Nghiên cứu ứng dụng mô hình SWAT đánh giá biến động dòng chảy, bùn cát trên lưu vực sông Nhật Lệ tỉnh Quảng Bình

Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn SWAT để đánh giá dòng chảy và xói mòn lưu vực sông Nhật Lệ tỉnh Quảng Bình. Nghiên cứu đã thiết lập được mô hình SWAT cho kết quả tính toán mô phỏng khá tốt so với số liệu đo thực tế và mô phỏng với một số kịch bản dòng chảy có xem xét đến sự biến đổi của điều kiện thảm phủ trên lưu vực trong giai đoạn 1994-2018.

KHOA HỌC CƠNG NGHỆ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG DÒNG CHẢY, BÙN CÁT TRÊN LƯU VỰC SƠNG NHẬT LỆ TỈNH QUẢNG BÌNH Nguyễn Thị Thu Huyền, Nguyễn Văn Hùng, Nguyễn Thanh Hùng, Vũ Đình Cương Phịng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia động lực học sơng biển Hồng Mạnh Cường Viện Kinh tế xây dựng Tóm tắt: Bài báo trình bày kết nghiên cứu ứng dụng mơ hình thủy văn SWAT để đánh giá dịng chảy xói mịn lưu vực sơng Nhật Lệ tỉnh Quảng Bình Nghiên cứu thiết lập mơ hình SWAT cho kết tính tốn mơ tốt so với số liệu đo thực tế mơ với số kịch dịng chảy có xem xét đến biến đổi điều kiện thảm phủ lưu vực giai đoạn 1994-2018 Kết tính tốn xác định xu thay đổi dịng chảy lượng trầm tích đưa cửa sơng Nhật Lệ có biến đổi điều kiện thảm phủ (rừng) lưu vực: diện tích rừng thượng nguồn giảm tổng lượng dịng chảy năm khơng có thay đổi đáng kể, xói mịn lưu vực gia tăng phần thượng lưu đến khu vực cửa sơng khơng có thay đổi lớn Từ khóa: mơ hình SWAT, mơ hình phân bố, xói mịn lưu vực, sơng Nhật Lệ Summary: This paper presents the results of research on flow and sediment transport in Nhat Le river basin (Quang Binh province) using hydrological model The research has setup a SWAT model that simulation results agree well with observed data and then simulation with some flow scenarios taking into account the variation of land cover conditions (forest) in the period 19942018 Calculated results have identified the trend of changes in flow and sediment transport to Nhat Le estuary in the period: Total annual flow did not change significantly, soil erosion in the upper basin increased, but represents a non-significant change in the estuary Key words: SWAT model, distributed parameters model, soil erosion, Nhat Le river basin ĐẶT VẤN ĐỀ* Lưu vực sông Nhật Lệ tỉnh Quảng Bình có đặc điểm địa hình nhiều đồi núi, hệ thống sơng ngịi với mật độ dày, sơng ngắn, có độ dốc lớn, khả tập trung lũ nhanh, đồng ven biển hẹp, cửa sông biến đổi theo mùa, bị co hẹp ảnh hưởng đến khả thoát lũ nên vào mùa mưa bão lưu vực sông thường xảy trận lũ lụt lớn [3] Nguồn nước hệ thống sơng Nhật Lệ giữ vai trị vơ quan phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Quảng Bình thành phố Ngày nhận bài: 25/7/2018 Ngày thông qua phản biện: 31/8/2018 Đồng Hới Tuy nhiên, năm gần đây, khai thác thượng nguồn lưu vực biến đổi khí hậu (BĐKH) làm thay đổi chế độ dịng chảy sơng gây tác động tiêu cực đến phát triển kinh tế, xã hội lưu vực sông Nhật Lệ Hiện nay, nhiều cơng cụ tiện ích xây dựng nhằm hỗ trợ đánh giá tác động thay đổi bề mặt lưu vực ảnh hưởng BĐKH chế độ thủy văn lưu vực, đó, mơ hình SWAT (Soil and Water Assessment Tool) Trung tâm Phục vụ nghiên cứu nông nghiệp, Ngày duyệt đăng: 03/10/2018 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 48 - 2018 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Bộ Nơng nghiệp Hoa Kỳ xây dựng từ năm 90 - ứng dụng để đánh giá dự báo ảnh hưởng việc thay đổi thảm phủ [8], BĐKH lên thành phần nước, địa chất lưu vực sơng, góp phần ước lượng mức độ ảnh hưởng thảm phủ lên lưu vực sông nhằm giúp nhà quản lý đưa phương án thích ứng Bài báo trình bày kết ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá biến động dòng chảy lượng bùn cát lưu vực sơng Nhật Lệ tỉnh Quảng Bình dự báo ảnh hưởng với số phương án khai thác lưu vực PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU SỬ DỤNG 2.1 Giới thiệu vùng nghiên cứu Lưu vực sơng Nhật Lệ thuộc tỉnh Quảng Bình Lưu vực sơng có tổng diện tích 2.650 km2, với đặc điểm địa hình có vùng núi gắn liền với thung lũng nhỏ phần thượng nguồn phía Tây, có hai sơng Kiến Giang Long Đại, sau hai nhánh sơng gặp nhập thành sơng Nhật Lệ đổ Biển Đông qua cửa Nhật Lệ (Như hình 1) Địa hình lưu vực chia làm ba nhóm, nhóm cao độ 1.000m chiếm 27,81%, nhóm cao độ 500m 1.000m chiếm khoảng 47,25% nhóm địa hình có độ cao 500m chiếm phần diện tích cịn lại lưu vực 24,94% Hình 1: Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực Mạng lưới quan trắc khí tượng lưu vực phong phú mạng lưới quan trắc thủy văn hạn chế, đặc biệt quan trắc dòng chảy bùn cát Trên lưu vực khơng có trạm quan trắc bùn cát có hai trạm quan trắc dịng chảy Kiến Giang Tám Lu nhiên từ năm 1974, 1979 đến hai trạm quan trắc mực nước Mặt khác, vùng thường xuyên bị xảy nhiều thiên tai lũ quét gió mùa Những năm gần đây, thiên tai có xu hướng tăng lên Ngoài thiên tai ra, hoạt động người phát triển xây đập thủy điện, xây dựng đường xá giao thông, khai thác mỏ, đá xây dựng làm tăng thêm đáng kể mối nguy hiểm 2.2 Giới thiệu mơ hình SWAT Mơ hình SWAT (Soil and Water Assessment Tool) cơng cụ đánh giá nước đất Tiến sĩ Jeff Arnold thuộc quan Nghiên cứu Nông nghiệp (ARS - Agricultural Research Service) thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA – United States Department of Agriculture) giáo sư Srinivasan thuộc Đại học Texas A&M, Hoa Kỳ xây dựng phát triển [7] Mơ hình SWAT cho phép mơ hình hóa nhiều trình vật lý lưu vực Mặc dù xây dựng quan hệ thể chất vật lý tượng tự nhiên với việc sử dụng phương trình tương quan, hồi quy để mô tả mối quan hệ thông số đầu vào (sử dụng đất/thảm thực vật, đất, địa hình khí hậu) thơng số đầu (lưu lượng dịng chảy, bồi lắng ), mơ hình SWAT cịn yêu cầu số liệu thời tiết, trạng sử dụng đất, địa hình, thực vật tình hình quản lý tài nguyên đất lưu vực So với mơ hình loại trước đó, mơ hình SWAT có nhiều ưu điểm Chẳng hạn, mơ q trình thủy văn lưu vực, mơ hình SWAT phân chia lưu vực lớn thành tiểu lưu vực, đơn vị thủy văn dựa đồ sử dụng đất, thổ nhưỡng, địa hình để tăng mức độ chi tiết mơ TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 48 - 2018 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ mặt khơng gian Ngồi mơ hình SWAT tính tốn q trình tự nhiên liên quan tới chuyển động nước, lắng đọng bùn cát, tăng trưởng mùa màng, chu trình chất dinh dưỡng dựa vào liệu ầu vào Do mô hình cịn có khả dự báo thơng qua việc thay đổi liệu đầu vào (các phương án quản lý sử dụng đất, kịch khí hậu, điều kiện thảm thực vật ) định lượng tác động thay đổi đến dòng chảy lưu vực thông số khác (1970-1978); số liệu lưu lượng ngày trạm Tám Lu (1961-1974); số liệu lưu lượng ngày trạm Đồng Tâm (1977-1981); 2.3 Thiết lập mơ hình SWAT 2.3.2 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 2.3.1 Số liệu đầu vào cho mơ hình SWAT Trên lưu vực sơng Nhật Lệ, có trạm thủy văn Kiến Giang sơng Kiến Giang có quan trắc lưu lượng từ năm 1961 đến 1978; Trạm Tám Lu sơng Long Đại có quan trắc lưu lượng từ năm Long Đại quan trắc lưu lượng từ năm 1961-1974 Sau trạm chuyển sang quan trắc mực nước a Dữ liệu không gian (Dạng đồ) - Dữ liệu địa hình lưu vực Nhật Lệ (tỉnh Quảng Bình) thu thập xử lý từ trang web NASA Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) Version 3.0 (https://earthdata.nasa.gov/) - Dữ liệu đất đồ đất (Phân loại đất) lưu vực Nhật Lệ trích từ đồ đất 1:100.000 tỉnh Quảng Bình năm 2009 Các mã loại đất tra theo bảng hệ thống phân loại đất FAO để đối chiếu lựa chọn mã loại đất tương ứng mơ hình SWAT - Dữ liệu sử dụng đất (Thảm phủ thực vật) năm 2009, liệu sử dụng đất thu thập từ ảnh vệ tinh với trạng rừng năm 1994 2018 b Số liệu thuộc tính - Vị trí địa lý trạm đo khí tượng thủy văn lưu vực; - Số liệu khí tượng bao gồm nhiệt độ khơng khí (Tối cao, tối thấp) trạm Đồng Hới (19611978; 2011-2016), trạm Ba Đồn (1975-1981), Tuyên Hóa (1975-1981); - Số liệu mưa ngày trạm Kiến Giang (19701978), Tám Lu (1961-1974), Lệ Thủy (20112016), Ba Đồn (1975-1981) Tân Sum (19751981), Tuyên Hóa (1975-1981), Thanh Lạng (1975-1981); - Số liệu lưu lượng ngày trạm Kiến Giang - Số liệu nồng độ bùn cát lơ lửng ngày trạm Đồng Tâm (1977-1981); - Dữ liệu ảnh vệ tinh: Các ảnh vệ tinh Landsat chụp thời điểm khác phục vụ cho phân tích phân tích thảm phủ thực vật: Ảnh Lansat độ phân giải 30 m năm 1994, 2018 Đối với mơ hình vận chuyển trầm tích, lưu vực sơng Nhật Lệ khơng có trạm thủy văn quan trắc tài liệu bùn cát Việc khó khăn lớn cơng tác xây dựng hiệu chỉnh mơ hình xói mịn vận chuyển bùn cát Mặt khác, địa bàn tỉnh Quảng Bình có trạm Đồng Tâm có số liệu quan trắc từ năm 1977-1981 Do đề tài hiệu chỉnh, kiểm định thông số bùn cát lưu vực Đồng Tâm, sau mượn thông số bùn cát lưu vực vi chỉnh cho lưu vực sông Nhật Lệ Do chuỗi số liệu thu thập được, đề tài lựa chọn thời gian hiệu chỉnh, kiểm định mơ sau: - Lưu vực Kiến Giang: Hiệu chỉnh mơ hình: Từ năm 1970 đến 1974; Kiểm định mơ hình: Từ năm 1975 đến năm 1978; - Lưu vực Tám Lu: Hiệu chỉnh mơ hình: 19631964; Kiểm định mơ hình: Từ năm 1971 đến năm 1972; - Lưu vực Đồng Tâm: Hiệu chỉnh mơ hình: Từ năm1977 đến năm 1978; Kiểm định mơ hình: Từ năm 1980 đến năm 1912 Để đánh giá kết mơ mơ hình TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 48 - 2018 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ SWAT, nghiên cứu sử dụng tiêu đánh giá sai số: hệ số Nash – Sutcliffe (NSE) (Nash, J E., 1970) hệ số xác định (R2) (P Krause et al., 2005) Các tiêu viết sau: độ nhận tốt NSE 0,5 – 0,54 0,55 – 0,65 >0,65 R2 0,5 – 0,64 0,65 – 0,81 >0,82 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình 3.1.1 Hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình dịng chảy Trong đó: n số giá trị chuỗi quan trắc mô phỏng; Qiobs, giá trị thực đo thực đo Lưu vực sông Kiến Giang chia thành 27 tiểu lưu vực với 95 đơn vị thủy văn (HRU), lưu vực Tám Lu chia thành 17 tiểu lưu vực trung bình; Qisim, giá trị mơ mơ trung bình Bảng kết đánh giá mơ hình SWAT tiêu NSE R2 Bảng 1: Giới hạn tiêu đánh giá sai số Mức Chấp Tốt Kết hiệu chỉnh mơ hình: Rất Bảng 2: Thơng số mơ hình thủy văn SWAT cho lưu vực Kiến Giang Tám Lu TT Thông số Mô tả Tám Lu Kiên Giang Các thơng số hình thành dòng chảy mặt CN2 Chỉ số CN ứng với điều kiện ẩm II 77,365 82,04 SOL_AWC Khả trữ nước đất 0,747 0,27 SOL_K Độ dẫn thủy lực trường hợp bão hòa 2,87 2,87 OV_N Hệ số nhám Manning cho dòng chảy mặt 2,4 7,2 CH_N(1) Hệ số nhám khe rãnh 0,04 0,014 CH_K(1) Độ dẫn thủy lực khe rãnh 0,01 0,01 Các thơng số dịng chảy ngầm GW_DELAY Thời gian trễ dòng chảy ngầm 30 30 GWQMN Ngưỡng sinh dòng chảy ngầm 188,9 125,1 ALPHA_BF Hệ số triết giảm dòng chảy ngầm 0,1 0,1 0,02 0,02 Các thơng số diễn tốn dịng chảy sơng 10 CH_N(2) Hệ số nhám sơng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 48 - 2018 KHOA HỌC 11 CH_K(2) Độ dẫn thủy lực sơng thực đo Mơ 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0,1 700 y = 0.6619x + 3.8138 R² = 0.81 500 Q tính toán (m3/s) Lưu lượng (m3/s) 600 400 300 200 100 200 Q trình dịng chảy thực đo tính toán trạm Kiến Giang (1970-1974) 600 800 1000 Quan hệ tương quan lưu lượng tính tốn thực đo trạm Kiến Giang 2500 3500 Thự c đo 2500 400 Q thực đo (m3/s) Thời gian 3000 0,1 800 Lưu lương (m3/s) CÔNG NGHỆ y = 0.7762x + 8.7405 R² = 0.8472 2000 2000 QTĐ (m3/s) 1500 1500 1000 1000 500 500 0 1000 2000 3000 4000 QTT(m3/s) Thời gian Q trình dịng chảy thực đo tính tốn trạm Tám Lu Quan hệ tương quan lưu lượng tính tốn thực đo trạm Tám Lu Hình 2: Kết hiệu chỉnh mơ hình lưu vực Kiến Giang Tám Lu Bảng 3: Sai số đánh giá cho mơ hình TT Lưu vực Kiến Giang Tám Lu Hiệu chỉnh NSE R2 0,81 0,81 0,84 0,85 Kết hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình cho thấy đường q trình dịng chảy trung bình ngày trạm Kiến Giang, Tám Lu thực đo tính tốn phù hợp Q trình hiệu chỉnh mơ hình số NSE 0,81, R2 0,81 Kiến Kiếm định NSE 0,82 0,84 R2 0,83 0,84 Giang; NSE = 0,82, R2 = 0,83 Tám Lu Q trình kiểm định mơ hình số NSE 0,82, R2 0,83 Kiến Giang; NSE = 0,84, R2 = 0,84 Tám Lu Các chi tiêu phù hợp với sai số cho phép, cho thấy mơ TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 48 - 2018 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ hình SWAT có khả mô cho lưu vực Nhật Lệ chuyển trầm tích Kết hiệu chỉnh kiểm định sau: 140Trạm Đồng Tâm (Hiệu chỉnh) 120 y = 0.1773x - 10.198 100 R² = 0.888 80 y = 0.1633x - 2.6775 60 R² = 0.7384 40 20 -20 Qtđ-QStđ 200 400 600 100 Lưu lượng bùn cát (kg/s) Lưu lượng bùn cát (kg/s) 3.1.2 Hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình vận Trạm Đồng Tâm (Kiểm định) 80 60 40 y = 0.1325x - 2.7753 R² = 0.9381 20 -20 800 y = 0.1436x - 7.0468 R² = 0.8347 200 400 Qtđ-QStđ 600 Lưu lượng nước (m3/s) Lưu lượng nước (m3/s) Hình 3: Tương quan lưu lượng bùn cát thực đo tính tốn trạm Đồng Tâm Bảng 4: Mức độ mơ mơ hình tương ứng với số NSE TT Nội dung Hiệu chỉnh Kiểm định Dòng chảy 0,75 0,66 Bùn cát 0,64 0,53 Từ kết hiệu chỉnh cho lưu vực Đồng Tâm với thời gian năm 1977-1978 thời gian năm 1980-1981 cho trình kiểm định đươc thể đến hình Bảng ta rút số nhận xét sau: để sử dụng để tính tốn dự báo vận chuyển bùn cát xói mịn lưu vực tương tự - Về việc hiệu chỉnh mơ hình: Tương quan lưu lượng dòng chảy lưu lượng bùn cát thực đo tính tốn chặt chẽ (hệ số tương quan 0,88 0,73) Mặt khác hai đường tương quan gần nhau, đồng thời số NSE dòng chảy 0,75, bùn cát 0.64 Theo số liệu phân tích ảnh viễn thám thu thập được, đề tài xem xét lớp thảm phủ năm 1994 năm 2018 làm kịch tính tốn thay đổi thảm phủ Sở dĩ chọn năm chất lượng ảnh năm tốt nhất, có độ xác cao hai khoảng thời gian cách xa thể rõ thay đổi thảm phủ lưu vực - Về việc kiểm định mơ hình: Tương quan lưu lượng dòng chảy lưu lượng bùn cát thực đo tính tốn chặt chẽ (hệ số tương quan 0,83 0,93), hai đường tương quan thực đo tính tốn phù hợp với Chỉ số NSE dòng chảy 0,66 bùn cát 0,53 Số liệu bùn cát lưu vực đo đạc hạn chế nên khơng có điều kiện để hiệu chỉnh, kiểm định chuỗi số liệu dài thêm Tuy nhiên kết hiệu chỉnh, kiểm định tốt, thông số thu có độ tin cậy mức chấp nhận 3.2 Đánh giá tác động thảm phủ rừng tới dịng chảy, vận chuyển trầm tích lưu vực sông Nhật Lệ Sau kịch lựa chọn tính tốn: - Kịch 1: Điều kiện loại đất khơng đổi, khí tượng thủy văn thời kỳ từ năm 2011- 2016 với lớp thảm phủ năm 1994; - Kịch 2: Điều kiện loại đất khơng đổi, khí tượng thủy văn thời kỳ từ năm 2011- 2016 với lớp thảm phủ năm 2018; Việc hiểu biết tác động thay đổi lớp phủ, sử dụng đất đến kinh tế, xã hội giúp TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 48 - 2018 KHOA HỌC quyền địa phương nhà sách đề ra, thực để làm giảm tác động khơng mong CƠNG NGHỆ muốn thay đổi sử dụng đất tương lai Hình 4: Bản đồ thảm phủ lưu vực Nhật Lệ năm 2018 1994 Bảng 5: Thay đổi lớp thảm phủ lưu vực sông (%) STT Tên Lưu vực Kiến Giang Cát Cây lương thực Dân cư Khai thác Nuôi trồng thủy sản Rừng Lưu vực Tám Lu Cát Cây lương thực Dân cư Khai thác Nuôi trồng thủy sản Rừng Lưu vực Nhật Lệ Cát Cây lương thực Dân cư Khai thác Kí hiệu Năm 1994 (%) Năm 2018 (%) Mức tăng (+)/giảm(-) (%) BARR ARGL URBN RNGB WATR FRST 0,37 5,27 0,15 2,26 0,02 91,93 0,02 10,52 0,08 3,23 - 0,35 + 5,25 - 0,07 + 0,97 86,15 - 5,78 BARR ARGL URBN RNGB WATR FRST 0,03 6,45 0,07 1,74 0,8 90,82 2,63 19,12 1,06 5,08 1,62 70,49 + 2,60 + 12,67 + 0,99 + 3,34 + 0,82 - 20,33 BARR ARGL URBN RNGB 1,72 21,07 1,039 6,13 2,63 19,12 1,06 5,08 + 0,91 - 1,95 + 0,02 - 1,05 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 48 - 2018 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ STT Tên Kí hiệu Nuôi trồng thủy sản Rừng WATR FRST Trong thành phần thảm phủ lưu vực tính tốn rừng thành phần chiếm diện tích lớn kịch (năm 1994 2018) Do nghiên cứu tập trung vào đánh Năm 1994 (%) 1,94 68,082 Năm 2018 (%) 1,62 70,49 Mức tăng (+)/giảm(-) (%) - 0,32 + 2,41 giá thay đổi lớp rừng ảnh hưởng đến dòng chảy vận chuyển trầm tích lưu vực  Kết tính tốn dịng chảy qua kịch Bảng 6: Dịng chảy trung bình năm lưu vực theo kịch (m3/s) Lưu vực Kiến Giang Tám Lu Nhật Lệ Kịch bản\Năm KB1 KB2 KB1 KB2 KB1 KB2 2011 2012 2013 2014 2015 2016 TB 537 535 2152 2154 3784 3786 555 553 2618 2621 4828 4827 506 503 2335 2335 4340 4334 318 317 1541 1542 2839 2841 437 434 2041 2041 3802 3797 681 677 3062 3064 5667 5665 506 503 2291 2293 4210 4208  Kết tính tốn tổng lượng trầm tích qua kịch 2,000 KB1 Trạm Tám Lu KB2 1,500 1,000 0,500 0,000 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Thời gian Tổng lượng trầm tích (tấn/năm) Tổng lượng trầm tích (tấn/năm) Trạm Kiến Giang 8000 KB1 KB2 6000 4000 2000 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Thời gian Hình Bảng 7: Tổng lượng trầm tích trung bình năm lưu vực theo kịch (Đơn vị: tấn/năm) TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 48 - 2018 KHOA HỌC Lưu Kịch vực bản\Năm 2011 2012 2013 2014 2015 CÔNG NGHỆ 2016 TB Kiến Giang KB1 830,1417 848,51 639,5583 400,1408 628,0442 1314,904 776,883 KB2 1022,059 1107,25 822,795 534,3983 810,3958 1612,626 984,920 Tám Lu KB1 3530,733 3626,208 2754,725 1727,375 2619,508 6020,058 3379,768 KB2 4487,675 4573,667 3633,533 2301,092 3345,442 7579,692 4320,183 Nhật Lệ KB1 4363,875 4629,917 3602,767 2272,225 KB2 4311,967 4593,25 3652,042 2269,925 3473,833 7828,608 4354,938 Nhận xét kết tính tốn Qua kết tính tốn mơ mơ hình SWAT nhận thấy số liệu khí tượng thủy văn đo đạc năm 2011-2016 điều kiện địa hình loại đất khơng thay đổi, số liệu rừng thay đổi từ 1994 đến 2018 chế độ thủy văn tính tốn trạm thủy văn Kiến Giang (Sông Kiến Giang), Tám Lu (sông Long Đại), lưu vực Nhật Lệ tính đến cửa sơng có thay đổi khơng nhiều Trong tổng lượng trầm tích trung bình năm lưu vực có thay đổi đáng kể diện tích thảm phủ thay đổi Cụ thể:  Tại Kiến Giang: Với kịch (thảm phủ năm 2018) diện tích rừng giảm khoảng 5,78%, so với diện tích rừng kịch (Thảm phủ năm 1994) Lưu lượng lớn trung bình năm lớn thay đổi nhiều m3/s vào năm 2016, trung bình giai đoạn từ năm 2011-2016 m3/s Đối với tổng lượng trầm tích lưu vực kịch tổng lượng trầm tích lớn so với kịch 1, nhiều 297,222 (Năm 2016) trung bình giai đoạn 208,037  Tại Tám Lu: Diện tích rừng kịch giảm 20,33% so với kịch Lưu lượng dịng chảy trung bình năm lớn lưu vực tăng m3/s (Năm 2012), trung bình giai đoạn 2011-2016 m3/s Đối với tổng lượng trầm tích trung bình có thay đổi rõ nét kịch Nồng độ trầm tích trung bình năm kịch tăng nhiều 1559,633 (Năm 2016) tăng 3449,25 7761,583 4346,603 trung bình giai đoạn 940 so với kịch  Tại cửa sơng Nhật Lệ: Diện tích rừng kịch tăng 2,41% so với kịch Lưu lượng trung bình năm khơng thay đổi kịch Trong nồng độ trầm tích trung bình năm biến đổi khơng đồng kịch bản, kịch nhiều kịch lớn 67,25 (Năm 2016) trung bình thời kỳ 2011-2016 8,33 Như thấy diện tích rừng giảm lượng đất xói mịn tăng lên, chứng tỏ rừng có vai trị lớn việc giảm xói mịn lưu vực Mặc dù biến động diện tích rừng qua hai kịch lớn lượng đất xói mịn biến đổi mạnh phía thượng lưu cịn lưu vực phía dưới, khu vực cửa sơng khơng nhiều Điều giải thích phần lớn lượng đất bị xói mịn nơi giữ lại nơi lưu vực trình vận chuyển suối, sơng tuỳ thuộc vào điều kiện tiểu địa hình, thảm phủ nơi Dựa vào đặc điểm người ta xây dựng biện pháp giữ đất sườn dốc tạo băng xanh, đào hố ngang sườn dốc Tuy nhiên việc ngăn cản lượng trầm tích vận chuyển cửa sơng KẾT LUẬN Nghiên cứu bước đầu ứng dụng công cụ mơ hình SWAT cho lưu vực sơng Nhật Lệ để đánh giá thay đổi dòng chảy, vận chuyển TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 48 - 2018 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ trầm tích lưu vực Mơ hình SWAT thể mơ xu hướng chung việc xói mịn, bồi lắng lưu vực khoảng thời gian hàng ngày, hàng tháng Những kết thay đổi thảm phủ hay tác động người phía thượng nguồn làm ảnh hưởng đến xói mịn bề mặt vận chuyển trầm tích lưu vực sơng Mặc dù số liệu sử dụng cho mơ hình SWAT nghiên cứu hạn chế, thời gian đánh giá lưu lượng, nồng độ tổng lượng trầm tích lưu vực theo giai đoạn năm nên chưa phản ảnh hết biến đổi vận chuyển trầm tích, xói mòn lưu vực Kết nghiên cứu cho thấy mơ hình SWAT cơng cụ có khả đánh giá định lượng tốt ảnh hưởng thay đổi điều kiện thảm phủ lưu vực, đặc biệt rừng đến dịng chảy, xói mịn vận chuyển trầm tích lưu vực sơng Lời cảm ơn Nghiên cứu sử dụng nguồn số liệu kinh phí từ nguồn ngân sách Nhà nước việc triển khai đề tài “Nghiên cứu q trình xói lở, bồi tụ dải bờ biển, cửa sơng từ Quảng Bình đến Thừa Thiên-Huế, có xét tới ảnh hưởng tác động từ thượng nguồn đề xuất giải pháp ổn định” thuộc chương trình nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước mã số KC08.16/16-20 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] 10 Nguyễn Kỳ Phùng, Lê Thị Thu An, 2012 Ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến dịng chảy lưu vực sơng Đồng Nai Tạp chí khoa học công nghệ thủy lợi số 12/2012; Nguyễn Kim Lợi, Hoàng Thị Thủy, Nguyễn Văn Trai, Nguyễn Thị Huyền, Nguyễn Thị Hồng, Lê Anh Tuấn, Nguyễn Hiếu Trung, Trương Phước Minh, Suppakorn Chinvanno, 2011 Ứng dụng mơ hình SWAT phương pháp tiếp cận dựa vào cộng đồng đánh giá tác động biến đổi khí hậu khả thích ứng với biến đổi khí hậu miền Trung Việt Nam, Hội thảo ứng dụng GIS toàn quốc 2011; Nguyễn Lập Dân, 2008 Nghiên cứu trạng, xác định nguyên nhân đề xuất giải pháp phịng chống bồi lấp cửa sơng nhằm khai thơng luồng Nhật Lệ, Quảng Bình Báo cáo đề tài cấp Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam; Nguyễn Lê Tuấn, Lê Đức Dũng, Bùi Ngọc Quỳnh, 2017 Đánh giá ảnh hưởng bùn cát từ hệ thống sông, suối lưu vực đến bồi lập đầm Lập An, tỉnh Thừa Thiên Huế, Tạp chí Khoa học kỹ thuật thủy lợi môi trường số 57 (6/2017); Nguyễn Thị Tịnh Ấu, Nguyễn Duy Liêm, Nguyễn Kim Lợi, 2013 Ứng dụng mô hình SWAT cơng nghệ GIS đánh giá lưu lượng dịng chảy lưu vực sơng Đắk Bla, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 29, Số (2013) 1‐13 Trần Việt Bách, Ứng dụng mơ hình SWAT để tính tốn lưu lượng dịng chảy bùn cát lưu vực sơng Cầu, 2017 Tạp chí Khoa học kỹ thuật thủy lợi môi trường số 57 (3/2017); Arnold J.G., Allen P.M and Morgan D.S., 2001 Hydrologic Model for Design and Constructed Wetlands Wetlands 21 (2), 167-178; J.G Arnold, J.R Kiniry, R Srinivasan, J.R Williams, E.B Haney, S.L Neitsch, 2012 Soil & water accessment tool – Input/Output Documentation Version 2012 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 48 - 2018 ... án thích ứng Bài báo trình bày kết ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá biến động dòng chảy lượng bùn cát lưu vực sơng Nhật Lệ tỉnh Quảng Bình dự báo ảnh hưởng với số phương án khai thác lưu vực PHƯƠNG... vực PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU SỬ DỤNG 2.1 Giới thiệu vùng nghiên cứu Lưu vực sông Nhật Lệ thuộc tỉnh Quảng Bình Lưu vực sơng có tổng diện tích 2.650 km2, với đặc điểm địa hình có vùng núi... vị thủy văn (HRU), lưu vực Tám Lu chia thành 17 tiểu lưu vực trung bình; Qisim, giá trị mô mô trung bình Bảng kết đánh giá mơ hình SWAT tiêu NSE R2 Bảng 1: Giới hạn tiêu đánh giá sai số Mức Chấp