Kịch bản 1 Đất đồng cỏ chuyển sang đất trồng rừng, một phần chuyển thành đất nông nghiệp, đất trồng cây công nghiệp lâu năm
Kịch bản 2 Tồn bộ đất trong lưu vực bị hoang mạc hóa
Kịch bản 3 Tồn bộ diện tích cây bụi và cỏ trong vùng được phục hồi thành đất trồng rừng 0% 50% 100% ban đầu kịch bản 11,6 30,5 26,3 30,1 5,8 10,8 41,1 4,4 12,8 21,7
rau màu và CN ngắn ngày lúa
công nghiệp đất trống rừng
3.4 LỰA CHỌN KỊCH BẢN PHÙ HỢP VỚI KHU VỰC NGHIÊN CỨU
3.4.1 Lựa chọn kịch bản biến đổi khí hậu
Dựa vào các đặc điểm về tình hình phát triển kinh tế, dân số, mức độ quan tâm đến mơi trường của tỉnh Quảng Trị nói chung và của lưu vực sơng Thạch Hãn nói riêng, luận văn này đã lựa chọn 2 kịch bản để đánh giá mức độ tác động của biến đổi khí hậu đối với dịng chảy là: kịch bản phát thải cao (A2) và kịch bản phát thải trung bình (B2) từ báo cáo “Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam” của Bộ Tài Nguyên và Môi trường (2012). Đây là các kịch bản chú trọng đến các giải pháp cục bộ cho vấn đề bền vững về mặt môi trường, kinh tế và xã hội. Trong đó kịch bản B2 mơ phỏng dân số toàn cầu vẫn tiếp tục gia tăng nhưng ở mức độ thấp hơn so với kịch bản A2, phát triển kinh tế ở mức cơ bản cùng với sự thay đổi của khoa học kỹ thuật ở mức vừa phải. Kịch bản A2 dựa trên mức độ tăng cao của dân số toàn cầu và sự phát triển mạnh của khoa học kỹ thuật. [1, 2]
Chi tiết hóa các kịch bản tồn cầu từ mơ hình GCM cho khu vực nghiên cứu, nhưng với khn khổ của một luận văn việc tìm hiểu và chi tiết hóa khơng thể thực hiện vì yêu cầu về khối lượng dữ liệu và thời gian tính tốn kéo dài đến vài tháng. Vì thế trong luận văn này sử dụng kết quả đã chi tiết hóa từ báo cáo “Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam” của Bộ Tài Nguyên và Môi trường (2012) làm đầu vào kịch bản biến đổi khí hậu cho lưu vực sơng Thạch Hãn.
Cụ thể trong kịch bản B2 và A2 mưa và nhiệt độ biến đổi theo thời gian như bảng sau:
Bảng 3.2. Gia tăng nhiệt độ theo mùa tại Bắc Trung Bộ thời đoạn
2020-2100 so với thời đoạn 1980-1999 tương ứng với các kịch bản phát thải (A2 và B2) Kịch bản Thời đoạn 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 A2 XII - II 0.6 0.9 1.2 1.6 1.8 2.2 2.7 3.2 3.7 III - V 0.8 1.0 1.3 1.9 2.1 2.5 3.0 3.5 4.1 VI - VIII 0.5 0.7 1.0 1.3 1.6 2.0 2.5 2.9 3.3 IX - XI 0.6 0.8 1.1 1.4 1.7 2.1 2.5 2.9 3.4 B2 XII - II 0.6 0.9 1.3 1.6 2.0 2.3 2.6 2.9 3.1 III - V 0.6 1.0 1.4 1.8 2.2 2.5 2.8 3.1 3.4 VI - VIII 0.6 0.9 1.3 1.7 2.0 2.4 2.7 2.9 3.2 IX - XI 0.6 0.9 1.3 1.7 2.1 2.4 2.7 3.0 3.2
Bảng 3.3. Biến đổi % lượng mưa theo mùa tại Bắc Trung Bộ thời
đoạn 2020-2100 so với thời đoạn 1980-1999 tương ứng với các kịch bản phát thải (A2 và B2) Kịch bản Thời đoạn 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 A2 XII - II 0.6 0.9 1.1 1.5 1.9 2.4 2.8 3.4 3.8 III - V -2.1 -2.9 -3.5 -4.9 -6.2 -7.7 -9.2 -10.9 -12.6 VI - VIII 3.0 4.6 5.6 7.3 9.1 11.3 13.6 15.9 18.5 IX - XI 1.5 2.5 3.3 4.3 5.4 6.5 7.9 9.4 10.8 B2 XII - II 0.7 1.0 1.4 1.8 2.2 2.5 2.9 3.2 3.5 III - V -2.3 -3.4 -4.8 -6.2 -7.5 -8.8 -9.9 -10.9 -11.8 VI - VIII 2.7 4.0 5.6 7.2 8.9 10.3 11.5 12.7 13.8 IX - XI 2.1 3.2 4.4 5.7 6.9 8.1 9.1 10.0 10.9 3.4.2 Lựa chọn kịch bản sử dụng đất
Tiến hành đánh giá tác động của thay đổi sử dụng đất theo cả 3 kịch bản đã nêu trên, với những xu hướng cực đoan hoặc tốt nhất để thấy rõ tác động của thay đổi sử dụng đất đối với dòng chảy.
3.4.3. Lựa chọn kết hợp kịch bản biến đổi khí hậu và kịch bản sử dụng đất
Những thay đổi dù là nhỏ nhất, khi tác động những điều kiện cực đoan hoặc tốt nhất sẽ làm cho sự biến đổi đó diễn ra mạnh hơn, điều này sẽ giúp chúng ta có cái nhìn chính xác hơn trong các vấn đề. Chính vì thế khóa luận đã lựa chọn kết hợp các kịch bản biến đổi khí hậu với điều kiện thảm phủ theo kịch bản 3.
CHƯƠNG 4
ÁP DỤNG MƠ HÌNH SWAT TÍNH TỐN ĐỐI VỚI CÁC KỊCH BẢN ĐÃ LỰA CHỌN
4.1 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWAT TÍNH TỐN DỊNG CHẢY LƯU VỰC SÔNG THẠCH HÃN SÔNG THẠCH HÃN
4.1.1 Số liệu đầu vào
Số liệu đầu vào mơ hình bao gồm số liệu khơng gian và số liệu thuộc tính. Các bản đồ được dùng để tính tốn bao gồm:
Bản đồ DEM lưu vực sông Thạch Hãn.
Bản đồ sử dụng đất lưu vực sông Thạch Hãn: trong luận văn sẽ sử dụng bản đồ sử dụng đất năm 2000 của tỉnh Quảng Trị.
Bản đồ thảm phủ thực vật lưu vực sông Thạch Hãn: trong luận văn sẽ sử dụng bản đồ lớp phủ thực vật năm 2000 của tỉnh Quảng Trị.
Bản đồ mạng lưới sông suối .
Bản đồ hệ thống lưới trạm đo khí tượng, thuỷ văn . Các số liệu thuộc tính bao gồm:
Vị trí địa lý các trạm đo trên lưu vực
Số liệu khí tượng bao gồm nhiệt độ khơng khí tối cao và nhiệt độ khơng khí tối thấp.
Số liệu thuỷ văn bao gồm số liệu thực đo lượng mưa ngày và lưu lượng ngày. Số liệu khí tượng và thủy văn lấy từ trung tâm tư liệu quốc gia cho các trạm đo trong và xung quanh khu vực nghiên cứu.
Bản đồ địa hình được đưa vào dưới dạng DEM, còn bản đồ sử dụng đất và loại đất được đưa vào mơ hình dưới dạng file shape.
4.1.2 Áp dụng mơ hình để tính tốn dịng chảy cho lưu vực sơng Thạch Hãn
Để tính tốn được, mơ hình cần có đầy đủ các dữ liệu vào của mơ hình đã nêu ở trên.
Trước tiên phải nhập vào số liệu bản đồ độ cao số hóa DEM, bản đồ DEM được sử dụng để phác họa các đặc điểm địa hình của lưu vực và xác định các thơng
số thủy văn của lưu vực như là: độ dốc lưu vực, tích lũy dịng chảy, hướng dịng chảy, mạng lưới sơng.
Mơ hình SWAT, giao diện ArcView được sử dụng để phác họa lưu vực. Để thể hiện được tính khơng đồng nhất về tính chất vật lý, bản đồ DEM của lưu vực sông Thạch Hãn (sau khi kết hợp với bản đồ hệ thống sông suối) được phân chia thành 04 lưu vực cơ sở và mỗi lưu vực cơ sở được coi như là một đơn vị thủy văn mà có sự đồng nhất về sử dụng đất, loại đất, và chế độ quản lý (Hình 4.1).
Hình 4.1. Lưu vực sông Thạch Hãn được chia thành 04 lưu vực cơ sở
Sau khi tính tốn các tham số của lưu vực con, tiến hành chồng ghép bản đồ sử dụng đất năm 2000 và bản đồ thảm phủ thực vật năm 2000 của tỉnh Quảng Trị để tính tốn phần trăm từng diện tích sử dụng đất và phần trăm từng loại đất trên các lưu vực con đó (Hình 4.2). Đặc tính thổ nhưỡng bao gồm thành phần, độ dày mỗi lớp, độ dẫn thấm thủy lực được nhận diện ở các mẫu được tập hợp ở các lớp khác nhau. [26]
Tiếp theo, nhập các số liệu về khí tượng, thủy văn, cài đặt khoảng thời gian tính tốn (thời gian bắt đầu và kết thúc), lựa chọn phương pháp tính bốc hơi, phương pháp diễn tốn, bước thời gian tính tốn...
Sau khi có đầy đủ các thơng tin trên, tiến hành chạy chương trình. Nếu kết quả giữa tính tốn và thực đo chưa phù hợp, tiến hành hiệu chỉnh.
Hình 4.2. Tiến hành chồng ghép bản đồ sử dụng đất năm 2000 và bản đồ thảm phủ
thực vật năm 2000 của tỉnh Quảng Trị
Tuy nhiên, vì tỉnh Quảng Trị chỉ có trạm thủy văn Gia Vòng đo lưu lượng dòng chảy của cửa ra cho lưu vực sơng Bến Hải mà khơng có số liệu thực đo của của ra cho lưu vực sông Thạch Hãn, nên áp dụng lý thuyết lưu vực tương tự, trong luận văn này sẽ sử dụng bộ thông số đã hiệu chỉnh của lưu vực sơng Bến Hải để tính tốn cho lưu vực sơng Thạch Hãn. Bộ thông số này được xác định bằng cách áp dụng mơ hình SWAT tính tốn cho các dữ liệu đầu vào của lưu vực sông Bến Hải: các bản đồ lưu vực, bản đồ DEM, bản đồ sử dụng đất, bản đồ thảm phủ thực vật, bản đồ hệ thống sơng suối, hệ thống trạm đo khí tượng – thủy văn và các số liệu khí tượng – thủy văn tương ứng với lưu vực sơng Bến Hải. Kết quả tính tốn sẽ được hiệu chỉnh và kiểm định với số liệu dòng chảy thực đo tại trạm Gia Vòng.
4.1.3 Kết quả hiệu chỉnh bộ thơng số của mơ hình
Số liệu lưu lượng theo chuỗi thời gian ở cửa ra là số liệu quan trọng nhất để hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình.
Số liệu dịng chảy theo ngày từ 1978 đến 2006 lấy từ trung tâm tư liệu quốc gia được đo ở trạm Gia Vịng cửa ra của lưu vực sơng Bến Hải. Bộ số liệu này được phân chia thành 2 giai đoạn 1978-1997 và 1998-2006 hiệu chỉnh và kiểm định tương ứng.
Các thông số hiệu chỉnh mơ hình được xác định theo phương pháp dị tìm thơng số Rosenbrok. Các thơng số được chia làm các nhóm thơng số sau:
Nhóm thơng số tính tốn dịng chảy mặt Nhóm thơng số tính tốn dịng chảy ngầm Thơng số diễn tốn dịng chảy trong lòng dẫn
Kết quả hiệu chỉnh các thơng số mơ hình được thống kê trong bảng 4.1. Đường q trình tính tốn và thực đo tại tại trạm thuỷ văn Gia Vòng, và quan hệ tương quan giữa chúng được thể hiện trong hình 4.3, hình 4.4 tương ứng.