ứng dụng môi hình toán trong quản lý THTNN lưu vực sông KRONg PO KO

Trình bày về ứng dụng môi hình toán trong quản lý THTNN lưu vực sông KRONg PO KO

Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô mở đầu I. Tính cấp thiết của đề tài Trong những thập kỷ gần đây, ở Việt Nam nói chung và ở Tây Nguyên nói riêng đang phải đối mặt với những thách thức to lớn trong phát triển kinh tế xã hội. Do áp lực gia tăng dân số và tốc độ phát triển kinh tế nhanh chóng, nhiều nguồn tài nguyên thiên nhiên - đặc biệt là tài nguyên nớc - đã bị con ngời sử dụng không hợp lý. Báo cáo Phát triển kinh tế xã hội nông thôn Tây Nguyên giai đoạn 1996-2000 và năm 2010 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (tháng 6/1996) đã nhận định "Môi trờng Tây Nguyên đang bị suy thoái nghiêm trọng do rừng bị tàn phá, đất đai bị suy thoái và tài nguyên bị sử dụng mất cân đối. Cần có biện pháp cấp thiết để bảo vệ và phục hồi môi tr- ờng sinh thái, sử dụng hợp lý các tài nguyên thiên nhiên, nhất là tài nguyên đất và nớc, để phục vụ cho phát triển một nền nông nghiệp bền vững ở Tây Nguyên. Bởi vậy, vấn đề nghiên cứu phát triển bền vững tài nguyên nớc có một ý nghĩa chiến lợc đối với sự phát triển trên lu vực sông. Các biện pháp hữu hiệu về sử dụng hợp lý, khai thác bền vững tài nguyên nớc, bảo vệ các hệ sinh thái nớc phụ thuộc vào sự phát triển khoa học kỹ thuật, kiến thức về tài nguyên nớc, trình độ và khả năng sử dụng tài nguyên nớc. Trên cơ sở đó, đồ án đã lựa chọn khu vực nghiên cứu là lu vực sông Krông Pô Kô chảy qua địa phận tỉnh Kon Tum, thuộc Tây Nguyên, làm đối tợng nghiên cứu thử nghiệm trong việc nghiên cứu ứng dụng một số công cụ phục vụ cho việc quản lý, phát triển tài nguyên nớc bền vững trong lu vực. Mục tiêu của đồ án là nghiên cứu ứng dụng mô hình toán và khả năng quản lý lu vực bằng hệ thống thông tin địa lý (GIS), nghiên cứu để làm rõ thêm vấn đề quản lý tổng hợp tài nguyên nớc trên một lu vực sông. Qua đó, nhằm đóng góp những luận cứ khoa học trong tổng thể phát triển bền vững tài nguyên thiên nhiên. Vì vậy, đồ án tốt nghiệp đợc lựa chọn với tiêu đề là Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán trong quản lý tổng hợp tài nguyên nớc lu vực sông Krông Pô Kô. II. Mục tiêu nghiên cứu của đồ án 1. Nghiên cứu ứng dụng mô hình AV SWAT trong tính toán dòng chảy mặt có xét tới ảnh hởng của địa hình, đất và hiện trạng sử dụng đất. Qua đó đánh giá ảnh hởng bằng định lợng những tác động của việc thay đổi sử dụng đất tới dòng chảy trên lu vực. 2. Phân tích đánh giá tài nguyên nớc mặt và nghiên cứu ứng dụng mô hình CROPWAT tính nhu cầu nớc hệ thống. 3. Nghiên cứu ứng dụng mô hình quản lý tổng hợp tài nguyên nớc IQQM tính cân bằng nớc cho lu vực sông Krông Pô Kô theo các phơng án khác nhau và bớc đầu _________________________________________________________________ 1 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô đánh giá định lợng ảnh hởng của lớp phủ rừng tới một số đặc trng thuỷ văn cơ bản trong lu vực. 4. Nhận xét và kết luận về khả năng đáp ứng nguồn nớc của hệ thống. Đa ra một số kiến nghị và đề xuất một số biện pháp trong quản lý tổng hợp tài nguyên nớc lu vực sông Krông Pô Kô. III. Nội dung các vấn đề cần giải quyết. - Trình bày một số khái niệm về quản lý tổng hợp tài nguyên nớc - Cập nhật tài liệu khí tợng thủy văn tới năm 2003, các bản đồ GIS để tính toán đánh giá tài nguyên nớc mặt lu vực sông Krông Pô Kô. - ứng dụng mô hình AV SWAT tính toán dòng chảy mặt lu vực. Phân tích số liệu và tách dòng chảy của các lu vực con về các khu tới. Thay đổi hiện trạng sử dụng đất, tính toán và so sánh đánh giá dòng chảy so với trờng hợp trớc khi thay đổi hiện trạng. Đa ra nhận xét về ảnh hởng của lớp phủ rừng đối với dòng chảy lu vực. - Xác định nhu cầu nớc cho các ngành kinh tế đến năm 2010. ứng dụng mô hình CROPWAT tính toán xác định nhu cầu nớc cho nông nghiệp. - Mô phỏng hệ thống cân bằng nớc lu vực sông Krông Pô Kô bằng mô hình IQQM và tính toán cân bằng nớc cho lu vực ứng với 4 giai đoạn: (1) Giai đoạn hiện tại (2001) với diện tích thiết kế; (2) Giai đoạn hiện tại (2001) với diện tích tới thực; (3) Thời điểm dự kiến 2010 và (4) Thời điểm 2010 ứng với hiện trạng sử dụng đất thay đổi. - Phân tích và đề xuất một số biện pháp quản lý tài nguyên nớc trong lu vực sông Krông Pô Kô. - Xây dựng trang Web và bộ Cơ sở dữ liệu quản lý thông tin, dữ liệu KTTV liên quan đến tài nguyên nớc trong lu vực. - Kiến nghị về khả năng khai thác và sử dụng tài nguyên nớc trong lu vực để đảm bảo phát triển bền vững. IV. Kết cấu của đồ án Đồ án chính, ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, đợc chia thành 4 chơng: Chơng 1: Tổng quan về quản lý tổng hợp tài nguyên nớc và vấn đề ứng dụng mô hình toán trong quản lý tổng hợp tài nguyên nớc. Chơng 2 : Giới thiệu chung về lu vực Krông Pô Kô. Chơng 3. Nghiên cứu ứng dụng mô hình AV SWAT và IQQM trong tính toán quản lý tổng hợp tài nguyên nớc lu vực Krông Pô Kô. Chơng 4. Quản lý tổng hợp tài nguyên nớc lu vực sông Krông Pô Kô. Để hoàn thành đồ án, tôi đã nhận đợc sự giúp đỡ rất nhiệt tình của thầy giáo NGND. GS. TS. Ngô Đình Tuấn, ngời đã có những ý kiến quý báu, chỉ bảo tận tình cho tôi trong việc định hớng nghiên cứu và hoàn thiện đồ án. Tôi cũng đã nhận đợc sự hớng dẫn rất nhiệt tình của cô giáo TS. Phạm Thị Hơng Lan, ngời đã tận tình chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Tôi xin chân thành cảm ơn những sự giúp đỡ quý báu đó. _________________________________________________________________ 2 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thày, cô giáo trong Khoa Thuỷ văn Môi trờng, trờng Đại học Thuỷ lợi, đã không ngừng giúp đỡ tôi không chỉ trong việc truyền thụ kiến thức mà còn cả trong việc rèn luyện con ngời trong những năm tháng ở trờng Đại học, để tôi có đợc kết quả này. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Trung tâm T liệu - Trung tâm KTTV quốc gia, Phòng Quy hoạch Trung Trung bộ và Tây Nguyên - Viện Quy hoạch Thủy lợi, Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn tỉnh Kon Tum, Đài KTTV khu vực Tây Nguyên, các trạm khí t- ợng thuỷ văn ĐăkMốt, Kon Tum, Pleiku . đã cung cấp nguồn tài liệu và những kinh nghiệm quý báu để giúp tôi hoàn thiện đồ án; cảm ơn ông Mã Tuấn, Giám đốc Đài Khí tợng Thuỷ văn Tây Nguyên, đã giúp tôi rất nhiều trong đợt đi thực địa tại Tây Nguyên; cảm ơn ông Richard Beecham, một trong những tác giả của mô hình IQQM đã giúp tôi giải đáp những vớng mắc trong khi vận hành mô hình. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các bạn học trong lớp 42V đã tận tình trao đổi và đóng góp ý kiến cho đồ án. Do kiến thức và thời gian hạn chế nên đồ án còn có nhiều thiếu sót. Tôi rất mong nhận đợc sự góp ý của các thày giáo, cô giáo, các chuyên gia, các cán bộ khoa học và các bạn Xin trân trọng cảm ơn mọi sự giúp đỡ quý báu đó. _________________________________________________________________ 3 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô Chơng 1 Tổng quan về quản lý tổng hợp tài nguyên nớc và vấn đề ứng dụng mô hình toán trong quản lý tổng hợp tài nguyên nớc 1.1. Tổng quan về vấn đề quản lý tổng hợp tài nguyên nớc 1.1.1. Mấy vấn đề trong quản lý tổng hợp tài nguyên nớc trên thế giới 1.1.1.1. Những đặc điểm cơ bản trong quản lý tổng hợp tài nguyên nớc (1) Đây là một vấn đề có lịch sử phát triển từ lâu đời song luôn gắn chặt với sự phát triển tơng ứng của nền khoa học - công nghệ trong mỗi thời kỳ lịch sử. Vấn đề quản lý tài nguyên nớc đã đợc con ngời quan tâm từ những thời kỳ xa xa. Sự có mặt của những công trình thuỷ lợi cổ đại trên các dòng sông nh sông Nile, Ti-grơ, Ơ-phrat đã nói lên sự quan tâm của loài Ngời tới vấn đề quản lý tài nguyên nớc từ thời xa xa. (2) Quản lý tổng hợp tài nguyên nớc đang là một vấn đề đợc nhiều quốc gia quan tâm do tính chất cấp bách và tổng hợp của bài toán nhằm phát triển kinh tế - xã hội của mỗi vùng lãnh thổ, của mỗi quốc gia và của cả cộng đồng quốc tế. Cho đến nay, loài Ngời đã nhận thức đợc rằng: Nớc là một tài nguyên hạn chế. Nếu chúng ta không quản lý một cách có hiệu quả thì nguy cơ cạn kiệt nguồn nớc là khó tránh khỏi. (3) Mặc dù có một lịch sử phát triển từ lâu đời song khoa học Quản lý tổng hợp tài nguyên nớc cha đợc trình bầy có hệ thống. Tuỳ theo quan điểm của ngời sử dụng và ng- ời ra quyết định mà có những cách thể hiện khác nhau cũng nh đề cập tới những khía cạnh khác nhau của bài toán. Tuy nhiên, sau Hội nghị thợng đỉnh của Liên hợp quốc về Môi trờng và Phát triển (UNCED, Brazil, 1992) thì thuật ngữ Quản lý tổng hợp tài nguyên nớc mới đợc nhấn mạnh và trở thành một khoa học đợc đề cập tới một cách có hệ thống. Có nhiều khái niệm về quản lý tổng hợp tài nguyên và môi trờng, tuy nhiên, khái niệm đợc thừa nhận rộng rãi và sẽ sử dụng trong đồ án này là khái niệm đợc đa ra trong Hội nghị quốc tế về Thuỷ văn đợc tổ chức phối hợp giữa UNESCO, WMO và ICSU (tháng 3/1993, tại Paris), đó là: Quản lý tổng hợp tài nguyên là tập hợp những hoạt động nhằm sử dụng và kiểm soát những input tài nguyên thiên nhiên (đất, nớc, sinh vật) để thu đợc những output đảm bảo cho hệ thống các điều kiện tự nhiên mang lại lợi ích cần thiết cho con ngời. Việc quản lý tổng hợp có thể diễn ra trong những phạm vi không gian khác nhau: theo đơn vị hành chính (quốc gia, tỉnh, huyện), theo tính chất địa hình (miền núi, đồng bằng) . tuỳ theo đối tợng cần khai thác và quản lý (lập kế hoạch, quy hoạch). Tuy nhiên, cho đến nay - đặc biệt là kể từ sau Hội nghị UNCED - đơn vị quản lý thờng đợc sử dụng ở nhiều quốc gia là Lu vực sông. Bởi vì mọi hoạt động của con ngời diễn ra trong lu vực sông, có tác động trực tiếp tới các dạng tài nguyên và môi trờng của lu vực _________________________________________________________________ 4 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô (đất, nớc, sinh vật, khoáng sản ) đều có phản ứng tổng hợp qua sự biến đổi về số lợng và chất lợng của tài nguyên nớc ở mặt cắt khống chế của lu vực. 1.1.1.2. Những biến đổi về nhận thức trong quản lý tài nguyên nớc Trong quá trình phát triển của mình, để quản lý và phát triển tài nguyên nớc, con ngời đã không ngừng thay đổi nhận thức của mình đối với tài nguyên nớc. Có thể tạm phân chia sự biến đổi trong nhận thức này theo 3 thời kỳ sau: (1) Thời kỳ coi nớc là dạng tài nguyên vô hạn Con ngời từ những thời kỳ xa xa - đã coi nớc nh một dạng tài nguyên vô hạn, một thứ của trời cho. Vấn đề dùng nớc chủ yếu là việc xây dựng các hệ thống thuỷ nông hoặc cung cấp nớc cho các đô thị. Con ngời sử dụng nớc song không quan tâm nhiều tới khối lợng và chất lợng nớc bởi vì vào thời kỳ đó thì con ngời có thể coi nớc là tài nguyên vô tận và trên thực tế thì khả năng tự hồi phục của tài nguyên nớc khi đó còn khá mạnh so với nhu cầu sử dụng. (2) Thời kỳ hình thành quan điểm tài nguyên nớc là hữu hạn Khi con ngời khai thác tài nguyên nớc ở quy mô lớn, với công nghệ mới và với trình độ phát triển mạnh của công nghiệp, lợng chất thải ngày một gia tăng thì nớc có biểu hiện suy thoái và vấn đề bảo vệ tài nguyên nớc bắt đầu đợc đặt ra. Năm 1977, Hội nghị Nớc của Liên hợp quốc (LHQ) đợc tổ chức ở Mar del Plata (Argentina) đã nhấn mạnh vấn đề quy hoạch, nớc sạch và vệ sinh. Chính vì vậy mà LHQ đã lấy những năm 80 của thế kỷ trớc là Thập kỷ Quốc tế Nớc sạch và Vệ sinh nhằm giải quyết vấn đề nớc sinh hoạt cho con ngời. Tuy nhiên, do cha gắn kết giữa vấn đề nớc và môi trờng nên những mục tiêu đề ra cho Thập kỷ này không đạt đợc nh mong muốn. Năm 1987, vấn đề môi trờng đã trở nên cấp bách và LHQ đã thông qua báo cáo Tơng lai chung của chúng ta (Our common future) do Uỷ ban Brundtland soạn thảo. Thuật ngữ Phát triển Bền vững (Sustainable Development) đã hình thành từ báo cáo này. Tuy nhiên, vai trò của tài nguyên nớc trong báo cáo vẫn cha đợc đề cập tơng xứng với vị trí của nó. Năm 1991, tại Hội nghị T vấn không chính thức về Nớc họp tại Copenhagen (Đan Mạch), 4 nguyên lý cơ bản đã đợc hình thành và đa ra thảo luận trong Hội nghị này: (1) Nớc là dạng tài nguyên hữu hạn, dễ bị tổn thơng và rất cần thiết cho cuộc sống của con ngời, (2) Nớc cần đợc quản lý ở tất cả các cấp, (3) Phụ nữ giữ một vai trò trung tâm trong việc quản lý và đảm bảo an toàn trong sử dụng nớc và (4) Nớc phải đợc coi là một dạng hàng hoá. Những nguyên lý này đã đợc khẳng định lại và làm rõ hơn tại Hội nghị quốc tế về Nớc và Môi trờng ở Dublin (Ireland, 1/1992). Tháng 6/1992, Hội nghị thợng đỉnh của LHQ về Môi trờng và Phát triển (United Nations Conference on Environment and Development / UNCED) họp tại Rio de Janeiro (Brasil) đã thông qua Chơng trình 21 (Agenda 21) với Chơng 18 có tiêu đề Bảo vệ chất lợng và cung cấp nớc ngọt: ứng dụng các cách tiếp cận về phát triển, quản lý và sử dụng nớc. Với nội dung này, các nguyên tắc Dublin đợc tái khẳng định và đợc Hội nghị thợng đỉnh Rio de Janeiro thông qua. (3) Thời kỳ thực hiện các nguyên tắc Dublin Trong thập kỷ cuối cùng của thế kỷ XX, thế giới đã chứng kiến sự suy thoái về tài nguyên nớc trớc tình hình nhu cầu dùng nớc đã vợt quá khả năng tái tạo của tài nguyên nớc. Với các nguyên tắc Dublin, nguyên lý Phát triển bền vững tài nguyên nớc và phơng pháp Quản lý tổng hợp tài nguyên nớc đã đợc nhiều quốc gia đề cập tới trong các chính _________________________________________________________________ 5 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô sách phát triển kinh tế có liên quan đến tài nguyên nớc của quốc gia mình. Nhận thức của thế giới trong các vấn đề này cũng từng bớc đợc củng cố và phát triển. Năm 1993, Ngân hàng Thế giới tuyên bố chính sách chung về quản lý tài nguyên nớc, xem xét các dự án liên quan đến nớc trên quy mô rộng. Năm 1994, Uỷ ban Phát triển Bền vững của LHQ kêu gọi các quốc gia tổ chức đánh giá tài nguyên nớc trong phạm vi quốc gia và của toàn cầu. Vấn đề Nớc bắt đầu đợc đa vào chơng trình nghị sự thờng kỳ của Uỷ ban này. Cũng trong năm 1994, Tổ chức Hợp tác Kinh tế và Phát triển (OECD) đa ra khái niệm quản lý kết hợp với phát triển và từ đó thuật ngữ Quản lý nớc bao hàm cả hai nội dung này. Tháng 6/ 1996, hai sự kiện lớn đã xảy ra: Ngân hàng Phát triển Châu á đề ra chính sách nớc cho vùng Châu á - Thái Bình Dơng và Hội đồng N- ớc toàn cầu (World Water Council) đã hình thành, hợp tác nghiên cứu triển khai các vấn đề về nớc liên quan tới các nguyên tắc Dublin. Hai tháng sau đó (8/1996), Mạng lới cộng tác vì nớc toàn cầu (Global Water Partnership) ra đời nhằm tổ chức việc triển khai các nguyên tắc Dublin vào thực tiễn. Năm 1997, Diễn đàn Nớc thế giới lần thứ 1 nhóm họp tại Marrakech (Maroc) kêu gọi việc xây dựng Tầm nhìn về Nớc cho thế kỷ XXI. Năm 1998, Hội nghị Paris về Nớc và phát triển bền vững đã nhấn mạnh việc phối hợp viện trợ và đầu t trong lĩnh vực Nớc. Tháng 3 năm 2000, Diễn đàn Nớc thế giới lần thứ 2 họp tại The Hague (Hà Lan) đã thông qua Tầm nhìn và Khung hành động về nớc, cuộc sống và môi trờng cho thế kỷ XXI với mục tiêu Một thế giới an ninh về nớc trong thế kỷ XXI đã đợc các quốc gia quan tâm trong sự phát triển kinh tế xã hội của mình. Trong những năm đầu của thế kỷ XXI, sự quan tâm tới vấn đề quản lý tổng hợp tài nguyên nớc bắt đầu đợc chú ý cho từng lu vực sông cụ thể. Một thí dụ điển hình là Chiến lợc hỗ trợ phát triển tài nguyên nớc cho lu vực sông Mê Công đợc Ngân hàng Thế giới triển khai xây dựng từ tháng 11/2004 và đang đợc xúc tiến mạnh trong những tháng đầu năm 2005 tại 4 quốc gia trong Uỷ hội sông Mê Công (Lào, Campuchia, Thái Lan và Việt Nam). Trong Chiến lợc này, việc xây dựng những kịch bản phát triển để mô phỏng các trạng thái sử dụng tài nguyên nớc có thể xảy ra trong lu vực đã đợc quan tâm rất nhiều 1.1.2. Mấy vấn đề trong quản lý tổng hợp tài nguyên nớc ở Việt Nam Có thể nêu lên một số điểm cơ bản cần lu ý khi đặt vấn đề quản lý tổng hợp tài nguyên nớc ở Việt Nam nh sau: 1. Tài nguyên nớc Việt Nam phân phối không đều theo không gian và thời gian. Tuỳ theo từng vùng, có nơi từ 6 đến 9 tháng trong năm là thuộc về mùa cạn - mùa ít nớc (chỉ chiếm 20-30% tổng lợng nớc năm) trong đó 3 tháng cạn nhất chỉ chiếm 5-10% tổng l- ợng nớc năm và nhu cầu về nớc phần lớn (70%) lại tập trung trong mùa cạn. Vì vậy lợng nớc cần cho phát triển kinh tế xã hội sẽ thiếu gay gắt trong mùa cạn, thậm chí có nơi l- ợng nớc cần vợt quá nguồn nớc đến. Lấy ví dụ nh ở đồng bằng sông Hồng, so sánh giữa nớc đến và nớc cần thì gần nh khắp nơi - từ tháng 1 đến tháng 4 - lợng nớc cần đều vợt quá ngỡng khai thác hợp lý, có tháng, có nơi lợng nớc cần xấp xỉ bằng hoặc vợt lợng n- ớc đến, đa số chiếm từ 35-70% lợng nớc đến. Tính theo các vùng thì vùng Bắc Bộ sau năm 2010 lợng nớc cần sẽ vợt quá ngỡng khai thác hợp lý, ở vùng Đông Nam Bộ lợng nớc cần vợt 10 km 3 trong khi lợng nớc sản sinh tại chỗ chỉ có 12 km 3 . Nếu xét riêng trong mùa cạn thì còn gay gắt hơn nữa. Rõ ràng là tài nguyên nớc mặt trên các vùng của lãnh thổ Việt Nam nếu chỉ xét tới lợng nớc sản sinh tại chỗ sẽ không bảo đảm cho nhu cầu phát triển sau năm 2010. Vì vậy cần phải xây dựng chiến lợc phát triển tài nguyên nớc và ngay từ bây giờ phải tăng cờng _________________________________________________________________ 6 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô quản lý khai thác, bảo vệ, sử dụng tiết kiệm và có hiệu quả tài nguyên nớc đi đôi với phòng và chống nhiễm bẩn, khai thác quá mức sẽ phá hoại các hệ sinh thái nớc. Cần tổ chức thực hiện có hiệu quả Luật Tài nguyên nớc, các chế độ chính sách về nớc và tăng cờng việc kiểm tra, tổ chức thực hiện. 2. Tài nguyên nớc dới đất theo kết quả điều tra thăm dò kiểm kê đánh giá bớc đầu là nguồn bổ sung đáng kể cho tài nguyên nớc mặt. Nhng việc tổ chức quản lý khai thác và bảo vệ cha theo một phơng thức hợp lý. Nhiều nơi cha xác định đúng trữ lợng, nguồn n- ớc bổ sung hàng năm và ngỡng khai thác cho phép, kỹ thuật công nghệ khoan thăm dò khai thác cũng còn thiếu sót nên đã làm cho nguồn tài nguyên quý giá này bị ảnh hởng, kiệt đi về lợng và chất. Nhiều giếng đã bị nhiễm mặn, nhiễm bẩn và giảm mực nớc, lợng nớc cung cấp. 3. Trớc xu thế của sự tăng nhanh dân số, sự tập trung đô thị mà các dự báo của thế giới cho rằng đến năm 2010 có đến 50-60% số dân của các nớc sống trong các đô thị, khu công nghiệp . thì yêu cầu về cấp nớc, tiêu thoát nớc ngày càng gay gắt đòi hỏi phải tập trung điều tra nghiên cứu tính toán dự báo nhu cầu và khả năng nguồn nớc, giới hạn số dân có thể tập trung để phát triển lâu bền, kết hợp giữa phát triển đô thị và phát triển nông thôn trong một qui hoạch lãnh thổ hợp lý, phù hợp với các điều kiện về tài nguyên và môi trờng. 4. Theo dõi và đánh giá sự nhiễm bẩn, thoái hoá của môi trờng nớc và những nguyên nhân làm tài nguyên nớc nhanh chóng kiệt đi về chất. Đặc biệt do sự ảnh hởng của các khí thải có hiệu ứng nhà kính làm cho khí hậu thay đổi theo chiều hớng ấm lên mà hậu quả là ma sẽ có khả năng ít đi ở vùng vĩ độ thấp, mực nớc biển sẽ dâng lên cộng với sự hạ thấp vùng đồng bằng ven biển do xâm thực xói mòn, khai thác quá mức nớc dới đất, do các hoạt động tân kiến tạo . . Nhiều dự tính cho thấy các vùng đất thấp ven biển trong mấy thập kỷ nữa sẽ bị nhiễm mặn, mặn ở vùng cửa sông sẽ xâm nhập sâu hơn ảnh hởng đến các hệ sinh thái vùng ven biển nhất là đối với các loài thuỷ sản, rừng ngập mặn ven bờ biển, các vỉa san hô, các tầng nớc ngầm vùng đồng bằng ven biển. Các cực trị về hạn hán, bão, lụt, nớc dâng do bão sẽ lớn hơn về cờng độ và tần số. Tất cả những thay đổi và biến động này sẽ ảnh hởng đến kinh tế xã hội vùng đồng bằng ven biển, nơi mà số dân đang ở mức tập trung cao. 5. Phục hồi các hệ sinh thái đã bị thoái hoá xuống cấp có ảnh hởng lớn đến tài nguyên nớc là một nhiệm vụ cấp bách. Đó là việc cần sớm phục hồi các hệ sinh thái rừng, phủ xanh đất trống đồi núi trọc, nguyên nhân gốc rễ của sự cạn kiệt nguồn sinh thuỷ của nhiều vùng và cũng là nguồn gốc của thuỷ tai, tàn phá các lu vực sông vừa và nhỏ mà điển hình là các trận lũ quét gần đây ở Đắk Lắk, Lai Châu, Sơn La, Thái Nguyên, Trung Trung Bộ . . Đất rừng bị chặt trắng tạo điều kiện cho xâm thực xói mòn trên nhiều vùng gây ra hoang mạc hoá, thoái hoá tài nguyên đất, một tài nguyên quý giá đối với sự phát triển của đất nớc. 6. Để quản lý bền vững tài nguyên nớc trong điều kiện ngày càng khan hiếm trớc sức ép của sự phát triển dân số nhanh, đờng lối chiến lợc là phải hớng vào việc phân phối hợp lý, sử dụng tiết kiệm và có hiệu quả, đặc biệt là trong ngành nông nghiệp - nơi sử dụng trên 60% lợng nớc tiêu thụ cho tới nhng lợng nớc lấy cho tới lại chỉ đợc sử dụng có trên _________________________________________________________________ 7 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô dới 40% còn lại là tổn thất. Điều này đã gây phản tác dụng nh làm lầy đất, ngập úng, kéo muối lên mặt gây mặn, phèn Thực hiện tính tiền nớc và đa vào giá thành các loại sản phẩm để bảo đảm tích luỹ vốn cho các hoạt động bảo vệ môi trờng nớc, phục hồi các hệ sinh thái nớc. Chính sách giá cả về nớc sẽ tạo ra tập quán sử dụng tiết kiệm nớc, bảo vệ sự trong sạch của nguồn nớc để phục vụ cho bản thân ngời sử dụng. 7. Với các kết quả dự tính nhu cầu về nớc đến năm 2010 cân đối với nguồn tài nguyên nớc của các vùng thấy rõ ràng nhiều vùng sẽ thiếu nớc nghiêm trọng, nhất là trong mùa cạn. Biện pháp điều hoà nguồn nớc có hiệu quả, trữ nớc mùa lũ để sử dụng trong mùa cạn, sử dụng tổng hợp nguồn nớc cho tới, phát điện, nuôi cá, cấp nớc là một hớng có tính chiến lợc. Nhng muốn phát triển nhanh, nhiều, khắp mọi nơi thì phải lựa chọn một tỷ lệ hợp lý giữa các công trình loại lớn, loại vừa và nhỏ đi đôi với việc bảo vệ môi trờng sinh thái trên các lu vực để nuôi dỡng, phát triển các nguồn sinh thuỷ, áp dụng các biện pháp nông lâm kết hợp nh làm ruộng, nơng bậc thang, xen kẽ với các đai rừng ở khắp các vùng từ ven biển đến miền núi, chống xói mòn, xâm thực, giữ đất, giữ nớc. Xem xét vấn đề nớc trong tổng thể môi trờng của các lu vực sông, giữa sử dụng đất trong phát triển kinh tế, phân bố dân c, đô thị hoá, phát triển nông thôn, trồng rừng, thuỷ lợi hoá, điện khí hoá với tiềm năng thuỷ điện của nớc ta, trong một thế cân bằng động, hài hoà, đáp ứng các nhu cầu hiện tại nhng không làm ảnh hởng tiêu cực đến các thế hệ tơng lai. 8. Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa cần coi trọng chiến lợc phòng chống thiên tai về bão, lụt và hạn. Những cực trị này - theo các dự đoán cùng với sự thay đổi khí hậu trong những thập kỷ tới - sẽ gay gắt hơn, sức tàn phá sẽ ác liệt hơn. Kế hoạch hành động trong thực hiện chiến lợc phòng chống bão lụt cần chú ý đến các đồng bằng ngập lụt - nơi tập trung đông dân, kinh tế xã hội phát triển - nhất là những vùng trũng thấp rộng lớn nh Đồng Tháp Mời, Tứ giác Long Xuyên, Tây sông Hậu . Cần phối hợp giữa các biện pháp phi công trình với biện pháp công trình, kết hợp giữa chính quyền và nhân dân, trang bị đầy đủ vật chất, kiến thức sẵn sàng đối phó với thiên tai một cách chủ động, giảm thiệt hại xuống mức thấp nhất. 9. Cần đặc biệt quan tâm đến xây dựng cơ sở hạ tầng trong chiến lợc phát triển tài nguyên nớc bền vững theo lu vực sông, bao gồm hệ thống kiến thức về thuỷ văn và tài nguyên nớc, hệ thống chính sách, luật pháp, tiêu chuẩn chất lợng nớc, vấn đề thông tin, giáo dục, huấn luyện, phổ cập kiến thức cho toàn dân, tổ chức hệ thống công nghệ nhằm khai thác, bảo vệ, kiểm soát, theo dõi, dự báo tài nguyên và môi trờng nớc. Mở rộng hợp tác quốc tế trong lĩnh vực thuỷ văn và tài nguyên nớc, trao đổi thông tin kinh nghiệm, chuyển giao công nghệ, nghiên cứu tính toán dự báo, giáo dục đào tạo, đặc biệt đối với các lu vực sông quốc tế nh sông Mê Công, sông Hồng, sông Mã, sông Cả . . Cần có sự hợp tác chặt chẽ với các nớc ven sông trong một kế hoạch khai thác hợp lý để bảo vệ l- ợng và chất nớc, bảo đảm lợi ích chung trong việc phát triển tài nguyên nớc lâu bền. Với những đặc điểm đó, việc tính toán các phơng án nhằm đề ra phơng thức quản lý tổng hợp tài nguyên nớc cho từng vùng lãnh thổ, từng lu vực sông là hết sức cần thiết. Trong điều kiện hiện nay của Việt Nam, công cụ mô hình toán đợc coi là một công cụ hữu hiệu để thực hiện việc tính toán theo những phơng án khác nhau để so sánh và đa ra những kiến nghị hợp lý. Dới đây là một thí dụ về quản lý tài nguyên nớc trên lu vực: Nếu lu vực đợc quản lý một cách phù hợp (Hình 1-1) thì nớc trên lu vực sẽ đạt đợc chất lợng tốt (màu xanh). Còn nếu lu vực không đợc quản lý phù hợp (Hình 1-2) thì toàn bộ nớc trên lu vực sẽ kém chất lợng (màu đỏ xẫm). Đối với trờng hợp lu vực có thợng lu không đợc quản lý _________________________________________________________________ 8 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô phù hợp (Hình 1-3) thì ngay lợng nớc trên thợng lu có chất lợng kém và sẽ ảnh hởng đến chất lợng nớc ở hạ lu. Hình 1-1. Lu vực đợc quản lý phù hợp Hình 1-2. Lu vực quản lý không phù hợp Hình 1-3. Lu vực có phần thợng lu quản lý không phù hợp 1.2. ứng dụng mô hình toán trong quản lý tổng hợp tài nguyên nớc 1.2.1. Lựa chọn mô hình toán để ứng dụng cho bài toán quản lý tổng hợp tài nguyên nớc 1.2.1.1. Bài toán quản lý tổng hợp tài nguyên nớc _________________________________________________________________ 9 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô Bài toán quản lý tổng hợp tài nguyên nớc là một bài toán rộng với rất nhiều vấn đề cần phải quan tâm. Trớc hết cần xem xét các phơng án quy hoạch của hiện tại, tính toán cân bằng nớc và gắn với lợi ích sử dụng các nguồn nớc. Sau đó đa ra đánh giá về quá trình quản lý tài nguyên nớc. Tiếp theo là việc thiết lập các phơng án quy hoạch với một số giả định, tính toán, xem xét và đánh giá nhu cầu dùng nớc ứng với phơng án đó. Cuối cùng, thiết lập một hệ thống quản lý thực tiễn phù hợp với xu thế phát triển xã hội có định hớng. Bài toán phải đa ra đợc phơng án quản lý vận hành hợp lý với giá thành nhỏ nhất mà đạt đợc những hiệu quả kinh tế lớn nhất. Việc tính toán nhu cầu dùng nớc cho hiện tại ứng với cách phân bố sử dụng nớc khác nhau tạo ra yêu cầu số lợng tính toán lớn và rất phức tạp vì nó liên quan tới các nhu cầu dùng nớc khác nhau. Trong bối cảnh đó, mô hình toán đã trở nên một công cụ thuận lợi trong việc giải quyết bài toán quản lý tổng hợp tài nguyên nớc, đặc biệt là sự phát triển mạnh mẽ của tin học và các công cụ tính hiện đại, cho phép so sánh một số l - ợng rất lớn các phơng án và các ràng buộc. Vì thế việc lựa chọn mô hình tính toán thích hợp nhằm đảm bảo đợc tính chính xác của kết quả, tính phức tạp của số liệu, có tốc độ tính toán nhanh và độ tin cậy cao là rất quan trọng. 1.2.1.2. Một số vấn đề trong lựa chọn mô hình quản lý tổng hợp tài nguyên nớc Trớc sự phát triển mạnh mẽ của tiến bộ khoa học kỹ thụât, của điều kiện kinh tế xã hội cũng nh nhu cầu sử dụng tài nguyên nớc không ngừng tăng lên, nội dung quản lý tổng hợp tài nguyên nớc cũng ngày một đa dạng. Chính vì lẽ đó mà tính phức tạp của những mô hình toán sử dụng để giải quyết vấn đề cũng tăng lên. Đối với những mô hình toán sử dụng trong quản lý tổng hợp tài nguyên nớc còn có nhiều vấn đề phải thảo luận vì cha thể có đợc những quan điểm thống nhất. (1) Vấn đề kinh tế Khác với những mô hình toán đợc sử dụng để giải quyết các quá trình thành phần, các mô hình toán trong quản lý tổng hợp tài nguyên nớc luôn phải gắn liền với bài toán kinh tế, mục tiêu cuối cùng là cố gắng tìm đợc những giải pháp sao cho đạt hiệu quả kinh tế cao nhất. (2). Vấn đề bảo vệ môi trờng - đảm bảo sự phát triển bền vững Bảo vệ môi trờng - đảm bảo sự phát triển bền vững có thể đợc phối hợp với nội dung kinh tế thông qua một chỉ tiêu kinh tế - môi trờng. Chỉ tiêu này đợc định lợng trong những mô hình toán thông qua khoảng thời gian xét tối u. (3). Vấn đề xã hội Bài toán quản lý tổng hợp tài nguyên nớc không thể xem xét tách rời những vấn đề xã hội, đặc biệt là dự báo xu thế phát triển vì chính đó là nhân tố quyết định cho mức độ ổn định của các dữ liệu đa vào trong mô hình. (4). Vấn đề số liệu cần đáp ứng: Đây chính là một trong những vấn đề khó khăn nhất khi sử dụng các mô hình toán trong quản lý tổng hợp tài nguyên nớc. Phần lớn các kết quả của mô hình có sự thuyết phục không cao là do không đủ số liệu đầu vào để đáp ứng cho mô hình hoặc là số liệu có tính đại biểu thấp. Để khắc phục đợc tình trạng này, một đề xuất có thể là: lựa chọn mô hình trong số những mô hình đã có mà khả năng đáp ứng của số liệu vào đối với vùng tính toán là lớn nhất và có những output phản ảnh những đặc trng mà ta cần quan tâm rồi sau đó tiến hành bổ sung những số liệu thiếu trớc khi tính toán. _________________________________________________________________ 10 [...]... đợc sử dụng nớc sạch, 95% số hộ dùng điện và xem truyền hình _ 32 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô Chơng 3 nghiên cứu ứng dụng mô hình SWAT và iqqm trong tính toán quản lý tổng hợp tàI nguyên nớc lu vực sông Krông Pô Kô Nh chơng I đã nêu, trong đồ án sử dụng mô hình AV SWAT là một mô hình ma rào - dòng chảy để tính toán. .. án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô Thông thờng bài toán quản lý tổng hợp tài nguyên nớc sử dụng 2 loại mô hình toán phổ biến trong Thủy văn: - Mô hình ma rào dòng chảy để sản sinh ra chuỗi số liệu dòng chảy tơng ứng với những điều kiện khí tợng (chủ yếu là ma trong vùng nhiệt đới ẩm) và - Mô hình mô phỏng các hoạt động dùng nớc trong lu vực với input là... (outlet) để chia nhỏ các lu vực con giúp ngời sử dụng có thể tham khảo các vùng khác của lu vực trong cùng một phạm vi không gian Phơng pháp sử dụng các lu vực nhỏ trong mô hình để mô phỏng dòng chảy là rất thuận lợi khi mà các lu vực này có _ 13 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô đủ số liệu về sử dụng đất cũng nh đặc tính... 2), sông ĐăkPSi (Flv = 869 km 2), sông ĐăkUi (Flv = 150 km2) (Bảng 2-8) Bảng 2- 8 Các đặc trng hình thái lu vực sông TT Đặc trng Đơn vị Giá trị 1 Diện tích lu vực km2 3260 2 Chiều dài sông chính km 121 3 Độ dốc trung bình của sông % 14,4 _ 26 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô 4 Mật độ lới sông km/km2 0,38 5 Độ cao nguồn sông. .. tình hình quản lý tài nguyên đất trong lu vực Các quá trình tự nhiên liên quan tới chuyển động của nớc, lắng đọng bùn cát, tăng trởng mùa màng, chu trình chất dinh dỡng, đợc tính toán trực tiếp bởi mô hình từ các thông số đầu vào Việc mô _ 12 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô phỏng cho một lu vực theo các chiến lợc quản lý. .. _ 14 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô Bản đồ địa hình lu vực: sử dụng mô hình số hoá độ cao DEM (Digital Elevation Model) bằng phần mềm ARCVIEW để chuyển bản đồ địa hình thành dạng DEM Bản đồ sử dụng đất Bản đồ loại đất Bản đồ thể hiện mạng lới sông suối, hồ chứa trong lu vực * Số liệu thuộc tính ( dới dạng Database): ... lu vực sông Krông Pô Kô _ 19 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô 2.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên 2.1.1 Đặc điểm địa lý 2.1.1.1 Vị trí địa lý Vùng sinh thái Tây Nguyên đợc nghiên cứu là các huyện Đăk Gley, Đăk Tô, Ngọc Hồi, Đăk Hà và một phần thuộc huyện Kon Plông, Sa Thầy thuộc tỉnh Kon Tum Các huyện này thuộc lu vực sông. .. vùng 7 là tiểu vùng lu vực sông Sê San, Srê Pôk và Sê Kông theo cách phân chia lu vực của ủy hội sông Mê Kông, trong đó 7V là tiểu vùng thuộc phần Việt Nam thuộc lu vực sông Sê San và sông Srê Pôk (xem Hình trong phụ lục) 1.2.2 Giới thiệu mô hình toán SWAT và IQQM 1.2.2.1 Giới thiệu mô hình SWAT (1) Xuất xứ mô hình Mô hình SWAT đợc xây dựng để mô phỏng ảnh hởng của việc quản lý sử dụng đất đến nguồn nớc,... công nghiệp, diễn toán dòng chảy trong sông, + Môđun tới trong IQQM gồm các chức năng: tính toán độ ẩm đất, mô phỏng các loại cơ cấu mùa vụ khác nhau, diện tích mùa vụ tơng ứng với những thay đổi về khả _ 16 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô năng nguồn nớc và điều kiện thời tiết, tính toán nhu cầu và sử dụng nớc có xét... tính toán thử nghiệm, kiểm định, xác lập bộ thông số mô hình ứng với 3 trạng _ 35 Đồ án tốt nghiệp ứng dụng mô hình toán trong quản lý THTNN lu vực sông Krông Pô Kô thái sử dụng đất năm 1982, 1992, 2002, đồ án sử dụng chuỗi số liệu quan trắc dài và đầy đủ của 4 trạm ma là Đăk Glêi, Đăk Tô, Kon Plông, Kon Tum (2) Số liệu khí tợng Số liệu khí tợng cần thiết để chạy mô hình