Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán trong quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Krông Pô Kô

mở đầu I. Tính cấp thiết của đề tài Trong những thập kỷ gần đây, ở Việt Nam nói chung và ở Tây Nguyên nói riêng đang phải đối mặt với những thách thức to lớn trong phát triển kinh tế xã hội. Do áp lực gia tăng dân số và tốc độ phát triển kinh tế nhanh chóng, nhiều nguồn tài nguyên thiên nhiên - đặc biệt là tài nguyên nước - đã bị con người sử dụng không hợp lý. Báo cáo Phát triển kinh tế xã hội nông thôn Tây Nguyên giai đoạn 1996-2000 và năm 2010 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (tháng 6/1996) đã nhận định "Môi trường Tây Nguyên đang bị suy thoái nghiêm trọng do rừng bị tàn phá, đất đai bị suy thoái và tài nguyên bị sử dụng mất cân đối. Cần có biện pháp cấp thiết để bảo vệ và phục hồi môi trường sinh thái, sử dụng hợp lý các tài nguyên thiên nhiên, nhất là tài nguyên đất và nước, để phục vụ cho phát triển một nền nông nghiệp bền vững ở Tây Nguyên”. Bởi vậy, vấn đề nghiên cứu phát triển bền vững tài nguyên nước có một ý nghĩa chiến lược đối với sự phát triển trên lưu vực sông. Các biện pháp hữu hiệu về sử dụng hợp lý, khai thác bền vững tài nguyên nước, bảo vệ các hệ sinh thái nước phụ thuộc vào sự phát triển khoa học kỹ thuật, kiến thức về tài nguyên nước, trình độ và khả năng sử dụng tài nguyên nước. Trên cơ sở đó, đồ án đã lựa chọn khu vực nghiên cứu là lưu vực sông Krông Pô Kô chảy qua địa phận tỉnh Kon Tum, thuộc Tây Nguyên, làm đối tượng nghiên cứu thử nghiệm trong việc nghiên cứu ứng dụng một số công cụ phục vụ cho việc quản lý, phát triển tài nguyên nước bền vững trong lưu vực. Mục tiêu của đồ án là nghiên cứu ứng dụng mô hình toán và khả năng quản lý lưu vực bằng hệ thống thông tin địa lý (GIS), nghiên cứu để làm rõ thêm vấn đề quản lý tổng hợp tài nguyên nước trên một lưu vực sông. Qua đó, nhằm đóng góp những luận cứ khoa học trong tổng thể phát triển bền vững tài nguyên thiên nhiên. Vì vậy, đồ án tốt nghiệp được lựa chọn với tiêu đề là “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán trong quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Krông Pô Kô”. II. Mục tiêu nghiên cứu của đồ án 1. Nghiên cứu ứng dụng mô hình AV SWAT trong tính toán dòng chảy mặt có xét tới ảnh hưởng của địa hình, đất và hiện trạng sử dụng đất. Qua đó đánh giá ảnh hưởng bằng định lượng những tác động của việc thay đổi sử dụng đất tới dòng chảy trên lưu vực. 2. Phân tích đánh giá tài nguyên nước mặt và nghiên cứu ứng dụng mô hình CROPWAT tính nhu cầu nước hệ thống. 3. Nghiên cứu ứng dụng mô hình quản lý tổng hợp tài nguyên nước IQQM tính cân bằng nước cho lưu vực sông Krông Pô Kô theo các phương án khác nhau và bước đầu đánh giá định lượng ảnh hưởng của lớp phủ rừng tới một số đặc trưng thuỷ văn cơ bản trong lưu vực. 4. Nhận xét và kết luận về khả năng đáp ứng nguồn nước của hệ thống. Đưa ra một số kiến nghị và đề xuất một số biện pháp trong quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Krông Pô Kô. III. Nội dung các vấn đề cần giải quyết. - Trình bày một số khái niệm về quản lý tổng hợp tài nguyên nước - Cập nhật tài liệu khí tượng thủy văn tới năm 2003, các bản đồ GIS để tính toán đánh giá tài nguyên nước mặt lưu vực sông Krông Pô Kô. - ứng dụng mô hình AV SWAT tính toán dòng chảy mặt lưu vực. Phân tích số liệu và tách dòng chảy của các lưu vực con về các khu tưới. Thay đổi hiện trạng sử dụng đất, tính toán và so sánh đánh giá dòng chảy so với trường hợp trước khi thay đổi hiện trạng. Đưa ra nhận xét về ảnh hưởng của lớp phủ rừng đối với dòng chảy lưu vực. - Xác định nhu cầu nước cho các ngành kinh tế đến năm 2010. ứng dụng mô hình CROPWAT tính toán xác định nhu cầu nước cho nông nghiệp. - Mô phỏng hệ thống cân bằng nước lưu vực sông Krông Pô Kô bằng mô hình IQQM và tính toán cân bằng nước cho lưu vực ứng với 4 giai đoạn: (1) Giai đoạn hiện tại (2001) với diện tích thiết kế; (2) Giai đoạn hiện tại (2001) với diện tích tưới thực; (3) Thời điểm dự kiến 2010 và (4) Thời điểm 2010 ứng với hiện trạng sử dụng đất thay đổi. - Phân tích và đề xuất một số biện pháp quản lý tài nguyên nước trong lưu vực sông Krông Pô Kô. - Xây dựng trang Web và bộ Cơ sở dữ liệu quản lý thông tin, dữ liệu KTTV liên quan đến tài nguyên nước trong lưu vực. - Kiến nghị về khả năng khai thác và sử dụng tài nguyên nước trong lưu vực để đảm bảo phát triển bền vững. IV. Kết cấu của đồ án Đồ án chính, ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, được chia thành 4 chương: Chương 1: Tổng quan về quản lý tổng hợp tài nguyên nước và vấn đề ứng dụng mô hình toán trong quản lý tổng hợp tài nguyên nước. Chương 2 : Giới thiệu chung về lưu vực Krông Pô Kô. Chương 3. Nghiên cứu ứng dụng mô hình AV SWAT và IQQM trong tính toán quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực Krông Pô Kô. Chương 4. Quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Krông Pô Kô. Để hoàn thành đồ án, tôi đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiệt tình của thầy giáo NGND. GS. TS. Ngô Đình Tuấn, người đã có những ý kiến quý báu, chỉ bảo tận tình cho tôi trong việc định hướng nghiên cứu và hoàn thiện đồ án. Tôi cũng đã nhận được sự hướng dẫn rất nhiệt tình của cô giáo TS. Phạm Thị Hương Lan, người đã tận tình chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Tôi xin chân thành cảm ơn những sự giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thày, cô giáo trong Khoa Thuỷ văn – Môi trường, trường Đại học Thuỷ lợi, đã không ngừng giúp đỡ tôi không chỉ trong việc truyền thụ kiến thức mà còn cả trong việc rèn luyện con người trong những năm tháng ở trường Đại học, để tôi có được kết quả này. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Trung tâm Tư liệu - Trung tâm KTTV quốc gia, Phòng Quy hoạch Trung Trung bộ và Tây Nguyên - Viện Quy hoạch Thủy lợi, Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn tỉnh Kon Tum, Đài KTTV khu vực Tây Nguyên, các trạm khí tượng thuỷ văn ĐăkMốt, Kon Tum, Pleiku . đã cung cấp nguồn tài liệu và những kinh nghiệm quý báu để giúp tôi hoàn thiện đồ án; cảm ơn ông Mã Tuấn, Giám đốc Đài Khí tượng Thuỷ văn Tây Nguyên, đã giúp tôi rất nhiều trong đợt đi thực địa tại Tây Nguyên; cảm ơn ông Richard Beecham, một trong những tác giả của mô hình IQQM đã giúp tôi giải đáp những vướng mắc trong khi vận hành mô hình. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các bạn học trong lớp 42V đã tận tình trao đổi và đóng góp ý kiến cho đồ án. Do kiến thức và thời gian hạn chế nên đồ án còn có nhiều thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự góp ý của các thày giáo, cô giáo, các chuyên gia, các cán bộ khoa học và các bạn Xin trân trọng cảm ơn mọi sự giúp đỡ quý báu đó.