Ứng dụng mô hình SWAT và hệ thống thông tin địa lý (GIS) để đánh giá ảnh hưởng của sự thay đổi sử dụng đất đến lưu lượng dòng chảy tại lưu vực sông cầu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM - NGUYỄN NAM TRUNG ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWAT VÀ HỆ THỐNG THƠNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) ĐỂ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN LƯU LƯỢNG DÒNG CHẢY TẠI LƯU VỰC SÔNG CẦU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Thái Nguyên - 2014 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM - NGUYỄN NAM TRUNG ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWAT VÀ HỆ THỐNG THƠNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) ĐỂ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN LƯU LƯỢNG DÒNG CHẢY TẠI LƯU VỰC SƠNG CẦU Ngành: Khoa học mơi trường Mã số ngành : 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: TS PHAN ĐÌNH BINH Thái Nguyên - 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2014 Học Viên Nguyễn Nam Trung ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn đến tất quý thầy cô giảng dạy chương trình Cao học Mơi Trường K20 – Khoa sau Đại học trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, người truyền đạt cho kiến thức hữu ích chun ngành Mơi Trường để làm sở cho thực tốt luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn TS Phan Đình Binh tận tình hướng dẫn cho tơi thời gian thực luận văn Mặc dù trình thực luận văn có giai đoạn khơng thuận lợi Thầy hướng dẫn, bảo cho nhiều kinh nghiệm thời gian thực đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất Thầy, Cô giảng dạy khoa Sau Đại học trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên Anh Chị lớp KHMT-K20 giúp đỡ tơi q trình học tập Sau tơi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình tạo điều kiện tốt cho suốt trình học thực luận văn Do thời gian có hạn kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chưa nhiều nên luận văn nhiều thiếu, mong nhận ý kiến góp ý Thầy/Cơ anh chị học viên Thái Nguyên, ngày…….tháng năm 2014 Học viên Nguyễn Nam Trung iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ARS : Agricultural Reaseach Service: trung tâm phục vụ nghiên cứu nông nghiệp CSDL : Cơ sở liệu GIS : Geographical Information System: Hệ thống thông tin địa lý NXB : Nhà xuất SCS : Soil Convervation Sytem: phương pháp số đường cong SWAT : Soil and Water Assement Tools: Công cụ đánh giá chất lượng đất nước USDA : United States Department of Agriculture: nông nghiệp Hoa Kỳ iv MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Danh mục chữ viết tắt iii Mục lục iv Danh mục bảng biểu v Danh mục biểu đồ vi MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiền đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .4 1.1 Cơ sở khoa học đề tài 1.1.1 Một số khái niện 1.1.2 Cơ sở lý thuyết mơ hình SWAT 1.2 Các ứng dụng mơ hình SWAT nước giới 1.2.1 Thế giới 1.2.2 Việt Nam 1.3 Tổng quan mơ hình SWAT 1.3.1 Giới thiệu mơ hình SWAT 1.3.2 Pha đất chu trình thuỷ văn 1.4 Pha diễn tốn chu trình thuỷ văn 1.4.1 Diễn toán sông 1.4.2 Diễn toán qua hồ chứa 1.5 Phương pháp sử dụng mơ hình SWAT 1.5.1 Dòng chảy mặt 1.5.2 Bốc thoát 17 1.5.3 Chuyển động nước đất 22 1.5.4 Nước ngầm 22 1.5.5 Diễn tốn dịng chảy sơng 25 1.5.6 Diễn toán hồ chứa 25 1.6 Các số liệu vào mơ hình 26 1.6.1 Bộ liệu đầu vào (input) cho mô hình SWAT 26 1.6.2 Các số liệu mơ hình 26 1.7 Các thơng số mơ hình 26 1.7.1 Thơng số tính tốn dịng chảy trực tiếp 26 1.7.2 Thơng số tính lưu lượng đỉnh lũ 27 1.7.3 Thơng số tính hệ số trễ dịng chảy mặt 27 1.7.4 Thông số tính tổn thất dọc đường 27 1.7.5 Thơng số tính tổn thất bốc 27 1.7.6 Thơng số tính tốn dịng chảy ngầm 27 1.7.7 Thông số diễn tốn dịng chảy kênh 27 1.8 Đánh giá kết mơ hình 28 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Phạm vi, đối tượng, địa điểm thời gian nghiên cứu 30 2.1.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 30 2.1.2 Địa điểm thời gian nghiên cứu 30 2.1.3 Nội dung nghiên cứu 30 2.2 Phương pháp nghiên cứu 31 2.2.1 Thu thập số liệu thứ cấp 31 2.2.2 Phương pháp kế thừa, chọn lọc tư liệu sẵn có 31 2.2.3 Phương pháp xây dựng sở liệu không gian 31 2.2.4 Phương pháp đánh giá mô hình SWAT 32 2.2.5 Phương pháp xây dựng kịch sử dụng đất 32 CHƯƠNG 3: DỰ KIẾN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 33 3.1 Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội lưu vực Sơng Cầu 33 3.1.1 Vị trí địa lý 33 3.1.2 Đặc điểm địa hình 33 3.1.3 Đặc điểm khí hậu, khí tượng thủy văn 34 3.1.4 Kinh tế - xã hội 36 3.1.5 Đa dạng sinh học 37 3.1.6 Tài nguyên nước 37 3.1.7 Tầm quan trọng lưu vực sông 37 3.2 Xây dựng sở liệu đầu vào cho mơ hình SWAT 38 3.2.1 Cơ sở liệu thuộc tính 38 3.2.2 Cơ sở liệu không gian 44 3.2.3 Kết xây dựng kịch sử dụng đất 45 3.3 Ứng dụng mơ hình SWAT để đánh giá lưu lượng dòng chảy lưu vực Sông Cầu 49 3.3.1 Chạy mơ hình SWAT giai đoạn 1999 – 2013 49 3.3.2 Kết mơ tính tốn lưu lượng dịng chảy kịch mơ hình SWAT 51 3.3.3 Đánh giá mơ hình SWAT số NSE PBIAS 54 3.3.4 Ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến lưu lượng dòng chảy lưu vực Sông Cầu 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .60 Kết Luận 60 Kiến nghị 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1: Bảng đánh giá Mơ hình tiêu Nash 28 Bảng 3.1: Tóm tắt đặc điểm khí hậu lưu vực Sơng Cầu 38 Bảng 3.2: Dữ liệu lượng mưa trung bình tháng từ năm 1999 đến năm 2013 41 Bảng 3.3: Lưu lượng dịng chảy trung bình tháng vực Sông giai đoạn 1999 – 2013 43 Bảng 3.4: Bảng trạng sử dụng đất lưu vực Sông Cầu 2013 45 Bảng 3.5: Các kịch sử dụng đất lưu vực Sông Cầu 46 Bảng 3.6: Đặc điểm lưu vực Sông Cầu 50 Bảng 3.7: Các thông số nhạy liên quan đến lưu lượng dịng chảy kết hiệu chỉnh cho mơ hình SWAT 51 Bảng 3.8: Lưu lượng dịng chảy thực đo tính tốn cho giai đoạn lưu vực Sông Cầu 52 Bảng 3.9: Kết đánh giá mơ hình số NSE PBIAS 54 Bảng 3.10: Lưu lượng dòng chảy theo mùa kịch 1, so sánh với kịch (KB) (m3/s) 56 Bảng 3.11: Lưu lượng dòng chảy theo mùa kịch 3, so sánh với kịch (KB) (m3/s) 57 Bảng 3.12: Tỷ lệ phần trăm (%) dòng chảy thay đổi từ Kịch tới kịch 58 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1: Sự khác phân phối độ ẩm theo chiều sâu mô theo phương trình Green Ampt thực tế 11 Hình 3.1: Vị trí lưu vực Sông Cầu 33 Hình 3.2: Nhiệt độ cao nhất, nhiệt độ thấp nhiệt độ trung bình theo tháng lưu vực Sông Cầu giai đoạn 1999 – 2013 39 Hình 3.3: Nhiệt độ cao nhất, nhiệt độ thấp nhiệt độ trung bình theo tháng lưu vực Sông Cầu giai đoạn 1999 - 2013 39 Hình 3.4: Tốc độ gió theo tháng lưu vực Sông Cầu giai đoạn 1999 – 2013 .40 Hình 3.5: Tổng lượng mưa theo tháng lưu vực Sông Cầu giai đoạn 1999 – 2013 42 Hình 3.6: Bản đồ mơ hình số độ cao (DEM) lưu vực Sơng Cầu 45 Hình 3.7: Bản đồ trạng sử dụng đất lưu vực Sông Cầu 2013 45 Hình 3.8: Bản đồ trạng ( Bản đồ ) 47 Hình 3.9: Các kịch sử dụng đất lưu vực Sơng Cầu 48 Hình 3.10: Bản đồ phân chia tiểu lưu vực lưu vực Sơng Cầu 49 Hình 3.11: Lượng mưa trung bình theo tháng lưu vực Sơng Cầu giai đoạn chạy thử 52 Hình 3.12: Lượng mưa trung bình theo tháng lưu vực Sơng Cầu giai đoạn kiểm định 53 Hình 3.13: Tỉ lệ phần trăm biến đổi dòng chảy kịch so với kịch 56 Hình 3.14: Tỉ lệ phần trăm biến đổi dòng chảy kịch so với kịch 57 Hình 3.15: Tỷ lệ Thay đổi trung bình hàng năm, mùa mưa mùa khô so với kịch đầu 58 50 Bảng 3.6: Đặc điểm lưu vực Sông Cầu Tiểu lưu vực Diện tích (ha) Độ dốc (độ) Độ cao trung bình (m) 15501.77 >20 880 14602.4 >20 896 8061.92 >20 820 17168.76 >20 785 695.79 9-19 923 11979.08 0-8 314 11907.97 0-8 318 17467.64 9-19 450 10421.46 0-8 310 10 5567.94 >20 384 11 6513.99 9-19 90 12 9664.92 0-8 172 13 7072.92 0-8 241 14 7616.43 9-19 400 15 10867.76 >20 950 16 973.62 >20 762 17 11941.02 0-8 305 18 29421.62 0-8 230 19 7597.80 0-8 100 20 37293.20 9-19 82 21 238.95 0-8 80 22 19614.15 0-8 120 23 8446.68 9-19 347 24 19.44 0-8 350 25 16296.39 0-8 305 26 4886.73 0-8 230 27 Tổng 2787.21 9-19 367 294086.66 51 Qua bảng 3.6 cho ta thấy yếu tố lưu vực Sông Cầu, tổng diện tích lưu vực Sơng cầu khoảng 294086.66 (ha) chia làm 27 tiểu lưu vực có diện tích lớn nhỏ khác với diện tích lớn tiểu lưu vực 20 với diện tích 37293.20 (ha) rộng lưu vực với diện tích 19.44 (ha) tiểu lưu vực 24 coi nơi có diện tích nhỏ lưu vực Sơng Cầu Độ cao trung bình có giá trị cao 950m tiểu lưu vực 15 nhỏ tiểu lưu vực 20 với độ cao trung bình 82m 3.1.1.2 Hiệu chỉnh yếu tố cho mơ hình Trên sở liệu thiết lập, cho chạy thử mơ hình hiệu chỉnh số nhạy mơ hình, cuối số nhạy xác định để chạy mơ hình cho kết xác bảng 3.7 Bảng 3.7: Các thông số nhạy liên quan đến lưu lượng dòng chảy kết hiệu chỉnh cho mơ hình SWAT Chỉ số Khoảng giá trị Giá trị sử dụng CN2 ±5 ±4 ESCO 0,00 – 1,00 0,55 EPCO 0,00 – 1,00 0,40 GW_REVAP 0,02 – 0,40 0,2 3.3.2 Kết mơ tính tốn lưu lượng dịng chảy kịch mơ hình SWAT Sau nhập sở liệu đầu vào, chạy thử mơ hình SWAT hiệu chỉnh thơng số mơ hình thu kết sau: 52 Bảng 3.8: Lưu lượng dịng chảy thực đo tính tốn cho giai đoạn lưu vực Sông Cầu Hạng mục Chạy thử (1999 - 2006) Kiểm định (2007 - 2013) Cả hai giai đoạn (1999 – 2013) Thực đo (m3/s) Trung bình năm 14,99 10,95 12,97 Trung bình mùa mưa 24,87 18,57 21,72 Trung bình mùa khơ 5,11 3,33 4,22 Trung bình năm 14,40 10,72 12,56 Trung bình mùa mưa 24,14 18,36 21,25 Trung bình mùa khơ 4,66 3,09 3,88 Tính tốn (m3/s) Hình 3.11: Lượng mưa trung bình theo tháng lưu vực Sông Cầu giai đoạn chạy thử 53 Hình 3.12: Lượng mưa trung bình theo tháng lưu vực Sông Cầu giai đoạn kiểm định Qua bảng 3.7 cho thấy lưu lượng dịng chảy thực đo tính tốn cho giai đoạn lưu vực Sơng Cầu khác có chiều hướng giảm Giai đoạn chạy thử (1999-2006) Trong giai đoạn 1999 - 2006 lưu lượng dịng chảy thực đo trung bình năm 14,99m3/s cịn theo số liệu tính tốn đạt 14,40m3/s chênh lệch 0,59m3/s tương ứng 3,94%, trung bình mùa mưa giai đoạn 1999 – 2006 có chênh lệch, theo số liệu thực đo trung bình mùa mưa đạt 24,87m3/s cịn theo tính tốn đạt 24,14m3/s chênh lệch 0,73m3/s tương ứng 2,93% Còn lưu lượng dòng chảy thực đo trung bình mùa mưa có giá trị 5,11m3/s chênh lệch 1,05 m3/s tương ứng với tính tốn 20,58% Giai đoạn kiểm định (2007 - 2013) Trong giai đoạn 2006-2012 lưu lượng trung bình năm qua kiểm kiểm định có giá trị 10,95m3/s chênh lệch với số liệu tính tốn 0,23m3/s tương ứng 2.1% , lưu lượng trung bình mùa mưa 18,57m3/s chênh lệch với số liệu tính 54 tốn 0,21m3/s tương ứng 1,13% Cịn lưu lượng dịng chảy thực đo trung bình mùa mưa có giá trị 5,11m3/s chênh lệch 1,05 m3/s tương ứng với tính toán 20,58% Cả giai đoạn (1999-2013) Trong giai đoạn 1998-2012 lưu lượng dịng chảy thực đo trung bình năm 12,97 m3/s cịn theo số liệu tính tốn đạt 12,56 m3/s chênh lệch 0,41m3/s tương ứng 3,16%, trung bình mùa mưa giai đoạn 1998-2012 có chênh lệch, theo số liệu thực đo trung bình mùa mưa đạt 21,72m3/s cịn theo tính tốn đạt 21,25m3/s chênh lệch 0,47 m3/s tương ứng 2,16% Còn lưu lượng dịng chảy thực đo trung bình mùa mưa có giá trị 4,22m3/s chênh lệch 0,34 m3/s tương ứng với tính tốn 8,06% 3.3.3 Đánh giá mơ hình SWAT số NSE PBIAS Mơ hình đánh giá số Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) PBIAS (Nash, Sutcliffe, 1970) tính sau: n NSE    (Q i obs i 1 i  Qsim )2 n i  (Qobs  Qobs mean )2 (1) i 1  Q n PBIAS  i 1 i obs i  Qsim n Q i 1 i obs   100% (2) Trong đó: n số lần theo dõi (đo), Qiobs, Qisim số liệu đo số liệu tính tốn mơ hình; Qobs-mean giá trị thực đo trung bình Bảng 3.9: Kết đánh giá mơ hình số NSE PBIAS STT Hạng mục Giai đoạn NSE PBIAS (%) Chạy thử (1999 – 2006) 0.82 - 1.59 Kiểm định (2006 – 2013) 0.77 5.93 55 Đối với lưu lượng dòng chảy: Kết nghiên cứu cho thấy số đánh giá mô hình cho kết tốt Giá trị NSE giai đoạn chạy thử 0,82 giai đoạn kiểm định (sau hiệu chỉnh mơ hình) 0,77 cao kết nghiên cứu Arnold cs (2000) dùng SWAT để đánh giá lưu lượng dịng chảy bàn cát lưu vực sơng Texas với giá trị 0,75 0,82 cho giai đoạn chạy thử kiểm định, Chỉ số PBIAS giai đoạn chạy thử - 1.59% giai đoạn kiểm định 5.93% Kết nghiên cứu lưu lượng dịng chảy khơng phụ thuộc vào lượng mưa mà phụ thuộc vào loại hình sử dụng đất, Mối quan hệ lưu lượng dòng chảy thay đổi sử dụng đất kiểm tra số tiểu lưu vực cho thấy lưu lượng dòng chảy thay đổi theo loại sử dụng đất lớp phủ bề mặt, đặc biệt vào mùa khô Hơn kết nghiên cứu cho thấy: lưu lượng dòng chảy phụ thuộc vào tỷ lệ diện tích đất canh tác đất rừng lưu vực, (Gassman CS, 2007) Canh tác loại khác (canh tác ngô đất dốc, chè) ảnh hưởng khác đến nước bề mặt lưu lượng nước lưu vực loại hình sử dụng đất có độ ẩm đất khác (CN2) Lưu lượng dòng chảy tăng dẫn đến tăng xói mịn đất, làm giảm độ màu mỡ, dinh dưỡng đất làm ngập lụt vùng hạ lưu vào mùa mưa 3.3.4 Ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến lưu lượng dòng chảy lưu vực Sơng Cầu Lưu lượng dịng chảy lưu vực Sông Cầu bị ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất thể sau: 56 Bảng 3.10: Lưu lượng dòng chảy theo mùa kịch 1, so sánh với kịch (KB) (m3/s) So sánh với KB So sánh với KB Hạng mục Kịch Trung bình năm 12,56 12,9 0,34 2,70 12,91 0,35 2,83 Trung bình mùa mưa 21,25 21,81 0,56 2,63 22,14 0,89 4,21 Trung bình mùa khơ 3,88 0,12 3,01 3,81 0,07 -1,98 Kịch Kịch Tăng (+) Tỷ lệ Tăng (+) Tỷ lệ giảm (-) (%) giảm (-) (%) Hình 3.13: Tỉ lệ phần trăm biến đổi dòng chảy kịch so với kịch 57 Bảng 3.11: Lưu lượng dòng chảy theo mùa kịch 3, so sánh với kịch (KB) (m3/s) So sánh với KB So sánh với KB Kịch Kịch Trung bình năm 12,56 12,43 0,13 -1,05 12,76 0,20 1,61 Trung bình mùa mưa 21,25 20,73 0,52 -2,45 21,67 0,42 2,01 Trung bình mùa khơ 3,88 4,12 0,24 6,21 3,79 0,09 -2,32 Hạng mục Tăng (+) Tỷ lệ giảm (-) (%) Kịch Tăng (+) Tỷ lệ giảm (-) (%) Hình 3.14: Tỉ lệ phần trăm biến đổi dòng chảy kịch so với kịch 58 Bảng 3.12: Tỷ lệ phần trăm (%) dòng chảy thay đổi từ Kịch tới kịch Hạng mục Kịch Kịch Kịch Kịch Trung bình 2,70 2,83 -1,05 1,61 Trung bình mùa mưa (5-10) 2,63 4,21 -2,45 2,01 Trung bình mùa khơ (11-4) 3,01 -1,98 6,21 -2,32 Hình 3.15: Tỷ lệ Thay đổi trung bình hàng năm, mùa mưa mùa khô so với kịch đầu Qua Bảng 3.10 Hình 3.11 cho thấy giảm diện tích bao phủ rừng trồng lâm nghiệp nói chung làm giảm dịng chảy trung bình hàng năm, tăng diện tích nơng nghiệp làm tăng dịng chảy trung bình hàng năm Kết đồng ý với điều thu cách 59 Thanapakpawin, et al (2007) Stehr, et al (2007) Kịch (trong có 17.332,68 (5,89%) diện tích đất rừng hỗn giao chuyển đổi thành đất trồng công nghiệp lâu năm (AGRR)) thể gia tăng cao dịng chảy trung bình hàng năm Kịch gây tăng 2,83% dịng chảy trung bình hàng năm so với kịch Mặt khác, mức giảm thấp dịng chảy trung bình hàng năm xảy kịch với mức giảm 1,05% 44113.0ha (15%) đất chăn thả chuyển đổi thành đất rừng hỗn giao 44113.0ha (15%) sang đất công nghiệp lâu năm Một so sánh cụ thể kết mô cho kịch khác thực cho giai đoạn mùa mưa mùa khô, giá trị trung bình tháng mười tháng tư tháng năm - tháng mười tương ứng, thể Bảng 3.12 : Một điều đáng lưu ý kịch sản xuất 2,45% trung bình hàng năm giảm dịng chảy mùa mưa trung bình tăng 6,21% mùa khơ trung bình so với kịch Hiệu việc bảo tồn nguồn nước chủ yếu vai trò quan trọng ngành lâm nghiệp lưu vực, giảm thiểu lũ lụt hạn hán mùa mưa mùa khô 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết Luận Mơ hình SWAT xây dựng sở liệu như: đồ mơ hình số độ cao DEM lưu vực Sông Cầu, Bản đồ trạng sử dụng đất 2013 Lưu vực Sông Cầu tạo sở liệu đầu vào cho SWAT Số liệu lưu lượng dòng chảy thực đo giai đoạn 1999 - 2013 sử dụng để chạy mơ hình cho giai đoạn chạy thử 1999 - 2006 kiểm định 2006 - 2013 Mơ hình SWAT ứng dụng thành cơng điều kiện khí tượng thủy văn lưu vực Sông Cầu để đánh giá ảnh hưởng loại hình sử dụng đất đến lưu lượng dịng chảy Kết nghiên cứu cho thấy số đánh giá mơ hình NashSutcliffe Efficiencies (NSE) có giá trị tốt 0,77 0,82, giá trị PBIAS 5,93 -1,59% cho giai đoạn chạy thử kiểm định mơ hình Kết nghiên cứu cho thấy CN2 ESCO số nhạy điều chỉnh số để chạy mơ hình, đồng thời kết thay đổi diện tích đất rừng có ảnh hưởng rõ rệt đến lưu lượng dòng chảy lưu vực Lưu lượng dòng chảy tăng dẫn đến tăng xói mịn đất, làm giảm độ màu mỡ, dinh dưỡng đất Sau chạy kịch ta thu thay đổi trung bình kịch so với kịch (tính theo tỷ lệ phần trăm (%)): Kịch tăng 2,70 (%), Kịch tăng 2,80 (%), Kịch giảm 1,05 (%) kịch tăng 1,61 (%) Ta thấy mức hiệu giảm mức thấp lưu lượng dòng chảy trung bình hàng năm xảy kịch với mức giảm 1,05% chuyển đổi 44113,0 (15%) đất chăn thả sang rừng hỗn giao 44113,0 (15%) sang đất công nghiệp lâu năm Kết nghiên cứu cho thấy số liệu tính tốn mơ hình cao số liệu thực đo mùa mưa mùa khô cho giai đoạn 1999-2013 61 Kết nghiên cứu lần khảng định GIS SWAT cơng cụ hữu ích nghiên cứu quản lý tài nguyên môi trường Kiến nghị Khi độ che phủ giảm dẫn đến tăng xói mịn đất, làm giảm độ màu mỡ, dinh dưỡng đất làm ngập lụt vùng hạ lưu vào mùa mưa, kéo theo đất bị xói mịn làm tăng lượng bùn cát lịng sơng Sự xói mịn vận chuyển chất nhiễm canh tác nông nghiệp thuốc trừ sâu, kim loại nặng… ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường sống loài thủy sinh ảnh hưởng đến sức khỏe người sống vùng hạ lưu Không ảnh hưởng đến nguồn nước cung cấp cho sinh hoạt người đặc biệt vào mùa khơ cần áp dụng tăng diện tích đất nơng nghiệp để tránh ảnh hưởng đến lưu lượng dịng chảy sông vào mùa mưa mùa khô Hạn chế chuyển đất rừng sang trồng ngô, trồng chè, trồng ăn thực hiện, đặc biệt tỷ lệ rừng hỗn giao Tiếp tục nghiên cứu với kịch sử dụng đất khác để có kết phong phú làm sở khuyến cáo nhà quản lý lựa chọn kịch sử dụng đất tối ưu tương lai phù hợp với phát triển kinh tế xã hội hai tỉnh Thái Nguyên Bắc Kạn phạm vi lưu vực 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt Phan Đình Binh, Hồng Văn Hùng, Nguyễn Thanh Hải (2013), Ứng dụng mơ hình SWAT hệ thống thơng tin địa lý(GIS) để đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến lưu lượng dòng chảy lưu vực sơng Phú Lương, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nông thôn số 5/2013, Tr.91 - 96 Bộ tài nguyên Môi trường (2009), Kịch biến đổi khí hậu, nước biển cho Việt Nam Bộ Tài nguyên Môi trường (2006), Báo cáo môi trường quốc gia 2006 - Môi trường nước lưu vực sông: Cầu, Nhuệ - Đáy, Đồng Nai Đặng Văn Đức, 2001, Hệ thống thông tin địa lý, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội Trịnh Trúc Lâm, Nguyễn Quận (1998), Ðịa lý tỉnh Thái Nguyên, Nxb Sở Giáo Dục – Ðào tạo, Sở Khoa học Công nghệ Môi trường Thái Nguyên Khánh Linh (2010), Quảng Nam: Xây dựng mơ hình cảnh báo lũ qua internet, http://www.monre.gov.vn/v35/default.aspx?tabid=428&CateID=39&ID= 127125&Code=PNBU127125 (6/4/2013) Nguyển Kim Lợi, Trần Thống Nhất (2007), Hệ thống thông tin địa lý phần mềm Arcview 3.3, Nxb nông nghiệp Nguyễn Kim Lợi, 2006, Ứng dụng GIS quản lý tài nguyên thiên nhiên, NXB Nơng nghiệp Nguyễn Kim Lợi, Hồng Thị Thủy, Nguyễn Văn Trai, Nguyễn Thị Huyền, Nguyễn Thị Hồng, Lê Anh Tuấn, Nguyễn Hiếu Trung, Trương Phước Minh, Suppakorn Chinvano (2011), Ứng dụng mơ hình SWAT phương pháp tiếp cận dựa vào cộng đồng đánh giá tác động biến đổi 63 khí hậu khả thích ứng với biến đổi khí hậu miền Trung Việt Nam, Hội thảo ứng dụng GIS tồn quốc 2011 10 Trần Kơng Tấu (2005), Tài nguyên đất, Nxb Ðại học Quốc gia Hà Nội 11 Phạm Văn Tỉnh (Trường đại học Lâm nghiệp Hà Nội) “Nghiên cứu ứng dụng mơ hình SWAT phục vụ quản lý tài nguyên đất nước lưu vực Sông Lô – Gâm” II Tiếng Anh 12 Arnold, J.G., R Srinivasan, R.S Muttiah, J.R Williams (1998), Large area hydrologic modeling and assessment part I: model development, J of Amer, Water Resource Assoc, vol 34, No (1), pp.73-89 13 Arnold, J G., R S Muttiah, R Srinivasan, and P M Allen (2000), Regional estimation of base flow and groundwater recharge in the upper Mississippi basin, Journal of Hydrology, vol 227, No 1-4: pp 21-40 14 D N Moriasi, J G Arnold, M W Van Liew, R L.Bingner, R D Harmel and T L Veith, 2007 Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations ASABE Vol 50(3): 885-900, ISSN 0001-2351 15 Govender, M., and C S Everson (2005), Modelling streamflow from two small South African experimental catchments using the SWAT model Hydrology Processes, vol 19, No 3, pp 683-692 16 Gassman, P.W., M.R Reyes, C.H Green, J.G Arnold (2007), The Soil and Water Assessment Tool: historical development, applications, and future research directions, Trans, ASABE., vol 50, No (4), pp.1211-1250 17 Michal jenicek (2007), kainfall_runoff modeling in small and middle _ large catch ments_an overview 18 P.W Gassman, M.R Reyes, C.H.Green, J.G.Arnold(2007), the soil and water assessment tool historical development, applications, and future research direction, soil and water Division of ASABE 64 19 Sirinivasan.R 2005 ArcSWAT, ArcGIS Interface for Soil and Water Assessment Tool 20 Van Liew, M W., and J Garbrecht (2003), Hydrologic simulation of the Little Washita River experimental watershed using SWAT Journal of American Water Resources Association, vol 39, No 2, pp 413-426 21 Winchell,M 2007 ArcSWAT Interface for SWAT 2005 (User’s Guide) ... NGUYỄN NAM TRUNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWAT VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) ĐỂ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN LƯU LƯỢNG DỊNG CHẢY TẠI LƯU VỰC SƠNG CẦU Ngành: Khoa học môi trường Mã... tài ? ?Ứng dụng mơ hình SWAT hệ thống thông tin địa lý (GIS) để đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến lưu lượng dịng chảy lưu vực Sơng Cầu? ?? Mục đích nghiên cứu Dựa vào mơ hình SWAT GIS để đánh. .. đánh giá thay đổi sử dụng đất tiến hành chạy kịch để thấy thay đổi loại hình sử dụng đất khác có ảnh hưởng đến lưu lượng dịng chảy lưu vực Sơng Cầu Từ đưa phương án sử dụng đất tối ưu làm ảnh hưởng