Nghiên cứu sự biến động nguồn nước lưu vực sông vu gia thu bồn trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu

1 MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đềtài: Trước đây, nước chưa coi loại tài nguyên thực với nếp nghĩ coi nước “thứ trời cho” nên thường sử dụng nước lãng phí Trong q trình phát triển, nước thường phân bố không theo không gian thời gian Nước tham số có tính định đến phát triển kinh tế-xã hội ngày có xu hướng cạn kiệt với biến đổi khí hậu, thiên tai gia tăng làm cản trở cho hoạt động người Để khai thác sử dụng cách hợp lý nguồn nước người cần đánh giá tiềm biến động nguồn nước, coi trọng việc bảo vệ, trì khả tái tạo tài nguyênnước Hệ thống sông VụGia- Thu Bồn mười hệ thống sông lớn nước ta có trữ lượng nước hàng năm phong phú sơng có tồn diện tích tập trung nước nằm trọn vẹn lãnh thổ Việt Nam Đặc biệt, Quảng Nam nơi đánh giá giàu tiềm thủy điện hàng năm có diễn biến mưa, lũ phức tạp làm thiệt hại nặng nề người vật chất tỉnh Việc tính tốn đặc trưng thủy văn nhằm đánh giá biến động nguồn nước dòng chảy theo không gian thời gian lưu vực giúp cho việc lập kế hoạch xây dựng công trình phịng chống lũ lụt cơng trình phục vụ cho hoạt động khác liên quan đến nguồn nước conngười Nhằm khai thác có hiệu bền vững nguồn tài nguyên nước hệ thống sông Vụ Gia - Thu Bồn phục vụ cho công phát triển kinh tế – xã hội, đề tài Luận văn tốt nghiệp cao học:“Nghiên cứu biến động nguồnnước lưu vực sông Vụ Gia – Thu Bồn bối cảnh biến đổi khí hậu tồn cầu”này hy vọng đáp ứng mục tiêu Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật II Mục đích đềtài: - Phân tích đánh giá biến động nguồn nước lưu vực theo không gian thờigian - Dự báo diễn biến nguồn nước lưu vực bối cảnh biến đổi khí hậu - Đề xuất phương án khai thác hiệu nguồn nước lưuvực III Đối tượng phạm vi nghiêncứu: - Đối tượng nghiên cứu luận văn biến động nguồn nước bối cảnh biến đổi khí hậu tồncầu - Phạm vi nghiên cứu luận văn toàn lưu vực sông VụGia– Thu Bồn IV Cách tiếp cận phương pháp nghiêncứu: Dựa tình hình thực tế qua việc điều tra khảo sát khu vực nghiên cứu việc phân tích nguyên nhân gây biến động nguồn nước lưu vực, nghiên cứu chủ yếu sử dụng phương phápsau: - Phân tích tổng hợp nghiên cứu trước lưuvực, - Cập nhật thơng tin để có liệu đầy đủ nguồn nước lưu vực nghiêncứu - Ứng dụng cácmơhình tốn thuỷ văn vào đánh giá định lượng nguồn nước V Cấu trúc Luậnvăn Luận văn có cấu trúc sau:  Mụclục  Mởđầu  Chương Tổng quan nghiên cứu nguồn nước lưu vựcsông  Chương Đặcđiểmtự nhiên kinh tế - xã hội lưu vực nghiêncứu  Chương Nghiên cứu đánh giá biến động nguồn nước lưu vực sông Vụ Gia – ThuBồn  Chương Các giải pháp ứng phó định hướng khai thác nguồn nước bối cảnh biến đổi khíhậu  Phần kết luận kiếnnghị  Tài liệu thamkhảo  Phụlục CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨUNGUỒN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG 1.1 Nguồn nước giới ViệtNam 1.1.1 Nguồn nước thếgiới Ngày nay, nhờ thành tựu khoa học trắc địa, thủy văn, khí tượng, người ước lượng khối lượng nước Trái Đất Lượng nước Trái Đất gồm nước bề mặt Trái Đất nước dướiđất Nguồn nước bề mặt Trái Đất khoảng chừng 1454.106km3, chiếm 71% bề mặt trái đất chừng 71% Và hầu hết nước mặn (chiếm 97% tổng lượng nước gồm nước đại dương, biển, hồ nước mặn, phần nước ngầm) Phần nước (bao gồm phần nước ngầm nước) khơng đến 3%, gần 77% đóng băng miền cực băng hà,màkhoảng 90% khối lượng băng lại Nam Cực, phần lớn tập trung băng đảo Greenland Cuối phần nhỏ 0,7% tổng lượng nước, tức khoảng 215.200 km3có vai trị quan trọng bảo tồn sống toàn hành tinh Số nước đại phận thuộc hồ nước ngọt, ngồi dịng chảy sơng, suối khí ẩm, nước đất, khí Trong q trình tuần hồn nước, năm mặt biển bốc chừng 449.000 km3, lục địa khoảng 71.100 km3 Hơi nước từ biển theo gió vào lục địa hàng năm gây mưa khoảng 108.400 km3 nước Như dòng chảy mặt dòng chảy ngầm hàng năm chảy từ lục địa biển khoảng 37.000 km3 So với tổng lượng nước chung Trái Đất lượng nước khơng đáng kể, lại có ý nghĩa vơ quan trọng đời sống người sinh vật sống lục địa Đó nguồn nước sử dụng người Nguồn nước sử dụng người phân bố không theo không gian thời gian Theo không gian, ảnh hưởng điều kiện khí hậu, mặt đệm nơi mà lượng mưa khác Nơi mưa nhiều lượng mưa năm ngàn mm, nơimưt vài trăm mm, chí khơng mưa Thí dụ lượngmưanăm trung bình Haoai 12.092 mm, Rê-uy-ni-ơng 12.000mm,Ca-mơ-run 10.470 mm số vùng xích đạo nơi mưanhiều Về bốc bình quân năm đại dương 930 đến 1.070 mm, lục địa từ 420 đến 500 mm Như vậy, đại dương, lượng bốc hàng năm lớn lượng nước đến 100 mm, lục địa, lượng mưa lớn lượng bốc đến 250 mm Lượng nước thừa lục địa lượng dòng chảy dòng suối chảy đại dương Do mưa phân bố không mà lượng dịng chảy sơng suối phân bố khơng Trong 144,5 10 6km2lục địa, có 6.106km2hồn tồn khơng có dịng chảy Một ao hồ vùng chủ yếu nước ngầm cung cấp nên nước tương đối mặn Vùng dòng chảy nghèo chiếm khoảng 32 triệu km 2, châu Âu châu Á 18 triệu km2, châu Phi triệu km2, châu Úc triệu km2, lại số vùng châu Nam Mỹ Vùng có dịng chảy phong phú thuộc lưu vực 21 sông từ 10 vạn km2đến triệu km2chiếm khoảng 28,4 triệu km2 Sông Hồng sông Mê Công thuộc loại sông vừa có lượng dịng chảy lớn Trung bình năm sơng, suối đổ biển 15.500km 3nước Khoảng 20% lượng nước nói thuộc sơng Amazon có chiều dài 7025 km với diện tích lưu vực khoảng 7.050.000 km Bên cạnh cịn có số sơng khác giới sông Nil với chiều dài 6.671km, sơng Mississipi có chiều dài 6.212 km Một lượng nước quan trọng dự trữ hồ lớn hồ Viktoriino Châu Phi diện tích 68.800 km 2, độ sâu lớn 125m, hồ Tanganijka Châu Phi với diện tích 32.880km 2, độ sâu lớn 1.470 m, hồ Baikal Châu Á có diện tích 31.500 km2, độ sâu lớn 1.620m.Hồ Baikal dự trữ khoảng 1/10 lượng nước hành tinh với trữ lượng 23 tỷ m3nước Theo thời gian, phân bố khơng đồng thể đặc tính biến đổi theo mùa mưa dịng chảy, mùa mưa mùa khô; hay mùa lũ mùa kiệt Mùa mưa, lũ mùa nước hay gây úng Mùa khô, kiệt mùa thiếu nước cho người Mức độ phát triển kinh tế không giới khiến cho nhu cầu sử dụng nước không giống nước, khu vực Vấn đề thừa nước, thiếu nước trở thành vấn đề quan trọng phát triển loài người tương lai 1.1.2 Nguồn nước ViệtNam Chế độ nước Việt Nam có nét riêng vùng nhiệt đới ẩm, gió mùa với lượng mưa phong phú tạo điều kiện thuận lợi cho hình thành dịng chảy với mạng lưới sơng dày đặc Nếu tính sơng suối có chiều dài từ 10 km trở lên có nước chảy thường xun lãnh thổ nước ta có khoảng 2360 sơng suối với mật độ trung bình khoảng 0,6 km/km2 Tuy nhiên, tuỳ theo điều kiện cấu trúc địa chất, địa hình, địa mạo, thổ nhưỡng khí hậumàmạng lưới sông suối phát triển không lãnh thổ, từ 0,3 km/km2ở vùng khô hạn đến km/km2ở vùng đồng sơng Hồng – Thái Bình đồng sơng Cửu Long Ở vùng núi cao, địa hình chia cắt mạnh,mưanhiều mạng lưới sông suối phát triển với mật độ 1-2 km/km Trên phần lớn lãnh thổ cịn lại có mật độ sơng suối khoảng 0,5 – km/km Cứ dọc bờ biển khoảng 20 km lại gặp cửa sơng Tổng lượng dịng chảy tất sông chảy qua lãnh thổ Việt Nam 853 km Tỉ trọng nước bên chảy vào nước ta tương đối lớn, chiếm 60% so với tổng lượng nước sơng tồn quốc, riêng sông Cửu Long là90% Mạng lưới sông suối Việt Nam phát triển khơng đồng tồn lãnh thổ Mạng lưới sơng suối nơi hình thành, chuyên trở tàn trữ nguồn nước sông – phần quan trọng tài nguyên nước – nguồn cung cấp cho sinh hoạt sản xuất tạo điều kiện thuận lợi cho thuỷ điện, giao thông thuỷ , nuôi trồng thuỷ sản Tuy nhiên, bên cạnh thuận lợi nêu trên, mạng lưới sông suối phát triển khơng gây khó khăn, mạng lưới sơng suối vùng khô hạn thường xẩy hạn hán Hệ thống sông ngịi nước ta ni dưỡng nguồn nước mưa tương đối dồi Lượng mưa trung bình nhiều năm đạt xấp xỉ 1960 mm tức khoảng 650 km3/năm Miền núi mưa nhiều đồng vùng khuất gió Sự chênh lệch vùng có lượng mưa lớn vùng có lượng mưa nhỏ khoảng 5-6 lần Trong giới mức chênh lệch có nước lên tới 40-80 lần Sự phân bố tài nguyên nước có liên quan chặt chẽ với phân bố lượng mưa Vùng mưa lớn có dịng chảy sơng lớn, vùng mưa nhỏ có dịng chảy sơng nhỏ xen kẽ Vùng có dịng chảy lớn đạt 100 lít/s/ km2và vùng có dịng chảy nhỏ lít/s/km2chênh lệch 20 lần Tổng lượng dịng chảy năm sông Mê Công khoảng 500 km 3, chiếm tới 59 % tổng lượng dòng chảy năm sơng nước; sau đến hệ thống sơng Hồng 126,5 km3(14,9%); hệ thống sông Đồng Nai 36,3 km3(4,3%), sơng Mã, Cả, Thu Bồn có tổng lượng dịng chảy xấp xỉ nhau, khoảng 20 km3(2,3 - 2,6%); hệ thống sơng Kỳ Cùng, Thái Bình sơng Ba xấp xỉ nhau, khoảng 9km3(1%); sơng cịn lại 94,5 km3(11,1%) Nước ta có trữ lượng nước ngầm phong phú, khoảng 130 triệu m 3/ngày, đáp ứng 60% nhu cầu nước đất nước Ở vùng đông châu thổ, nước ngầm độ sâu từ – 200m,ở miền núi nước ngầm thường độ sâu 10 – 150m,cịn vùng núi đá vơi nước ngầm độ sâu khoảng 100m Đặc biệt vùng Tây Nguyên, nước ngầm thường sâu vài trăm mét, số nơi thuộc đồng sông Cửu Long như: Hà Tiên, Cà Mau, Bến Tre… nước ngầm thường bị nhiễm mặn, dẫn đến tình trạng thiếu nươcngọt Theo báo cáo củaChương trình Bảo vệ mơi trường quốc giathì tài nguyên nước Việt Nam bao gồm nước mặt nước ngầm + Tổng lượng nước mặt chảy qua lãnh thổ Việt Nam đổ biển 880×109m3/năm, phần từ nước ngồi chảy vào là550×109m3/năm + Đặc trưng dịng chảy sơng suối Việt Nam hàm lượng bùn cát cao chứa nhiều hàm lượng chất dinh dưỡng + Cho đến xây dựng khoảng 400 hồ cỡ vừa lớn với tổng lượng chứa khoảng 23×109m3, đảm bảo tưới cho 0,5 triệu ruộng nước phát điện với cơng suất 3,5 nghìn MW điện + Theo đánh giá ngành địa chất, tổng lượng nước chứa bể nước ngầm Việt Nam lớn Lưu lượng dòng ngầm đạt 1.513m 3/s Các bể nước ngầm phân bố đồng đều, nên việc cung cấp nước cho sinh hoạt sản xuất thuậnlợi + Việt Nam có nhiều mỏ nước khống nước nóng Một số khai thác Chất lượng nước vực nước bị suy thoái rõ rệt Hầu tất sông hồ đô thị khu công nghiệp bị ô nhiễm: Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh bị ô nhiễm nước nặng Vì nước nguồn tài nguyên vô quý báu vô tận Mà Việt Nam đứng trước nguy thiếu nước tác động q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa, gia tăng dân số biến đổi khí hậu Đặc biệt, trước diễn biến phức tạp biến đổi khí hậu tồn cầu mà Việt Nam xếp vào năm quốc gia có nguy bị tác động mạnh mẽ Do việc đánh giá tổng thể thực trạng tài nguyên nước dựa nhu cầu sử dụng tương lai yêu cầu cấp thiết phục vụ chiến lược dài hạn bền vững đất nước 1.2 Tổng quan nghiên cứu nguồn nước lưu vực sông thếgiới Khi nghiên cứu nguồn nước lưu vực sông giới người ta sử dụng phương pháp sau: 1.2.1 Phương pháp khảo sát trạmđo Khi mạng lưới quan trắc thủy văn dày đặc với chuỗi quan trắc đủ dài, có khả bao qt tồn lưu vực nghiên cứu Phương pháp sử dụng rộng rãi nhiều nước lãnh thổ nhỏ Thực chất phương pháp phương pháp trung bình số học, phương pháp trung bình có trọngsố 1.2.2 Phương pháp kháiquát Dùng số liệu thu thập qua mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn để xác định qui luật hình thành dịng chảy, phân bố đặc trưng dòng chảy theo lãnh thổ biến thiên chúng theo thời gian Điều đạt nhờ phân tích chất vật lý, địa lý tượng hay trình xét từ nhóm yếu tố ảnh hưởng đến hình thành phát triển dịng chảy đặc trưng Cũng tổng hợp dòng chảy từ việc nghiên cứu thành phần cấu thành dòng chảy riêng rẽ 1.2.3 Phương pháp thựcnghiệm Khi phân tích số liệu thực nghiệm theo phương pháp thường sử dụng rộng rãi phương pháp phân tích xác suất thống kê tốn Phụ thuộc vào trạng thái nghiên cứu tượng yêu cầu toán, phương pháp khái quát khoa học thủy văn chia ra: 1) phương pháp hệ số tổng cộng; 2) phương pháp đồ nội suy địa lý; 3) phương pháp tương tự thủyvăn Phương pháp hệ số tổng cộng:Cơ sở phương pháp dựa việc coi dịng chảy sản phẩm nhiều q trình địa lý tự nhiên (khí hậu mặt đệm) tác động lên Loại thường gặp nhóm cơng thức triết giảm dịng chảy cực đại Phương pháp đồ nội suy địa lýdựa sở giả thiết đặc trưng dòng chảy yếu tố cảnh quan địa lý thay đổi từ từ theo lãnh thổ tuân theo qui luật địa đới Phương pháp tương tự thủy vănphụ thuộc vào việc lựa chọn lưu vực tương tự với lý luận rằng, dòng chảy sản phẩm khí hậu chịu tác động điều kiện địa lý tự nhiên nên với lưu vực tương tự (có điều kiện địa lý cảnh quan giống nhau) dịng chảy chúng tương tự 1.2.4 Phương pháp xác suất thốngkê Các phương pháp xác suất thống kê với giả thiết tượng khí tượng thuỷ văn ln tn theo quy luật ngẫu nhiên phương pháp ứng dụng rộng rãi vào tốn tính tốn thủy văn Hầu tốn thống kê có mặt lĩnh vực tính tốn đặc biệt đóng vai trị quan trọng khâu xử lý số liệu - kiện thơng tin đầu vào quan trọng tốn tính tốn thủy văn phương pháp 1.2.5 Phương pháp mơ hìnhhóa Mơ hình hóa công cụ quan trọng nghiên cứu nguồn nước Mơ hình hóa phân thành loại: Mơ hình tốn, mơ hình vật lý, mơ hình đồ Trong mơ hình tốn phương pháp nghiên cứu nguồn nước hiệu thông dụng Mơ hình tốn thủy văn hiểu theo nghĩa rộng cáchmôtả tượng thủy văn biểu thức tốn học lơgíc Có thể phân loạimơhình tốn thủy văn theo nhiều quan điểm khác Sau quan điểm phân loại phổ biếnnhất: