Ứng dụng GIS và mô hình SWAT đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến lưu lượng dòng chảy và phục vụ quản lý hợp lý lưu vực sông bé

“ỨNG DỤNG GIS VÀ MÔ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN LƢU LƢỢNG DÒNG CHẢY VÀ PHỤC VỤ QUẢN LÝ HỢP LÝ LƢU VỰC SÔNG BÉ” Sinh viên NGUYỄN THỊ KIM NGA Khóa luận đƣợc đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sƣ Ngành Hệ thống Thông tin Địa lý Giáo viên hƣớng dẫn Th.S Bùi Chí Nam TP Hồ Chí Minh, Tháng 05 năm 2013 [i] LỜI CẢM ƠN Để có đƣợc thành nhƣ ngày hôm nay, em xin chân thành cảm ơn Cha Mẹ ngƣời thân gia đình, nuôi dƣỡng tạo điều kiện cho em học tập Để hoàn thành đề tài có kiến thức nhƣ ngày hôm nay, em xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu toàn thể Thầy Cô Khoa Môi Trƣờng Tài Nguyên Trƣờng Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức nhƣ kinh nghiệm quý báu cho chúng em suốt trình học tập nghiên cứu trƣờng Em xin chân thành cảm ơn Thầy Th.S Bùi Chí Nam, Cán công tác Phân viện Khí tƣợng Thủy văn Môi trƣờng phía Nam hƣớng dẫn em hoàn thành báo cáo Cảm ơn Thầy tận tình bảo, hỗ trợ động viên em suốt thời gian thực tập Em xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Phân viện tạo điều kiện để em đƣợc thực tập quý quan Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến Cán công tác Phòng Nghiên cứu Khí tƣợng - Khí hậu phụ cận trao đổi kiến thức, kinh nghiệm quý báu nhƣ chia sẻ tài liệu, liệu Với tất lòng chân thành em xin gởi lời cảm ơn, lời tri ân sâu sắc đến Thầy PGS.TS Nguyễn Kim Lợi tất quý Thầy Cô Bộ môn Hệ Thống Thông Tin Địa Lý hỗ trợ em nhiều để hoàn thành báo cáo Tuy hoàn thành tốt đề tài nhƣng tránh khỏi sai sót định trình nghiên cứu, mong đƣợc thông cảm chia sẻ quý báu quý Thầy Cô Bạn bè Em xin gửi lời chúc đến tất Thầy Cô Trƣờng Đại học Nông Lâm Cán công tác Phân viện Khí tƣợng Thủy văn Môi trƣờng phía Nam Bạn dồi sức khỏe thành công Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nguyễn Thị Kim Nga [ii] TÓM TẮT Sinh viên thực Nguyễn Thị Kim Nga, Ngành Hệ Thống Thông Tin Địa Lý, Khoa Môi Trƣờng Tài Nguyên, Trƣờng Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Đề tài “Ứng dụng GIS mô hình SWAT đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến lƣu lƣợng dòng chảy phục vụ quản lý hợp lý lƣu vực sông Bé ” đƣợc thực khoảng thời gian từ ngày 01/03/2013 - 01/06/2013 Giáo viên hƣớng dẫn Thầy Th.S Bùi Chí Nam, Phòng Nghiên cứu Khí tƣợng - Khí hậu, Phân viện Khí tƣợng Thủy văn Môi trƣờng phía Nam Lƣu vực sông Bé phụ lƣu lớn bốn phụ lƣu lớn hữu ngạn sông Đồng Nai, hai nhánh sông Dak Lap Dak Glun hợp thành Tổng diện tích lƣu vực 7.650 km2 , chu vi 418 km Lƣu vực bắt nguồn từ vùng núi thuộc cao nguyên Xnaro, phần đuôi dãy Trƣờng Sơn Nam, thuộc Tỉnh Bình Phƣớc, Bình Dƣơng, Đắc Nông, Đồng Nai phần thuộc Campuchia Phạm vi lƣu vực trải dài khoảng tọa độ từ 11o06’ - 12o22’ độ vĩ Bắc 106 o35’ - 107 o31’ độ kinh Đông Đặc điểm hƣớng dòng chảy sông Bé phù hợp hƣớng địa hình từ cao đến thấp theo hƣớng Bắc - Nam Các sông nhánh gần nhƣ chảy theo hƣớng Đông - Bắc Tây - Nam Từ Phƣớc Hòa đến cửa sông, sông chảy theo hƣớng Tây Bắc - Đông Nam Đề tài đƣợc thực nhằm mục đích ứng dụng công nghệ GIS mô hình SWAT tính toán lƣu lƣợng dòng chảy lƣu vực sông Bé, dự báo diễn biến dòng chảy dƣới tác động biến đổi khí hậu đến năm 2030 Qua đó, đề xuất sở khoa học hỗ trợ cho việc quản lý hiệu tài nguyên nƣớc lƣu vực Đề tài sử dụng phƣơng pháp nhƣ phƣơng pháp phân tích thống kê (thu thập, tổng hợp, hồi cứu phân tích kết nghiên cứu nƣớc có liên quan đến đề tài), phƣơng pháp GIS (biên tập đồ, tích hợp liệu không gian, liệu thuộc tính cung cấp liệu đầu vào cho mô hình SWAT, hiển thị kết chạy mô hình kết nghiên cứu) phƣơng pháp mô hình SWAT (thiết lập mô hình, tính toán lƣu lƣợng dòng chảy, kiểm định đánh giá kết mô hình) Những nội dung đề tài bao gồm tìm hiểu lý thuyết dòng chảy lƣu vực sông, tìm hiểu mô hình GIS mô hình SWAT, chất biến đổi khí hậu [iii] yếu tố liên quan, tác động biến đổi khí hậu đến tài nguyên nƣớc nói chung, đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến lƣu lƣợng dòng chảy lƣu vực sông Bé nói riêng biện pháp hỗ trợ khai thác; sử dụng; quản lý bảo vệ tài nguyên nƣớc Kết đạt đƣợc trƣớc tiên nghiên cứu mô lƣu lƣợng dòng chảy lƣu vực sông Bé giai đoạn 1979 - 2007 mô hình SWAT kiểm định mô hình với số liệu thực đo hai trạm Phƣớc Long Phƣớc Hòa, kết tốt (giá trị R2 NSI đạt 0,7) Kết nghiên cứu cho thấy biến đổi khí hậu ảnh hƣởng rõ rệt đến dòng chảy lƣu vực thay đổi chế độ dòng chảy lƣu vực sông Bé phản ánh xu chung biến đổi khí hậu Qua đó, nêu số biện pháp thích ứng với tác động biến đổi khí hậu đến tài nguyên nƣớc nhƣ lƣu lƣợng nƣớc lƣu vực sông Bé Dựa vào kết đề tài đạt đƣợc rút số kiến nghị nhƣ cần nghiên cứu sâu mô hình, hiệu chỉnh mô hình thông số đầu vào nhằm cải thiện kết quả, thu thập chuẩn bị liệu đầu vào thật tốt để kết mô mô hình đạt độ xác cao, tính toán đánh giá tác động BĐKH đến LLDC chất lƣợng nƣớc lƣu vực sông Bé mốc thời gian kịch biến đổi khí hậu khác [iv] MỤC LỤC TRANG TỰA i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC HÌNH ẢNH .xii GIỚI THIỆU Đặt vấn đề Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Đối tƣợng Ý nghĩa Cấu trúc luận văn Chƣơng TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam Cơ sở lý thuyết 2.1 Các đặc trƣng biểu thị dòng chảy lƣu vực sông 2.1.1 Đặc trƣng dòng chảy 2.1.2 Lƣu vực sông 2.2 Hệ thống thông tin địa lý (GIS) 10 2.2.1 Định nghĩa 10 2.2.2 Lịch sử phát triển 11 2.2.3 Các thành phần GIS 11 2.2.4 Mô hình liệu 12 2.2.5 Các chức GIS 13 [v] 2.3 Mô hình SWAT 14 2.3.1 Lịch sử phát triển 14 2.3.2 Tổng quan mô hình 15 2.3.3 Pha đất chu trình thủy văn 16 2.3.4 Pha nƣớc chu trình thủy văn 17 Tổng quan BĐKH 19 3.1 Định nghĩa BĐKH 19 3.2 Các nguyên nhân gây BĐKH 20 3.3 Khái quát BĐKH Việt Nam 20 3.4 Tác động BĐKH đến yếu tố 21 3.4.1 Tác động đến nông - lâm - ngƣ nghiệp 21 3.4.2 Tác động đến công nghiệp 22 3.4.3 Tác động đến du lịch dịch vụ 22 3.4.4 Tác động đến dân cƣ sức khỏe cộng đồng 22 3.4.5 Tác động đến nguồn nƣớc 23 3.5 Kịch BĐKH 27 3.5.1 Khái niệm kịch BĐKH 27 3.5.2 Phân loại kịch BĐKH Việt Nam 27 Chƣơng KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ LƢU LƢỢNG DÒNG CHẢY 30 Điều kiện tự nhiên 30 1.1 Vị trí địa lý 30 1.2 Địa hình 32 1.3 Yếu tố khí tƣợng - thủy văn 32 1.3.1 Khí hậu 32 1.3.2 Nhiệt độ 33 1.3.3 Lƣợng mƣa 34 1.3.4 Độ ẩm 35 1.3.5 Bốc 35 1.3.6 Số nắng 36 [vi] 1.3.7 Gió 36 1.3.8 Thổ nhƣỡng 37 1.3.9 Thảm thực vật 37 1.3.10 Thủy văn 38 1.4 Kinh tế - xã hội 39 1.4.1 Dân cƣ, xã hội 39 1.4.2 Hiện trạng phát triển kinh tế 40 1.5 Hiện trạng khai thác TNN lƣu vực sông Bé 40 1.5.1 Tiềm thủy điện: 40 1.5.2 Tiềm cung cấp nƣớc cho tƣới tiêu sinh hoạt 41 1.5.3 Tiềm nhu cầu sử dụng nƣớc lƣu vực sông Bé 42 Phƣơng pháp nghiên cứu 42 2.1 Phƣơng tiện - phƣơng pháp nghiên cứu 42 2.1.1 Phƣơng tiện nghiên cứu 42 2.1.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 42 2.2 Mô LLDC SWAT từ năm 1979 - 2007 43 2.2.1 Thu thập liệu 43 2.2.2 Tiến trình thực mô hình SWAT 49 2.3 Áp dụng kịch BĐKH IPCC đánh giá thay đổi LLDC lƣu vực sông Bé 54 Chƣơng KẾT QUẢ, THẢO LUẬN 55 Kết đạt đƣợc mô LLDC từ 1979 - 2007 55 1.1 Đánh giá mô hình 55 1.2 Diễn biến LLDC 60 Sự thay đổi LLDC tác động BĐKH lƣu vực sông Bé: 65 Đề xuất biện pháp hổ trợ quy hoạch thích ứng với BĐKH 71 3.1 Các biện pháp chung 71 3.2 Biện pháp thích ứng với BĐKH lĩnh vực TNN Việt Nam 72 3.3 Biện pháp thích ứng với tác động BĐKH đến lƣu lƣợng nƣớc sông Bé 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 KẾT LUẬN 76 [vii] KIẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 [viii] DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu TNN Tài nguyên nƣớc LLDC Lƣu lƣợng dòng chảy SWAT Soil and Water Assessment Tool GIS Geographic Information System VQHTLMN Viện Quy hoạch Thủy lợi miền Nam DEM Digital Elevation Model (Mô hình độ cao số) KNK Khí nhà kính HƢNK Hiệu ứng nhà hính IPPC Intergovernmental Panel on Climate Change (Ủy ban Liên Quốc gia biến đổi khí hậu) TNMT Tài nguyên Môi trƣờng PVKHKTTVMT SIHYMETE (Phân Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn Môi trƣờng) HRU Hydrologic Response Unit [ix] DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Biến đổi dòng chảy trung bình năm sông dự báo theo kịch BĐKH trung bình B2 Bộ TNMT 24 Bảng 1.2: Biến đổi dòng chảy m a lũ sông dự báo theo kịch BĐKH trung bình B2 Bộ TNMT 25 Bảng 1.3: Biến đổi dòng chảy m a cạn sông dự báo theo kịch BĐKH trung bình B2 Bộ TNMT 25 Bảng 2.1: Các sông nhánh lƣu vực sông Bé 31 Bảng 2.2 : Độ ẩm trung bình tháng số trạm đo lƣu vực sông Bé (đơn vị %) 35 Bảng 2.3: Lƣợng bốc trung bình tháng số trạm đo lƣu vực sông Bé (đơn vị mm) 36 Bảng 2.4: Số nắng trung bình tháng số trạm đo lƣu vực sông Bé (đơn vị mm) 36 Bảng 2.5: Tốc độ gió trung bình tháng số trạm đo lƣu vực sông Bé (đơn vị m/s) 37 Bảng 2.6: Một số đặc trƣng dòng chảy lƣu vực sông Bé 39 Bảng 2.7: Tiềm cung cấp nƣớc hồ sông Bé 41 Bảng 2.8: Các loại đất lƣu vực sông Bé 46 Bảng 2.9: Các loại hình sử dụng đất lƣu vực sông Bé 47 Bảng 2.10: Đặc trƣng địa lý trạm quan trắc .48 Bảng 2.11: Trạm quan trắc thủy văn lƣu vực sông Bé 49 Bảng 2.12: Mức độ mô mô hình tƣơng ứng số Nash 53 Bảng 3.1: Thống kê so sánh LLDC mô thực đo Phƣớc Long, Phƣớc Hòa giai đoạn 1979 - 1994 60 Bảng 3.2: Thống kê so sánh LLDC mô thực đo Phƣớc Long (1995 -1997) Phƣớc Hòa (1995 - 2000) 60 Bảng 3.3: Thống kê LLDC (m3/s) mô trung bình tháng giai đoạn 1979 - 1994 Phƣớc Long, Phƣớc Hòa 63 [x] Bảng 3.4: Thống kê LLDC (m3/s) mô trung bình tháng giai đoạn 1995 - 1997 Phƣớc Long, Phƣớc Hòa 63 Bảng 3.5: Thống kê giá trị LLDC (m3/s) mô trung bình tháng trạm Phƣớc Long 69 Bảng 3.6: Thống kê giá trị LLDC (m3/s) mô trung bình tháng trạm Phƣớc Hòa 69 [xi] DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Đƣờng trình lƣu lƣợng trận lũ Hình 1.2: Các thành phần GIS 12 Hình 1.3: Mô hình Vector, Mô hình Raster 13 Hình 1.4: Sơ đồ vòng tuần hoàn thủy văn .16 Hình 1.5: Vòng tính toán cho HRU/ Lƣu vực 17 Hình 1.6 : Các trình biến đổi vận chuyển chất lòng sông ngòi 18 Hình 1.7: Các tác nhân hình thành nên BĐKH 27 Hình 2.1: Bản đồ vị trí lƣu vực sông Bé 30 Hình 2.2: Bản đồ nhiệt độ trung bình năm lƣu vực sông Bé 33 Hình 2.3: Bản đồ lƣợng mƣa trung bình năm lƣu vực sông Bé 34 Hình 2.4: Bản đồ thủy văn lƣu vực sông Bé 38 Hình 2.5: Sơ đồ bậc thang thủy điện sông Bé 40 Hình 2.6: Quá trình mô LLDC 43 Hình 2.7: Bản đồ địa hình lƣu vực sông Bé (độ cao) 44 Hình 2.8: Bản đồ loại đất lƣu vực sông Bé 45 Hình 2.9: Bản đồ loại hình sử dụng đất lƣu vực sông Bé .46 Hình 2.10: Bản đồ phân bố trạm khí tƣợng thủy văn lƣu vực sông Bé 48 Hình 2.11: Quy trình ứng dụng mô hình SWAT mô LLDC lƣu vực sông Bé 49 Hình 2.12: Bản đồ phân định lƣu vực sông Bé 50 Hình 2.13: Bản đồ đơn vị thủy văn lƣu vực sông Bé 52 Hình 3.1: Tƣơng quan LLDC thực đo mô Phƣớc Long giai đoạn 1979 1994 56 Hình 3.2: Tƣơng quan LLDC thực đo mô Phƣớc Hòa giai đoạn 1979 1994 56 Hình 3.3: Tƣơng quan LLDC thực đo mô Phƣớc Long giai đoạn 1995 1997 57 [xii] Hình 3.4: Tƣơng quan LLDC thực đo mô Phƣớc Hòa giai đoạn 1995 2000 57 Hình 3.5: Giá trị LLDC mô thực đo Phƣớc Long giai đoạn 1979 - 1997 .58 Hình 3.6: Giá trị LLDC mô thực đo Phƣớc Hòa 1979 - 2000 58 Hình 3.7: Bản đồ phân định tiểu lƣu vực sông Bé 59 Hình 3.8: Diễn biến LLDC (mô phỏng) lƣợng mƣa Phƣớc Long, Phƣớc Hòa 61 Hình 3.9: LLDC trung bình mô giai đoạn 1979 - 1994 trạm Phƣớc Long, Phƣớc Hòa .62 Hình 3.10: LLDC trung bình mô giai đoạn 1995 - 1997 trạm Phƣớc Long, Phƣớc Hòa .63 Hình 3.11: Giá trị LLDC mô từ 1980 - 2030 trạm Phƣớc Long 65 Hình 3.12: Giá trị LLDC mô từ 1980 - 2030 trạm Phƣớc Hòa .66 Hình 3.13: Thay đổi giá trị LLDC mô trung bình năm giai đoạn 2008 - 2030 so với giai đoạn 1980 - 1999 trạm Phƣớc Long Phƣớc Hòa 67 Hình 3.14: Thống kê so sánh giá trị LLDC trung bình năm giai đoạn 2008 - 2030 so với giai đoạn 1980 - 1999 hại trạm Phƣớc Long Phƣớc Hòa 68 Hình 3.15: Thay đổi giá trị LLDC mô trung bình tháng giai đoạn 2008 - 2030 so với giai đoạn 1980 - 1999 trạm Phƣớc Long 68 Hình 3.16: Thay đổi giá trị LLDC mô trung bình tháng giai đoạn 2008 - 2030 so với giai đoạn 1980 - 1999 trạm Phƣớc Hòa 69 Hình 3.17: Bản đồ thể thay đổi LLDC (%) tiểu lƣa vực giai đoạn 2008 - 2030 so với giai đoạn 1980 - 1999 71 [xiii] [xiv] GIỚI THIỆU  Đặt vấn đề Việt Nam quốc gia chịu ảnh hƣởng nặng nề biến đổi khí hậu Ảnh hƣởng BĐKH tác động đến lĩnh vực đời sống, thách thức lớn đời sống ngƣời kỷ 21 BĐKH tác động làm cho thiên tai, đặc biệt lũ lụt; hạn hán ngày ác liệt, tác động đến nông nghiệp, gây rủi ro lớn công nghiệp hệ thống kinh tế - xã hội tƣơng lai Chúng ta cần phải biết mức độ ảnh hƣởng BĐKH nhƣ để đƣa phƣơng án thích ứng kịp thời hiệu Sông Bé chi lƣu lớn nằm bên bờ hữu sông Đồng Nai, đƣợc bắt nguồn từ vùng núi phía Tây khu vực Nam Tây Nguyên (cao nguyên Xnaro) thuộc Tỉnh Bình Phƣớc, Bình Dƣơng, Đắc Nông, Đồng Nai phần thuộc Campuchia Tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Bé đƣợc sử dụng đa mục tiêu nhƣ cấp nƣớc cho sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, tƣới tiêu v ng,…và đặc biệt cho hệ thống thủy điện nhƣ Thác Mơ; Cần Đơn; Sroc Phu Miêng Phƣớc Hòa Ngoài ra, lƣu vực sông Bé nguồn cung cấp nƣớc cho hạ lƣu sông Đồng Nai - Sài Gòn Do vậy, việc khai thác sử dụng hợp lý TNN lƣu vực sông Bé cần phải xem xét, cân nhắc đa tiêu chí, đáp ứng cân TNN nhu cầu khai thác, sử dụng trì dòng chảy môi trƣờng Sự phát triển không ngừng công nghệ thông tin đƣa tin học thâm nhập sâu vào nhiều lĩnh vực khoa học đời sống, mở giai đoạn trình phát triển khoa học Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ứng dụng có giá trị công nghệ tin học ngành địa lý, điều tra bản, quy hoạch đô thị cảnh báo môi trƣờng Hiện với phát triển công nghệ GIS, nhiều mô hình thủy văn đời cho phép tính toán lƣu lƣợng dòng chảy cách xác, dễ dàng nhanh chóng so với phƣơng pháp quan trắc truyền thống Một số mô hình SWAT, mô hình cấp độ lƣu vực sông có khả tích hợp với GIS, nhờ nâng cao độ xác kết mô dòng chảy từ mƣa [1] đặc trƣng vật lý lƣu vực Trong mối liên kết này, GIS cung cấp liệu đầu vào; giao diện tƣơng tác ngƣời dùng cho SWAT, SWAT sử dụng liệu từ GIS để mô trình vật lý diễn lƣu vực Việc tính toán tác động BĐKH đến TNN mà đặc biệt LLDC, vấn đề cấp thiết đặt cho nhà quản lý TNN Do vậy, đề tài “Ứng dụng GIS mô hình SWAT đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến lƣu lƣợng dòng chảy phục vụ quản lý hợp lý lƣu vực sông Bé ” đề tài có tính khoa học thực tiễn, nhằm góp phần giải toán nhà quản lý TNN, hỗ trợ đƣa định chiến lƣợc phát triển đắn  Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS mô hình SWAT tính toán LLDC lƣu vực sông Bé, dự báo diễn biến dòng chảy dƣới tác động BĐKH Qua đề xuất sở khoa học hỗ trợ cho việc quản lý hiệu TNN lƣu vực Các mục tiêu cụ thể nhƣ sau:  Mô LLDC lƣu vực sông Bé từ năm 1979 - 2007 dựa vào nguồn liệu Viện Quy hoạch Thủy lợi miền Nam  Đánh giá tác động BĐKH đến LLDC lƣu vực sông Bé đến năm 2030 dựa vào nguồn liệu đƣợc CGIAR mô theo kịch A1B IPCC  Đề xuất giải pháp hỗ trợ khắc phục tình trạng thiếu hụt nƣớc bảo vệ TNN lƣu vực sông Bé  Nội dung nghiên cứu  Tìm hiểu lý thuyết dòng chảy lƣu vực sông  Tìm hiểu lý thuyết GIS  Tìm hiểu lý thuyết mô hình SWAT  Tìm hiểu chất BĐKH yếu tố liên quan  Tính toán LLDC sông Bé giai đoạn trạng (1979 - 2007) theo kịch BĐKH đến năm 2030  Các biện pháp hỗ trợ khai thác, sử dụng, quản lý bảo vệ TNN [2]  Đối tƣợng  LLDC lƣu vực sông Bé giai đoạn 1979 - 2007  Tác động BĐKH đến LLDC đến năm 2030  Các phƣơng thức hỗ trợ khai thác; sử dụng; quản lý bảo vệ TNN  Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu lƣu vực sông Bé đƣợc giới hạn nằm địa phận Tỉnh Đắk Nông, Bình Phƣớc, Bình Dƣơng, Đồng Nai phần thuộc Campuchia  Ý nghĩa  Khoa học: luận văn ứng dụng kết hợp mô hình SWAT với công nghệ GIS đánh giá LLDC đánh giá tác động BĐKH đến LLDC lƣu vực sông Bé Cung cấp thông tin cho nhà quản lý, nhà quy hoạch đề xuất biện pháp, kế hoạch nhằm quản lý, sử dụng TNN hiệu quả, hợp lý Chứng minh cách tiếp cận kết hợp công nghệ GIS với mô hình SWAT tính toán, đánh giá TNN lƣu vực sông phƣơng pháp có độ tin cậy cao, phản ánh xác nhanh chóng  Thực tiễn: kết nghiên cứu xem xét ứng dụng nghiên cứu khoa học phục vụ sản xuất Kết phản ánh lƣu lƣợng nƣớc lƣu vực nên góp [3] phần tích cực vào hoàn thiện hệ công cụ hỗ trợ cho công tác quy hoạch, quản lý sử dụng hiệu TNN lƣu vực sông theo nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, bảo vệ môi trƣờng theo hƣớng phát triển bền vững  Cấu trúc luận văn STT Cấu trúc Nội dung Giới thiệu vấn đề nghiên cứu Giới thiệu (Đặt vấn đề, Mục tiêu, Nội dung, Đối tƣợng, Ý nghĩa, Cấu trúc luận văn) Tổng quan tình hình nghiên cứu, Cơ sở lý thuyết (Đặc trƣng dòng chảy lƣu vực sông, Tổng quan nghiên cứu mô hình GIS SWAT), Tổng quan BĐKH (định nghĩa, nguyên nhân tác động, biện pháp thích ứng vài nét kịch BĐKH) Đặc điểm khu vực nghiên cứu (Điều kiện tự Khu vực nghiên cứu nhiên, Kinh tế - xã hội, Hiện trạng nguồn phƣơng pháp đánh giá nƣớc), Tiến trình thực (Phƣơng tiện lƣu lƣợng dòng chảy phƣơng pháp, Thu thập liệu, Các bƣớc tiến hành mô hình) Kết quả, thảo luận Kết luận kiến nghị Các kết đạt đƣợc nghiên cứu Tóm tắt kết nghiên cứu đạt đƣợc đề xuất hƣớng nghiên cứu [4] Chƣơng TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.1 Tình hình nghiên cứu giới Ngày nay, giới mô hình toán nghiên cứu thủy văn lƣu vực sông đƣợc sử dụng rộng rãi đạt hiệu cao Tuy nhiên, mô hình giải hết vấn đề thuỷ văn nhƣ mô hình thích hợp cho lƣu vực điều kiện tự nhiên khác biệt Việc lựa chọn mô hình ứng dụng cho điều kiện định vấn đề khó khăn chuyên gia thuỷ văn (Nguyễn Hải Âu, 2009) Nhìn chung, nghiên cứu phát triển ứng dụng mô hình toán quản lý sử dụng hợp lý TNN lƣu vực sông vấn đề quan trọng, phát triển mạnh giới, đặc biệt Mỹ, châu Âu, châu Úc Bên cạnh mô hình có tính chất thƣơng mại cao nhƣ họ mô hình MIKE, TELEMAC,… có nhiều mô hình đƣợc hỗ trợ miễn phí nhƣ SWAT, CE-QUAL W2 (DHI, 2004) Một số nghiên cứu thời gian gần đây, điển hình nhƣ: Các nguồn tài nguyên nƣớc ô nhiễm sông Kok lƣu vực miền Bắc Thái Lan Myanmar đƣợc phân tích cách sử dụng MIKE BASIN LOAD Ứng dụng MIKE BASIN xây dựng chiến lƣợc quản lý tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE 11- NAM đánh giá mƣa - dòng chảy lƣu vực sông Layang 1.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam Hiện nay, vấn đề đánh giá tác động BĐKH tới mặt phát triển kinh tế - xã hội đƣợc quan tâm đặc biệt Đã có nhiều nghiên cứu tính toán mức độ ảnh hƣởng BĐKH nhƣ: [5] Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn Môi trƣờng Nghiên cứu tác động BĐKH lƣu vực sông Hƣơng sách thích nghi Huyện Phú Vang, Tỉnh Thừa Thiên Huế (2005 - 2008) Trung tâm Tƣ vấn Khí tƣợng Thủy văn Môi trƣờng, Viện KH KTTV&MT Đánh giá tác động BĐKH lên TNN biện pháp thích ứng - Lƣu vực sông Hồng - Thái Bình 2010 Trung tâm Tƣ vấn Khí tƣợng Thủy văn Môi trƣờng, Viện KH KTTV&MT Đánh giá tác động BĐKH lên TNN biện pháp thích ứng - Lƣu vực sông Đồng Nai 2010 Trung tâm Nghiên cứu Thủy văn & TNN, Viện KH KTTV&MT Đánh giá tác động BĐKH lên TNN biện pháp thích ứng - Lƣu vực sông Cả 2010 Trung tâm Nghiên cứu Thủy văn & TNN, Viện KH KTTV&MT Đánh giá tác động BĐKH lên TNN biện pháp thích ứng - Lƣu vực sông Thu Bồn 2010 Trung tâm Nghiên cứu Thủy văn & TNN, Viện KH KTTV&MT Đánh giá tác động BĐKH lên TNN biện pháp thích ứng - Đồng sông Cửu Long 2010 Công ty Blak & Veatch Báo cáo nghiên cứu khả thi hệ thống thuỷ lợi tổng hợp Phƣớc Hoà , năm 2001 Tô Văn Trƣờng nnk (2008) Báo cáo tổng hợp Quy hoạch TNN lƣu vực sông Đồng Nai, Cục Quản lý TNN Việt Nam Cơ sở lý thuyết 2.1 Các đặc trƣng biểu thị dòng chảy lƣu vực sông 2.1.1 Đặc trƣng dòng chảy a Lƣu lƣợng nƣớc Lƣu lƣợng nƣớc Q (water discharge): lƣợng nƣớc chảy qua mặt cắt cửa đơn vị thời gian giây (m3/s) Lƣu lƣợng tích số vận tốc trung bình dòng chảy nhân cho diện tích mặt cắt ƣớt dòng chảy Lƣu lƣợng nƣớc thời điểm gọi lƣu lƣợng tức thời Quá trình thay đổi lƣu lƣợng nƣớc theo thời gian tuyến cửa gọi trình lƣu lƣợng, ký [6] [...]... Việc tính toán tác động của BĐKH đến TNN mà đặc biệt là LLDC, là một vấn đề cấp thiết đặt ra cho các nhà quản lý TNN Do vậy, đề tài Ứng dụng GIS và mô hình SWAT đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến lƣu lƣợng dòng chảy và phục vụ quản lý hợp lý lƣu vực sông Bé ” là một đề tài có tính khoa học và thực tiễn, nhằm góp phần giải quyết bài toán trên đối với các nhà quản lý TNN, hỗ trợ đƣa ra những quyết... Nai và một phần thuộc Campuchia  Ý nghĩa  Khoa học: luận văn đã ứng dụng kết hợp mô hình SWAT với công nghệ GIS trong đánh giá LLDC và đánh giá tác động của BĐKH đến LLDC lƣu vực sông Bé Cung cấp thông tin cho nhà quản lý, nhà quy hoạch và đề xuất những biện pháp, kế hoạch nhằm quản lý, sử dụng TNN hiệu quả, hợp lý Chứng minh cách tiếp cận kết hợp công nghệ GIS với mô hình SWAT trong tính toán, đánh. .. cứu là ứng dụng công nghệ GIS và mô hình SWAT tính toán LLDC lƣu vực sông Bé, dự báo diễn biến dòng chảy dƣới tác động của BĐKH Qua đó đề xuất cơ sở khoa học hỗ trợ cho việc quản lý hiệu quả TNN trên lƣu vực Các mục tiêu cụ thể nhƣ sau:  Mô phỏng LLDC trên lƣu vực sông Bé từ năm 1979 - 2007 dựa vào nguồn dữ liệu Viện Quy hoạch Thủy lợi miền Nam  Đánh giá tác động BĐKH đến LLDC lƣu vực sông Bé đến năm... sông Bé .46 Hình 2.10: Bản đồ phân bố trạm khí tƣợng thủy văn lƣu vực sông Bé 48 Hình 2.11: Quy trình ứng dụng mô hình SWAT trong mô phỏng LLDC lƣu vực sông Bé 49 Hình 2.12: Bản đồ phân định lƣu vực sông Bé 50 Hình 2.13: Bản đồ đơn vị thủy văn lƣu vực sông Bé 52 Hình 3.1: Tƣơng quan LLDC thực đo và mô phỏng tại Phƣớc Long giai đoạn 1979 1994 56 Hình. .. vực sông Bé 33 Hình 2.3: Bản đồ lƣợng mƣa trung bình năm lƣu vực sông Bé 34 Hình 2.4: Bản đồ thủy văn lƣu vực sông Bé 38 Hình 2.5: Sơ đồ bậc thang thủy điện trên sông Bé 40 Hình 2.6: Quá trình mô phỏng LLDC 43 Hình 2.7: Bản đồ địa hình lƣu vực sông Bé (độ cao) 44 Hình 2.8: Bản đồ loại đất lƣu vực sông Bé 45 Hình 2.9: Bản đồ loại hình sử dụng đất lƣu vực. .. là mô hình SWAT, đây là mô hình ở cấp độ lƣu vực sông có khả năng tích hợp với GIS, nhờ đó nâng cao độ chính xác của kết quả mô phỏng dòng chảy từ mƣa và các [1] đặc trƣng vật lý trên lƣu vực Trong mối liên kết này, GIS cung cấp dữ liệu đầu vào; giao diện tƣơng tác ngƣời dùng cho SWAT, trong khi SWAT sử dụng dữ liệu từ GIS để mô phỏng các quá trình vật lý diễn ra trên lƣu vực Việc tính toán tác động. .. sông Hƣơng và chính sách thích nghi ở Huyện Phú Vang, Tỉnh Thừa Thiên Huế (2005 - 2008) 2 Trung tâm Tƣ vấn Khí tƣợng Thủy văn và Môi trƣờng, Viện KH KTTV&MT Đánh giá tác động của BĐKH lên TNN và các biện pháp thích ứng - Lƣu vực sông Hồng - Thái Bình 2010 3 Trung tâm Tƣ vấn Khí tƣợng Thủy văn và Môi trƣờng, Viện KH KTTV&MT Đánh giá tác động của BĐKH lên TNN và các biện pháp thích ứng - Lƣu vực sông Đồng... TNN, Viện KH KTTV&MT Đánh giá tác động của BĐKH lên TNN và các biện pháp thích ứng - Lƣu vực sông Cả 2010 5 Trung tâm Nghiên cứu Thủy văn & TNN, Viện KH KTTV&MT Đánh giá tác động của BĐKH lên TNN và các biện pháp thích ứng - Lƣu vực sông Thu Bồn 2010 6 Trung tâm Nghiên cứu Thủy văn & TNN, Viện KH KTTV&MT Đánh giá tác động của BĐKH lên TNN và các biện pháp thích ứng - Đồng bằng sông Cửu Long 2010 7... Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE 11- NAM đánh giá mƣa - dòng chảy lƣu vực sông Layang 1.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam Hiện nay, vấn đề đánh giá tác động BĐKH tới các mặt phát triển của kinh tế - xã hội đang đƣợc quan tâm đặc biệt Đã có rất nhiều những nghiên cứu tính toán mức độ ảnh hƣởng của BĐKH nhƣ: [5] 1 Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn và Môi trƣờng Nghiên cứu tác động của BĐKH ở lƣu vực sông. .. đến năm 2030 dựa vào nguồn dữ liệu đƣợc CGIAR mô phỏng theo kịch bản A1B của IPCC  Đề xuất giải pháp hỗ trợ khắc phục tình trạng thiếu hụt nƣớc và bảo vệ TNN trên lƣu vực sông Bé  Nội dung nghiên cứu  Tìm hiểu lý thuyết về dòng chảy và lƣu vực sông  Tìm hiểu lý thuyết về GIS  Tìm hiểu lý thuyết về mô hình SWAT  Tìm hiểu bản chất BĐKH và các yếu tố liên quan  Tính toán LLDC sông Bé ở giai đoạn