Bài viết Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến yêu cầu tiêu nước vùng ven biển Bắc Bộ trình bày việc thiết lập phương pháp xây dựng mô hình mưa tiêu trong tương lai dựa trên biến đổi lượng mưa năm theo kịch bản BĐKH. Đồng thời dự báo được xu hướng biến đổi hệ số tiêu giai đoạn tương lai dưới ảnh hưởng của BĐKH.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN YÊU CẦU TIÊU NƯỚC VÙNG VEN BIỂN BẮC BỘ Lê Văn Chín 1, Vũ Trọng Bằng1 Trường Đại học Thủy lợi, email: chín_ctn@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Biến đổi khí hậu (BĐKH) thách thức lớn nhân loại kỷ 21 BĐKH tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống môi trường phạm vi toàn giới Ở Việt Nam, khoảng 50 năm qua, diễn biến khí hậu theo chiều hướng cực đoan, lượng mưa tăng mạnh vào mùa lũ giảm vào mùa kiệt Một số năm trở lại đây, vùng ven biển Bắc Bộ xuất nhiều vùng bị ngập lụt, úng cục bộ, gây hậu nghiêm trọng cho sản xuất nông nghiệp đời sống dân sinh vùng Vùng ven biển đồng Bắc Bộ thuộc địa giới hành 14 huyện thuộc 05 tỉnh (Quảng Ninh, Hải Phịng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình) Tổng dân số khu vực khoảng 3.500.000 người, diện tích tự nhiên 597.312ha Theo thống kê cho thấy, cơng trình tiêu nước thuộc vùng ven biển Bắc Bộ đáp ứng khoảng 70% nhu cầu tiêu nước cho hệ thống Để đánh giá mức độ ảnh hưởng BĐKH đến nhu cầu tiêu nước hệ thống thủy lợi Tác giả xây dựng, tính tốn nhu cầu tiêu cho giai đoạn tại, tương lai 2016-2035 (2030s); 2046-2065 (2050s) dựa kịch BĐKH kịch sử dụng đất hệ thống thủy lợi điển hình: Đa Độ, Nam Thái Bình, Xn Thủy Kết tính toán đưa mức độ tăng giảm hệ số tiêu, nhu cầu tiêu nước vùng nghiên cứu, sở để đề xuất giải pháp ứng phó với BĐKH, giải pháp cơng trình phi cơng trình phù hợp cho vùng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu trình bày theo sơ đồ khối sau: Thu thập tài liệu Xây dựng mơ hình mưa tiêu Tính tốn hệ số tiêu nước Tính tốn nhu cầu tiêu nước Đề xuất giải pháp Tài liệu thu thập gồm liệt tài liệu mưa ngày (1986-2018) trạm Phù Liễn, trạm Thái Bình, trạm Nam Định; loại trồng; thời vụ trồng; đất đai thổ nhưỡng; cấu sử dụng đất giai đoạn tương lai theo định hướng phát triển kinh tế xã hội Thống kê lượng mưa 33 năm trạm cho thấy: Trận mưa ngày max phần lớn nằm ngày max có tính chất bao lớn (từ 83,33% đến 83,87%), tổng lượng mưa xấp xỉ (với tỷ trọng 0,92% đến 0,93%), thời gian xuất vào tháng 7, 8, 9; dạng mô hình mưa có đỉnh mưa chủ yếu vào ngày thứ trận mưa Từ lượng mưa ngày max ứng với tần xuất thiết kế P=10% (QCVN04-05/2012) dạng mơ hình mưa, chọn năm điển hình, xây dựng mơ hình mưa thiết kế giai đoạn Do kịch BĐKH không dự báo mức thay đổi tổng lượng trận mưa lớn thời đoạn ngắn (1, 3, 5, ngày max), mơ hình mưa giai đoạn tương lai xây dựng 344 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 dựa mức thay đổi lượng mưa năm theo kịch BĐKH mối tương quan lượng mưa năm lượng mưa ngày max 2500 y = 3.053x + 829.5 R² = 0.634 Tổng lượng mưa năm 2000 Chế độ dòng chảy qua tràn tự do, thời đoạn tính tốn ngày đêm, diện tích khu tiêu 1ha Đối với đối tượng tiêu nước lúa, hệ số tiêu nước tính tốn theo cơng thức sau: qi 1500 1000 500 0 100 200 300 400 500 Lượng mưa ngày max Hình Biểu đồ quan hệ lượng mưa năm lượng mưa ngày max - trạm Thái Bình Dựa vào phương trình đường quan hệ tương quan lượng mưa trung bình năm, tính tốn lượng mưa trung bình ngày max Với giải thiết hệ số Kp giai đoạn tương lai không thay đổi so với giai đoạn Lượng mưa ngày max thiết kế giai đoạn tương lai tính tốn theo cơng thức: Xtk5ngàymaxtl = Kp *Xtb5 ngàymaxtl Mơ hình mưa tương lai xây dựng dựa tổng lượng mưa ngày max thiết kế giai đoạn tương lai, giả thiết dạng phân phối mưa không thay đổi so với giai đoạn Hệ số tiêu giai đoạn tại, tương lai tính tốn dựa mơ hình mưa tiêu thiết kế, kịch sử dụng đất theo định hướng phát triển kinh tế xã hội giai đoạn 2030s, 2050s; loại trồng Đối với đối tượng tiêu nước lúa, hệ số tiêu nước tính tốn theo cơng thức sau: Pi (hoi + qoi) = Hi Trong đó: + Pi lượng mưa rơi xuống ruộng lúa thời gian t (mm); + hoi lượng nước tổn thất ngấm bốc thời đoạn t (mm); + qoi độ sâu lớp nước tiêu thời đoạn tính tốn (mm); + Hi thay đổi tăng giảm lớp nước mặt ruộng thời đoạn tính tốn (mm); C.Pi ti Trong đó: + qi hệ số tiêu thời gian tính tốn thứ i (l/s.ha); + C hệ số dòng chảy, xác định thực nghiệm: C 1,0; + Pi tổng lượng mưa rơi xuống thời gian tính tốn ti (mm); Hệ số tiêu sơ hệ thống thủy lợi tính tốn dựa hệ số tiêu đối tượng, cấu sử dụng đất Hệ số tiêu tính tốn theo cơng thức: n q j = αi q i i=1 Trong đó: + qj : Hệ số tiêu chung toàn hệ thống ngày tiêu thứ j; + i : Tỷ lệ diện tích đối tượng tiêu nước thứ i so với diện tích tiêu hệ thống thủy lợi; + qi : Hệ số tiêu đối tượng tiêu nước thứ i Hệ số tiêu thiết kế hệ thống thủy lợi tính tốn cách hiệu chỉnh giải đồ hệ số tiêu nước cách sử dụng biện pháp kỹ thuật quản lý để trữ lại phần lượng nước cần tiêu lưu vực ngày có yêu cầu tiêu cao tiêu hết vào ngày đợt tiêu có u cầu tiêu khơng căng thẳng Hệ số tiêu thiết kế tính tốn theo cơng thức: n qtk q q j1 j tru n Trong đó: + qtk : Hệ số tiêu thiết kế lưu vực (l/s/ha) + qj : Hệ số tiêu lưu vực ngày mưa lớn thứ j (ngày phải trữ nước) 345 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 + q tru : Tổng hệ số tiêu lưu vực giảm nhỏ (l/s/ha) + n : Số ngày có mưa lớn phải trữ nước Nhu cầu tiêu nước hệ thống thủy lợi tính tốn dựa tài liệu tổng diện tích cần tiêu hệ số tiêu thiết kế Cơng thức tính tốn hệ số tiêu: Qtiêu = qtktiêu*ωtiêu Trong đó: + Qtiêu : Nhu cầu tiêu (m3/s); + qtktiêu: Hệ số tiêu thiết kế (l/s/ha); + ωtiêu: Tổng diện tích đất cần tiêu (ha) KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tính tốn hệ số tiêu thiết kế giai đoạn tại, tương lai Bảng Kết tính tốn hệ số tiêu thiết kế Hệ thống thủy lợi Mức độ tăng dần (lần) 2030s 2050s HT 2030s 2050s /HT /HT 6,98 9,03 12,38 1,294 1,774 Hệ số tiêu (l/s/ha) Đa Độ Nam Thái 7,06 Bình Xuân 7,19 Thủy 9,11 12,45 1,290 1,763 9,25 12,55 1,287 1,745 Do định hướng phát triển kinh tế xã hội năm 2030, 2050 tỉnh vùng ven biển với định hướng mở rộng quy mô, phát triển nuôi trồng thủy sản Ngồi ra, diện tích đất cho thị, nơng thơn, cơng nghiệp thay đổi khơng đáng kể Vì vậy, thay đổi sử dụng đất tỉnh ven biển làm giảm bớt nhu cầu tiêu cho hệ thống Yếu tố làm tăng nhu cầu tiêu nước hệ thống chủ yếu lượng mưa tương lai Một số giải pháp để giảm nhỏ hệ số tiêu cho vùng nghiên cứu: Nạo vét, mở rộng mặt cắt sơng trục để tăng khả tiêu tự chảy biển; Mở rộng vùng tiêu động lực để tiêu trực tiếp sơng ngồi; Xây dựng hồ điều hoà để giảm nhẹ hệ số tiêu phù hợp với lực tiêu nước cơng trình thủy lợi xây dựng; Chuyển đổi cấu canh tác số vùng ngập nước từ lúa sang luân canh nuôi cá cấy lúa chuyển đổi thành hồ điều hoà để giảm nhẹ yêu cầu tiêu nước cải thiện điều kiện môi trường khu vực Trong giải pháp trên, giải pháp nạo vét mở rộng sơng trục để tăng khả tiêu thoát nước giải pháp phù hợp giai đoạn trước mắt KẾT LUẬN Bảng Kết tính tốn nhu cầu tiêu nước Lưu lượng tiêu giai đoạn (m3/s) Chênh lệch lưu lượng tiêu (%) Hệ thống thủy lợi 2030s 2050s HT 2030s 2050s -HT -HT Đa Độ 167 216 296 29,4 77,4 Nam Thái 156 202 276 29,0 76,3 Bình Xuân 192 248 336 28,7 74,5 Thủy Từ kết Bảng 1, Bảng cho thấy, hệ số tiêu, nhu cầu tiêu hệ thống thủy lợi vùng ven biển Bắc Bộ tăng so với giai đoạn Cụ thể, hệ số tiêu, nhu cầu tiêu nước tăng từ (1,287 ÷ 1,294 lần) tương đương (28,7% ÷ 29,4%) vào giai đoạn (2016-2035) tăng từ (1,745 ÷ 1,774 lần) tương đương (74,5% ÷ 77,4%) vào giai đoạn (2046-2065) so với Nghiên cứu thiết lập phương pháp xây dựng mơ hình mưa tiêu tương lai dựa biến đổi lượng mưa năm theo kịch BĐKH Đồng thời dự báo xu hướng biến đổi hệ số tiêu giai đoạn tương lai ảnh hưởng BĐKH Mức độ thay đổi hệ số tiêu thiết kế tỷ lệ thuận với mức độ tăng lên tổng lượng trận mưa tiêu Hiện hệ thống đảm bảo khoảng 70% nhu cầu tiêu nước Đến giai đoạn 2030s đáp ứng khoảng 55%, năm 2050s đáp ứng khoảng 45% nhu cầu tiêu hệ thống TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Ngọc Hải đồng tác giả (2006) Giáo trình Quy hoạch thiết kế hệ thống Thủy lợi, tập Nhà xuất Xây dựng [2] Bộ Tài nguyên & Mơi trường Kịch biển đối khí hậu 2016 346 ... hệ số tiêu: Qtiêu = qtktiêu*? ?tiêu Trong đó: + Qtiêu : Nhu cầu tiêu (m3/s); + qtktiêu: Hệ số tiêu thiết kế (l/s/ha); + ? ?tiêu: Tổng diện tích đất cần tiêu (ha) KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tính... Thủy Từ kết Bảng 1, Bảng cho thấy, hệ số tiêu, nhu cầu tiêu hệ thống thủy lợi vùng ven biển Bắc Bộ tăng so với giai đoạn Cụ thể, hệ số tiêu, nhu cầu tiêu nước tăng từ (1,287 ÷ 1,294 lần) tương... đất tỉnh ven biển làm giảm bớt nhu cầu tiêu cho hệ thống Yếu tố làm tăng nhu cầu tiêu nước hệ thống chủ yếu lượng mưa tương lai Một số giải pháp để giảm nhỏ hệ số tiêu cho vùng nghiên cứu: Nạo vét,