CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC TRONG LƯU VỰC
1.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu trên Thế giới và Việt Nam
Quản lý lưu vực sông là một vấn đề đã được thực hiện ở nhiều nước trên thế giới trong nửa cuối của thế kỷ 20 và phát triển rất mạnh trong vài thập kỷ gần đây nhằm đối phó với những thách thức về sự khan hiếm nước, sự gia tăng tình trạng ô nhiễm và suy thoái các nguồn tài nguyên và môi trường của các lưu vực sông. Hiện nay trên thế giới đã có hàng trăm các tổ chức quản lý lưu vực sông được thành lập để quản lý tổng hợp và thống nhất tài nguyên nước, đất và các tài nguyên liên quan
khác trên lưu vực sông, tối đa hoá lợi ích kinh tế và phúc lợi xã hội một cách công bằng nhưng không làm tổn hại đến tính bền vững của hệ thống môi trường trọng yếu của lưu vực, duy trì các điều kiện môi trường sống lâu bền cho con người. [10]
Rất nhiều cách tiếp cận và giả thiết để thành lập mô hình mô phỏng và tính toán lưu lượng và chất lượng nước. Các thông số được quan tâm nhiều nhất là BOD, COD, độ mặn, cặn lơ lửng, các chất dinh dưỡng… Từ những năm 1925, Streeter và Phelps đã thiết lập mô hình QUAL I đánh giá hàm lượng BOD và COD trong sông Ohio (Hoa Kỳ). Tuy nhiên, trong giai đoạn này do thiếu công cụ xử lý, các mô hình thường trong giới hạn tuyến tính, trạng thái tương đối ổn định.
Đến năm 1960, công cụ máy tính ra đời cho phép tính toán và xử lý các vấn đề mà trước đây không thể giải quyết được, hàng loạt các mô hình nền tảng nhằm phát triển hàm phi tuyến tính ra đời. Mô hình đã đề cập đến bài toán hai chiều và giải quyết được các vấn đề phức tạp, tăng độ tin cậy của mô hình. Nổi bật trong giai đoạn này có mô hình của Thomann và Sobal - 1964.
Từ năm 1977 trở lại đây, đặc biệt là thập niên 80 của thế kỷ XX, các nhà mô hình tập trung nghiên cứu các vấn đề về chuyển hóa các chất độ hại trong nước.
Các mô hình đã bao quát được các quá trình sinh lý liên quan đến chuỗi thức ăn.
Nhiều nhà khoa học cho rằng các quá trình tự nhiên quá phức tạp để biểu thị dưới các phương trình toán học. Vì thế họ đi theo cách tiếp cận khác, các tương quan có thể thiết lập theo thực nghiệm bằng các phương pháp thống kê. Theo hướng tiếp cận này, chẳng hạn mô hình SWMM là mô hình tổng hợp để phân tích các bài toán lưu lượng và chất lượng của dòng chảy. Đến năm 1990 Viện Thủy lực Đan Mạch đã thiết lập mô hình chất lượng nước cho sông và kênh: MIKE 11. Mô hình này đã mô tả được dòng chảy tràn bề mặt, sông suối, vận chuyển cặn, chất lượng nước…
trong hệ thống sông suối.
Ở nước ta, các mô hình thủy văn đã được nhiều tác giả nghiên cứu, trong đó có một số mô hình được nước ngoài chuyển giao qua dự án sông Mê Kông, sông Hồng như các mô hình SSARR, MITTSIM, WENDY. Năm 1993, Viện cơ học đã
xây dựng mô hình SALT93 để tính toán truyền triều, xâm nhập mặn và lan truyền ô nhiễm cho hệ thống sông.
Mô hình chất lượng nước bắt đầu được quan tâm ở nước ta vào những năm của thập niên 90. Phạm Toàn Thắng đã ứng dụng mô hình BOD-DO (QUAL I) để tính phân bố BOD, DO trong sông Tô Lịch, sông Cầu. Mô hình này tỏ ra nhiều hạn chế với các sông tự nhiên. Năm 1999 hai tác giả Nguyễn Hữu Nhân và Nguyễn Tất Đắc đã hiệu chỉnh và ứng dụng các mô hình Water Quality và Hydrogis để tính toán dực báo ô nhiễm nước sông Thị Vải.
Mô hình SWAT (Soil and Water Assessment Tools) được ứng dụng trong các nghiên về quản lý lưu vực ở rất nhiều quốc gia: Điều tra các hiệu ứng thủy văn của các thay đổi sử dụng đất tại lưu vực sông Pinios ở Thessaly (Pikounis M., Varanou E., 2003); Kiểm định và đánh giá thượng lưu sông Maquoketa, Taxes của Trung tâm phát triển nông nghiệp Mỹ (2005); Ứng dụng GIS tích hợp mô hình SWAT để phân tích và định lượng cân bằng nước cho lưu vực sông Kunthipuzha ở Kerala, của Bộ tài nguyên đất đai và nước Ấn Độ (Sathian, K.K; Syamala, P., 2007); Mô hình chất lượng nước ở lưu vực hồ Caddo, Taxes (Kendra Riebschleager, 2009);...
Mô hình SWAT ở nước ta hiện nay cũng được áp dụng trong các lĩnh vực quản lý lưu vực sông: Đánh giá việc bồi lắng trong hồ chứa nước của dự án thủy điện sông Hinh của Trương Hòai Thế Tuyên (2005); Ứng dụng mô hình thông số phân bố SWAT để đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng đất đến bồi lắng hồ chứa nước hồ Đại Lải của Phạm Thị Hương Lan (2005)
- Năm 2005, nhóm các tác giả Vũ Tấn Phương, Phạm Thị Hương Lan và Nguyễn Thị Hải đã tập trung nghiên cứu đánh giá tác động của che phủ rừng tới dòng chảy và xói mòn tại các lưu vực sông Chảy, sông Bồ và sông Ba. Thông qua việc tiếp cận lưu vực nghiên cứu sử dụng công cụ đánh giá đất và nước (SWAT) để xác định tác động của che phủ rừng tới dòng chảy và xói mòn trên toàn lưu vực.
Kết quả cho thấy, mật độ biến động về dòng chảy và xói mòn được xác định là chịu
ảnh hưởng của các yếu tố địa hình, địa chất, lượng mưa, che phủ rừng và kỹ thuật canh tác.
- Nhóm tác giả Nguyễn Thị Bích, Nguyễn Kiên Dũng nghiên cứu ứng dụng mô hình SWAT tính toán dòng chảy và bùn cát lưu vực sông Sê san.
Nhận thấy được những ưu điểm khi sử dụng mô hình SWAT, học viên sử dụng và hiệu chỉnh mô hình phù hợp với điều kiện lưu vực sông Cầu để đánh giá chất lượng nước lưu của vực sông này nhằm hỗ trợ cho việc quản lý và bảo vệ nguồn tài nguyên nước.