Sat04102021

Last update11:50:42 PM GMT

Tình hình nghiên cứu xây dựng bộ công cụ tích hợp đánh giá tài nguyên nước và đất phục vụ Quy hoạch tổng thể ở trong nước và trên thế giới

Đánh giá hiện trạng và biến động tài nguyên là một trong những nội dung quan trọng, cần thiết trong công tác quy hoạch khai thác sử dụng tài nguyên (nước, đất) và trong các quy hoạch tổng thể phát triển một khu vực. Trong lĩnh vực tài nguyên nước, việc đánh giá này thường được thực hiện bằng các mô hình số thủy văn, thủy lực (đối với nước mặt) và nước dưới đất.
Các mô hình số thường được sử dụng là các phần mềm thương mại, ví dụ: nhóm các mô hình số nước mặt – nước dưới đất thuộc bộ phần mềm MIKE của hãng DHI Đan Mạch; nhóm các mô hình số nước dưới đất thuộc bộ phần mềm GMS của hãng Aquaveo Hoa Kỳ; phần mềm mô hình số nước dưới đất Visual MODFLOW của hãng Waterloo Hydrogeologic Hoa Kỳ. Điển hình cho các ứng dụng mô hình số này có thể kể đến là:
- Nicole Carter (2005) cùng các cộng đã thiết lập một công cụ mô hình chuẩn tắc (normative model) để đánh giá tích hợp quản lý bền vững tài nguyên nước và đất trong vùng Ontario của Canada. Mô hình này dựa trên sự cân bằng giữa tài nguyên (đất, nước) hiện có với hiện trạng và nhu cầu sử dụng ở các thời điểm khác nhau. Nền tảng của mô hình này là quan hệ được thiết lập giữa loại hình sử dụng đất với nhu cầu sử dụng nước, và dựa vào bộ quy tắc và tiêu chuẩn đã được xác lập để đánh giá hiệu quả sử dụng tài nguyên cũng như đề xuất các chuyển đổi mục đích sử dụng cần thiết cho phù hợp với hiện trạng tài nguyên nước và đất. Mặc dù mô hình còn thiếu các công cụ đánh giá hiện trạng và biến động tài nguyên nước mặt và nước dưới đất chuyên dụng nhưng nguyên lý hoạt động của mô hình cũng là gợi ý tốt cho xây dựng một bộ công cụ đánh giá tích hợp tài nguyên nước – đất có thể áp dụng ở phạm vi diện tích lớn hơn. - Jaiswal và nnk. (2014) đã xây dựng bộ công cụ hỗ trợ ra quyết định việc phân bổ, chia sẻ sử dụng nước cho các hộ sản xuất nông nghiệp ở vùng Rangawan của Ấn Độ dựa trên việc ứng dụng mô hình cân bằng nước MIKE BASIN. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã phân chia toàn bộ vùng nghiên cứu ra các tiểu vùng và tiểu lưu vực, sử dụng các công cụ sẵn có trong phần mềm để đánh giá hiện trạng tài nguyên nước mặt (chủ yếu là nguồn nước sông Rangawan và một số hồ chứa nước lớn trong vùng), xây dựng các kịch bản khai thác phục vụ sản xuất nông nghiệp và tính toán cân bằng cung - cầu tài nguyên nước, từ đó khuyến nghị một số giải pháp quản lý, khai thác bền vững tài nguyên nước.
- Haque và nnk. (2012) đã phân tích khá chi tiết giá điều kiện địa chất thủy văn, xây dựng mô hình số dòng chảy nước dưới đất sử dụng phần mềm VISUAL MODFLOW để đánh giá trữ lượng khai thác dự báo và biến động mực nước phục vụ mục đích khai thác, sử dụng hiệu quả nguồn nước dưới đất ở thành phố Rajshahi. Nguồn dữ liệu đầu vào cho mô hình dòng chảy nước dưới đất này là là số liệu điều tra đánh giá địa chất thủy văn, hàng chục lỗ khoan bơm hút nước thí nghiệm và quan trắc nước dưới đất. Tuy đây là một mô hình đánh giá tài nguyên nước khá hoàn chỉnh nhưng trong ứng dụng đối với thành phố Rajshahi, mối quan hệ giữa các tầng chứa nước dưới đất với các nguồn nước mặt (sông, hồ) chưa được quan tâm nghiên cứu đúng mức nên kết quả đánh giá lượng bổ cập tự nhiên từ các nguồn nước mặt này vào các tầng chứa nước dưới đất còn rất hạn chế. Tuy nhiên, ứng dụng này cho thấy rằng hoàn toàn có thể đánh giá tiềm năng và trữ lượng có thể khai thác, 2 đại lượng cơ bản rất quan trọng sử dụng trong bài toán quy hoạch phân bổ nguồn nước. Ngoài ứng dụng các phần mềm thương mại, nhiều nhà khoa học trên thế giới cũng sử dụng một số mô hình số/phần mềm miễn phí trong đánh giá tài nguyên nước, ví dụ: các phần mềm miễn phí trong lĩnh vực tài nguyên nước của Cục Địa chất Hoa kỳ
- USGS tại địa chỉ https://water.usgs.gov/software/; Bộ phần mềm/hệ thống đánh giá và quy hoạch tài nguyên nước WEAP nổi tiếng của Viện nghiên cứu môi trường Stockholm Thụy Điển tại địa chỉ http://www.weap21.org/; Mô hình thủy văn mưa – dòng chảy WetSpa và WetSpass của Khoa Thủy văn & Thủy lực Đại học VUB vương quốc Bỉ tại địa chỉ ttp://www.vub.ac.be/WetSpa/http://www.vub.ac.be/WetSpa/introduction_wetspass.htm. Một số ví dụ cho các ứng dụng của các phần mềm miến phí này là:
- Mohie và nnk. (2016) đã phân tích hệ thống tài nguyên nước, xây dựng một số
kịch bản khai thác tài nguyên nước tương ứng với các kế hoạch phát triển kinh tế và chạy mô hình WEAP mô phỏng biến động tài nguyên nước, dựa vào đó đưa ra các khuyến cáo quản trị nước ở Ai Cập nhằm đối phó với các thách thực trong tương lai.
- Vu Thanh Tam và nnk. (2016) đã ứng dụng kết hợp mô hình mưa – dòng chảy WetSpa với mô hình dòng chảy – lan truyền vật chất nước dưới đất SeaWAT để đánh giá tác động của BĐKH & NBD đến tài nguyên nước dưới đất vùng đồng bằng ven biển miền Trung Việt Nam. Trong nghiên cứu này, tập thể tác giả đã sử dụng mô hình mưa – dòng chảy WetSpa để tính lượng bổ cập cho các tầng chứa nước dưới đất trong vùng nghiên cứu. Số liệu input cho mô hình này là các bản đồ số địa hình, hiện trạng sử dụng đất, bản đồ thổ nhưỡng, sức chứa của tầng chứa nước và mực nước dưới đất, và chuỗi các số liệu theo ngày mưa, bốc hơi, nhiệt độ. Với những số liệu input trên, mô hình WetSpa tính toán và tạo ra chuỗi (dưới dạng bản đồ số raster) số liệu bổ cập do mưa vào tầng chứa nước. Các bản đồ tính toán số liệu bổ cập này lại được đưa vào làm nguồn dữ liệu đầu vào cho mô hình số dòng chảy - lan truyền vật chất nước dưới đất
SeaWAT để đánh giá biến động mực nước dưới đất. Do lượng bổ cập (do mô hình WetSPA tính toán) lại phụ thuộc vào mực nước dưới đất (do mô hình SeaWAT tính toán) và mực nước dưới đất lại phụ thuộc vào lượng bổ cập nên quá trình tính toán trên là một quá trình nhiều vòng lặp đến khi lượng bổ cập Rn và mực nước Hn ở bước tính toán n xấp xỉ bằng giá trị ở bước tính toán n+1, nghĩa là Rn ≈ Rn+1 và mực nước Hn ≈ Hn+1. Trong suốt chu trình tính toán (computation period) này, các thông số của cả 2 mô hình không thay đổi và người ta gọi là một stress stage, và các thông số (ví dụ R đối với SeaWAT hay H đối với WetSPA) chỉ được thay đổi ở đầu của một stress stage tiếp theo. Thường thì độ dài của một stress stage là 1 tháng hay 1 mùa. Đây là phương thức liên kết giữa các mô hình tính toán nước mặt với nước dưới đất thường được áp dụng trên thế giới và đây cũng là cách thức liên kết mà đề tài sẽ sử dụng khi xây dựng bộ công cụ tính toán – đánh giá tích hợp tài nguyên nước (nước mặt, nước dưới đất) và tài nguyên đất cho vùng nghiên cứu.
Do miễn phí nên nhìn chung các phần mềm này chỉ sử dụng cho một số mục đích nghiên cứu đặc biệt, khó sử dụng và khó trao đổi dữ liệu, kết quả tính toán với các phần mềm thương mại khác. Ngoài ra, nhiều nhà khoa học, tổ chức nghiên cứu khác cũng phát triển các phần mềm mô phỏng các quá trình thủy văn – thủy động lực để đánh giá biến động tài nguyên nước, cân bằng nhu cầu sử dụng tài nguyên nước phục vụ cho các mục đích nghiên cứu chuyên sâu riêng biệt.

Tin mới hơn:
Tin cũ hơn: