Tài liệu Tác động của biến đổi khí hậu đến nguồn nước thô cung cấp

tai lieu, luan van1 of 98.ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ MINH THƠNG TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN NGUỒN NƯỚC THÔ CUNG CẤP VÀ DỰ BÁO NHU CẦU DÙNG NƯỚC TRUNG HẠN TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Ngành: Kỹ thuật Tài Nguyên Nước Mã số ngành: 62580212 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2021 document, khoa luan1 of 98 tai lieu, trình luan van2 of 98 Cơng hồn thành Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Người hướng dẫn 1: PGS.TS Nguyễn Thống Người hướng dẫn 2: PGS.TS Châu Nguyễn Xuân Quang Phản biện độc lập 1: Phản biện độc lập 2: Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án họp vào lúc ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM - Thư viện Đại học Quốc gia Tp.HCM - Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp.HCM document, khoa luan2 of 98 ii tai lieu, luan van3 of 98 PHẦN MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Trực thuộc Ủy ban nhân dân Tp.HCM, việc cung cấp nước cho thành phố phụ trách Tổng cơng ty Cấp nước Sài Gịn - TNHH MTV cung cấp nước cho nhu cầu sử dụng sinh hoạt, sản xuất cho gần 1.100.000 hộ gia đình, đơn vị sản xuất, kinh doanh dịch vụ hành nghiệp Tổng công suất nhà máy nước thuộc Sawaco địa bàn thành phố 1.860.000m³/ngày đêm (trung bình năm 2018), lượng nước tiêu thụ đạt gần 1.400.000m³/ngày Gần toàn nguồn nước thơ cung cấp nước cho tồn Tp.HCM, phục vụ nhu cầu sinh hoạt, ăn uống, dịch vụ sản xuất hoàn toàn phụ thuộc vào việc khai thác nguồn tài nguyên nước từ hệ thống sông SG-ĐN, số (~5,8%) khai thác từ nguồn nước ngầm Trong năm đến kỷ, vấn đề cung cấp nước địa bàn Tp.HCM gặp vấn đề cấp thiết; yếu tố tác động vừa nguyên nhân biến đổi khí hậu, vừa nguyên nhân người tác động, yếu tố cộng hưởng với để gây tác động nghiêm trọng Từ cho thấy, việc nghiên cứu đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến nguồn nước thô cung cấp kết hợp với việc nghiên cứu dự báo nhu cầu dùng nước tương lai cho khu vực Tp.HCM điều kiện không chắn cần thiết, nhằm xác định mức độ phạm vi ảnh hưởng, từ xây dựng giải pháp thích ứng đảm bảo việc cấp nước an toàn, đảm bảo mục tiêu phát triển bền vững cho toàn khu vực với chiến lược quản lý tài nguyên nước cách thích hợp Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung nghiên cứu nhằm xác định ảnh hưởng BĐKH & NBD đến nguồn nước thơ cung cấp Tp.HCM, tính tốn dự báo nhu cầu sử dụng nước tương tai trung hạn Tp.HCM điều kiện không chắn nhu cầu dùng nước; từ tổng hợp kết nhằm đưa đánh giá dự báo kịch thiếu đủ việc cung cấp nước thô cho Tp.HCM, đề xuất số giải pháp việc giảm thiểu ảnh hưởng document, khoa luan3 of 98 tai lieu, luan van4 of 98 Các mục tiêu cụ thể nghiên cứu bao gồm: 1) Tính tốn dự báo nhu cầu dùng nước theo tình khác TpHCM đến năm 2050, tương ứng đến thời điểm trung hạn (kịch kỷ, tương lai vừa) theo Kịch BĐKH & NBD Bộ Tài nguyên Môi trường công bố (phiên năm 2016); 2) Xác định tình ảnh hưởng BĐKH & NBD tác động đến việc cung cấp nước thô đến năm 2050 cho Tp.HCM, theo kịch BĐKH & NBD Bộ Tài nguyên Môi trường công bố (phiên năm 2016); 3) Từ kết dự báo nhu cầu sử dụng (bài toán cung) dự báo ảnh hưởng BĐKH & NBD ảnh hưởng đến việc cung cấp nước thơ (bài tốn thiếu), tổng hợp đánh giá tốn thiếu - đủ việc cung cấp nước thô cho Tp.HCM đề xuất số giải pháp nhằm hạn chế ảnh hưởng Nội dung phạm vi nghiên cứu 1) Dự báo nhu cầu dùng nước Tp.HCM đến năm 2050: Xác định biến số ảnh hưởng đến nhu cầu dùng nước Tp.HCM dự báo dài hạn xu biến; xây dựng mô hình dự báo nhu cầu dùng nước; tính tốn dự báo nhu cầu tiêu thụ tổng công suất sử dụng nước thô theo kịch tiêu thụ tỷ lệ nước không doanh thu khác 2) Đánh giá thay đổi dịng chảy thượng lưu lưu vực sơng SG-ĐN theo kịch BĐKH & NBD công bố: sử dụng kịch BĐKH RCP4.5 RCP8.5 Bộ Tài nguyên - Môi trường công bố (phiên năm 2016) khí tượng, thủy văn làm số liệu đầu vào tính tốn; Sử dụng mơ hình SWAT để tính tốn đánh giá thay đổi dịng chảy dựa thay đổi thơng số khí tượng thủy văn kịch BĐKH; Nghiên cứu đánh giá thay đổi dịng chảy lưu vực sơng SG-ĐN ảnh hưởng BĐKH, qua làm liệu đầu vào liệu điều kiện biên cho việc xác định lưu lượng biên mặn ảnh hưởng đến điểm lấy nước thô Tp.HCM Do lấy tảng từ kịch BĐKH Bộ document, khoa luan4 of 98 tai lieu, luan van5 of 98 Tài nguyên - Môi trường nên nghiên cứu khơng xem xét đến yếu tố khác có liên quan nâng hạ địa chất, thay đổi địa hình, sụt lún đất khai thác nước ngầm, ảnh hưởng thủy triều, nước dâng bão, nước dâng gió mùa, ảnh hưởng cơng trình thủy điện bậc thang, xâm nhập mặn… 3) Đánh giá xâm nhập mặn theo kịch biến đổi khí hậu & nước biển dâng công bố: sử dụng mơ hình mơ thủy lực để thực mơ lưu vực sông SG-ĐN (dự kiến sử dụng mô hình TELEMAC 2D) Tuy nhiên nghiên cứu này, với mục tiêu xem xét nghiên cứu ảnh hưởng đến việc cung cấp nước vị trí nguồn cung cấp nước thơ (xem Hình 3.20) cho Tp.HCM nên khơng xem xét phụ lưu sông Vàm Cỏ mô hình thiết lập đánh giá; sở mơ hình hóa: dựa sở đồ địa hình; đồ DEM để lập mơ hình; khảo sát đo đạc số liệu thực tế kết hợp với kết trường hợp diễn q khứ để hiệu chỉnh mơ hình; nghiên cứu đánh giá xâm nhập mặn thời gian nhiễm mặn liên tục trạm bơm nước thô sông SG-ĐN, sở kết hợp từ kết việc đánh giá thay đổi dịng chảy lưu vực sơng SG-ĐN kịch nước biển dâng Bộ Tài nguyên Môi trường công bố (phiên năm 2016) 4) Đánh giá tổng hợp tác động BĐKH đến việc thiếu - đủ việc bảo đảm nguồn nước cung cấp cho Thành phố đề xuất giải pháp: Từ kết dự báo tổng công suất nước thơ cần thiết kết tính tốn dự báo xâm nhập mặn vị trí cung cấp thô cho Tp.HCM, đánh giá khả cung cấp ngưng cung cấp nước cho Tp.HCM từ nguồn nước thô sông SG-ĐN điều kiện ảnh hưởng tác động BĐKH & NBD vào năm 2030 2050; đề xuất giải pháp kịch việc hạn chế ảnh hưởng đến việc cung cấp nước document, khoa luan5 of 98 tai lieu, luan van6 of 98 Hình 0.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 1) Phương pháp kế thừa; 2) Phương pháp thu thập tổng hợp tài liệu; 3) Phương pháp GIS; 4) Phương pháp mơ hình toán; 5) Phương pháp thống kê xử lý số liệu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học Về mặt khoa học, nghiên cứu có đóng góp sau: 1) Xác định dự báo nhu cầu sử dụng nước tổng công suất nước thô cần thiết cho Tp.HCM theo kịch không chắn khác đến năm 2050, dựa sở liệu cung cấp nước số liệu kinh tế - xã hội q khứ mơ hình dự báo xu hướng tương lai document, khoa luan6 of 98 tai lieu, luan van7 of 98 2) Xác định kịch biến đổi dòng chảy ảnh hưởng xâm nhập mặn đến việc cung cấp nước thô cho nhà máy nước Tp.HCM, với điều kiện biên dựa thay đổi theo kịch BĐKH & NBD công bố 3) Đưa mặt định lượng kịch thiếu hụt nguồn nước thô xác định theo nguồn nước, ảnh hưởng đến việc cung cấp nước cho Tp.HCM tương lai điều kiện BĐKH & NBD Đánh giá tổng hợp tốn thiếu / đủ tính tốn định lượng thiếu hụt lượng nước thô theo kịch dự báo cung - cầu, đưa trường hợp cảnh báo lưu lượng, mức độ, thời gian nhiễm mặn kéo dài liên tục; từ đề xuất khuyến nghị việc đảm bảo an tồn nguồn nước thơ cung cấp Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu sở cho nhà quản lý việc đưa chiến lược kế hoạch bảo đảm việc thực cấp nước an toàn vấn đề sau: 1) Dự báo nhu cầu sử dụng nước Tp.HCM tương lai 2) Quy hoạch phát triển nhà máy nước nguồn nước thô 3) Các giải pháp hạn chế ảnh hưởng BĐKH & NBD việc cung cấp nước Những đóng góp luận án - Luận án xây dựng mơ hình dự báo dự báo nhu cầu dùng nước Tp.HCM tương lai trung hạn - Luận án đánh giá trường hợp kịch BĐKH cụ thể có ảnh hưởng đến việc cung cấp nước Tp.HCM, kết hợp với nhu cầu dự báo để đánh giá mức độ ảnh hưởng việc thiếu nước - Luận án đưa các giải pháp khuyến nghị cụ thể nhằm giảm ảnh hưởng đến việc cung cấp nước trường hợp xảy kịch BĐKH document, khoa luan7 of 98 tai lieu, van8 of 98 Bốluan cục luận án Ngoài phần mở đầu kết luận & kiến nghị, luận án bao gồm 04 chương: Chương - Tổng quan nghiên cứu dự báo nhu cầu dùng nước tác động biến đổi khí hậu đến nguồn nước thơ cung cấp Tp.HCM Chương - Lập mơ hình dự báo trung hạn nhu cầu dùng nước Tp.HCM Chương - Lập mơ hình tốn đánh giá tác động BĐKH & NBD đến sơng Sài Gịn - Đồng Nai vị trí cung cấp nước thơ cho Tp.HCM Chương - Đánh giá ảnh hưởng đến việc an toàn cấp nước TP.HCM đề xuất giải pháp Chương TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DỰ BÁO NHU CẦU DÙNG NƯỚC VÀ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN NGUỒN NƯỚC THƠ CUNG CẤP TẠI TP.HCM Trong nội dung chương trình bày tổng quan ảnh hưởng BĐKH với việc cung cấp nước đô thị Giới thiệu nghiên cứu dự báo nhu cầu dùng nước, nghiên cứu thay đổi dòng chảy xâm nhập mặn tác động BĐKH nước, nước khu vực nghiên cứu Nội dung trình bày đánh giá tổng quan nghiên cứu giới thiệu Kịch BĐKH NBD Bộ Tài nguyên Môi trường (2016) document, khoa luan8 of 98 tai lieu, luan van9 of Chương 2.98 THIẾT LẬP MƠ HÌNH VÀ DỰ BÁO NHU CẦU DÙNG NƯỚC TRUNG HẠN TẠI TP HỒ CHÍ MINH 2.1 Phân tích lựa chọn biến số ảnh hưởng đến nhu cầu dùng nước Tp.HCM Nhằm đánh giá mức độ quan hệ biến số lượng nước tiêu thụ Tp.HCM, nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích hệ số tương quan (hệ số tương quan Pearson hệ số tương quan riêng - Partial) Từ xu biến số so với thời điểm năm 1995 cho thấy biến số ảnh hưởng đến nhu cầu dùng nước Tp.HCM bao gồm biến số kinh tế - xã hội: 1) Số lượng đồng hồ nước, 2) Giá nước, 3) GRDP 4) Dân số 20 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1996 1995 1998 10 1997 Tiêu thụ ĐHN Giá Dân số Nhiệt độ Mưa Nắng GRDP 15 Hình 2.1 Biểu đồ xu giá trị biến số so với thời điểm năm 1995 2.2 Thiết lập mơ hình mơ nhu cầu sử dụng nước Tp.HCM 2.2.1 Tiêu chuẩn kiểm định mơ hình 2.2.2 Mơ hình hồi quy tuyến tính bội nhu cầu sử dụng nước Tp.HCM Mơ hình hồi quy tuyến tính bội tiêu thụ nước Tp.HCM trình bày [2.1]: TIEUTHU = 154516,7 + 0,211×DHN – 9,136×GIA + 1406,64×GRDP – 7,546×DANSO [2.1] Trong đó: TIEUTHU: lượng nước tiêu thụ thời điểm t (1.000m3); DHN:số lượng đồng hồ nước thời điểm t; GIA: giá nước bình quân thời document, khoa luan9 of 98 tai lieu, luan van10 of 98 điểm t (VNĐ/m3); GRDP:GRDP thời điểm t (triệu/người/năm); DANSO:dân số thành thị thời điểm t (1000 người) Mặc dù độ phù hợp mơ hình đạt cao (R2 = 0,991; NSE = 0,991), nhiên, biến số độc lập vi phạm điều kiện phân tích đa cộng tuyến, giá trị VIF lớn giá trị cho phép dự đoán gia tăng không chắn tượng đa cộng tuyến gây sai số chuẩn hệ số lớn 2.2.3 Mơ hình ANN nhu cầu sử dụng nước Tp.HCM Mơ hình nhu cầu sử dụng nước Tp.HCM thiết lập dựa phương pháp mạng thần kinh nhân tạo ANN lan truyền thẳng nhiều lớp; bao gồm 01 lớp ẩn với 05 phần tử, hàm chuyển đổi Hyperbolic Tangent Dữ liệu huấn luyện mơ hình bao gồm 20 liệu biến đầu vào thời gian từ năm 1995 đến năm 2017, ngoại trừ liệu năm 2000, 2005 2010 dùng để kiểm định Kết mô lượng nước tiêu thụ thực tế mơ hình có độ phù hợp mơ hình đạt cao (R2 = 0.99, NSE = 0.989) 2.2.4 Nhận xét lựa chọn mơ hình Với lợi mạng thần kinh nhân tạo khơng cần xem xét đến tính tương quan biến số thực phân tích hồi quy, đề xuất chọn mơ hình mạng thần kinh nhân tạo mơ hình sử dụng việc nghiên cứu dự báo kết hợp với phương pháp mô xác suất Monte-Carlo việc dự báo dài hạn nhu cầu sử dụng nước Tp.HCM 2.3 Dự báo xu hướng biến số ảnh hưởng đến nhu cầu dùng nước Tp.HCM Nhằm dự báo nhu cầu sử dụng nước, nội dung Mục trình bày việc dự báo xu hướng biến số Mục 2.1 vào năm tương lai với điều kiện dựa vào khứ tiêu phát triển khu vực 2.4 Dự báo nhu cầu sử dụng nước Tp.HCM điều kiện không chắn document, khoa luan10 of 98 tai lieu, luan van133 ofTHIẾT 98 Chương LẬP MƠ HÌNH TỐN VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH & NBD ĐẾN SƠNG SÀI GỊN ĐỒNG NAI TẠI CÁC VỊ TRÍ CUNG CẤP NƯỚC THƠ CHO TP.HCM 3.1 Tổng quan quy trình thực Tổng quát quy trình tổng quan thực nghiên cứu thực việc đánh trình bày sau: Hình 3.1 Tổng quan quy trình thực đánh giá kết hợp SWAT Telemac Mơ hình mưa - dịng chảy thủy lực sơng ngịi lựa chọn để sử dụng phân tích đánh giá mơ hình SWAT mơ hình TELEMAC Kịch BĐKH & NBD lựa chọn đánh giá kịch RCP 4.5 (kịch phát thải thấp) RCP 8.5 (kịch phát thải cao), tương ứng với kịch lựa chọn tính tốn Kịch BĐKH & NBD cho Việt Nam (Bộ Tài nguyên Mơi trường, 2016) 3.2 Thiết lập mơ hình mưa - dịng chảy lưu vực sơng Sài Gịn - Đồng Nai 3.2.1 Phương pháp thực nghiên cứu 3.2.2 Thiết lập mơ hình document, khoa luan13 of 98 11 tai lieu, luan van14 of 98 Việc mô lưu vực, sông, điểm (cửa xả lưu vực), thời tiết sử dụng thông qua phần mềm ArcSWAT 2012 cài đặt ArcGIS 10.4 Đối với việc hiệu chỉnh mơ hình, sử dụng SWAT-CUP Trong nghiên cứu kế thừa sử dụng mơ hình lưu vực sơng Sài Gịn - Đồng Nai thiết lập hiệu chỉnh nhóm nghiên cứu TS Đào Ngun Khơi nghiên cứu viên Phạm Thị Len khuôn khổ đề tài mã số “A2013-48-1” Đại học Quốc Gia Tp.HCM (Len & Khơi, 2015) Hình 3.3 Khu vực nghiên cứu, vị trí trạm khí tượng, trạm thủy văn mơ SWAT (và tiểu lưu vực mô phỏng) 3.2.3 Stt Kết hiệu chỉnh kiểm định Bảng 3.5 Bảng đánh giá thống kê kết mô Giai đoạn hiệu chỉnh Giai đoạn kiểm định Trạm R NSE PBIAS R2 NSE PBIAS Phước Long 0.88 0.9 5.5% 0.91 0.89 4.1% Phước Hòa 0.9 0.87 8.7% 0.89 0.87 13.7% Tà Pao 0.84 0.87 6.3% 0.85 0.82 4.9% Tà Lài 0.77 0.73 11.9% 0.79 0.76 8.1% 3.3 Thiết lập mơ hình thủy lực sơng ngịi lưu vực document, khoa luan14 of 98 12 tai lieu, luan van15 of 98 3.3.1 Phương pháp thực nghiên cứu 3.3.2 Thiết lập mơ hình Hình 3.8 Khu vực nghiên cứu, mơ hình lưới, vị trí biên lưu lượng, mực nước vị trí kiểm định Miền nghiên cứu giới hạn phía thượng lưu kể từ sau hồ chứa Trị An, Phước Hòa, Dầu Tiếng nhánh sông Vàm Cỏ Đông đến vị trí Trạm Gị Dầu Hạ Vàm Cỏ Tây đến vị trí trạm đo Mộc Hóa Để giảm thiểu ảnh hưởng đáy biển vùng ven bờ, giá trị triều thiên văn áp dụng xem điều kiện biên cho vùng biên hở ngồi biển, phía hạ lưu miền tính mở rộng biển Đơng với vị trí xa cách cửa sơng Sồi Rạp khoảng 35km Miền nghiên cứu giới hạn biên thượng lưu biên hạ lưu sau: 1) Biên Q1(t): kênh Nhiêu Lộc Thị Nghè; 2) Biên Q2(t): sau hồ chứa Trị An; 3) Biên Q3(t): sau hồ chứa Dầu Tiếng; 4) Biên Q4(t): trạm Gò Dầu document, khoa luan15 of 98 13 tai lieu, luan van16 of 98 Hạ; 5) Biên Q5(t): trạm Mộc Hố, 6) Biên Z(t): ngồi biển xác định từ sở liệu triều thiên văn 3.3.3 Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình Stt 10 11 Bảng 3.7 & 3.8 Bảng đánh giá thống kê kết mô Chỉ số Thông số Trạm R NSE Mực nước Phú An 0,86 0,85 Mực nước Nhà Bè 0,92 0,91 Mực nước Biên Hòa 0,94 0,92 Mực nước Tân An 0,89 0,88 Độ mặn Phú An 0,79 0,61 Độ mặn Lái Thiêu 0,84 0,75 Độ mặn Nhà Bè 0,63 0,47 Lưu lượng C1 0,86 0,85 Lưu lượng C2 0,87 0,85 Mực nước C1 0,90 0,71 Mực nước C2 0,93 0,89 3.4 Các kịch biến đổi khí hậu nước biển dâng lưu vực sông Sài Gòn - Đồng Nai 3.5 Đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu lên thay đổi dịng chảy sử dụng mơ hình mưa - dịng chảy 3.5.1 ▪ Tại đoạn sông Đồng Nai Giai đoạn 2030s: Bảng 3.14 Sự thay đổi dịng chảy đoạn sơng Đồng Nai giai đoạn 2030s so với thời kỳ sở theo kịch Mùa RCP4.5 RCP8.5 Các tháng 12, tháng & tháng 40,3% 21,5% (-3,7% ÷ 76,4%) (-20,8% ÷ 54,8%) Các tháng 3, tháng & tháng 23,5% -13,7% (2,4% ÷ 46,3%) (-33,5% ÷ 9,9%) ▪ Giai đoạn 2050s: document, khoa luan16 of 98 14 taiBảng lieu, luan van17 98 3.15 Sựofthay đổi dòng chảy đoạn sông Đồng Nai giai đoạn 2050s so với thời kỳ sở theo kịch Mùa RCP4.5 RCP8.5 Các tháng 12, tháng & tháng 38,4% 62,8% (-3,0% ÷ 70,9%) (13,4% ÷ 102,1%) Các tháng 3, tháng & tháng 1,3% 24,6% (-28,5% ÷ 34,6%) (-5,1% ÷ 58,9%) 3.5.2 ▪ Tại đoạn sơng Sài Gòn Giai đoạn 2030s: Bảng 3.16 Sự thay đổi dòng chảy đoạn sơng Sài Gịn giai đoạn 2030s so với thời kỳ sở theo kịch Mùa RCP4.5 RCP8.5 Các tháng 12, tháng & 49,7% 26,4% tháng (-10,3% ÷ 101,0%) (-7,8% ÷ 58,2%) Các tháng 3, tháng & tháng 31,4% -2,8% (2,6% ÷ 65,9%) (-23,9% ÷ 21,1%) ▪ Giai đoạn 2050s: Bảng 3.17 Sự thay đổi dịng chảy đoạn sơng Sài Gòn giai đoạn 2050s so với thời kỳ sở theo kịch Mùa RCP4.5 RCP8.5 Các tháng 12, tháng & 56,0% 49,4% tháng (-6,0% ÷ 111,5%) (-4,9% ÷ 98,7%) Các tháng 3, tháng & tháng 7,4% 43,0% (-27,4% ÷ 50,5%) (9,2% ÷ 79,3%) 3.6 Đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến xâm nhập mặn sơng Sài Gịn - Đồng Nai vị trí cung cấp nước thơ cho Tp.HCM 3.6.1 Các kịch tính tốn kết hợp biến đổi khí hậu nước biển dâng lưu vực sông SG-ĐN Kịch phát thải Giai đoạn Bảng 3.19 Tổng quan kịch Thay đổi lưu lượng sông đoạn Đồng Nai document, khoa luan17 of 98 15 đoạn Sài gòn Mực nước biển dâng (cm) tai lieu, luan van182016of 98 RCP4.5 RCP8.5 2035 20462065 20162035 20462065 23,5% (2,4% ÷ 46,3%) 1,3% (-28,5% ÷ 34,6%) -13,7% (-33,5% ÷ 9,9%) 24,6% (-5,1% ÷ 58,9%) 31,4% (2,6% ÷ 65,9%) 7,4% (-27,4% ÷ 50,5%) -2,8% (-23,9% ÷ 21,1%) 43,0% (9,2% ÷ 79,3%) 12 (7 ÷ 18) 22 (13 ÷ 32) 12 (8 ÷ 17) 25 (16 ÷ 35) Đánh giá xâm nhập mặn 3.6.2 Nghiên cứu thực mô 72 tổ hợp tính tốn trích xuất liệu vị trí: 1) Trạm bơm Hịa Phú; 2) Trạm bơm Hóa An; 3) Trạm bơm Bình An; 4) Vị trí ngã sơng Sài Gịn - Rạch Tra Độ mặn (mg/l) 1000 2030s Ngưỡng 250mg/l RCP4.5-Hòa Phú 750 500 RCP4.5-Rạch Tra RCP8.5-Hòa Phú 250 RCP8.5-Rạch Tra 0 20 40 60 80 100 120 Lưu lượng sơng Sài gịn (m³/s) 140 a Độ mặn vị trí xem xét đoạn sơng Sài Gịn Độ mặn (mg/l) 500 2030s 400 300 Ngưỡng 250mg/l 200 RCP4.5-Hóa An 100 RCP4.5-Bình An RCP8.5-Hóa An 0 150 300 450 600 750 Lưu lượng sơng Đồng Nai (m³/s) 900 RCP8.5-Bình An b Độ mặn vị trí xem xét đoạn sơng Đồng Nai Hình 3.24 Kết độ mặn vào năm 2030s theo kịch lưu lượng nước biển dâng (thấp, trung bình, cao) document, khoa luan18 of 98 16 Độ mặn (mg/l) tai lieu, 1000luan van19 of 98 2050s 750 Ngưỡng 250mg/l 500 RCP4.5-Hòa Phú 250 RCP4.5-Rạch Tra RCP8.5-Hòa Phú 0 20 40 60 80 100 120 Lưu lượng sơng Sài gịn (m³/s) 140 RCP8.5-Rạch Tra a Độ mặn vị trí xem xét đoạn sơng Sài Gịn 400 Độ mặn (mg/l) 2050s 300 Ngưỡng 250mg/l RCP4.5-Hóa An 200 RCP4.5-Bình An 100 RCP8.5-Hóa An 0 150 300 450 600 750 Lưu lượng sơng Đồng Nai (m³/s) 900 RCP8.5-Bình An b Độ mặn vị trí xem xét đoạn sơng Đồng Nai Thời gian liên tục (giờ) Hình 3.25 Kết độ mặn vào năm 2050s theo kịch lưu lượng nước biển dâng (thấp, trung bình, cao) 25 20 15 10 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 Lưu lượng sơng Sài Gịn (m³/s) a Tại Trạm bơm Hòa Phú document, khoa luan19 of 98 17 70.00 Thời gian liên tục (giờ) tai lieu, luan van20 of 98 40 20 210.00 215.00 220.00 225.00 230.00 235.00 Lưu lượng sông Đồng Nai (m³/s) Hóa An 240.00 Bình An b Trạm bơm Hóa An Bình An theo kịch có ảnh hưởng Hình 3.26 Thời gian kéo dài liên tục vượt ngưỡng 250mg/l trạm bơm nước thô theo kịch có ảnh hưởng Chương ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC AN TỒN CẤP NƯỚC TP HỒ CHÍ MINH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP 4.1 Tổng hợp kết đánh giá việc ảnh hưởng đến khả cung cấp nước Bảng 4.1 Tổng hợp lượng nước thô (m3) thiếu hụt lớn theo kịch NRW 20%, xác định theo nguồn nước Sông Đồng Sông Sài Năm KB BĐKH Tổng cộng Nai Gòn 2030s 2050s RCP 4.5 354.167 354.167 RCP 8.5 625.000 479.167 1.104.167 RCP 4.5 25.000 287.500 312.500 200.000 200.000 RCP 8.5 Bảng 4.2 Tổng hợp lượng nước thô (m3) thiếu hụt lớn theo kịch tính tốn, xác định theo nguồn nước document, khoa luan20 of 98 18 Năm tai lieu, luan van21 of 98 Tỷ lệ nước không doanh thu 2030s 16% 15% 14% Kịch BĐKH RCP 4.5 RCP 8.5 RCP 4.5 RCP 8.5 RCP 4.5 RCP 8.5 Lượng nước thô (m3) thiếu hụt lớn theo kịch tính tốn Sơng Đồng Nai Kênh Sơng Tổng Đơng Bình Tổng Sài Gịn cộng Hóa An N46 An cộng 304.583 304.583 475.000 475.000 412.083 887.083 283.333 283.333 475.000 475.000 383.333 858.333 283.333 283.333 465.000 465.000 383.333 848.333 RCP 4.5 - - - 287.500 287.500 RCP 8.5 - - - 200.000 200.000 RCP 4.5 RCP 8.5 - - - - - 287.498 200.000 287.498 200.000 2050s 13% 11% 4.2 Đề xuất giải pháp hạn chế đến việc cung cấp nước Tp.HCM kết hợp Tổng công ty Cấp nước Sài Gịn với quyền quản lý 4.2.1 Xây dựng hồ chứa nước thô Bảng 4.3 Đề xuất kích thước hồ sơ lắng dự trữ mức tối thiểu theo kịch Dung tích Tổng Tổng diện Dung tích Trạm yêu cầu theo dung tích Kích thước hồ tích yêu chết (m3) KB (m3) (m3) cầu (ha) 475.000 595.000 120.000 19,83ha | h=3m 25.8 Hóa An 465.000 585.000 120.000 19,5ha | h=3m 25.4 415.000 520.000 105.000 17,33ha | h=3m 22.5 Hòa 390.000 490.000 100.000 16,33ha | h=3m 21.2 Phú 300.000 375.000 75.000 12,5ha | h=3m 16.3 Trạm bơm Hịa Phú Bảng 4.14 Vị trí hồ chứa nước thơ đề xuất Diện tích Tuyến ống dẫn Vị trí đáp Trạm bơm ứng Vị trí 1: Xã Trung An, Củ Chi, 8,3km, D = 2m; 22 ÷ 47 phía thượng nguồn sơng Sài V < 2m/s document, khoa luan21 of 98 19 tai lieu, luan van22 of 98 Gòn trước Hòa Phú Hịa Phú Hóa An Bình An ngã sơng Thị TínhSài Gịn Vị trí 2: Xã Trung An, Củ Chi, phía thượng nguồn Trạm bơm Hịa Phú hữu Vị trí 3: lân cận thượng nguồn Trạm bơm Hịa Phú hữu Lân cận thượng nguồn Trạm bơm Hóa An hữu Lân cận hạ lưu Trạm bơm Bình An hữu 26 16 31 ha 1,5km, D = 2m; V < 2m/s 0,8km, D = 2m; V < 2m/s 0,4km, x D = 2m; V ~ 2m/s 1,8km, D = 1m; V ~ 2m/s 4.2.2 Chuyển đổi vị trí lấy nước thơ Đối với nguồn nước sơng Sài Gịn: dời vị trí lên thượng nguồn Ngưỡng độ mặn (250mg/l) Hòa Phú Độ mặn (mg/l) 1200 1000 800 600 400 200 -30 -25 -20 -15 -10 -5 10 Thượng lưu < Khoảng cách (km) > Hạ lưu Hình 4.3 Biểu đồ độ mặn khu vực lân cận Trạm bơm Hòa Phú, theo kịch cực hạn Đối với nguồn nước sơng Đồng Nai: Dời vị trí lấy nước thơ phía thượng lưu sơng Đồng Nai Độ mặn (mg/l) Bình An -30 Ngưỡng độ mặn (250mg/l) Hóa An 1200 1000 800 600 400 200 -20 -10 10 20 Thượng lưu < Khoảng cách (km) > hạ lưu Hình 4.5 Biểu đồ độ mặn khu vực lân cận Trạm bơm Hóa An & Bình An, theo kịch cực hạn document, khoa luan22 of 98 20 tai lieu, luan van23 of 98 Hình 4.4 Vị trí chuyển đổi thu nước sơ đồ tuyến ống nước thơ Trạm bơm Hịa Phú Hình 4.6 Vị trí chuyển đổi thu nước sơ đồ tuyến ống nước thơ Trạm bơm Hóa An Đối với nguồn nước từ Kênh Đông: 4.2.3 Tăng lưu lượng cung cấp nước từ Hồ Dầu Tiếng Hồ Trị An document, khoa luan23 of 98 21 Kiệt Trung bình Kịch lưu lượng Kịch BĐKH tai lieu, luan 98 Bảng 4.4van24 Lưu oflượng 4.5 8.5 4.5 8.5 Giai đoạn 2030s 2050s 2030s 2050s 2030s 2050s 2030s 2050s cần thiết phải bổ sung đoạn sông theo trường hợp tính tốn Lưu lượng cực Lưu lượng Lưu lượng tối Mực trị theo cần thiết phải thiểu để khơng NBD trường hợp tính bổ sung xảy (m3/s) cao toán (m /s) (m3/s) Đồng Sài Đồng Sài Đồng Sài (cm) Nai Gòn Nai Gòn Nai Gòn 563,20 71,82 18 563,20 71,82 393,25 75,18 32 393,25 50,82 24,36 365,75 68,04 17 365,75 53,27 14,77 521,95 76,44 35 521,95 76,44 332,80 66,36 18 332,80 41,04 25,32 329,23 66,36 32 232,38 29,04 96,85 37,32 280,48 71,72 17 216,13 30,44 64,35 41,28 308,43 71,72 35 308,43 43,68 28,04 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ Nhằm đánh giá tác động BĐKH NBD đến nguồn nước thô cung cấp dự báo nhu cầu dùng nước tương lai trung hạn Tp.HCM, nghiên cứu thực nghiên cứu có đóng góp mặt khoa học mặt định hướng quy hoạch cấp nước cho Tp.HCM sau: 1) Nghiên cứu xây dựng mơ hình dự báo nhu cầu dùng nước đưa bảng giá trị dự báo dùng nước theo trường hợp khác thời điểm năm 2030 2050 cho Tp.HCM Số liệu dự báo có xem xét đến lộ trình kịch giảm nước không doanh thu SAWACO Việc dự báo với mơ hình dựa số liệu tăng trưởng đồng hồ nước, giá nước, GRDP dân số thành thị khứ dự báo tăng trưởng thành phần tương lai document, khoa luan24 of 98 22 tai lieu, luan van25 of 98 2) Nghiên cứu đưa kịch xâm nhập mặn sơng SG-ĐN vị trí cung cấp nước thơ cho Tp.HCM, tính tốn từ mơ hình thủy lực sơng ngịi với thay đổi biên lưu lượng từ kịch thay đổi dòng chảy BĐKH xác định từ mơ hình mưa - dịng chảy kết hợp với kịch NBD Kết toán đưa trường hợp biên xâm nhập theo kịch vị trí cung cấp nước thô cho Tp.HCM với cảnh báo mức độ, thời gian nhiễm mặn kéo dài liên tục mà đến việc cung cấp nước thơ 3) Đánh giá tổng hợp toán thiếu / đủ tính tốn định lượng thiếu hụt lượng nước thô cho Tp.HCM theo kịch dự báo cung - cầu, đưa trường hợp cảnh báo thời gian ngưng cung cấp nước kéo dài liên tục Nhà máy nước; từ đề xuất khuyến nghị việc quy hoạch cấp nước Tp.HCM việc đảm bảo an toàn nguồn nước thơ cung cấp, bao gồm giải pháp sau: Đề xuất vị trí quy mơ hồ chứa nước thô dự trữ tương ứng với thể tích nước bị thiếu hụt theo kịch BĐKH & NBD tính tốn; Đề xuất chuyển vị trí lấy nước thơ địa điểm khơng bị ảnh hưởng xâm nhập mặn theo tất kịch BĐKH & NBD tính tốn, định tuyến ống nước thô truyền tải lại NMN hữu; Đề xuất lưu lượng cần thiết nhằm bổ sung đoạn sông để đẩy biên mặn khỏi Trạm bơm nước thô theo kịch BĐKH & NBD tính tốn Bên cạnh đó, nghiên cứu cịn tồn số hạn chế, bao gồm nhóm hạn chế trình bày sau: 1) Hạn chế nguồn liệu thủy văn, đồ số địa hình, đồ sử dụng đất, số liệu mặt cắt sông…dẫn đến đưa số giả thiết sử dụng mơ hình tốn để thực mơ nghiên cứu Bên cạnh đó, Kịch document, khoa luan25 of 98 23 tai lieu, luan van26 of 98 BĐKH & NBD công bố từ Bộ Tài nguyên Môi trường (2016) không xem xét yếu tố khác có liên quan nâng hạ địa chất, thay đổi địa hình, sụt lún đất khai thác nước ngầm, ảnh hưởng thủy triều, nước dâng bão, nước dâng gió mùa, ảnh hưởng cơng trình thủy điện bậc thang, xâm nhập mặn,… nên nghiên cứu chưa xem xét đến 2) Hạn chế nguồn liệu dự báo thay đổi sử dụng đất, dự báo thay đổi kinh tế xã hội, dự báo thay đổi cấu nông lâm nghiệp tỉnh lưu vực sông SG-ĐN, dẫn đến chưa thể tính tốn tồn diện thay đổi dịng chảy sơng SG-ĐN yếu tố khác ngồi kịch biến đổi khí hậu & nước biển dâng 3) Trong giới hạn nghiên cứu, việc đề xuất giải pháp giảm thiểu rủi ro đến việc cung cấp nước cho Tp.HCM chưa bao gồm yếu tố ô nhiễm nguồn nước mặt Cũng chưa thể tính tốn ước tính kinh phí thực cho giải pháp đề xuất, giải pháp cần thêm đề tài nghiên cứu cụ thể tính khả thi thiết kế xây dựng Từ kết tính tốn hạn chế trình bày, kiến nghị đề xuất nghiên cứu tiếp nối nâng cao chất lượng kết tính tốn nhằm giảm thiểu rủi ro đến việc cung cấp nước cho Tp.HCM như: 1) Nghiên cứu ảnh hưởng ô nhiễm mơ hình tốn dự báo lan truyền ô nhiễm theo kịch đến vị trí cung cấp nước thô cho Tp.HCM 2) Nghiên cứu việc thay đổi nguồn cung cấp nước thô cho Tp.HCM 3) Nghiên cứu nâng cao lực dự trữ nước cho Tp.HCM document, khoa luan26 of 98 24 tai lieu, luan van27 ofDANH 98 MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Hồ Minh Thông, Trần Thị Vân Thư, Châu Nguyễn Xuân Quang, Nguyễn Thống (2015) Tổng quan phương pháp dự báo nhu cầu dùng nước thị tính khơng chắn dự báo dài hạn Tạp chí Tài Nguyên Nước, tr 13-20, số chuyên đề 9-2015 Hồ Minh Thông, Trần Thị Vân Thư, Châu Nguyễn Xuân Quang, Nguyễn Thống (2015) Dự báo dài hạn nhu cầu dùng nước đô thị điều kiện không chắn - Áp dụng nghiên cứu Tp.HCM Tạp chí Tài nguyên Nước, tr 65-72, số 04 10-2015 Lưu Xuân Lộc, Nguyễn Thống, Hồ Tuấn Đức, Lê Ngọc Anh, Hồ Minh Thông (2015) Tác động nước biển dâng đến chế độ thủy triều sơng Sài Gịn - Đồng Nai Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nông thôn, tr 72-78, số 5-2015 Hồ Minh Thông, Nguyễn Thống (2016) Tác động nước biển dâng lên xâm nhập mặn vào hệ thống sông Sài Gịn - Đồng Nai Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nông thôn, tr 72-78, số 6-2016 Hồ Minh Thông, Nguyễn Quốc Phong, Nguyễn Thống, Trần Thị Vân Thư (2019) Ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến việc thay đổi dịng chảy sơng Sài Gịn - Đồng Nai vị trí cung cấp nước thơ cho Tp.HCM Tạp chí Tài Nguyên Nước, tr 41-48, số 03 07-2019 Hồ Minh Thông, Nguyễn Quốc Phong, Nguyễn Thống, Nguyễn Thị Kim Yến (2020) Đánh giá xâm nhập mặn vị trí cung cấp nước thơ cho thành phố Hồ Chí Minh ảnh hưởng BĐKH & NBD Tạp chí Tài Nguyên Nước, tr 43-52, số 03 08-2020 Hồ Minh Thông, Nguyễn Quốc Phong, Trần Thị Vân Thư, Nguyễn Thống (2021) Đề xuất chuyển đổi vị trí cung cấp nước thơ cho Tp.HCM theo kịch biến đổi khí hậu mưa, nhiệt độ nước biển dâng Tạp chí Tài Nguyên Nước, tr 18-26, số 02 04-2021 document, khoa luan27 of 98 iii ... biến đổi khí hậu, vừa nguyên nhân người tác động, yếu tố cộng hưởng với để gây tác động nghiêm trọng Từ cho thấy, việc nghiên cứu đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến nguồn nước thơ cung cấp. .. dùng nước tác động biến đổi khí hậu đến nguồn nước thơ cung cấp Tp.HCM Chương - Lập mơ hình dự báo trung hạn nhu cầu dùng nước Tp.HCM Chương - Lập mơ hình tốn đánh giá tác động BĐKH & NBD đến. .. 79,3%) 3.6 Đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến xâm nhập mặn sơng Sài Gịn - Đồng Nai vị trí cung cấp nước thơ cho Tp.HCM 3.6.1 Các kịch tính tốn kết hợp biến đổi khí hậu nước biển dâng lưu vực