu

1.2.4 Cơ sở dữ liệu của GIS

Hệ thống thông tin địa lý bao gồm: Dữ liệu không gian và phi không gian Dữ liệu là trung tâm của hệ thống GIS được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu và thu thập thông tin thông qua các mô hình thế giới thực Dữ liệu trong GIS còn được gọi là thông tin không gian Đặc trưng thông tin không gian là có khả năng mô tả “vật thể ở đâu” nhờ vị trí tham chiếu, đơn vị đo và quan hệ không gian Đặc trưng thông tin không gian mô tả “quan hệ và tương tác” giữa các hiện tượng tự nhiên Mô hình không gian đặc biệt quan trọng vì cách thức thông tin sẽ ảnh hưởng đến khả năng thực hiện phân tích dữ liệu và khả năng hiển thi đồ họa của hệ thống [20]

 Dữ liệu không gian

Dữ liệu không được thể hiện trên bản đồ và hệ thống thông tin địa lý dưới dạng điểm (point), đường (line) hoặc vùng (polygon) Dữ liệu không gian là dữ liệu về đối tượng mà vị trí của nó được xác định trên bề mặt Trái đất

Mô hình vector: Biểu diễn dữ liệu không gian như điểm, đường, vùng có

kèm theo thuộc tính để mô tả đối tượng Mô hình dữ liệu này phù hợp trong biểu diễn dữ liệu có ranh giới rõ rệt như ranh đất, ranh nhà, ranh đường,…

Để biểu diễn các dữ liệu vector có hai loại cấu trúc dữ liệu thường được sử dụng: Spaghetti và Topology

Kiểu đối tượng điểm (points): Điểm được xác định bằng cặp giá trị đơn Các

đối tượng đơn, thông tin về địa lý chỉ gồm cơ sở vị trí sẽ được phản ánh là đối tượng điểm

Hình 1.9 Số liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm

Kiểu đối tượng đường (line): Đường được xác định như một tập hợp dãy của

các điểm Mô tả đối tượng địa lý dạng tuyến

Hình 1.10 Số liệu vector được biểu thị dưới dạng đường

Kiểu đối tượng vùng (polygon): Vùng được xác định bởi ranh giới các đường

thẳng Các đối tượng địa lý có diện tích và đóng kín bởi một đường gọi là đối tượng vùng polygons

Hình 1.11 Số liệu vector được biểu thị dưới dạng vùng Mô hình raster: được phát triển cho mô phỏng các đối tượng liên tục Một

ảnh raster là một tập hợp các ô lưới Cấu trúc đơn giản nhất là mảng gồm các ô của bản đồ Mỗi ô trên bản đồ được biểu diễn bởi tổ hợp tọa độ (hàng, cột) Kết quả mỗi ô biểu diễn một phần của bề mặt trái đất và giá trị của nó là tính chất tại vị trí đó Kết quả của mỗi ô biểu diễn một phần của bề mặt đất và giá trị của nó là tính chất tại vị trí đó

Mô hình raster có các đặc điểm:  Các điểm được xếp liên tiếp từ trái qua phải và từ trên xuống dưới  Mỗi một điểm ảnh (pixel) chứa một giá trị

 Một tập các ma trận điểm và các giá trị tương ứng tạo thành một lớp (layer)

 Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều lớp Trong một hệ thống dữ liệu cơ bản raster được lưu trữ trong các ô (thường hình vuông) được sắp xếp trong một mảng hoặc các dãy hàng và cột Nếu có thể, các hàng và cột nên được căn cứ vào hệ thống lưới bản đồ thích hợp Việc sử dụng cấu trúc dữ liệu raster tất nhiên đưa đến một số chi tiết bị mất Với lý do này, hệ

thống raster-based không được sử dụng trong các trường hợp nơi chi tiết có chất lượng cao được đòi hỏi [20]

 Dữ liệu phi không gian

Dữ liệu phi không gian hay còn gọi là thuộc tính (Non-Spatial Data hay Attribute) là những mô tả về đặc tính, đặc điểm và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định Một trong các chức năng đặc biệt của công nghệ GIS là khả năng của nó trong việc liên kết và xử lý đồng thời giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính.Thông thường hệ thống thông tin địa lý có 4 loại số liệu thuộc tính

Đặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin không gian có thể

thực hiện SQL (Structure Query Language) và phân tích

Số liệu hiện tượng, tham khảo địa lý: miêu tả những thông tin, các hoạt động

thuộc vị trí xác định

Chỉ số địa lý: tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị,…liên quan đến các

đối tượng địa lý

Quan hệ giữa các đối tượng trong không gian, có thể đơn giản hoặc phức tạp (sự liên kết, khoảng tương thích, mối quan hệ đồ hình giữa các đối tượng)

Để mô tả một cách đầy đủ các đối tượng địa lý, trong bản đồ số chỉ dùng thêm các loại đối tượng khác: điểm điều khiển, tọa độ giới hạn và các thông tin mang tính chất mô tả (annotation) [20]

1.3 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH SWAT 1.3.1 Một số khái niệm trong mô hình SWAT

1.3.1.1 Lưu vực (Watershed, River basin, Catchment)

Lưu vực là một vùng đất được phân chia dựa vào địa hình trên cơ sở của đường phân thủy đón nhận lượng mưa rơi xuống và hội tụ về một điểm chung nào đó thuộc một thực thể chứa nước cụ thể như sông, suối, đầm lầy, hồ

Lưu vực được xác định dựa trên đường ranh giới của nó Ranh giới lưu vực là một đường khép kín vẽ theo đường phân thủy mặt tính từ điểm đầu ra của lưu vực

Điểm đầu ra của lưu vực là điểm thoát nước chủ yếu của lưu vực tính từ điểm đó trở lên Chẳng hạn như điểm xả nước chính của một đập thủy điện, hoặc điểm thu nước của một nhà máy cấp nước sạch,…[22]

1.3.1.2 Tiểu lưu vực (Subbasin)

Với độ rộng lớn và sự phức tạp về các đặc điểm từ thổ nhưỡng, khí hậu, sử dụng đất… của lưu vực, việc mô phỏng chu trình thuỷ văn tại các lưu vực được SWAT thực hiện với bước đầu tiên là chia nhỏ lưu vực thành những lưu vực đơn vị hay còn gọi là tiểu lưu vực (Subbasin)

Mỗi tiểu lưu vực có vị trí địa lí trong lưu vực và có mối quan hệ về mặt không gian với các tiểu lưu vực khác Tiểu lưu vực được xác lập dựa trên đường phân thủy, phụ thuộc vào địa hình bề mặt, kéo dài từ những dòng chảy đến điểm ra (outlet) của tiểu lưu vực đó

Khi dữ liệu không gian đầu vào ở dạng raster: DEM, phân loại đất, LULC (landuse và landcover), tiểu lưu vực được xác lập dựa vào biên giới grid cell Tuy nhiên, với cách định nghĩa như vậy, grid cell không thể hiện được hết các thông tin về dòng chảy, kênh hay sông Do đó, một tiểu lưu vực thường chứa ít nhất một đơn vị thuỷ văn (HRU), một sông nhánh và một sông chính [23]

Hình 1.12 Lưu vực và tiểu lưu vực

1.3.1.3 Đơn vị thủy văn (Hydrologic Response Unit - HRU)

Một tiểu lưu vực có thể được chia nhỏ thành những đơn vị thủy văn, các cell trong mỗi đơn vị thủy văn sẽ tương đồng về thuộc tính sử dụng đất, đất, quản lí Đơn vị thủy văn cho phép SWAT thể hiện tính đa dạng của khu vực nằm trong biên giới tiểu lưu vực

Một đơn vị thủy văn không đồng nghĩa với một trường, nó là một khu vực với những đặc điểm tương đồng về sử dụng đất, đất và độ dốc Trong khi đó, một trường chứa những đặc điểm rời rạc Đơn vị thủy văn cho phép làm đơn giản hóa mô hình Cần chấp nhận rằng không có sự tác động lẫn nhau giữa các đơn vị thủy văn trong tiểu lưu vực

Các quá trình rửa trôi, bồi lắng, di chuyển dinh dưỡng sẽ được tính toán độc lập trên mỗi đơn vị thủy văn, trên cơ sở đó sẽ cộng lại trên toàn bộ tiểu lưu vực Lợi ích khi sử dụng đơn vị thủy văn là làm tăng độ chính xác của dự báo các quá trình Thông thường mỗi tiểu lưu vực có 1 – 10 đơn vị thủy văn [24]

1.3.2 Cơ sở lý thuyết của mô hình SWAT

Mô hình SWAT (Soil and Water Assessment Tool) được xây dựng để mô phỏng ảnh hưởng của việc quản lý sử dụng đất đến nguồn nước, bùn cát và hàm lượng chất hữu cơ trong hệ thống lưu vực sông với các loại đất, với các điều kiện sử dụng đất khác nhau và điều kiện quản lý tương ứng với một khoảng thời gian dài

Ảnh hưởng của đất và việc sử dụng đất được thể hiện rõ trong việc nhập và xử lý các bản đồ GIS Mô hình sẽ cập nhật bản đồ sử dụng đất và phân loại sử dụng đất theo tên và số phần trăm diện tích loại hình sử dụng đất đó Tương tự với bản đồ đất, cũng được cập nhật theo tên và phần trăm diện tích đất

Xét về toàn lưu vực thì mô hình SWAT là một mô hình phân bố Mô hình này chia dòng chảy thành 3 pha: pha mặt đất, pha dưới mặt đất (sát mặt, ngầm) và pha trong sông Việc mô tả các quá trình thuỷ văn được chia làm hai phần chính: Phần thứ nhất là pha lưu vực với chu trình thuỷ văn dùng để kiểm soát khối lượng nước, bùn cát, chất hữu cơ và được chuyển tải tới các lòng dẫn chính của mỗi lưu vực Phần thứ hai là diễn toán dòng chảy, bùn cát, hàm lượng các chất hữu cơ trong

hệ thống lòng dẫn và tới mặt cắt cửa ra của lưu vực [25] Chu trình thuỷ văn được mô tả trong mô hình SWAT dựa trên phương trình cân bằng nước tổng quát như sau:

Trong đó:

SWt: Tổng lượng nước tại cuối thời đoạn tính toán (mm) SWo: Tổng lượng nước ban đầu tại ngày thứ i (mm) t : Thời gian (ngày)

Rday: Tổng lượng mưa tại ngày thứ i (mm) Qsurf: Tổng lượng nước mặt của ngày thứ i (mm) Ea: Lượng bốc thoát hơi tại 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)

1.3.3 Khả năng ứng dụng của mô hình SWAT

Các sản phẩm của mô hình được thể hiện định lượng nhằm: - Đánh giá về số lượng và về chất lượng của tài nguyên nước trong lưu vực - Đánh giá lượng bùn cát vận chuyển trên lưu vực

- Đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện tự nhiên như hiện trạng rừng, đất, sử dụng đất tới dòng chảy, bùn cát, xói mòn, chất dinh dưỡng…

- Đánh giá hiệu quả trong công tác quản lý lưu vực

1.3.4 Ứng dụng mô hình SWAT trong đánh giá tác động của BĐKH đến dòng chảy lưu vực

Dòng chảy sông ngòi nước ta đều do mưa trên lưu vực tạo thành Khi mưa rơi xuống bề mặt lưu vực, một phần bị giữ lại bởi cây cối, một phần chảy tràn trên mặt đất thành dòng chảy trên sườn dốc, thấm xuống đất, chảy trong đất thành dòng chảy sát mặt đất và chảy vào các dòng sông thành dòng chảy mặt Phần lớn lượng

nước bị giữ lại bởi thảm phủ thực vật và dòng chảy mặt sẽ quay trở lại bầu khí quyển qua con đường bốc hơi và bốc thoát hơi Lượng nước ngấm trong đất có thể thấm sâu hơn xuống những lớp đất bên dưới để cấp nước cho các tầng nước ngầm và sau đó xuất lộ thành các dòng suối hoặc chảy dần vào sông ngòi thành dòng chảy mặt và cuối cùng đổ ra biển hoặc bốc hơi vào khí quyển Vì vậy, các hiện tượng thủy văn là kết quả sự tác động của nhiều nhân tố tự nhiên: khí hậu và mặt đệm Các yếu tố khí hậu gồm có mưa và bốc hơi Các đặc tính của lưu vực sông bao gồm đặc điểm địa hình, lớp phủ thực vật, điều kiện địa chất, thổ nhưỡng, độ dốc lưu vực, ao hồ đầm lầy.v.v ảnh hưởng trực tiếp đến sự hình thành dòng chảy sông ngòi

Để đánh giá tác động của BĐKH lên cán cân nước tự nhiên trên lưu vực trong tương lai, yếu tố lớp phủ thực vật được xem là không thay đổi, khi đó dòng chảy hiệu dụng của lưu vực chỉ phụ thuộc vào lượng mưa và bốc thoát hơi Qua các thành phần của cân bằng nước tự nhiên (lượng mưa, bốc thoát hơi và dòng chảy hiệu dụng) có thể giải thích được sự thay đổi khác nhau của lưu lượng dòng chảy theo từng tiểu lưu vực dưới ảnh hưởng của BĐKH

BĐKH mà hệ quả của nó thể hiện qua sự thay đổi nhiệt độ không khí, dẫn đến thay đổi lượng bốc thoát hơi trên lưu vực Bốc thoát hơi là một nhân tố quan trọng tham gia vào chu trình thủy văn, trực tiếp gây ra sự thay đổi của dòng chảy trên lưu vực Gia tăng bốc hơi, làm tăng lượng tổn thất độ ẩm trên lưu vực trong khi lượng mưa trong các tháng mùa khô nhìn chung giảm Lượng dòng chảy suy giảm cùng với nhu cầu nước tưới có xu hướng tăng lên trên toàn khu vực trong tương lai sẽ gây ra tình trạng thiếu nước mùa khô Bên cạnh đó, lượng dòng chảy trong sông thay đổi dẫn đến sản lượng điện của các nhà máy thủy điện về lâu dài sẽ bị ảnh hưởng do dòng chảy trong tháng mùa kiệt giảm mạnh

Ngoài ra, việc thay đổi nhiệt độ sẽ kéo theo thay đổi cường độ hoạt động của quá trình hoàn lưu khí quyển, chu trình tuần hoàn nước và các chu trình sinh, địa hóa khác, đồng thời làm gia tăng nhu cầu nước sinh hoạt và sản xuất các ngành: nhu cầu giải nhiệt, làm mát, điều hòa Nhu cầu sử dụng nước tăng do nhiệt độ tăng cao

về mùa hè sẽ gây khó khăn trong quá trình xử lý nước cấp và nước thải Hậu quả là mâu thuẫn trong sử dụng nước giữa các ngành và các vùng ngày càng gay gắt

Mặt khác, cường độ mưa lớn vào mùa mưa làm cho lưu lượng dòng chảy tăng nhanh cùng với lưu lượng đỉnh lũ có xu thế tăng, dẫn đến các cơn lũ lớn sẽ có khả năng xảy ra nhiều hơn trong tương lai, uy hiếp đến các hồ chứa và gây nên tình trạng sạt lở hai bên bờ sông, ảnh hưởng giao thông và ô nhiễm môi trường sau các trận lũ lụt Kết hợp với nước biển dâng, lũ thượng nguồn gia tăng sẽ dẫn đến tình hình ngập lụt càng thêm nghiêm trọng ở vùng đồng bằng hạ lưu [23]

1.4 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Van Liew và Garbrecht (2003) đánh giá khả năng dự đoán dòng chảy dưới các điều kiện khí hậu khác nhau cho 3 lưu vực cơ sở trong lưu vực sông Washita với diện tích 610 km2 nằm phía Đông Nam Oklahoma Nghiên cứu này đã tìm ra rằng SWAT có thể tính toán dòng chảy cho các điều kiện khí hậu ẩm, khô, trung bình trong mỗi lưu vực cơ sở [5]

Nghiên cứu của Govender và Everson (2005) đưa ra kết quả tính toán dòng chảy tương đối mạnh cho lưu vực nghiên cứu nhỏ nằm ở Bắc Phi, họ đã tìm ra SWAT tính toán tốt hơn với điều kiện khí hậu khô [6]

Mô hình SWAT đã được Mango et al (2011) ứng dụng để đánh giá tác động kết hợp giữa BĐKH và sử dụng đất đến lưu vực sông Mara, Kenya Những kết quả từ nghiên cứu này đã chỉ ra rằng việc tăng cường công tác quản lý và bảo tồn rừng đầu nguồn là một trong những nội dung quan trọng nhất trong chương trình thích ứng với BĐKH của khu vực [7]

Tại lưu vực Jianzhuangcuan thuộc tỉnh Sơn Tây – Trung Quốc, một nghiên cứu ứng dụng mô hình SWAT cũng được Aidi Hou và Hua Li (2012) triển khai với mục tiêu lượng hoá tác động của BĐKH đến dòng chảy tại lưu vực này Kết quả cho thấy sự tương quan giữa gia tăng về nhiệt độ hàng năm (khoảng 0,6 – 0,90C) với thay đổi về dòng chảy tại các thời điểm năm 2020 và 2030 (độ biết động 0,62 – 3,67 m3/s) [8]

Năm 2013, Shrestha B et al cũng công bố kết quả nghiên cứu của mình về tác động của BĐKH đến lượng bồi lắng tại lưu vực Nam Ou, Lào (một lưu vực thuộc hệ thống lưu vực sông Mê Kông) Kết quả mô phỏng của mô hình SWAT trong nghiên cứu này chỉ ra rằng dòng chảy hàng năm trong lưu vực có sự biến động trong khoảng - 17% đến + 66% và kết quả là lượng bồi lắng sẽ thay đổi từ - 27% đến + 160% Kết quả này cũng phần nào cho thấy những tác động phức tạp của BĐKH lên tài nguyên đất và nước tại các lưu vực sông [9]

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Nghiên cứu của Kyle Glazewski, Bethany Kurz, and Daniel Stepan (Trung tâm nghiên cứu năng lượng và môi trường (EERC) Grand Forks, North Dakota) đã áp dụng công cụ SWAT vào việc đánh giá chất lượng nước của sông Hồng ở lưu vực miền Bắc Mục tiêu tổng thể của nghiên cứu là cung cấp thực tế, các bên liên quan thúc đẩy kỹ thuật đầu vào cho sự phát triển của một chiến lược quản lý lưu vực dài hạn, tập trung vào số lượng và chất lượng nước nhằm đảm bảo sự phát triển kinh tế liên tục của khu vực [10]

Nguyễn Thanh Sơn và Nguyễn Ý Như (2009) đã ứng dụng mô hình SWAT khảo sát ảnh hưởng của các kịch bản sử dụng đất đối với dòng chảy lưu vực sông Bến Hải Kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống thuỷ văn của lưu vực sông Bến Hải khá nhạy cảm trước biến đổi khí hậu [11]

Nguyễn Ý Như et al (2011) đã ứng dụng SWAT làm công cụ thực hiện đánh giá thay đổi dòng chảy theo điều kiện khí hậu tương lai của kịch bản B2 tại lưu vực sông Nhuệ - Đáy, thành phố Hà Nội Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng mô phỏng quá trình dòng chảy với độ chính xác cao của mô hình SWAT và thể hiện tác động rất mạnh tới cực trị lũ của biến đổi khí hậu [12]

Nguyễn Kỳ Phùng và Lê Thị Thu An (2012) đã thực hiện nghiên cứu Ứng dụng mô hình SWAT đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy lưu vực sông Đồng Nai Kết quả chỉ ra ảnh hưởng của BĐKH làm cho dòng chảy mùa lũ tăng cao và dòng chảy mùa kiệt giảm nhiều, làm cho các hiện tượng thời tiết cực đoan xảy ra mạnh hơn so với trước [13]

Nguyễn Quang Bảo (2013) đã ứng dụng SWAT để khảo sát sự biến đổi của dòng chảy sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị với các kịch bản biến đổi khí hậu A2 và B2 và đã chỉ rõ lưu lượng đỉnh lũ có thể tăng tối đa đến khoảng 20%, trong khi dòng chảy vào tháng kiệt nhất có thể giảm đi khoảng 27%, một sự thay đổi có thể gây ra những hậu quả khó lường đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của khu vực [14]

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN LƯU VỰC SÔNG VU GIA 2.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG VU GIA

2.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn 2.1.1.1 Vị trí địa lý

Lưu vực sông Vu Gia nằm ở miền Trung Việt Nam, bắt nguồn từ vùng núi ở phía Tây Nam của tỉnh Quảng Nam và ở phía Bắc của tỉnh Kon Tum Vị trí của lưu vực như hình 2.1

Phần thượng nguồn lưu vực ở huyện Phước Sơn được gọi là Đăk Mi, sông chảy theo hướng Nam lên Bắc Khi qua địa bàn phía Đông huyện Nam Giang, sông được gọi là sông Cái Tại đây, nó nhận một chi lưu lớn ở phía Tây (tả ngạn), đó là sông Thanh Bắt đầu khi chảy sang huyện Đại Lộc, sông được gọi là Vu Gia và có dòng chảy theo hướng Đông - Tây Tại đây, sông tiếp tục nhận hai chi lưu lớn chảy xuống từ phía Bắc là sông Bung và sông Côn Sông Vu Gia chảy đến địa phận xã Đại Hòa ở phía Tây Đại Lộc thì tách ra làm hai dòng, một là sông Yên chảy lên phía Bắc hội lưu với sông Cầu Đỏ, còn lại là sông Quảng Huế đi về phía Nam hội lưu với sông Thu Bồn Diện tích lưu vực tính đến xã Đại Hòa, huyện Đại Lộc vào khoảng 4661,28 km2

Xét về ranh giới hành chính, lưu vực sông Vu Gia gần như nằm trọn vẹn trong tỉnh Quảng Nam, chảy qua các huyện Đông Giang, Tây Giang, Nam Giang, Phước Sơn và Đại Lộc Lưu lượng bình quân nhiều năm là 400 m3/s; mùa khô 40 -50 m3/s, mùa lũ 27.000 m3/s