Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu ứng dụng giải pháp kết hợp mô hình thủy văn VIC và công nghệ vệ tinh trọng lực GRACE phục vụ công tác quản lý bền vững tài nguyên nước dưới đất ở vùng Đồng bằng sông Hồng (06/04/2025)

Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) thuộc hạ lưu của lưu vực sông Hồng ở miền Bắc Việt Nam với diện tích khoảng 15.000 km² (chiếm 4,6% diện tích của cả nước) và dân số hơn 20 triệu người (chiếm hơn 20% dân số cả nước) là vùng kinh tế phát triển nhất của cả nước và là vùng có sản lượng nông nghiệp đứng thứ hai của cả nước (chiếm 20% sản lượng nông nghiệp của cả nước). Tài nguyên nước, bao gồm cả nước mặt và nước dưới đất, đóng vai trò quan trọng đối với các hoạt động phát triển KT-XH, đặc biệt là lĩnh vực sản xuất nông nghiệp của vùng. Trong bối cảnh ô nhiễm nguồn nước mặt ngày càng gia tăng, vai trò của tài nguyên nước dưới đất trong cung cấp nước cho sinh hoạt và cho sản xuất ngày càng trở lên quan trọng đối với vùng ĐBSH. Tuy nhiên, hiện nay xu hướng khai thác quá mức nước dưới đất ở vùng ĐBSH đang ngày càng gia tăng do sự gia tăng về dân số, nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt, và sự phát triển của các hoạt động sản xuất nông nghiệp và công nghiệp. Do đó, xây dựng và thực hiện các giải pháp quản lý bền vững, quy hoạch và khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên nước dưới đất, đóng một vai trò quan trọng trong mục tiêu phát triển KT-XH bền vững của vùng ĐBSH. Đặc biệt, các giải pháp quy hoạch và quản lý này cần dựa trên các cơ sở khoa học có độ tin cậy cao liên quan đến việc quan trắc và đánh giá biến đổi của trữ lượng nước dưới đất của vùng ĐBSH theo không gian và thời gian.

Với sự phát triển nhanh của công nghệ vệ tinh viễn thám trong vòng một thập kỷ vừa qua, đặc biệt là với sự phóng thành công và đi vào hoạt động ổn định của cặp vệ tinh nghiên cứu trọng lực trái đất GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment - Vệ tinh trọng lực phục hồi và thử nghiệm khí hậu) với quỹ đạo bay vòng quanh trái đất, các nhà khoa học ở một số nước trên thế giới đã có thể nghiên cứu ứng dụng số liệu thu nhận được từ vệ tinh GRACE để xử lý thông tin và đánh giá sự biến đổi tổng trữ lượng nước và trữ lượng nước dưới đất trên một phạm vi không gian rộng lớn ở quy mô vùng, quốc gia, và thậm chí là quy mô toàn cầu, qua đó đóng góp cơ sở khoa học cho việc quy hoạch và quản lý tài nguyên nước ở quy mô vùng và quốc gia. Cho đến nay vệ tinh GRACE là công nghệ vệ tinh duy nhất trên thế giới có khả năng ứng dụng trong nghiên cứu đánh giá biến đổi nước dưới đất trên một phạm vi không gian rộng lớn. Các số liệu thu được từ vệ tinh GRACE có thể cung cấp những hiểu biết mới về biến đổi trữ lượng nước trong một vùng, quốc gia và cả thế giới, do đó có thể góp phần hỗ trợ, bổ sung hoặc thay đổi những phương thức truyền thống của quá trình quản lý tài nguyên nước.

 So sánh sự biến đổi trữ lượng nước dưới đất ước tính bởi sản phẩm GRACE - CSR với dữ liệu trạm quan trắc (mã trạm Q.56 & Q.145) khi mô hình VIC sử dụng bộ CSDL lượng mưa của GSMaP.

Trong bối cảnh mạng lưới trạm quan trắc tài nguyên nước dưới đất ở Việt Nam nói chung và ở vùng ĐBSH nói riêng vẫn còn một số hạn chế về mức độ bao phủ về không gian và tính liên tục trong vận hành, Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia đã triển khai đề tài “Nghiên cứu ứng dụng giải pháp kết hợp mô hình thủy văn VIC và công nghệ vệ tinh trọng lực GRACE phục vụ công tác quản lý bền vững tài nguyên nước dưới đất ở vùng Đồng bằng sông Hồng” do PGS.TS Nguyễn Đức Lượng làm chủ nhiệm. Đề tài được triển khai sẽ đem lại nhiều lợi ích về KT-XH và môi trường, có thể góp phần xây dựng bộ cơ sở dữ liệu mới, toàn diện có độ tin cậy và độ chính xác cần thiết về biến đổi nước dưới đất của vùng ĐBSH theo không gian và thời gian, góp phần hỗ trợ, bổ sung một cách hiệu quả và giảm thiểu bớt các chi phí của mạng lưới trạm quan trắc tài nguyên nước dưới đất truyền thống.

Đề tài đã thực hiện nghiên cứu cơ sở khoa học; thu thập, xử lý, phân tích các số liệu để xây dựng cơ sở dữ liệu đầu vào của mô hình thủy văn VIC; thiết lập, hiệu chỉnh, kiểm định và ứng dụng mô hình thủy văn VIC để mô phỏng và đánh giá dòng chảy bề mặt và độ ẩm đất cho lưu vực sông Hồng trong giai đoạn 2005-2018. Đồng thời thực hiện thu thập, xử lý, phân tích các số liệu của vệ tinh trọng lực GRACE, kết hợp với sử dụng kết quả đầu ra của mô hình VIC để đánh giá sự biến đổi của tài nguyên nước dưới đất cho khu vực nghiên cứu trong giai đoạn 2005-2018 và dự báo sự biến đổi của tài nguyên nước dưới đất cho vùng ĐBSH đến năm 2050.

Các kết quả nghiên cứu của đề tài bao gồm kết quả mô phỏng, đánh giá các thông số thủy văn cơ bản (dòng chảy bề mặt, độ ẩm đất) và biến đổi tài nguyên nước dưới đất của khu vực nghiên cứu trong giai đoạn 2005 - 2018 và dự báo đến năm 2050 có thể góp phần là một trong những nguồn tham khảo hữu ích cho các nghiên cứu khác có liên quan thực hiện bởi các đơn vị, tổ chức nghiên cứu trong và ngoài nước, cũng như là nguồn tham khảo cho các cơ quan quản lý nhà nước có liên quan (Bộ Tài nguyên và Môi trường; Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn …) trong việc xây dựng các chính sách, giải pháp quản lý tài nguyên nước bền vững, đặc biệt là tài nguyên nước dưới đất, trong bối cảnh các tác động của biến đổi khí hậu ngày càng gia tăng ở nước ta. kết quả mô phỏng các thông số thủy văn của mô hình VIC kết hợp với các bộ CSDL của vệ tinh trọng lực GRACE để ước tính sự thay đổi trữ lượng nước dưới đất của khu vực nghiên cứu. Kết quả ước tính sự thay đổi trữ lượng nước dưới đất được so sánh, đối chiếu với số liệu quan trắc của một số trạm quan trắc mực nước dưới đất được cung cấp bởi Trung tâm Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Quốc gia (NAWAPI). Các kết quả nghiên cứu nhìn chung đã cho thấy xu hướng biến đổi trữ lượng nước dưới được ghi nhận tại các trạm quan trắc khá tương đồng với các giá trị được ước tính dựa trên số liệu của vệ tinh trọng lực GRACE và mô hình thủy văn VIC. Mặc dù độ chính xác của các kết quả ước tính dựa trên số liệu của vệ tinh trọng lực GRACE cần được tiếp tục nghiên cứu, đánh giá và hoàn thiện, các kết quả này đã cho thấy tiềm năng ứng dụng số liệu của vệ tinh trọng lực GRACE trong công tác quản lý tài nguyên nước nói chung và tài nguyên nước dưới đất nói riêng, qua đó góp phần nâng cao năng lực trong công tác quy hoạch và quản lý tài nguyên nước nước dưới đất.

Ứng dụng công cụ vệ tinh viễn thám, đặc biệt là vệ tinh trọng lực GRACE trong nghiên cứu đánh giá tài nguyên nước dưới đất, hiện vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu mới ở Việt Nam. Hiện tại nền tảng kiến thức trong lĩnh vực này đối với các nhà khoa học và các nhà quản lý ở Việt Nam vẫn còn hạn chế. Đề tài này đã bước đầu thực hiện thành công việc nghiên cứu ứng dụng vệ tinh trọng lực GRACE kết hợp với các kết quả mô phỏng thông số thủy văn của mô hình thủy văn VIC trong công tác đánh giá sự biến đổi của tài nguyên nước dưới đất, cho phép việc thực hiện đánh giá tốt hơn về sự biến đổi theo không gian và thời gian của tài nguyên nước dưới đất trên quy mô vùng rộng lớn. Phương pháp này rất hữu ích cho Việt Nam và các nước đang phát triển với sự hạn chế hiện tại về số lượng và mật độ các trạm quan trắc nước dưới đất không đủ để đánh giá sự biến đổi theo không gian và thời gian. Nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu và làm chủ các công cụ và kỹ thuật để thu thập, xử lý, phân tích số liệu thu thập từ nhiều nguồn CSDL khác nhau (các trạm quan trắc khí tượng thủy văn, thời tiết trên mặt đất; các vệ tinh MODIS và GRACE…) để phục vụ việc đánh giá sự biến đổi của tài nguyên nước dưới đất trên quy mô vùng rộng lớn. Đề tài này cũng tiếp tục góp phần thúc đẩy sự phát triển của hướng nghiên cứu mới, nhiều tiềm năng cho các nhà khoa học trong nước trong lĩnh vực ứng dụng các công cụ tiên tiến bao gồm mô hình hóa và vệ tinh viễn thám (vệ tinh trọng lực GRACE và các vệ tinh khác) trong nghiên cứu, đánh giá tài nguyên nước.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu dự án tại Trung tâm Thông tin và Truyền thông Hải Phòng./.