Ứng dụng mô hình swat đánh giá ảnh hưởng của xói mòn lưu vực thượng nguồn đến vận chuyển bùn cát cửa sông nhật lệ tỉnh quảng bình

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố luận văn khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn, thơng tin trích dẫn luận văn trích dẫn rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Hồng Mạnh Cường i LỜI CẢM ƠN Trong q trình điều tra, thu thập, nghiên cứu để hoàn thiện luận văn, nhận hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, quý báu nhà khoa học, quan, tổ chức, cá nhân có hiểu biết lĩnh vực nghiên cứu Tôi xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới 02 giáo viên hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Thanh Hùng PGS.TS Ngơ Lê Long tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi suốt q trình hồn thành luận văn Tơi xin trân trọng cảm ơn góp ý chân thành thầy giáo, cô giáo khoa Thủy Văn Tài nguyên nước - trường Đại học Thủy Lợi, chân thành cảm ơn anh chị Phòng Thí nghiệm trọng điểm quốc gia động lực học sơng biển… nhiệt tình giúp đỡ tơi q trình hồn thành luận văn Sau cùng, tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, đồng nghiệp bạn bè tạo điều kiện tốt cho tơi suốt q trình thực đề tài Mặc dù có nhiều cố gắng để thực đề tài cách hoàn chỉnh Song thời gian kinh nghiệm hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận góp ý Thầy, Cơ bạn để luận văn hoàn thiện Một lần xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn Hoàng Mạnh Cường ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết Đề tài 2.Mục tiêu nghiên cứu 3.Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4.Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu v vii 1 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VIỆC TÍNH TỐN DỊNG CHẢY, BÙN CÁT TRÊN LƯU VỰC SÔNG 1.1.Một số khái niệm 1.1.1.Khái niệm xói mòn đất 1.1.2.Các nhân tố ảnh hưởng tới xói mịn đất 1.1.2.1.Yếu tố khí hậu 1.1.2.2.Yếu tố địa hình 1.1.2.3.Yếu tố thổ nhưỡng 1.1.2.4.Thảm thực vật 1.1.2.5.Hoạt động người 1.1.3.Phân loại xói mịn đất 3 3 4 6 1.2.Tổng quan nghiên cứu giới tính tốn dịng chảy, bùn cát lưu vực 1.3.Tổng quan nghiên cứu Việt Nam tính tốn dịng chảy, bùn cát lưu vực 1.4.Giới thiệu khái quát lưu vực sông Nhật Lệ 1.4.1.Điều kiện tự nhiên 1.4.1.1.Vị trí địa lý 1.4.1.2.Đặc điểm địa hình 1.4.1.3.Đặc điểm địa chất thổ nhưỡng 1.4.1.4.Thảm phủ thực vật 1.4.1.5.Đặc điểm địa lý thủy văn 1.4.2.Tình hình dân sinh - kinh tế - xã hội 1.4.3.Hiện trạng hồ thủy điện lưu vực 1.4.4.Đặc điểm khí tượng thủy văn lưu vực sông Nhật Lệ 1.4.4.1.Lưới trạm khí tượng thủy văn 1.4.4.2.Chế độ khí hậu lưu vực sơng Nhật Lệ 1.4.5.Chế độ thủy văn sông Nhật Lệ iii 11 11 11 11 12 13 13 16 16 17 17 19 25 1.4.5.1.Dòng chảy năm 1.4.5.2 Dòng chảy lũ 1.5.Khái qt số phương pháp tính tốn xói mịn lưu vực 26 28 30 CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH THIẾT LẬP MƠ HÌNH TÍNH TỐN XĨI MỊN LƯU VỰC SÔNG NHẬT LỆ 2.1.Giới thiệu mơ hình SWAT 2.1.1.Tổng quan 2.1.2.Nguyên lý mô 2.2.Dữ liệu phương pháp tính 2.2.1.Yêu cầu liệu phục vụ chạy mơ hình lưu vực 2.2.2.Thu thập số liệu đầu vào phục vụ chạy mơ hình 2.2.3.Đánh giá độ tin cậy mơ hình 2.3.Thiết lập mô hình SWAT tính tốn xói mịn lưu vực sơng Nhật Lệ 2.3.1 Chuẩn bị liệu 2.3.2 Phân định lưu vực 2.3.3 Định nghĩa đơn vị thủy văn 2.3.4 Nhập liệu đầu vào 2.3.5 Chạy mơ hình 2.3.6 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 33 33 33 35 39 39 41 42 43 43 48 49 50 51 52 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWAT ĐỂ TÍNH TỐN, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA XĨI MỊN LƯU VỰC THƯỢNG NGUỒN ĐẾN VẬN CHUYỂN BÙN CÁT VÙNG CỦA SÔNG NHẬT LỆ 3.1 Xây dựng kịch tính toán 3.1.1 Kịch số 3.1.2 Kịch số 3.2 Tính tốn xói mịn lưu vực sơng Nhật Lệ mơ hình SWAT 3.2.1 Kết theo kịch số 3.2.2 Kết theo kịch số 3.3 Đánh giá ảnh hưởng xói mịn đến vận chuyển bùn cát vùng cửa sơng Nhật Lệ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC iv 59 59 59 60 61 61 64 67 69 70 71 72 DANH MỤC HÌNH Hình Sơ đồ cách tiếp cận vấn đề nghiên cứu Hình 1.1 Vị trí địa lưu vực sông Nhật Lệ Hình 2.1 Các trình thủy văn lưu vực Hình 2.2 Sơ đồ chu trình thủy văn pha lưu vực Hình 2.3 Bản đồ độ cao lưu vực sông Nhật Lệ Hình 2.4 Bản đồ sử dụng đất (2001-2010) lưu vực sơng Nhật Lệ Hình 2.5 Bản đồ đất lưu vực sông Nhật Lệ Hình 2.6 Bảng tọa độ trạm đo mưa lưu vực Hình 2.7 Bảng tọa độ trạm khí tượng Hình 2.8 Bảng liệu lượng mưa ngày trạm Ba Đồn Hình 2.9 Bảng liệu lượng mưa ngày trạm Kiến Giang Hình 2.10 Bảng liệu lượng mưa ngày trạm Lệ Thủy Hình 2.11 Bảng liệu nhiệt độ cao nhất, thấp ngày trạm Ba Đồn Hình 2.12 Bảng liệu nhiệt độ cao nhất, thấp ngày trạm Đồng Hới Hình 2.13 Bảng liệu nhiệt độ cao nhất, thấp ngày trạm Tuyên Hóa Hình 2.14 Kết phân định lưu vực Hình 2.15 Kết file báo cáo định nghĩa đơn vị thủy văn Hình 2.16 Giao diện nhập liệu trạm thời tiết Hình 2.17 Giao diện nhập liệu lượng mưa Hình 2.18 Giao diện nhập liệu nhiệt độ Hình 2.19 Giao diện ghi bảng liệu đầu vào mơ hình SWAT Hình 2.20 Giao diện thiết lập thơng số chạy mơ hình Hình 2.21 Giao diện chạy mơ hình thành cơng Hình 2.22 Giao diện phần mềm SWAT-CUP2012 Hình 2.23 Kết so sánh đường trình dịng chảy tính tốn thực đo trạm Kiến Giang (Giai đoạn hiệu chỉnh - năm 1977) Hình 2.4 Kết so sánh đường q trình dịng chảy tính tốn thực đo trạm Kiến Giang (Giai đoạn hiệu chỉnh - năm 1977) Hình 3.1 Vị trí 04 hồ kịch tính tốn Hình 3.2 Các thơng số hồ chứa giả định Hình 3.3 Bản đồ thảm phủ năm 2018 Hình 3.4 Biểu đồ kết tính tốn dịng chảy theo KB1 Hình 3.5 Biểu đồ kết tính tốn trầm tích theo KB1 Hình 3.6 Biểu đồ kết tính tốn nồng độ bùn cát theo KB1 Hình 3.7 Biểu đồ kết tính tốn dịng chảy theo KB2 v 11 34 37 44 45 45 46 46 46 47 47 47 48 48 49 49 50 50 51 51 52 52 54 55 58 59 59 60 62 63 64 65 Hình 3.8 Biểu đồ kết tính tốn trầm tích theo KB2 Hình 3.9 Biểu đồ kết tính tốn nồng độ bùn cát theo KB2 vi 66 67 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng hồ thủy điện vừa nhỏ lưu vực sông Nhật Lệ theo Quy hoạch Bảng 1.2 Lưới trạm thủy văn lưu vực sông Nhật Lệ Bảng 1.3 Lưới trạm khí tượng đo mưa lưu vực sơng Nhật Lệ Bảng 1.4 Tổng hợp số phương pháp đánh giá xói mịn giới Bảng 2.1 Danh sách trạm thu thập số liệu lượng mưa Bảng 2.2 Danh sách trạm thu thập số liệu nhiệt độ không khí Bảng 2.3 Chuẩn bị liệu đầu vào mơ hình SWAT Bảng 2.4 Số liệu lưu lượng trung bình ngày (năm 1977) đo đạc Kiến Giang Bảng 2.5 Thông số mô hình thủy văn SWAT cho lưu vực Kiến Giang Bảng 2.6 Số liệu lưu lượng ngày năm 1978 trạm Kiến Giang Bảng 3.1 Bảng diễn giải thông số hồ chứa giả định Bảng 3.2 Bảng thay đổi diện tích Bảng 3.3 Kết tính tốn dịng chảy theo KB1 (trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981) Bảng 3.4 Kết tính tốn trầm tích theo KB1 (trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981) Bảng 3.5 Kết tính tốn nồng độ bùn cát theo KB1 (trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981) Bảng 3.6 Kết tính tốn dịng chảy theo KB2 (trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981) Bảng 3.7 Kết tính tốn trầm tích theo KB2 (trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981) Bảng 3.8 Kết tính tốn nồng độ bùn cát theo KB2 (trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981) vii 17 18 19 31 41 42 44 53 56 57 60 61 61 62 63 64 65 66 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Đề tài Xói mịn đất vấn đề mơi trường tồn cầu có xu hướng gia tăng Trong quỹ đất canh tác giới hữu hạn dân số không ngừng phát triển Theo chuyên gia FAO-UNEP hàng năm tồn giới có khoảng từ 5-7 triệu đất bị khả sản xuất bị xói mịn đất Ở Việt Nam, với ¾ diện tích đồi núi lại nằm vùng nhiệt đới ẩm gió mùa, xói mịn xem hiểm họa đất dốc Việt Nam Nếu khơng có biện pháp phịng chống năm hàng trăm đất dinh dưỡng bị sau vài năm đất trở nên thoái hóa khơng cịn khả canh tác Lưu vực sơng Nhật Lệ 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 Cho đến vùng cửa sông ven biển Nhật Lệ tỉnh Quảng Bình chưa có nghiên cứu tổng thể ảnh hưởng dòng chảy bùn cát từ thượng nguồn liên quan đến tượng xói lở, bồi tụ vùng cửa sơng Sự thay đổi dịng chảy bùn cát vùng cửa sơng chịu ảnh hưởng lớn từ xói mịn lưu vực thượng nguồn việc ứng dụng mơ hình SWAT để đánh giá ảnh hưởng xói mịn lưu vực thượng nguồn đến vận chuyển bùn cát cửa sông cần thiết Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu ứng dụng mơ hình SWAT mơ tính tốn lượng bùn cát lưu vực cửa sơng theo kịch khai thác thượng nguồn Áp dụng cho lưu vực sơng Nhật Lệ tỉnh Quảng Bình Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Dòng chảy dòng chảy bùn cát, tải lượng bùn cát cửa sông Nhật Lệ - Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực sông Nhật Lệ, tỉnh Quảng Bình Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu a Cách tiếp cận: - Đề tài sử dụng cách tiếp cận vấn đề nghiên cứu sở trình xảy bề mặt lưu vực lịng dẫn trình bày hình đây: Hình Sơ đồ cách tiếp cận vấn đề nghiên cứu Q trình mưa làm xói mịn bề mặt lưu vực đồng thời hình thành nên dịng chảy mặt dịng chảy sơng ngịi Một phần bùn cát xói mịn bề mặt lưu vực vận chuyển đến sơng theo dịng chảy mặt Dịng chảy sơng mang theo bùn cát phụ thuộc vào sức tài cát dịng nước sơng gây tượng bồi lắng xói mịn sông (vận chuyển bùn cát sông) b Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp thống kê: Thu thập xử lý tài liệu cần thiết có liên quan đến lưu vực nghiên cứu nội dung tính tốn đề cập luận văn Tham khảo tài liệu, đề tài có liên quan tới nội dung nghiên cứu - Phương pháp mơ hình tốn: Phân tích lựa chọn mơ hình tốn thủy văn để tính tốn vận chuyển bùn cát biến hình lịng dẫn lưu vực sơng CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VIỆC TÍNH TỐN DỊNG CHẢY, BÙN CÁT TRÊN LƯU VỰC SƠNG 1.1 Một số khái niệm 1.1.1 Khái niệm xói mịn đất Xói mịn đất có nhiều định nghĩa khác nhau: Theo Ellison (1944): “Xói mịn tượng di chuyển đất nước mưa, gió tác động trọng lực lên bề mặt đất Xói mịn đất xem hàm số với biến số loại đất, độ dốc địa hình, mật độ che phủ thảm thực vật, lượng mưa cường độ mưa” Theo Rattan Lal (1990): “Xói mịn đất mang lớp đất mặt dòng chảy, tuyết tan tác nhân địa chất khác bao gồm trình sạt lở trọng lực” Cũng dựa yếu tố trọng lực, tác giả Cao Đăng Dư (1992) có quan niệm cho q trình xói mịn, trượt lở, bồi lấp thực chất q trình phân bố lại vật chất ảnh hưởng trọng lực, xảy khắp nơi bị chi phối yếu tố địa hình Theo Tổ chức FAO (1994): “Xói mịn tượng phần tử mảnh, cục có lớp bề mặt đất bị bào mịn, trơi sức gió sức nước” Theo cách tiếp cận khác nghiên cứu lớp phủ thực vật tác giả Nguyễn Quang Mỹ Nguyễn Tứ Dần (1986) cho rằng: “Xói mịn trình động lực phá hủy độ màu mỡ đất, làm trạng thái cân vùng bị xói mịn lẫn vùng bị bồi tụ” Như vậy, xói mịn đất tượng cấp hạt đất, cục đất, có lớp đất bề mặt bị bào mịn, trơi sức gió, sức nước số hoạt động khác người Xói mịn đất biểu hai hình thức chủ yếu xói mịn bề mặt xói mịn rãnh [4] 1.1.2 Các nhân tố ảnh hưởng tới xói mịn đất Theo kết nghiên cứu xói mịn đất nhà khoa học (Ellision 1944, Wishmeier Smith 1978, …) yếu tố ảnh hưởng đến xói mịn đất (chủ yếu xói mịn Dịng chảy (m³/s) - KB1 600.000 500.000 400.000 300.000 200.000 100.000 000 Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng 01 02 10 11 12 Ban đầu KB1 Hình 3.4 Biểu đồ kết tính tốn dịng chảy theo KB1 Về trầm tích (SED_OUT (triệu tấn)) Bảng 3.4 Kết tính tốn trầm tích theo KB1 (trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981) Tháng Trầm tích: SED_OUT (triệu tấn) Ban đầu KB1 Tháng 01 5,45 2,49 Tháng 02 0,15 0,08 Tháng 0,00 0,00 Tháng 0,16 0,07 Tháng 2,83 3,63 Tháng 2,05 1,21 Tháng 1,39 1,94 Tháng 17,52 20,65 Tháng 141,83 155,74 Tháng 10 127,59 136,72 Tháng 11 78,40 97,20 Tháng 12 22,05 26,95 Trung bình 33,29 37,22 62 Trầm tích (triệu tấn) - KB1 160.000 140.000 120.000 100.000 80.000 60.000 40.000 20.000 000 Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng 01 02 10 11 12 Ban đầu KB1 Hình 3.5 Biểu đồ kết tính tốn trầm tích theo KB1 Về nồng độ bùn cát (SEDCONC (kg/m³)) Bảng 3.5 Kết tính tốn nồng độ bùn cát theo KB1 (trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981) Tháng Nồng độ bùn cát: SEDCONC (kg/m³) Ban đầu KB1 Tháng 01 17,68 14,89 Tháng 02 0,92 1,82 Tháng 0,02 0,23 Tháng 0,55 0,41 Tháng 3,16 4,59 Tháng 5,13 2,90 Tháng 4,16 3,65 Tháng 7,48 10,54 Tháng 36,53 37,16 Tháng 10 34,03 34,59 Tháng 11 33,08 34,22 Tháng 12 21,98 26,03 Trung bình 13,73 14,25 63 Nồng độ bùn cát (kg/m³) - KB1 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 000 Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng 01 02 10 11 12 Ban đầu KB1 Hình 3.6 Biểu đồ kết tính tốn nồng độ bùn cát theo KB1 3.2.2 Kết theo kịch số Về dòng chảy (FLOW_OUT (m³/s)) Bảng 3.6 Kết tính tốn dịng chảy theo KB2 (trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981) Tháng Dòng chảy: FLOW_OUT (m³/s) Ban đầu KB2 Tháng 01 19,93 19,40 Tháng 02 6,85 7,53 Tháng 2,33 2,42 Tháng 9,48 8,07 Tháng 50,61 38,54 Tháng 23,09 16,34 Tháng 11,65 9,30 Tháng 124,49 119,06 Tháng 565,76 560,64 Tháng 10 457,44 452,05 Tháng 11 308,50 305,59 Tháng 12 76,40 76,95 Trung bình 138,04 134,66 64 Dòng chảy (m³/s) - KB2 600.000 500.000 400.000 300.000 200.000 100.000 000 Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng 01 02 10 11 12 Ban đầu KB2 Hình 3.7 Biểu đồ kết tính tốn dịng chảy theo KB2 Về trầm tích (SED_OUT (triệu tấn)) Bảng 3.7 Kết tính tốn trầm tích theo KB2 (trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981) Tháng Trầm tích: SED_OUT (triệu tấn) Ban đầu KB2 Tháng 01 5,45 2,61 Tháng 02 0,15 0,27 Tháng 0,00 0,00 Tháng 0,16 0,02 Tháng 2,83 0,13 Tháng 2,05 0,10 Tháng 1,39 0,13 Tháng 17,52 16,21 Tháng 141,83 131,33 Tháng 10 127,59 121,77 Tháng 11 78,40 75,24 Tháng 12 22,05 18,93 Trung bình 33,29 30,56 65 Trầm tích (triệu tấn) - KB2 160.000 140.000 120.000 100.000 80.000 60.000 40.000 20.000 000 Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng 01 02 10 11 12 Ban đầu KB2 Hình 3.8 Biểu đồ kết tính tốn trầm tích theo KB2 Về nồng độ bùn cát (SEDCONC (kg/m³)) Bảng 3.8 Kết tính tốn nồng độ bùn cát theo KB2 (trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981) Tháng Nồng độ bùn cát: SEDCONC (kg/m³) Ban đầu KB2 Tháng 01 17,68 15,94 Tháng 02 0,92 0,99 Tháng 0,02 0,02 Tháng 0,55 0,42 Tháng 3,16 2,91 Tháng 5,13 4,95 Tháng 4,16 3,66 Tháng 7,48 6,62 Tháng 36,53 35,43 Tháng 10 34,03 31,96 Tháng 11 33,08 32,46 Tháng 12 21,98 18,13 Trung bình 13,73 12,79 66 Nồng độ bùn cát (kg/m³) - KB2 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 000 Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng 01 02 10 11 12 Ban đầu KB2 Hình 3.9 Biểu đồ kết tính tốn nồng độ bùn cát theo KB2 3.3 Đánh giá ảnh hưởng xói mịn đến vận chuyển bùn cát vùng cửa sông Nhật Lệ Đối với kịch 1: Việc xây dựng hồ chứa thượng nguồn ngăn cản việc vận chuyển bùn cát từ thượng nguồn hạ lưu, điều dẫn đến việc suy giảm lượng bùn cát vùng hạ lưu Tuy nhiên, số trường hợp ảnh hưởng hồ chứa không lớn mà tác động đến vận chuyển bùn cát thượng nguồn, làm cân bùn cát thượng nguồn dẫn đến gây xói lở bờ sông vùng thượng nguồn điều lại làm tăng lượng bùn cát vận chuyển xuống hạ lưu Nhìn vào hình từ 3.5 đến 3.7 ta thấy dịng chảy, lượng trầm tích nồng độ bùn cát cửa lưu vực có thay đổi, cụ thể sau: - Lượng dịng chảy trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981 cửa lưu vực giảm từ 138,04 (m³/s) xuống 137,46 (m³/s) - giảm khoảng 0,42% - Lượng trầm tích trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981 cửa lưu vực tăng từ 33,29 (triệu tấn) lên 37,22 (triệu tấn) - tăng khoảng 11,83% 67 - Nồng độ bùn cát trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981 cửa lưu vực tăng từ 13,73 (kg/m³) lên 15,09 (kg/m³) - tăng khoảng 3,83% Từ kết ta thấy việc xây dựng hồ chứa thượng nguồn làm tăng lượng bùn cát cửa lưu vực, có khả gây tượng bồi tụ cửa lưu vực Đối với kịch 2: Việc thay đổi sử dụng đất vùng thượng nguồn lưu vực theo hướng giảm diện tich rừng tăng diện tích đất hoang hóa sẻ làm xói mịn mạnh bề mặt lưu vực thượng nguồn tăng lên vào mùa mưa lũ Tuy nhiên, tượng xói mịn xảy vùng thượng nguồn chưa đủ để tác động đến vùng hạ lưu Mặt khác, diện tích đất tăng lên đồng nghĩa với việc dân số tăng q trình thị hóa diễn mạnh mẽ, nhiều cơng trình như: kè, mương, rãnh nước, đường sá,… xây dựng ngăn cản lượng bùn cát vận chuyển sông vào mùa mưa lũ, điều làm suy giảm lượng bùn cát hạ lưu Nhìn vào hình từ 3.8 đến 3.10 ta thấy dịng chảy, lượng trầm tích nồng độ bùn cát cửa lưu vực có thay đổi, cụ thể sau: - Lượng dòng chảy trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981 cửa lưu vực giảm từ 138,04 (m³/s) xuống 134,66 (m³/s) - giảm khoảng 2,45% - Lượng trầm tích trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981 cửa lưu vực giảm từ 33,29 (triệu tấn) xuống 30,56 (triệu tấn) - giảm khoảng 8,18% - Nồng độ bùn cát trung bình tháng từ năm 1977 đến năm 1981 cửa lưu vực giảm từ 13,73 (kg/m³) xuống 12,79 (kg/m³) - giảm khoảng 6,82% Từ kết ta thấy ta thấy việc thay đổi sử dụng đất (theo bảng số 3.2: diện tích dân cư tăng khoảng 78%, diện tích đất trống tăng khoảng 182%, diện tích rừng giảm khoảng 3%) làm giảm lượng bùn cát cửa lưu vực, có khả gây tượng xói lở cửa lưu vực 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Xói mịn bồi lắng trình tự nhiên chịu ảnh hưởng từ yếu tố: mưa, thổ nhưỡng, địa hình, che phủ bề mặt yếu tố người Quá trình quy hoạch sử dụng đất thông qua việc thay đổi lớp che phủ bề mặt, xây dựng hồ thủy điện tác động yếu tố người tác động mạnh mẽ đến q trình xói mịn bồi lắng lưu vực gây ảnh hưởng nghiêm trọng tự nhiên đời sống xã hội tương lai Trên sở trình nghiên cứu kết đạt được, đề tài rút số kết luận sau: - Thơng qua việc sử dụng mơ hình SWAT, đề tài tính tốn, xác định được thay đổi dịng chảy, lượng trầm tích nồng độ bùn cát vùng cửa sông Nhật Lệ ứng với số kịch - Thơng qua việc tính tốn thấy việc xây dựng hồ thủy điện thượng nguồn việc thay đổi sử dụng đất theo hướng giảm lượng thảm phủ thực vật, tăng diện tích đất trống q trình thị hóa gây cân bùn cát vùng cửa sông Nhật Lệ KIẾN NGHỊ Dựa vào kết đạt được, đề tài có số kiến nghị sau: - Xói mịn bồi lắng q trình lâu dài, chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố Do cần phải có theo dõi cập nhật số liệu thường xuyên để đánh giá cách xác - Kết nghiên cứu cịn hạn chế chưa thu thập số liệu bùn cát đưa vào tính tốn - Từ kết nghiên cứu thấy tầm ảnh hưởng việc quy hoạch sử dụng đất quy hoạch xây dựng hồ thủy điện đến q trình xói mịn bồi lắng lưu vực Do cần có định hướng quy hoạch sử dụng đất đồng thời với việc quy hoạch xây dựng dựng hồ thủy điện vừa nhỏ rõ ràng, có hiệu tích cực - Tiếp tục nghiên cứu xói mịn bồi lắng lưu vực sông Nhật Lệ dựa ứng dụng công nghệ GIS mơ hình SWAT sử dụng liệu cập nhật để kết nghiên cứu sát với thực tế 69 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ [1] Bài báo khoa học: “Nghiên cứu ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá biến động dịng chảy, bùn cát lưu vực sơng Nhật Lệ tỉnh Quảng Bình”, 2018, Tạp chí Khoa học cơng nghệ thủy lợi số 48, tr.105-144, Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tiền Giang, Hoàng Thu Thảo, Trần Ngọc Vĩnh, Phạm Duy Huy Bình, Vũ Đức Quân, 2017, Nghiên cứu thay đổi chế độ bùn cát hạ lưu sông Ba tác động hệ thống hồ chứa, Bài báo khoa học, Tạp chí khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, tập 33 số 4, tr.127-134 - Trường Đại học Quốc gia Hà Nội [2] Trần Việt Bách, 2017, Ứng dụng mơ hình SWAT để tính tốn lưu lượng dịng chảy bùn cát lưu vực sơng Cầu, Bài báo khoa học, Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi Môi trường số 56, tr.136-142 - Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội [3] Nguyễn Thị Hiền, 2008, Ứng dụng mơ hình SWAT để đánh giá tác động trình sử dụng đất rừng đến xói mịn lưu vực sơng Cả, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội [4] Bùi Ngọc Quỳnh, 2017, Nghiên cứu ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá mức độ xói mịn đất vận chuyển bùn cát dòng chảy tràn mặt đến bồi lắng đầm Lập An, tỉnh Thừa Thiên Huế, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội [5] Nguyễn Thị Thu Huyền, Nguyễn Văn Hùng, Nguyễn Thanh Hùng, Vũ Đình Cương, Hồng Mạnh Cường, 2018, Nghiên cứu ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá biến động dịng chảy, bùn cát lưu vực sơng Nhật Lệ tỉnh Quảng Bình, Bài báo khoa học, Tạp chí Khoa học cơng nghệ thủy lợi số 48, tr.105-144, Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam [6] Nguyễn Như Ý, 2009, Ứng dụng mô hình SWAT nghiên cứu ảnh hưởng biến đổi khí hậu sử dụng đất đến dịng chảy sơng Bến Hải, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội [7] PGS.TS Nguyễn Kim Lợi, 2013, Tài liệu hướng dẫn sử dụng mơ hình SWAT phiên 2012, Trung tâm nghiên cứu biến đổi khí hậu, Trường Đại học Nơng lâm Thành phố Hồ Chí Minh [8] Website: http://usgs.gov 71 PHỤ LỤC Kết tính tốn dịng chảy theo tháng cho kịch tính tốn (Từ năm 1977 đến năm 1981) Năm Tháng 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 10 11 12 10 11 12 10 11 12 Dòng chảy: FLOW_OUT (m³/s) Ban đầu KB1 0,1207 0,0334 0,04924 0,0007002 0,02045 0,0001442 0,109 0,02528 0,8816 0,3972 0 0,1026 0,01668 5,176 3,695 201,1 201,3 741,9 753,9 358 360,4 31,39 27,16 39,43 34,84 5,419 2,723 3,072 1,6 12,39 9,488 24,86 21,75 8,712 6,33 7,175 4,607 512 514,7 577,7 584,3 405,9 410,4 98,03 94,47 81,7 79,18 28,99 24,41 5,481 2,956 3,124 1,601 11,38 8,892 41,03 37,86 60,94 56,66 1,653 0,7385 80,94 79,41 1123 1143 67,09 62,87 81,37 78,21 40,88 36,81 72 KB2 0,1365 0,06878 0,03315 0,1409 0,5384 0,01791 3,85 180,8 725,5 357,5 32,35 38,62 6,311 3,306 10,98 14,88 4,595 3,791 492,7 582,8 407,3 91,18 81,97 29,29 5,733 3,191 8,352 28,57 50,09 1,354 78,4 1135 55,25 81,95 40,8 Năm Tháng 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981 Tổng 10 11 12 10 11 12 Dòng chảy: FLOW_OUT (m³/s) Ban đầu KB1 4,619 2,231 2,653 1,228 0,7593 0,2841 1,86 0,848 39,06 35,6 29,97 25,81 7,235 5,565 8,158 5,625 577,4 582,6 466 473,8 314,7 316 164,7 163,3 26,49 21,47 20,65 16,37 4,662 2,346 21,65 17,84 147,2 142,5 15,82 12,89 42,08 39,32 16,16 12,85 349,6 351,5 606,3 613,7 690,4 699,8 63,34 59,52 8.282,58 8.247,73 KB2 4,658 3,03 0,7859 1,55 28,2 17,24 5,065 5,677 562,7 464,3 310,2 166,7 24,28 22,52 4,784 19,35 120,5 9,783 36,25 14,69 341,9 607,9 687,1 62,95 8.079,46 Kết tính tốn trầm tích theo tháng cho kịch tính tốn (Từ năm 1977 đến năm 1981) Năm Tháng 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 10 Trầm tích: SED_OUT (tấn) Ban đầu KB1 18.520 3.247 551 39 13 39 134 8.160 9.626 0 1.487 1.284 637.900 591.600 16.300.000 19.056.250 111.700.000 119.153.846 73 KB2 19.850 1.148 235 160 941 512.480 14.500.000 93.600.000 Năm Tháng 1977 1977 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1981 1981 1981 1981 11 12 10 11 12 10 11 12 10 11 12 Trầm tích: SED_OUT (tấn) Ban đầu KB1 52.020.000 64.400.494 4.348.000 2.558.000 11.200.000 6.242.000 17.860 4.921 1.480 940 102.900 90.240 470.400 775.950 322.100 185.900 403.500 512.400 65.250.000 71.726.587 168.900.000 194.160.000 117.400.000 125.636.364 17.700.000 20.700.000 21.720.000 17.280.000 12.530.000 5.240.000 49 157 0 264.500 79.090 2.242.000 3.538.500 5.934.000 4.126.000 6.061 5.470 17.330.000 24.876.923 244.400.000 255.444.444 20.170.000 17.763.600 29.670.000 39.390.000 16.300.000 9.515.000 446.600 92.700 1.803 232 77.640 17.410 2.514.000 3.849.505 3.046.000 1.424.000 1.818.000 2.048.100 1.302.000 1.594.250 197.300.000 198.706.548 172.500.000 197.150.000 112.100.000 152.500.000 51.070.000 94.960.000 3.053.000 884.100 705.600 385.000 965 245 355.100 184.200 74 KB2 51.088.000 2.335.000 6.037.000 65.370 5.124 41.230 33.650 20.540 12.860 60.963.630 165.200.000 106.560.000 15.888.400 19.579.000 4.850.000 202 11.130 67.600 276.000 201 15.540.000 215.434.560 18.464.000 28.396.800 12.900.000 256.200 5.838 4.357 81.570 137.000 120.400 1.111.000 182.240.000 174.497.928 108.606.410 46.825.240 1.907.000 1.288.000 2.973 56.730 Năm Tháng 1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981 Tổng 10 11 12 Trầm tích: SED_OUT (tấn) Ban đầu Ban đầu 8.911.000 9.967.442 962.500 292.300 4.714.000 7.157.692 3.063.000 4.464.000 82.240.000 111.343.284 216.200.000 223.911.029 180.500.000 209.001.637 16.790.000 10.460.000 1.997.040.719 2.233.462.693 KB2 446.300 44.420 498.700 2.944.000 79.260.000 215.720.000 172.236.000 13.020.000 1.833.715.190 Kết tính tốn nồng độ bùn cát theo tháng cho kịch tính tốn (Từ năm 1977 đến năm 1981) Năm Tháng 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1977 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1978 1979 1979 10 11 12 10 11 12 Nồng độ bùn cát: SEDCONC (kg/m³) Ban đầu KB1 KB2 15,76 15,68 2,62 7,82 0,01 1,06 0,02 0,29 0,14 0,10 0,00 0,00 6,78 0,50 2,41 1,55 4,35 5,67 20,10 21,41 27,90 29,47 11,18 16,97 29,41 26,26 0,67 0,47 0,06 0,06 0,33 0,37 1,60 1,06 1,78 1,47 3,93 2,18 11,65 28,80 43,29 44,54 28,91 29,71 17,96 16,02 26,23 30,50 17,09 14,01 0,00 0,01 75 13,58 2,10 0,01 0,02 0,15 0,00 5,16 2,48 4,30 20,10 27,03 10,48 27,20 0,66 0,06 0,31 1,62 1,48 3,02 10,53 41,97 26,68 16,50 23,83 15,76 0,00 Năm Tháng 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1979 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1980 1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981 1981 Tổng 10 11 12 10 11 12 10 11 12 Nồng độ bùn cát: SEDCONC (kg/m³) Ban đầu KB1 KB2 0,00 0,00 0,00 0,88 0,43 0,74 6,11 2,81 5,78 12,02 7,15 11,91 1,03 0,62 1,09 12,19 13,84 11,00 49,74 47,96 48,51 26,37 25,94 24,45 39,33 38,60 39,53 22,89 25,43 18,20 7,48 6,17 6,65 0,18 0,06 0,21 0,00 0,00 0,00 0,87 0,49 0,60 4,01 4,42 3,61 7,90 4,40 7,43 4,15 2,13 4,06 5,20 2,59 4,42 63,16 64,15 61,39 52,47 51,97 50,57 36,69 38,94 36,41 25,63 29,10 20,92 18,66 12,31 16,51 1,15 0,74 1,96 0,04 0,02 0,04 0,65 0,49 0,41 3,94 14,55 3,39 3,94 1,50 3,94 4,91 12,81 4,99 5,96 5,93 4,67 22,11 23,48 21,00 42,29 43,90 38,01 43,51 48,06 42,81 23,98 28,15 17,24 823,59 855,09 767,48 76 ... SWAT để đánh giá ảnh hưởng xói mịn lưu vực thượng nguồn đến vận chuyển bùn cát cửa sông cần thiết Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu ứng dụng mô hình SWAT mơ tính tốn lượng bùn cát lưu vực cửa sông. .. bùn cát từ thượng nguồn liên quan đến tượng xói lở, bồi tụ vùng cửa sơng Sự thay đổi dịng chảy bùn cát vùng cửa sông chịu ảnh hưởng lớn từ xói mịn lưu vực thượng nguồn việc ứng dụng mơ hình SWAT. .. 43 43 48 49 50 51 52 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWAT ĐỂ TÍNH TỐN, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA XĨI MỊN LƯU VỰC THƯỢNG NGUỒN ĐẾN VẬN CHUYỂN BÙN CÁT VÙNG CỦA SÔNG NHẬT LỆ 3.1 Xây dựng kịch tính tốn