Áp dụng mô hình GIBSI đánh giá chất lượng nước khu vực thượng du lưu vực sông cầu trong bối cảnh biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đào Thị Thu Hường ÁP DỤNG MƠ HÌNH GIBSI ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC KHU VỰC THƯỢNG DU LƯU VỰC SÔNG CẦU TRONG BỐI CÁNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đào Thị Thu Hường ÁP DỤNG MƠ HÌNH GIBSI ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC KHU VỰC THƯỢNG DU LƯU VỰC SÔNG CẦU TRONG BỐI CÁNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Hà Ngọc Hiến Hà Nội – Năm 2014 LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực luận văn, tơi nhận quan tâm, giúp đỡ tận tình PGS.TS Hà Ngọc Hiến Tơi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới Thầy, người tạo điều kiện tận tình bảo hướng dẫn tơi thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy giáo, Cô giáo Khoa Môi trường - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội dành nhiều tâm huyết để đào tạo, hướng dẫn giảng dạy suốt trình học tập Cảm ơn cán Viện Sinh thái, Trung tâm Nhiệt đới Việt – Nga giúp đỡ, động viên hỗ trợ tơi suốt q trình làm việc học tập Xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè giúp đỡ thời gian hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Học viên Đào Thị Thu Hường MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.1.1 BĐKH toàn cầu biểu 1.1.2 Ảnh hưởng BĐKH đến chất lượng nước 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước 11 1.3 Sự phát triển mô hình chất lượng nước 13 1.3.1 Mơ hình MIKE SHE .14 1.3.2 Mơ hình BASINS 14 1.3.3 Mơ hình GIBSI .15 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 Đối tượng nghiên cứu 17 2.1.1 Đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu 17 2.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu 20 2.1.3 Chất lượng nước sông Cầu 25 2.2 Phương pháp nghiên cứu .27 2.2.1 Mơ hình thủy văn HYDROTEL 29 2.2.2 Mơ hình xói mòn lưu vực RUSLE 37 2.2.3 Mô hình nhiễm nơng nghiệp SWAT EPIC 42 2.2.4 Mơ hình chất lượng nước QUAL2E 43 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51 3.1 Xây dựng mơ hình Hydrotel cho giai đoạn 2009 - 2012 51 3.1.1 Các số liệu khí tượng thủy văn 51 3.1.2 Kết kiểm định mơ hình Hydrotel 55 3.2 Kết kiểm định mơ hình chất lượng nước .58 3.3 Ứng dụng mô hình GIBSI tính tốn chất lượng nước theo kịch BĐKH năm 2050 60 3.3.1 Lựa chọn kịch BĐKH 60 3.3.2 Tính tốn lượng mưa ngày 63 3.3.3 Kết chạy mơ hình 64 3.3.4 Đánh giá biến động chất lượng nước tác động BĐKH .73 3.4 Những vấn đề đặt chất lượng nước LVS Cầu bối cảnh BĐKH, định hướng giải pháp 87 3.4.1 Những vấn đề chất lượng nước LVS Cầu bối cảnh BĐKH .87 3.4.2 Định hướng giải pháp .89 KẾT LUẬN 92 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Nhiệt độ khơng khí trung bình tháng, tối cao tối thấp thời kỳ quan trắc trạm lưu vực 19 Bảng 2.2: Diện tích số trồng lưu vực 20 Bảng2.3:Số lượng gia súc gia cầm lưu vực 21 Bảng2.4:Tổng hợp diện tích ni trồng thủy sảntheocác địaphương .22 Bảng 2.5: Hiện trạng lâm nghiệp tỉnh thuộc lưu vực sông Cầu năm2006 .25 Bảng 2.2: Bộ thơng số hiệu chỉnh cho mơ hình Hydrotel 35 Bảng 2.3: Các tiêu chuẩn đánh giá 36 Bảng 2.4 : Các số đánh giá mức độ mô giai đoạn 1997 - 2001 .36 Bảng 2.6: Giá trị hệ số xói mòn ( Bernard 1990) 40 Bảng 2.7: Bảng số liệu sử dụng mơ hình QUAL2E 48 Bảng 3.1: Danh sách trạm thủy văn 51 Bảng 3.2: Danh sách trạm khí tượng khu vực nghiên cứu 52 Bảng 3.3: Mức độ mơ mơ hình tương ứng với số Nash – Sutcliffe 55 Bảng 3.4: Đánh giá mức độ mơ dòng chảy giai đoạn 1997 - 2012 55 Bảng 3.5: Mức tăng nhiệt độ (oC) vào năm 2050 (kịch B1) trạm 61 Bảng 3.6: Mức thay đổi lượng mưa (%) vào năm 2050 (kịch B1) trạm 62 Bảng 3.7: Tổng lượng bùn cát lơ lửng tháng kịch A2 B1 tính cho năm 2050 (phân bố mưa 1999) 77 Bảng 3.8:Mức độ thay đổinhiệt độhàng thángtại trạmGia Bảy năm 2050 so với năm sở kịch B1 A2 (0C) 78 Bảng 3.9: Mức thay đổi tổng lượng BOD năm (%) điểm quan trắc năm 2050 kịch 84 Bảng 3.10:Mức thay đổi tổng lượng nitơnăm điểm quan trắc năm 2050 kịch 86 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ sử dụng mơ hình GIBSI 16 Hình 2.1: Bản đồ khu vực nghiên cứu 18 Hình 2.2: Mối quan hệ trao đổi liệu mơ hình 28 Hình 2.3 : Ví dụ xử lý mơ hình số độ cao (DEM) 30 Hình 2.4 : Ví dụ A) lưu vực chia thànhcác đơn vị thủy văn tương đối đồng (RHHU); B) hướng dòng chảy RHHUs .31 Hình 2.5: a) Phân loại sử dụng đất; B) Loại đất 31 Hình 2.6: Phân chia tầng đất chứa nước 32 Hình 2.7: Tam giác phân loại đất theo thành phần giới .34 Hình 2.8: Cách phân đoạn QUAL2E cho sơng đơn 45 Hình 2.9: Cách phân đoạn QUAL2E cho sơng có nhánh 45 Hình 2.10: Chia đoạn sơng thành phần tử 46 Hình 2.11: Cân dòng chảy 47 Hình 2.12: Các trình động học chuyển tải biến mơ hình 47 Hình 3.1: Vị trí trạm khí tượng chất lượng nước biểu diễn Hydrotel .54 Hình3.2: So sánh lưu lượng thực đo kết mơ hình trạm Gia Bảy giai đoạn 2009 – 2012 .56 Hình 3.3: Đơn vị thủy văn (lưu vực con) khu vực nghiên cứu 57 Hình 3.4: So sánh số liệu quan trắc mô số DO trạm (NSE=0.47, R2=0.63) 58 Hình 3.5: So sánh số liệu quan trắc mô số BOD trạm (NSE=0.76, R2=0.72) 59 Hình 3.6: So sánh số liệu quan trắc mô tiêu NH4+tại trạm (NSE=0.71, R2=0.70) 59 Hình 3.7: So sánh số liệu quan trắc mô tiêu nhiệt độ nước trạm (NSE=0.82, R2=0.88) 60 Hình 3.8: Lưu lượng trung bình ngày vào mùa mưa mùa khô thời kỳ 1997 – 2012 63 Hình 3.9: Tổng lượng dòng chảy tháng kịch (phân bố mưa 1999) .64 Hình 3.10: Tổng lượng dòng chảy tháng kịch ( phân bố mưa 2008) 65 Hình 3.11: Tổng lượng bùn cát tháng kịch ( phân bố mưa 1999) 66 Hình 3.12: Tổng lượng bùn cát tháng kịch B1 ( phân bố mưa 2008) .66 Hình 3.13: Nhiệt độ trung bình tháng kịch ( phân bố mưa 1999) 67 Hình 3.14: Nhiệt độ trung bình tháng kịch B1( phân bố mưa 2008) 68 Hình 3.15: Hàm lượng oxy hòa tan tháng kịch ( phân bố mưa 1999) 69 Hình 3.16: Tổng lượng oxy hòa tan tháng kịch ( phân bố mưa 1999) 70 Hình 3.17: Tổng lượng BOD tháng kịch (phân bố mưa 1999) 71 Hình 3.18: Tổng lượng BOD tháng kịch B1 (phân bố mưa 2008) 71 Hình 3.19: Tổng lượng ni tơ tháng kịch (phân bố mưa 1999) .72 Hình 3.20: Tổng lượng ni tơ tháng kịch B1(phân bố mưa 2008) .72 Hình 3.21: Mức độ thay đổi tổng lượng dòng chảy kịch (phân bố mưa 1999) 74 Hình 3.22: Mức độ thay đổi tổng lượng dòng chảy kịch ( phân bố mưa 2008) 75 Hình 3.23: Sự biến động tổng lượng dòng chảy tháng so sánh kịch B1 A2 (A2-B1) .75 Hình 3.24: Sự đồng pha mức tăng giảm lưu lượng mức tăng giảm tổng lượng chất rắn lơ lửng trường hợp 76 a) sử dụng đường phân bố mưa 1999 76 b) sử dụng đường phần bố mưa năm 2008 76 Hình 3.25: Mức chênh lệch nhiệt độ nước kịch A2 B1 79 (phân bố mưa 1999) 79 Hình 3.26: So sánh phần trăm giảm oxy hòa tan kịch B1 trường hợp sử dụng đường phân bố mưa 1999 2008 .80 Hình 3.27: Tổng lượng DO tháng kịch (phân bố mưa 1999) 80 Hình 3.28: Tổng lượng DO tháng kịch B1 (phân bố mưa 2008) 81 Hình 3.29: Thay đổi phần trăm DO theo tháng kịch A2 B1 (phân bố mưa 1999) 82 Hình 3.30: Phần trăm thay đổi tổng lượng BOD thángtính cho kịch B1 (phân bố mưa 1999) 82 Hình 3.31: Phần trăm thay đổi tổng lượng BOD tháng tính cho kịch B1 (phân bố mưa 2008) 83 Hình 3.32: So sánh tổng lượng BOD theo tháng kịch A2 B1 83 (phân bố mưa năm 1999) 83 Hình 3.33: Phần trăm thay đổi tổng ni tơ tháng vòng 50 năm (1999 – 2050) tính cho kịch B1 85 Hình 3.34: Tổng lượng nitơ tính cho năm 2050 (kịch B1) phương án phân bố mưa năm 1999 (a) 2008(b) .85 Hình 3.35: Cơ cấu nhu cầu nước ngành khu vực nghiên cứu [7] 87 Tháng (%) -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 10 11 12 A2-B1 Hình 3.29: Thay đổi phần trăm DO theo tháng kịch A2 B1 (phân bố mưa 1999)  Nhu cầu oxy sinh học Các nghiên cứu khác [16, 17, 23] cho thấy gia tăng BOD nhiệt độ gia tăng, nguyên nhân ảnh hưởng thiếu hụt DO Tuy nhiên kết mô mơ hình GIBSI cho thấy thay đổi nồng độ BOD không theo xu hướng Tuy nồng độ BOD số tháng tăng xong tổng BOD năm giảm rõ rệt, đặc biệt sử dụng đường phân bố mưa năm 2008 cho thấy nồng độ BOD giảm tất tháng (Hình 3.30, 3.31) Đơn vị % 15 10 -5 10 11 12 -10 -15 Tháng Hình 3.30: Phần trăm thay đổi tổng lượng BOD thángtính cho kịch B1 (phân bố mưa 1999) 82 Đơn vị % -2 -4 -6 -8 -10 -12 10 11 12 Tháng Hình 3.31: Phần trăm thay đổi tổng lượng BOD tháng tính cho kịch B1 (phân bố mưa 2008) So sánh tổng lượng BOD tính cho tháng kịch A2 B1 (phân Tấn bố mưa 1999) khơng có chênh lệch nhiều (Hình 3.32) 350 300 250 200 150 100 50 Tháng Cơ sở B1 10 11 12 A2 Hình 3.32: So sánh tổng lượng BOD theo tháng kịch A2 B1 (phân bố mưa năm 1999) Bảng 3.9 cho thấy tính tốn điểm quan trắc khác có xu giảm tổng lượng BOD tương tự điểm quan trắc Gia Bảy 83 Bảng 3.9: Mức thay đổi tổng lượng BOD năm (%) điểm quan trắc năm 2050 kịch Năm sở B1 A2 (Tấn) (%) (%) 1999 2008 Phân bố mưa 1999 Phân bố mưa 2008 Phân bố mưa 1999 Phân bố mưa 2008 Cầu Vát 1500.89 3506.97 -8.10 -3.60 -9.20 -4.14 Gia Bảy 2396.93 4117.81 -4.22 -2.08 -4.82 -2.39 GiangTiên 179.99 317.18 -1.23 -0.99 -1.40 -1.16 Thần Sa 171.08 426.70 -1.23 0.67 -1.46 0.72 Thác Riềng 768.38 1260.60 -2.14 -1.16 -2.45 -1.36 Như vậy, không tính đến yếu tố phát triển kinh tế xã hội, kết mô nồng độ BOD nước sông vào năm 2050 điểm quan trắc Gia Bảy cho kết thấp so với Tuy nhiên thay đổi nhiệt độ lượng mưa không tác động lên hàm lượng BOD nước theo chiều định So sánh kết kịch A2 B1 cho thấy số tháng, lượng BOD nước tăng lên với mức độ khơng nhiều Mặc dù cần có thêm nghiên cứu để kết luận ảnh hưởng BĐKH đến nồng độ BOD nước, nhiên, gợi ý tác động theo hướng tích cực BĐKH  Hàm lượng chất dinh dưỡng Kết hàm lượng ni tơ chạy mơ hình theo phân bố mưa năm 1999 có xu tăng tất tháng Tuy nhiên kết với phân bố mưa năm 2008 có nhiều biến động phức tạp (Hình 3.33) Với phương án thứ nhất, tổng lượng nitơ tăng nhiều vào tháng (tăng 17%) Với kết mơ hình sử dụng đường mưa ngày dạng năm nhiều nước 84 (2008), mức tăng đạt cực đại giai đoạn (tháng 6, 7) Điều giải thích sau thời gian mùa khô, nitơ lớp đất bề mặt trận mưa đầu mùa kéo theo vào sông suối làm tăng đột ngột hàm lượng ni tơ nước (%) 20 15 10 -5 Tháng 10 11 12 kết theo phân bố mƣa năm 1999 kết theo phân bố mƣa năm 2008 Hình 3.33: Phần trăm thay đổi tổng ni tơ tháng vòng 50 năm (1999 – 2050) tính cho kịch B1 (Tấn) 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 10 11 12 Tháng 10 11 12 Tháng 1999 2008 2050 (B1) 2050(B1) (a) (b) Hình 3.34: Tổng lượng nitơ tính cho năm 2050 (kịch B1) phương án phân bố mưa năm 1999 (a) 2008(b) 85 Mặc dù có biến động khơng nhiều song phương án sử dụng đường mưa năm 2008 cho thấy tổng lượng nitơ nước nhiều so với phương án sử dụng đường mưa năm 1999 Tổng lượng nitơ năm 2050 tính theo phương án năm nước lớn 6.598,36 tấn, gấp lần so với phương án năm nước kiệt (2.006,96 tấn) (Hình 3.34) Bảng 3.10 so sánh tổng lượng nitơ tính tốn cho năm 2050 kịch B1 A2 Các số liệu tính tốn trạm quan trắc khác cho thấy nồng độ nitơ tổng năm tăng kịch bản.Ở kịch phát thải cao cho thấy tổng lượng ni tơ lớn kịch phát thải thấp Như thấy rằng, yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến tổng lượng ni tơ lưu vực sông Bảng 3.10:Mức thay đổi tổng lượng nitơnăm điểm quan trắc năm 2050 kịch Năm sở (tấn) Trạm B1(%) A2(%) Phân bố mưa 2008 Phân bố mưa 1999 Phân bố mưa 2008 1999 2008 Phân bố mưa 1999 Cầu Vát 1019.04 1435.56 1.23 1.37 1.53 1.51 Gia Bảy 421.64 650.69 2.07 1.37 2.56 1.50 GiangTiên 24.63 37.85 2.97 0.63 3.58 0.75 Thần sa 11.96 29.14 3.02 0.46 3.54 0.39 Thác Riềng 101.62 153.55 0.75 1.54 0.95 1.73 Như thấy rằng, xu ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến lượng dòng chảy, chất rắn lơ lửng, nhiệt độ nước, tổng lượng oxy hòa tan, tổng nitơ theo xu tiêu cực Mức độ ảnh hưởng có dòng chảy kiệt nhiều so với năm có dòng chảy lớn Ở kịch cao hơn, mức độ ảnh hưởng lớn Riêng tổng hàm lượng BOD có xu ảnh hưởng tích cực 86 3.4 Những vấn đề đặt chất lƣợng nƣớc LVS Cầu bối cảnh BĐKH, định hƣớng giải pháp 3.4.1 Những vấn đề chất lượng nước LVS Cầu bối cảnh BĐKH  Vấn đề thiếu nước Theo nghiên cứu khác cho thấy, LVS Cầu thiếu khoảng 76.847 triệu m3 nước Lượng nước thiếu tập trung chủ yếu vùng sông Cà Lồ với tổng lượng thiếu 60.356 triệu m3 chiếm 78.5% tổng lượng nước thiếu toàn lưu vực Vùng thượng du sông Cầu thiếu tổng lượng nước 12.89 triệu m3[7] Tình trạng thiếu nước xảy vào tháng mùa kiệt từ tháng XI đến tháng III vào thời gian nhu cầu sử dụng nước cho nông nghiệp lớn, đồng thời lượng mưa Khu vực thiếu nước chủ yếu tập trung đồng bằng, vùng đông dân cư nhiều hoạt động kinh tế xã hội đòi hỏi nhu cầu sử dụng nước lớn Theo kết tính tốn năm 2050, tác động BĐKH, tình trạng thiếu nước trở nên nghiêm trọng Hình 3.35: Cơ cấu nhu cầu nước ngành khu vực nghiên cứu [7] Các kết tính tốn cân nước LVS Cầu cho thấy trồng trọt ngành kinh tế chủ đạo Nhu cầu nước cho trồng trọt xấp xỉ 50% tổng lượng nước tiêu thụ toàn lưu vực Mặc dù nhu cầu nước tưới vùng thượng du Sông Cầu không chiếm tỉ lệ nhiều vùng trung hạ du, thiếu hụt xu phân 87 bố nước ngày cực đoan dự báo gây áp lực tương đối lớn hoạt động nông nghiệp khu vực  Vấn đề gia tăng chất rắn lơ lửng Sự có mặt chất rắn lơ lửng nước gây vấn đề tắc nghẽn hệ thống xử lý nước, làm hỏng thiết bị Nồng độ chất rắn lơ lửng cao ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống thủy sinh, làm chặn ánh sáng từ truyền qua nước, ảnh hưởng q trình quang hợp Như vậy, ngồi đời sống sinh vật, chất rắn lơ lửng nước ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước sinh hoạt nhu cầu sử dụng nước số ngành công nghiệp khác Tình trạng thiếu nước dự báo từ phân tích mang đến nguy làm gia tăng nồng độ chất rắn lơ lửng nước Điều làm tăng thêm áp lực nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt số ngành công nghiệp  Vấn đề gia tăng nhiệt độ Việc tăng nhiệt độ khơng khí làm gia tăng nhiệt độ nước Mức độ gia tăng khu vực nghiên cứu dự báo khoảng 1,50C vòng 50 năm Việc tăng nhiệt độ nước ảnh hưởng nhiều đến đời sống thủy sinh vật, đặc biệt loài thủy sinh nước thích nghi lồi sinh vật nước loài sống đại dương Nguy đe dọa loại thủy sản vốn nguồn kinh tế cho nhiều người dân khu vực Mặt khác nhiệt độ nước làm thay đổi chu trình sinh lý hóa nước, đặc biệt làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan, từ làm giảm khả tự làm thủy vực  Vấn đề suy giảm oxy hòa tan Sự thiếu hụt lượng oxy hòa tan nước tác động biến đổi khí hậu vấn đề quan tâm ảnh hưởng tới đời sống thủy sinh vật Kết mơ hình cho thấy suy giảm hàm lượng oxy hòa tan rõ rệt nước Hàm lượng oxy hòa tan nước có vai trò quan trọng đời sống thủy sinh vật Cũng giống người động vật cạn cần oxy để thở, tôm cá cần oxy để hô hấp trì sống Bất kể thay đổi 88 hàm lượng oxy hòa tan nước, dù cao hay thấp có ảnh hưởng đến phát triển bình thường động vật thủy sản  Vấn đề gia tăng hàm lượng chất dinh dưỡng Các kết nghiên cứu từ năm 2010 đến cho thấy thành phần thủy sinh vật LVS Cầu có dấu hiệu bị suy giảm, xuất số nhóm sinh vật thị cho thủy vực bị nhiễm bẩn hữu Các nhóm thực vật nổi, động vật suy giảm nghiêm trọng dẫn đến suy giảm nguồn cung cấp thức ăn cho nhóm tơm cua, cá [2] Trong nghiên cứu khác, đa số thủy vực nghiên cứu thấy xu hướng nồng độ dinh dưỡng tăng mùa đông giảm mùa hè [14, 20, 24] Tuy nhiên xu tăng giảm không biểu rõ kết tính tốn Điều giải thích khu vực nghiên cứu khơng phải thủy vực có độ sâu lớn nên không tạo nên phân tầng nhiều nước Mặt khác vùng thượng lưu nên dòng chảy ln xáo trộn, tạo điều kiện cho trình oxy hóa diễn liên tục Sự gia tăng diễn sau tháng có lượng mưa lớn, điều giải thích dòng chảy tăng, mang theo chất dinh dưỡng từ đất nguồn thải vào dòng chảy sơng 3.4.2 Định hướng giải pháp  Giải pháp quản lý quy hoạch Từ phân tích ảnh hưởng biến đổi khí hậu chất lượng nước cho thấy, dòng chảy lưu vực sơng Cầu có xu biến đổi theo hướng tiêu cực bối cảnh BĐKH, vậy, việc quy hoạch sở hạ tầng giao thông cấp điện, cấp nước cần xem xét rà sốt để giảm nhẹ thích ứng với tác động tiêu cực biến đổi khí hậu Đối với dự án thoát nước cần bổ sung phương án quy hoạch thoát nước cưỡng để chống ngập úng mưa cường độ cao, nước sông lên cao Ngồi ra, cần có nghiên cứu điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất cho khu đô thị, khu vực dân cư nơi có nguy bị ảnh hưởng lũ lụt, hạn hán 89 Cần xem xét lồng ghép kế hoạch hành động ứng phó với biến đổi khí hậu tỉnh Thái Nguyên Bắc Kạn vào chương trình, dự án phát triển tỉnh quy hoạch sử dụng đất, tài nguyên nước, đặc biệt ngành nông nghiệp, thủy sản  Các giải pháp kỹ thuật, công nghệ thích ứng với biến đổi khí hậu - Tuy khu vực nghiên cứu có lượng mưa tương đối dồi (lượng mưa trung bình năm vào khoảng từ 1.500 - 2.700mm) song lượng nước mưa lại thẳng vào hệ thống tiêu thoát nước đổ vào hệ thống sơng suối Vì vậy, cần thiết lập hệ thống thu nước mưa hộ gia đình thông qua hệ thống thu nước từ mái nhà Lượng nước sử dụng đa mục đích dùng nhà vệ sinh, làm nước tưới … Thông qua việc áp dụng biện pháp để thu giữ nước mưa làm giảm bớt áp lực việc thiếu nước tháng mùa khô - Chuyển đổi cấu trồng theo hướng sử dụng nước hơn, chịu hạn hơn, xen canh, luân canh với trồng có khả che phủ cải tạo đất Sử dụng giống ngắn ngày để né tránh thiên tai - Xu gia tăng nhiệt độ nước cần quan trắc kiểm tra thường xuyên Trong xây dựng sách hỗ trợ phát triển nơng nghiệp, cần tính đến yếu tố thay đổi nhiệt độ để có tư vấn lên kế hoạch xây dựng cấu nông nghiệp hợp lý Gia tăng nhiệt độ dẫn đến gia tăng bốc hơi, sử dụng đường ống kín thay cho kênh hở, kết hợp hồ chứa nước riêng rẽ tạo thành hệ thống, sử dụng phương pháp tái nạp nhân tạo để hạn chế bốc - Sự thay đổi chất lượng nước ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống người dân, cần có biện pháp nâng cao nhiên thức cho người dân tác động BĐKH giải pháp thích ứng Các kết quan trắc, kết đánh giá chất lượng nước xu biến đổi chất lượng nước cần công bố rộng rãi định hướng sử dụng hợp lý đến người dân 90  Các giải pháp kinh tế thích ứng với biến đổi khí hậu Bên cạnh giải pháp đầu tư sở hạ tầng cho người dân, số giải pháp đầu tư tài khác cần xem xét: cho vay xây dựng nhà kiên cố, xây dựng sở hạ tầng cấp nước, cấp điện thoát nước; tư vấn người dân di chuyển địa điểm nhà hoạt động sản xuất đến vùng nơi an toàn hơn; hướng dẫn người dân biện pháp phòng ngừa hạn chế tác động tiêu cực (biện pháp chống bão, biện pháp xử lý nước ăn, nước sinh hoạt, biện pháp phòng ngừa bệnh dịch cho người gia súc, biện pháp vệ sinh môi trường sau thiên tai bão, lũ, úng ngập ) Đầu tư xây dựng thực thi chương trình phương tiện kỹ thuật hỗ trợ cho vùng nhạy cảm với tai biến phát sinh biến đổi khí hậu (chương trình chống úng ngập, cứu nạn thiên tai, hỗ trợ người nghèo lương thực, thực phẩm thuốc chữa bệnh, di dân ổn định hoạt động sản xuất ) 91 KẾT LUẬN Luận văn đạt số kết rút số kết luận sau: Tiến hành kiểm định lại mơ hình GIBSI dựa tham số hiệu chỉnh từ đề tài “Quản lý tổng hợp LVS Cầu”, trình kiểm định tiến hành cho số liệu giai đoạn 2008 – 2012, kết kiểm định cho thấy mơ hình đạt mức độ mô phù hợp để ứng dụng cho khu vực nghiên cứu Kết chạy mô hình GIBSI cho thấy ảnh hưởng BĐKH đến chất lượng nước lưu vực sông Cầu sau: - Tổng lượng dòng chảy biến đổi theo xu cực đoan hơn, nghĩa lưu lượng tăng tháng mùa mưa kiệt tháng mùa khơ Mức độ biến động năm nhiều nước năm kiệt Biểu chủ yếu biến đổi khí hậu thay đổi thời gian phân phối thay đổi lượng - Các chất rắn lơ lửng nước có biến động pha với lưu lượng Ảnh hưởng yếu tố khí hậu năm kiệt nước biểu rõ ràng Sự khác biệt kịch biến đổi khí hậu khơng nhiều - Nhiệt độ dự báo gia tăng mức từ 0,80C đến 1,50C vòng 50 năm (1999 – 2050), mức thay đổi nhiệt độ kịch không đáng kể (0,20C) xong yếu tố cần lưu ý hệ sinh thái nhạy cảm - Oxy hòa tan nước giảm tác động BĐKH Sự suy giảm năm kiệt nước diễn mạnh mẽ so với năm nhiều nước Trong kịch phát thải caohơn có suy giảm oxy nhiều so với kịch phát thải thấp - Hàm lượng BOD có xu giảm, đặc biệt năm có dòng chảy lớn Các tính tốn cho kịch phát thải cao cho thấy tổng lượng BOD giảm Tại điểm quan trắc khác cho thấy xu tương tự Mặc dù cần có thêm nghiên cứu khác để kết luận ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến xu biến động BOD này, xong 92 điểm đáng lưu ý ảnh hưởng tích cực biến đổi khí hậu đến chất lượng nước sơng - Ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến hàm lượng chất dinh dưỡng (tổng ni tơ) cho làm gia tăng tổng lượng chất dinh dưỡng nước Ảnh hưởng biểu rõ năm kiệt nước Ở kịch phát thải cao mức độ gia tăng cao Luận văn số điểm hạn chế sau: - Các số liệu chủ yếu đánh giá điểm quan trắc (Gia Bảy), số liệu có xu khác thường đánh giá thêm số điểm quan trắc khác Cần có thêm số liệu quan trắc nhiều điểm khác để có nhìn bao qt cho khu vực nghiên cứu - Kết kiểm định cho số chất lượng nước chủ yếu đạt kết khá, có số đạt kết (DO) độ xác kết dự báo hạn chế Ngun nhân mơ hình chưa tính tốn đến ảnh hưởng cơng trình thủy lợi, hệ thống tưới tiêu, ảnh hưởng trình thủy triều Đồng thời,do số liệu chất lượng nước hạn chế, không liên tục, thu số đợt khảo sát hàng năm việc hiệu chỉnh mơ hình cách hệ thống khó khăn Mặc dù nhiều hạn chế, xong kết nghiên cứu luận văn nguồn tham khảo đáng tin cậy cho việc dự báo xu ảnh hưởng BĐKH đến chất lượng nước, từ có giải pháp hợp lý công tác quản lý, quy hoạch sử dụng tài nguyên nước LVS Cầu Sự thay đổi chất lượng nước bối cảnh biến đổi khí hậu có tác động trực tiếp đến đời sống thủy sinh vật, nguồn nước sinh hoạt người dân nguồn nước sản xuất khu vực nghiên cứu Để đáp ứng nhu cầu phát triển tương lai, cần có biện pháp nhằm thích ứng với thay đổi Một biện pháp tự chủ động nguồn nước sử dụng, hạn chế ô nhiễm nguồn, có biện pháp kiểm sốt thường xun để kịp thời cung cấp thông tin cho người dân có hành động thích ứng kịp thời 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Tài nguyên Mơi trường (2012), Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, NXB Tài nguyên – Môi trường Bản đồ Việt nam, Hà nội Phan Thị Anh Đào nnk (2010),“Hiện trạng thủy sinh vật số nhánh sông lưu vực sông Cầu”,Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT, tr.102-109 Hà Ngọc Hiến (2012), Báo cáo tổng hợp nhiệm vụ hợp tác quốc tế nghị định thư với Canada “Quản lý tổng hợp lưu vực sông Cầu”, Bộ Khoa học Công nghệ, Hà Nội Hà Ngọc Hiến, Nguyễn Hồng Khánh, Nguyễn Minh Sơn, Tạ Đăng Tồn (2010), “Áp dụng mơ hình GIBSI mơ chất lượng nước lưu vực sơng Cầu”, Hội nghị Khoa học kỷ niệm 35 năm thành lập Viện KHCN Việt Nam, (10-2010), tr 278-288 Hà Ngọc Hiến, Đoàn Xuân Thủy,Nguyễn Hồng Khánh, Tạ Đăng Toàn, Nguyễn Minh Sơn, “Áp dụng mơ hình thủy văn Hydrotel cho lưu vực sông Cầu”, Hội nghị Khoa học Cơ học toàn quốc kỷ niệm 30 năm Viện Cơ học (Tập 1), tr.422-432 Trần Ngọc Lan (2008), Hóa học nước tự nhiên, NXB Đại học quốc gia Hà nội, Hà nội Nguyễn Phương Nhung (2011),Tính tốn cân nước hệ thống lưu vực sơng Cầu mơ hình MIKE BASIN, Luận văn thạc sĩ khoa học chuyên ngành Thủy văn học, khoa Khí tượng thủy văn, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà nội, Hà nội Nguyễn Ý Như, Nguyễn Thanh Sơn, Ngô Chí Tuấn (2010), “Tính tốn nhu cầu nước ngành kinh tế lưu vực sơng Cầu”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 26 (số 3S), tr 413 – 418 T ng cục môi trường (200 ) , Báo cáo tổng hợp nhiệm vụ Đi u tra, thống kê ngu n thải, trạng môi trư ng nh ng tác động đến môi trư ng VS cầu , Hà Nội 10 Lê Anh Tuấn (2011), “Nước biến đ i khí hậu: thử thách cho quản lý tài nguyên nước t ng hợp việt nam”, Hội thảo Quản lý t ng hợp sông rừng đầu nguồn 11 Viện Công nghệ môi trường (2011), Báo cáo khảo sát chất lượng nước sông Cầu phục vụ nghiên cứu hiệu chuẩn, hiệu chỉnh mơ hình quản lý lưu vực sơng (GIBSI) khuôn khổ dự án quản lý tổng hợp lưu vực sông Cầu, Đợt tháng Tháng 00 Đợt tháng 00 Đợt tháng 00 đợt 0, Hà Nội 12 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường (2000), Đặc điểm khí tượng, thủy văn môi trư ng nước lưu vực sông Cầu, Hà Nội 13 Trần Thanh Xuân, Trần Thục, Hoàng Minh Tuyển (2011),Tác động biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước việt nam, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà nội Tiếng Anh 14 Bryson Bates, Zbigniew W Kundzewicz, Shaohong Wu, Jean Palutikof (2008), Climate Change and water, IPCC 15 Centre for Ecology and Hydrology (2001) Summary Chess report – Climate, Hydrochemistry and Economics of Surface – water Systems, UK 16 Delpla, A.-V Jung, E Baures, M Clement, O Thomas (200 ),“Impacts of climate change on surface water quality in relation to drinking water production”, Environment International (35), pp.1225–1233 17 Eiji Komatsu, Takehiko Fukushimac, Hideo Harasawad (2007),“A modeling approach to forecast the effect of long-term climate change on lake water quality”, Ecological modelling (209), pp.351–366 18 Environment Agency (2007), Preparing for climate change impacts on freshwater ecosystems, USA 19 Environment Agency (2008), Potential impacts of climate change on river water quality, USA 20 M.A Mimikou, E Baltas, E Varanou, K Pantazis (2000), “Regional impacts of climate change on water resources quantity and quality indicators”, Journal of Hydrology (234), pp 95-109 21 Martin Erlandsson, Neil Cory, Stephan Köhler, Kevin Bishop (2010), “Direct and indirect effects of increasing dissolved organic carbon levels on pH in lakes recovering from acidification”, Journal of geophysical Research: Biogeosciences (115), pp.304 - 308 22 National Institude for Public Health and the Environment (2010), Impact of climate change on water quality in the Netherlands, Netherlands 23 Priyantha Ranjan , So Kazama , Masaki Sawamoto(2006),“Effects of climate change on coastal fresh groundwater resources”, Global Environmental Change, 16 (4), pp.388-399 24 R.C Ferrier, P.G Whitehead, C.Sefton, A.C Edwardsi and K Pugh (1995), “Modelling impacts of land use change and climate change on nitratenitrogen in the river Don, north east Scotland”, Water resources (vol 29, no 8), pp 1950 – 1956 ... HỌC TỰ NHIÊN - Đào Thị Thu Hường ÁP DỤNG MƠ HÌNH GIBSI ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC KHU VỰC THƯỢNG DU LƯU VỰC SÔNG CẦU TRONG BỐI CÁNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chun ngành: Khoa học Mơi trường Mã số:... báo tin cậy Đề tài Áp dụng mơ hình GIBSI đánh giá chất lượng nước khu vực thượng du LVS Cầu bối cảnh BĐKH” lựa chọn khu vực sông Cầu trung tâm vùng Đông Bắc Việt Nam Đây khu vực có vị trí địa... 3.3.4 Đánh giá biến động chất lượng nước tác động BĐKH .73 3.4 Những vấn đề đặt chất lượng nước LVS Cầu bối cảnh BĐKH, định hướng giải pháp 87 3.4.1 Những vấn đề chất lượng nước LVS Cầu bối