ỨNG DỤNG mô HÌNH GMS dự TÍNH TRỮ LƯỢNG nước NGẦM KHU vực ĐỒNG BẰNG TỈNH hà TĨNH THEO các KỊCH bản BIẾN đổi KHÍ hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đặng Linh Chi ỨNG DỤNG MÔ HÌNH GMS DỰ TÍNH TRỮ LƯỢNG NƯỚC NGẦM KHU VỰC ĐỒNG BẰNG TỈNH HÀ TĨNH THEO CÁC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội –2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đặng Linh Chi ỨNG DỤNG MƠ HÌNH GMS DỰ TÍNH TRỮ LƢỢNG NƢỚC NGẦM KHU VỰC ĐỒNG BẰNG TỈNH HÀ TĨNH THEO CÁC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 60440224 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN QUANG HƢNG Hà Nội –2019 LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc thực q trình học tập nghiên cứu Khoa Khí tƣợng, Thủy văn Hải dƣơng học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, khóa học 2015 – 2017 Trong q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn, tác giả nhận đƣợc nhiều giúp đỡ thầy cơ, bạn bè gia đình Luận văn đƣợc hồn thành dƣới hƣớng dẫn tận tình GS.TS Nguyễn Quang Hƣng Tác giả xin chân thành cảm ơn tới thầy hƣớng dẫn giúp đỡ, bảo, hỗ trợ học viên trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Tác giả chân thành cảm ơn tới anh chị đồng nghiệp, bạn bè Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn Biến đổi khí hậu hỗ trợ chun mơn, thời gian để luận văn đƣợc hoàn thành Do thời gian kiến thức hạn chế, luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp q thầy cơ, bạn bè, đồng nghiệp, nhà khoa học độc giả để luận văn đƣợc hoàn thiện Xin trân trọng cảm ơn! Học viên Đặng Linh Chi MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nghiên cứu phƣơng pháp nghiên cứu nƣớc ngầm 1.1.1 Các nghiên cứu cũ 1.1.2 Phương pháp nghiên cứu nước ngầm 1.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu 1.2.1 Vị trí địa lý 1.2.2 Địa hình khu vực Hà Tĩnh 10 1.2.3 Đặc điểm địa chất thủy văn 12 1.2.4 Đặc điểm khí tượng 14 1.2.5 Mạng lưới sơng ngòi hệ thống trạm thủy văn 18 1.3 Tổng quan biến đổi khí hậu 21 1.3.1 Tổng quan biến đổi khí hậu nước biển dâng giới 21 1.3.2 Tổng quan biến đổi khí hậu nước biển dâng Việt Nam 23 1.3.3 Ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến khu vực ven biển tỉnh Hà Tĩnh 25 1.4 Tình hình khai thác, sử dụng tài nguyên nƣớc dƣới đất khu vực ven biển Hà Tĩnh 25 1.5 Lựa chọn phƣơng pháp nghiên cứu 27 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT MƠ HÌNH 29 2.1 Cơ sở lý thuyết mơ hình 29 2.1.1 Mơ hình dòng chảy nước đất Modflow 29 2.1.2 Mơ hình chất lượng nước MT3D 34 2.2 Thiết lập mơ hình tính 36 2.2.1 Thiết lập miền tính, lưới tính 36 2.2.2 Sơ đồ hóa tầng chứa nước khu vực ven biển Hà Tĩnh 37 2.2.3 Điều kiện biên điều kiện ban đầu 38 2.2.4 Hiệu chỉnh kiểm nghiệm 40 CHƢƠNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH GMS MƠ PHỎNG HIỆN TRẠNG VÀ TÍNH TỐN TÀI NGUN NƢỚC NGẦM KHU VỰC ĐỒNG BẰNG HÀ TĨNH THEO KỊCH BẢN BĐKH 44 3.1 Khôi phục số liệu nƣớc ngầm khu vực ven biển Hà Tĩnh 44 3.2 Tính tốn trữ lƣợng nƣớc ngầm khu vực ven biển Hà Tĩnh 48 3.3 Kịch biến đổi khí hậu nƣớc biển dâng khu vực nghiên cứu 50 3.4 Đánh giá ảnh hƣởng BĐKH NBD đến tài nguyên nƣớc ngầm khu vực ven biển Hà Tĩnh 55 3.4.1 Nhóm kịch giai đoạn 2016 – 2035 55 3.4.2 Nhóm kịch giai đoạn 2046 – 2065 57 3.4.3 Nhóm kịch giai đoạn 2080 – 2099 59 3.4.4 Nhóm kịch trung bình giai đoạn ứng với RCP4.5 62 3.4.5 Nhóm kịch trung bình giai đoạn ứng với RCP8.5 64 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 DANH MỤC HÌNH Hình Sơ đồ tầng chứa nƣớc có áp khơng áp Hình Bản đồ hành tỉnh Hà Tĩnh [5] 10 Hình Bản đồ địa chất khu vực nghiên cứu 12 Hình 4: Mạng lƣới trạm thủy văn tỉnh Hà Tĩnh [5] 18 Hình Diễn biến chuẩn sai nhiệt độ trung bình 22 Hình Diễn biến lƣợng mƣa năm vùng khác giới 23 Hình Xu biến động mực nƣớc biển trung bình trạm tồn cầu 23 Hình Sơ đồ phƣơng pháp nghiên cứu 28 Hình 9: Ơ lƣới mơ hình 31 Hình 10: Ơ lƣới i, j, k bên cạnh 31 Hình 11 Điều kiện biên sơng (River) 32 Hình 12 Điều kiện biên kênh thoát (Drain) 33 Hình 13: Điều kiện biên bốc mơ hình 34 Hình 14: Điều kiện biên tổng hợp mơ hình 34 Hình 15 Miền tính lƣới tính khu vực nghiên cứu 36 Hình 16 Phân bố địa chất khu vực ven biển Hà Tĩnh 37 Hình 17 Biên Biển biên sông khu vực nghiên cứu 38 Hình 18 Số liệu phân bố độ mặn khu vực nghiên cứu 39 Hình 19 Bản đồ phân bố giếng khai thác nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu 40 Hình 20 Sơ đồ vị trí giếng quan trắc mực nƣớc ngầm đƣa vào mô hình GMS 41 Hình 21 Cấu trúc giếng mơ hình 42 Hình 22 Trƣờng mực nƣớc ngầm phân bố nhiễm mặn 46 Hình 23 Trƣờng mực nƣớc ngầm phân bố nhiễm mặn 47 Hình 24 Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc tầng QH QP giai đoạn 2016 – 2035 theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu 55 Hình 25 Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tầng QH QP giai đoạn 2016 – 2035 theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu 56 Hình 26 Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc tầng QH QP giai đoạn 2046 – 2065 theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu 58 Hình 27 Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tầng QH QP giai đoạn 2046 – 2065 theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu 58 Hình 28 Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc tầng QH QP giai đoạn 2080 – 2099 theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu 60 Hình 29 Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tầng QH QP giai đoạn 2080 – 2099 theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu 61 Hình 30 Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc tầng QH QP theo nhóm kịch RCP4.5 khu vực nghiên cứu 62 Hình 31 Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tầng QH QP theo nhóm kịch RCP4.5 khu vực nghiên cứu 63 Hình 32 Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc tầng QH QP theo nhóm kịch RCP8.5 khu vực nghiên cứu 65 Hình 33 Biểu đồ trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tầng QH QP theo nhóm kịch RCP8.5 khu vực nghiên cứu 65 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Nhiệt độ trung bình tháng năm trạm Hà Tĩnh (1960-2014) 14 Bảng 2: Độ ẩm trung bình tháng năm trạm Hà Tĩnh (1960 – 2014) 15 Bảng 3: Tổng lƣợng bốc tháng trạm Hà Tĩnh (1959 – 2014) 15 Bảng 4: Tốc độ gió trung bình tháng năm trạm Hà Tĩnh (1971 – 2014) 15 Bảng 5: Lƣợng mƣa tháng năm trung bình nhiều năm trạm 16 Bảng 6: Bảng tổng hợp đặc trƣng lƣu vực sông 21 Bảng Phân bố vùng phục hồi nƣớc dƣới đất khu vực ven biển Hà Tĩnh 39 Bảng Vị trí giếng quan trắc mực nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu 41 Bảng Bảng so sánh mực nƣớc tính tốn thực đo tầng chứa nƣớc Holocen, Pleistocen Neogen 42 Bảng 10 Trữ lƣợng nƣớc ngầm trung bình nhiều năm tháng khu vực ven biển Hà Tĩnh (103 m3) 49 Bảng 11 Biến đổi nhiệt độ (oC) so với thời kỳ sở 1986-2005 theo kịch biến đổi khí hậu tỉnh Hà Tĩnh 50 Bảng 12 Biến đổi lƣợng mƣa (%) so với thời kỳ sở 1986-2005 theo kịch biến đổi khí hậu tỉnh Hà Tĩnh 52 Bảng 13 Kịch nƣớc biển dâng ứng với nhóm kịch RCP4.5 RCP8.5 54 Bảng 14 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc tầng QH QP thời kì theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu 56 Bảng 15 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tầng QH QP giai đoạn 2016 – 2035 theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu 56 Bảng 16 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc tầng QH QP thời kì theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu 58 Bảng 17 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tầng QH QP năm 2020 theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu 59 Bảng 18 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc tầng QH QP thời kì theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu 60 Bảng 19 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tầng QH QP năm 2020 theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu 61 Bảng 20 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc tầng QH QP theo nhóm kịch RCP4.5 khu vực nghiên cứu 63 Bảng 21 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tầng QH QP theo nhóm kịch RCP4.5 khu vực nghiên cứu 63 Bảng 22 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc tầng QH QP theo nhóm kịch RCP8.5 khu vực nghiên cứu 65 Bảng 23 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tầng QH QP theo nhóm kịch RCP8.5 khu vực nghiên cứu 65 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Việt Nam đƣợc đánh giá nƣớc có nguồn tài nguyên nƣớc phong phú Trong đó, tài nguyên nƣớc ngầm hầu hết vùng có trữ lƣợng chất lƣợng tốt, đƣợc xem nguồn dự trữ cho nhu cầu sinh hoạt sản xuất nhân dân Tuy nhiên giai đoạn thập niên gần với phát triển kinh tế, trình thị hố, khai thác khơng có quy hoạch… dẫn đến nguồn nƣớc ngầm số vùng bị suy thối Bên cạnh đó, biến đổi khí hậu khiến cho trình xâm nhập mặn diễn biến phức tạp nguyên nhân khiến nƣớc ngầm suy thối nghiêm trọng Do đó, việc xác định trữ lƣợng nƣớc ngầm có ý nghĩa quan trọng phát triển kinh tế xã hội Hà Tĩnh địa phƣơng chịu ảnh hƣởng BĐKH nƣớc biển dâng Vùng ven biển Hà Tĩnh với 114km2 diện tích đất bị nhiễm mặn, vào mùa khơ hạn, diện tích gia tăng gây ảnh hƣởng không nhỏ đến hoạt động dân sinh phát triển kinh tế khu vực [10] Vùng ven biển tỉnh Hà Tĩnh nơi tập trung đông dân cƣ phát triển hoạt động KT – XH kéo theo nhu cầu dùng nƣớc ngày tăng, khi, nƣớc sử dụng chủ yếu đƣợc khai thác chỗ từ nguồn nƣớc ngầm nƣớc mặt dần bị hạn chế chất lƣợng trữ lƣợng Do vậy, việc khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên nƣớc nói chung nƣớc ngầm nói riêng vấn đề cần quan tâm Hiện nay, khai thác sử dụng nƣớc ngầm nhân dân vùng mang tính tự phát, thiếu quy hoạch, quản lý, giải pháp bảo vệ tài nguyên nƣớc ngầm chƣa thích hợp nhiều nơi có dấu hiệu thiếu hụt nguồn nƣớc cấp, vào mùa khơ hạn Nhằm góp phần giải vấn đề cấp thiết nêu trên, nghiên cứu sử dụng mô hình GMS để đánh giá thay đổi trữ lƣợng nguồn nƣớc ngầm tƣơng lai dƣới tác động biến đổi khí hậu mực nƣớc biển dâng Mục tiêu đề tài - Ứng dụng mơ hình GMS tính tốn tài ngun nƣớc ngầm Hà Tĩnh nƣớc trung bình vào khoảng 0,28% với RCP4.5 0.46% với RCP8.5 Mực giảm trữ lƣợng nƣớc lớn tháng 9, vào khoảng 0.33% với kịch RCP4.5 0.53% với RCP8.5 Mức giảm trữ lƣợng nhỏ vào khoảng 0.22% với kịch RCP4.5 (tháng 5) 0,41% với RCP8.5 (tháng 5) m3 Hình 30 Bảng 15 cho thấy diễn biến nhiễm mặn nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu giai đoạn 2016 – 2035 theo kịch BDKH Trong giai đoạn đầu kỉ, mức độ xâm nhập mặn có xu hƣớng tăng lên tất tháng năm với hai nhóm kịch RCP4.5 RCP8.5 Mức độ tăng trung bình vào khoảng 1.03% với RCP4.5 1.39% với RCP8.5 Mực tăng lớn tháng 12, vào khoảng 1,19% với kịch RCP4.5 1.56% với RCP8.5 Mức tăng trữ lƣợng nhỏ tháng 7, vào khoảng 0.78% với kịch RCP4.5 1.15% với kịch RCP8.5 Hiện tƣợng giả thuyết tốn khơng thay đổi lƣợng khai thác nƣớc ngầm so với kịch trạng, lƣợng mƣa thay đổi dẫn đến trữ lƣợng nƣớc ngầm giảm, nhiên mực nƣớc biển tăng lớn (15cm – 15.5cm) dẫn đến trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn tăng lên 3.4.2 Nhóm kịch giai đoạn 2046 – 2065 Tƣơng tự kịch giai đoạn 2016 - 2035, kịch giai đoạn 2046 – 2065 theo nhóm kịch RCP4.5 RCP8.5, học viên tiến hành chạy mơ hình GMS với thông số số liệu đầu vào nhƣ sau: + Các thơng số mơ hình giữ ngun theo trình hiệu chỉnh kiểm nghiệm; + Sử dụng số liệu mƣa, bốc trung bình tháng nhiều năm thay đổi theo kịch biến đổi khí hậu giai đoạn 2046 – 2065 (kịch RCP4.5, RCP8.5); + Số liệu lƣu lƣợng khai thác đƣợc lấy theo kịch trạng; + Biên biển mực nƣớc trung bình giai đoạn 2046 – 2065 theo nhóm kịch RCP4.5, RCP8.5; + Biên mặn đƣợc lấy theo số liệu khảo sát năm 2017 (hình 18); + Biên sơng lấy theo sơng khu vực gồm: sơng Lam, sông Hạ Vàng, sông Lụi, sông Quyền phu lƣu chúng Dƣới số kết tính tốn ảnh hƣởng BDKH nƣớc biển dâng đến tài nguyên nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu: 57 Hình 26 Biểu đồ trữ lượng nước tầng QH QP giai đoạn 2046 – 2065 theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu Bảng 16 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước tầng QH QP thời kì theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu Tháng Kịch I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII RCP4.5 -0.15 -0.14 -0.12 -0.11 -0.10 -0.09 -0.14 -0.18 -0.23 -0.14 -0.11 -0.19 RCP8.5 -0.05 -0.04 -0.03 -0.01 0.01 0.01 -0.03 -0.05 -0.09 -0.03 -0.02 -0.08 Hình 27 Biểu đồ trữ lượng nước nhiễm mặn tầng QH QP giai đoạn 2046 – 2065 theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu 58 Bảng 17 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước nhiễm mặn tầng QH QP năm 2020 theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu Kịch I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII RCP4.5 1.18 1.20 1.22 1.20 1.18 1.02 0.95 1.00 1.05 1.06 1.22 1.29 RCP8.5 1.11 1.11 1.09 1.07 1.03 0.93 0.81 0.91 0.92 1.00 1.14 1.21 Kết tính tốn với kịch giai đoạn 2046 – 2065 cho thấy phân phối trữ lƣợng nguồn nƣớc khu vực nghiên cứu có xu hƣớng giảm kịch RCP 4.5 tăng nhẹ kịch RCP 8.5 Mực giảm trữ lƣợng nƣớc trung bình vào khoảng 0.14% với RCP4.5 0.03% với RCP8.5 Mực giảm trữ lƣợng nƣớc lớn tháng 9, vào khoảng 0.23% với kịch RCP4.5 0.09% với RCP8.5 Mức tăng trữ lƣợng nhỏ vào khoảng 0.09% với kịch RCP4.5 (tháng 6) 0.01% với RCP8.5 (tháng 4,5,6) Diễn biến nhiễm mặn nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu giai đoạn 2046 – 2065 theo kịch BDKH có xu hƣớng tăng lên tất tháng năm với hai nhóm kịch RCP4.5 RCP8.5 Mức độ tăng trung bình vào khoảng 1.13% với RCP4.5 1.03% với RCP8.5 Mực tăng lớn tháng 12, vào khoảng 1.29% với kịch RCP4.5 1.21% với RCP8.5 Mức tăng trữ lƣợng nhỏ vào khoảng 0.95% với kịch RCP4.5 (tháng 7) 0.93% với RCP8.5 (tháng 6) 3.4.3 Nhóm kịch giai đoạn 2080 – 2099 Tƣơng tự kịch giai đoạn 2016 - 2035, kịch giai đoạn 2080 – 2099 theo nhóm kịch RCP4.5 RCP8.5, học viên tiến hành chạy mơ hình GMS với thơng số số liệu đầu vào nhƣ sau: + Các thông số mơ hình giữ ngun theo q trình hiệu chỉnh kiểm nghiệm; + Sử dụng số liệu mƣa, bốc trung bình tháng nhiều năm thay đổi theo kịch biến đổi khí hậu giai đoạn 2080 – 2099 (kịch RCP4.5, RCP8.5); + Số liệu lƣu lƣợng khai thác đƣợc lấy theo kịch trạng; 59 + Biên biển mực nƣớc trung bình giai đoạn 2080 – 2099 theo nhóm kịch RCP4.5, RCP8.5; + Biên mặn đƣợc lấy theo số liệu khảo sát năm 2017 (hình 18); + Biên sơng lấy theo sơng khu vực gồm: sông Lam, sông Hạ Vàng, sông Lụi, sơng Quyền phu lƣu chúng Dƣới số kết tính tốn ảnh hƣởng BDKH nƣớc biển dâng đến tài nguyên nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu: Hình 28 Biểu đồ trữ lượng nước tầng QH QP giai đoạn 2080 – 2099 theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu Bảng 18 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước tầng QH QP thời kì theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu Tháng Kịch I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII RCP4.5 -0.22 -0.21 -0.20 -0.18 -0.16 -0.18 -0.23 -0.25 -0.28 -0.24 -0.21 -0.26 RCP8.5 -0.07 -0.05 -0.04 -0.03 -0.01 -0.04 -0.08 -0.11 -0.18 -0.07 -0.02 -0.11 60 Hình 29 Biểu đồ trữ lượng nước nhiễm mặn tầng QH QP giai đoạn 2080 – 2099 theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu Bảng 19 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước nhiễm mặn tầng QH QP năm 2020 theo kịch RCP4.5 RCP8.5 khu vực nghiên cứu Kịch I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII RCP4.5 1.87 1.88 1.82 1.82 1.77 1.67 1.55 1.56 1.58 1.79 1.83 1.90 RCP8.5 1.95 1.95 1.89 1.85 1.72 1.80 1.71 1.80 1.83 1.89 2.07 2.08 Kết tính tốn với kịch giai đoạn 2080 – 2099 cho thấy phân phối trữ lƣợng nguồn nƣớc khu vực nghiên cứu có xu hƣớng giảm đi, nhiên trữ lƣợng nƣớc giảm mạnh với kịch RCP 4.5, sau tăng lên kịch RCP8.5 Mực giảm trữ lƣợng nƣớc trung bình vào khoảng 0.22% với RCP4.5 0.07% với RCP8.5 Mực giảm trữ lƣợng nƣớc lớn tháng 9, vào khoảng 0.28% với kịch RCP4.5 0.18% với RCP8.5 Mức giảm trữ lƣợng nhỏ tháng 5, vào khoảng 0.16% với kịch RCP4.5 0.01% với RCP8.5 Giai đoạn 2080 – 2099, mức độ xâm nhập mặn có xu hƣớng tăng lên tất tháng năm với hai nhóm kịch RCP4.5 RCP8.5 Mực tăng lớn tháng 12, vào khoảng 1.9% với kịch RCP4.5 2.08% với RCP8.5 Mức tăng trữ lƣợng nhỏ tháng 7, vào khoảng 1.55% với kịch RCP4.5 1.71% với RCP8.5 61 3.4.4 Nhóm kịch trung bình giai đoạn ứng với RCP4.5 Đối với nhóm kịch trung bình giai đoạn theo nhóm kịch RCP4.5, học viên tiến hành chạy mơ hình GMS với thơng số mơ hình sau đƣợc kiểm định để đánh giá mức độ tác động BDKH nƣớc biển dâng đến thay đổi tài nguyên nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu với thông số số liệu đầu vào nhƣ sau: + Các thông số mô hình giữ nguyên theo trình hiệu chỉnh kiểm nghiệm; + Sử dụng số liệu mƣa, bốc trung bình tháng nhiều năm thay đổi theo kịch biến đổi khí hậu trung bình giai đoạn 2016-2035; 2046-2065; 2080-2099 (kịch RCP4.5); + Số liệu lƣu lƣợng khai thác đƣợc lấy theo kịch trạng; + Biên biển mực nƣớc trung bình giai đoạn 2016-2035; 2046-2065; 20802099 (kịch RCP4.5); + Biên mặn đƣợc lấy theo số liệu khảo sát năm 2017 (hình 18); + Biên sơng lấy theo sơng khu vực gồm: sơng Lam, sông Hạ Vàng, sông Lụi, sông Quyền phu lƣu chúng Dƣới số kết tính tốn ảnh hƣởng BDKH nƣớc biển dâng đến tài nguyên nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu: Hình 30 Biểu đồ trữ lượng nước tầng QH QP theo nhóm kịch RCP4.5 khu vực nghiên cứu 62 Bảng 20 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước tầng QH QP theo nhóm kịch RCP4.5 khu vực nghiên cứu Thời kỳ I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 2016-2035 -0.27 -0.27 -0.26 -0.25 -0.22 -0.23 -0.28 -0.30 -0.33 -0.30 -0.28 -0.33 2046-2065 -0.15 -0.14 -0.12 -0.11 -0.10 -0.09 -0.14 -0.18 -0.23 -0.14 -0.11 -0.19 2080-2099 -0.22 -0.21 -0.20 -0.18 -0.16 -0.18 -0.23 -0.25 -0.28 -0.24 -0.21 -0.26 Hình 31 Biểu đồ trữ lượng nước nhiễm mặn tầng QH QP theo nhóm kịch RCP4.5 khu vực nghiên cứu Bảng 21 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước nhiễm mặn tầng QH QP theo nhóm kịch RCP4.5 khu vực nghiên cứu Thời kỳ I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 2016-2035 1.14 1.17 1.16 1.14 0.99 0.94 0.78 0.84 0.90 1.00 1.09 1.19 2046-2065 1.18 1.20 1.22 1.20 1.18 1.02 0.95 1.00 1.05 1.06 1.22 1.29 2080-2099 1.87 1.88 1.82 1.82 1.77 1.67 1.55 1.56 1.58 1.79 1.83 1.90 Kết tính tốn với nhóm kịch BDKH RCP4.5 cho thấy phân phối trữ lƣợng nguồn nƣớc khu vực nghiên cứu nhìn chung có xu hƣớng giảm Mực giảm trữ lƣợng nƣớc trung bình 0.28%, 0.14% 0.22% tƣơng ứng nhóm năm 2016-2035; 2046-2065 2080-2099 Mực giảm trữ lƣợng nƣớc lớn 63 tháng 12, vào khoảng 0.33% với kịch 2016-2035; với 0.19% với 20462065 0,28% với 2080-2099 (tháng 9) Mức giảm trữ lƣợng nhỏ tháng vào khoảng 0.78% với kịch 2016-2035; 0.95% với 2046-2065 1.55% với 2080-2099 Diễn biến nhiễm mặn nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu theo nhóm kịch RCP4.5 diễn biến phức tạp Trong năm nửa đầu kỷ mức độ xâm nhập mặn có xu hƣớng tăng, sau tăng mạnh vào cuối kỷ Mức độ thay đổi trữ lƣợng nhiễm mặn trung bình nhƣ sau: tăng 1.03% 1.13% tƣơng ứng nhóm năm 2016-2035, 2046-2065; 1.75% nhóm năm 2080-2099 3.4.5 Nhóm kịch trung bình giai đoạn ứng với RCP8.5 Tƣơng tự nhƣ kịch trình bày phần trên, nhóm kịch trung bình giai đoạn theo nhóm kịch RCP8.5 đƣợc nhóm nghiên cứu tiến hành chạy mơ hình GMS với thơng số số liệu đầu vào nhƣ sau: + Các thông số mơ hình giữ ngun theo q trình hiệu chỉnh kiểm nghiệm; + Sử dụng số liệu mƣa, bốc trung bình tháng nhiều năm thay đổi theo kịch biến đổi khí hậu trung bình giai đoạn 2016-2035; 2046-2065; 2080-2099 (kịch RCP8.5); + Số liệu lƣu lƣợng khai thác đƣợc lấy theo kịch trạng; + Biên biển mực nƣớc trung bình giai đoạn 2016-2035; 2046-2065; 20802099 (kịch RCP8.5); + Biên mặn đƣợc lấy theo số liệu khảo sát năm 2017 (hình 18); + Biên sơng lấy theo sơng khu vực gồm: sông Lam, sông Hạ Vàng, sông Lụi, sông Quyền phu lƣu chúng Dƣới số kết tính tốn ảnh hƣởng BDKH nƣớc biển dâng đến tài nguyên nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu: 64 Hình 32 Biểu đồ trữ lượng nước tầng QH QP theo nhóm kịch RCP8.5 khu vực nghiên cứu Bảng 22 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước tầng QH QP theo nhóm kịch RCP8.5 khu vực nghiên cứu Thời kỳ I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 2016-2035 -0.44 -0.43 0.43 -0.42 -0.41 -0.42 -0.47 -0.50 -0.53 -0.48 -0.46 -0.52 2046-2065 -0.05 -0.04 -0.03 -0.01 0.01 0.01 -0.03 -0.05 -0.09 -0.03 -0.02 -0.08 2080-2099 -0.07 -0.05 -0.04 -0.03 -0.01 -0.04 -0.08 -0.11 -0.18 -0.07 -0.02 -0.11 Hình 33 Biểu đồ trữ lượng nước nhiễm mặn tầng QH QP theo nhóm kịch RCP8.5 khu vực nghiên cứu 65 Bảng 23 Bảng tỷ lệ thay đổi trữ lượng nước nhiễm mặn tầng QH QP theo nhóm kịch RCP8.5 khu vực nghiên cứu Thời kỳ I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 2016-2035 1.39 1.41 1.47 1.41 1.31 1.24 1.15 1.26 1.40 1.46 1.56 1.56 2046-2065 1.11 1.11 1.09 1.07 1.03 0.93 0.81 0.91 0.92 1.00 1.14 1.21 2080-2099 1.95 1.95 1.89 1.85 1.72 1.80 1.71 1.80 1.83 1.89 2.07 2.08 Kết tính tốn với nhóm kịch BDKH RCP8.5 cho thấy phân phối trữ lƣợng nguồn nƣớc khu vực nghiên cứu nhìn chung có diễn biến phức tạp, giảm mạnh vào nhóm năm đầu kỉ, sau tăng nhanh vào nhóm năm cuối kỷ Trong nhóm năm đầu kỉ, mực giảm trữ lƣợng nƣớc lớn tháng 12, vào khoảng 0.52%, ngƣợc lại, mực giảm trữ lƣợng nƣớc nhỏ tháng 5, vào khoảng 0.41% Trong nhóm năm cuối kỉ, mức giảm trữ lƣợng lớn tháng vào khoảng 0.09% với kịch 2046-2065; với 0.18% với kịch 2080-2099 Diễn biến nhiễm mặn nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu theo nhóm kịch RCP8.5 có xu hƣớng tăng Mức tăng trữ lƣợng nƣớc mặn lớn tháng XII, vào khoảng 1,56% ứng với thời kỳ 2016-2035; tăng 1,21% ứng với thời kỳ 2046-2065 tăng 2,08% ứng với thời kỳ 2080-2099 Trong thời kỳ, trữ lƣợng nƣớc mặn có biến động qua tháng Trong thời kỳ, trữ lƣợng nƣớc mặn có xu hƣớng tăng từ tháng I đến tháng III, sau lại giảm từ tháng IV đến tháng VII tăng tháng lại 66 KẾT LUẬN Học viên hoàn thành luận văn “Ứng dụng mơ hình GMS dự tính trữ lƣợng nƣớc ngầm khu vực đồng tỉnh Hà Tĩnh theo kịch Biến đổi khí hậu” với khối lƣợng cơng việc nhƣ sau: - Tổng quan biến đổi khí hậu điều kiện địa lý tự nhiên đặc điểm khí tƣợng thủy văn, đặc điểm địa chất tỉnh Hà Tĩnh - Tìm hiểu sở lý thuyết mơ hình GMS - Thiết lập mơ hình tính tốn trữ lƣợng nƣớc ngầm trạng dự tính trữ lƣợng nƣớc ngầm tƣơng lai theo kịch BĐKH khu vực đồng ven biển Hà Tĩnh Theo nghiên cứu tính tốn nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu nƣớc ngầm đáp ứng đƣợc nhu cầu sinh hoạt sản xuất ngƣời dân khu vực nghiên cứu, trữ lƣợng nƣớc khu vực nghiên cứu vào khoảng km3, lƣợng khai thác vào khoảng 0.3 km3/tháng Hiện tƣợng nhiễm mặn xảy chủ yếu phần phía Đơng (giáp với Biển Đông) ven theo triều sông khu vực nghiên cứu Vì vậy, bố trí khai thác nên tránh khu vực sát biển hệ thống sông Rào Cái khu vực nƣớc dƣới đất thƣờng có độ khống hóa tăng cao xâm nhập nƣớc biển, không đảm bảo chất lƣợng cho sinh hoạt sản xuất Nghiên cứu tác động BDKH đến tài nguyên nƣớc ngầm khu vực ven biển Hà Tĩnh nhóm nghiên cứu có số kết luận nhƣ sau: + Với kịch BDKH dƣ báo cho giai đoạn 2016 – 2035, 2046 – 2065 2080 – 2099 theo RCP4.5 RCP8.5 cho thấy trữ lƣợng nƣớc có xu giảm kịch Ngƣợc lại, trữ lƣợng nƣớc nhiễm mặn có xu hƣớng tăng lên kịch + Với kịch BDKH theo kịch trung bình nhóm năm RCP4.5 cho thấy phân phối trữ lƣợng nguồn nƣớc khu vực nghiên cứu nhìn chung có xu hƣớng giảm Mực giảm trữ lƣợng nƣớc trung bình 0.28%, 0.14% 0.22% tƣơng ứng nhóm năm 2016-2035; 2046-2065 2080-2099 Mực giảm trữ lƣợng nƣớc lớn tháng 12, vào khoảng 0.33% với kịch 2016-2035; với 0.19% với 2046-2065 0.28% với 2080-2099 (tháng 9) Bên cạnh đó, diễn biến nhiễm mặn nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu theo nhóm kịch RCP4.5 diễn biến phức tạp Trong 67 năm nửa đầu kỷ mức độ xâm nhập mặn có xu hƣớng tăng, sau tăng mạnh vào cuối kỷ Mức độ thay đổi trữ lƣợng nhiễm mặn trung bình nhƣ sau: tăng 1,03% 1,13% tƣơng ứng nhóm năm 2016-2035, 2046-2065; 1,75% nhóm năm 2080-2099 + Với kịch BDKH theo kịch trung bình nhóm năm RCP8.5 cho thấy phân phối trữ lƣợng nguồn nƣớc khu vực nghiên cứu nhìn chung có diễn biến phức tạp, giảm mạnh vào nhóm năm đầu kỉ, sau tăng nhanh vào nhóm năm cuối kỷ Bên cạnh đó, diễn biến nhiễm mặn nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu theo nhóm kịch RCP8.5 có xu hƣớng tăng Mức tăng trữ lƣợng nƣớc mặn lớn tháng XII, vào khoảng 1,56% ứng với thời kỳ 2016-2035; tăng 1,21% ứng với thời kỳ 20462065 tăng 2,08% ứng với thời kỳ 2080-2099 Trong thời kỳ, trữ lƣợng nƣớc mặn có biến động qua tháng Trong thời kỳ, trữ lƣợng nƣớc mặn có xu hƣớng tăng từ tháng I đến tháng III, sau lại giảm từ tháng IV đến tháng VII tăng tháng lại Hiện tƣợng trữ lƣợng nƣớc giảm trữ lƣợng nƣớc mặn tăng nhóm kịch RCP4.5 RCP8.5 giả thuyết toán không thay đổi lƣợng khai thác nƣớc ngầm so với kịch nền, thay đổi biến đổi lƣợng mƣa mực nƣớc biển dâng Trong giai đoạn theo nhóm kịch bản, lƣợng mƣa tăng không nhiều Tuy nhiên, mực nƣớc biển tăng nhanh giai đoạn, từ 0.3 mét nên 0.71 mét Do hạn chế thời gian nghiên cứu, thực tế số liệu nên nghiên cứu tồn số nhƣợc điểm nhƣ: chƣa đánh giá đƣợc tác động của yếu tố cực đoan tƣơng lai nhƣ: hạn hán, nƣớc biển dâng gió mùa, nƣớc biển dâng sóng, nƣớc biển dâng bão; chƣa đánh giá đƣợc ảnh hƣởng chế độ thủy triều đến nguồn nƣớc ngầm; khu vực nghiên cứu chƣa có nhiều nghiên cứu sông nội tỉnh; khu vực nghiên cứu chƣa có thống kê đầy đủ số liệu khai thác nƣớc ngầm (trong nghiên cứu sử dụng đồ phân bố dân cƣ để tính tốn) Vì vậy, học viên kiến nghị cần có thêm nghiên cứu bổ sung với lƣu vực sông nội tỉnh; cần thêm nghiên cứu thông kê mức độ khai thác nƣớc ngầm toàn tỉnh 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ tài nguyên môi trƣờng, 2016 Kịch biến đổi khí hậu nƣớc biển dâng cho Việt Nam Bùi Trần Vƣợng Ngô Đức Chân, 2001; báo cáo “Mơ hình dòng chảy nƣớc dƣới đất khu vực Bà Rịa” Lƣu trữ Sở Khoa học Công nghệ tỉnh BR VT Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam Bùi Trần Vƣợng, 2004, báo cáo chuyên đề ”Mô hình dòng chảy nƣớc dƣới đất tỉnh Đồng Nai”, Lƣu trữ Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Đồng Nai Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam Đào Bùi Din (2016), Liên đồn Địa chất Khống sản biển, “Đặc điểm địa chất thành tạo sa khoáng vùng biển ven bờ Hà Tĩnh”, Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất Đào Thị Thủy (2018), “Ứng dụng mơ hình Modflow đánh giá trữ lƣợng nƣớc dƣới đất khu vực đồng ven biển Hà Tĩnh”, Luận văn tốt nghiệp, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Đỗ Tiến Hùng nnk, 2001; Báo cáo kết đề tài: "Quy hoạch khai thác sử dụng nƣớc ngầm TPHCM"; Lƣu Thƣ viện Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT Miền Nam Đoàn Văn Cánh nnk (2005), “Tin học địa chất thủy văn ứng dụng”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Đoàn Văn Cánh, Phạm Quý Nhân 2001 Tin học ứng dụng địa chất thủy văn (Giáo trình Cao học Nghiên cứu sinh).; Trƣờng Đại Học Mỏ Địa chất.; Hà Nội Huỳnh Văn Hiệp nnk (2012), “Đánh giá tài nguyên nƣớc dƣới đất tỉnh Trà Vinh sử dụng mơ hình Modflow”, Tạp chí Khoa học 2012:23a 42-51, Đại học Cần Thơ 10 Lê Thị Thu Hiền (2008), Điều tra đánh giá tiềm nƣớc mặt vùng đồng ven biển Tỉnh Hà Tĩnh, đề xuất giải pháp kinh tế - bảo vệ môi trƣờng vịêc sử dụng hợp lý tài nguyên nƣớc, Sở TNMT Hà Tĩnh 11 Mạc Thị Huyền (2016), Năng lực thích ứng với Biến đổi khí hậu cộng đồng xã Phúc Lộc, huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn, luận văn Thạc sĩ khoa học 69 12 Niên giám thống kê tỉnh Hà Tĩnh, 2009 13 Ngô Đức Chân Lê Văn Hải, 2005, báo cáo chun đề “Mơ hình NDĐ vùng Bạc Liêu - tỉnh Bạc Liêu” (kèm theo Báo cáo kết thăm dò khai thác với mục tiêu trữ lƣợng 24.000m3/ngày); Lƣu trữ Ban quản lý Dự án cấp nƣớc vệ sinh mơi trƣờng Cơng ty tƣ vấn GHD - Chính phủ Úc - Gutterdge Haskin & Davey Pty Ltd Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam 14 Ngô Đức Chân, 2006, báo cáo chuyên đề “Mô hình NDĐ vùng Cơn Đảo”; Lƣu trữ Sở Tài nguyên Môi trƣờng tỉnh BR - VT Liên đồn ĐCTVĐCCT miền Nam 15 Ngơ Đức Chân, 2006, báo cáo chun đề “Mơ hình NDĐ vùngTân Hƣơng - Long An” (kèm theo Báo cáo kết thăm dò khai thác với mục tiêu trữ lƣợng 12.000m3/ngày); Lƣu trữ Cục Quản lý Tài nguyên nƣớc Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Nam 16 Nguyễn Đức Núi (2014), “Nghiên cứu xâm nhập mặn nƣớc ngầm khu vực ven biển tỉnh Hà Tĩnh đề xuất giải pháp bảo vệ hợp lý”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 17 Nguyễn Kim Cƣơng (1991), “Địa chất thủy văn”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 18 Nguyễn Thị Nguyệt (2011), “Đánh giá mức độ xâm nhập mặn sử dụng mức nƣớc ngầm vùng ven biển Nam Định Mơ hình visual modflow”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 19 Nguyễn Thị Sinh Ngô Đức Chân, 2002; báo cáo khoa học đề tài cấp Viện “Mơ hình dòng nƣớc dƣới đất thành phố Hồ Chí Minh”; Lƣu trữ Trung tâm kỹ thuật hạt nhân TP Hồ Chí Minh 20 Phan Văn Trƣờng (2015), “Đặc điểm thủy địa hóa thực trạng nhiễm mặn nƣớc dƣới đất trầm tích Đệ tứ vùng ven biển Hà Tĩnh”, Tạp chí Các Khoa học Trái đất 21 Quy hoạch sửa đổi năm 2015 tỉnh Hà Tĩnh 70 22 Quy hoạch tổng thể PTKTXH tỉnh Hà Tĩnh đến 2020 - QĐ số 1786/QĐTTg ngày 27/11/2012 23 Trần Minh nnk, 2000; Báo cáo “Mơ hình quản lý nƣớc dƣới đất tỉnh Cần Thơ”, Lƣu trữ Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Cần Thơ 24 Trần Ngọc Anh nnk (2009), “Khả áp dụng mơ hình Modflow tính tốn dự báo trữ lƣợng nƣớc dƣới đất miền đồng tỉnh Quảng Trị”, Tạp chí khoa học ĐHQGHN 25 Trần Ngọc Quỳnh nnk (2014), “Đánh giá trữ lƣợng khai thác tiềm tầng nƣớc dƣới đất thành phố Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam phần mềm Visual Modflow”, Tạp chí khoa học cơng nghệ, trƣờng đại học khoa học Huế 26 TS Đặng Đình Phúc nnk, 2000; Báo cáo "Kết xây dựng mô hình nƣớc dƣới đất khu vực tỉnh Bình Dƣơng" thực năm 2000; Lƣu trữ Sở Khoa học Cơng nghệ tỉnh Bình Dƣơng 71 ... QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đặng Linh Chi ỨNG DỤNG MÔ HÌNH GMS DỰ TÍNH TRỮ LƢỢNG NƢỚC NGẦM KHU VỰC ĐỒNG BẰNG TỈNH HÀ TĨNH THEO CÁC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên... Tìm hiểu sở lí thuyết mơ hình GMS - Tìm hiểu kịch Biến đổi khí hậu nƣớc biển dâng - Ứng dụng mơ hình GMS mơ trạng dự tính trữ lƣợng nƣớc ngầm khu vực đồng Hà Tĩnh theo kịch BĐKH Giới hạn nghiên... Bảng 11 Biến đổi nhiệt độ (oC) so với thời kỳ sở 1986-2005 theo kịch biến đổi khí hậu tỉnh Hà Tĩnh 50 Bảng 12 Biến đổi lƣợng mƣa (%) so với thời kỳ sở 1986-2005 theo kịch biến đổi khí