Luận văn thạc sĩ quản lý tài nguyên và môi trường đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu lên chất lượng nước của lưu vực sông 3s sê kông sê san sêrêpôk

Luận văn thạc sĩ môi trường phân tích quản lý tài nguyên và môi trường đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu lên chất lượng nước của, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề

• Tác giả: Nguyễn Thị Ly Ly
• Người hướng dẫn: TS. Đào Nguyên Khôi
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Quản lý Tài Nguyên và Môi Trường
• Đề tài: Đánh Giá Ảnh Hưởng Của Biến Đổi Khí Hậu Đến Chất Lượng Nước Lưu Vực Sông 3S (Sê Kông, Sê San, Sêrêpôk)
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
• 1.5.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN
• 2.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
• 2.1.1. Vị trí khu vực nghiên cứu
• 2.1.2. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu
• 2.1.2.1. Đặc điểm tự nhiên
• 2.1.2.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội
• 2.2. Tổng quan về các phương pháp xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu
• 2.3. Tổng quan về các mô hình thủy văn
• 2.3.1. Mô hình SWAT
• 2.3.2. Mô hình LISEM
• 2.3.3. Mô hình HSPF
• 2.3.4. Mô hình AGNPS
• 2.4. Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới và tại khu vực nghiên cứu
• 2.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới
• 2.4.2. Các nghiên cứu trong nước
• 2.4.3. Các nghiên cứu tại lưu vực 3S
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ KHOA HỌC
• 3.1. Phương pháp GIS
• 3.2. Phương pháp thống kê và xử lý số liệu
• 3.3. Phương pháp mô hình hóa - mô hình SWAT
• 3.3.1. Nguyên lý mô phỏng SWAT
• 3.3.2. Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình
• 3.3.3. Đánh giá mô hình
• 3.4. Chuẩn bị dữ liệu cho mô hình SWAT
• 3.5. Thiết lập cho mô hình
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 4.1.1. Hiệu chỉnh và kiểm định dòng chảy
• 4.1.2. Hiệu chỉnh và kiểm định chất lượng nước
• 4.2. Đánh giá hiện trạng tài nguyên nước
• 4.3. Xác định kịch bản biến đổi khí hậu cho lưu vực 3S
• 4.3.1. Kịch bản biến đổi khí hậu cho lưu vực sông Sê Kông
• 4.3.2. Kịch bản biến đổi khí hậu cho lưu vực Sông Sêrêpôk
• 4.3.3. Kịch bản biến đổi khí hậu cho lưu vực sông Sê San
• 4.4. Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu lên chất lượng nước
• 4.4.1. Tải lượng T-N, T-P, TSS trên lưu vực Sê Kông, Sê San, Sêrêpôk theo hai kịch bản RCP4
• 4.4.2. Sự thay đổi tải lượng T-N, T-P, TSS trên lưu vực Sê Kông, Sê San, Sêrêpôk theo hai kịch bản RCP4
• 5. CHƯƠNG 5: BIỆN PHÁP BẢO VỆ LƯU VỰC SÔNG 3S
• 5.1. Biện pháp giảm thiểu tải lượng TSS
• 5.2. Biện pháp giảm tải lượng T-N, T-P
• 5.3. Biện pháp hỗ trợ khác
• 5.4. Những hạn chế của luận văn
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung

Biến đổi khí hậu đã trở thành một trong những thách thức lớn nhất đối với tài nguyên nước, đặc biệt là tại các lưu vực sông như 3S (Sê Kông, Sê San, Sêrêpôk). Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến chất lượng nước trong lưu vực sông 3S, một khu vực có diện tích rộng lớn và đa dạng sinh học. Mô hình SWAT (Công cụ đánh giá đất và nước) được sử dụng để mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước, giúp xác định các yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng nước như TSS (Tổng chất rắn lơ lửng), T-N (Tổng Nitơ), và T-P (Tổng Photpho). Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho công tác quản lý tài nguyên nước, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng nghiêm trọng.

II. Tình trạng tài nguyên nước

Nghiên cứu đã tiến hành đánh giá hiện trạng tài nguyên nước tại lưu vực sông 3S, bao gồm cả số lượng và chất lượng nước. Kết quả cho thấy, chất lượng nước tại khu vực này đang bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi nhiều yếu tố như ô nhiễm từ nông nghiệp, đô thị hóa, và đặc biệt là từ các dự án thủy điện. Nước mặt tại các con sông Sê Kông, Sê San, và Sêrêpôk có nồng độ TSS, T-N, và T-P cao hơn mức cho phép, gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng. Theo nghiên cứu, ô nhiễm nước không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn đe dọa đến nguồn lợi thủy sản và sinh kế của hàng triệu người sống trong lưu vực. Việc đánh giá này là cần thiết để đưa ra các biện pháp bảo vệ môi trường hiệu quả.

III. Kịch bản biến đổi khí hậu

Nghiên cứu đã xác định các kịch bản biến đổi khí hậu cho lưu vực sông 3S, sử dụng mô hình SWAT để dự đoán những thay đổi về chất lượng nước trong tương lai. Các kịch bản RCP 4.5 cho thấy, biến đổi khí hậu có thể dẫn đến sự gia tăng nồng độ TSS, T-N, và T-P trong mùa mưa và mùa khô. Cụ thể, nồng độ TSS có xu hướng tăng trong mùa mưa, điều này có thể gây ra lũ lụt và xói mòn đất. Kịch bản này cho thấy sự cần thiết phải có các biện pháp thích ứng và giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu nhằm bảo vệ tài nguyên nước và đảm bảo an ninh lương thực cho khu vực. Sự thay đổi này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn đến các hoạt động kinh tế và sinh kế của người dân.

IV. Đánh giá tác động

Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến chất lượng nước của lưu vực sông 3S cho thấy rằng, sự thay đổi của các yếu tố khí hậu như nhiệt độ và lượng mưa sẽ có tác động lớn đến các chỉ số chất lượng nước. Nghiên cứu chỉ ra rằng, nồng độ T-N và T-P có xu hướng gia tăng, điều này có thể dẫn đến hiện tượng phát triển tảo nở hoa và giảm oxy hòa tan trong nước, ảnh hưởng đến sinh vật thủy sinh. Điều này không chỉ gây hại cho hệ sinh thái mà còn đe dọa đến sức khỏe của cộng đồng dân cư. Vì vậy, việc theo dõi và đánh giá liên tục chất lượng nước là rất quan trọng để kịp thời phát hiện và ứng phó với các vấn đề ô nhiễm.

V. Giải pháp bảo vệ

Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp nhằm bảo vệ chất lượng nước của lưu vực sông 3S trước tác động của biến đổi khí hậu. Các giải pháp này bao gồm: tăng cường quản lý tài nguyên nước, áp dụng các biện pháp nông nghiệp bền vững, và phát triển các dự án thủy điện một cách hợp lý. Ngoài ra, việc nâng cao nhận thức của cộng đồng về tầm quan trọng của bảo vệ môi trường cũng là một yếu tố then chốt trong việc giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Các biện pháp này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn bảo vệ nguồn lợi thủy sản và sinh kế của người dân trong khu vực.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông 3S bao gồm ba dòng sông chính là Sê Kông, Sê San và Sêrêpôk, trải rộng trên tổng diện tích tự nhiên 78.650 km², phân bố qua ba quốc gia Việt Nam (chiếm 38%), Campuchia (chiếm 33%) và Lào (chiếm 29%). Đây là lưu vực xuyên biên giới quy mô lớn nhất trong toàn bộ hệ thống lưu vực sông Mê Kông, đóng vai trò như một huyết mạch sinh thái và thủy văn sống còn. Lưu vực sông 3S cung cấp khoảng 20% tổng lượng dòng chảy mặt và đóng góp từ 15% đến 40% tổng lượng phù sa bùn cát cho toàn bộ dòng chính sông Mê Kông. Nguồn tài nguyên nước và phù sa từ lưu vực này đóng vai trò quyết định trong việc duy trì an ninh sinh kế cho hơn 4 triệu cư dân bản địa, đồng thời trực tiếp nuôi dưỡng hệ sinh thái Biển Hồ Tonle Sap của Campuchia và vựa lúa Đồng bằng sông Cửu Long của Việt Nam với hơn 18 triệu dân.

Tuy nhiên, lưu vực sông 3S đang phải đối mặt với nhiều áp lực nghiêm trọng từ sự suy giảm độ che phủ rừng trung bình 0,53%/năm, sự phát triển của hơn 41 dự án thủy điện với tổng công suất tăng gấp 8 lần so với thập niên 1990, và việc mở rộng diện tích đất nông nghiệp lên tới hơn 378.000 ha. Biến đổi khí hậu toàn cầu làm gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan, đe dọa trực tiếp đến an ninh nguồn nước và chất lượng môi trường nước. Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là ứng dụng mô hình thủy văn bán phân bố SWAT nhằm đánh giá toàn diện ảnh hưởng của biến đổi khí hậu theo các kịch bản nồng độ đại diện đến chất lượng nước, tập trung vào ba chỉ tiêu chính gồm tổng chất rắn lơ lửng (TSS), tổng Nitơ (T-N) và tổng Photpho (T-P). Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học định lượng giúp các nhà quản lý xây dựng chiến lược quản lý tổng hợp tài nguyên nước xuyên biên giới hiệu quả và bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng tích hợp của các lý thuyết thủy văn lưu vực, động lực học dòng chảy và quá trình chuyển hóa chất ô nhiễm phi điểm trong môi trường đất - nước. Trọng tâm của khung lý thuyết là mô hình thủy văn SWAT (Soil and Water Assessment Tool), được phát triển bởi Cục Nghiên cứu Nông nghiệp thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ. SWAT vận hành dựa trên phương trình cân bằng nước tổng thể, mô phỏng chu trình thủy văn thông qua hai pha chính: pha đất điều khiển lượng nước, tải lượng trầm tích, dinh dưỡng chảy vào mạng lưới sông; và pha nước điều khiển quá trình truyền tải các chất qua mạng lưới kênh dẫn và hồ chứa.

Trong phân tích chất lượng nước, mô hình tích hợp phương trình mất đất phổ dụng cải tiến (MUSLE) để tính toán xói mòn và tải lượng tổng chất rắn lơ lửng (TSS), kết hợp với các phương trình động học chuyển hóa dinh dưỡng của QUAL2E để mô phỏng sự dịch chuyển và chu trình biến đổi của tổng Nitơ (T-N) và tổng Photpho (T-P). Về mặt khí hậu, nghiên cứu áp dụng khung lý thuyết đánh giá biến đổi khí hậu của Ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) trong Báo cáo Đánh giá lần thứ năm (AR5), cụ thể là kịch bản đường dẫn nồng độ đại diện RCP 4.5. Lưu vực được chi tiết hóa thành các đơn vị phản ứng thủy văn (HRU) dựa trên sự đồng nhất về loại đất, trong đó nhóm đất Acrisols chiếm 63,14% và nhóm đất Ferralsols chiếm 18,18% trên tổng số 12 nhóm đất chính của lưu vực, kết hợp với hiện trạng sử dụng đất và các cấp độ dốc địa hình.

Phương pháp nghiên cứu

Cơ sở dữ liệu của nghiên cứu bao gồm chuỗi số liệu quan trắc khí tượng thủy văn liên tục 28 năm (giai đoạn 1981–2008) thu thập từ hệ thống trạm quan trắc chuẩn của Ủy hội sông Mê Kông (MRC) và mạng lưới khí tượng quốc gia ba nước. Dữ liệu không gian đầu vào bao gồm mô hình số độ cao (DEM) độ phân giải chuẩn, bản đồ phân loại thảm phủ sử dụng đất và bản đồ thổ nhưỡng tỷ lệ 1:250.000 theo phân loại của FAO/UNESCO. Phương pháp chọn mẫu dữ liệu được thực hiện có hệ thống trên 8 trạm thủy văn và trạm quan trắc chất lượng nước tiêu biểu phân bố đồng đều từ thượng nguồn đến hạ lưu, bao gồm Voeunsai, Chantangoy, Bankamphun, Bản Đôn, Cầu 14, Siempang, Lumphat và Pleiku.

Lý do lựa chọn mô hình SWAT tích hợp phần mềm SWAT-CUP với thuật toán tối ưu hóa SUFI-2 là khả năng xử lý các bài toán thủy văn quy mô lớn với cấu trúc dữ liệu không gian phức tạp và điều kiện địa hình chia cắt mạnh. Quá trình mô hình hóa trải qua ba bước nghiêm ngặt: phân tích độ nhạy của 19 thông số thủy văn và chất lượng nước, hiệu chỉnh tự động và kiểm định độc lập mô hình theo dữ liệu lưu lượng ngày và dữ liệu chất lượng nước tháng. Phương pháp chi tiết hóa thống kê biến đổi khí hậu sử dụng phương pháp thay đổi hệ số Delta kết hợp với 5 mô hình hoàn lưu khí quyển toàn cầu (GCM) nhằm chuyển đổi các dự báo khí hậu toàn cầu thành dữ liệu nhiệt độ và lượng mưa cục bộ chi tiết cho từng tiểu lưu vực thuộc hệ thống sông Sê Kông, Sê San và Sêrêpôk.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình SWAT cho thấy mức độ phù hợp và độ tin cậy vượt trội trong việc mô phỏng quá trình thủy văn và chất lượng nước trên lưu vực sông 3S. Trong mô phỏng dòng chảy mặt, giai đoạn hiệu chỉnh ghi nhận hệ số xác định R² đạt trên 0,70 và chỉ số hiệu quả Nash-Sutcliffe (NSE) đạt trên 0,63 trên toàn bộ 4 trạm thủy văn chính gồm Voeunsai (sông Sê San), Chantangoy (sông Sê Kông), Bankamphun và Bản Đôn (sông Sêrêpôk). Giai đoạn kiểm định dòng chảy tiếp tục khẳng định tính ổn định cao của mô hình với R² vượt mức 0,69 và NSE đạt trên 0,67.

Đối với các chỉ tiêu chất lượng nước, mô hình phản ánh sát thực tế biến động tải lượng ô nhiễm. Tại giai đoạn hiệu chỉnh, chỉ số R² đạt trên 0,78 và NSE đạt trên 0,74 tại hai trạm trọng điểm là Bản Đôn và Siempang cho cả ba thông số TSS, T-N và T-P. Trong giai đoạn kiểm định tại trạm Cầu 14 và Siempang, các giá trị R² và NSE duy trì ở mức cao, lần lượt đạt trên 0,68 và 0,62. Khi áp dụng kịch bản biến đổi khí hậu RCP 4.5, nghiên cứu phát hiện xu thế tải lượng TSS gia tăng rõ rệt vào mùa mưa trên toàn lưu vực do lượng mưa cực đoan tăng mạnh thúc đẩy quá trình rửa trôi đất mặt. Đồng thời, tải lượng T-N và T-P đều ghi nhận xu hướng tăng liên tục trong cả mùa mưa lẫn mùa khô tại cả ba phân lưu vực Sê Kông, Sê San và Sêrêpôk.

Thảo luận kết quả

Diễn biến tải lượng ô nhiễm có thể được trực quan hóa thông qua các biểu đồ đường thủy văn so sánh giữa giá trị quan trắc và giá trị mô phỏng theo trục thời gian, kết hợp cùng bảng ma trận biến thiên tải lượng ô nhiễm qua các mùa. Nguyên nhân cốt lõi khiến tải lượng TSS tăng đột biến trong mùa mưa bắt nguồn từ sự gia tăng cường độ mưa kết hợp với hiện tượng suy thoái rừng đầu nguồn (giảm 0,53%/năm), khiến lưu tốc dòng chảy mặt tăng và gây xói mòn nghiêm trọng các tầng đất đỏ Bazan màu mỡ.

Sự gia tăng của Nitơ tổng và Photpho tổng trong mùa khô được giải thích bởi hiện tượng suy giảm lưu lượng dòng chảy tự nhiên kết hợp với việc gia tăng sử dụng phân bón hóa học trong canh tác nông nghiệp (diện tích nông nghiệp dự kiến vượt 378.000 ha), dẫn đến việc cô đặc các hợp chất dinh dưỡng trong lòng dẫn. Khi so sánh với các nghiên cứu thủy văn tại lưu vực sông Bé có chỉ số R² đạt 0,77 và NSE đạt 0,75 hoặc nghiên cứu tại lưu vực Cedar Creek có NSE đạt từ 0,51 đến 0,66, kết quả mô phỏng trên lưu vực 3S cho thấy độ tương thích vượt bậc. Điều này khẳng định rằng sự kết hợp giữa biến đổi khí hậu và áp lực chuyển đổi mục đích sử dụng đất đang làm thay đổi căn bản cơ chế truyền tải dinh dưỡng và trầm tích, đe dọa trực tiếp chất lượng nguồn nước hạ lưu.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các phát hiện định lượng, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược nhằm kiểm soát ô nhiễm và bảo vệ bền vững tài nguyên nước lưu vực sông 3S:

• Thiết lập và phục hồi dải đệm thực vật ven sông kết hợp mô hình nông lâm kết hợp tại các tiểu lưu vực có độ dốc trên 15 độ, nhằm đạt mục tiêu giảm từ 25% đến 30% tải lượng bồi lắng TSS trước năm 2030, do Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn các tỉnh Tây Nguyên chủ trì phối hợp với Ban Quản lý Rừng phòng hộ thực hiện.
• Áp dụng các quy trình thực hành nông nghiệp tốt (GAP) và quản lý dinh dưỡng cây trồng tích hợp, cắt giảm từ 15% đến 20% lượng phân bón hóa học chứa Nitơ và Photpho thất thoát vào nguồn nước mặt trước năm 2028, do Trung tâm Khuyến nông các địa phương hướng dẫn các hộ nông dân và hợp tác xã triển khai.
• Hoàn thiện và ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa thủy điện linh hoạt trong điều kiện biến đổi khí hậu, bắt buộc duy trì dòng chảy môi trường mùa kiệt đạt tối thiểu 80% giá trị tự nhiên trung bình nhiều năm trong giai đoạn 2026–2030, do Bộ Tài nguyên và Môi trường cùng các chủ đầu tư thủy điện phối hợp thực hiện.
• Xây dựng mạng lưới trạm quan trắc chất lượng nước tự động và cơ chế chia sẻ thông tin thủy văn xuyên biên giới thời gian thực giữa Việt Nam, Lào và Campuchia trước năm 2027, dưới sự điều phối chính của Ủy hội sông Mê Kông quốc tế (MRC) và Ủy ban sông Mê Kông Việt Nam.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị khoa học và ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

• Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường (Sở Tài nguyên và Môi trường, Cục Quản lý Tài nguyên nước, Ủy ban sông Mê Kông Việt Nam): Khai thác bộ cơ sở dữ liệu định lượng về tải lượng TSS, T-N, T-P để xây dựng quy hoạch phân bổ tài nguyên nước lưu vực sông và hoạch định chính sách thích ứng biến đổi khí hậu xuyên biên giới.
• Các nhà khoa học, nghiên cứu sinh và giảng viên chuyên ngành Môi trường, Thủy văn, Biến đổi khí hậu và GIS: Sử dụng luận văn như tài liệu tham khảo chuẩn mực về quy trình thiết lập, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình SWAT kết hợp công cụ SWAT-CUP (thuật toán SUFI-2) cho các lưu vực sông lớn xuyên biên giới.
• Các đơn vị tư vấn kỹ thuật và doanh nghiệp vận hành công trình thủy điện, thủy lợi: Ứng dụng kết quả dự báo biến động dòng chảy và bồi lắng trầm tích để tối ưu hóa quy trình xả lũ, bảo dưỡng công trình và lập báo cáo đánh giá tác động môi trường định kỳ.
• Các tổ chức phi chính phủ (NGO) và tổ chức phát triển quốc tế hoạt động trong lĩnh vực bảo tồn tài nguyên nước: Sử dụng bằng chứng khoa học từ nghiên cứu để thiết kế các dự án viện trợ sinh kế bền vững, bảo tồn hệ sinh thái rừng đầu nguồn và nâng cao năng lực ứng phó thiên tai cho cộng đồng địa phương.

Câu hỏi thường gặp

Mô hình SWAT có ưu điểm gì vượt trội so với các mô hình thủy văn khác khi áp dụng cho lưu vực sông 3S?
Mô hình SWAT cho phép phân chia lưu vực rộng lớn 78.650 km² thành các tiểu lưu vực và đơn vị phản ứng thủy văn HRU chi tiết dựa trên địa hình, thổ nhưỡng và sử dụng đất. SWAT có khả năng mô phỏng liên tục dòng chảy và chất lượng nước trong điều kiện thiếu hụt số liệu đo đạc liên tục, đồng thời tích hợp công cụ SWAT-CUP giúp tự động hóa quá trình hiệu chỉnh và kiểm định thông số với độ chính xác cao (R² > 0,78).

Kịch bản biến đổi khí hậu RCP 4.5 tác động cụ thể ra sao đến tổng chất rắn lơ lửng (TSS) trên lưu vực?
Theo kịch bản RCP 4.5, lượng mưa cực đoan trong mùa mưa gia tăng đáng kể trên cả ba phân lưu vực Sê Kông, Sê San và Sêrêpôk. Cường độ mưa lớn làm tăng năng lượng bóc mòn đất mặt và lưu tốc dòng chảy tràn, dẫn đến sự gia tăng mạnh mẽ của tải lượng TSS trôi về hệ thống sông chính, làm gia tăng hiện tượng bồi lắng và đục hóa nguồn nước mặt.

Tại sao nồng độ Nitơ tổng (T-N) và Photpho tổng (T-P) lại có xu hướng tăng trong cả mùa khô?
Trong mùa khô, nhiệt độ tăng cao làm tăng bốc thoát hơi nước trong khi lượng mưa suy giảm nghiêm trọng, dẫn đến lưu lượng dòng chảy mặt suy giảm mạnh. Sự sụt giảm thể tích nước làm suy yếu khả năng tự làm sạch và pha loãng của dòng sông, kết hợp với các hoạt động xả thải và dư lượng phân bón nông nghiệp tích tụ, khiến nồng độ T-N và T-P bị cô đặc và gia tăng rõ rệt.

Thuật toán SUFI-2 trong công cụ SWAT-CUP đóng vai trò gì trong nghiên cứu này?
Thuật toán SUFI-2 (Sequential Uncertainty Fitting ver. 2) thực hiện phân tích độ nhạy của 19 thông số thủy văn và tự động tối ưu hóa các giá trị tham số trong không gian đa chiều. Công cụ này giúp xác định dải độ không đảm bảo của mô phỏng, đảm bảo kết quả hiệu chỉnh đạt chỉ số NSE > 0,74 và R² > 0,78 cho chất lượng nước mà không phụ thuộc vào phương pháp hiệu chỉnh thủ công tốn thời gian.

Kết quả nghiên cứu này đóng góp gì cho việc bảo vệ Đồng bằng sông Cửu Long?
Lưu vực sông 3S cung cấp 20% lượng nước và 15% đến 40% lượng phù sa cho hạ lưu sông Mê Kông. Kết quả dự báo của luận văn giúp các cơ quan quản lý Việt Nam chủ động dự báo lượng phù sa bồi đắp, nguy cơ sạt lở bờ sông và xâm nhập mặn tại Đồng bằng sông Cửu Long, từ đó xây dựng kế hoạch điều tiết nước và bảo vệ an ninh lương thực bền vững cho hơn 18 triệu dân.

Kết luận

• Nghiên cứu đã ứng dụng thành công mô hình thủy văn bán phân bố SWAT kết hợp công cụ SWAT-CUP để mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước (TSS, T-N, T-P) trên toàn bộ lưu vực sông 3S rộng 78.650 km².
• Độ tin cậy của mô hình được kiểm chứng vượt trội qua các chỉ số thống kê tiêu chuẩn, đạt R² > 0,69 và NSE > 0,67 cho dòng chảy, cùng R² > 0,68 và NSE > 0,62 cho các chỉ tiêu chất lượng nước tại các trạm quan trắc trọng điểm.
• Dưới tác động của kịch bản biến đổi khí hậu RCP 4.5, tải lượng TSS có xu thế gia tăng mạnh trong mùa mưa, trong khi tải lượng Nitơ tổng và Photpho tổng gia tăng trong cả mùa mưa và mùa khô trên cả ba lưu vực sông Sê Kông, Sê San và Sêrêpôk.
• Luận văn đã cung cấp hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật, phi công trình và quản lý xuyên biên giới với lộ trình cụ thể nhằm kiểm soát xói mòn và suy thoái chất lượng nước lưu vực.
• Đóng góp khoa học then chốt của công trình là thiết lập quy trình công nghệ tích hợp mô hình hóa và GIS chuẩn xác, tạo tiền đề vững chắc cho công tác quản lý lưu vực sông xuyên biên giới trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Trong giai đoạn 2026–2030, các cơ quan quản lý và các tổ chức nghiên cứu cần nhanh chóng chuyển giao kết quả mô hình vào thực tiễn quản lý lưu vực, tích hợp hệ thống dữ liệu SWAT vào nền tảng giám sát thông minh của Ủy hội sông Mê Kông, nhằm chủ động bảo vệ nguồn tài nguyên nước và phát triển bền vững khu vực Tam giác phát triển Việt Nam - Lào - Campuchia.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Sông Mê Kông là một trong những con sông lớn nhất trên thế giới, bắt nguồn từ Trung Quốc, chảy qua Lào, Myanma, Thái Lan, Campuchia và đổ ra Biển Đông ở Việt Nam. Tính theo độ dài đứng thứ 12, còn tính theo lưu lượng nước thì đứng thứ 10 trên thế giới. Lưu vực của nó rộng khoảng 795.

Lưu vực sông Mê Kông được chia thành nhiều tiểu lưu vực như: Lưu vực sông Nam Ngừm, sông Nam ou, sông Nam Sêbănghiêng, sông Nam Khan (Lào); Lưu vực sông Kok, sông Ing, sông Mun, sông Songkhram (Thái Lan); Lưu vực sông Bassac, sông Tônlê Sap (Campuchia); Lưu vực sông Sê Kông, Sê San , Sêrêpôk (Việt Nam).Trong đó lưu vực sông Sê Kông, Sê San, Sêrêpôk hay còn gọi là lưu vực sông 3S. Lưu vực sông 3S có diện tích 78.650 km2, trong đó 33% thuộc lãnh thổ Campuchia, 29% thuộc lãnh thổ Lào và 38% thuộc lãnh thổ Việt Nam. 3S là lưu vực xuyên biên giới lớn nhất của con sông mẹ Mê Kông. Có khoảng 4 triệu người sinh sống trong lưu vực sông 3S, trong đó có 193.000 người ở Campuchia, 221.000 người ở Lào và phần lớn ở phần diện tích của Việt Nam với hơn 3 triệu người [2].

Cư dân ở Lưu vực sông 3S gồm nhiều dân tộc với bản sắc văn hóa khác nhau, sinh sống chủ yếu dựa trên việc sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên như trồng lúa, câu cá, khai thác lâm sản, buôn bán nhỏ và rất nhiều người trong số đó là dân tộc thiểu số và thuộc nhóm nghèo nhất trong xã hội. Lưu vực sông 3S đóng góp khoảng 20% tổng lượng dòng chảy và 15-40% lượng phù sa cho sông mẹ Mê Kông [2]. Theo đánh giá của các chuyên gia, Lưu vực sông 3S, đặc biệt là khu vực Tây Nguyên của Việt Nam, đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc duy trì vựa cá Tonle Sap của Campuchia và vựa lúa Đồng bằng sông Cửu Long của Việt Nam (Lượng phù xa từ sông Mê Kông đổ về làm hạn chế hiện tượng xói lở, đặc biệt với các chu kỳ lũ hàng năm từ sông Mê Kông giúp 2 đồng bằng Sông Cửu Long đẩy mặn, rửa phèn, cải tạo đất và qua đó cải thiện năng suất công nghiệp). Ba con sông Sê Kông, Sê San, Sêrêpôk bắt nguồn từ Tây Nguyên - Việt Nam đang đứng trước năm thách thức lớn do xu hướng phát triển kinh tế và đáp ứng năng lượng cho các quốc gia trong khu vực.

Thứ nhất, Rừng đầu nguồn đóng vai trò quan trọng trong việc chống xói mòn đất, giữ nước và điều hòa dòng chảy trong lưu vực sông Mê Kông nói chung và lưu vực sông 3S nói riêng. Tuy nhiên, độ che phủ rừng của lưu vực đã thay đổi, theo nghiên cứu điều tra của Ủy ban sông Mê Kông thì độ che phủ rừng giảm 0,53%/ năm [3]. Thứ hai, Thủy điện đang trở thành một xu hướng phát triển gây nhiều lo ngại cho các nhà môi trường và các cộng đồng địa phương. Những năm 1990, cả lưu vực chỉ có 04 dự án thủy điện với tổng công suất chỉ có 883 MW.

Thế nhưng, đến năm 2010 đã có 41 đập được lên kế hoạch xây dựng với tổng công suất gấp hơn 8 lần so với thời điểm những năm 1990 [2]. Ưu điểm của việc phát triển thủy điện là sẽ phân bổ lại lượng nước từ mùa mưa sang mùa khô vì vậy làm tăng dòng chảy mùa khô. Tuy nhiên, nhược điểm của thủy điện lại vô cùng to lớn: Bão lũ xảy ra bất thường và ảnh hưởng của bão lũ cũng trở nên nghiêm trọng hơn, nguồn lợi thủy sản bị cạn kiệt, làm giảm phù sa ở vùng châu thổ, tăng xói lở bờ và ảnh hưởng tới an ninh lương thực [4]. Thứ ba, nhiều dự án thăm dò và khai thác khoáng sản ở Lào, Campuchia cũng đã, đang và chuẩn bị thực hiện.

Nguồn nước thải trong khai thác khoáng sản có thể làm ô nhiễm môi trường nước sông Mê Kông. Thứ tư, diện tích đất nông nghiệp có xu hướng mở rộng và số vụ canh tác được tăng lên ở lưu vực sông 3S. Cụ thể: ở Lào năm 2009 có 97.224 ha và dự đoán đến năm 2029 sẽ có 329.815 ha và dự đoán đến năm 2029 sẽ có 378.917 ha, ở Việt Nam năm 2009 có 739.594 ha và dự đoán những năm tiếp theo sẽ không thay đổi [5]. Diện tích đất nông nghiệp và số vụ canh tác gia tăng đồng nghĩa với việc gia tăng nhu cầu sử dụng nước, phân bón, thuốc trừ sâu.

như vậy sẽ tăng áp lực lên tài nguyên nước cả về số lượng lẫn chất lượng. 3 Thứ năm, nếu chiến lược phát triển ở lưu vực sông 3S không bền vững cùng với ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, sẽ gián tiếp đặt đồng bằng Sông Cửu Long trước một thách thức lớn trong việc duy trì nguồn nước, phù sa, nguồn lợi thủy sản, năng suất sản xuất nông nghiệp và sinh kế của hơn 18 triệu người sinh sống trong vùng. Mặt khác, Biến đổi khí hậu đang diễn ra trên phạm vi toàn cầu. Báo cáo lần thứ năm của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) đã đưa ra các bằng chứng cụ thể về sự biến đổi khí hậu đang được diễn ra.

Nhiệt độ trung bình của mặt đất và bề mặt nước biển đã tăng 1,9 oC trong khoảng thời gian từ năm 1901 – 2012, mực nước biển đã dâng cao 3,2 mm mỗi năm trong khoảng thời gian từ năm 1993- 2010, nhanh gấp đôi so với khoảng thời gian từ năm 1901-2010 (1,7 mm) [6]. Biến đổi khí hậu tác động đến nhiều lĩnh vực như sản xuất lương thực, đới bờ biển, công nghiệp, sức khỏe cộng đồng, tài nguyên nước.Tác động của biến đổi khí hậu lên tài nguyên nước biểu hiện chủ yếu dưới hai dạng: nước biển dâng và hiện tượng cực đoan của thiên tai như lũ lụt, bão, hạn hán. Từ năm thách thức lưu vực sông 3S đang phải đối mặt và những ảnh hưởng của biến đổi khí hậu trong những năm gần đây, tác giả đã chọn đề tài: "Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu lên chất lượng nước của lưu vực sông 3S". Trong đó, việc dự báo sự thay đổi dòng chảy, khối lượng đất bị xói mòn, sự di chuyển các chất dinh dưỡng .từ lưu vực sông 3S sẽ là một cơ sở giúp các cơ quan quản lý đưa ra các quyết định cho công tác quản lý tổng hợp lưu vực sông 3S.

Mục tiêu nghiên cứu Ứng dụng mô hình SWAT để đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu lên chất lượng nước (TSS, T-N, T-P) của lưu vực sông 3S. Từ đó đề xuất giải pháp bảo vệ dòng sông 3S. Nội dung nghiên cứu Để đạt được mục tiêu trên thì cần nghiên cứu một số nội dung sau: − Nội dung 1: Đánh giá hiện trạng tài nguyên nước (số lượng và chất lượng). − Nội dung 2: Xác định kịch bản biến đổi khí hậu cho lưu vực sông 3S.

4 − Nội dung 3: Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu lên chất lượng nước (TSS, T-N, T-P). − Nội dung 4: Đề xuất các giải pháp bảo vệ dòng sông 3S. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận văn là: lưu vực sông 3S (Sê Kông, Sê San, Sêrêpôk). Phạm vi nghiên cứu của luận văn là: 78.

Khu vực nghiên cứu bắt đầu từ thượng nguồn của ba con sông Sê Kông, Sê San, Sêrêpôk cho đến vị trí sông Sêrêpôk nhập vào sông Mê Kông ở tỉnh Strung Treng (Campuchia). Sông Sê Kông bắt nguồn từ dãy núi Trường Sơn (đoạn ở huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên - Huế), sông Sê San bắt nguồn từ phía Nam dãy Ngọc Linh (tỉnh Kon Tum), sông Sêrêpôk bắt nguồn từ chỗ hợp lưu của hai dòng Krông Knô và Krông Ana (vùng lũng núi của Nam Trường Sơn). Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 1. Ý nghĩa khoa học Quản lý tổng hợp lưu vực đang là một vấn đề mà cơ quan quản lý nhà nước và cộng đồng quan tâm.

Trong xu hướng biến đổi khí hậu hiện nay thì kết quả nghiên cứu sẽ là một cơ sở khoa học trong việc sử dụng mô hình hóa và Arcgis để quản lý tài nguyên nước. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ tạo ra quy trình công nghệ thuận tiện trong công tác quản lý lưu vực sông 3S và có thể mở rộng ứng dụng để quản lý các lưu vực khác của Việt Nam. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp một số dữ liệu về chất lượng nước (TN, TP, TSS) tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng thông tin một cách linh động và tiết kiệm chi phí. Kết quả đánh giá chất lượng nước của lưu vực sông 3S trong bối cảnh biến đổi khí hậu, giúp dự đoán diễn biến chất lượng nước của lưu vực theo thời gian, không 5 gian và cho thấy khu vực nào có chất lượng nước không tốt để có biện pháp khắc phục.

Kết quả nghiên cứu còn là tài liệu tham khảo có cơ sở khoa học về vấn đề chất lượng nước của lưu vực sông 3S. Luận văn đề xuất các biện pháp bảo vệ dòng sông 3S, góp phần hỗ trợ công tác quản lý bền vững lưu vực sông 3S. 6 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 2.Tổng quan về khu vực nghiên cứu 2. Vị trí khu vực nghiên cứu 2.

Sông 3S Sông Sê Kông, Sê San, Sêrêpôk được gọi tắt là sông 3S. Sông Sê Kông Sông Sê Kông là một dòng sông quốc tế, bắt nguồn từ miền Trung Việt Nam, chảy qua Nam Lào và Đông Bắc Campuchia. Nó là một chi lưu của sông Mê Kông và nhập vào sông Mê Kông ở gần thị xã Stung Treng. Sông Sê Kông bắt nguồn từ dãy núi Trường Sơn, đoạn ở huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên - Huế.

Ở trên lãnh thổ Lào, sông Sê Kông chảy qua các tỉnh Saravane, Sê Kông và Attapeu. Các thị trấn của Lào nằm bên sông Sê Kông là Banbak, Lamam và Attapeu. Tại Lào, Sê Kông tiếp nhận nước từ một chi lưu quan trọng là Sekaman. Ở trên lãnh thổ Campuchia, Sê Kông chảy hoàn toàn trong địa phận tỉnh Stung Treng, hội lưu với sông Sêrêpôk và sông Mê Kông tại ngã ba sông rộng lớn gần thị xã Stung Treng.

Ngoài Stung Treng, một thị xã khác của Campuchia cũng nằm bên sông Sê Kông là Siempang. Toàn bộ lưu vực của Sê Kông rộng 29.750 km² trong đó phần trên lãnh thổ Việt Nam là 750 km² (quanh sông A Sáp và một chi lưu nhỏ của Sê Kông bắt nguồn từ Kontum) [1].