I. Giới thiệu và bối cảnh nghiên cứu
Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá tác động của biến đổi sử dụng đất đến dòng chảy tại lưu vực sông Nghinh Tương, thuộc tỉnh Thái Nguyên, bằng cách sử dụng mô hình SWAT. Lưu vực này là nguồn cung cấp nước quan trọng cho sinh hoạt, nông nghiệp và công nghiệp. Tuy nhiên, sự phát triển kinh tế đã gây ra ô nhiễm và suy thoái tài nguyên nước. Nghiên cứu nhằm mục đích cung cấp giải pháp bảo vệ tài nguyên nước thông qua việc mô phỏng và đánh giá tác động của các thay đổi sử dụng đất.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của nghiên cứu là áp dụng mô hình SWAT để đánh giá tác động lâu dài của biến đổi sử dụng đất đến dòng chảy tại lưu vực Nghinh Tương. Nghiên cứu cũng nhằm hiểu rõ hành vi của dòng chảy dựa trên các loại hình sử dụng đất và đưa ra các gợi ý phù hợp để duy trì tài nguyên đất và nước.
1.2. Câu hỏi nghiên cứu
Nghiên cứu đặt ra các câu hỏi về tác động của nông nghiệp thâm canh, khai thác kim loại nặng và phá rừng đến lưu vực Nghinh Tương. Câu hỏi chính là làm thế nào để mô phỏng các vấn đề này bằng mô hình SWAT và đánh giá tác động của biến đổi sử dụng đất đến dòng chảy.
II. Phương pháp nghiên cứu và mô hình SWAT
Nghiên cứu sử dụng mô hình SWAT (Soil and Water Assessment Tool) kết hợp với hệ thống thông tin địa lý (GIS) để mô phỏng và đánh giá tác động của biến đổi sử dụng đất đến dòng chảy. Mô hình SWAT là công cụ mạnh mẽ để dự đoán tác động của quản lý đất đai đến nước, trầm tích và chất lượng nông nghiệp trong các lưu vực phức tạp.
2.1. Cấu trúc mô hình SWAT
Mô hình SWAT được chia thành hai giai đoạn chính: giai đoạn đất và giai đoạn dòng chảy. Giai đoạn đất mô phỏng quá trình thủy văn trên bề mặt, trong khi giai đoạn dòng chảy mô phỏng sự di chuyển của nước và trầm tích qua mạng lưới sông ngòi. Mô hình sử dụng phương trình cân bằng nước để tính toán các thành phần thủy văn.
2.2. Dữ liệu đầu vào và đầu ra
Dữ liệu đầu vào bao gồm dữ liệu không gian (DEM, bản đồ sử dụng đất, bản đồ đất) và dữ liệu thuộc tính (dữ liệu khí tượng, thủy văn, đất và cây trồng). Dữ liệu đầu ra bao gồm đánh giá chất lượng và số lượng nước, lượng trầm tích và quản lý lưu vực.
III. Kết quả và đánh giá
Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình SWAT có khả năng mô phỏng chính xác dòng chảy và lượng trầm tích tại lưu vực Nghinh Tương. Các hệ số đánh giá hiệu suất mô hình (NSE và PBIAS) đạt giá trị 0.54 trong giai đoạn hiệu chỉnh. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng dòng chảy phụ thuộc mạnh vào lượng mưa và biến đổi sử dụng đất.
3.1. Kịch bản sử dụng đất
Nghiên cứu đã xây dựng hai kịch bản sử dụng đất (2020 và 2030) để đánh giá tác động đến dòng chảy. Kết quả cho thấy sự gia tăng diện tích đất nông nghiệp và giảm diện tích rừng đã làm thay đổi đáng kể dòng chảy và lượng trầm tích.
3.2. Ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc quản lý tài nguyên nước và đất tại lưu vực Nghinh Tương. Mô hình SWAT là công cụ hữu ích để hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất và quản lý lưu vực, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và biến đổi môi trường.
IV. Kết luận và khuyến nghị
Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của mô hình SWAT trong việc đánh giá tác động của biến đổi sử dụng đất đến dòng chảy tại lưu vực Nghinh Tương. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý tài nguyên nước và đất, đồng thời đưa ra các khuyến nghị để duy trì bền vững tài nguyên trong tương lai.
4.1. Hạn chế của nghiên cứu
Một trong những hạn chế của nghiên cứu là yêu cầu dữ liệu đầu vào lớn và thời gian xử lý dữ liệu. Mô hình chỉ được hiệu chỉnh và kiểm định tại cửa ra chính, chưa được áp dụng cho các cửa ra phụ do thiếu dữ liệu.
4.2. Hướng phát triển trong tương lai
Nghiên cứu đề xuất việc mở rộng ứng dụng mô hình SWAT cho các lưu vực khác và cải thiện chất lượng dữ liệu đầu vào để nâng cao độ chính xác của mô hình. Đồng thời, cần có các nghiên cứu sâu hơn về tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy và tài nguyên nước.
