Luận văn Đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai

HỦY VĂN HỌC MÃ SỐ: 604402248 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. PHAN THỊ THANH HẰNG HÀ NỘI, NĂM 2018 i CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán bộ hướng dẫn chính: TS. PHAN THỊ THANH HẰNG Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS. HOÀNG MINH TUYỂN Cán bộ chấm phản biện 2: PGS.TS. NGÔ LÊ AN Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 17 tháng 09 năm 2018 ii LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: NGUYỄN QUỲNH NGA Mã số học viên: 1698010091 Học viên lớp: CH2BT Chuyên ngành: Thủy văn học Khoa: Khí tượng Thủy văn – Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội. Tên đề tài luận văn: Đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Phan Thị Thanh Hằng. Nội dung, số liệu và kết quả trong luận văn nghiên cứu trên là trung thực và chưa được công bố dưới bất kỳ hình thức nào. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung nghiên cứu của mình. Hà Nội, ngày 17 tháng 10 năm 2018 Học viên thực hiện Nguyễn Quỳnh Nga iii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đến ban giám hiệu cùng toàn thể quý thầy cô Khoa Khí tượng Thủy văn- Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức cũng như kinh nghiệm quý báu cho chúng tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các cán bộ đồng nghiệp Viện Địa lý – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã động viên, giúp đỡ và hỗ trợ nhiệt tình cho tôi. Với tất cả lòng thành kính, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến TS.Phan Thị Thanh Hằng đã định hướng phương pháp nghiên cứu, phương pháp luận cho tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu. Sau cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã giúp đỡ, động viên tôi học tập và nghiên cứu. Trong luận văn không thể tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý quý báu của các quý thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp những người quan tâm đến nghiên cứu của tôi. Tác giả Nguyễn Quỳnh Nga iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................................... ii LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................... iii MỤC LỤC ................................................................................................................................ iv TÓM TẮT LUẬN VĂN ........................................................................................................... vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................... vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .......................................................................................... viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ................................................................................. ix MỞĐẦU ..................................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết ...................................................................................................................... 1 2. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn .................................................................................... 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 3 4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................................... 3 5. Bố cục luận văn ................................................................................................................... 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................................................... 5 I.1. Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước ............ 5 I.1.1. Các nghiên cứu đã thực hiện trên thế giới ................................................................. 5 I.1.2. Các nghiên cứu thực hiện tại Việt Nam .................................................................... 7 I.1.3. Các nghiên cứu thực hiện trên lưu vực sông Đồng Nai .......................................... 10 I.2. Khái quát về khu vực nghiên cứu ................................................................................... 12 I.2.1. Đặc điểm tự nhiên.................................................................................................... 12 I.2.1.1. Vị trí địa lý ........................................................................................................ 12 I.2.1.2. Địa hình ............................................................................................................ 13 I.2.1.3. Khí hậu ............................................................................................................. 15 I.2.1.4. Thủy văn ........................................................................................................... 18 I.2.1.5. Thổ nhưỡng ...................................................................................................... 21 I.2.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu ........................................................ 22 CHƯƠNG II: CƠ SỞ THỰC TIỄN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 26 v II.1. Cơ sở thực tiễn .............................................................................................................. 26 II.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................... 28 II.2.1. Một số mô hình toán thủy văn được ứng dụng trong đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước ...................................................................................... 28 II.2.2. Lựa chọn mô hình đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đối với tài nguyên nước cho lưu vực sông Đồng Nai ..................................................................................... 29 II.2.3. Cơ sở lý thuyết mô hình BTOPMC........................................................................ 31 II.2.4. Các bước tiến hành nghiên cứu .............................................................................. 39 CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG ĐỒNG NAI ............................................................... 40 III.1.Xây dựng mô hình BTOPMC mô phỏng dòng chảy cho lưu vực sông Đồng Nai ....... 40 III.1.1. Số liệu đầu vào mô hình ....................................................................................... 40 III.1.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ......................................................................... 44 III.2. Đánh giá hiện trạng sử dụng đất trên lưu vực sông Đồng Nai và ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai .............................................. 51 III.2.1. Đánh giá hiện trạng sử dụng đất trên lưu vực sông Đồng Nai.............................. 51 III.2.2. Ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai ... 56 III.3. Một số giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên đất và nước nhằm bảo vệ và phát triển bền vững tài nguyên nước trên lưu vực sông Đồng Nai. ............................................................. 62 KẾT LUẬN .............................................................................................................................. 66 KIẾN NGHỊ ............................................................................................................................. 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 68 vi TÓM TẮT LUẬN VĂN Họ và tên học viên: Nguyễn Quỳnh Nga Lớp : CH2BT Khóa: 2016 - 2018 Cán bộ hướng dẫn: TS. Phan Thị Thanh Hằng Tên đề tài: “Đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai” Tóm tắt: Một trong những nguyên nhân gây ảnh hưởng đến lưu lượng dòng chảy trên lưu vực sông là do tác động của con người thông qua hoạt động sử dụng đất. Nghiên cứu này ứng dụng mô hình BTOPMCvà GIS để đánh giá ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất năm 2000 và năm 2010 đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định với hệ số Nash đạt từ 70% đến 81% ở trạm Phước Hòa và trạm Tà Lài. Qua phân tích mối quan hệ của dòng chảy với những thay đổi sử dụng đất đã chứng minh việc tích hợp mô hình BTOPMC và GIS trong đánh giá tác động của thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai là phù hợp. Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học phục vụ quản lý, quy hoạch sử dụng đất, quy hoạch tài nguyên nước trên phạm vi lưu vực sông vừa đảm bảo nhu cầu phát triển kinh tế-xã hội và bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên (đất, nước, rừng). vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BĐKH ĐNB Biến đổi khí hậu Đông Nam Bộ KTTV Khí tượng Thủy văn KT-XH Kinh tế xã hội SDĐ LVSĐN Sử dụng đất Lưu vực sông Đồng Nai TNN Tài nguyên nước viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tổng hợp độ dốc địa hình .............................................................................. 14 Bảng 1.2: Phân phối lượng mưa năm tại một số trạm trên lưu vực sông Đồng Nai ...... 16 Bảng 1.3: Lượng mưa trung bình tháng, năm tại một số trạm trên lưu vực .................. 17 Bảng 1.4: Đặc trưng lưu lượng tại các trạm thủy văn trên lưu vực sông Đồng Nai ...... 20 Bảng 1.5: Phân bố nhóm đất trong lưu vực ................................................................... 22 Bảng 1.6: Diện tích, dân số các tỉnh thuộc LVSĐN&PC năm 2015 ............................. 22 Bảng 1.7: GDP năm 2015 theo giá so sánh 2010 của các tỉnh thành trên LVSĐN ....... 24 Bảng 3.1: Danh sách trạm khí tượng được sử dụng trong nghiên cứu .......................... 43 Bảng 3.2: Danh sách trạm thủy văn được sử dụng trong nghiên cứu ............................ 43 Bảng 3.3: Các loại hình sử dụng đất trong khu vực nghiên cứu .................................... 51 Bảng 3.4: Thay đổi dòng chảy trung bình tháng, năm tại trạm Phước Hòa ứng với sử dụng đất theo kịch bản 2000 so với kịch bản 2010 ........................................................ 58 Bảng 3.5: Thay đổi dòng chảy trung bình tháng, năm tại trạm Tà Lài ứng với sử dụng đất theo kịch bản 2000 so với kịch bản 2010 ................................................................. 59 ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Bản đồ lưu vực sông Đồng Nai ...................................................................... 12 Hình 1.2: Địa hình lưu vực sông Đồng Nai ................................................................... 14 Hình 1.3: Bản đồ mưa trung bình nhiều năm lưu vực sông Đồng Nai và vùng ven biển phụ cận ........................................................................................................................... 16 Hình 1.4: Mạng lưới sông lưu vực sông Đồng Nai ........................................................ 19 Hình 1.5: Phân bố dòng chảy trong năm tại một số trạm trên lưu vực sông Đồng Nai . 21 Hình 2.1: Cấu trúc hình thành dòng chảy trong mô hình BTOPMC[20] ...................... 32 Hình 2.2: Cấu trúc đơn giản của mô hình TOP .............................................................. 33 Hình 2.3: Sơ đồ các bước tiến hành ............................................................................... 39 Hình 3.1: Mô hình số độ cao lưu vực sông Đồng Nai ................................................... 40 Hình 3.2: Dữ liệu sử dụng đất lưu vực sông Đồng Nai năm 2000 ................................ 41 Hình 3.3: Dữ liệu sử dụng đất lưu vực sông Đồng Nai năm 2010 ................................ 41 Hình 3.4: Dữ liệu đất ...................................................................................................... 42 Hình 3.5: Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn được sử dụng trong nghiên cứu ............ 44 Hình 3.6: Sơ đồ quá trình hiệu chỉnh mô hình ............................................................... 45 Hình 3.7: Kết quả hiệu chỉnh mô hình BTOPMC cho lưu vực sông Đồng Nai- Trạm Phước Hòa ...................................................................................................................... 47 Hình 3.8: Kết quả hiệu chỉnh mô hình BTOPMC cho lưu vực sông Đồng Nai- Trạm Tà Lài ................................................................................................................................... 48 Hình 3.9: Kết quả kiểm định mô hình BTOPMC cho lưu vực sông Đồng Nai- Trạm Phước Hòa ...................................................................................................................... 49 Hình 3.10: Kết quả kiểm định mô hình BTOPMC cho lưu vực sông Đồng Nai- Trạm Tà Lài ............................................................................................................................. 50 Hình 3.11: Biểu đồ cơ cấu sử dụng sử dụng đất lưu vực sông Đồng Nai năm 2000 ..... 53 Hình 3.12:Biểu đồ cơ cấu sử dụng sử dụng đất lưu vực sông Đồng Nai năm 2010 ...... 53 Hình 3.13: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất lưu vực sông Đồng Nai năm 2000 .............. 54 x Hình 3.14: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất lưu vực sông Đồng Nai năm 2010 .............. 54 Hình 3.15: Lưu lượng của dòng chảy tại trạm Phước Hòa khi thay đổi kịch bản sử dụng đất năm 2000 .................................................................................................................. 57 Hình 3.16: Thay đổi lưu lượng tháng kịch bản năm 2000 so với kịch bản năm 2010 đối với trạm Phước Hòa ....................................................................................................... 57 Hình 3.17: Lưu lượng của dòng chảy của trạm Tà Lài khi thay đổi kịch bản sử dụng đất năm 2000 ........................................................................................................................ 58 Hình 3.18: Thay đổi lưu lượng tháng kịch bản 2000 so với kịch bản năm 2010 đối với trạm Tà Lài ..................................................................................................................... 59 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Tài nguyên nước nói chung và tài nguyên nước mặt nói riêng là một trong những yếu tố quyết định sự phát triển kinh tế - xã hội của một vùng lãnh thổ hay một quốc gia. Nếu xét chung cho cả nước thì tài nguyên nước mặt của nước ta tương đối phong phú chiếm khoảng 2% tổng lượng dòng chảy của các sông trên thế giới. Tuy nhiên, một đặc điểm quan trọng của tài nguyên nước mặt là sự biến động mạnh mẽ theo thời gian và phân bố rất không đồng đều theo không gian. Sự gia tăng dân số và sự phát triển kinh tế - xã hội đã ảnh hưởng mạnh mẽ đến các đặc trưng thủy văn và tài nguyên nước. Một trong những yếu tố chịu ảnh hưởng mạnh mẽ nhất đến tài nguyên nước là thay đổi sử dụng đất do con người gây ra. Thay đổi sử dụng đất là yếu tố tác động lớn đến sự thay đổi các yếu tố trong quá trình thủy văn cả về không gian và thời gian, gây biến đổi giá trị dòng chảy. Quá trình thay đổi sử dụng đất diễn ra liên tục, ở quy mô lưu vực, tác động đến các quá trình thủy văn ảnh hưởng lần lượt đến hệ thống sinh thái, môi trường và kinh tế. Lưu vực sông Đồng Nai là hệ thống sông lớn thứ 3 cả nước, sau sông Mê Công và sông Hồng. Hệ thống sông Đồng Nai bao gồm dòng chính sông Đồng Nai và 4 phụ lưu lớn là: sông La Ngà , sông Bé, sông Sài Gòn, sông Vàm Cỏ. Toàn bộ lưu vực nằm trên diện tích của các tỉnh Lâm Đồng, Đắk Nông, Bình Phước, Bình Dương, Bình Thuận, Đồng Nai, Bà Rịa - Vũng Tàu, Tây Ninh, Thành phố Hồ Chí Minh, Ninh Thuận và một phần của 2 tỉnh Đắk Nông và Long An. Tổng diện tích lưu vực sông Đồng Nai khoảng 44.100 km2, trong đó phần diện tích nằm trên lãnh thổ Việt Nam là 37.400 km2, phần diện tích ngoài nước là 6.700 km2. Lưu vực sông Đồng Nai có vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển kinh tế của khu vực Nam Bộ. Tuy nhiên, những năm gần đây cùng với sự phát triển kinh tế nhanh với sự gia tăng dân số mạnh đã gây ra nhiều sức ép đến diện tích đất rừng và thay đổi sử dụng đất trong phạm vi lưu vực kết quả là diện tích rừng bị giảm nhanh và chất lượng rừng cũng bị suy thoái, chính vì vậy mà dòng chảy lưu vực sông Đồng Nai ngày càng cạn kiệt đặc biệt là mùa khô, hiện tượng xói mòn, rửa trôi xảy 2 ra mạnh vào mùa mưa, ảnh hưởng trầm trọng tới môi trường nước của lưu vực sông. Sự thay đổi dòng chảy cũng như gia tăng lượng xói mòn đất, bồi lắng trong lòng sông trên lưu vực diễn biến ngày càng phức tạp, đe dọa đến dân sinh và môi trường. Hiện nay diện tích rừng đầu nguồn của hệ thống lưu vực sông Đồng Nai chỉ còn 950.000 ha, chỉ chiếm 18,66 % diện tích đất tự nhiên của 9 tỉnh miền Đông Nam Bộ. Việc suy giảm diện tích rừng và chuyển đổi cơ cấu sử dụng đất sang đất công nghiệp, dịch vụ góp phần gây suy giảm nguồn tài nguyên nước trên lưu vực sông. Chính vì vậy, học viên lựa chọn luận văn với đề tài “ Đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai” để nghiên cứu đánh giá một cách định lượng, chi tiết và cụ thể mức độ ảnh hưởng của hoạt động khai thác, sử dụng tài nguyên đất đai trên lưu vực ở thời điểm hiện tại cũng như định hướng quy hoạch trong tương lai đến tài nguyên đất và nước trên lưu vực sông Đồng Nai. Những kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học quan trọng hỗ trợ cho công tác quy hoạch tài nguyên nước trên lưu vực hướng đến sự phát triển bền vững. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn 2.1. Mục tiêu - Đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai bằng mô hình toán thủy văn (mô hình BTOPMC) - Đề xuất một số giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên đất và nước nhằm bảo vệ và phát triển bền vững tài nguyên nước trên lưu vực. 2.2. Nhiệm vụ Để đạt được mục tiêu trên, luận văn tập trung vào việc giải quyết các nhiệm vụ sau: - Thu thập các số liệu, tài liệu có liên quan, trên cơ sở đó sẽ tiến hành tổng quan tài liệu, phân tích các số liệu đã thu thập được. - Tổng quan các vấn đề lý luận về cơ sở lý thuyết của mô hình. - Đánh giá hiện trạng sử dụng đất trên lưu vực - Ứng dụng mô hình BTOPMC đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai. Trên cơ sở đó đề xuất các biện pháp nhằm 3 sử dụng hợp lý tài nguyên đất và nước nhằm bảo vệ và phát triển bền vững tài nguyên nước trên lưu vực. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến dòng chảy mặt lưu vực sông Đồng Nai. - Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực sông Đồng Nai 4. Phương pháp nghiên cứu Để đạt được mục tiêu và nội dung công việc trên, các phương pháp nghiên cứu chính sau đây dự kiến sẽ được sử dụng trong đề tài: - Phương pháp phân tích thống kê: Thu thập, thống kế, xử lý và phân tích số liệu, tài liệu phục vụ cho luận văn. - Phương pháp kế thừa: Tham khảo và kế thừa một số tài liệu, kết quả có liên quan đã được nghiên cứu trước đây của các tác giả, cơ quan, tổ chức khác. - Phương pháp mô hình hóa: Sử dụng mô hình phân bố BTOPMC do trường đại học Yamanashi, Nhật Bản xây dựng để đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai. - Phương pháp bản đồ và hệ thống thông tin địa lý (GIS): Bằng việc áp dụng công nghệ GIS để xây dựng bộ dữ liệu đầu vào cho mô hình. Trong nghiên cứu có sử dụng các bản đồ liên quan tới lưu vực nghiên cứu như bản đồ dữ liệu địa hình, thảm phủ thực vật, bản đồ hiện trạng sử dụng đất. - Phương pháp chuyên gia: xin ý kiến các chuyên gia trong lĩnh vực nghiên cứu. 5. Bố cục luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, nội dung chính của khóa luận bao gồm 3 chương: - CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4 - CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THỰC TIỄN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG ĐỒNG NAI Trong quá trình làm luận văn, học viên đã tham khảo và sử dụng số liệu một số công trình nghiên cứu đã được công bố của cơ quan trong và ngoài nước. Xin trân trọng cảm ơn! 5 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU I.1. Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước I.1.1. Các nghiên cứu đã thực hiện trên thế giới Trên phạm vi toàn cầu, thay đổi sử dụng đất có tác động lớn đến nguồn tài nguyên nước, bởi vậy trong những năm qua đã có rất nhiều các tổ chức nghiên cứu và các nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu tác động của thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước. Nhìn chung, các nghiên cứu khoa học liên quan đến ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước trên thế giới có điểm chung là sử dụng mô hình thủy văn, mô hình phân phối nguồn nước tích hợp với các yếu tố thay đổi sử dụng đất để đánh giá tài nguyên nước cho các lưu vực sông. Trong những năm gần đây, nhiều mô hình đã được phát triển để đánh giá tác động của việc sử dụng đất đến quá trình thủy văn. Các mô hình này khác nhau, một phần, dựa trên mức độ tập hợp không gian - từ phân bố gộp, bán phân bố tới phân bố hoàn toàn - và các quá trình vật lý kết hợp với mô hình. Ví dụ, Harbour (1994) đã phát triển một bảng tính dự đoán tác động của thay đổi sử dụng đất đối với dòng chảy bề mặt và sự bổ sung nguồn nước ngầm[31]. Karvonen et al. (1999) đã phát triển một mô hình thủy văn đơn giản dự đoán ảnh hưởng sử dụng đất đối với các quy trình mưa dòng chảy. Mô hình của họ dựa trên phân chia của lưu vực vào các đơn vị thuỷ văn tương tự, tập hợp các khu vực có cùng đặc điểm sử dụng đất đai, độ dốc và thảm thực vật. Mô hình được áp dụng cho lưu vực sông Lestijoki ở Phần Lan để ước lượng lưu lượng dòng chảy ngày[34]. Liu và cộng sự (2006) đã áp dụng hệ thống thông tin địa lý kết hợp mô hình thuỷ văn WetSpa để dự báo ảnh hưởng của các loại sử dụng đất như đô thị, rừng, đồng cỏ và nông nghiệp đến cường độ bão áp dụng với khu vực lưu vực sông tại Luxembourg[36]. Kim và cộng sự (2005) đã áp dụng mô hình thuỷ văn khái niệm để phân tích tác động của thay đổi sử dụng đất đối với dòng suối ở Hàn Quốc. Siriwardena và cộng sự (2006) đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc chuyển đổi đất rừng sang đồng cỏ và đất trồng trọt đến dòng chảy trên lưu vực sông Comet ở Úc[38]. Notter et al. (2007) đã sử dụng mô hình bán 6 phân bố để tính toán cân bằng nước và đánh giá tác động của sự thay đổi sử dụng đất đối với tài nguyên nước vùng Kenya. Ví dụ về áp dụng các mô hình thủy văn phân phối đầy đủ phức tạp hơn bao gồm nghiên cứu của Luijten et al. (2000) xây dựng mô hình phân bố không gian (SWBM) để phân tích tình trạng sẵn có nước trong lưu vực sông Cabuyalở Colombia, chủ yếu là ảnh hưởng của độ che phủ đất đến cân bằng nước trong sông[36]. Wang và cộng sự (2008) đã sử dụng mô hình (SWAT) để phân tích ba kịch bản sử dụng đất và biến đổi khí hậu khác nhau đối với lưu vực sông Zamu khu vực Tây Bắc Trung Quốc. Vanshaar et al. (2002) đã tiến hành một nghiên cứu trong bốn lưu vực con của lưu vực sông Columbia sử dụng mô hình DHSVM (Distributed Hydrology-Soil Vegetation Model). Thanapakpawin et al. (2006) đã phân tích những ảnh hưởng của sự thay đổi sử dụng đất đối với thủy văn của một lưu vực sông ở Thái Lan sử dụng mô hình DHSVM. Mô hình này đã được sử dụng để đánh giá tác động của việc chuyển đổi đất đai từ rừng sang trồng trọt cũng như luân canh của cây trồng. Cuo và cộng sự (2008) cũng sử dụng mô hình DHSVM để dự đoán ảnh hưởng của đô thị đến chế độ thủy văn đối với một lưu vực sông ở Hoa Kỳ. Im et al. (2009) đã sử dụng mô hình MIKE-SHE để đánh giá tác động của đô thị hóa đối với chế độ thủy văn của lưu vực sông Gyeongancheon ở Hàn Quốc. Gần đây, một số nghiên cứu đã nhấn mạnh những lợi thế của việc kết hợp các mô hình sử dụng đất và các mô hình thủy văn để đánh giá chính xác hơn tác động của thay đổi sử dụng đất đối với quá trình thuỷ văn. Lin và cộng sự (2007) kết hợp mô hình thay đổi sử dụng đất (CLUE-s) và mô hình thủy văn phân tán / gộp để đánh giá tác động của thay đổi sử dụng đất đối tài nguyên nước ở lưu vực sông Wu- Tu ở Đài Loan. Choi and Deal (2008) đã kết hợp mô hình tăng trưởng đô thị, không gian (LEAMluc) với mô hình thủy văn bán phân bố sử dụng ngôn ngữ lập trình Fortran (HSPF). Mục đích là để dự đoán tác động của tăng trưởng đô thị đối với lưu lượng dòng chảy trong lưu vực sông ở Mỹ[28]. Bithell và Brasington (2009) kết hợp mô hình thủy văn và mô hình động lực rừng SORTIE để đánh giá tác động của thay đổi nhân khẩu học đối với nạn phá rừng, và sau đó là chế độ dòng chảy của 7 sông. Zhang et al. (2011) kết hợp mô hình sử dụng đất tích hợp CLUE và mô hình xâm nhập quy mô lớn để đánh giá ảnh hưởng của các thay đổi về sử dụng đất trong quá khứ cũng như tiềm ẩn những thay đổi về sử dụng đất trong tương lai đối với thủy văn của một lưu vực sông ở Trung Quốc[41]. Randhir và Tsvetkova (2011) đã phát triển một mô hình quản lý rừng đầu nguồn kết hợp với mô hình thống kê Markovian có thể xác định cho việc dự đoán những thay đổi sử dụng đất tác động đến chu trình thủy văn về không gian và áp dụng vào một lưu vực nhỏ ở Massachusetts. Wijesekara et al. (2012) đã kết hợp mô hình sử dụng đất (CA) với mô hình thủy văn phân bố MIKE SHE / MIKE-11 để đánh giá ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất trên lưu vực sông Elbow ở Canada. Qua các công trình phân tích cho thấy, ảnh hưởng to lớn của việc thay đổi sử dụng đất đến môi trường nói chung và tài nguyên nước nói riêng.Các nghiên cứu mối liên hệ giữa độ che phủ thực vật, các quá trình thủy văn và chất lượng nước có lịch sử tương đối lâu dài. Trong những thập kỷ tới, mở rộng và tăng cường sử dụng đất nông nghiệp, đất đô thị và các nguồn tài nguyên thiên nhiên khác có thể sẽ đẩy nhanh nhu cầu về tài nguyên nước của con ở mức cao hơn trong tương lai. I.1.2. Các nghiên cứu thực hiện tại Việt Nam Những năm qua ở Việt Nam việc nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước là một nội dung không thể thiếu trong việc lập quy hoạch tài nguyên nước. Có thể kể đến một số các công trình nghiên cứu trong nước về tác động của thay đổi sử dụng đất, bề mặt lớp phủ đến tài nguyên nước như sau: Năm 1993 đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước "Đánh giá hiện trạng sử dụng tài nguyên trên quan điểm sinh thái và phát triển bền vững", mã số KT-02-10, Cao Đăng Dư cùng cộng sự đã bước đầu tiến hành đánh giá những ảnh hưởng của rừng, thảm phủ thực vật và các loại hình canh tác nông nghiệp đến các đặc trưng thuỷ văn ở lưu vực sông Đà. Các tác giả đã sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, khảo sát và sử dụng phép toán thống kê để xử lý và phân tích các số liệu. Nghiên cứu này đã chỉ ra khả năng giữ và điều tiết nước, phòng hộ nguồn nước cũng như chức năng bảo vệ, 8 giảm thiểu, ngăn ngừa sự hình thành dòng lũ và lũ quét của rừng và thảm phủ thực vật.[3] Năm 1994, Huỳnh Niêm đã tiến hành tổng quan một số nghiên cứu liên quan đến ảnh hưởng của rừng đến dòng chảy và đã đăng bài viết này trong Tạp chí KTTV số tháng 7/1994. Phạm Ngọc Khuê cũng công bố trong Tạp chí KTTV số tháng 7/1994 một số kết quả nghiên cứu về sự suy giảm của rừng và ảnh hưởng của điều này đến dòng chảy lũ trên những sông suối vừa và nhỏ, sử dụng phương pháp thực nghiệm theo loại rừng và phân tích thống kê. Các nghiên cứu này cũng chủ yếu tập trung vào xem xét tác động của thảm phủ rừng và suy giảm rừng đến dòng chảy, dòng chảy lũ và các đặc trưng thủy văn mà ít đề cập đến ảnh hưởng của rừng và suy giảm rừng tới nguồn sinh thủy và các đặc trưng tài nguyên nước. Năm 2003, Trần Thục và Huỳnh Thị Lan Hương đã sử dụng mô hình SWAT để tính toán và đánh giá ảnh hưởng của sự thay đổi sử dụng đất đến dòng chảy lưu vực sông Trà Khúc. Các tác giả đã nêu rõ vai trò điều hòa dòng chảy và hỗ trợ phòng chống lũ của rừng. Kết quả tính toán cho thấy khi lớp phủ rừng tăng (từ năm 1993 đến năm 2000) thì tổng lượng dòng chảy năm của lưu vực giảm đi trung bình khoảng 31.106 m3 và lưu lượng đỉnh lũ cũng giảm. Kết quả của cả hai nghiên cứu nói trên đều được đăng trong Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 8 (tháng 12/2003) của Viện Khí tượng Thuỷ văn. Năm 2008 trong đề tài cấp ĐHQGHN và Quốc gia (LIC) do PGS.TS. Nguyễn Tiền Giang làm chủ nhiệm đề tài đã ứng dụng mô hình Wetpas để đánh giá ảnh hưởng của sự biến đổi tình hình sử dụng đất đến dòng chảy mặt lưu vực sông Lam. Đề tài đã đánh giá được sự ảnh hưởng của các kịch bản sử dụng đất đến dòng chảy lũ lưu vực sông Lam đồng thời đề tài đã chứng minh việc ứng dụng mô hình WetPas có thể dự báo lũ và đánh giá ảnh hưởng của sự biến đổi tình hình sử dụng đất lên các đặc trưng lũ cho các sông liên quốc gia (sông quốc tế) của Việt Nam.[5] Năm 2009 trong nghiên cứu về ảnh hưởng của các kịch bản sử dụng đất đối với dòng chảy lưu vực sông Bến Hải do Nguyễn Ý Như, Nguyễn Thanh Sơn Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội thực hiện. Kết quả 9 đạt được trong đề tài sử dụng mô hình SWAT để đánh giá tác động tiềm năng của thay đổi sử dụng đất đối với sự hình thành dòng chảy lưu vực sông Bến Hải dưới số liệu mưa thực tế. Từ kết quả đánh giá cho thấy sự thay đổi sử dụng đất dẫn đến thay đổi các thành phần trong cân bằng nước. Dựa trên cơ sở đó cùng với đặc điểm về địa hình, thổ nhưỡng, có thể thiết lập phương án quy hoạch sử dụng đất vừa đạt được hiệu quả sử dụng đất tối ưu vừa có thể góp phần điều tiết dòng chảy cho lưu vực. Năm 2013, trong nghiên cứu của Lưu Văn Năng, Nguyễn Thanh Lâm và Trần Đức Viên thuộc Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội về “Thay đổi sử dụng ...c nước ngầm gia tăng để phục vụ cho tưới tiêu, cấp nước sinh hoạt, hoạt động của các khu công nghiệp trong điều kiện thiếu quản lý dẫn đến lưu lượng và chất lượng nước ngầm trong lưu vực đang bị suy giảm. Vì vậy có thể thấy rằng việc chuyển đổi điều kiện canh tác, sử dụng đất ở LVSGĐN có mối quan hệ với chế độ nước trong sông, sự phân bố các loại sử dụng đất - thực phủ trong LVSGĐN hiện tại không cân đối và có những ảnh hưởng nhất định đến chất lượng môi trường nước. 28 II.2. Phương pháp nghiên cứu II.2.1. Một số mô hình toán thủy văn được ứng dụng trong đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước Chế độ thủy văn của một lưu vực sông bị ảnh hưởng lớn bởi quá trình sử dụng đất và biến đổi khí hậu. Để nghiên cứu được quá trình ảnh hưởng đó, cần có sự hiểu biết về mối tương tác giữa các yếu tố khí hậu, địa hình – địa mạo, đất, thảm phủ thực vật. Những mối tương tác đó được mô phỏng bằng các mô hình mưa – dòng chảy. Một số mô hình toán được ứng dụng để đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước : SWAT Mô hình SWAT đã được phát triển liên tục trong gần 30 năm qua bởi viện nghiên cứu nông nghiệp USDA. Mô hình SWAT đã được chứng minh là một công cụ hiệu quả để đánh giá tài nguyên nước và ô nhiễm với phạm vi lớn và các điều kiện môi trường trên toàn cầu. Xét về toàn lưu vực thì mô hình SWAT là một mô hình tựa phân bố. Mô hình này chia dòng chảy thành 3 pha: pha mặt đất, pha dưới mặt đất (sát mặt, ngầm) và pha trong sông. Việc mô tả quá trình thủy văn được chia làm hai phần chính: phần thứ nhất với chu trình thủy văn kiểm soát môi trường nước, bùn cát, chất hữu cơ và được truyền tải tới các kênh chính của mỗi lưu vực. Phần thứ hai là diễn toán dòng chảy, bùn cát, hàm lượng các chất hữu cơ tới hệ thống kênh và tới mặt cắt cửa ra lưu vực. SAC – SMA (Sacramento) Tính toán độ ẩm đất – Sacramento, phát triển từ thập kỷ 70 bởi Viện Khí hậu quốc gia Mỹ. Mỗi lưu vực được phân chia thành các đới và được gắn vào hệ thống bể chứa. Cơ bản gồm có 2 đới. Đới cao hơn gồm nước có áp và nước tự do, đới thấp hơn gồm dòng chảy cơ sở và nước có áp và nước tự do bổ sung. Dòng chảy tràn sẽ hình thành một vài dạng dòng chảy:  Dòng chảy trực tiếp  Dòng chảy mặt  Dòng chảy sát mặt 29  Dòng chảy cơ sở ban đầu  Dòng chảy cơ sở bổ sung Sacramento là mô hình độ ẩm đất, dữ liệu quan trọng nhất là dữ liệu thổ nhưỡng – độ dẫn thấm thủy lực, độ lỗ hổng... Sacramento hỗ trợ cả hiệu chỉnh tự động và hiệu chỉnh thông thường. Cùng với 24 thông số có thể được hiệu chỉnh và được phân loại theo đới riêng.[3] WETSPA WetSpa (Water and Energy Transfer between Soil, Plant and Atmosphere) là một mô hình thủy văn phân phối mô tả quy luật vận động của nước trong tự nhiên dùng cho dự báo trao đổi nước và nhiệt giữa đất, thảm phủ thực vật, khí quyển trong phạm vi một vùng, một lưu vực. Mô hình được Wang và nhóm cộng sự phát triển đầu tiên năm 1996 . Quá trình thủy văn được xem xét và mô hình hoá trong các tầng khí quyển, lớp tán lá của thảm phủ, đới rễ cây, tầng chuyển tiếp và tầng bão hoà. DHSVM (Distributed Hydrology-Soil Vegetation Model) DHSVM là mô hình thủy văn phân bố mô tả ảnh hưởng của địa hình và thảm thực vật đến dòng chảy thông qua các yếu tố cảnh quan. Mô hình được phát triển vào đầu những năm 1990 và mô hình tiếp tuc được phát triển thêm bởi Dennis P. Lettenmaier tại trường đại học Washington và Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương.Dữ liệu đầu vào cần thiết để chạy mô hình bao gồm dữ liệu thời tiết thời gian, dữ liệu về lưu vực như: DEM, đất, thảm thực vật, khí tượng, mạng lưới sông suối. II.2.2. Lựa chọn mô hình đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đối với tài nguyên nước cho lưu vực sông Đồng Nai Cơ sở để lựa chọn các mô hình cho đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất, mô phỏng dòng chảy là khả năng tích hợp của mô hình với hệ thống, thời gian chạy mô hình và sự ổn định của mô hình số khi sử dụng dự báo thực tế, giá thành của mô hình. Về mặt kỹ thuật cần xét tới độ chính xác của sơ đồ số giải của hệ phương trình vi phân, độ mềm dẻo khi tính toán và khả năng hiệu chỉnh sai số tức thời. 30 Hiện nay mô hình toán phát triển rất nhanh và ở Việt Nam dường như là công cụ không thể thiếu trong các nghiên cứu cũng như giải quyết các bài toán liên quan đến công tác quy hoạch, quản lý tài nguyên nước... Ở Việt Nam hiện nay khi tính toán ảnh hưởng của thay đổi bề mặt đệm như lớp phủ thực vật, hiện trạng sử dụng đất đến tài nguyên nước, mô phỏng dòng chảy thường sử dụng các mô hình mưa rào dòng chảy như Wespa, SWAT... Đặc biệt ở Việt Nam hiện nay mô hình SWAT được dùng khá phổ biến trong đánh giá ảnh hưởng thay đổi lớp phủ đến tài nguyên nước. Đây là mô hình có khả năng tích hợp với GIS nhờ đó nâng cao độ chính xác của kết quả mô phỏng dòng chảy từ mưa và các đặc trưng vật lý trên lưu vực. Tuy nhiên, việc ứng dụng thêm các mô hình toán trong nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của sự thay đổi của các yếu tố bề mặt đệm đến tài nguyên nước là điều cần thiết, đồng thời có thể so sánh được độ chính xác của kết quả tính toán giữa các mô hình. Lưu vực sông Đồng Nai là một trong những lưu vực có địa hình tương đối phức tạp vậy phải có một mô hình đòi hỏi phải xử lý tốt số liệu địa hình để phục vụ cho mô phỏng dòng chảy. Với những đặc trưng, tính năng của các mô hình toán thủy văn, thủy lực ở trên, đồng thời qua tình hình sử dụng cụ thể các mô hình này hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam.Với mong muốn đánh giá chính xác nhất ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất đối với tài nguyên nướctrên lưu vực sông Đồng Nai theo kịch bản hiện trạng sử dụng đất thì nghiên cứu đã lựa chọn mô hình BTOPMC. Đây là mô hình đã được ứng dụng để tính toán cân bằng nước, mô phỏng dòng chảy cho nhiều lưu vực sông ở Nhật cũng như một số lưu vực sông trên thế giới như sông Mêkông, sông Hoàng Hà...Ở Việt Nam những năm gần đây mô hình BTOPMC cũng đã đưa vào áp dụng cho việc tính toán một số lưu vực sông như sông Kone, sông Vu Gia-Thu Bồn, sông Trà Khúc – sông Vệ, sông Ba... Xét thấy mô hình BTOPMC là một mô hình không quá phức tạp, có tính ứng dụng cao, một số các số liệu đầu vào có thể thu thập được từ internet nhằm tiết kiệm thời gian và kinh phí. Bên cạnh đó do lý thuyết mô phỏng dòng chảy của mô hình BTOPMC có xét đến yếu tố thảm phủ, số liệu yêu cầu phù hợp với khả năng thu thập ở Việt Nam. Ngoài ra, mô hình cung cấp phương pháp dò tìm tối ưu các thông số cần đưa vào mô hình 31 tính toán. BTOPMC cho phép nhập các thông số đã ước tính cho các phương pháp vào mô hình, sử dụng phương pháp dò tìm tối ưu xác định được bộ thông số chung để mô phỏng dòng chảy trên sông Đồng Nai. Nghiên cứu đã quyết định lựa chọn sử dụng mô hình BTOPMC để đánh giá ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai. II.2.3. Cơ sở lý thuyết mô hình BTOPMC Mô hình BTOPMC được các nhà khoa học Nhật Bản thuộc trường Đại học Yamanashi xây dựng dựa trên cơ sở sử dụng TOPMODEL và phương pháp Muskingum - Cunge để diễn toán dòng chảy. Độ dốc lưu vực và đặc điểm địa hình là nhân tố chính để hình thành dòng chảy; Mạng lưới sông suối được thiết lập từ mô hình số độ cao (DEM - digital elevation model). Trong BTOPMC hướng dòng chảy được xác định bằng hướng độ dốc địa hình; Dòng chảy mặt được xem xét trong từng lưu vực con bằng dòng chảy tràn trên mỗi ô bề mặt lưu vực và dòng chảy trong sông; Tính toán dòng chảy hình thành bằng TOPMODEL và phương pháp Muskingum - Cunge; Xác định bộ thông số của mô hình có thể bằng tay hoặc tự động. Dưới đây là một số module cơ bản trong BTOPMC: - Module địa hình: Trong mô hình thủy văn, module mô hình số độ cao hay là mạng lưới tiêu thoát nước là một trong những module quan trọng nhất. Mô phỏng phân bố dòng chảy theo không gian và hướng dòng chảy trên lưu vực là một trong những tiến bộ của mô hình BTOPMC. Trong BTOPMC, mạng lưới sông suối đã được xác định tự động từ DEM. - Module mô phỏng quá trình hình thành dòng chảy: Căn cứ vào các kết quả phân tích địa hình, BTOPMC mô phỏng quá trình hình thành dòng chảy trong mỗi ô. BTOPMC giả thiết rằng dòng chảy hình thành trong mỗi ô tại 1 thời điểm là tổng của dòng chảy tràn và dòng chảy ngầm trên 1 đơn vị của đường đồng mức. Để mô phỏng dòng chảy trong sông, BTOPMC đã áp dụng phương pháp Muskingum - Cunge. Bộ thông số trong mô hình: Trong mô hình BTOMC, bộ thông số của mô hình bao gồm: To (m2/h) - Hệ số truyền dẫn bão hòa, m(m) - Hệ số phân rã truyền 32 dẫn; Srmax(m) - Khả năng trữ lớn nhất trong tầng rễ; Sbar0- Độ thiếu hụt ẩm bão hòa ban đầu và n0- Hệ số nhám tương đương có thể được xác định bằng tay hoặc tự động. Các số liệu điều tra về hiện trạng sử dụng đất và phân loại đất là không thể thiếu được khi xác định bộ thông số của mô hình. Kết quả mô phỏng được đánh giá bằng chỉ số Nash – Sutcliffe và tỷ số giữa lưu lượng mô phỏng với kết quả thực đo. Hình 2.1: Cấu trúc hình thành dòng chảy trong mô hình BTOPMC[20] Lượng mưa phân bố trên lưu vực được tính toán từ tài liệu thực đo bằng phương pháp đa giác Thiessien. Bốc thoát hơi tiềm năng (PET): Bốc thoát hơi tiềm năng là một trong những số liệu đầu vào qua trọng của BTOPMC. Thông thường nó được tính toán là tỷ lệ bốc thoát hơi lớn nhất từ lớp phủ thực vật trong điều kiện đủ ẩm. Tỷ lệ này được xác định dựa trên các số liệu khí tượng. Theo qui ước bốc hơi chậu được sử dụng như là bốc thoát hơi tiềm năng nhân với hệ số đất (Kp) và hệ số cây trồng (Kc). BTOPMC có thể sử dụng GIS và viễn thám thông tin không gian của đặc điểm lưu vực vật lý mà không quan sát mặt đất rộng lớn, và có khả năng liên quan các thông số của nó với tính năng lưu vực. Các mô hình BTOPMC đòi hỏi quá trình bốc hơi tiềm năng (PET) là đầu vào cho mô hình. Phương pháp Shuttleworth- Wallace được sử dụng để ước tính cả hai thành phần của quá trình bốc hơi tiềm 33 năng: thoát hơi tiềm năng (hoặc từ một thảm thực vật tán ướt hoặc khô) và bốc hơi tiềm năng từ mặt đất. Mô hình BTOPMC có thể sử dụng để mô phỏng dòng chảy: - Tại bất kì lưu vực nào, đặc biệt là các lưu vực lớn. - Trong vùng đất dốc, nơi mạng lưới sông suối được hình thành và địa hình là yếu tố chính kiểm soát hệ dòng chảy. - Mô hình sử dụng mạng lưới sông suối xác định từ mô hình số độ cao (DEM) bằng phương pháp mô phỏng mạng lưới sông suối tự động và các chỉ số kết quả về địa hình. - Tính toán mô phỏng dòng chảy bởi mô hình TOP và phương pháp diễn toán dòng chảy Muskingum – Cunge. - Xác định thông số bằng tay hoặc tự động thông qua xác định tham số của các lưu vực con. Hình 2.2: Cấu trúc đơn giản của mô hình TOP Nguồn: [32] Mô hình BTOPMC sử dụng cấu trúc mô hình TOP cho mô đun dòng chảy. Nó giả định ra các nguồn xả giống nhau dựa trên các mạng lưới về chỉ số đất, địa 34 hình bất kì trên 1 tiểu lưu vực. BTOPMC mở rộng quy mô của TOP từ vài ngàn km2 đến hàng chục ngàn km2 bằng việc ghép nối nhiều mô hình TOP. Mô hình thông số phân bố TOP là mô hình nhận thức mưa - dòng chảy. Mô hình hoạt động dựa trên các mô tả gần đúng về thuỷ văn, thuỷ lực. Để biểu diễn sự biến đổi của các trạng thái cũng như tính chất nội bộ của các lưu vực con, mô hình đã mô phỏng bằng các hàm số và sử dụng ít thông số nhất có thể để xác định giá trị các hàm số này.[1] Mô hình được xây dựng trên hai giả thiết cơ bản: A1. Các hoạt động dòng chảy ở vùng bão hòa có thể coi là ổn định và liên tục. A2. Gradien thủy lực của vùng bão hòa có thể coi xấp xỉ với độ dốc địa hình bề mặt cục bộ (tanβ) A3. Sự phân bố của khả năng chuyển nước ở chân dốc theo độ sâu là một hàm số dạng mũ của độ thiếu hụt ẩm của kho chứa hoặc độ sâu của mực nước ngầm. s mT T e    (2.1) Trong đó: To là khả năng chuyển nước sang bên khi đất mới bão hòa (m2/h), S là độ thiếu hụt ẩm của kho chứa (m) và m là một thông số của mô hình (m). Sau đây sẽ tập trung vào mô tả các thành phần cân bằng nước và mô tả đặc điểm chính của mô hình TOP: khả năng chứa nước của vùng đất rễ cây, dòng chảy bề mặt do sự bão hòa; dòng chảy bề mặt do vượt thấm; và cuối cùng là dòng chảy từ vùng bão hòa. 1) Khả năng chứa nước của vùng đất rễ cây Khả năng chứa nước của vùng đất rễ cây được mô tả bằng một bể chứa với thông số là SRmax. Nước được lấy ra từ bể chứa là lượng bốc hơi tiềm năng. Lượng mưa trong mạng lưới vượt quá khả năng chứa nước SRmax trong đất là số liệu vào cho các thành phần của mô hình ở bước sau. 2) Dòng chảy bề mặt từ vùng quá bão hoà Ở mô hình TOP, độ dẫn nước đã bão hoà của đất được dựa theo giả thiết thứ ba (A3):     = S oK z K exp fz (2.2) 35 Trong đó: z là độ sâu tới mực nước ngầm (Có trục hướng xuống dưới); K0 là độ dẫn nước tại điểm bề mặt đất (được coi là hằng số trên toàn bộ lưu vực); và f là hệ số của Ks ở độ sâu z (cũng được coi là hằng số trên toàn bộ lưu vực). /f m  (2.3) Δθ là hiệu số giữa lượng ẩm vùng bão hòa và lượng ẩm dư thừa tại cùng vị trí Theo giả thiết thứ hai (A2), gradient mực nước ngầm và dòng chảy vùng bão hoà tương đương với độ dốc của bề mặt đó (tanβ), vì thế tại vị trí i trên sườn dốc, lưu lượng dòng chảy vùng bão hoà ở chân dốc qi cho mỗi đơn vị đường đồng mức (m2/h) có thể mô tả bằng phương trình sau: ( )ifz i iq Ttan e  (2.4) Trong đó: tanβ là độ dốc của bề mặt đất tại vị trí i; Ti là khả năng vận chuyển nước tại điểm i; và qi là lưu lượng đơn vị tính theo chiều rộng. Giá trị Ti được tính bằng cách tích phân phương trình sau theo phương thẳng đứng 1 ( ) ( ) [ ( ) ( )] [ ( ) ( )] i z o i i s i s i s z K T z K x dx exp fz exp fZ K z K Z f f        (2.5) Trong đó: Z là chiều dày của vùng bão hoà. Theo giả thiết một (A1), tại bất kỳ một bước thời gian nào, tồn tại dòng chảy gần như ổn định qua lòng đất, từ đó đưa ra giả thiết thứ 4: A4. Tốc độ hồi phục nước ngầm r (m/h) đồng nhất theo không gian. Dòng chảy chân dốc lớp dưới bề mặt đất cho mỗi đơn vị chiều dài đường đồng mức qi được tính như sau: iq ra (2.6) Trong đó: a là diện tích sườn dốc được tiêu nước ứng với mỗi đơn vị chiều dài đường đồng mức (m2) tại điểm i. Kết hợp giữa phương trình (2.2) và phương trình (2.5), ta nhận được công thức mô tả liên quan giữa độ sâu mực nước ngầm zi và chỉ số địa hình ln(a/tanβ) tại điểm i, thông số f, khả năng vận huyển nước Ti, và tốc độ hồi phục r: 1 ln tan i i ra Z f T    (2.7) 36 Tích phân phương trình (2.7) cho toàn bộ diện tích của lưu vực (A) sẽ thu được giá trị trung bình độ sâu mực nước ngầm 𝑧̅. 1 1 ln tani i a z A f T    (2.8) Kết hợp (2.7), (2.8) và giả thiết r là hằng số: 1 lni i a Z z f Ttan           (2.9) Với 1 ln i i a A Ttan     (2.10) Giá trị trung bình của khả năng chuyển nước trên lưu vực được tính: 1 lno i i lnT T A   (2.11) Vì thế  l( ) n ln lni i o a T tan f z Tz             (2.12) Trong đó: 1 ln i a A tan     (2.13) Phương trình 2.12 có thể viết:  ln λ ln lni i o S S a T T m tan           (2.14) Phương trình (2.10) mô tả sự chênh lệch giữa độ thiếu hụt lượng nước ngầm trung bình của lưu vực và sự thiếu hụt lượng nước ngầm tại vùng cục bộ tại bất kỳ điểm nào trong cả giai đoạn về sự chênh lệch của chỉ số địa hình cục bộ với giá trị trung bình trong lưu vực. Từ phương trình, có thể thấy rằng tất cả các điểm có cùng chỉ số diện tích/ địa hình (a/Totanβ) sẽ hoạt động tương tự về mặt chức năng. Vì thế chỉ số a/T0tanβ là một chỉ số tương tự thuỷ văn. 3) Dòng chảy bề mặt từ vùng vượt thấm: Ở đa số các phiên bản của mô hình TOP, tính toán dòng chảy vượt thấm được dựa vào phương trình Philip (1957): 1/2 1 2 og cK St   (2.15) 37 Trong đó: g là khả năng thấm, S là thông số phụ thuộc vào thế mao dẫn của đất và độ dẫn thuỷ lực Ko, c là hệ số. S=SrKo1/2 (2.16) Ko, S và c được coi là hệ số không thay đổi trên toàn bộ lưu vực. 4) Tính toán dòng chảy từ vùng bão hoà: Phương trình (2.9) cho phép dự đoán các thành phần ở vùng bão hoà dựa vào giá trị độ sâu trung bình của tầng nước ngầm 𝑧̅ . Giá trị 𝑧̅ được cập nhật liên tục tại tất cả thời đoạn Δt trong phương trình sau: 1 t t t t V BQ Qz z t A       (2.17) QV là lưu lượng dòng chảy hồi phục của vùng bão hoà từ vùng không bão hoà. Thuật ngữ dòng chảy cơ bản Qb là sản phẩm của vùng bão hoà, được tính bằng cách tổng hợp các dòng chảy lớp dưới bề mặt theo suốt chiều dài của m kênh dòng chảy có chiều dài l.   1 j m j fz b j oQ l T tan e    (2.18) Thay zj bằng phương trình 2.9 1 m fz b j j j Q l a e e    (2.19) Vì aj là diện tích phân bố giữa 2 đường đồng mức đơn vị nên: 1j j m jl a A   (2.20) Vì thế fzbQ Ae e   (2.21) Do A là tổng diện tích của lưu vực nên đặt Qo = A 𝑒−𝛾 fzb oQ Q e  (2.22) 5) Dòng chảy từ vùng không bão hoà: Để tính toán sự biến đổi của dòng chảy từ vùng không bão hoà, mô hình sử dụng tối thiểu các thông số là độ ẩm vùng chưa bão hoà và độ sâu của mực nước ngầm (hay độ thiếu hụt nước). Mô hình TOP đã coi dòng chảy từ vùng bão hoà về cơ bản theo phương thẳng đứng. 38 Dòng chảy qv được tính tại vị trí i như sau: UZ v i d S q S t  (2.23) Trong đó: SUZ là độ ẩm của vùng không bão hoà, Si là độ thiếu hụt ẩm tại vùng bão hoà do tiêu nước (phụ thuộc vào độ sâu của nước ngầm). Thông số td là hằng số thời gian. Dòng chảy vào nước ngầm là qv. Sự tiêu nước này cũng chính là thành phần nạp lại nước ngầm của vùng bão hoà. Để tính toán cân bằng nước trung bình trên toàn lưu vực, tất cả lượng nước nạp lại này được cộng lại. Nếu Qv là tổng lượng nước nạp lại vào mực nước ngầm trong thời điểm bất kỳ thì: 1 , n v V i i i Q q A   (2.24) Trong đó Ai là diện tích của lớp chỉ số địa hình thứ i trong toàn bộ diện tích lưu vực. 6) Lượng bốc hơi: Để tính toán lượng bốc hơi với số thông số tối thiểu, mô hình TOP đã sử dụng một hàm số để tính toán lượng bốc hơi thực tế (EA) thông qua lượng bốc hơi tiềm năng (EP) và độ ẩm hiện trường khi mà EA không thể đo đạc trực tiếp. Khi vùng tiêu nước trọng lực ở vùng đất rễ cây bị làm cạn thì bốc hơi tiếp tục làm khô nước ở vùng này với tốc độ EA: 1 RZA P Rmax S E E S        (2.25) Trong đó: SRZ và SRmax tương ứng là độ thiếu hụt nước và khả năng chứa nước tối đa tại vùng đất rễ cây. 7) Diễn toán dòng chảy và cấu trúc của lưu vực con: Với những lưu vực có nhiều lưu vực con, việc coi dòng chảy chảy từ các phần khác nhau trên lưu vực tới cửa ra của lưu vực trong cùng một bước thời gian là không thích hợp. Beven và Kirkby (1979) đã đề xuất ra một hàm trễ cho dòng chảy trên đất liền và một hàm diễn toán dòng chảy trên kênh sử dụng trong mô hình TOP. Dòng chảy trên đất liền có thể diễn toán bằng cách dùng một thông số khoảng cách. Thời gian để tới cửa ra của lưu vực từ bất kỳ điểm nào được tính bằng: 39 1 υ tani i n ixt   (2.13) Trong đó: xi là độ dài và tanβi là độ dốc của phần thứ i trong quãng đường của cả dòng chảy được chia thành N phần. Thông số vận tốc υ (m/h) được giả thiết là hằng số. Trong mô hình BTOPMC các phương trình toán học cơ bản được giữ nguyên, và đã có một số cải tiến được cho phép ứng dụng của nó cho các lưu vực lớn. II.2.4. Các bước tiến hành nghiên cứu Toàn bộ quá trình đánh giá tác động của ảnh hưởng thay đổi SDĐ đến dòng chảy mặt được thực hiện theo sơ đồ tiếp cận như trong hình 2.3. Trong đó, trọng tâm là sử dụng mô hình BTOPMC để tính toán dòng chảy từ mưa theo các kịch bản SDĐ khác nhau. Trên cơ sở đó sẽ đánh giá sự thay đổi SDĐ có ảnh hưởng đến dòng chảy mặt như thế nào. Hình 2.3: Sơ đồ các bước tiến hành 40 CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG ĐỒNG NAI III.1. Xây dựng mô hình BTOPMC mô phỏng dòng chảy cho lưu vực sông Đồng Nai III.1.1. Số liệu đầu vào mô hình Yêu cầu số liệu đầu vào của mô hình được biểu diễn dưới hai dạng: dạng số liệu không gian và số liệu thuộc tính.  Số liệu không gian bao gồm: + Mô hình số độ cao Dữ liệu mô hình số độ cao DEM được lấy từ nguồn dữ liệu của NASA “Global 30 arc – second elevation dataset (GTOPO30)”. GTOPO là mô hình kĩ thuật số toàn cầu (DEM) với khoảng cách một ô lưới là 30 arc – giây (tương đươngvới 0,008333 độ hoặc khoảng 1km). Hình 3.1: Mô hình số độ cao lưu vực sông Đồng Nai 41 + Bản đồ hiện trạng sử dụng đất Dữ liệu sử dụng đất trên lưu vực sông Đồng Nai được thu thập vào năm 2000 và 2010 dưới dạng argis (*.shp) với 47 loại hình sử dụng đất, được phân loại và gộp lại thành 17 loại sử dụng đất theo bảng mã sử dụng đất trong BTOPMC. Trong mô hình BTOPMC dữ liệu này yêu cầu được chuyển về định dạng ASCII. Hình 3. 2: Dữ liệu sử dụng đất lưu vực sông Đồng Nai năm 2000 Hình 3. 3: Dữ liệu sử dụng đất lưu vực sông Đồng Nai năm 2010 42 + Bản đồ đất. Bản đồ đất được lấy từ nguồn của hiệp hội quốc tế FAO – UNESCO. Hình 3.4: Dữ liệu đất Các loại đất được chú thích bởi hiệp hội FAO – UNESCO với từng mã màu và mã số riêng. + Số liệu khí tượng bao gồm: Bên cạnh các dữ liệu dùng để mô phỏng hình dạng, đặc trưng lưu vực, mô hình còn sử dụng các dữ liệu khí tượng dưới dạng không gian để xây dựng đặc điểm khí tượng của lưu vực nghiên cứu. - Tốc độ gió - Số giờ nắng - Độ che phủ của mây - Lượng bức xạ - Nhiệt độ trung bình tháng - Lượng bốc hơi - Lớp thảm phủ - Nhiệt độ trung bình ngày - Chỉ số NDVI 43 Nguồn số liệu được lấy từ trang web của Trung tâm phân phối số liệu khí tượng toàn cầu IPCC . Ngoài các số liệu dưới dạng không gian như trên, mô hình sử dụng thêm các số liệu thực đo của các trạm khí tượng, thủy văn trong và xung quanh lưu vực để tiến hành hiệu chỉnh và kiểm định cho mô hình. Lưu vực sông Đồng Nai có hệ thống trạm thủy văn phân bố khá đều, tuy nhiên thời gian quan trắc chưa liên tục và đủ dài ở một số trạm. Đề tài đã sử dụng số liệu thực đo của15 trạm đo mưa, 2 trạm thủy văn có thời gian quan trắc tương đối dài để mô phỏng và đánh giá ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai. Bảng 3. 1 : Danh sách trạm khí tượng được sử dụng trong nghiên cứu STT Trạm Kinh Độ Vĩ Độ 1 Tà Pao 107o43'20" 11o07'40" 2 Di Linh 108o05' 11o35' 3 Trảng Bom 107o00' 10o56' 4 Túc Trưng 107o12' 11o05' 5 Đồng Phú 106o54' 11o32' 6 Phước Hòa 106o46' 11o14' 7 Phước Long 106o59' 11o50 8 Tà Lài 107o22' 11o22' 9 Trị An 107o00' 11o05' 10 Liên Khương 108o23' 11o45' 11 Biên Hòa 106o51' 10o57' 12 Đà Lạt 108o27' 11o57' 13 Xuân Lộc 107o14' 10o56' 14 Phan Rang 107o49' 11o32' 15 Bù Đăng 107o25' 11o31 Bảng 3. 2: Danh sách trạm thủy văn được sử dụng trong nghiên cứu TT Trạm Kinh độ Vĩ độ Diện tích Sông 1 Tà Lài 107o22' 11o22' 10170 Đồng Nai 2 Phước Hoà 106o46' 11o14' 5240 Bé 44 Hình 3.5: Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn được sử dụng trong nghiên cứu Từ bộ dữ liệu dạng bản đồ có được ở trên, sử dụng phần mềm hệ thông tin địa lý Arcgis:  Khoanh vùng và tiến hành cắt lưu vực cần tính đối với từng loại dữ liệu thuộc dạng không gian.  Thay đổi khoảng cách giữa 1 ô lưới về 0,008333 độ sao cho số hàng và số cột của tất cả các bản đồ phải khớp nhau.  Chuyển đổi dữ liệu từ dạng vector sang raster rồi đưa dữ liệu về dạng cuối cùng ASCII dưới định dạng file txt. III.1.2.Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình a. Quy trình hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Hiệu chỉnh thông số là một trong những bước đầu tiên và quan trọng khi xây dựng mô hình. Việc hiệu chỉnh thông số nhằm tìm ra bộ thông số hợp lý nhất cho lưu vực. Khi kết quả hiệu chỉnh đạt yêu cầu mới chuyển sang bước tiếp theo. 45 Việc hiệu chỉnh thông số mô hình chủ yếu được tiến hành bằng cách thay đổi thông số mô hình bao gồm các thông số về địa hình như: mo: độ dốc, n: độ nhám, SD bar: ngưỡng thấm. Các thông số liên quan đến khả năng thấm của từng thành phần trong đất như đất sét, đất cát, đất bùn. Ngoài ra trong mô hình BTOMC còn hiệu chỉnh các thông số liên quan đến các loại thảm phủ và mức độ thấm bão hòa cho từng nhóm thảm phủ. -Phương pháp hiệu chỉnh thông số ở đây dùng phương pháp thử sai như sau: Hình 3.6: Sơ đồ quá trình hiệu chỉnh mô hình b) Chỉ tiêu đánh giá Việc đánh giá mức độ phù hợp của chuỗi số liệu mô phỏng (tính toán) với chuỗi số liệu thực đo có thể tiến hành bằng trực quan (so sánh hai đường quá trình thực đo và tính toán trên biểu đồ ), đồng thời kết hợp chỉ tiêu NASH để kiểmtra. Mô hình sử dụng chỉ tiêu Nash – Sutcliffe(Nash and Sutcliffe 1970). N = 1− ∑ (𝑄𝑡𝑡𝑖−𝑄𝑡𝑑𝑖) 2𝑁 𝑖=1 ∑ (𝑄𝑡𝑑𝑖−�̅�𝑡𝑑) 2𝑁 𝑖=1 Trong đó, N là chỉ số Nash – Sutcliffe sử dụng để đánh giá khả năng mô phỏng của dòng chảy. + Tiêu chuẩn đánh giá như sau: Chỉ tiêu Mức Loại N 0,4 – 0,6 Kém 0,6 – 0,85 Khá > 0,85 Tốt 46 b) Hiệu chỉnh mô hình BTOPMC cho lưu vực sông Đồng Nai Đối với việc hiệu chỉnh nghiên cứu đã sử dụng chuỗi số liệu mưa và lưu lượng bắt đầu từ ngày 1/1/2000 đến ngày 31/12/2000. - Chuỗi số liệu mưa của các trạm Trị An, Trảng Bom, Túc Trưng, Xuân Lộc, Tà Pao, Tà Lài, Bù Đăng, Phan Rang, Di Linh, Liên Khương, Đà Lạt, Biên Hòa, Phước Long, Đồng Phú, Phước Hòa. - Chuỗi số liệu lưu lượng là chuỗi số liệu thực đo ngày tại trạm Tà Lài và trạm Phước Hòa. - Sau khi hiệu chỉnh bằng phương pháp thử sai nghiên cứu đã thu được kết quả bộ thông số như sau:  Thông số về địa hình lưu vực Trong đó m: độ dốc no: hệ số nhám. SD bar: ngưỡng thấm  Các loại hình sử dụng đất và thông số mức độ thấm bão hòa của từng nhóm thảm phủ. - Trạm Phước Hòa - Trạm Tà Lài  Thông số về khả năng thấm của từng thành phần trong đất: đất sét, cát và bùn. 47 - Trạm Phước Hòa Soil Transimivity(T0) T0_Clay 10 T0_Sand 25 T0_Silt 8 - Trạm Tà Lài Soil Transimivity(T0) T0_Clay 12 T0_Sand 23 T0_Silt 10 Qua quá trình hiệu chỉnh bộ thông số bằng phương pháp thử sai với từng thông số qua các lần mô phỏng đã tìm ra được các thông số ảnh hưởng chính tới sự thay đổi lưu lượng dòng chảy đó là: T0- Khả năng thấm của từng thành phần trong đất và Srmax- Mức độ thấm bão hòa của từng nhóm thảm phủ. Có thể nhận thấy rằng trên lưu vực các thông số ảnh hưởng đến dòng chảy có sự biến đổi tuy nhiên sự biến đổi là không nhiều giữa hai trạm.  Kết quả đường quá trình tính toán và thực đo trường hợp hiệu chỉnh cho lưu vực sông Đồng Nai đối với trạm Phước Hòa được thể hiện như hình dưới đây: Hình 3.7: Kết quả hiệu chỉnh mô hình BTOPMC cho lưu vực sông Đồng Nai- Trạm Phước Hòa 48 + Chỉ tiêu nash sau khi hiệu chỉnh đối với trạm Phước Hòa  Kết quả đường tính toán và thực đo trường hợp hiệu chỉnh cho lưu vực sông Đồng Nai đối với trạm Tà Lài được thể hiện như sau: Hình 3.8: Kết quả hiệu chỉnh mô hình BTOPMC cho lưu vực sông Đồng Nai- Trạm Tà Lài + Chỉ tiêu nash sau khi hiệu chỉnh đối với trạm Tà Lài Từ kết quả hiệu chỉnh cho hai trạm Phước Hòa và Tà Lài có thể thấy đường quá trình tính toán và thực đo tại mỗi trạm đều có sự tương đồng về dạng đường và thời điểm xuất hiện đỉnh lũ. So sánh dòng chảy ngày giữa tính toán và thực đo giai đoạn hiệu chỉnh thấy rằng BTOPMC đã mô phỏng được khá chính xác quá trình dòng chảy trong kịch bản năm 2000, mặc dù xuất hiện một số đỉnh chưa phù hợp với đường quá trình và với dòng chảy nhỏ có giá trị vượt quá thực đo. 49 Kết quả cụ thể được thể hiện qua hệ số Nash đối với trạm Phước Hòa đạt 0,73 và trạm Tà Lài đạt 0,74. Bộ thông số của mô hình trong trường hợp hiệu chỉnh cũng phù hợp với đặc điểm lưu vực sông Đồng Nai đảm bảo độ tin cậy phục vụ cho nghiên cứu tiếp theo. c) Kiểm định thông số mô hình BTOPMC cho lưu vực sông Đồng Nai Để kiểm định mức độ chính xác bộ thông số của mô hình ta sử dụng bộ thông số của trường hợp hiệu chỉnh để tiến hành kiểm định. Thời gian kiểm định từ ngày 1/1/2002- 31/12/2002. Kết quả kiểm định được thể hiện như sau:  Kết quả đường quá trình tính toán và thực đo trường hợp kiểm định cho lưu vực sông Đồng Nai đối với trạm Phước Hòa được thể hiện như hình dưới đây: Hình 3.9: Kết quả kiểm định mô hình BTOPMC cho lưu vực sông Đồng Nai- Trạm Phước Hòa + Chỉ tiêu Nash sau khi kiểm định đối với trạm Phước Hòa 50  Kết quả đường tính toán và thực đo trường hợp kiểm định cho lưu vực sông Đồng Nai đối với trạm Tà Lài được thể hiện như sau: Hình 3.10: Kết quả kiểm định mô hình BTOPMC cho lưu vực sông Đồng Nai- Trạm Tà Lài + Chỉ tiêu Nash sau khi kiểm định đối với trạm Tà Lài Kết quả kiểm định mô hình với chỉ số Nash đạt 0,76 đối với trạm Phước Hòa và 0,81 đối với trạm Tà Lài có thể thấy đường quá trình tính toán và thực đo đảm bảo, đạt kết quả khá. Như vậy bộ thông số của mô hình đã được kiểm định và có thể được dùng trong việc tính toán mô phỏng dòng chảy và đánh giá ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất để phục vụ cho các bài toán khác trên lưu vực sông Đồng Nai. 51 III.2. Đánh giá hiện trạng sử dụng đất trên lưu vực sông Đồng Nai và ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai III.2.1. Đánh giá hiện trạng sử dụng đất trên lưu vực sông Đồng Nai Với bộ bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2000 và 2010 của các tỉnh trên lưu vực sông Đồng Nai đã thu thập được tiến hành biên tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất của toàn lưu vực và được trình bày trong hình 3.11, hình 3.12. Các loại hình sử dụng đất chính tại lưu vực bao gồm: (1) Đất nông nghiệp, (2) Đất lâm nghiêp, (3) Đất chuyên dùng, (4) Đất ở, (5) Đất chưa sử dụng và sông suối núi đá. Sự thay đổi giữa các kiểu sử dụng đất qua hai giai đoạn từ 2000 đến 2010 có sự biến động rõ rệt. Bảng 3.3:Các loại hình sử dụng đất trong khu vực nghiên cứu Đơn vị: ha Ký hiệu đất Các loại sử dụng đất Năm 2000 Diện tích (ha) Năm 2010 Diện tích (ha) Biến động diệ...còn lại 47 35 -12 0 23 Đất trồng cỏ dùng vào chăn nuôi 90,898 91,343 445 0,01 25 Đất trồng cỏ tự nhiên cải tạo 996 542 -453 -0,01 24 Đất trồng cỏ 177 199 23 0,00 29 Đất có mặt nước nuôi trồng thuỷ sản 35,150 47,237 12,087 0,22 28 Đất chuyên nuôi tôm 1,866 1,566 -300 -0,01 27 Đất chuyên nuôi cá 1,776 1,455 -321 -0,01 Đất lâm nghiệp có rừng 2,210,331 2,343,944 133,612 2,40 31 Đất có rừng tự nhiên sản xuất 1,693,196 1,768,139 74,942 1,35 33 Đất có rừng tự nhiên phòng hộ 450,589 432,201 -18,388 -0,33 34 Đất có rừng tự nhiên đặc dụng 18,502 10,473 -8,029 -0,14 35 Đất trồng rừng 20,892 109,381 88,490 1,59 36 Đất trồng rừng sản xuất 20,489 18,277 -2,212 -0,04 37 Đất trồng rừng phòng hộ 6,598 5,442 -1,156 -0,02 38 Đất trồng rừng đặc dụng 66 31 -34 0,00 Đất chuyên dùng 177,770 208,962 31,192 0,56 43 Đất thuỷ lợi 4,723 7,388 2,665 0.05 44 Đất di tích lịch sử 137 337 200 0,00 45 Đất an ninh quốc phòng 142,585 146,601 4,016 0,07 46 Đất khai thác khoáng sản 830 1,090 260 0,00 47 Đất làm vật liệu xây dựng 432 2,932 2,500 0,04 41 Đất xây dựng 25,268 41,763 16,495 0.3 48 Đất làm muối 1,917 4,576 2,660 0,05 49 Đất nghĩa trang, nghĩa địa 611 1,018 408 0,01 50 Đất chuyên dùng khác 1,268 3,256 1,989 0,04 Đất ở 330,455 393,325 62,870 1,13 53 Ký hiệu đất Các loại sử dụng đất Năm 2000 Diện tích (ha) Năm 2010 Diện tích (ha) Biến động diện tích (ha) Tỷ lệ (%) 52 Đất ở đô thị 22,309 75,136 52,827 0,95 53 Đất ở nông thôn 308,145 318,189 10,044 0,18 Đất chưa sử dụng và sông suối, núi đá 379,870 278,510 -101,360 -1,82 55 Đất bằng chưa sử dụng 47,998 23,240 -24,758 -0,45 56 Đất đồi núi chưa sử dụng 165,466 85,285 -80,181 -1,44 57 Đất có mặt nước chưa sử dụng 1,486 801 -685 -0,01 58 Sông suối ao hồ 149,323 159,599 10,276 0,18 59 Núi đá không có rừng cây 5,454 4,555 -898 -0,02 60 Đất chưa sử dụng khác 10,143 5,030 -5,113 -0,09 Hình 3.11: Biểu đồ cơ cấu sử dụng sử dụng đất lưu vực sông Đồng Nai năm 2000 Hình 3.12:Biểu đồ cơ cấu sử dụng sử dụng đất lưu vực sông Đồng Nai năm 2010 44.2% 39.8% 3.2% 5.9% 6.8% Đất nông nghiệp Đất lâm nghiệp có rừng Đất chuyên dùng Đất ở Đất chưa sử dụng và sông suối, núi đá 42.0% 42.2% 3.8% 7.1% 5.0% Đất nông nghiệp Đất lâm nghiệp có rừng Đất chuyên dùng Đất ở Đất chưa sử dụng và sông suối, núi đá 54 Hình 3.13: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất lưu vực sông Đồng Nai năm 2000 Hình 3.14: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất lưu vực sông Đồng Nai năm 2010 Nguồn: [15] 55 Dựa trên hiện trạng sử dụng đất lưu vực sông Đồng Nai qua hai kịch bản năm 2000 và 2010 có thể nhận thấy rằng: Do áp lực về gia tăng dân số cũng như đô thị hóa làm cho các loại hình sử dụng đất thay đổi cụ thể đất nông nghiệp đất, chưa sử dụng có xu hướng suy giảm, đất ở và các loại khác có xu hướng tăng lên. Tình hình sử dụng đất của LVSĐN cụ thể như sau: Hiện trạng và biến động đất nông –lâm nghiệp trên lưu vực sông: Tổng diện tích nhóm đất nông nghiệp của trên LVSĐN năm 2010 là 2,330,927ha, giảm 126,314 ha so với năm 2000. Trong cơ cấu đất sản xuất nông nghiệp, diện tích đất trồng lúa có sự suy giảm đặc biệt đối với đất trồng lúa 2-3 vụ, trung bình mỗi năm giảm gần 6000 ha. Nguyên nhân giảm chủ yếu do chuyển từ đất trồng lúa kém hiệu quả sang các loại đất nông nghiệp khác, như: đất trồng rau, màu hoặc trồng cây công nghiệp , cây công nghiệp lâu năm trồng cây cảnh, cây ăn quả, nuôi trồng thủy sản và các loại đất phi nông nghiệp (công trình công cộng, phát triển đô thị và các khu dân cư nông thôn, hoặc đất sản xuất, kinh doanh). Sự gia tăng này có thể đến từ việc mở rộng một phần quỹ đất chưa sử dụng, khai phá rừng, đất lâm nghiệp... Giai đoạn 2000-2010, diện tích đất lâm nghiệp có xu hướng tăng nhẹ do sự chuyển đổi sử dụng đất, từ 2,210,331 ha năm 2000 tăng lên 2,343,944ha năm 2010. Trong đó diện tích đất trồng rừng tăng khoảng gần 75000 ha và tăng chủ yếu ở đất rừng sản xuất. Một số diện tích đất rừng giảm chủ yếu do đất lâm nghiệp chuyển sang các loại: đất trồng cây lâu năm, đất sản xuất kinh doanh, đất có mục đích công cộng, đất giao thông, Diện tích đất nuôi trồng thủy sản có sự tăng trưởng từ 38,792 ha lên đến 50,258 ha. Năm 2010, diện tích đất nuôi trồng thủy sản chiếm 0,21% trong tổng cơ cấu đất nông nghiệp. Hiện trạng và biến động đất phi nông nghiệp: Diện tích đất phi nông nghiệp trên LVSĐN có mức tăng trưởng tương đối nhanh và tuyến tính trong vòng một thập niên qua. 56 Diện tích đất phi nông nghiệp tăng chủ yếu là đất chuyên dùng (31,000 ha), đất ở (62,870 ha). Hiện nay, tốc độ đô thị hóa diễn ra rất nhanh cùng với việc xây dựng mới các cụm công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, hình thành các khu du lịch, các khu vui chơi giải trí, phát triển hạ tầng giao thông, thủy lợi đã làm cho diện tích đất chuyên dùng tăng rất lớn để đảm bảo cho mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội; mặt khác do chuyển từ đất nông nghiệp, đất chưa sử dụng và các loại đất phi nông nghiệp khác sang xây dựng các công trình như giao thông, thủy lợi, cơ sở giáo dục – đào tạo và đất sản xuất kinh doanh phi nông nghiệp, đất ở Diện tích đất chưa sử dụng có giảm 101,360 ha. Diện tích đất chưa sử dụng giảm do đưa vào sử dụng cho các mục đích nông nghiệp, phi nông nghiệp phù hợp với nhu cầu phát triển kinh tế – xã hội, với điều kiện thực tế của từng địa phương. Thực trạng cơ cấu loại hình sử dụng đất cho thấy diện tích và cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp có sự chuyển dịch theo hướng tăng diện tích đất cây trồng có giá trị, thích ứng với biến đổi khí hậu đặc biệt là sau đợt hạn hán, xâm nhập mặn. Đối với đất phi nông nghiệp đặt biệt là đất ở và đất sản xuất kinh doanh phi nông nghiệp biến động tăng, chủ yếu do xây dựng các công trình công cộng, hình thành các cơ sở sản xuất kinh doanh, khu dân cư trong đô thị, các tuyến dân cư nông thôn do nhu cầu tăng dân số. Đất chưa sử dụng tiếp tục được đưa vào sử dụng cho mục đích nông nghiệp, trồng rừng, khoanh nuôi rừng với quy mô khác nhau, đất chưa sử dụng là đất bãi bồi ven biển, đã được khai thác để đưa vào sử dụng, trong những năm tới những vùng đất bãi bồi ven biển cũng phải được quy hoạch, trồng rừng lấn biển, góp phần phát triển sản xuất nông, lâm nghiệp, tạo thêm công ăn việc làm, thu nhập cho nông dân và cải thiện môi trường sinh thái ở các tỉnh thuộc lưu vực sông. III.2.2. Ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai Để tính toán đánh giá được sự thay đổi dòng chảy cho lưu vực sông Đồng Nai theo các kịch bản thay đổi sử dụng đất thì tất cả các yếu tố đầu vào như: Bản đồ địa hình, bản đồ thổ nhưỡng, số liệu khí tượng, số liệu bốc hơi, bộ thông số đã được 57 hiệu chỉnh và kiểm định ở trên được giữ nguyên. Học viên đã thay đổi bản đồ sử dụng đất năm 2010 bằng bản đồ sử dụng đất năm 2000 và tiến hành chạy lại mô hình BTOPMC trong thời đoạn năm 2010 để so sánh với dòng chảy tính toán khi sử dụng bản đồ sử dụng đất năm 2010. Sự thay đổi dòng chảy tính toán với kịch bản sử dụng đất so với hiện trạng sử dụng đất năm 2010 mô tả tác động của thay đổi thảm phủ đối với dòng chảy của lưu vực. Kết quả biến đổi của dòng chảy được thể hiện trong hình và bảng dưới đây: Hình 3.15: Lưu lượng của dòng chảy tại trạm Phước Hòa khi thay đổi kịch bản sử dụng đất năm 2000 Hình 3.16: Thay đổi lưu lượng tháng kịch bản năm 2000 so với kịch bản năm 2010 đối với trạm Phước Hòa 0 100 200 300 400 500 600 700 800 L ư u l ư ợ n g Q ( m 3 /s ) Thời gian KB2010 KB2000 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII L ư u l ư ợ n g Q (m 3 /s ) Tháng KB2010 KB2000 58 Bảng 3. 4: Thay đổi dòng chảy trung bình tháng, năm tại trạm Phước Hòa ứng với sử dụng đất theo kịch bản 2000 so với kịch bản 2010 Tháng 2000 2010 Thay đổi dòng chảy tháng (%) I 73,43 73,53 0,74 II 40,09 38,61 1,61 III 31,19 29,54 1,64 IV 35,20 36,41 -0,55 V 51,76 47,76 3,70 VI 94,62 100,37 -3,44 VII 144,02 151,85 -4,51 VIII 178,08 185,51 -3,82 IX 418,31 425,16 -0,67 X 216,09 219,31 -0,09 XI 148,80 149,78 -0,90 XII 81,44 76,88 4,48 Năm 126,08 127,89 -1,41 Hình 3.17: Lưu lượng của dòng chảy của trạm Tà Lài khi thay đổi kịch bản sử dụng đất năm 2000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 L ư u l ư ợ n g Q ( m 3 /s ) Thời gian KB2010 KB2000 59 Hình 3.18: Thay đổi lưu lượng tháng kịch bản 2000 so với kịch bản năm 2010 đối với trạm Tà Lài Bảng 3. 5: Thay đổi dòng chảy trung bình tháng, năm tại trạm Tà Lài ứng với sử dụng đất theo kịch bản 2000 so với kịch bản 2010 Tháng 2000 2010 Thay đổi dòng chảy tháng (%) I 106,88 109,65 -0,37 II 58,75 58,44 0,60 III 41,35 40,92 0,52 IV 57,36 61,34 -1,29 V 136,06 141,00 -1,09 VI 153,54 163,57 -3,18 VII 289,69 300,65 -2,51 VIII 383,79 386,75 -1,74 IX 518,73 527,95 -0,07 X 446,87 451,58 -1,48 XI 308,86 312,83 -0,71 XII 186,04 181,84 3,32 Năm 223,93 228,04 -1,77 - 100 200 300 400 500 600 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII L ư u l ư ợ n g Q ( m 3 /s ) Tháng KB2010 KB2000 60 Sự biến động sử dụng đất ở lưu vực sông Đồng Nai có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến các đối tượng tài nguyên thiên nhiên khác trong lưu vực.Dựa vào kết quả tính toán, có thể nhận thấy là so với dòng chảy tại kịch bản sử dụng đất năm 2010 thì dòng chảy năm của kịch bản sử dụng đất năm 2000 giảm nhưng không nhiều. Dòng chảy kịch bản năm 2000 ở các tháng mùa lũ (VI- XI) có xu hướng giảm so với dòng chảy ở kịch bản sử dụng đất năm 2010. Trong khi đó dòng chảy kiệt ở kịch bản năm 2000 lại tăng so với áp dụng kịch bản năm 2010. Trong giai đoạn chuyển tiếp giữa mùa kiệt và mùa lũ dòng chảy biến đổi mạnh mẽ khi cuối mùa kiệt lượng mưa có xu hướng tăng, dẫn đến lưu lượng dòng chảy tăng. Dòng chảy mùa lũ trong giai đoạn này biến đổi đột ngột, lưu lượng tăng đáng kể so với mùa cạn, diễn ra trong 5 tháng, bắt đầu cuối tháng VI đầu tháng VII và kết thúc vào tháng XI, chiếm 65-85% dòng chảy năm. Ba tháng liên tục có lượng dòng chảy lớn nhất thường xuất hiện vào các tháng VIII-X. Dù tháng IX đã gần là tháng cuối của mùa mưa nhưng tổng lượng mưa tháng IX vẫn rất lớn và thường có những đợt mưa to trên diện rộng kéo dài, nên đỉnh lũ thường xuất hiện vào tháng IX hàng năm. Vì vậy, lưu lượng dòng chảy đạt cực đại vào tháng IX trong mùa lũ với lưu lượng trung bình tại trạm Phước Hòa là 418,31 m3/s, trạm Tà Lài là 518,73 m3/s (kịch bản năm 2000). Với kịch bản năm 2010 thì lưu lượng dòng chảy trung bình lớn nhất là 425,16 m3/s tại trạm Phước Hòa và 527,95m3/s tại trạm Tà Lài - Trạm Phước Hòa Vào các tháng mùa kiệt lưu lượng dòng chảy của kịch bản 2000 cao hơn lưu lượng dòng chảy của kịch bản 2010. Dòng chảy trong các tháng XII, I, III, IV có xu hướng tăng đặc biệt tăng mạnh vào tháng XI, I (tăng từ 0,7-1,64%)so với kịch bản năm 2010. Trong khi đó, dòng chảy vào mùa lũ lại giảm từ khoảng 0,09% - 3,5%.Sự giảm dòng chảy diễn ra vào các tháng VI, VII, VIII, IX, X. Đặc biệt dòng chảy có xu hướng biến động trong thời đoạn chuyển tiếp giữa cuối mùa cạn đầu mùa lũ (tháng V, VI). Có thể thấy rằng dòng chảy mùa lũ ổn định trong thời kỳ từ tháng 61 VIII- XI và lũ lớn nhất tập trung vào tháng IX với lưu lượng dòng chảy trung bình lớn nhất đạt xấp xỉ trên 500 m3/s. - Trạm Tà Lài Tương tự như trạm Phước Hòa, với các tháng mùa kiệt lưu lượng dòng chảy của kịch bản 2000 cũng cao hơn lưu lượng dòng chảy của kịch bản 2010. Dòng chảy trong các tháng XII, I, II, III có xu hướng tăng. Tuy nhiên so với trạm Phước Hòa thì dòng chảy có phần tăng nhẹ chỉ từ 0,6-3,32% so với kịch bản năm 2010. Khi vào mùa lũ dòng chảy có xu thế giảm so với kịch bản sử dụng đất năm 2000. Sự giảm dòng chảy diễn ra vào các tháng VI, VII, VIII với mức giảm không nhiều chỉ từ 0,07- 3,18%. Trong khi dao động tháng khá mạnh, dòng chảy năm cũng giảm nhưng không nhiều, chỉ khoảng 0,7-1,5% so với dòng chảy của kịch bản năm 2010. Lý giải cho nguyên nhân của sự biến đổi dòng chảy trên lưu vực sông Đồng Nai khi thay đổi kịch hiện trạng sử dụng đất là do với tình hình diện tích cây trồng, diện tích rừng cao và độ che phủ ở hiện trạng sử dụng đất năm 2000 chiếm tỷ lệ cao hơn so với hiện trạng sử dụng đất năm 2010 thì khả năng điều tiết của lưu vực sẽ tốt hơn, hạn chế được dòng chảy lũ, đồng thời tăng dòng chảy kiệt mặc dù sự tăng và giảm không đáng kể. Bên cạnh đó, dựa trên điều kiện phát triển kinh tế - xã hội của các địa phương thuộc địa bàn LVS Đồng Nai thì diện tích đất ở và đất chuyên dùng có xu hướng tăng lên và yếu tố này làm giảm khả năng giữ nước của bề mặt đệm khiến cho lưu lượng nước các tháng mùa lũ ở kịch bản năm 2010 cao hơn so với kịch bản năm 2000 đồng thời làm dòng chảy năm 2010 lớn hơn dòng chảy năm 2000.Sự phân bố các loại sử dụng đất – thảm phủ trong LVSĐN hiện tại còn chưa cân đối và có những ảnh hưởng nhất định đến dòng chảy trên lưu vực. Hơn nữa kết quả nghiên cứu cũng cho thấy khi thay đổi kịch bản sử dụng đất đã làm tăng dòng chảy kiệt và giảm dòng chảy lũ. Những thay đổi này trong dòng chảy năm và theo mùa chỉ ra những tác động của thay đổi sử dụng đất đối với biến đổi dòng chảy mặt trên lưu vực. Kết quả cho ta thấy được khả năng điều tiết của thảm thực vật. 62 III.3. Một số giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên đất và nước nhằm bảo vệ và phát triển bền vững tài nguyên nước trên lưu vực sông Đồng Nai.  Giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên đất  Giải pháp chuyển đổi cơ cấu cây trồng đối với từng vùng Vùng thượng lưu LVS Đồng Nai: - Chuyển đổi cơ cấu cây trồng với diện tích khoảng 100 ha nằm dọc 2 bên bờ sông Đa Nhim thường hay bị ngập lũ chính vụ hàng năm thành loại cây trồng có thời gian sinh trưởng trong vòng 8 tháng (từ tháng 1-8). - Thay đổi cơ cấu cây trồng thích hợp để tránh lũ chính vụ (từ tháng 8-10) đối với vùng ngập sâu, cố gắng dịch chuyển thời vụ 2 vụ Đông-Xuân và Hè-Thu muộn hơn chừng 1 tháng so với hiện nay (từ tháng 11- tháng 7 năm sau). Vào thời kỳ lũ chính vụ cần bỏ trống không sản xuất để lấy phù sa, vệ sinh đồng ruộng. Nếu có sản xuất vào thời gian này thì phải dùng loại lúa địa phương cao cây có khả năng chịu ngập cao và chấp nhận rủi ro khi có lũ lớn. - Trồng mới và bảo vệ rừng đầu nguồn để giảm lũ, tăng dòng chảy mùa khô đồng thời chống xói mòn và bạc màu đất. Vùng trung lưu LVS Đồng Nai - Khôi phục và trồng mới lại rừng đầu nguồn, chuyển đổi cơ cấu thời vụ đối với vùng ngập sâu - Khôi phục, bảo vệ và trồng rừng mới ở những nơi đất trống, đồi trọc hoặc cây công nghiệp dài ngày có tán rừng phía thượng nguồn và những sườn núi nằm ở 2 bên hạ lưu sông La Ngà để làm chậm lũ. Vùng hạ lưu LVS Đồng Nai Chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích hợp đối với vùng thường bị ngập trong vụ mùa bằng loại cây trồng chịu ngập cao hơn hoặc bỏ trống trong những tháng có lũ chính vụ, tránh những thiệt hại do lũ hàng năm có thể gây ra. Bên cạnh đó tổ chức sản xuất nông, lâm kết hợp trên đất dốc. Phát triển rừng cùng với các loại cây công nghiệp dài ngày nhằm góp phần cân bằng sinh thái, phát triển bền vững, khoanh nuôi bảo vệ rừng hiện có. Củng cố bảo vệ diện tích đất rừng 63 đầu nguồn, phòng hộ các hồ đập thủy điện nhằm hạn chế hiện tượng xói lở, sạt lở đất.  Giải pháp về cơ chế chính sách - Tiến hành lập quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất chi tiết đến cấp xã. - Sớm ban hành các cơ chế, chính sách khuyến khích sử dụng đất trống, đồi núi trọc đưa vào trồng rừng, khoanh nuôi tái sinh phục hồi rừng để bảo vệ, cải tạo đất. Có chính sách khuyến khích các tổ chức cá nhân nghiên cứu, áp dụng các biện pháp bảo vệ, cải tạo đất, sử dụng hợp lý, tiết kiệm, có hiệu quả đất đai, ngăn chặn tình trạng suy thoái đất, đê đảm bảo phát triển bền vững. - Thu hút các tổ chức, hộ gia đình, cá nhân trong và ngoài các tỉnh đầu tư khai thác diện tích đất trống, đồi núi trọc đưa vào sản xuất nông, lâm nghiệp. Kiên quyết xử lý các trường hợp sử dụng đất đai sai mục đích, không đúng quy hoạch làm rửa trôi, xói mòn, suy giảm sức sản xuất của đất. - Thí điểm áp dụng các mô hình canh tác bền vững trên đất dốc, nhanh chóng phố biến, tuyên truyền nhân ra diện rộng những mô hình đạt hiệu quả. - Tăng cường công tác phổ biến, tuyên truyền trên các phương tiện thông tin đại chúng nêu gương những điển hình tiến tiến sử dụng có hiệu quả đất đai theo hướng canh tác bền vững. - Tăng cường phục hồi, bảo vệ và phát triển rừng, đặc biệt là rừng phòng hộ đầu nguồn.  Giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên nước Lưu vực sông Đồng Nai nằm trong vùng phát triển kinh tế năng động bậc nhất của nước ta. Lưu vực hệ thống sông Đồng Nai được xem là nguồn nước cơ bản và quan trọng nhất trong phát triển kinh tế - xã hội vùng miền Đông Nam bộ, và cũng là vùng kinh tế trọng điểm phía Nam. Hệ thống sông thuộc lưu vực này có tiềm năng lớn về phát triển thủy điện, với tổng lượng điện cung cấp hàng năm hơn 5.000 GWh. Tuy nhiên, lưu vực sông Đồng Nai có tổng lượng nước chia đều trên đầu người mỗi năm thuộc loại thấp nhất Việt Nam. Chính vì thế, giải pháp sử dụng 64 và bảo vệ tài nguyên nước ngày càng trở nên cấp thiết đối với LVS ĐN và vùng phụ cận. - Tăng cường hiệu quả khai thác, sử dụng tài nguyên nước, bảo vệ toàn vẹn các dòng sông và các nguồn nước; chủ động phòng, chống suy thoái, cạn kiệt nguồn nước và giảm thiểu các tác hại, khắc phục hậu quả do nước gây ra. Tập trung vào việc cung cấp nước sinh hoạt cho con người, đảm bảo năng lực tưới cho các công trình thuỷ lợi cung cấp nguồn nước phục vụ sản xuất các vụ trong năm, đảm bảo nguồn nước cho nuôi trồng thuỷ sản, bảo vệ tính toàn vẹn của các vùng đất ngập nước ở các khu dự trữ sinh quyển, khu bảo tồn thiên nhiên, duy trì các dòng chảy môi trường trên các dòng sông chính và cung cấp nguồn nước cho các khu công nghiệp cũng như kiểm soát ô nhiễm nguồn nước. - Khai thác tổng hợp các hồ chứa thủy điện trên LVSĐN tạo thành bậc thang các hồ chứa trên dòng chính sông Đồng Nai, sông Bé, La Ngà và phụ lưu sông Đồng Nai để tham gia phòng chống, cắt lũ về mùa mưa bão cho hạ du; tích cực, chủ động điều tiết bổ sung lưu lượng, góp phần đáng kể trong việc cấp nước phục vụ sinh hoạt, sản xuất và bảo vệ môi trường vùng hạ du. - Xây dựng quy trình phối hợp giữa các công trình trong quá trình vận hành, bảo đảm sự chia sẻ, phân bố nguồn nước hợp lý, hài hòa giữa các lợi ích để phát huy đến mức cao nhất hiệu quả công trình cũng như việc khai thác tài nguyên nước sông, đồng thời bảo vệ lưu vực sông. - Xây dựng quy hoạch chia sẻ tài nguyên nước trên lưu vực sông Đồng Nai sẽ đưa ra một khung phối hợp cho quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội trên lưu vực sông, giải quyết các lợi ích cạnh tranh hay tranh chấp về sử dụng nguồn nước, về phát điện và cấp nước ở thượng nguồn đặc biệt là mùa khô. - Áp dụng biện pháp tiên tiến trong canh tác nông nghiệp, nhằm tăng hiệu quả sử dụng nước. - Tuân thủ nghiêm túc thông tư 65/2017/TT-BTNMT về quy định kỹ thuật xác định dòng chảy tối thiểu trên sông, suối và quy trình vận hành liên hồ chứa. Duy trì dòng chảy môi trường trên các đoạn sông nhằm không để tồn tại những 65 đoạn sông chết vào mùa cạn. Đây là giải pháp rất quan trọng nhằm ngăn chặn và phục hồi từng bước tình trạng suy thoái, cạn kiệt nguồn nước và duy trì hệ sinh thái thủy sinh trước hết trong giai đoạn mùa cạn, đồng thời ngăn chặn sự xâm nhập sâu của thủy triều và nước mặn ở khu vực cửa sông. - Đánh giá nghiêm túc khả năng tiếp nhận nước thải, sức chịu tải của nguồn nước sông, hồ trên lưu vực sông Đồng Nai theo thông tư 76/2017/TT-BTNMT. - Tuân thủ nghiêm túc các quy định trong quy trình vận hành liên hồ chức trên lưu vực sông Đồng Nai. - Cần phải có sự phối hợp giữa các tỉnh trong việc quy hoạch, quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai. 66 KẾT LUẬN Lưu vực sông Đồng Nai là một trong chín lưu vực sông lớn nhất ở Việt Nam. Việc đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai có ý nghĩa quan trọng giúp phát triển bền vững nguồn tài nguyên nướctrong bối cảnh biến đổi khí hậu. Vì vậy luận văn “Đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đến tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai” được tiến hành đã thu được kết quả chính như sau: 1) Đã tổng quan một cách khá đầy đủ tình hình nghiên cứu trong nước, ngoài nước và trên lưu vực sông Đồng Nai, đặc biệt là trong nước. Qua đó cho thấy: i) đã có nhiều công trình nghiên cứu tác động của thay đổi SDĐ đến dòng chảy; ii) chưa có công trình nào nghiên cứu cụ thể về sự ảnh hưởng của thay đổi SDĐ đến dòng chảy trên lưu vực sông Đồng Nai 2) Mô hình BTOPMC đã mô phỏng thành công lưu lượng dòng chảy cho lưu vực sông Đồng Nai. Nghiên cứu đã chứng minh được, khả năng ứng dụng GIS để xây dựng cơ sở dữ liệu đầu vào cần thiết cho quá trình thiết lập và chạy mô hình BTOPMC, cũng như chứng tỏ rằng mô hình BTOPMC có khả năng ứng dụng được cho các lưu vực sông ở Việt Nam. Cụ thể: i) Các thông số của mô hình BTOPMC đã được hiệu chỉnh, kiểm định thành công cho lưu vực sông Đồng Nai. Mô hình cho kết quả mô phỏng tương đối tốt với lưu lượng dòng chảy ngày chỉ tiêu Nash tại 2 trạm Phước Hòa và Tà Lài đạt từ 0,72- 0,81. ii) Đã làm sáng tỏ phần nào trong việc đánh giá thay đổi SDĐ dẫn đến thay đổi lượng dòng chảy trên lưu vực sông Đồng Nai. Cụ thể, khi thay đổi SDĐ năm 2010 so với 2000 trên lưu vực sông Đồng Nai đã làm cho dòng chảy theo mùa biến động mạnh trong khi đó dòng chảy năm thay đổi không nhiều dao động từ 0,7- 1,5%. 3) Đã đề xuất được một số các giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên đất và nước trên lưu vực sông Đồng Nai. 67 KIẾN NGHỊ Các kết quả trên đây mới chỉ là các kết quả bước đầu trong khoảng thời gian thực hiện luận văn ngắn ngủi nên đề tài vẫn còn một số hạn chế, sai sót. Thêm vào đó, do thời gian có hạn nên trong quá trình tìm hiểu, sử dụng mô hình chưa khai thác được hết các công cụ của mô hình nên rất mong muốn tiếp tục thực hiện mô hình đối với nhiều lưu vực sông khác để khẳng định tính đúng đắn của mô hình trong điều kiện ở Việt Nam. Ngoài ra luận văn cũng không đề cập đến sự tác động của đập thủy điện cho nên cần có nhiều nghiên cứu để làm sáng tỏ vấn đề này.Để mô hình có kết quả mô phỏng tốt hơn cần phải tăng độ chính xác của dữ liệu đầu vào, bản đồ hiện trạng sử dụng đất và thổ nhưỡng phải cập nhật thường xuyên những thay đổi. Cần thêm trạm đo lưu lượng để kết quả tính toán được chính xác hơn. Đồng thời kiến nghị xem xét thêm về các kịch bản BĐKH để đánh giá mối liên hệ giữa tác động của kịch bản kết hợp biến đổi khí hậu và sử dụng đất. 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Ngô Lê An. (2008). Giới thiệu mô hình TOP MODEL. Hội đập lớn và phát triển nguồn nước Việt Nam. 2. Bộ NN&PTNT. Báo cáo tình hình quản lý quy hoạch lưu vực sông Đồng Nai 2011, 2015. 3. Cao Đăng Dư cùng cộng sự. 1993. Đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước "Đánh giá hiện trạng sử dụng tài nguyên trên quan điểm sinh thái và phát triển bền vững". 4. Đỗ Đức Dũng, Nguyễn Ngọc Anh, Đoàn Thu Hà (2014), Đánh giá biến động tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai và vùng phụ cận. 5. Nguyễn Tiền Giang (2008).“Đánh giá ảnh hưởng của sự biến đổi tình hình sử dụng đất đến dòng chảy mặt lưu vực sông Lam sử dụng mô hình WetSpa. 6. Lê Thị Hướng.2017. Nghiên cứu đánh giá tác động của thay đổi sử dụng đất đến dòng chảy mặt lưu vực sông Sê San. 7. Nguyễn Thị Hồng, Nguyễn Thị Bích, Lê Hoàng Tú, Nguyễn Thị Huyền, Nguyễn Kim Lợi. Đánh giá ảnh hưởng của biến động sử dụng đất đến lưu lượng dòng chảy ưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn. Tạp chí Địa chất loạt A, số 351, 5-6-2015, tr49-59. 8. Đỗ Tiến Lanh. Quản lý tổng hợp lưu vực và sử dụng hợp lý TNN Hệ thống sông Đồng Nai. Đề tài KC 08.18/06-10. Viện Khoa học thủy lợi miền Nam. 9. Lưu Văn Năng, Nguyễn Thanh Lâm và Trần Đức Viên. 2013. Thay đổi sử dụng đất sản xuất nông nghiệp, đất lâm nghiệp ở tỉnh Đắk Nông giai đoạn 2000 – 2012. 10. Nguyễn Duy Liêm, Nguyễn Thị Hồng, Trương Phước Minh, Nguyễn Kim Lợi. 2011. Ứng dụng công nghệ gis và mô hình swat đánh giá lưu lương dòng chảy lưu vực sông Bé. Hội thảo ứng dụng GIS toàn quốc 11. Nguyễn Ý Như, Nguyễn Thanh Sơn (2009), “Ứng dụng mô hình SWAT khảo sát ảnh hưởng của các kịch bản sử dụng đất đối với dòng chảy lưu vực 69 sông Bến Hải” Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên & Công nghệ T.25 Số 3S (2009) 492-498. 12. Nguyễn Kỳ Phùng, Lê Thị Thu An (2012) Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy lưu vực sông Đồng Nai. Tạp chí Khoa học và Công nghệ thủy lợi. 13. Hoàng Minh Tuyển. 2015-2016. Nghiên cứu vai trò của điều kiện khí tượng thủy văn, mặt đệm và sử dụng nước trên lưu vực sông Sài Gòn - Đồng Nai trong sự hình thành tài nguyên nước dưới đất vùng hạ lưu và đề xuất định hướng và giải pháp khai thác sử dụng hợp lý. 14. Nguyễn Nam Trung. 2014. Ứng dụng mô hình Swat và hệ thông tin địa lý để đánh ảnh hưởng của sự thay đổi sử dụng đất đến lưu lượng dòng chảy tại lưu vực sông Cầu. 15. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất của các tỉnh thuộc lưu vực sông Đồng Nai năm 2000 và 2010. Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh Lâm Đồng, Đăk Nông, TP Hồ Chí Minh, Bà Rịa – Vũng Tàu, Bình Dương, Đồng Nai, Bình Phước, Tây Ninh, Long An, Bình Thuận, Ninh Thuận. 16. Thông tư 65/2017/TT-BTNMT về quy định kỹ thuật xác định dòng chảy tối thiểu trên sông, suối và quy trình vận hành liên hồ chứa. 17. Thủ tướng chính phủ. (2008). Nghị định số 120/2008/NĐ-CP về quản lý lưu vực sông. 18. Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia. Số liệu khí tượng thủy văn từ năm 1979-2016. 19. Tổng cục thống kê. Niên giám thống kê các tỉnh Lâm Đồng, Đăk Nông, TP Hồ Chí Minh, Bà Rịa – Vũng Tàu, Bình Dương, Đồng Nai, Bình Phước, Tây Ninh, Long An, Bình Thuận, Ninh Thuận từ năm 2011-2015. 20. Viện Quy hoạch Thủy lợi miền Nam (2008), Quy hoạch tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai. 21. Viện QHTL Miền Nam. Quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên nước lưu vực sông Đồng Nai, 2008. 70 22. Viện QHTL Miền Nam, Bản đồ hiện trạng sử dụng đất lưu vực sông Đồng Nai 2000, 2010. Tiếng anh 23. 24. 25. 26. 27. Ammara Talib. 2015. Impacts of Land Cover and Climate Change on Water Resources in Suasco River Watershed. 28. Choi, W., Deal, B.M., 2008. Assessing hydrological impact of potential land use change through hydrological and land use change modeling for the Kishwaukee River basin (USA). J. Environ. Manage. 88, 1119–1130. 29. Di Gregorio, Jansen (1997), "A new concept for a Land Cover Classification System:Earth observation and evolution classification", Conference Proceedings Alexandria, Egypt, 10. 30. FAO (1997), "Land Cover Classification System (LCCS): Classification Concepts and User Manual ", Soil Resources, Management and Conservation Service. 31. Harbor, J., 1994. A practical method for estimating the impact of land use change on surface runoff, groundwater recharge and wetland hydrology. J. Am. Plan. Assoc. 60, 91–104. 32. Improved version of BTOPMC model and its application in event- based hydrologic simulations. Journal of Geographical Sciences. February 2007, Volume 17, Issue 1, pp 73-84. 33. Influence of human activitive on the BTOPMC model runoff simulations in large- scale watersheds. 34. Karvonen, T., Koivusalo, H., Jauhiainen, M., Palko, J., Weppling, K., 1999. A hydrological model for predicting runoff from different land use areas. J. Hydrol. 217, 253–265. 71 35. Lin, Y.-P., Hong, N.-M., Wu, P.-J., Verburg, P.H., 2007. Impacts of land use change scenarios on hydrology and land use patterns in the Wu–Tu watershed in Northern Taiwan. Lands. Urban Plan. 80 (1–2), 111–126. 36. Liu, Y.B., Gebremeskel, S., De Smedt, F., Hoffmann, L., Pfister, L., 2006. Predicting storm runoff from different land use classes using a Geographical Information System based distribution model. Hydrol. Process. 20, 533–548. 37. Nash, J. E.; Sutcliffe, J. V. (1970). "River flow forecasting through conceptual models part I — A discussion of principles". Journal of Hydrology. 10 (3): 282–290. doi:10.1016/0022-1694(70)90255-6. 38. Siriwardena, L., Finlayson, B.L., McMahon, T.A., 2006. The impact of land use change on catchment hydrology in large catchments: the Comet River, Central Queensland, Australia. J. Hydrol. 326, 199–214. 39. Turner, Clark, Kates, Richards, Mathews, Meyer (1990), The Earth as Transformed by Human Action. , Cambridge: Cambridge University. 40. William B. Meyer, B. L. Turner (1992), "Human Population Growth and Global Land-Use/Cover Change", Annual Review of Ecology and Systematics, 23, 39-61. 41. Zhang, X., Liu, Y., Fang, Y., Liu, B., Xia, D., 2011. Modeling and assessing hydrologic processes for historical and potential land-cover change in the Duoyingping watershed, southwest China. J. Phys. Chem. Earth 53–54, 19– 29. LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ và tên: Nguyễn Quỳnh Nga Ngày tháng năm sinh: 07/10/1994 Nơi sinh: Bắc Ninh Địa chỉ liên lạc: Viện Địa lý- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Quá trình đào tạo: Đại học: - Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: từ 9/2012 đến 6/2016. - Trường đào tạo: Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội - Ngành học:Thủy văn Bằng tốt nghiệp đạt loại: Khá Thạc sĩ: - Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: từ 12/2016 đến 8/2018 - Chuyên ngành học: Thủy văn Quá trình công tác: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhận Từ tháng 1/2017 đến nay Viện Địa lý- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Nhân viên XÁC NHẬN QUYỂN LUẬN VĂN ĐỦ ĐIỆU KIỆN NỘP LƯU CHIỂU CHỦ NHIỆM KHOA (BỘ MÔN) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)