Để có cơ sở đề xuất các giải pháp thích ứng, cần tính toán cân bằng nước để xem lượng nước thiếu ở các tiểu lưu vực như thế nào là rất cần thiết. Bài viết sử dụng mô hình NAM để tính toán lượng nước đến ứng với các kịch bản BĐKH và cân bằng với nhu cầu nước thực tế ở từng lưu vực.
Trang 11 Mở đầu
Ninh Thuận là một tỉnh ven biển thuộc cực Nam
Trung Bộ với khoảng 2/3 diện tích là vùng núi, với
nhiều núi cao Vùng đồng bằng là những khu đất
nhỏ hẹp ven biển (lớn nhất là khu vực đồng bằng
Phan Rang) Do đại bộ phận diện tích của Ninh
Thuận có địa hình dốc nên khi có mưa lớn, nước
tập trung nhanh, dễ sinh ra lũ ở vùng hạ du
Ninh Thuận có hai mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng
8-11; mùa khô từ tháng 12 - 7 năm sau Nhiệt độ
trung bình năm là 27oC Lượng bốc hơi trung bình
1.827 mm/năm Lượng mưa trung bình 705 mm/
năm ở Phan Rang và vùng ven biển; và tăng đần
theo độ cao trên 1.100 mm ở vùng núi thậm chí còn
cao hơn (Bùi Đức Tuấn, 2005)
Do tác động của khí hậu cực đoan trong thời
gian gần đây, tình trạng hạn hán thiếu nước thường
xuyên xảy ra, làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến các
hoạt động sản xuất của địa phương Mặc dù đã có
nhiều biện pháp khắc phục như xây hồ, ngăn đập,
trồng rừng nhưng cũng không thể tránh khỏi khí
hậu khắc nghiệt trong mùa khô với những đợt nắng
nóng kéo dài làm suy giảm nhanh chóng dòng chảy
trên các sông suối trong tỉnh, dẫn đến tình trạng
hạn hán và thiếu nước kéo dài trong suốt mùa khô
TÓM TẮT
Ninh Thuận là tỉnh ven biển, có khí hậu khô hạn nhất cả nước Trong những năm gần đây, do tác động của biến đổi khí hậu (BĐKH) dòng chảy mùa mưa tăng nhanh nhưng cạn kiệt vào mùa khô Do đó, thường xuyên xảy ra tình trạng thiếu nước Để có cơ sở đề xuất các giải pháp thích ứng, cần tính toán cân bằng nước để xem lượng nước thiếu ở các tiểu lưu vực như thế nào là rất cần thiết Bài báo sử dụng mô hình NAM để tính toán lượng nước đến ứng với các kịch bản BĐKH và cân bằng với nhu cầu nước thực tế ở từng lưu vực Kết quả cho thấy, hầu hết các tiểu lưu vực trung du và ven biển đều thiếu nước vào mùa khô, thậm chí các tiểu lưu vực ven biển thiếu cả vào mùa mưa.Vì vậy, việc phát triển công trình hồ chứa, đập dâng trữ nước cho mùa khô và chuyển đổi cơ cấu cây trồng, sử dụng tiết kiệm nước là các giải pháp phi công trình cần thiết
Từ khóa: BĐKH, cân bằng nước, Ninh Thuận, Tài nguyên nước, Mô hình NAM.
▲Hình 1: Mạng lưới thủy hệ tỉnh Ninh Thuận
hàng năm (Ban phòng chống lụt bão tỉnh, 2012)
Để xác định cơ sở khoa học cho việc đề xuất phương thức khai thác sử dụng hợp lý tài nguyên nước, việc xây dựng bản đồ dự báo thiếu nước là rất quan trọng Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi trình bày mô hình tính toán cân bằng nước và kết hợp với GIS để xây dựng bản đồ dự báo thiếu nước ứng với các kịch bản BĐKH khác nhau
Báo Văn Tuy Nguyễn Đinh Tuấn (1)
Trang 2KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
vực Bản đồ thiếu nước sẽ hiển thị phần trăm lượng nước thiếu so với nhu cầu
d Dữ liệu
+ Dữ liệu địa hình: Sử dụng bản đồ cao độ số DEM có độ phân giải 90 x 90 để phân chia lưu vực + Tài liệu khí tượng thủy văn: Sử dụng các trạm
đo trên địa bàn và vùng lân cận, bao gồm tài liệu mưa, bốc hơi và tài liệu lưu lượng thực đo để hiệu chỉnh mô hình:
Dữ liệu mưa:
+ Vùng phía Nam Ninh Thuận: Trạm Nhị Hà, Phan Rang, Ba Tháp, Cà Ná
+ Vùng phía Bắc Ninh Thuận: Trạm Tân Mỹ, Sông Pha
Số liệu bốc hơi: Trạm Phan Rang và trạm tham khảo Phan Phiết;
Số liệu thực đo lưu lượng: Trạm Tân Mỹ và trạm tham khảo sông Lũy
e Kịch bản tính toán
+ Kịch bản BĐKH: Kịch bản B2 của Bộ TN&MT (MONRE, 2012)
+ Quy hoạch thủy lợi 2020 (UBND Ninh Thuận, 2008)
+Quy hoạch KT-XH 2020 (UBND Ninh Thuận, 2011)
3 Kết quả và thảo luận
a Phân chia các tiểu lưu vực
Dựa vào sự phân chia địa hình tạo nên các tiểu lưu vực có tính độc lập tương đối về tiềm năng nguồn nước, dựa theo các hệ thống công trình khai thác, sử dụng tài nguyên nước kết hợp với địa giới hành chính và đơn vị quản lý hệ thống công trình khai thác sử dụng nước và mô hình DEM, toàn bộ
hệ thống sông suối chính được chia thành 10 tiểu lưu vực (hình 1)
1: Tiểu vùng lưu vực thượng nguồn sông Cái; 2: Tiểu vùng lưu vực sông Sắt - Trà Co; 3:Tiểu vùng lưu vực sông Than; 4: Tiểu vùng lưu vực Cho Mo – Suối Ngang; 5: Tiểu vùng sông Trâu; 6: Tiểu vùng lưu vực sông suối ven biển phía bắc sông Cái; 7: Tiểu vùng lưu vực sông Quao; 8: Tiểu vùng lưu vực sông Lu; 9: Tiểu vùng lưu vực sông suối ven biển nam sông Cái; 10: Tiểu lưu vực Tp.PR-TC
b Tính toán nhu cầu nước
Trên cơ sở các báo cáo, số thống kê và tiêu chuẩn dùng nước các ngành, kết quả tính toán nhu cầu nước như sau (bảng 1):
2 Phương pháp
a Giới thiệu mô hình NAM
Mô hình NAM dùng mô phỏng quá trình
mưa - dòng chảy mặt xảy ra trong phạm vi lưu
vực sông, NAM là từ viết tắt của tiếng Đan Mạch
“NedborAfstromnings-Model”, có nghĩa là mô hình
giáng thủy dòng chảy NAM có thể áp dụng độc lập
hoặc là một môđun lượng mưa - dòng chảy của bộ
mô hình MIKE11
Dữ liệu đầu vào của mô hình là mưa, bốc hơi
tiềm năng, và nhiệt độ Kết quả đầu ra của mô hình
là dòng chảy trên lưu vực, mực nước ngầm và các
thông tin khác trong chu trình thủy văn, như sự thay
đổi tạm thời của độ ẩm đất và khả năng bổ sung
nước ngầm Dòng chảy lưu vực được phân một cách
gần đúng thành dòng chảy mặt, dòng chảy sát mặt
và dòng chảy ngầm
b Tính toán nhu cầu sử dụng nước
Nhu cầu nước được xác định dựa vào thống kê
năm 2014, quy hoạch kinh tế - xã hội 2020 và tiêu
chuẩn dùng nước cho các ngành:
+ Nhu cầu nước cho sinh hoạt, dịch vụ và du lịch,
công nghiệp, chăn nuôi, thủy sản được tính toán dựa
trên tiêu chuẩn cấp nước có trong báo cáo “Điều
chỉnh bổ sung quy hoạch thủy lợi tỉnh Ninh Thuận
đến năm 2010 và tầm nhìn năm 2020”
+ Nhu cầu nước cho các loại cây trồng thực chất
là bài toán cân bằng nước tại mặt ruộng cho các khu
tưới và tổng hợp cho toàn hệ thống với các kiểu bố trí
cây trồng khác nhau Nhu cầu nước cho các loại cây
trồng được tính toán từ chương trình CROPWAT
+ Nhu cầu cho dòng chảy môi trường được lấy
với lưu lượng nhỏ nhất ứng với tần suất P=90% phía
sau lấy sau đập Lâm cấm là 3 m³/s Lượng nước dự
phòng được lấy bằng 5% tổng nhu cầu chưa tính
dòng chảy môi trường (UBND, 2008)
+ Nhu cầu nước cho lâm nghiệp được lấy dựa
trên báo cáo đề tài “Nghiên cứu tương quan cân
bằng nước và đề xuất giải pháp cấp nước cho vùng
đất cát ven biển tỉnh Ninh Thuận” (Sở KH&CN tỉnh
Ninh Thuận, 2012) là 26 m3/ngày/ha
c GIS:
GIS là hệ thống cho phép thu thập, lưu trữ, phân
tích và hiển thị nhiều nguồn thông tin Đặc biệt, GIS
rất mạnh trong việc xử lý và phân tích dữ liệu không
gian Ngoài ra, GIS cho phép hiển thị trực quan bản
đồ kết quả Bản đồ thiếu nước sẽ được xây dựng sau
khi tính toán cân bằng lượng nước đến được tính
toán từ mô hình NAM và nhu cầu nước ở từng lưu
Trang 3c Kiểm định mô hình
Hiện tại, trên địa bàn tỉnh chỉ có một trạm thủy
văn Tân Mỹ quan trắc lưu lượng khu vực miền núi,
nên sử dụng trạm này để chuẩn hóa bộ thông số mô
hình cho các lưu vực miền núi Riêng vùng ven biển,
không có trạm quan trắc lưu lượng, nên lấy trạm thủy
văn Sông Lũy để chuẩn hóa bộ thông số mô hình
thuộc lưu vực ven biển Ninh Thuận
Kết quả cho thấy, đường quá trình tính toán và
thực đo khá phù hợp Sai số tổng lượng giữa dòng
chảy năm tính toán và thực đo không vượt quá 5%
và hệ số tương quan giữa tính toán và thực đo mùa
▲Hình 2: Phân chia các tiểu lưu vực
kiệt đạt từ 0,85 - 0,87 Từ đó cho thấy, các thông số đã hiệu chỉnh, kiểm định đáng tin cậy và có thể sử dụng
bộ thông số trên tính toán cho lưu vực nghiên cứu
d Kết quả tính toán cân bằng
Kết quả tính toán lượng nước đến ứng với tần suất 85% (2014) là 1.338 triệu m3 Trong đó, chỉ riêng 2 tiểu lưu vực thượng nguồn sông Cái và sông Sắt đã chiếm 79% Như vậy, lượng nước đến từ các tiểu lưu vực còn lại rất ít, chỉ 21% Đặc biệt 2 tiểu lưu vực ven biển (tiểu lưu vực ven biển phía Bắc và Nam sông Cái) có lượng nước đến chỉ chiếm 0,85% lượng nước đến của toàn tỉnh (bảng 3)
▲Hình 3a: Kết quả lưu lượng thực đo
và mô phỏng trạm Tân Mỹ ▲Hình 3b: Kết quả lưu lượng thực đo
và mô phỏng trạm Sông Lũy
Bảng 2: Kết quả kiểm định mô hình
Tiêu chuẩn đánh
Sai số tổng lượng
Bảng 3: Lượng nước đến ứng với tần suất 85% năm 2014 (ĐVT: 10 6 m 3 )
Trang 4KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
Đến năm 2020, theo quy hoạch thủy lợi, tỉnh sẽ xây
dựng thêm 6 hồ chứa (bảng 4) Trong đó, hồ sông Cái
có dung tích 219,28 triệu m3, có ý nghĩa lớn trong việc
điều tiết nguồn nước vào mùa khô Lượng nước đến
ứng với tần suất 85% vào năm 2020 (ứng với phương
án quy hoạch hồ chứa) là 1.698 triệu m3, tăng 360 triệu
m3 so với năm 2014 (bảng 5)
So với nhu cầu, lượng nước đến có thể đáp ứng Tuy
nhiên, do lượng mưa phân bố không đều theo vùng và
theo mùa nên lượng nước thiếu hụt lớn Hầu như tất cả
các tháng mùa khô đều thiếu nước Lượng nước thiếu
vào năm 2014 là 490 triệu m3 Kết quả tính cân bằng
nước chi tiết từng tháng trình bày bảng 6
Kết quả cho thấy, hầu hết các tiểu lưu vực trung du
và ven biển đều thiếu nước ở tất cả các tháng mùa khô
(ngoại trừ tiểu lưu vực thượng nguồn sông Cái và sông
Sắt-Trà Co Thậm chí, các tiểu lưu vực ven biển như
tiểu lưu vực sông Trâu, các tiểu lưu vực phía Nam và
Bắc sông Cái còn thiếu nước trong các tháng mùa mưa
Nguồn: UBND Ninh Thuận, 2008
Bảng 4: Quy hoạch các hồ chứa trên địa bàn Ninh THuận (ĐVT: 10 6 m 3 )
Bảng 5: Lượng nước đến ứng với tần suất 85% năm 2020 (ĐVT: 106 m 3 )
Mặc dù lượng nước đến có tăng nhưng do nhu cầu nước năm 2020 tăng thêm 354 triệu m3 nên lượng nước thiếu vẫn còn rất lớn (549 triệu m3) Các tiểu lưu vực thiếu nước gia tăng Ngoài các tiểu lưu vực sông Trâu, phía Nam và Bắc sông Cái thiếu nước vào các tháng mùa mưa thì đến năm 2020 còn có thêm tiểu lưu vực sông Quao, sông Lu
Bảng 6: Kết quả tính toán lượng nước thiếu ở các tiểu lưu vực năm 2014 (ĐVT: 10 6 m 3 )
1
2
Trang 5Dựa vào kết quả tính cân bằng nước ở các tiểu
lưu vực, bản đồ các vùng thiếu nước được xây
dựng trên cơ sở phần trăm nước thiếu so với nhu
cầu giữa mùa mưa và mùa khô ở giai đoạn hiện tại
và quy hoạch thủy lợi năm 2020
Qua tính toán cân bằng cho thấy, lượng nước
thiếu rất lớn, đặc biệt các tiểu lưu vực ven biển Vì
vậy, cần triển khai đồng bộ các giải pháp:
Giải pháp công trình:
Cần rà soát các quy hoạch thủy lợi, tiến hành
xây dựng các hồ chứa đã được phê duyệt để bổ
sung nguồn nước cho mùa khô
Triển khai xây dựng các hồ ao nhỏ để trữ nước
tại chỗ với quy mô phù hợp, với giải pháp che phủ
hạn chế bốc hơi tạo nguồn nước mặt và tăng nước
ngầm
Kiên cố hóa kênh mương, giảm tổn thất nguồn
nước trong quá trình dẫn nước
Xây dựng quy trình vận hành liên hồ để có sự
phối hợp tốt nhất các hồ chứa trong việc tích nước
và cấp nước
Ứng dụng những kỹ thuật tưới hiện đại, tiết
tiêu kiệm nước như tưới phun, tưới nhỏ giọt cho
những cây trồng có giá trị kinh tế cao như cây nho,
táo, hành tỏi
Giải pháp phi công trình:
Chuyển đổi và sắp xếp cơ cấu kinh tế, cơ cấu
mùa vụ, cây trồng phù hợp: Sử dụng các loại giống
cây trồng thích hợp, sử dụng ít nước với thời gian
gieo trồng thích hợp để giảm diện tích lúa là loại
cây cần nhiều nước, vẫn đảm bảo thu nhập cao
cho nông dân
▲Bản đồ các vùng thiếu nước mùa khô 2014 ▲Bản đồ các vùng thiếu nước
mùa mưa 2014
▲Bản đồ các vùng thiếu nước mùa khô 2020 ▲Bản đồ các vùng thiếu nước
mùa mưa 2020
Trang 6KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
Nhu cầu nước của tỉnh năm 2014 và năm 2020 tương ứng là 856 và 1.211 triệu m3 Tính toán cân bằng cho thấy, năm 2014, tỉnh còn thiếu 490 triệu m3 Đến năm
2020, mặc dù lượng nước đến có tăng nhưng do nhu cầu nước năm 2020 tăng cao (tăng thêm 354 triệu m3
so với năm 2014) nên lượng nước thiếu là 549 triệu
m3 Lượng nước thiếu tập trung vào các tháng mùa khô ở hầu hết các tiểu lưu vực trung du và ven biển Thậm chí, các tiểu lưu vực ven biển như tiểu lưu vực sông Trâu, các tiểu lưu vực phía nam và bắc sông Cái còn thiếu nước trong các tháng mùa mưa
Để ứng phó với tình trạnh thiếu nước như hiện nay và trong tương lai, cần triển khai đồng bộ nhiều giải pháp khác nhau như xây dựng các hồ chứa, kiên
cố hóa kênh mước để chống thất thoát, tưới tiêu tiết kiệm, chuyển đổi cơ cấu cây trồng, bảo vệ rừng , bảo
vệ nguồn nước■
Trồng rừng và bảo vệ rừng: Để bảo vệ rừng đầu
nguồn, tăng lưu lượng nước của các hệ thống sông
suối hiện tại và giảm nhẹ thiên tai lũ lụt
Nâng cao nhận thức sử dụng tiết kiệm nước trong
cộng đồng, chống ô nhiễm nguồn nước
4 Kết luận
Ninh thuận là tỉnh khô hạn nhất trong cả nước
Trong những năm gần đây, do tác động của BĐKH,
dòng chảy mùa mưa tăng nhanh nhưng cạn kiệt vào
mùa khô Do đó, thường xuyên xảy ra tình trạng thiếu
nước Kết quả tính toán lượng nước đến ứng với tần
suất 85% (năm 2014) là 1.338 triệu m3 Trong đó, chỉ
riêng 2 tiểu lưu vực thượng nguồn sông Cái và sông
Sắt đã chiếm 79% Theo quy hoạch của tỉnh, đến năm
2020 sẽ có 6 hồ được xây dựng với dung tích 300 triệu
m3 Lượng nước đến ứng với tần suất 85% năm 2020
là 1.698 triệu m3 (tăng 360 triệu m3 so với năm 2014)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Bùi Đức Tuấn, 2005 Đặc điểm khí tượng –thủy văn
tỉnh Ninh Thuận Đề tài khoa học cấp tỉnh.
2 Ban phòng chống lụt bão tỉnh, 2012 Báo cáo chương
trình phòng chống lụt bão tỉnh Ninh Thuận.Báo cáo.
3 UBND Ninh Thuận, 2008 Điều chỉnh, bổ sung quy
hoạch thủy lợi tỉnh Ninh Thuận đến năm 2010 và định
hướng đến năm 2020 Báo cáo.
CALCULATION OF WATER BALANCE ACCORDING TO CLIMATE CHANGE SCENARIOS IN NINH THUẬN PROVINCE
Báo Văn Tuy Nguyễn Đinh Tuấn
Ho Chi Minh City University of Natural Resources and Environment
ABSTRACT
Ninh Thuan is a coastal province, with the driest climate in the country In recent years, due to the impacts
of climate change, the flow in the rainy season increases rapidly but dries out in the dry season Hence, water shortage frequently occurs In order to propose adaptation measures, it is necessary to calculate water balance
to identify the optimum water volume in sub-basins The article uses NAM model to calculate the amount of water forming from rainfall according to climate change scenarios and according to the real demand of water
in each sub-basin The result shows that almost all midland and coastal sub-basins experience water shortage
in the dry season; coastal sub-basins even suffer water shortage in the rainy season Therefore, the development
of reservoirs and dams to store water for dry season, conversion of plantations and water efficiency, etc are necessary non-structural measures
Keyword: Climate change, water balance, Ninh Thuan, water resource, NAM model.
4 Sở KHCN tỉnh Ninh Thuận, 2012.Nghiên cứu tương quan cân bằng nước và đề xuất giải pháp cấp nước cho vùng đất cát ven biển tỉnh Ninh Thuận Đề tài khoa học cấp tỉnh.
5 MONRE, 2012 Kịch bản BĐKH và nước biển dâng cho Việt nam.NXB TN&MT và Bản đồ Việt Nam.
6 UBND Ninh Thuận (2011) Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Ninh Thuận đến năm 2020 Báo cáo