NGHIÊN cứu tác ĐỘNG của BIẾN đổi KHÍ hậu đến cực TRỊ DÒNG CHẢY TRÊN lưu vực SÔNG NHUỆ đáy THUỘC THÀNH PHỐ hà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Ý Như NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN CỰC TRỊ DÒNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SÔNG NHUỆ ĐÁY THUỘC THÀNH PHỐ HÀ NỘI Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 60 44 90 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Thanh Sơn Hà Nội - 2011 LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành Khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội hướng dẫn khoa học PGS TS Nguyễn Thanh Sơn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy, người đã hết lòng động viên, tận tình giúp đỡ quan tâm tới bước nghiên cứu học viên Để thực luận văn, tác giả hỗ trợ mặt tài đề tài cấp Đại học Quốc gia mã số QGTD.10.06, giúp đỡ thời gian, điều kiện nghiên cứu thuận lợi từ thầy cô Bộ môn Thủy văn, thầy cô giáo, đồng nghiệp khoa bè bạn trình học tập nghiên cứu Nguyễn Ý Như MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG .7 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT .8 MỞ ĐẦU 11 Chương TỔNG QUAN .12 1.1 Tình hình nghiên cứu tài nguyên nước giới liên quan tới biến đổi khí hậu 12 1.2 Tình hình nghiên cứu nước .15 1.3 Một số thảo luận 16 1.4 Điều kiện địa lý tự nhiên – kinh tế xã hội lưu vực sông Nhuệ - Đáy thuộc địa phận thành phố Hà Nội .17 1.4.1 Điều kiện địa lý tự nhiên .17 1.4.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 22 1.4.3 Hiện trạng tài nguyên nước 23 1.4.4 Một số nghiên cứu tiêu biểu lưu vực sông Nhuệ - Đáy .24 Chương LỰA CHỌN KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG KHÍ HẬU – DÒNG CHẢY 26 2.1 Kịch biến đổi khí hậu cho khu vực nghiên cứu 26 2.1.1 Lựa chọn kịch biến đổi khí hậu .26 2.1.2 Một số công cụ sử dụng xây dựng kịch 27 2.1.3 Phương pháp nội suy 28 2.1.4 Hệ số chỉnh sai 29 2.2 Các mô hình khí hậu – dòng chảy .31 2.2.1 Giới thiệu số mô hình khí hậu – dòng chảy 31 2.2.2 Nhận xét lựa chọn mô hình .37 2.3 Mô hình thủy văn cho lưu vực nghiên cứu .38 2.3.1 Cấu trúc mô hình NAM 38 2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến dòng chảy mô hình NAM 40 2.3.3 Các thông số mô hình NAM 43 2.3.4 Điều kiện ban đầu mô hình .44 2.3.5 Hàm mục tiêu 44 Chương ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG CỰC TRỊ DÒNG CHẢY DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 45 3.1 Cơ sở liệu 45 3.1.1 Số liệu đầu vào mô hình NAM 45 3.1.2 Số liệu sử dụng đánh giá biến đổi 46 3.2 Áp dụng mô hình cho khu vực nghiên cứu .48 3.2.1 Chỉ tiêu đánh giá hoạt động mô hình .49 3.2.2 Hiệu chỉnh kiểm định mô hình mưa dòng chảy NAM .50 3.3 Đánh giá biến động cực trị dòng chảy .52 3.3.1 Biến động đặc trưng dòng chảy lũ 52 3.3.2 Biến động đặc trưng dòng chảy kiệt 65 KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO .83 DANH MỤC HÌNH Hình 1 Sơ đồ lưu vực hệ thống sông Nhuệ - Đáy 19 Hình Sơ đồ nội suy lưỡng tuyến tính 28 Hình 2 So sánh mưa, bốc tháng nhiều năm quan trắc nội suy từ mô hình RegCM3 30 Hình Cấu trúc mô hình NAM 39 Hình Lưu vực sở mạng lưới trạm lưu vực sông Nhuệ Đáy 46 Hình So sánh độ lệch chuẩn chuỗi quan trắc, RegCM RegCM hiệu sai 47 Hình 3a Hiệu chỉnh mô hình NAM xây dựng cho tiểu lưu vực ND1 - Ba Thá (1972-1974) 51 Hình 3b Kiểm định mô hình NAM xây dựng cho tiểu lưu vực ND1 - Ba Thá (1976-1978) 51 Hình Diễn biến dòng chảy tháng trung bình nhiều năm tiểu lưu vực cho thời kỳ thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy .53 Hình 5a Tỉ lệ biến động dòng chảy tháng tháng mùa lũ kịch A1B giai đoạn (1970 – 1999) 54 Hình 5b Tỉ lệ biến động dòng chảy tháng tháng mùa lũ kịch A2 giai đoạn (1970 – 1999) 54 Hình Biến động theo không gian đặc trưng dòng chảy lũ hệ thống lưu vực sông Nhuệ Đáy theo kịch A1B 56 Hình Đường trình dòng chảy tháng cực đại tiểu lưu vực sông Nhuệ Đáy cho thời kỳ nền, kịch A1B kịch A2 .58 Hình Biến động dòng chảy ngày cực đại theo thập niên lưu vực Nhuệ Đáy theo kịch A1B .59 Hình 9a So sánh mức độ phù hợp đường tần suất lý luận đường thực nghiệm dòng chảy tháng kiệt – lưu vực ND1 – Giai đoạn 61 Hình 9b So sánh mức độ phù hợp đường tần suất lý luận đường thực nghiệm dòng chảy tháng kiệt – lưu vực ND1 – Kịch A1B .61 Hình 9c So sánh mức độ phù hợp đường tần suất lý luận đường thực nghiệm dòng chảy tháng kiệt – lưu vực ND1 – Kịch A2 61 Hình 10 Thay đổi cường độ dòng chảy ứng với tần suất khác tiểu lưu vực cho kịch A1B A2 64 Hình 11 Biến động dòng chảy kiệt theo không gian kịch A1B lưu vực sông Nhuệ Đáy thuộc địa phân thành phố Hà Nội 67 Hình 12 Biến động dòng chảy kiệt tiểu vùng thuộc lưu vực sông Nhuệ Đáy theo kịch A1B qua thập niên thời kỳ 68 Hình 13a Đường cong thời khoảng dòng chảy tháng theo điều kiện khí hậu khác lưu vực ND1 70 Hình 13b Đường cong thời khoảng dòng chảy tháng theo điều kiện khí hậu giai đoạn cho tiểu lưu vực 70 Hình 14a So sánh mức độ phù hợp đường tần suất lý luận đường thực nghiệm dòng chảy tháng kiệt – lưu vực ND1 – Giai đoạn 74 Hình 14b So sánh mức độ phù hợp đường tần suất lý luận đường thực nghiệm dòng chảy tháng kiệt – lưu vực ND1 – Kịch A1B .74 Hình 14c So sánh mức độ phù hợp đường tần suất lý luận đường thực nghiệm dòng chảy tháng kiệt – lưu vực ND1 – Kịch A2 74 Hình 15a Dòng chảy kiệt đặc trưng khô hạn năm 1977 76 Hình 15b Dòng chảy kiệt đặc trưng khô hạn năm 2040 76 DANH MỤC BẢNG Bảng Trạm đo mưa trọng số theo phương pháp đa giác Thiessen sử dụng để tính toán dòng chảy cho tiểu lưu vực thuộc lưu vực Nhuệ Đáy 48 Bảng Mức độ mô mô hình tương ứng với số Nash 49 Bảng 3 Bộ thông số tối ưu cho lưu vực sông Nhuệ Đáy 52 Bảng Thay đổi số đặc trưng dòng chảy lũ lưu vực ND1 .55 Bảng Phân bố tần suất dòng chảy ngày lớn 63 Bảng Thay đổi cường độ vượt Qx .72 Bảng Tần suất dòng chảy tháng kiệt .75 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT A1B, A2 Các kịch phát thải khí nhà kính IPCC ANN Artificial Neural Network (Mạng thần kinh nhân tạo) AQUASIM A Computer Program for the Identification and Simulation of Aquatic Systems (Phần mềm sinh thái) BĐKH Biến đổi hậu BOD Biochemical oxygen demand (Nhu cầu oxy sinh hóa) COD Chemical oxygen demand (Nhu cầu oxy hóa học) DEM Digital Elevation Model (Mô hình độ cao số hóa) DHI Danish Hydraulic Institute (Viện nghiên cứu thủy lực Đan Mạch) ECHAM European Centre Hamburg Model (Mô hình khí hậu toàn cầu Trung tâm châu Âu Hamburg) ESRI Environmental Systems Research Institute (Viện nghiên cứu hệ thống môi trường) FDC Flow duration curve (Đường cong thời khoảng dòng chảy) GCM Global Climate Model (Mô hình khí hậu toàn cầu) HBV Hydrologiska Byråns Vattenbalansavdelning (Mô hình cân nước thủy văn) HEC-HMS Hydrologic Engineering Center’s Hydrologic Modelling System (Hệ thống mô hình hóa thủy văn trung tâm kỹ thuật thủy văn) HIRLAM High Resolution Limited Area Model (Mô hình khu vực hạn chế độ phân giải cao) Hydro-BEAM Hydrological River Basin Environment Assessment Model (Mô hình đánh giá môi trường lưu vực sông) IHMS Integrated Hydrological Modelling System hệ thống mô hình thủy văn kết hợp IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change (Ban Liên phủ Biến đổi khí hậu) KNK Khí nhà kính KT – XH Kinh tế - Xã hội MIKE – SHE Système Hydrologique Européen (Mô hình hệ thống thủy văn Châu Âu) NAM Nedbør - Afstrømnings – Models (Mô hình mưa – dòng chảy) NASIM Niederschlag – Abfluss Simulation Model (Mô hình tính mưa – dòng chảy ND1 – ND5 Tiểu lưu vực thuộc Lưu vực sông Nhuệ - Đáy ND Nhuệ - Đáy NNK người khác (chỉ đồng tác giả công trình, báo …) NSE Nash–Sutcliffe efficiency (hệ số Nash–Sutcliffe) NWSRFS National Weather Service River Forecasting System (Hệ thống dự báo thời tiết quốc gia) OPYC Ocean General Circulation Model (Mô hình hoàn lưu chung đại dương) QUAL2E Enhanced Stream Water Quality Models (Mô hình chất lượng nước) RegCM REGional Climate Model (Mô hình khí hậu khu vực ICTP) SAC – SMA Sacramento Soil Moisture Accounting (Mô hình tính toán hàm lượng ẩm đất) SCS Soil Conservation Service (Phương pháp bảo tồn đất) SWAT Soil and Water Assessment Tool KH KTTV& MT Khoa học Khi tượng Thủy văn Môi trường WHO World Health Organization 10 giá trị dòng chảy nhỏ dòng chảy trung bình đồng thời tăng giá trị dòng chảy lớn trung bình, xu biến đổi diễn biến mạnh theo kịch A2 so với kịch A1B Dòng chảy vượt 90% thường sử dụng số hướng dẫn mà điều khiển công việc xử lý nước thải đánh giá cấp phép cho hoạt động bơm hút nước Sự giảm tần suất xuất Q90 nghĩa tiềm cho lưu lượng khai thác giảm Một điểm khác cần quan tâm tốc độ thay đổi cường độ vượt giá trị Q90 phân vị khác thay đổi không đáng kể tác động kịch bản, tác động kịch A2 gây biến đổi lớn Mặc dù xu hướng đối lập tìm thấy, xu hướng giảm cường độ vượt phân vị lớn 50 xu hướng ngược lại, tăng với phân vị nhỏ 50 (bảng 6) Bảng Thay đổi cường độ vượt Qx Thời đoạn Giai đoạn A1B A2 Phân vị 90 90 82 75 75 71 50 52 52 20 23 29 Kết cho thấy lưu vực nghiên cứu, lượng dòng chảy nhỏ yêu cầu để trì dòng chảy kiệt, nước ngầm để trì dòng chảy kiệt lưu vực nhỏ dẫn đến biến đổi dòng chảy kiệt lớn; đồng thời số cho thấy tác động biến đổi khí hậu không đáng kể dòng chảy kiệt 3.3.2.4 Tần suất dòng chảy kiệt Không giống với đường cong thời khoảng dòng chảy, thể tỉ lệ thời gian giá trị dòng chảy bị vượt quá, đường cong tần suất dòng chảy kiệt thể tỉ lệ năm dòng chảy bị vượt Các số tần suất dòng chảy kiệt sử dụng rộng rãi nghiên cứu hạn, thiết kế hệ thống cấp nước, tính toán lượng nước mặt khai thác đảm bảo an toàn, phân loại tiểm dòng chảy cho khả pha loãng, điều phối lượng chất thải vào dòng chảy, trì lưu lượng định sông việc phân tích cần thiết 72 Đường tần suất dòng chảy kiệt xây dựng sở chuỗi số liệu dòng chảy tháng nhỏ năm Một lý việc lựa chọn bước thời gian tháng Nhuệ Đáy nằm khu vực nhiệt đới ẩm gió mùa, dòng chảy năm không phản ánh trận kiệt khắc nghiệt nhất, mùa hè kiệt bất thường mùa mưa, dòng chảy trung bình năm rõ sai lệch so với bình thường với dòng chảy năm thời gian xuất kiệt xác định dẫn đến kết luận tác động bị giới hạn (Bonacci, 1993) [19], dòng chảy tháng khoảng thời gian thích hợp cho nghiên cứu hạn nông nghiệp, cấp nước nước ngầm chứa nhiều thông tin chi tiết năm, có khoảng thời gian đủ dài để loại tượng có ý nghĩa gọi kiệt cục Các hàm phân bố thường sử dụng tài liệu liên quan đến dòng chảy kiệt, phân bố Weibull, Gumbel, Pearson III, phân bố log chuẩn, kiểm tra để lựa chọn hàm phân bố lý thuyết phù hợp với chuỗi dòng chảy nhỏ năm với bước thời gian tháng lưu vực Nhuệ Đáy, với phương pháp đánh giá dựa vào kiểm tra đồ thị Kết cho thấy phân bố log – chuẩn nên sử dụng mô tả thống kê dòng chảy kiệt lưu vực Nhuệ Đáy cho thời kỳ kịch biến đổi khí hậu A1B, A2 (hình 14a, b, c) Kết cho thấy biến đổi tần suất dòng chảy tháng kiệt tương tự với dòng chảy tháng lớn xét phạm vi không gian, xu hướng biến đổi mạnh tác động kịch A2 Tuy nhiên, điểm khác biệt so với tần suất lũ cực trị thay đổi nhỏ (Bảng 7), diễn biến có khả giá trị cực trị dòng chảy kiệt thấp Cụ thể cường độ dòng chảy mùa kiệt với tần suất xuất lại 20 năm tăng 8.7% 17.4% tương ứng với kịch A1B, A2, kịch A1B A2 dẫn đến tăng 21.17%, 59.7% tính toán cường độ dòng chảy kiệt với p 95% 73 Hình 14a So sánh mức độ phù hợp đường tần suất lý luận đường thực nghiệm dòng chảy tháng kiệt – lưu vực ND1 – Giai đoạn Hình 14b So sánh mức độ phù hợp đường tần suất lý luận đường thực nghiệm dòng chảy tháng kiệt – lưu vực ND1 – kịch A1B 74 Hình 14c So sánh mức độ phù hợp đường tần suất lý luận đường thực nghiệm dòng chảy tháng kiệt – lưu vực ND1 – kịch A2 Bảng Tần suất dòng chảy tháng kiệt Subbasin P 5% 10% 25% 50% 75% 90% 95% Subbasin P 5% 10% 25% 50% 75% 90% 95% ND1 A1B 1.75 2.15 3.03 4.42 6.46 9.09 11.16 ND4 Baseline A1B 1.27 1.07 1.54 1.23 1.95 1.47 3.04 2.04 4.35 2.67 6.00 3.39 7.28 3.91 Baseline 1.61 1.95 2.69 3.85 5.50 7.60 9.21 A2 1.89 2.37 3.46 5.27 8.02 11.72 14.71 A2 1.01 1.26 1.82 2.74 4.13 5.98 7.47 ND2 A1B 0.65 0.76 0.99 1.34 1.79 2.34 2.75 ND5 Baseline A1B 0.91 0.65 1.06 0.75 1.29 0.93 1.86 1.20 2.50 1.53 3.27 1.92 3.83 2.19 Baseline 0.64 0.75 0.99 1.34 1.83 2.41 2.84 75 A2 0.68 0.82 1.10 1.53 2.12 2.86 3.41 A2 0.58 0.72 1.04 1.57 2.37 3.43 4.28 Baseline 0.8 0.99 1.42 2.11 3.15 4.52 5.61 ND3 A1B 0.70 0.83 1.11 1.54 2.13 2.85 3.40 A2 0.75 0.94 1.38 2.11 3.24 4.75 5.97 3.2.3.5 Đặc trưng thiếu hụt Cả đường cong thời khoảng dòng chảy đường tần suất dòng chảy kiệt không cung cấp thông tin độ dài giai đoạn liên tục giá trị dòng chảy quan tâm Phương pháp mô tả không đưa số lượng thiếu hụt dòng chảy, mà xây dựng giai đoạn dòng chảy kiệt liên tục Lý thuyết thời đoạn thiếu hụt sử dụng để đánh giá khả hồ chứa cần thiết đề cung cấp lượng xác định Hình 15a Dòng chảy kiệt đặc trưng khô hạn năm 1977 Một cách tiếp cận phổ biến sử dụng khái niệm ngưỡng (Yevjevich, 1967) [39] Một thời đoạn phạm vi dòng chảy kiệt số ngày dòng chảy trì dòng chảy ngưỡng xác định Giá trị ngưỡng cho dòng chảy thường niên dải lưu lượng với xác suất vượt từ 70 – 90% từ đường cong FDC, nghiên cứu lựa chọn giá trị Q90 dòng chảy tháng nhiều năm lưu vực (5.5 m3/s với lưu vực Nhuệ Đáy) ngưỡng lưu lượng thấp để trì môi trường sinh thái bình thường cho lưu vực Ba đặc trưng xem xét lý thuyết thời đoạn khoảng thời gian, tính nghiêm trọng (tổng thiếu hụt tích lũy) 76 cường độ Tổng lượng dòng chảy thiếu hụt giai đoạn Qdef xác định tổng (Qthreshold-Qday) cho tất ngày Qday < Qthreshold từ chuỗi giá trị lưu lượng trung bình ngày Qday T3=149 ngày T1=85 ngày Hình 3.15b Dòng chảy kiệt đặc trưng khô hạn năm 2040 77 Dòng chảy năm khô 30 năm toàn lưu vực giảm mạnh 56.4%, 28.27% theo kịch A1B A2, dòng chảy năm ẩm tăng 5.57% toàn tác động kịch A1B, tăng 15.3% tác động kịch A2, có khác biệt tiểu lưu vực Dựa vào tính toán dòng chảy, năm 1977 xác định năm khô giai đoạn 1971 -1999, với dòng chảy năm 355 m3/s Trong giai đoạn 2010 – 2049 năm 2040 năm khô với dòng chảy năm đạt 87.79 m3/s Vì chuỗi dòng chảy ngày năm 1977 2040 phân tích chi tiết Hình 15a cho thấy lưu lượng ngưỡng Q90 năm 1977 xuất vài đợt diễn khoảng thời đoạn ngắn, đợt dài kéo dài tuần, thể tích thiếu hụt tích lũy nhỏ Năm 2040, tranh hoàn toàn khác, mức độ hạn tăng nghiêm trọng với nhiều đợt kéo dài với đợt kéo dài 85 ngày từ 21/5 đến 13/8/2040, đợt kéo dài từ 29/9 đến 12/11 (45 ngày), đợt kéo dài 149 ngày từ 3/12/2040 đến 30/4/2041 với tổng lượng nước thiếu hụt đợt tương ứng 185.3 m3, 141.7 m3 235.35 m3 tương ứng (hình 15b) 78 KẾT LUẬN 1/ Qua tổng quan tìm hiểu phương pháp đánh giá tài nguyên nước tác động biến đổi khí hậu phương pháp hiệu chỉnh số liệu khí tượng, từ lựa chọn cách tính toán thủy văn offline, nhận định phương pháp thực tiễn hiệu nghiên cứu biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước nay, lựa chọn phương pháp hạ quy mô thống kê kết hợp với kết hạ quy mô động lực thông qua hệ số hiệu sai nhằm cải thiện kết đầu mô hình khí hậu Qua nghiên cứu đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực tình hình phát triển kinh tế xã hội sông Nhuệ Đáy thấy khu vực đóng vai trò vùng kinh tế trọng điểm , tập trung đông dân dẫn đến tăng nhu cầu nước, trình đô thị hóa diễn mạnh, Hà Nội có khả phải chịu tác động nghiêm trọng biến đổi khí hậu Một điểm cần ý tượng úng ngập Hà Nội thường xuyên xảy ra, nhiều trận mưa chí với cường độ 50 mm/giờ gây úng ngập nhiều khu vực, gây hậu nghiêm trọng nhiều ngành kinh tế quốc dân 2/ Đã tìm hiểu kịch biến đổi khí hậu mô hình toán mô khí hậu – dòng chảy, đặc biệt mô hình NAM, mô hình lựa chọn làm công cụ khảo sát kịch biến đổi khí hậu A1B A2 lưu vực sông Nhuệ Đáy Kết cho thấy mô hình có khả phân tích tác động biến đổi khí hậu cực trị đại lượng trung bình dòng chảy kịch sử dụng nhân tố khí hậu mô hình hóa 3/ Mô hình NAM khảo sát tác động biến đổi khí hậu thông qua kịch cho kết sau: Tác động biến đổi khí hậu có tính phân kỳ mạnh theo không gian Ở tiểu lưu vực thượng lưu, dạng biểu đồ thủy văn biến đổi đáng kể, dòng chảy lũ tập trung vào tháng từ tháng VII đến tháng X, tháng đỉnh lũ dịch chuyển 79 cuối năm, tháng X Dòng chảy lũ cường độ đỉnh lũ thể xu tăng trung bình 6% 16% so với Trong dòng chảy lũ yếu tố mang tính cực trị biến đổi lớn, thể qua cường độ thay đổi dòng chảy lũ tăng 6% dòng chảy tháng tăng 11% dòng chảy tháng lớn tăng 16% Phân tích tần suất dòng chảy lũ cho thấy kiện lũ biến đổi lớn, diễn thường xuyên với cường độ trận lũ với tần suất 1% 1200 m3/s 2800 m3/s (so với 698 m3/s tại) tác động kịch A1B A2, cường độ lũ với thời gian lặp lại 100 năm có khả xuất lại với tần suất 20 năm tương lai Kết luận phù hợp với xu biến đổi theo nghiên cứu IPCC Trên tiểu lưu vực hạ lưu, đặc trưng lũ thể xu hướng biến đổi đối lập tác động kịch BDKH Không giống với kịch A2 gây tác động tương tự thượng lưu, kịch A1B có thiên hướng làm giảm rủi ro lũ so với tại, với dòng chảy lũ cường độ tháng đỉnh lũ giảm 5%, 21% tương ứng, cường độ lũ tần suất 1% giảm xuống 342 m3/s (hiện 528 m3/s), độ lặp lại trận lũ 10 năm tăng lên 40 năm Kết phân tích dòng chảy kiệt cho thấy tranh hoàn toàn tương tự dòng chảy lũ khác cường độ, điều cho thấy lưu vực Nhuệ Đáy thuộc hệ thống sông Hồng - Thái Bình lại biến đổi theo quy luật riêng tác động biến đổi khí hậu Dòng chảy kiệt thể tác động phân kỳ theo không gian Mặc dù có xen kẽ chu kỳ nhiều nước nước 10 năm dòng chảy thể xu biến đổi chính, tăng thượng lưu giảm hạ lưu Với trung binh 25% tăng, 8% giảm thượng hạ lưu tương ứng Cực trị kiệt có xu hướng dao động thiên giảm so với đại lượng trung bình kiệt, với khoảng biến đổi trung bình từ +23% đến -6% 80 Hàm phân bố log chuẩn đề nghị sử dụng phân tích tần suất cực trị dòng chảy lưu vực Nhuệ Đáy thể mức độ phù hợp tốt so với hàm phân bố xét đến (Weibull, Gumbel, Pearson III) Đặc trưng thiếu hụt năm khô giai đoạn tương lai xem xét cho thấy năm 2040 xuất năm kiệt khoảng từ 1970 đến 2050 Xảy đợt kiệt liên tục với đợt dài 149 ngày với tổng lượng nước thiết hụt khoảng 600 m3 so với giá trị ngưỡng Q90 lấy từ đường cong thời khoảng dòng chảy tháng giai đoạn Một cách tổng quát thấy rõ tác động biến đổi khí hậu trội hẳn với biến đổi theo không gian, biến đổi dòng chảy thể phân kỳ theo không gian biến đổi theo thời gian chúng diễn theo xu tương tự với biên dao động tăng dòng lũ kiệt khác cường độ Từ khía cạnh quản lý lũ, kết cho thấy biến động lớn, đại diện khoảng chênh lệch kết từ kịch Trong hướng thay đổi biết đến toàn lưu vực, cường độ thay đổi biến đổi đáng kể theo độ phân giải thời gian xem xét Các kết dường phân tán lưu vực sông Đáy sông Nhuệ, biểu qua khoảng biến động bé tính toán biến đổi khí hậu, với khả khoảng biến đổi nhỏ chế độ dòng chảy tương lai lưu vực Với số từ biến đổi khí hậu cho thấy xu hướng có khả tiếp tục biến đổi lớn tương lai, sách quy hoạch nên đặt quy trình để thực Cần thiết phải có kế hoạch quản lý lũ thời gian dài để kết hợp yếu tố biến đổi khí hậu chiến lược đánh giá rủi ro bao gồm thay đổi khí hậu khoảng biến động 4/ Một số hướng nghiên cứu Phải thừa nhận nghiên cứu tác động biến đổi khí hậu nhiều bất định không mô hình hóa thủy văn mả đánh giá tác động tương lai 81 Đối với mô hình hóa thủy văn, luận văn cố gắng loại bỏ bất định thông qua việc hiệu chỉnh, kiểm định mô hình thủy văn tính toán nhằm mục đích tối thiểu hóa sai số từ mô hình, biến đổi trình mưa – dòng chảy diễn điều kiện biến đổi tương lai, việc thay đổi thông số mô hình theo thời gian cần thiết Những thay đổi không đáng kể so với cường độ chế độ lũ hoàn toàn khác với dòng chảy kiệt việc tìm quy luật thay đổi góp phần cung cấp kết đánh giá xác, có độ tin cậy cao Đối với khía cạnh mô hình hóa khí hậu đánh giá tác động, độ phân giải thời gian không gian trình thủy văn khác so với đầu mô hình khí hậu, bước đầu khắc phục vấn đề thực luận văn nhiên hạn chế mặt thời gian, hệ thống máy móc, kết luận văn dừng lại mức độ định Do việc cải thiện kết đầu mô hình khí hậu cải thiện cầu nối thủy văn khí hậu vấn đề cần nghiên cứu nhiều, có hướng tiếp cận để khắc phục vấn đề này, từ khía cạnh thủy văn xây dựng mô đun thủy văn tích hợp vào mô hình khí hậu sử dụng mưa dạng lưới độ phân giải cao, hai từ khía cạnh khí tượng nghiên cứu phương pháp chuyển đổi liệu khí tượng sang liệu đáp ứng yêu cầu mô hình thủy văn với độ tin cậy cao 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Tài nguyên Môi trường, 2009 Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, Hà Nội Nguyễn Văn Cư, 2005 Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước: Xây dựng đề án tổng thể bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ sông Đáy – Hà Nội, Lưu trữ Viện Địa lý Hồ Thị Minh Hà, 2008 Nghiên cứu khả mô mùa yếu tố khí tượng lãnh thổ Việt Nam phương pháp thủy động thống kê, Luận án tiến sỹ khí tượng học, Trường Đại học KHTN Hà Nội Văn Thị Hằng 2010, Đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến biến động tài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy thuộc thành phố Hà Nội, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học KNTN Hà Nội Vũ Văn Minh, Nguyễn Hoàng Minh, Trần Hồng Thái, 2011 Đánh giá tác động Biến đổi khí hậu đến dòng chảy lũ lưu vực sông Hồng - Thái Bình Tuyển tập Báo cáo Khoa học lần thứ XIII, tr 72 – 78 Nguyễn Ý Như, 2009 Ứng dụng mô hình SWAT nghiên cứu ảnh hưởng biến đổi khí hậu sử dụng đất đến dòng chảy sông Bến Hải Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Nguyễn Ý Như, Lê Văn Linh, Nguyễn Thanh Sơn, Trần Ngọc Anh, 2011 Nghiên cứu tác động biến đổi khí hậu đến dòng chảy lưu vực sông Đáy địa bàn thành phố Hà Nội Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ Tập 27, số 1S, tr 192 Nguyễn Ý Như, Nguyễn Thanh Sơn, 2011 Biến đổi dòng chảy kiệt bối cảnh Biến đổi khí hậu lưu vực sông Nhuệ Đáy Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ Tập 27, số 3S, tr 39 – 43 Nguyễn Ý Như, Nguyễn Thanh Sơn, Trần Ngọc Anh, Nguyễn Quang Trung, 2011 The potential impacts of climate change on flood flow in Nhue – Day 83 river basin The second International MAHASRI/HyARC Workshop, August 2224, 2011, Nha Trang, Vietnam 10 Lê Vũ Việt Phong, 2006 Nghiên cứu áp dụng mô hình toán MIKE 11 tính toán chất lượng nước sông Nhuệ sông Đáy Khóa luận tốt nghiệp trường Đại học Thủy lợi 11 Nguyễn Thanh Sơn, 2008 Nghiên cứu mô trình mưa – dòng chảy phục vụ sử dụng hợp lý tài nguyên nước đất số lưu vực sông thượng nguồn miền Trung Luận án tiến sỹ Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội 12 Nguyễn Thanh Sơn, Ngô Chí Tuấn, Văn Thị Hằng, Nguyễn Ý Như, 2011 Ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến biến đổi tài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ Đáy Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ Tập 27, số 1S, tr 218 13 Nguyễn Thanh Sơn, Nguyễn Ý Như, Trần Ngọc Anh, Lê Thị Hường, 2011 Khảo sát trạng tài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ Tập 27, số1S, tr 227 14 Nguyen Thanh Son, Nguyen Y Như, 2009, Applying SWAT model to simulate streamflow in BenHai River Basin in response to climate change scenarios Journal of Science, Earth Sciences, VNU, V25, No3, tr 161 15 Trung tâm Tư vấn Khí tượng Thủy văn Môi trường, Viện KH KTTV & MT, 2010 Đánh giá tác động biến đổi khí hậu lên tài nguyên nước biện pháp thích ứng – Lưu vực sông Hồng – Thái Bình, Lưu trữ Viện KH KTTV & MT 16 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn & Môi trường, 2010 Tác động biến đổi khí hậu lên tài nguyên nước biện pháp thích ứng, Lưu trữ Viện KH KTTV & MT 17 Trần Thanh Xuân, Hoàng Minh Tuyển, Lê Tuấn Nghĩa, Lương Hữu Dũng, 2011 Tác động Biến đổi khí hậu đến dòng chảy sông Tuyển tập Báo cáo Khoa học lần thứ XIII, tr 146 – 153 Tiếng Anh 84 18 Andersen H.E., Kronvang B., Larsen S.E., Hoffmann C.C., Jensen T.S, Rasmussen E.K., 2006 Climate change impacts on hydrology and nutrients in a Danish lowland river basin Science of the Total Environment 365, pp 223 – 237 19 Bonacci, O., Tadic, Z., Trninic, D., 1992 Effects of dams and reservoirs on the hydrological characteristics of the lower Drava River Regul Rivers Res Manag (4), pp 349–357 20 Cooley, K.R 1990: Effects of CO2 – induced climate changes on snowpack and streamflow Hydrological Sciences Journal 35, pp 511 – 22 21 D Labat, Y Godderis, J L Probst, 2004 Evidence for global runoff increase related to climate warming Advances in Water Resources, 27, pp 631 – 642 22 DHI, 2007 Mike 11 – User’s Manual 23 Feddes, R.A., M Menenti, and P Kabat, 1989 Modeling the soil water and surface energy balance in relation to climate models, European coordination group on land – surface processes, hydrology, Dessertification in Europe, Barcelona, pp 21 24 Hayhoe K.A., 2010 A standardized framework for evaluating the skill of regional climate downscaling techniques Doctor of Philosophy in Atmospheric, Sciences in the Graduate College of the University of Illinois at Urbana – Champaign 25 IPCC (2007), Climate Change 2007: Synthesis Report 26 IPCC (2001), Special Report on Emissions Scenarios 27 Gleick, P.H., 1987a Regional hydrologic consequences of increases in atmospheric CO2 and other trace gases, Climate Change 10, tr 137 – 61 28 Kalvova, J., Nemesova, I., 1997 Projections of climate change for the Czech Republic Climate Change 36, tr 41 – 64 29 Kim U., Kaluarachchi J J., Smakhtin V U., 2008 Climate Change Impacts on Hydrology and Water Resources of the Upper Blue Nile River Basin, Ethiopia, Colombo, Sri Lanka: International Water Management Institute pp 27 (IWMI Research Report 126) 85 30 Mark Maslin, 2004 GLOBAL WARMING: A Very Short Introduction, OXFORD University Press 31 Michal Jenicek, 2007 Rainfall-runoff modelling in small and middle-large catchments – an overview 32 Nemec, J and Schaake, J., 1982 Sensitivity of water resources systems to climate variation Hydrological Sciences Journal 2, pp 327 – 43 33 S.L.Neitsch, J.G Arnold, J.R.Kiniry, J.R.Williams, 2001 Soil and water assessment tool user’s manual, USDA_ARS Publications 34 Nash, J E and J V Sutcliffe, 1970 River flow forecasting through conceptual models part I — A discussion of principles, Journal of Hydrology, 10 (3), 282– 290 35 Sapkota M., Hamagochi T., Kojiri T., 2010 Geostatistical bias correction of super high resolution GCM outputs under climate change and its application to runoff simulations in Red river basin Proceedings of the fifth conference of APHW Conference, Labor and Social Publisher 36 US Army Corps of Engineers (2001), Hydrology Model System HEC-HMS Users’ Manual 37 Wigley, T.M.L, Jones, P.D., 1987 England and Wales precipitations: a discussion of recent changes in variability and an update to 1985 J Climatol 7, 231 – 246 38 Z.X Xu, F.F Zhao, J.Y Li, 2008 Response of streamflow to climate change in the headwater catchment of the Yellow River basin Quaternary International xxx, pp – 14 39 Yevjevich, V., 1972 Probability and Statistics in Hydrology Water Resources Publications, Fort Collins, CO, USA, pp 302 86 [...]... các yếu tố tự nhiên và hoạt động của con người và cả tác động của biến đổi khí hậu Đối với lưu vực vấn đề đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến các cực trị dòng chảy trên lưu vực sông Nhuệ Đáy thuộc địa bàn thành phố Hà Nội nhằm tạo tiền đề cho việc xây dựng các giải pháp giảm thiểu những tác hại do biến đổi khí hậu, giúp các nhà quản lý, các nhà hoạch định chính sách xác định chiến lược phát triển... Lưu vực sông Đáy Lưu vực sông Đáy trên địa bàn thành phố Hà Nội với chiều dài 114 km Các chi lưu của sông Đáy: sông Tích, sông Bùi, sông Thanh Hà Nói chung 85% lượng dòng chảy trên lưu vực sông Đáy trên địa bàn thành phố Hà Nội có nguồn gốc từ sông Hồng chuyển sang, chỉ 15% còn lại bắt nguồn từ lưu vực Trong mùa mưa, mực nước và lưu lượng các sông suối lớn thay đổi nhanh, tốc độ dòng chảy đạt từ 2-... đổi khí hậu đến cực trị dòng chảy trên lưu vực sông Nhuệ Đáy thuộc địa bàn Thành phố Hà Nội đã được hình thành, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc Tiếp theo, luận văn đi vào tổng quan các đặc điểm địa lý tự nhiên và tài nguyên nước của lưu vực sông Nhuệ - Đáy trong phần tiếp theo 1.4 ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG NHUỆ ĐÁY THUỘC ĐỊA PHẬN THÀNH PHỐ HÀ NỘI 1.4.1 Điều kiện... bố cục thành 3 chương, ngoài mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo như sau: • Chương 1 Tổng quan • Chương 2 Lựa chọn kịch bản biến đổi khí hậu và mô hình mô phỏng khí hậu – dòng chảy • Chương 3 Đánh giá biến động của dòng chảy cực đoan dưới tác động của biến đổi khí hậu 11 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI LIÊN QUAN TỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Vấn đề biến đổi khí hậu (BĐKH)... xã Hà Đông và chảy vào sông Đáy tại thành phố Phủ Lý Nước sông Tô Lịch thường xuyên xả vào sông Nhuệ với lưu lượng trung bình từ 11-17m3/s, lưu lượng cực đại đạt 30m3/s Các sông chính trong lưu vực: sông Nhuệ, sông Thanh Hà, sông Tích, sông Bùi và Sông Tô Lịch là nhánh chính của sông Nhuệ, nhận nước từ sông Lừ, Kim Ngưu, Sét Ngoài 2 sông chính ra có rất nhiều các chi lưu như: sông Tích, sông Bùi, sông. .. dòng chảy trung bình 4/ Các nghiên cứu trong nước hiện chỉ tập trung vào những lưu vực có quy mô lớn hệ thống sông Hồng – Thái Bình hay sông Mê Công mà chưa có những nghiên cứu cho các lưu vực nhỏ, như lưu vực sông Nhuệ - Đáy, một lưu vực đóng vai trò đặc biệt với Thủ đô Hà Nội, nơi tập trung đông dân cư và quá trình đô thị hóa diễn ra mạnh Đề tài luận văn Nghiên cứu tác động của Biến đổi khí hậu đến. .. chảy thẳng vào sông Đáy Diện tích lưu vực là 271 km2, sông dài 40 km, chiều rộng trung bình lưu vực 9 km Chế độ thủy văn lưu vực sông Đáy không những chịu ảnh hưởng của các yếu tố mặt đệm trên bề mặt lưu vực, các yếu tố khí hậu mà còn phụ thuộc vào chế độ dòng chảy của nước sông Hồng và các sông khác Vì thế mà chế độ thủy văn ở đây rất phức tạp và có sự khác nhau nhất định giữa các đoạn sông Dòng chảy. .. nhà kính ra đời và Tổ chức Liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu của Liên Hiệp quốc (IPCC) đã được thành lập qua Chương trình Môi trường Liên Hiệp quốc và Tổ chức Khí tượng thế giới Năm 1990, các nghiên cứu về biến đổi khí hậu của IPCC được công bố, bao gồm hiện tượng nóng lên toàn cầu, khí nhà kính, hiệu ứng nhà kính, nước biển dâng, các tác nhân khí hậu, lịch sử thay đổi của khí hậu Trái Đất và trở thành. .. hướng giảm dòng chảy trung bình năm và tăng lượng thiếu hụt tài nguyên nước trên lưu vực nghiên cứu, tuy nhiên biến động thủy văn tương ứng với mỗi số liệu biến đổi GCMs tương đối lớn Kim U & nnk (2008) [29] đã đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đối với cả chế độ thủy văn và tài nguyên nước trên lưu vực thượng lưu sông Blue Nile ở Ethiopia, khu vực có dữ liệu quan trắc hạn chế Nghiên cứu này cũng... Mực nước và lưu lượng lớn nhất năm có có khả năng xuất hiện trong tháng VII, VIII, hoặc IX, nhưng phổ biến vào tháng VIII Lưu vực sông Nhuệ Sông Nhuệ là một con sông nhỏ dài 74 km, nhận nước từ sông Hồng và lượng mưa trên toàn lưu vực khống chế của sông Nhuệ cuối cùng đổ vào sông Đáy qua cống Lương Cổ ở khu vực thành phố Phủ Lý Về mùa kiệt cống Liên Mạc luôn mở để lấy nước sông Hồng vào sông Nhuệ, còn