- ẢNH HƯỞNG CỦA SỬ DỤNG ĐẤT ĐAI LÊN ĐẶC TÍNH THỦY VĂN LƯU VỰC SÔNG DƯƠNG ĐÔNG, PHÚ QUỐC. - Lưu vực sông Dương Đông, đặc tính thủy văn, dòng chảy mặt, sử dụng đất và SWAT Keywords:. - Nghiên cứu được thực hiện để xem xét các đặc tính thủy văn và đánh giá tác động của thay sử dụng đất đai lên biến động lưu lượng dòng chảy trên lưu vực sông có diện tích nhỏ. - Trong điều kiện số liệu hạn chế, lưu lượng dòng chảy theo giờ được đo đạc trên sông Dương Đông từ ngày 13 đến 20 tháng 6 năm 2014.. - Các thông số chính của mô hình được xác định và hiệu chỉnh bằng số liệu dòng chảy thực đo và phỏng vấn nông hộ. - Kết quả mô phỏng cho thấy, hệ số chiết giảm dòng chảy ngầm (APHAL_BF), hệ số nhám Manning's n của kênh chính (CH_N2), độ dẫn thủy lực trong kênh (CH_K2), độ bão hòa thủy lực của đất (SOL_K) và hệ số trễ dòng chảy mặt (SUR_LAG) được đánh giá là những thông số có độ nhạy cao trong cân bằng nước của lưu vực. - Với bước thời gian theo ngày, mô phỏng lưu lượng dòng chảy thực đo và mô phỏng trong giai đoạn hiệu chỉnh hệ số NS đạt 0,62 và kiểm định đạt 0,84. - Thêm vào đó, các kịch bản cũng được xây dựng để xem xét sự thay đổi lưu lượng dòng chảy trong lưu vực khi sử dụng đất bị chuyển đổi (từ năm 2005 đến 2010) và cho thấy rằng lưu lượng dòng chảy ở hai kịch bản này không thay đổi đáng kể.. - Vùng ven biển và hải đảo là những khu vực thường xuyên đối mặt với những khó khăn trong việc khai thác và sử dụng nguồn nước cho sinh hoạt và các hoạt động sản xuất nông nghiệp (ở những quốc gia kém phát triển và đang phát triển).. - Tác động của con người lên sự thay đổi sử dụng đất đai là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến nguồn tài nguyên nước trong lưu vực.. - Bên cạnh đó, biến đổi khí hậu (BĐKH), thông qua sự thay đổi của lượng mưa, đã và đang tạo ra những tác động trực tiếp đến các dòng chảy sông ngòi, đặc biệt là các dòng chảy có độ biến động nhanh và biệt lập như các vùng hải đảo (Zhang et al., 2014). - Do đó, việc đánh giá hiện trạng nguồn nước mặt và xem xét những tác động của thay đổi sử dụng đất lên nguồn tài nguyên nước mặt trong lưu vực góp phần quan trọng trong công tác hỗ trợ địa phương xây dựng các kế hoạch quy hoạch sử dụng và bảo tồn hợp lý.. - Các mô hình toán được sử dụng để dự báo thay đổi trên lưu vực do tác động từ các hoạt động của con người và các tiến trình tự nhiên đang trở thành một xu hướng tiếp cận phổ biến để đưa ra phương pháp quản lý các lưu vực hợp lý (Muleta &. - Hướng dòng chảy chính theo hướng Đông Bắc - Tây Nam, đổ ra tại cửa Dương Đông. - 4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1 Mô hình SWAT (Soil and Water Assesment Tool). - SWAT có thể được dùng để tính toán lưu lượng dòng chảy nước mặt dựa trên phương trình cân bằng nước thông qua các yếu tố tích trữ, bổ sung thêm và tổn thất.. - Bản đồ sử dụng đất và loại đất được thu thập từ nguồn Phòng Tài nguyên Môi trường huyện Phú Quốc (xem thêm thông tin trong Thông tư 30/2004/TT-MTNMT và Quyết định số 426/QĐ_UB ngày của UBND tỉnh Kiên Giang) (Bảng 1). - Ngoài ra, mô hình cao trình số (DEM - digital elevation model) được thu thập từ (Trung tâm thông tin không gian (CGIAR-CSI)) đã được sử dụng trong nhiều nghiên cứu khác nhau trên thế giới (Narsimlu et al., 2013. - Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010 và loại đất của Phú Quốc lần lượt thể hiện ở Hình 2a và Hình 2b.. - Hình 2: Sử dụng đất năm 2010 (a) và loại đất (b) khu vực nghiên cứu. - -Bản đồ sử dụng đất (2005 và 2010), bản đồ. - Số liệu dòng chảy được đo đạc trong giai đoạn đầu mùa mưa (xét trong khoảng thời gian mưa từ ngày 13 đến ngày 20 tháng 6 năm 2014) làm cơ sở đánh giá kết quả mô hình. - Thời gian đo chu vi mặt cắt lúc nước ròng cạn và vận tốc dòng chảy nhỏ nhằm đảm bảo tính chính xác.. - Lưu tốc dòng chảy được đo bằng máy đo lưu tốc kế, theo nguyên lý điếm vòng quay cánh quạt để tính lưu tốc dòng chảy, độ sâu h được xác định ở: 0,2 h, 0,6 h, 0,8 h. - 4.2.3 Thu thập số liệu từ phỏng vấn nông hộ Nghiên cứu sử dụng phương pháp đánh giá có sự tham gia của người dân địa phương nhằm kiểm chứng lại kết quả xây dựng mô hình, các bước đánh giá chính bao gồm: (i) Xây dựng nội dung phỏng vấn dựa trên kết quả mô phỏng các kịch bản 1 (KB1), KB2, KB3 và khảo sát thực tế ở địa phương, (ii) Phỏng vấn 60 nông hộ trực tiếp khai thác và sử dụng nguồn nước tại địa phương (bao gồm cả giếng đào và giếng khoan) (iii) Xử lý kết quả phỏng vấn theo phương pháp thống kê, (iv) Tổng hợp, so sánh, đối chứng kết quả phỏng vấn với kết quả xây dựng mô hình và (v) Hiệu chỉnh lại mô hình được xây dựng nếu có sai khác.. - KB1 được hiệu chỉnh và kiểm định với số liệu dòng chảy thực đo trong tháng 6 năm 2014 nhằm xây dựng bộ thông số cho mô hình. - Khảo sát hiện trạng sử dụng đất trong giai đoạn 2010-2014 cho thấy so với hiện trạng sử dụng đất 2010, sử dụng đất của năm 2014 không khác biệt đáng kể. - Vì vậy, nghiên cứu sử dụng hiện trạng sử dụng đất năm 2010 để thiết lập kịch bản nền với số liệu khí tượng năm 2014. - KB2 và KB3 xây dựng dựa trên hiện trạng sử dụng đất 2005 và 2010, Bảng 2 cụ thể ba. - kịch bản xây dựng cho mô hình. - Bên cạnh đó, số liệu khí tượng được sử dụng kết hợp giữa số liệu thực đo và mô phỏng từ WGN để mô phỏng dòng chảy cho KB2 và KB3.. - KB Đánh giá tác động của sự thay đổi sử dụng đất lên đặc tính thủy văn lưu vực KB . - Ngưỡng giá trị thiết lập loại sử dụng đất, loại đất, độ dốc được thiết lập đựa trên diện tích các tiểu lưu vực sinh ra, giá trị lần lượt lựa chọn là . - Bước hai: Cập nhật số liệu thời tiết và thực hiện mô phỏng dòng chảy.. - SUF-2 cũng sử dụng nhiều hàm mục tiêu khác nhau để xem xét sự phù hợp giữa dòng chảy thực đo và mô phỏng khi hiệu chỉnh và kiểm định mô hình. - Qm: giá trị dòng chảy thực đo. - Qs: giá trị dòng chảy mô phỏng. - và Q : trung bình dòng chảy thực đo. - Sudheer 2010) sử dụng để lấy mẫu thực hiện so sánh và đánh giá.. - Chức năng hiệu chỉnh mô hình không có dòng chảy thực đo của SWAT - CUP được áp dụng.. - hiệu chỉnh và kiểm định vào các kịch bản mô phỏng để đưa ra xu hướng biến động dòng chảy ở hai kịch bản sử dụng đất (KB2, KB3). - Kết quả mô phỏng các kịch bản được đánh giá dựa vào dãy phân phối giá dòng chảy 95PPU theo phân phối siêu lập phương latin (Phạm Tiền Giang et al., 2009. - Bảng 3: Kết quả các thông số chính hiệu chỉnh mô hình. - Thông tin cơ bản Độ nhạy thông số Giá trị hiệu chỉnh mô hình Tên thông số Định nghĩa t-Stat P-Value Mặc định Min Max v__ALPHA_ BF.gw Hệ số triết giảm dòng chảy ngầm r__CH_N(2).rte Hệ số nhám dòng chảy trên sông. - Bsn Hệ số trễ dòng chảy bề mặt r__CN2.mgt Hệ số đường cong dòng chảy trong ở. - Kết quả này cho thấy khả năng cung cấp của nước ngầm cho hệ thống sông, suối không lớn và là một trong những nguyên nhân gây ra dòng chảy hạn chế vào mùa khô. - trong tổng số nông hộ được phỏng vấn chỉ ra rằng trong mùa khô, dòng chảy trên các hệ thống sông, suối bị hạn chế hoặc khô cạn. - Nguồn nước khác được sử dụng bao gồm nước mưa và các hệ thống sông suối, tỷ lệ thiếu nước trong nhóm này chiếm 16%.. - Trong khi đó, 88% tổng số nông hộ sử dụng giếng khoan có độ sâu trung bình từ 20 - 60 m, nguồn. - Kết quả khảo sát nông hộ khá tương đồng với kết quả mô phỏng và cho thấy rằng, dòng chảy nước ngầm cung cấp trở lại hệ thống sông, suối khá nhỏ, nước ngầm dự trữ ở tầng nông dồi giàu, đáp ứng đủ nguồn nước cho lưu vực trong cả mùa khô.. - Hệ số nhám trong kênh là yếu tố gây tổn thất và cản trở quá trình tập trung dòng chảy. - SUR_LAG phù hợp trong khoảng giá trị từ tương ứng với thời gian tập trung dòng chảy trong lưu vực trong khoảng 4 - 5 giờ. - Hệ số này phụ thuộc vào điều kiện bề mặt của lưu vực như các yếu sinh dòng chảy mặt (CN2) và độ nhám bề mặt (OV_N). - Phỏng vấn nông hộ cũng cho thấy thời gian từ khi mưa xuất hiện dòng chảy tràn đến. - lúc dòng chảy thoát đi qua hệ thống thoát qua sông, suối) trong lưu vực trung bình khoảng 1 - 5 giờ (Hình 7a). - Như vậy, kết quả hiệu chỉnh mô hình và phỏng vấn nông hộ đã cho thấy rằng thời gian tập trung dòng chảy của lưu vực khá ngắn, khả năng lưu giữ nước mặt khá thấp.. - Hình 3: Thời gian thoát nước trong lưu vực (a). - Chỉ số CN2 ảnh hưởng trực tiếp lên khả năng sinh dòng chảy mặt. - CN2 trong nghiên cứu so sánh với chỉ số sinh dòng chảy của SCS Engineer Division, 1986 là khá phù hợp. - Do vậy, điều kiện sử dụng đất vừa ảnh hưởng trực tiếp đến dòng chảy bề mặt vừa gián tiếp đến thấm, dẫn của các tầng nước dưới đất.. - Tính tương quan giữa tổng lượng mưa và trung bình lưu lượng dòng chảy thực đo trong ngày (Hình 5) cho thấy, hầu hết các thời điểm tương quan giữa lượng mưa và dòng chảy đạt khá tốt.. - Riêng trong ngày 13/06 tuy lượng mưa khá cao 35,6 mm nhưng lưu lượng dòng chảy lại khá thấp so với các ngày còn lại, do (i) Thời gian từ tháng 5 - 6 là giai đoạn bắt đầu mùa mưa, dữ liệu mưa quan trắc cho thấy khoảng ngày lượng mưa trên lưu vực không đáng kể, đất bị tác động bởi quá trình bốc hơi và thấm hút của thực vật nên tiềm năng thấm còn cao. - Hình 4: Tương quan dòng chảy mô phỏng và thực đo. - Hình 5: Tương quan giữa dòng chảy và lượng mưa. - Trong đó, P-factor thể hiện sự phân bố giá trị dòng chảy thực đo trong dãy 95PPU, P- factor tối ưu khi tiến tới 1 và d-factor đánh giá sự phù hợp giữa giá trị mô phỏng và thực đo, d-factor bằng 0 mô phỏng đạt tối ưu tuy nhiên trên thực tế khó đạt được điều này (Arnold et al.,2012). - trong đó, p-factor đạt 0,75 thể hiện phần lớn dòng chảy thực đo đều nằm trong dãy 95PPU. - Hình 7: Tương quan tính chắc chắn của kết quả hiệu chỉnh (a) và kiểm định (b) 5.3 Ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất lên. - lưu vực nghiên cứu. - Nghiên cứu chủ yếu xem xét ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất lên đặc tính dòng chảy bề mặt.. - Từ bộ thông số mô hình đã được hiệu chỉnh và kiểm định ở KB1, kịch bản sử dụng đất được thiết lập. - Bảng 4 thể hiện xu hướng biến động dòng chảy mặt ở hai giai đoạn đầu mùa mưa và cuối mùa mưa. - Do vậy, các kịch bản sử dụng đất chỉ xem xét trong cùng khoảng thời gian với kịch bản nền.. - Hình 8 thể hiện dòng chảy biến động trong thời gian từ tháng 5,6 năm 2005 đến 5,6 năm 2010.. - Các giá trị tương ứng với tháng 6 của các năm, trục tung tương ứng với giá trị dòng chảy (m3/s). - Kết quả cho thấy ở hai kịch bản hiện trạng sử dụng đất có pha dao động khá tương đồng.. - Từ đó có thể kết luận rằng, hiện trạng sử dụng đất từ dòng chảy trong lưu vực thay đổi không đáng kể. - Sự biến động dòng chảy giữa các năm chủ yếu do phân phối lượng mưa đầu vào và lượng nước dự trữ trong các tầng chứa nước trong đất vào thời gian trước đó.. - Hình 8: Xu hướng biến động dòng chảy ở hai kịch bản sử dụng đất Kết quả trên cũng phản ánh xu hướng thay đổi. - sử dụng đất từ năm 2005 đến 2010. - Khái quát chuyển đổi giữa các loại sử dụng đất được thể hiện ở Hình. - Bên cạnh đó, 98% nông hộ được phỏng vấn cho biết hiện trạng sử dụng đất giai đoạn 2005-2014 thay đổi không đáng kể. - Hình 9: Hiện trạng sử dụng đất năm 2005 và 2010 5.4 Phân phối nguồn nước trong lưu vực. - Những khu vực rừng phát triển, dòng chảy mặt bị hạn chế, tạo đầu vào ổn định hơn cho quá trình thấm của đất, tăng lượng nước dự trữ ở các tầng chứa nước ngầm tầng nông và tầng sâu. - Kết quả mô phỏng lưu lượng dòng chảy cho thấy, khu vực tiểu lưu vực thứ 21, 20 là những vùng có nguồn nước mặt dồi dào (Hình 10).. - Hệ thống sông, suối nhỏ trữ lượng dòng chảy không đáng kể, các khu lung, bào nằm xen kẽ tăng khả năng tích trữ nước mặt. - Hình 10: Phân phối nguồn nước trong lưu vực 6 KẾT LUẬN. - theo đó, hệ số chiết giảm dòng chảy ngầm (ALPHAL_BF) có ảnh hưởng đáng kể đến lưu lượng dòng chảy mặt trên các hệ thống sông, suối và tiềm năng nước dưới đất. - Đây là một trong những nguyên nhân làm hạn chế dòng chảy mặt trong mùa khô. - đó, đặc tính đất và điều kiện lớp thực phủ cũng chi phối quá trình điều tiết của dòng chảy mặt trong lưu vực. - SUR - LAG là yếu tố quan trọng chi phối đến thời gian tập trung dòng chảy bề mặt, quá trình này sẽ diễn ra nhanh hơn khi hệ số nhám bề mặt giảm và chỉ số sinh dòng chảy tăng. - Kết quả xây dựng kịch bản sử dụng đất đai với bộ thông số mô hình cho thấy, thay đổi hiện trạng sử dụng đất của năm 2005 và 2010 chưa ảnh hưởng đáng kể lên chế độ dòng chảy của lưu vực. - Tuy nhiên, khi diện tích rừng phòng hộ bị thu hẹp và mật độ dân cư gia tăng thì sự thay đổi dòng chảy bề mặt cần được xem xét. - Ngoài ra, trên thực tế biến động sử dụng đất là quá trình thay đổi, do đó cần có nhiều cơ sở để đánh giá thay đổi dòng chảy từng kịch bản qua các năm. - Việc đưa ra dự báo cụ thể giá trị lưu lượng, mô hình cần hiệu chỉnh với số liệu thực đo dòng chảy đủ dài và số liệu khí tượng đầu vào chi tiết hơn.. - Do tồn tại một số giới hạn, nghiên cứu chưa bao hàm hết tất cả các yếu tố (lịch hoạt động của hồ chứa nước Dương Đông, thủy triều) tác động lên dòng chảy, nhất là các khu vực gần cửa sông và do vậy cần có những nghiên cứu sâu hơn về sau để đánh giá tác động của chế độ triều lên dòng chảy khu vực hạ lưu của lưu vực thông qua ứng dụng mô hình thủy lực.. - Chỉ thị số 25/CT-UB ngày của UBND tình Kiên Giang về việc lập quy hoạch sử dụng đất cho các đơn vị hành chính trên địa bàn tỉnh Kiên Giang.. - Chuyển đổi bản đồ sử dụng đất sang hệ thống phân loại WRB và một số đặc tính hóa học đất vườn trồng tiêu tại huyện Phú Quốc tỉnh Kiên Giang. - Ứng dụng mô hình SWAT và công nghệ GIS đánh giá lưu lượng dòng chảy trên lưu vực sông Đắk Bla.. - Báo cáo thuyết minh tổng hợp Điều chỉnh, Bổ sung Quy hoạch sử dụng đất đai đến năm 2015, kế hoạch sử dụng đất năm 2006-2010 và tầm nhìn đến năm 2020 của huyện Phú Quốc - tỉnh Kiên Giang.. - Quyết định số 426/QĐ-UB ngày của UBND Tỉnh về việc dự án lập quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất ở 2 cấp huyện và xã thuộc huyện Phú Quốc.