Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu này đã đánh giá tác động do thay đổi SDĐ đến TNN mặt cho LVS Sê San, kết quả cho thấy sự gia tăng diện ch rừng theo quy hoạch năm 2020 so với hiện trạng năm 2015 đã làm gi[r]
(1)NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT CHO LƯU VỰC SÔNG SÊ SAN
Nguyễn Văn Đại, Nguyễn Kim Tuyên, Phan Thị Diệu Huyền, Nguyễn Thị Hằng
Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu
Ngày nhận 7/8/2018; ngày chuyển phản biện 8/8/2018; ngày chấp nhận đăng 28/8/2018
Tóm tắt: Thay đổi sử dụng đất yếu tố có tác động lớn đến thay đổi thành phần trong trình thủy văn không gian thời gian, làm biến đổi giá trị dịng chảy vị trí sông cũng tài nguyên nước (TNN) mặt vùng khác lưu vực sông (LVS) Quá trình thay đổi sử dụng đất (SDĐ) diễn liên tục, quy mô lưu vực, tác động đến trình thủy văn ảnh hưởng đến hệ thống sinh thái, môi trường kinh tế Mục đích SDĐ thay đổi dẫn đến khả sinh dịng chảy thay đổi, ngồi ra, nhu cầu sử dụng nước ngành kinh tế lưu vực bị thay đổi; từ dẫn đến chế độ dòng chảy mặt TNN mặt lưu vực bị thay đổi Nghiên cứu đánh giá tác động thay đổi SDĐ đến TNN mặt cho LVS Sê San, kết cho thấy gia tăng diện ch rừng theo quy hoạch năm 2020 so với trạng năm 2015 làm giảm tổng lượng nước mùa lũ tăng mùa kiệt nhiều vùng, đặc biệt vùng phía thượng lưu LVS, nhiên, việc gia tăng diện ch đất phi nông nghiệp diện ch đất sông suối mặt nước chuyên dùng khiến cho tổng lượng nước giảm mùa kiệt và tăng mùa lũ số vùng thuộc khu vực trung hạ lưu.
Từ khóa: Thay đổi sử dụng đất, tài nguyên nước mặt, lưu vực sông Sê San. 1 Mở đầu
Trước đây, Việt Nam giới có số nghiên cứu đánh giá tác động việc thay đổi SDĐ đến dòng chảy cho LVS, nhiên, nghiên cứu đánh giá tác động đến dịng chảy điểm sơng chưa đánh giá đầy đủ tác động thay đổi SDĐ đến dòng chảy TNN mặt Hiện tại, chưa có quy trình cụ thể đưa để đánh giá tác động thay đổi SDĐ đến TNN cho LVS [1, 2, 3, 4]
Hiện nghiên cứu dừng lại việc phân ch thay đổi việc SDĐ qua thời kỳ khác nhau, sở đó, nh tốn dịng chảy sinh tương ứng với kịch SDĐ khác nhau; từ đó, đánh giá dịng chảy thay đổi cho số vị trí sơng tương ứng với thay đổi SDĐ qua thời kỳ Trên thực tế, mục đích SDĐ thay đổi nhu cầu sử dụng nước lưu vực thay đổi;
cũng nguyên nhân không nhỏ làm thay đổi dịng chảy sơng TNN LVS
Để đánh giá tác động thay đổi SDĐ đến TNN mặt, cần thiết phải sử dụng tổ hợp nhiều phương pháp khác sở xây dựng kịch tổng hợp, áp dụng mơ hình tốn thủy văn phần mềm nh tốn nhu cầu sử dụng nước để mô định lượng thay đổi thủy văn TNN LVS thay đổi SDĐ Đề tài “Nghiên cứu đánh giá tác động thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Sê San - Srêpôk” xây dựng quy trình đánh giá tác động thay đổi SDĐ đến TNN mặt cho LVS áp dụng quy trình để đánh giá tác động thay đổi SDĐ đến TNN mặt cho LVS Sê San
2 Phương pháp nghiên cứu số liệu sử dụng
2.1 Quy trình đánh giá tác động thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước mặt cho lưu vực sông
Sơ đồ quy trình đánh giá tác động thay đổi SDĐ đến TNN mặt cho LVS mơ tả Hình
(2)2.2 Phương pháp sử dụng mô hình SWAT
Mơ hình SWAT sử dụng để nh toán TNN mặt theo phương án SDĐ khác cho LVS Sê San SWAT mơ hình hóa chu trình thủy văn dựa phương trình cân nước sau:
Trong đó:
- SWt: Lượng nước đất thời điểm t
(mm);
- SWo: Lượng nước đất thời điểm
0 t
t day surf a seep gw
i
SW SW R Q E W Q i
ban đầu ngày thứ i (mm); - t: Thời gian (ngày);
- Rday: Lượng nước mưa ngày thứ i (mm);
- Qsurf: Lượng dòng chảy bề mặt ngày thứ i (mm);
- Ea: Lượng nước bốc ngày thứ i (mm); - Wseep: Lượng nước thấm vào vùng chưa bão hòa ngày thứ i (mm);
- Qgw: Lượng nước ngầm (mm) chảy sông
trong ngày thứ i
Các bước nh tốn cụ thể mơ hình SWAT mơ tả Hình
(3)Hình Sơ đồ bước thực mơ hình SWAT
2.3 Phương pháp chồng chập đồ công cụ GIS
Các ứng dụng GIS ArcGIS, MapInfo sử dụng để xử lý đồ SDĐ, đất (thổ nhưỡng), địa hình, sơng suối, lưới trạm KTTV, phân nhóm loại hình SDĐ phân ch thay đổi SDĐ phương án SDĐ năm 2015 2020 cho lưu vực sông Sê San
2.4 Các số liệu sử dụng
- Số liệu KTTV theo ngày đến năm 2015 gồm: Tmax, Tmin, độ ẩm, tốc độ gió, số nắng, bốc hơi, mưa trạm khí tượng Plêiku, Kon Tum, Đắk Tô số liệu lưu lượng nước trạm thủy văn Kon Tum, Đắk Mốt, Kon Plơng
- Bản đồ địa hình DEM 30x30 m
- Bản đồ đất (thổ nhưỡng)
- Bản đồ trạng SDĐ năm 2005, 2010, 2015 quy hoạch SDĐ năm 2020 tỉnh Kon Tum Gia Lai
- Bản đồ trạng quy hoạch TNN tỉnh Kon Tum Gia Lai
Các loại hình SDĐ LVS Sê San gộp thành nhóm SDĐ gồm: (1) Đất trồng hàng năm, (2) Đất trồng lâu năm, (3) Đất lâm nghiệp (đất rừng), (4) Đất phi nông nghiệp, (5) Đất ở, (6) Đất chưa sử dụng (7) Đất sông suối mặt nước chuyên dùng
Diện ch nhóm SDĐ LVS Sê San năm 2005, 2010, 2015 2020 trình bày Bảng
Bảng Diện ch nhóm sử dụng đất lưu vực sông Sê San qua năm
TT Các nhóm
sử dụng đất
2005 2010 2015 2020
(ha) (%) (ha) (%) (ha) (%) (ha) (%)
1 Trồng hàng năm 165.769 14,69 165.173 14,64 203.076 18,00 116.807 10,35 Trồng lâu năm 183.985 16,31 180.759 16,02 237.518 21,05 221.278 19,61 Đất lâm nghiệp (đất rừng) 617.526 54,73 617.522 54,73 560.062 49,64 672.702 59,62 Đất phi nông nghiệp 19.815 1,76 22.301 1,98 29.939 2,65 46.338 4,11 Đất 39.716 3,52 28.877 2,56 51.931 4,60 30.122 2,67 Đất chưa sử dụng 91.513 8,11 90.045 7,98 37.749 3,35 14.785 1,31 Ðất sông suối mặt nước
chuyên dùng
9.990 0,89 23.639 2,10 8.039 0,71 26.281 2,33
(4)Kết thảo luận
3.1 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình SWAT
LVS Sê San phân chia thành 26 tiểu LVS (Hình 3) với 368 đơn vị phản ứng thủy văn (HRUs) Việc hiệu chỉnh thông số mô hình SWAT cho LVS Sê San thực với số liệu KTTV giai đoạn 2005-2009 số liệu SDĐ năm 2005 với giả thiết SDĐ giai đoạn
2005-2009 không thay đổi so với năm 2005 Việc kiểm định thơng số mơ hình SWAT thực với số liệu KTTV giai đoạn 2010-2014 số liệu SDĐ năm 2010 với giả thiết tương tự Số liệu lưu lượng nước thực đo trạm thủy văn Kon Tum, Đắk Mốt, Kon Plông lưu vực sông Sê San sử dụng để đánh giá kết hiệu chỉnh kiểm định thơng số mơ hình
Hình Bản đồ phân chia ểu lưu vực mơ hình SWAT cho lưu vực sơng Sê San
Kết so sánh lưu lượng thực đo nh toán trạm Kon Tum, Đắk Mốt, Kon Plơng
(5)Hình Lưu lượng thực đo nh toán trạm Kon Tum giai đoạn 2005-2009 (hiệu chỉnh)
Hình Lưu lượng thực đo nh toán trạm Đắk Mốt giai đoạn 2005-2009 (hiệu chỉnh)
(6)Bộ thông số mô hình SWAT lựa chọn cho lưu vực trạm thủy văn Kon Tum, Đắk Mốt, Kon Plông sau hiệu chỉnh đưa Bảng Kết so sánh lưu lượng
thực đo tính tốn trạm Kon Tum, Đắk Mốt, Kon Plông giai đoạn kiểm định 2010-2014 thể hình từ Hình đến Hình
Bảng Bộ thơng số mơ hình SWAT sau hiệu chỉnh
Thông số Mô tả Kon Tum Đắk Mốt Kon Plông
CN2 Chỉ số CN ứng với điều kiện ẩm II 21,8 24,14 25,71 OV_N Hệ số nhám Manning cho dòng chảy mặt 30,2 26,26 22,96 ALPHA_BF Hệ số triết giảm dòng chảy ngầm 0,424 0,297 0,309 GW_DELAY Thời gian trữ nước tầng nước ngầm 254,1 130,9 406,2 CH_N1 Hệ số nhám kênh dẫn (mm/giờ) 40,53 35,64 36,16
Hình Lưu lượng thực đo nh tốn trạm Kon Tum giai đoạn 2010-2014 (kiểm định)
(7)Hình Lưu lượng thực đo nh tốn trạm Kon Plong giai đoạn 2010-2014 (kiểm định)
Kết đánh giá hiệu chỉnh kiểm định thông số mơ hình SWAT cho lưu vực sơng
Sê San số NASH trình bày Bảng
TT Trạm Chỉ số NASH
Hiệu chỉnh (2005 -2009) Kiểm định (2010 - 2014)
1 Kon Tum 0,81 0,80 Đắk Mốt 0,88 0,91 KonPlong 0,73 0,77
3.2 Đánh giá tác động thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước mặt cho lưu vực sông Sê San
Các ểu LVS đại biểu kịch thay đổi SDĐ nhóm SDĐ LVS Sê San xác định Bảng
Chuỗi số liệu KTTV giai đoạn 1981-2015 để nh toán TNN mặt cho LVS Sê San theo phương án SDĐ khác Với phương án SDĐ, chuỗi số liệu KTTV đồ DEM đồ đất (thổ nhưỡng) giữ nguyên
Kết đánh giá tác động đến TNN mặt nhóm SDĐ đưa Bảng 5,
đó, nhóm SDĐ đất trồng hàng năm, đất trồng lâu năm đất lâm nghiệp (đất rừng) có tác động ch cực đến phân bố dòng chảy năm, nghĩa làm tăng tổng lượng nước mặt khoảng thời gian nước làm giảm tổng lượng nước mặt khoảng thời gian nhiều nước, nhóm SDĐ cịn lại có tác động ngược lại phân bố dòng chảy năm
Dòng chảy LVS Sê San nh tốn cho 26 ểu LVS (Hình 3) theo phương án trạng SDĐ năm 2005, 2010, 2015 quy hoạch SDĐ năm 2020 với số liệu KTTV giai đoạn 1981-2015
Bảng Thay đổi diện ch nhóm SDĐ ểu LVS đại biểu ứng với kịch thay đổi SDĐ
TT Nhóm SDĐ Tiểu LVS đại biểu kịch thay đổi SDĐ Thay đổi diện ch (%)
1 Trồng hàng năm Tiểu LVS số so với số 19 (SDĐ năm 2015) 7,04 Trồng lâu năm Tiểu LVS số 20 so với số 32 (SDĐ 2010) 29,63 Đất lâm nghiệp (đất rừng) Tiểu LVS số (SDĐ 2015 so với 2005) -14,38 Đất phi nông nghiệp Tiểu LVS số 17 so với số 15 (SDĐ 2010) 7,91 Đất Tiểu LVS số 21 so với số 15 (SDĐ 2015) 6,31 Đất chưa sử dụng Tiểu LVS số so với số (SDĐ 2015) 4,11 Ðất sông suối mặt nước
chuyên dùng
Tiểu LVS số 20 so với số 22 (SDĐ 2010) 7,21