Impact of climate change on streamflow and water quality in the upper Dong Nai river basin, Vietnam

Impact du changement climatique sur les débits et la qualité de l'eau en amont du bassin versant du fleuve Dong Nai, Vietnam

¹ Institute of Environmental Science, Engineering and Management, Industrial University of Ho Chi Minh City, 12 Nguyen Van Bao Street, Go Vap District, Ho Chi Minh City, Viet Nam
² Institute for Computational Science and Technology, Tan Hiep Chanh Ward, District 12, Ho Chi Minh City, Vietnam
³ Faculty of Environment, University of Science, Vietnam National University - Ho Chi Minh City, 227 Nguyen Van Cu Street, District 5, Ho Chi Minh City, Viet Nam
⁴ Center of Water Management and Climate Change, Vietnam National University - Ho Chi Minh City, IT Park, Linh Trung Ward, Thu Duc District, Ho Chi Minh City, Viet Nam

^* Corresponding author: dnkhoi86@gmail.com

Abstract

In this study, we investigated the impact of climate change on streamflow and water quality (TSS, T-N, and T-P loads) in the upper Dong Nai River Basin using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) hydrological model. The calibration and validation results indicated that the SWAT model is a reasonable tool for simulating streamflow and water quality for this basin. Based on the well-calibrated SWAT model, the responses of streamflow, sediment load, and nutrient load to climate change were simulated. Climate change scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5) were developed from five GCM simulations (CanESM2, CNRM-CM5, HadGEM2-AO, IPSL-CM5A-LR, and MPI-ESM-MR) using the delta change method. The results indicated that climate in the study area would become warmer and wetter in the future. Climate change leads to increases in streamflow, sediment load, T-N load, and T-P load. Besides that, the impacts of climate change would exacerbate serious problems related to water shortage in the dry season and soil erosion and degradation in the wet season. In addition, it is indicated that changes in sediment yield and nutrient load due to climate change are larger than the corresponding changes in streamflow.

Résumé

Dans cette étude, nous avons étudié l'impact du changement climatique sur le débit et la qualité de l'eau (charges TSS, TN et TP) en amont du bassin versant du fleuve Dong Nai en utilisant le modèle hydrologique SWAT. Les résultats de calibration et de validation indiquent que le modèle SWAT est un outil satisfaisant pour simuler l'écoulement, le sédiment, T-N et T-P de ce bassin. Basé sur le modèle qui est bien-calibré, les réponses de l'écoulement fluvial, des charges sédimentaire et nutritives au changement climatique ont été simulés. Les scénarios de changement climatique (RCP4.5 et RCP8.5) ont été développés à partir de cinq simulations GCM (CanESM2, CNRM-CM5, HadGEM2-AO, IPSL-CM5A-LR, et MPI-ESM-MR) en utilisant la méthode du changement delta. Les résultats indiquent que le climat dans la zone d'étude deviendra plus chaud et plus humide dans l'avenir. Le changement climatique conduit à l'augmentation de l'écoulement fluvial, de la charge sédimentaire, de la charge en T-N, et de la charge en T-P. En outre, les impacts du changement climatique exacerberont les sérieux problèmes liés à la pénurie d'eau pendant la saison sèche, l'érosion et la dégradation des sols en saison humide. De plus, il est indiqué que les changements du rendement de sédiment et de la charge nutritive à cause du changement climatique sont plus importants que les changements correspondants de l'écoulement fluvial.