Áp dụng mô hình SWAT để đánh giá tác động của canh tác nông nghiệp đến tải lượng dinh dưỡng trên lưu vực sông Công, tỉnh Thái Nguyên

Trong nghiên cứu này, mô hình SWAT với bộ thông số thủy văn, bùn cát đã được hiệu chỉnh và kiểm định sẽ được sử dụng và hiệu chỉnh các thông số liên quan đến tải lượng lượng dinh dưỡng để mô phỏng và đánh giá sự biến đổi tải lượng dinh dưỡng theo không gian và thời gian dưới tác động của hoạt động canh tác nông nghiệp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Áp dụng mô hình SWAT để đánh giá tác động của canh tác nông nghiệp đến tải lượng dinh dưỡng trên lưu vực sông Công, tỉnh Thái Nguyên BÀI BÁO KHOA HỌC ÁP DỤNG MÔ HÌNH SWAT ĐỂ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA CANH TÁC NÔNG NGHIỆP ĐẾN TẢI LƯỢNG DINH DƯỠNG TRÊN LƯU VỰC SÔNG CÔNG, TỈNH THÁI NGUYÊN Nguyễn Lương Bằng1, Nguyễn Việt Anh1 Tóm tắt: Hiện nay tình trạng suy giảm chất lượng nước sông Công ngày càng trở nên nghiêm trọng, một trong những nguyên nhân tác động đến hiện trạng này xuất phát từ nguồn ô nhiễm phi tập trung từ các diện tích canh tác nông nghiệp trên lưu vực. Trong nghiên cứu này, mô hình SWAT với bộ thông số thủy văn, bùn cát đã được hiệu chỉnh và kiểm định sẽ được sử dụng và hiệu chỉnh các thông số liên quan đến tải lượng lượng dinh dưỡng để mô phỏng và đánh giá sự biến đổi tải lượng dinh dưỡng theo không gian và thời gian dưới tác động của hoạt động canh tác nông nghiệp. Quá trình hiệu chỉnh mô hình để mô phỏng tải lượng Nitơ và Phốtpho thời đoạn tháng lần lượt được thực hiện cho giai đoạn 2010 - 2015 và 2013 - 2015 tương ứng. Các chỉ tiêu thống kê được sử dụng để đánh giá khả năng mô phỏng tải lượng dinh dưỡng của mô hình theo thời đoạn tháng gồm có hệ số hiệu quả mô phỏng Nash- Sutcliffe (NSE) và hệ số xác định (R2). Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình sau khi hiệu chỉnh đã có khả năng mô phỏng tải lượng dinh dưỡng nói trên ở mức hợp lý khi so sánh kết quả mô phỏng với số liệu thực đo. Kết quả nghiên cứu cũng đã đánh giá được các loại hình sử dụng đất cũng như quy trình canh tác nông nghiệp như làm đất, bón phân có tác động lớn đến sự biến đổi tải lượng Nitơ và Phốtpho hình thành và vận chuyển trên lưu vực. Từ khóa: Chu trình thủy văn, Lưu vực, Đơn vị thủy văn, Hiệu chỉnh, SWAT, tải lượng dinh dưỡng 1. GIỚI THIỆU CHUNG * Trong những năm gần đây cùng với sự phát Lưu vực sông Công nằm về phía Tây của tỉnh triển của nền kinh tế và dân số tăng nhanh, các Thái Nguyên và là một tiểu vùng của lưu vực sông hoạt động sản xuất cùng với các hoạt động phá Cầu (hình 1), một trong những lưu vực sông lớn rừng ngày càng trở nên phổ biến đã gây ra những nhất ở phía Bắc của Việt Nam. Sông Công bắt tác động tiêu cực đến trữ lượng và chất lượng nguồn từ vùng núi của tỉnh Bắc Kạn và đổ vào nguồn nước mặt trên địa bàn (Thi Phuong Quynh sông Cầu tại vị trí cầu Đa Phúc. Sông Công có Le & CTG, 2014). Trước thực trạng nói trên, công chiều dài khoảng 100 km và diện tích lưu vực tác đánh giá tài nguyên đất, nước cần được thực khoảng 869 km2. hiện để đề xuất các giải pháp bảo vệ nguồn tài nguyên đất, nước đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với sự phát triển bền vững của vùng. Trong nhiều mô hình thủy văn, chất lượng nước đã được sử dụng, mô hình SWAT là mô hình được sử dụng rộng rãi và thành công trong công tác mô phỏng, đánh giá tài nguyên đất, nước cho nhiều lưu vực trên thế giới cũng như ở Việt Nam (Grassman & CTG, 2007; Mou Leong Tan & CTG, 2019). Trong hơn 20 nghiên cứu ứng dụng mô hình Hình 1. Bản đồ vị trí vùng nghiên cứu SWAT ở Việt Nam gần đây, mới chỉ tập trung mô phỏng chế độ thủy văn trên lưu vực (tiêu biểu là 1 Raghavan & CTG, 2012; Nguyễn Thị Tịnh Ấu & Trường Đại học Thủy lợi KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 69 (6/2020) 117 CTG, 2013; Nguyen Hong Quang & CTG, 2017). quá trình vận chuyển và biến đổi về thể hóa học Một số nghiên cứu cũng đã tiến hành mô phỏng của Nitơ và Phốtpho trong phạm vi lưu vực. Trong chỉ tiêu chất dinh dưỡng trên lưu vực (Đặng Minh môi trường đất quá trình biến đổi của Nitơ và Hải, 2018). Ngoài ra, có một số nghiên cứu đã kết Phốtpho từ thể này sang thể khác được chi phối hợp mô phỏng giữa chế độ thủy văn và chất dinh bởi chu trình Nitơ và Phốtpho. Quá trình tải lượng dưỡng (Nguyễn Thị Thùy Trang & Đào Khôi các chất dinh dưỡng nói trên từ các điểm canh tác Nguyên, 2016; Viet Bach Tran & CTG, 2017). trên lưu vực đến hệ thống sông suối và ao hồ của Trong nghiên cứu này, mô hình SWAT với bộ lưu vực được thực hiện qua dòng chảy mặt và thông số thủy văn, bùn cát đã được hiệu chỉnh v ...