Đánh giá tính bất định trong mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu trường hợp nghiên cứu cho lưu vực sông đồng nai

Chuyên khảo phân tích Đánh giá tính bất định trong mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước dưới ảnh hưởng của biến đổi khí, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Tác giả: PGS. Bùi Việt Hưng
• Trường học: Viện Khoa Học và Công Nghệ Tính Toán
• Đề tài: Đánh Giá Tính Bất Định Trong Mô Phỏng Dòng Chảy Và Chất Lượng Nước Dưới Ảnh Hưởng Của Biến Đổi Khí Hậu
• Loại tài liệu: báo cáo tổng kết
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• ĐƠN VỊ THỰC HIỆN
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.2. MỤC TIÊU
• 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.3.1. Nội dung 1: Đánh giá và dự báo sự thay đổi dòng chảy và chất lượng nước dưới ảnh hưởng của BĐKH – một trường hợp nghiên cứu ở lưu vực hệ thống sông Đồng Nai
• 1.3.2. Nội dung 2: Đánh giá tính bất định trong dự báo dòng chảy và chất lượng nước dưới ảnh hưởng của BĐKH
• 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.4.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp số liệu
• 1.4.2. Phương pháp GIS
• 1.4.3. Phương pháp mô hình hóa
• 1.4.4. Phương pháp thống kê
• 1.5. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Bất Định Mô Phỏng Dòng Chảy Chất Lượng

Biến đổi khí hậu (BĐKH) tác động mạnh mẽ đến tài nguyên nước, đòi hỏi các nhà quản lý và hoạch định chính sách phải có thông tin dự báo chính xác về sự thay đổi dòng chảy và chất lượng nước. Tuy nhiên, tính bất định trong các mô phỏng là một thách thức lớn, làm giảm độ tin cậy của các dự báo và hạn chế khả năng ứng dụng trong thực tiễn. Mục tiêu của nghiên cứu là xây dựng một phương pháp đánh giá tính bất định trong mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước dưới tác động của BĐKH. Nghiên cứu tập trung vào hai nội dung chính: đánh giá sự thay đổi dòng chảy và chất lượng nước tại lưu vực sông Đồng Nai, và đánh giá các nguồn gốc gây ra tính bất định trong các dự báo này. Phương pháp tiếp cận chủ yếu là mô hình hóa, sử dụng các mô hình thủy sinh thái khác nhau như SWAT và HSPF, kết hợp với các kịch bản BĐKH khác nhau để mô phỏng các thay đổi.

1.1. Tầm quan trọng của đánh giá rủi ro trong mô phỏng thủy văn

Việc đánh giá rủi ro trong mô phỏng thủy văn là vô cùng quan trọng, đặc biệt khi xem xét đến những ảnh hưởng ngày càng gia tăng của biến đổi khí hậu. Các nhà quản lý tài nguyên nước cần thông tin tin cậy để đưa ra các quyết định phù hợp. Sự bất định trong các dự báo có thể dẫn đến các chính sách sai lầm và gây ảnh hưởng tiêu cực đến nguồn nước. Một phương pháp tiếp cận toàn diện giúp xác định nguồn gốc của bất định, từ đó cải thiện độ chính xác của dự báo. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các khu vực chịu tác động mạnh mẽ của biến đổi khí hậu.

1.2. Giới thiệu lưu vực sông Đồng Nai Trường hợp nghiên cứu điển hình

Lưu vực sông Đồng Nai là một trong những lưu vực quan trọng nhất ở Việt Nam, cung cấp nước cho nhiều hoạt động kinh tế và sinh hoạt. Tuy nhiên, lưu vực này đang phải đối mặt với nhiều thách thức do biến đổi khí hậu, bao gồm thay đổi lượng mưa, nhiệt độ và mực nước. Nghiên cứu này chọn lưu vực sông Đồng Nai làm trường hợp nghiên cứu để đánh giá tính bất định trong mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước. Kết quả của nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý tài nguyên nước bền vững ở khu vực này.

II. Thách Thức Tính Bất Định Trong Dự Báo Dòng Chảy Do BĐKH

Dự báo dòng chảy và chất lượng nước dưới tác động của biến đổi khí hậu (BĐKH) gặp nhiều thách thức do sự tồn tại của tính bất định. Bất định có thể phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm các mô hình khí hậu toàn cầu (GCM), các phương pháp chi tiết hóa thống kê, các mô hình thủy văn và dữ liệu đầu vào. Mỗi mô hình và phương pháp đều có những giả định và hạn chế riêng, dẫn đến sự khác biệt trong kết quả mô phỏng. Việc hiểu rõ các nguồn gốc gây ra bất định là rất quan trọng để cải thiện độ tin cậy của các dự báo và hỗ trợ việc ra quyết định trong quản lý tài nguyên nước. Cần có sự đánh giá toàn diện về tính bất định để giảm thiểu rủi ro và đảm bảo tính bền vững của nguồn nước.

2.1. Ảnh hưởng của mô hình khí hậu toàn cầu GCMs tới dự báo

Các mô hình khí hậu toàn cầu (GCMs) là công cụ quan trọng để dự báo biến đổi khí hậu, nhưng chúng cũng là một nguồn gốc chính của bất định. Các GCMs khác nhau có cấu trúc và tham số khác nhau, dẫn đến kết quả dự báo khác nhau về lượng mưa, nhiệt độ và các biến khí hậu khác. Sự khác biệt này có thể ảnh hưởng đáng kể đến mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước. Việc lựa chọn GCM phù hợp và đánh giá phạm vi bất định do GCMs gây ra là rất quan trọng.

2.2. Vai trò của chi tiết hóa thống kê trong giảm sai số dự báo khí hậu

Các phương pháp chi tiết hóa thống kê được sử dụng để chuyển đổi kết quả dự báo từ các GCMs ở quy mô lớn sang quy mô địa phương. Tuy nhiên, các phương pháp chi tiết hóa khác nhau cũng có thể dẫn đến kết quả khác nhau. Sự lựa chọn phương pháp chi tiết hóa phù hợp phụ thuộc vào đặc điểm khí hậu của khu vực nghiên cứu và mục tiêu của nghiên cứu. Đánh giá tính bất định liên quan đến các phương pháp chi tiết hóa là cần thiết để đảm bảo tính tin cậy của các dự báo.

2.3. Bất định từ mô hình thủy văn SWAT so với HSPF

Các mô hình thủy văn, như SWAT và HSPF, được sử dụng để mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước. Mỗi mô hình có cấu trúc, giả định và yêu cầu dữ liệu khác nhau. Sự lựa chọn mô hình phù hợp phụ thuộc vào đặc điểm của lưu vực sông và mục tiêu của nghiên cứu. So sánh kết quả từ các mô hình khác nhau và đánh giá tính bất định do sự khác biệt giữa các mô hình là rất quan trọng.

III. Cách Đánh Giá Tính Bất Định Phương Pháp Mô Hình Hóa Tổng Quan

Để đánh giá tính bất định, nghiên cứu sử dụng phương pháp mô hình hóa tổng quan, kết hợp các mô hình thủy sinh thái khác nhau (SWAT và HSPF) với các kịch bản BĐKH khác nhau. Các kịch bản BĐKH được xây dựng từ các kịch bản phát thải khác nhau, các mô hình GCM khác nhau và các phương pháp chi tiết hóa thống kê khác nhau. Nghiên cứu cũng xem xét các nguồn gốc gây ra bất định trong mô phỏng, bao gồm mô hình khí hậu, phương pháp chi tiết hóa và mô hình thủy văn. Kết quả của nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý tài nguyên nước bền vững trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

3.1. Sử dụng kịch bản phát thải RCP RCP4.5 RCP8.5

Các kịch bản phát thải RCP (Representative Concentration Pathways) mô tả các quỹ đạo phát thải khí nhà kính khác nhau trong tương lai. Nghiên cứu sử dụng các kịch bản RCP khác nhau, như RCP4.5 và RCP8.5, để đánh giá ảnh hưởng của các mức độ phát thải khác nhau đến dòng chảy và chất lượng nước. So sánh kết quả từ các kịch bản khác nhau cho phép đánh giá tính bất định liên quan đến các kịch bản phát thải.

3.2. So sánh các phương pháp chi tiết hóa Delta SDSM LARS WG

Nghiên cứu so sánh các phương pháp chi tiết hóa khác nhau, bao gồm phương pháp thay đổi hệ số delta, SDSM và LARS-WG. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng. So sánh kết quả từ các phương pháp khác nhau cho phép đánh giá tính bất định liên quan đến các phương pháp chi tiết hóa và lựa chọn phương pháp phù hợp nhất cho khu vực nghiên cứu.

3.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy văn bằng chỉ số NSE

Việc hiệu chỉnh và kiểm định các mô hình thủy văn là rất quan trọng để đảm bảo độ tin cậy của kết quả mô phỏng. Nghiên cứu sử dụng các chỉ số thống kê, như chỉ số NSE, để đánh giá khả năng mô phỏng của các mô hình. Chỉ số NSE đo lường mức độ phù hợp giữa kết quả mô phỏng và dữ liệu quan trắc. Giá trị NSE cao cho thấy khả năng mô phỏng tốt của mô hình.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Ảnh Hưởng BĐKH Lên Sông Đồng Nai

Kết quả nghiên cứu cho thấy biến đổi khí hậu có ảnh hưởng đáng kể đến tài nguyên nước ở lưu vực sông Đồng Nai. Lượng mưa và nhiệt độ có xu hướng tăng cao trong tương lai, dẫn đến sự thay đổi trong dòng chảy và chất lượng nước. Các hiện tượng như xói mòn, hạn hán, thiếu nước mùa khô và lũ lụt có thể trở nên trầm trọng hơn. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng nguồn gốc gây ra bất định chủ yếu đến từ các mô hình khí hậu toàn cầu và các phương pháp chi tiết hóa thống kê. Các kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý tài nguyên nước và ứng phó với biến đổi khí hậu.

4.1. Dự báo lượng mưa và nhiệt độ tăng trong tương lai

Kết quả dự báo cho thấy lượng mưa và nhiệt độ có xu hướng tăng trong tương lai ở lưu vực sông Đồng Nai. Mức độ tăng khác nhau tùy thuộc vào kịch bản phát thải và mô hình khí hậu được sử dụng. Sự tăng này có thể gây ra những thay đổi đáng kể trong hệ thống thủy văn của lưu vực, ảnh hưởng đến dòng chảy, chất lượng nước và các hoạt động kinh tế - xã hội.

4.2. Tác động đến dòng chảy và thành phần chất lượng nước

Sự thay đổi về lượng mưa và nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến dòng chảy và thành phần chất lượng nước ở lưu vực sông Đồng Nai. Dòng chảy có thể tăng hoặc giảm tùy thuộc vào khu vực và thời gian. Chất lượng nước có thể bị suy giảm do ô nhiễm từ các nguồn khác nhau. Việc dự báo chính xác những thay đổi này là rất quan trọng để có thể đưa ra các biện pháp ứng phó phù hợp.

4.3. Bản đồ phân bố tài nguyên nước trên lưu vực sông

Bản đồ phân bố tài nguyên nước trên lưu vực sông Đồng Nai cho thấy sự phân bố không đồng đều của nước và các thành phần chất lượng nước. Nước tập trung chủ yếu ở một số khu vực, trong khi các khu vực khác lại thiếu nước. Sự phân bố này liên quan đến đặc điểm địa hình, khí hậu và hoạt động kinh tế - xã hội của khu vực. Bản đồ này có thể được sử dụng để hỗ trợ việc quản lý và phân bổ tài nguyên nước một cách hiệu quả.

V. Phân Tích Tính Bất Định Yếu Tố Ảnh Hưởng Lớn Nhất

Nghiên cứu phân tích tính bất định trong mô phỏng bằng cách xem xét các yếu tố chính như mô hình thủy văn, mô hình khí hậu toàn cầu (GCMs), kịch bản phát thải và phương pháp chi tiết hóa. Kết quả cho thấy mô hình GCM có ảnh hưởng lớn nhất đến tính bất định trong mô phỏng thủy văn và chất lượng nước. Phương pháp chi tiết hóa và mô hình mô phỏng thủy văn cũng có những ảnh hưởng đáng kể, trong khi kịch bản phát thải ít ảnh hưởng hơn. Kết quả này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn mô hình khí hậu phù hợp và sử dụng các phương pháp chi tiết hóa tiên tiến để giảm thiểu tính bất định trong dự báo.

5.1. Mô hình khí hậu GCMs là nguồn bất định chính

Mô hình khí hậu (GCMs) là nguồn bất định chính trong mô phỏng thủy văn và chất lượng nước. Các mô hình khác nhau có cấu trúc và tham số khác nhau, dẫn đến các kết quả dự báo khác nhau về lượng mưa, nhiệt độ và các biến khí hậu khác. Điều này cho thấy cần có sự đánh giá cẩn thận và lựa chọn mô hình phù hợp để giảm thiểu tính bất định.

5.2. Ảnh hưởng phương pháp chi tiết hóa tới kết quả mô phỏng

Phương pháp chi tiết hóa có ảnh hưởng đáng kể đến kết quả mô phỏng. Các phương pháp khác nhau có thể dẫn đến các kết quả khác nhau, đặc biệt là trong các khu vực có địa hình phức tạp hoặc khí hậu biến đổi mạnh. Việc lựa chọn phương pháp chi tiết hóa phù hợp và đánh giá tính bất định liên quan là rất quan trọng.

5.3. Kịch bản phát thải và vai trò hạn chế trong bất định

Kịch bản phát thải có vai trò hạn chế trong tính bất định so với mô hình khí hậu và phương pháp chi tiết hóa. Điều này có thể là do các kịch bản phát thải được xây dựng dựa trên các giả định khác nhau về chính sách và công nghệ trong tương lai. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng kịch bản phát thải vẫn là một yếu tố quan trọng trong việc dự báo biến đổi khí hậu và ảnh hưởng đến tài nguyên nước.

VI. Kết Luận Và Hướng Nghiên Cứu Quản Lý Tài Nguyên Bền Vững

Nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đánh giá tính bất định trong dự báo tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng cho việc quản lý tài nguyên nước bền vững ở lưu vực sông Đồng Nai. Các nhà quản lý cần xem xét tính bất định trong quá trình ra quyết định và áp dụng các biện pháp thích ứng linh hoạt. Hướng nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc giảm thiểu tính bất định bằng cách cải thiện mô hình khí hậu, phương pháp chi tiết hóa và mô hình thủy văn. Đồng thời, cần xem xét các tác động nhân sinh (thay đổi sử dụng đất và phát triển kinh tế - xã hội) để có cái nhìn toàn diện hơn về sự thay đổi tài nguyên nước.

6.1. Ứng dụng kết quả nghiên cứu cho quy hoạch tài nguyên nước

Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để hỗ trợ việc quy hoạch tài nguyên nước ở lưu vực sông Đồng Nai. Các nhà quản lý có thể sử dụng thông tin về tính bất định và các yếu tố ảnh hưởng để đưa ra các quyết định có tính đến rủi ro. Đồng thời, kết quả nghiên cứu cũng có thể được sử dụng để xác định các khu vực dễ bị tổn thương và cần được ưu tiên bảo vệ.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo Giảm thiểu bất định và mô hình hóa

Hướng nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc giảm thiểu bất định trong dự báo bằng cách cải thiện mô hình khí hậu, phương pháp chi tiết hóa và mô hình thủy văn. Ngoài ra, cần xem xét các tác động nhân sinh (thay đổi sử dụng đất và phát triển kinh tế - xã hội) để có cái nhìn toàn diện hơn về sự thay đổi tài nguyên nước. Các nghiên cứu sử dụng mô hình hóa tiên tiến và tích hợp nhiều nguồn dữ liệu khác nhau sẽ đóng góp quan trọng vào việc quản lý tài nguyên nước bền vững.

6.3. Tầm quan trọng quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực

Quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực là rất quan trọng để đảm bảo tính bền vững của nguồn nước. Phương pháp tiếp cận này xem xét tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến tài nguyên nước, bao gồm biến đổi khí hậu, tác động nhân sinh và các hoạt động kinh tế - xã hội. Bằng cách phối hợp các hoạt động quản lý và sử dụng nước, có thể đạt được hiệu quả cao hơn và đảm bảo sự công bằng trong việc phân bổ tài nguyên nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Những ước tính chính xác về dòng chảy và chất lượng nước rất cần thiết để có kế hoạch quản lý thành công và hiệu quả, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng trở nên ngiêm trọng và đe dọa đến cuộc sống của con người. Tuy nhiên, trong hầu hết các nghiên cứu mô phỏng luôn tồn tại tính bất định và khoảng sai số ảnh hưởng đến chế độ dòng chảy cũng như hàm lượng chất dinh dưỡng trong nghiên cứu đánh giá nên hầu hết các kết quả dự báo rất ít khi được các nhà quản lý và hoạch định sử dụng. Có rất nhiều nguyên nhân tạo ra tính bất định có liên quan đến biến đổi khí hậu như: (1) các mô hình khí hậu toàn cầu GCM, bao gồm tính bất định giữa những kịch bản phát thải RCP hay những phương pháp chi tiết hóa; (2) mô hình mô phỏng thủy văn; (3) dữ liệu đầu vào. Thật vậy, mỗi kịch bản phát thải có các giả thiết về lượng phát thải khí nhà kính đưa vào bầu khí quyển khác nhau và mỗi mô hình (mô hình GCM, công cụ chi tiết hóa thống kê, và mô hình thủy văn) có các lý thuyết tiếp cận cũng như các giả thiết đơn giản hóa mô hình khác nhau.

Chính điều này làm cho kết quả mô phỏng khi sử dụng các kịch bản phát thải hay các mô hình khác nhau sẽ cho kết quả có sự khác biệt. Do đó, để việc nghiên cứu đạt hiệu quả và có tính ứng dụng trong nghiên cứu, quản lý hiệu quả tài nguyên nước trong bối cảnh của BĐKH cần phải có sự hiểu biết cặn kẽ về tính bất định trong dự báo sự thay đổi tài nguyên nước. Đặc biệt đối với lưu vực hệ thống sông Đồng Nai, là lưu vực lớn thứ ba nước ta (sau lưu vực sông Hồng và sông Cửu Long) và là lưu vực nội địa lớn nhất khu vực phía nam, trải dài trên nhiều tỉnh thành khác nhau. Tài nguyên nước nơi đây đóng vai trò hết sức quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội khu vực Đông Nam Bộ, là nguồn cung cấp nước chính cho các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp cũng như sinh hoạt của các khu vực lân cận.

Tuy nhiên, nằm trong vùng có địa hình phức tạp kết hợp đặc trưng dòng chảy thay đổi theo mùa, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố có thể do biến đổi khí hậu, gia tăng dân số và phát triển kinh tế. Các hiện tượng hạn hán, thiếu nước sạch vào mùa khô hay lũ quét, xói mòn đất vào mùa mưa cũng gia tăng hơn. Biến đổi khí hậu đang đe dọa đến tính bền vững tài nguyên nước, ảnh hưởng đến cuộc sống sinh hoạt của con người và phát triển kinh tế - xã hội của lưu vực này. Vì vậy những đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu lên tài nguyên nước cũng như đánh giá tính bất định trong kết quả mô phỏng là hết sức cần thiết.

Nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy, tính bất định trong ảnh hưởng của biến đổi khí hậu nhiều hơn rất nhiều so với độ nhạy thông số trong mô hình thủy văn. Nhìn chung, tính bất định tồn tại trong mỗi bước mô phỏng hay xây dựng kịch bản. Vì vậy cần có những đánh giá tổng thể về tính bất định khi mô phỏng và những kịch bản liên quan. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu chỉ Viện Khoa học và Công nghệ Tính toán TP.

Hồ Chí Minh Page 8 Đánh giá tính bất định trong mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu – Trường hợp nghiên cứu cho lưu vực sông Đồng Nai tập trung vào đánh giá tính bất định liên quan đến dòng chảy mà ít xem xét đến chất lượng nước. Điều này làm hạn chế những kiến thức về tính bất định trong đánh giá chất lượng nước ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu. Trong thực tế, những ảnh hưởng lên chất lượng nước thường cao hơn vì những đặc tính vật lý, thủy văn, khí hậu trong lưu vực cũng như hoạt động của con người. Do đó, mục đích của nghiên cứu này là đánh giá những ảnh hưởng của biến đổi khí hậu lên tài nguyên nước cũng như tính bất định trong mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước liên quan đến kịch bản biến đổi khí hậu tương lai và thông số mô hình trên lưu vực hệ thống sông Đồng Nai.

Nghiên cứu góp phần là cơ sở khoa học quan trọng trong nghiên cứu và thực tế giúp đưa ra những biện pháp quản lý, sử dụng hiệu quả, đảm bảo tính bền vững nguồn tài nguyên nước. MỤC TIÊU Mục tiêu chung của đề tài là xây dựng một phương pháp tổng quát cho ước lượng tính bất định trong mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước dưới ảnh hưởng của BĐKH. Phương pháp tổng quát này giúp cho nghiên cứu đánh giá tác động của BĐKH lên dòng chảy và chất lượng nước, nhận dạng được nguồn gốc gây nên tính bất định trong kết quả mô phỏng và nhận dạng được các tác động của BĐKH một cách bao quát hơn các khả năng xảy ra nhằm phục vụ công tác quản lý tài nguyên nước lưu vực sông trong bối cảnh BĐKH. Trong nghiên cứu này chỉ xem xét đến ảnh hưởng của BĐKH (thay đổi lượng mưa và nhiệt độ), không xem xét đến ảnh hưởng của tác động nhân sinh (thay đổi sử dụng đất và phát triển kinh tế - xã hội) trên lưu vực.

Mục tiêu chi tiết của đề tài bao gồm 2 mục tiêu sau: - Đánh giá và dự báo sự thay đổi dòng chảy và chất lượng nước dưới ảnh hưởng của BĐKH – một trường hợp nghiên cứu ở lưu vực hệ thống sông Đồng Nai. - Đánh giá tính bất định trong dự báo dòng chảy và chất lượng nước dưới ảnh hưởng của BĐKH. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để thực hiện được những mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu sau cần được triển khai: Nội dung 1: Đánh giá và dự báo sự thay đổi dòng chảy và chất lượng nước dưới ảnh hưởng của BĐKH – một trường hợp nghiên cứu ở lưu vực hệ thống sông Đồng Nai. - Xây dựng kịch bản BĐKH cho khu vực nghiên cứu dựa vào phương pháp thay đổi hệ số delta và kết quả mô phỏng khí hậu toàn cầu của các mô hình GCM.

- Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình SWAT cho mô phỏng dòng chảy. - Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình SWAT cho mô phỏng chất lượng nước. Viện Khoa học và Công nghệ Tính toán TP. Hồ Chí Minh Page 9 Đánh giá tính bất định trong mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu – Trường hợp nghiên cứu cho lưu vực sông Đồng Nai - Thành lập bản đồ phân bố dòng chảy và chất lượng nước khu vực nghiên cứu.

- Đánh giá hiện trạng dòng chảy và chất lượng nước dựa vào kết quả mô phỏng của mô hình hiệu chỉnh. - Mô phỏng sự thay đổi dòng chảy tương ứng với các kịch bản BĐKH. - Mô phỏng sự thay đổi chất lượng nước tương ứng với các kịch bản BĐKH. - Phân tích và đánh giá kết quả.

Nội dung 2: Đánh giá tính bất định trong dự báo dòng chảy và chất lượng nước dưới ảnh hưởng của BĐKH - Xây dựng kịch bản BĐKH dựa vào các kịch bản phát thải khác nhau, các mô hình GCM khác nhau bằng phương pháp chi tiết hóa thống kê SDSM. - Xây dựng kịch bản BĐKH dựa vào các kịch bản phát thải khác nhau, các mô hình GCM khác nhau bằng phương pháp chi tiết hóa thống kê LARS-WG. - Hiệu chỉnh và kiểm định các mô hình thủy văn sinh thái HSPF cho mô phỏng dòng chảy. - Hiệu chỉnh và kiểm định các mô hình thủy văn sinh thái HSPF cho mô phỏng chất lượng nước.

- Mô phỏng sự thay đổi dòng chảy bằng các mô hình thủy văn sinh thái được hiệu chỉnh tốt tương ứng với các kịch bản BĐKH. - Mô phỏng sự thay đổi chất lượng nước bằng các mô hình thủy văn sinh thái được hiệu chỉnh tốt tương ứng với các kịch bản BĐKH. - Phân tích và đánh giá tính bất định. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để đạt được các nội dung nêu trên, các phương pháp sau đây đã được áp dụng: Phương pháp thu thập và tổng hợp số liệu Thu thập và kế thừa các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan.

Thu thập các báo cáo liên quan đến quy hoạch và quản lý tài nguyên nước của khu vực nghiên cứu. Thu thập các số liệu liên quan (số liệu khí tượng thủy văn, số liệu chất lượng nước (TSS, Ni- tơ tổng, Phốt-pho tổng), các bản đồ địa hình, thổ nhưỡng, và sử dụng đất,.) Phương pháp GIS Sử dụng hệ thống thông tin địa lý nhằm tích hợp các thông tin số liệu, tài liệu, bản đồ, và trình bày kết quả tính toán lên bản đồ. Phương pháp mô hình hóa Viện Khoa học và Công nghệ Tính toán TP. Hồ Chí Minh Page 10 Đánh giá tính bất định trong mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu – Trường hợp nghiên cứu cho lưu vực sông Đồng Nai Sử dụng kết quả của các mô hình khí hậu toàn cầu GCM và các công cụ chi tiết hóa thống kê (thay đổi hệ số delta, SDSM và LARS-WG) để xây dựng các kịch bản BĐKH cho lưu vực.

Phương pháp thay đổi hệ số delta là phương pháp chi tiết hóa thống kê đơn giản nhất, dựa vào sự thay đổi trung bình của khí hậu mô phỏng trong giai đoạn tương lai và hiện trạng sau đó áp các sự thay đổi này vào chuỗi số liệu quan trắc. Mô hình SDSM dựa vào mối quan hệ tuyến tính giữa các biến khí hậu ở quy mô toàn cầu (nhân tố dự báo) với các biến khí hậu địa phương (mưa và nhiệt độ tại các trạm quan trắc). Đối với mô hình LARS-WG, mô hình đã dựa vào phương pháp tiếp cận hàm phân bố xác suất để phát sinh chuỗi dữ liệu khí tượng cho tương lai. Ba phương pháp này thường được sử dụng trong các nghiên cứu về ảnh hưởng của BĐKH đến thủy văn.

Sử dụng các mô hình thủy văn sinh thái (mô hình SWAT và mô hình HSPF) mô phỏng sự thay đổi dòng chảy và chất lượng nước dưới ảnh hưởng của BĐKH. Mô hình SWAT là một mô hình thủy văn lưu vực bán phân bố, lưu vực sông được chia thành các tiểu lưu vực và các đơn vị thủy văn HRU. Mô hình này được phát triển bởi TS. Arnold (1998) dùng để đánh giá tác động của các sự thay đổi môi trường (BĐKH và các giải pháp quản lý đất đai) đến dòng chảy, phù sa và các chất dinh dưỡng trong một lưu vực rộng lớn và phức tạp.