Luận văn thạc sĩ quản lý tài nguyên và môi trường dự báo diễn biến dòng chảy dưới tác động biến đổi khí hậu tại khu vực khô hạn và bán khô hạn tỉnh ninh thuận bằng mô hình khái niệm mưa dòng chảy gr4j

Luận văn về dự báo dòng chảy sông Ninh Thuận dưới tác động biến đổi khí hậu, sử dụng mô hình GR4J. Nghiên cứu quản lý tài nguyên và môi trường khu vực khô hạn.

• Tác giả: Trần Minh Thơ
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Đức Công Hiệp
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
• Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường
• Đề tài: Dự báo diễn biến dòng chảy dưới tác động biến đổi khí hậu tại khu vực khô hạn và bán khô hạn tỉnh Ninh Thuận bằng mô hình khái niệm mưa-dòng chảy GR4J
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Dự Báo Dòng Chảy Sông Cái Cách Tiếp Cận

Nguồn nước mặt đóng vai trò then chốt trong phát triển kinh tế-xã hội của Việt Nam, đặc biệt với Ninh Thuận, tỉnh khô hạn nhất nước. Hiện, 76.40% nhu cầu sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt của tỉnh phụ thuộc vào nguồn nước mặt. Khí hậu nhiệt đới gió mùa khô nóng khiến dòng chảy phân bố không đều. Mùa mưa ngắn (3 tháng) chiếm 56% lượng mưa hàng năm, gây ra tình trạng thừa nước vào mùa mưa và thiếu nước nghiêm trọng trong 9 tháng mùa khô. Biến đổi khí hậu làm trầm trọng thêm tình trạng này, thể hiện qua các hiện tượng thời tiết cực đoan như số ngày nắng nóng tăng và nhiệt độ trung bình năm tăng. Nhiều sông, suối cạn kiệt, ảnh hưởng đến trữ lượng nước trong các hồ chứa. Cụ thể, đầu năm 2018, tổng dung tích các hồ chứa chỉ còn khoảng 50 triệu m3, so với thiết kế 194 triệu m3. Để giải quyết vấn đề này, Ninh Thuận cần các biện pháp quản lý và khai thác nguồn nước hiệu quả, trong đó có công tác xác định và dự báo dòng chảy chính xác. Ứng dụng các mô hình thủy văn là một giải pháp tiềm năng. Các mô hình này giúp mô phỏng và dự báo dòng chảy, khắc phục hạn chế về dữ liệu và thời gian tính toán.

1.1. Tầm Quan Trọng của Dự Báo Dòng Chảy Chính Xác

Dự báo dòng chảy chính xác giúp Ninh Thuận quản lý nguồn nước hiệu quả hơn. Việc này bao gồm việc điều tiết nước hợp lý giữa các mùa, đảm bảo cung cấp đủ nước cho các ngành kinh tế và sinh hoạt. Dự báo cũng hỗ trợ cảnh báo sớm các nguy cơ hạn hán và lũ lụt, giảm thiểu thiệt hại cho người dân và nền kinh tế. Ứng dụng các mô hình thủy văn tiên tiến, như mô hình GR4J, có thể nâng cao độ chính xác của dự báo.

1.2. Thách Thức từ Biến Đổi Khí Hậu và Khô Hạn

Biến đổi khí hậu đang tạo ra những thách thức lớn cho nguồn nước của Ninh Thuận. Sự gia tăng nhiệt độ và thay đổi lượng mưa làm gia tăng nguy cơ hạn hán và lũ lụt. Các sông, suối đang đối mặt với tình trạng cạn kiệt, ảnh hưởng đến nông nghiệp và sinh hoạt của người dân. Cần có các giải pháp ứng phó hiệu quả để đảm bảo an ninh nguồn nước cho tỉnh. Luận văn này sẽ tập trung vào ứng dụng mô hình GR4J để dự báo diễn biến dòng chảy dưới tác động của biến đổi khí hậu.

II. Xác Định Vấn Đề Dòng Chảy Sông Cái Khô Hạn Giải Pháp

Nguồn nước mặt ở Ninh Thuận đang đáp ứng 76.40% nhu cầu sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt. Tuy nhiên, dòng chảy phân bố không đều giữa các mùa. Mùa mưa chỉ kéo dài ba tháng (từ tháng 9 đến tháng 11). Điều này dẫn đến dòng chảy mặt ở khu vực Ninh Thuận khá phong phú trong mùa mưa. Song, nhiều sông, suối lại bị khô kiệt trong suốt 9 tháng mùa khô. Trong những năm gần đây, tình trạng cạn kiệt dòng chảy ở Ninh Thuận càng trở nên nghiêm trọng. Nguyên nhân là do biến đổi khí hậu thông qua các hiện tượng thời tiết cực đoan. Số ngày nắng nóng trong mùa khô ở tỉnh tăng bất thường trên 80 ngày. Nhiệt độ trung bình năm có xu hướng tăng 0.03oC trong một thập kỉ qua. Hậu quả là nhiều sông, suối trên địa bàn tỉnh đã giảm mực nước, thậm chí bị tắt dòng như năm 2016. Lượng nước chảy vào các hồ chứa ngày một ít đi. Trữ lượng nước trong các hồ cũng đối mặt với tình trạng cạn kiệt.

2.1. Thực Trạng Khô Kiệt Dòng Chảy và Hạn Hán tại Ninh Thuận

Tình trạng khô kiệt dòng chảy tại Ninh Thuận không chỉ là vấn đề thời tiết mà còn là hệ quả của biến đổi khí hậu và các hoạt động khai thác sử dụng nước không bền vững. Việc sử dụng nước quá mức cho nông nghiệp và công nghiệp, cùng với việc thiếu quy hoạch và quản lý chặt chẽ, đã làm gia tăng áp lực lên nguồn nước. Cần có các giải pháp đồng bộ để giải quyết vấn đề này, bao gồm cả việc cải thiện hiệu quả sử dụng nước và tăng cường khả năng dự báo và quản lý dòng chảy.

2.2. Tác Động Kinh Tế Xã Hội của Tình Trạng Thiếu Nước

Tình trạng thiếu nước nghiêm trọng tại Ninh Thuận gây ra những tác động lớn đến kinh tế và xã hội. Năng suất nông nghiệp giảm sút, ảnh hưởng đến thu nhập của người dân. Các ngành công nghiệp sử dụng nhiều nước cũng gặp khó khăn trong sản xuất. Tình trạng này còn có thể dẫn đến các vấn đề xã hội như di cư và xung đột về nguồn nước. Việc dự báo dòng chảy chính xác và triển khai các giải pháp quản lý nước hiệu quả là rất quan trọng để giảm thiểu những tác động tiêu cực này.

III. Mô Hình GR4J Phương Pháp Dự Báo Dòng Chảy Sông Cái

Để giải quyết tình trạng phân bố dòng chảy không đồng đều và nguy cơ cạn kiệt của dòng chảy, Ninh Thuận cần có nhiều biện pháp. Mục tiêu là nâng cao hiệu quả quản lý và khai thác tổng hợp nguồn nước. Đặc biệt là công tác xác định và dự báo dòng chảy. Một trong những giải pháp đang được khuyến khích hiện nay cho vấn đề này là ứng dụng các mô hình thủy văn. Đây là công cụ hỗ trợ đắc lực cho mô phỏng và dự báo dòng chảy. Các mô hình thủy văn cũng có khả năng giải quyết các vấn đề về sự hạn chế của dữ liệu thủy văn cũng như thời gian tính toán. Với những lý do nêu trên, đề tài “Dự báo diễn biến dòng chảy dưới tác động biến đổi khí hậu tại vực khô hạn và bán khô hạn tại tỉnh Ninh Thuận bằng mô hình khái niệm mưa dòng chảy GR4J” cần được thực hiện.

3.1. Giới Thiệu về Mô Hình Thủy Văn GR4J

Mô hình GR4J là một mô hình thủy văn khái niệm, được sử dụng rộng rãi để mô phỏng và dự báo dòng chảy. Mô hình này có ưu điểm là đơn giản, dễ sử dụng và yêu cầu ít dữ liệu đầu vào. GR4J dựa trên mối quan hệ giữa lượng mưa và dòng chảy, sử dụng bốn tham số để mô tả quá trình này. Mô hình đã được chứng minh là hiệu quả trong nhiều khu vực khác nhau trên thế giới, bao gồm cả các khu vực khô hạn và bán khô hạn.

3.2. Ưu Điểm của GR4J trong Dự Báo Thủy Văn

Mô hình GR4J có nhiều ưu điểm so với các mô hình thủy văn khác. Đầu tiên, nó đơn giản và dễ sử dụng, giúp các nhà quản lý và kỹ thuật viên dễ dàng áp dụng vào thực tế. Thứ hai, GR4J yêu cầu ít dữ liệu đầu vào, điều này rất quan trọng đối với các khu vực thiếu dữ liệu quan trắc. Cuối cùng, mô hình này đã được chứng minh là có độ chính xác cao trong nhiều trường hợp khác nhau. Cụ thể, trong nghiên cứu của Trần Minh Thơ, hiệu suất mô phỏng của GR4J được đánh giá bằng các hệ số NSE > 0.95 và VB < 5%.

IV. GR4J Ứng Dụng Dự Báo Dòng Chảy Ninh Thuận Hiệu Quả

Nghiên cứu này hướng đến việc đánh giá và dự báo diễn biến dòng chảy mặt trên hệ thống sông Cái Phan Rang tại vùng khô hạn và bán khô hạn của tỉnh Ninh Thuận. Mục tiêu sử dụng các trường hợp tính toán dòng chảy khác nhau về không gian và thời gian. Mô hình thủy văn khái niệm GR4J được dùng trong dự án này. Hiệu suất mô phỏng của GR4J được đánh giá bằng cách sử dụng Hệ số hiệu quả Nash- Sutcliffe (NSE); hệ số tương quan của Pearson (Pearson's Correlation Coefficient); hệ số sai số thể tích (Volume Bias). Các tham số mô hình tối ưu thu được sau đó được sử dụng để mô phỏng dòng chảy tại cửa sông của lưu vực sông Cái Phan Rang và dự đoán dòng chảy mặt trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

4.1. Các Bước Triển Khai Mô Hình GR4J tại Ninh Thuận

Việc triển khai mô hình GR4J tại Ninh Thuận bao gồm nhiều bước. Đầu tiên, cần thu thập và xử lý dữ liệu đầu vào, bao gồm dữ liệu mưa, nhiệt độ, và dòng chảy. Sau đó, mô hình được hiệu chỉnh (calibration) để tìm ra các tham số phù hợp nhất với điều kiện địa phương. Tiếp theo, mô hình được kiểm định (validation) bằng cách so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực tế. Cuối cùng, mô hình được sử dụng để dự báo dòng chảy trong các kịch bản khác nhau.

4.2. Đánh Giá Độ Tin Cậy của Kết Quả Dự Báo

Đánh giá độ tin cậy của kết quả dự báo là rất quan trọng để đảm bảo tính hữu ích của mô hình. Các hệ số đánh giá như NSE và VB được sử dụng để đo lường mức độ phù hợp giữa kết quả mô phỏng và dữ liệu thực tế. Ngoài ra, cần xem xét các yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của dự báo, như chất lượng dữ liệu đầu vào và sự thay đổi của điều kiện khí hậu. Kết quả nghiên cứu cho thấy, kết quả hiệu chỉnh và kiểm định hiệu suất mô hình thể hiện sự phù hợp giữa hai dòng chảy thực đo và tính toán từ mô hình với giá trị đánh giá NSE lớn hơn 0.95; VB nhỏ hơn 5% trong tất cả trường hợp tính toán.

4.3. Ứng dụng phần mềm Source trong mô hình GR4J

Source được dùng để triển khai mô hình GR4J. Thiết lập lưu vực được thực hiện trên Source sau đó chọn mô hình mưa dòng chảy và thiết lập số liệu đầu vào. Mục tiêu hiệu chỉnh và hàm mục tiêu cũng được thiết lập thông qua phần mềm. Source giúp tự động xác định “bộ tham số tích hợp”. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình GR4J trên phần mềm Source giúp quan sát và đánh giá kết quả. Cuối cùng, dự báo dòng chảy tại nút dòng vào theo các kịch bản khác nhau.

V. Kết Quả Dự Báo Dòng Chảy và Tác Động Biến Đổi Khí Hậu

Với bộ tham số tối ưu (x1 = 453.20), kết quả mô phỏng dòng chảy của mô hình GR4J cho thấy dòng chảy mặt tại hạ lưu lưu vực sông Cái Phan Rang có sự chênh lệch rất lớn giữa các mùa trong năm. Dòng chảy cũng có xu hướng suy giảm nguồn nước. Đồng thời, với dự báo dòng chảy mặt theo kịch bản biến đổi khí hậu RCP4.5, lượng nước mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận có sự đối lập rõ rệt giữa hai mùa. Mùa mưa lượng mưa tăng cao dẫn đến nguy cơ ngập lụt cho vùng hạ lưu. Trong khi đó, mùa kiệt tình trạng thiếu nước ngày càng nghiêm trọng hơn. Tình trạng này phụ thuộc nhiều vào lượng nước xả của thủy điện Đa Nhim và sự điều tiết nước của các hồ chứa phía thượng lưu của lưu vực.

5.1. Phân Tích Kết Quả Mô Phỏng và Dự Báo Dòng Chảy

Phân tích kết quả mô phỏng và dự báo dòng chảy cho thấy rõ sự biến động của dòng chảy theo mùa và theo kịch bản biến đổi khí hậu. Mùa mưa có xu hướng tăng lượng mưa và dòng chảy, gây ra nguy cơ lũ lụt. Mùa khô có xu hướng giảm lượng nước, gây ra tình trạng thiếu nước. Việc này đòi hỏi các giải pháp quản lý nước linh hoạt và hiệu quả để ứng phó với cả hai tình huống.

5.2. Các Kịch Bản Biến Đổi Khí Hậu và Ảnh Hưởng Đến Dòng Chảy

Các kịch bản biến đổi khí hậu, như RCP4.5, cho thấy rõ tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy của sông Cái Phan Rang. Việc sử dụng các kịch bản này giúp các nhà quản lý và kỹ thuật viên hiểu rõ hơn về các nguy cơ tiềm ẩn và có thể đưa ra các quyết định phù hợp. Cần có các nghiên cứu sâu hơn về các kịch bản khác nhau để có được bức tranh toàn diện về tác động của biến đổi khí hậu đến nguồn nước.

VI. Kết Luận Dự Báo Dòng Chảy Sông Cái và Giải Pháp Bền Vững

Đề tài “Dự báo diễn biến dòng chảy dưới tác động biến đổi khí hậu tại vực khô hạn và bán khô hạn tại tỉnh Ninh Thuận bằng mô hình khái niệm mưa dòng chảy GR4J” đã đạt được những kết quả quan trọng. Nghiên cứu này đã nâng cao năng lực dự báo sự thay đổi dòng chảy của các con sông trong tỉnh. Mục tiêu là hướng đến khuyến nghị các giải pháp sử dụng nước hiệu quả và bền vững cho tỉnh Ninh Thuận trong tương lai. Các giải pháp này bao gồm việc cải thiện hiệu quả sử dụng nước, tăng cường khả năng dự báo và quản lý dòng chảy, và ứng phó với các tác động của biến đổi khí hậu.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu và Đóng Góp

Nghiên cứu đã thành công trong việc áp dụng mô hình GR4J để dự báo dòng chảy của sông Cái Phan Rang. Các kết quả mô phỏng và dự báo cho thấy rõ tác động của biến đổi khí hậu đến nguồn nước của tỉnh. Nghiên cứu cũng đã đưa ra các khuyến nghị cụ thể về các giải pháp quản lý nước hiệu quả và bền vững.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo và Ứng Dụng Thực Tế

Trong tương lai, cần có các nghiên cứu sâu hơn về các kịch bản biến đổi khí hậu khác nhau và tác động của chúng đến nguồn nước của Ninh Thuận. Cần cũng có các nghiên cứu về các giải pháp thích ứng và giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Các kết quả nghiên cứu này có thể được sử dụng để xây dựng các chính sách và kế hoạch quản lý nước hiệu quả và bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Khái quát về điều kiện tự nhiên và tình hình kinh tế-xã hội của tỉnh Ninh Thuận; trong đó có đánh giá hiện trạng hạn hán, sự thay đổi dòng chảy, và công tác quản lý nguồn nước mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận. Chương 2: Tổng quan nghiên cứu về mô hình thủy văn và mô hình khái niệm mưa-dòng chảy GR4J trong việc mô phỏng và dự báo dòng chảy tại khu vực khô hạn và bán khô hạn trên thế giới và tại Việt Nam. Chương 3: Ứng dụng mô hình GR4J để mô phỏng và dự báo dòng chảy cho lưu vực sông Cái Phan Rang tỉnh Ninh Thuận. Chương 4: Phân tích, đánh giá các kết quả mô phỏng, dự báo dòng chảy; từ đó đề xuất các khuyến nghị để hỗ trợ công tác quản lý nguồn nước tại khu vực khô hạn và bán khô hạn tại tỉnh Ninh Thuận trong mùa khô.

Chương 5: Tóm tắt các kết luận chính của đề tài, đồng thời đưa ra các khuyến nghị.2 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu 1.1 Mục tiêu nghiên cứu Dự báo diễn biến dòng chảy trong tương lai tại khu vực khô hạn và bán khô hạn bằng mô hình GR4J phục vụ công tác quản lý hiệu quả nguồn nước mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Diễn biến dòng chảy trên hệ thống lưu vực sông Cái Phan Rang (CPR) tỉnh Ninh Thuận 1.3 Nội dung nghiên cứu Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, các nội dung (ND) sau sẽ được thực hiện: 3 ND1: Tổng quan và đánh giá hiện trạng hạn hán, sự thay đổi dòng chảy, và công tác quản lý nguồn nước mặt trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận; tổng quan về mô phỏng và dự báo dòng chảy tại khu vực khô hạn và bán khô hạn bằng mô hình GR4J trên thế giới và tại Việt Nam. ND2: Phân tích và đánh giá diễn biến dòng chảy thông qua mô hình GR4J cho các trường hợp tính toán; ND3: Đề xuất ứng dụng mô hình vào công tác quản lý nguồn nước tại khu vực khô hạn và bán khô hạn tại tỉnh Ninh Thuận trong mùa khô.3 Phương pháp nghiên cứu 1.1 Phương pháp luận Với mục tiêu nghiên cứu khả năng ứng dụng của mô hình GR4J vào dự báo sự biến đổi dòng chảy trong công tác quản lý nguồn nước tại lưu vực sông CPR tỉnh Ninh Thuận, một số phương pháp đã được áp dụng để hỗ trợ các quá trình phân tích, xử lý số liệu đầu vào; so sánh và phân tích kết quả tính toán. Các phương pháp được trình bày cụ thể trong các mục sau: 4 Hình 1-1. Sơ đồ quy trình thực hiện nghiên cứu Cụ thể trình tự thực hiện nghiên cứu như sau: 1.

Xác định vấn đề cần nghiên cứu là bước đầu tiên và khá quan trọng trong nghiên cứu này. Việc này được thực hiện thông qua phân tích tổng quan các vấn đề cần giải quyết trong vùng nghiên cứu như chất lượng nước, trữ lượng nước, tác động của BĐKH, diễn biến dòng chảy, và tình hình hạn hán; đồng thời xem xét các giải pháp ứng dụng mô hình để giải quyết vấn đề. Kế đến, cần thu thập thông tin, dữ liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu. Đối với vấn đề dự báo dòng chảy bằng mô hình GR4J thì các dữ liệu cần thiết gồm dữ liệu khí tượng (mưa, bốc hơi), thủy văn (dòng chảy), các loại đất và bản đồ số cao độ của khu vực nghiên cứu.

Bước tiếp theo là mô phỏng dòng chảy bằng mô hình GR4J thông qua việc hiệu chỉnh mô hình trên phần mềm Source sử dụng hệ số hiệu suất mô hình NASH để tìm ra bộ 4 tham số tối ưu của X1, X2, X3, X4 (xem định nghĩa của các tham số này trong mục 3. Trong bước này, mô hình ban đầu sẽ mô phỏng dòng chảy từ các dữ liệu mưa và bốc hơi theo ngày cùng với 4 tham số được giả định. Nếu kết quả của lần mô phỏng này có hệ số NASH thấp (<0.5) thì phần mềm Source sẽ tự động thay đổi giá trị 4 tham số và chạy lại mô hình GR4J. Quá trình này sẽ được lặp lại cho tới khi hệ số NASH đạt giá trị tốt nhất (tiến tới 1).

Khi đó, 4 tham số tìm được trong lần chạy cuối cùng chính là 4 tham số tối ưu nhất của GR4J để mô phỏng dòng chảy cho khu vực Ninh Thuận. Trong bước này, mô hình xây dựng ở Bước 3 sẽ được kiểm nghiệm bằng cách so sánh chuỗi dữ liệu dòng chảy thực đo với kết quả của mô hình, trong đó hệ số tương quan sẽ được sử dụng như một tiêu chuẩn so sánh. Nếu hệ số tương quan nằm trong khoảng 0,7-1, thì các giá trị thực đo và kết quả mô hình là tương đồng, và khi đó có thể kết luận mô hình GR4J có khả năng mô phỏng tốt dòng chảy tại khu vực Ninh Thuận. Bước cuối cùng là dự báo sự thay đổi dòng chảy trong tương lai của các con sông trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận theo các kịch bản khác nhau với bộ tham số tối ưu và kiến nghị các giải pháp thích hợp để giải quyết vấn đề hiện trạng trong khu vực.2 Phương pháp nghiên cứu a.

Phương pháp mô hình Nghiên cứu này sử dụng mô hình khái niệm mưa-dòng chảy GR4J để dự báo diễn biến dòng chảy cho khu vực khô hạn và bán khô hạn tỉnh Ninh Thuận, với quy trình thực hiện gồm: Dòng chảy ban đầu sẽ được tính toán và mô phỏng dựa trên mối quan hệ tương quan lý thuyết giữa lượng mưa, lượng bốc hơi và dòng chảy (đây là bộ dữ liệu đầu vào của mô hình); Sau khi được mô phỏng, dòng chảy sẽ được kiểm định với chuỗi số liệu thực đo để đánh giá mức độ sai số trong quá trình 6 mô phỏng của mô hình; từ đó hiệu chỉnh và tìm ra bộ thông số tốt nhất cho công tác dự báo dòng chảy trong tương lai, chi tiết được trình bày tại Chương 4. Phương pháp tổng quan tài liệu Phương pháp này được sử dụng để tổng hợp các tài liệu hạn hán, hiện trạng quản lý môi trường nước trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận và thu thập số liệu khí tượng thủy văn phục vụ việc chạy mô hình. Phương pháp thống kê và xử lý dữ liệu Dựa vào phương pháp này, các số liệu thủy văn ban đầu và kết quả tính toán được thống kê, lưu trữ và biểu diễn thành dạng bảng và biểu đồ. Riêng với các số liệu đầu vào của mô hình được xử lý sơ bộ trước khi sử dụng để hạn chế sai số do dữ liệu bị thiếu hoặc không theo định dạng yêu cầu của mô hình.

Phương pháp so sánh Phương pháp này được sử dụng trong nội dung phân tích và so sánh kết quả mô phỏng. Khi đó các giá trị dòng chảy mô phỏng được so sánh với giá trị dòng chảy thực đo hoặc các kết quả được so sánh với kết quả của các nghiên cứu trước đây để kiểm nghiệm hiệu suất của mô hình GR4J; từ đó làm cơ sở cho kết quả dự báo diễn biến dòng chảy cho tương lai và đề xuất các giải pháp quản lý hiệu quả nguồn nước tại Ninh Thuận. Phương pháp phân tích hệ thống Phương pháp này được sử dụng để phân tích các thành phần và các bước thực hiện nghiên cứu và mối quan hệ giữa chúng nhằm hoàn thành tất cả các nội dung nghiên cứu một cách logic và hợp lý. Phương pháp này cũng được sử dụng để phân tích kết quả tính toán từ mô hình GR4J cho các kịch bản thay đổi dòng chảy khác nhau.1 Ý nghĩa khoa học GR4J là một mô hình khái niệm mưa dòng chảy khá mới nhưng có tính ứng dụng cao.

Nhờ việc sử dụng ít tham số, mô hình đã được ứng dụng để tính toán cho nhiều vấn đề và lưu vực khác như mô phỏng và dự báo dòng chảy, tính cân bằng nước cho vùng lũ hay vùng ngập nước. Đặc biệt, GR4J cho kết quả tương đối tốt 7 đối với vùng khô hạn và bán khô hạn. Tuy nhiên, như đã đề cập trong 3.3, mô hình này hầu như chưa được ứng dụng ở Việt Nam. Vì vậy, nghiên cứu này sẽ là cơ sở ban đầu cho các nghiên cứu tiếp theo trong việc ứng dụng mô hình GR4J cho các vùng khác ở nước ta.

Ngoài ra, nghiên cứu này cũng đã đưa ra được bộ tham số tối ưu của mô hình GR4J cho khu vực có đặc tính khô hạn hoặc bán khô hạn như tỉnh Ninh Thuận. Vì vậy, nó sẽ góp phần giảm bớt thời gian hiệu chỉnh mô hình khi ứng dụng GR4J cho các lưu vực tương tự như hệ thống sông CPR.2 Ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu mô phỏng và dự báo dòng chảy có ý nghĩa quan trọng, góp phần hỗ trợ công tác quản lý nguồn nước mặt theo hướng bền vững hơn cho một vùng khan hiếm nguồn nước như Ninh Thuận. Kết quả của nghiên cứu này cho thấy sự thay đổi dòng chảy cả trong quá khứ và tương lai cho toàn lưu vực đặc biệt và vùng hạ lưu của sông CPR. Kết quả này được mong đợi giúp các cơ quan chức năng của tỉnh Ninh Thuận nhận biết được thực trạng và diễn biến dòng chảy hiện nay hạ lưu sông CPR ở trong tương lai toàn lưu vực, từ đó có những giải pháp quản lý nguồn nước phù hợp hơn.

TỔNG QUAN VỀ TỈNH NINH THUẬN VÀ LƯU VỰC SÔNG CÁI PHAN RANG 2.1 Điều kiện tự nhiên 2.1 Vị trí địa lý Lưu vực sông Cái có vị trí địa lý 11o23’00”-12o10’00” vĩ Bắc và 108o20’30”- 109o30’00” kinh Đông (Hình 1-1), với dòng chảy bắt nguồn từ vùng núi cao Lâm Đồng hướng theo phía Tây Bắc-Đông Nam và đổ ra biển Đông tại cửa biển Đông Giang-Tp. Phan Rang, Ninh Thuận [12]. Lưu vực sông Cái có diện tích tự nhiên vào khoảng 3,043km2, thuộc địa phận các tỉnh Khánh Hòa, Lâm Đồng, và Ninh Thuận; trong đó, phần lưu vực thuộc Ninh Thuận (gọi là lưu vực sông Cái Phan Rang) chiếm đến 82% toàn hệ thống sông Cái và 74% toàn tỉnh Ninh Thuận. Vị trí lưu vực song Cái [1] 9 2.2 Đặc điểm địa hình Lưu vực sông CPR được bao bọc bởi đồi núi theo 3 hướng Bắc, Tây và Tây Nam, với hướng dốc thấp dần từ Tây sang Đông và từ Tây Bắc sang Đông Nam.

Lưu vực có 3 dạng địa hình chính: đồng bằng ven biển, đồi thấp và núi cao; trong đó, vùng đồi thấp và núi cao có độ cao trung bình từ 200-1,000m [13] độ dốc bình quân đạt đến 17.70% ảnh hưởng đến sự phát triển mạng lưới sông, suối và mật độ sông trung bình chỉ khoảng 0.