Tác động của biến đổi khí hậu lên tài nguyên nước và các biện pháp thíc ứng (lưu vực sông hồng thái bình)

Biên trên và biên dưới được sử dụng trong IIIÔ phong dòng chảy lũ Tài liệu k h í tượng thủy văn Đe mô phỏng lũ trên hệ thống sông Hồng - Thái Bình, số liệu lưu lượng, mực nước các trạm t

M ụ c lục

M u c lu c 1

Danh mục b ản g 3

Danh mục hình 4

C H Ư Ơ N G I M Ụ C T I Ê U , N H I Ệ M v ụ CỦA D ự Á N 5

1.1 Bối cảnh và sự cần thiết của dự án 5

1.2 Mục ticii của dự á n 7

1 2 1 M ụ c t i ê u c h u n g 7

1 2 2 M ụ c t i ê u c ụ t h ể 7

1 3 Các k ế t q u ả của d ự á n 7

2 CHƯƠNG II CÁC M Ô HÌNH Đ ư ợ c ỨNG DỤNG TRONG TÍNH TOÁN TÁC Đ Ộ N G C Ủ A B 1 É N Đ Ỏ I K H Í H Ậ U Đ É N T À I N G U Y Ê N N Ư Ớ C 8

2 1 M ô h ì n h t h ủ ỵ v ă n 8

2 1 1 D ữ l i ệ u đ ầ u v à o 8

2 1 2 D ữ k i ệ u đ ầ u r a c ủ a m ô h ì n h 10

2.1.3 Phân chia lưu vực và sổ liệu sừ dụng 10

2.2 Mô hình thủy lực 12

2 2 1 Y ê u c ầ u s ố l i ệ u đ ầ u v à o 1 2 2.2.2 Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình thủy lự c 15

2 3 M ô h ì n h p h â n p h ố i n g u ồ n n ư ớ c 18

2 3 1 S ố l i ệ u đ ầ u v à o m ô h ì n h 18

2 3 2 H i ệ u c h i n h k i ể m đ ị n h m ô h ì n h 20

3 CHƯƠNG III CÁC KICH BẢN BIÉN ĐỔI KHÍ HẬU Ở LƯU v ự c SÔNG H Ồ N G - T H Á I B Ì N H V A Đ Á N H G I Á T Á C Đ Ộ N G C Ủ A N Ó L Ê N N G Ư Ỏ N N Ư Ớ C 21

3.1 Các kịch hản khí hậu Iiru vực sông Hồng - Thái B ình 21

3 1 1 N h i ệ t đ ộ ! 7 7 21

3.1.2 B ố c hơi tiềm năng 21

3 1 3 v ề l ư ợ n g m ư a 2 4 3 1 4 K ị c h b à n n ư ớ c b i ể n d â n g 2 5 3.2 Tác động của BĐKH đến chế độ dòng chảy 26

3 2 1 D ò n g c h ả y n ă m 2 6 3 2 2 D ò n g c h ả y m ù a 2 7 4 C H Ư Ơ N C Ỉ I V T Á C Đ Ộ N G C Ủ A B I Ế N Đ Ó I K H Í H Ậ U L Ê N C H É Đ ộ T H Ủ Y L ự c V À X Â M N H Ậ P M Ậ N C Ử A S Ô N G ’ 2 9 4.1 Tác động của BĐKLH iên dòng mực nước lũ 29

4.2 Tác động của BĐKH lên xâm nhập m ặ n 30

4.2.1 Kịch bản B I 30

4 2 2 K ị c h b ả n B 2 3 2 4 2 3 K Ì c h Đ ả n A 2 3 3 5 C H Ư Ơ N G V T Á C Đ Ộ N G C Ủ A B I Ế N Đ Ò I K H Í H Ậ U Đ É N N H U C Ầ U N Ư Ớ C V À T H Ủ Y Đ I Ệ N 3 5 5.1 Nhu cầu dùng nước phát triển hiện trạng và quy hoạch năm 2020 35

5.2 Tác động của bicn đổi khí hậu đến nhu cầu dùng nước và thủy điện 35

5 2 1 T h a y đ ô i n h u c ầ u d ù n g n ư ớ c 35

5 2 2 C â n b ằ n g n ư ớ c h ệ t h ố n g 3 8

5 2 3 T á c d ộ n g c ủ a b i ế n đ ổ i k h í h ậ u đ ế n t h ủ y đ i ệ n 5 0

6 CHƯƠNG VI KẺT LIIẶN

T À I L I Ệ U T H A M K H Ả O 5 8

Danh mục hình•

H ì n h 2 -1 B ả n đ ồ c h i a l ư u v ự c s ô n g H ồ n g - T h á i B ì n h 12

H ì n h 2 - 2 S ơ đ ồ h ệ t h ố n g s ô n g H ồ n g - T h á i B ì n h 13

H ì n h 2 - 3 H ệ t h ố n g s ô n g t r ê n m ô h ì n h M I K E 1 1 13

H ì n h 2 - 4 S ơ đ ồ c â n b ằ n g n ư ớ c h ệ t h ố n g s ô n g H ồ n g - T h á i B ì n h 19

H ì : n h 3 -1 S ự g i a t ă n g c ủ a n h i ệ t đ ộ s o v ó i t h ờ i k ỳ n ề n 22

I ỉ ì n h 2-1 S o s á n h g i ữ a l ư ợ n g m ư a t r u n g b ì n h c á c g i a i đ o ạ n t h e o c á c k ị c h b ả n B Đ K I I vớri giai o ạ n nền trê n l ư u v ự c s ô n g H ồ n g - T h á i B ì n h 25

H ì ; n h 3 - 3 T ý l ệ t h a y đ ổ i ( % ) l ư u l ư ợ n g đ i n h l ũ t h i ế t k ế 1 % t h e o c á c k ị c h b à n b i ế n đ ồ i k h á h ậ u 2 8 H ì : n h 4 -1 M ự c n ư ớ c t ạ i t r ạ m H à N ộ i v à P h ả L ạ i t h e o c á c k ị c h b ả n b i ế n đ ồ i k h í h ậ u 3 0 H ì n h 5-1 Đ ộ t h i ệ u h ụ t t r ê n l ư u v ự c H ồ n g - T h á i B ì n h _ K B B 2 3 9 Hì n h 5 - 2 Đ ộ th iế u h ụ t t r ê n l ư u v ự c H ồ n g - T h á i B ìn h th e o k ị c h b à n B I 4 0 H ì n h 5 - 3 Đ ộ i h i ế u h ụ t t r ê n l ư u v ự c n ồ n g - T h á i B ì n h t h e o k ị c h b ả n A 2 4 2 H ì n h 5 - 4 Đ ộ t h i ế u h ụ t t r ê n l ư u v ự c H ồ n g - T h á i B ì n h t h e o 3 k ị c h b ả n B 2 4 4 H L n li 5 - 5 T ổ n g l ư ợ n g t h i ế u h ụ t t r c n l ư u v ự c H ồ n g - T h á i B ì n h t n e o 3 k ị c h b à n 4 4 Hì.nh 5-6 Dộ thiếu hụt trcn lưu vực Hồng - Thái Bình theo kịch bản A2, B 1 ,B2 46

H ì : n h 5 - 7 T ồ n g l ư ợ n g t h i ế u h ụ t t r ê n lưu v ự c H ồ n g - T h á i B ì n h ở 3 k ị c h b ả n 4 7 H ì : n h 5 - 8 C ô n g s u ấ t t r u n g b ì n h t r ê n l u n v ự c H ồ n g - T h á i B ì n h t h e o 3 k ị c h bản 5 2 H ù n h 5-9 C ô n g s u ấ t t r u n g b ì n h trẽ n lư u v ự c H ồ n g - T h á i B ìn h t h e o 3 k ịc h b ả n 54

CH ƯƠNG I MỤC TIÊU, NHIỆM v ụ CỦA DỤ ÁN• ' • • •

CH Ư ƠN G II C Á C M Ô HÌNH Được Ứ N G DUNG TRỌNCỈ

7ÍNH TOÁN TÁC ĐỘNG CỦA BIÊN ĐỐI KHÍ HẬU ĐÉN

Bảng 2-1 Danh sách các trạm bốc hoi sử dụng trên lưu vực sông

Bang 2-2 Danh sách các trạm mưa sử dụng trên lưu vực sông

và từ 1993 đến 2000 để kiểm định thông số mô hình Trạm Thác Bưởi có số liệu

Bảng 2-3 Kết quả kiểm định và hiệu chỉnh mô hình N AM của lưu vực

sông H ồng - Thái Bình tại các trạm thủy văn chính

C h u t h í c h

_ | L u \f v u c s ủ n g Đ ã

L m t VI/C s õ n g L ó I.IJU v ụ c s ỏ n g T h a o _j L u \j VUC í íỏ n g O á y

.2 Yeu cau so lieu đâu vào

Mạng lưới sông và sơ đồ tính

Hệ thống sông Hồng - Thái Bình là một mạng lưới phức tạp với nhiều lưu vực ớn như lưu vực sông Đà, sông Thao, sông Lô phía thượng lưu; ờ hạ du là vùni đồng bằng rộng lớn với mạng lưới sông ngòi chằng chịt Hệ thống sông Hồn' được nối với hệ thống sông Thái Bình thông qua 2 sông chủ yếu đó là sônị Đuống và sông Luộc Dòng chảy trên lun vực sông Hồng - Thái Bình đổ ra biển Đông tại 9 cửa chính: Đáy, Ninh Cơ, Ba Lạt, Trà Lý, Thái Bình, Văn ú c , Lạc! Tray, c ấ m , Đá Bạch

Sơ đồ mạng hệ thống sông được mô tả như trong Hình 2-2

Hình 2-2 Sơ đồ hệ thống sông Hồng - Thái Bình

Đê mô phòng dòng chảy lũ trên lưu vực sông Hông - Thái Bình, mô hìnhMIKE 11 đã được áp dụng Đây là một mô hình của Viện Thủy lực Đan Mạch

r \ • Ã f * A I • A

Diêu kiện biên

Biên trẽn: Là quá trình lưu lượng giờ thực đo tại các trạm thuỷ văn khống

Hàm Yên (sông Lô), Chiêm Hoá (sông Gâm), Phú Cường (Cà Lồ), Thác Bười (sông Cầu), Cầu Sơn (sông Thương), Chũ (sông Lục Nam) Ngoài ra còn có biên lưu lượng tính toán theo mô hình NAM tại hai trạm Hưng Thi (sông Hoàng Long) và Ba Thá (sông Đáy)

thống bao gồm cửa Đáy, cửa Ninh Cơ; cửa Ba Lạt, cửa Trà Lý, cửa Thái Bình, cửa Văn ủ c , cửa Lạch Tray, cửa c ấ m (cửa Nam Triệu), cửa Đá Bạch

Tài liệu địa hìnlĩ lòng dẫn

khoảng thời gian từ 1998-2000 do Viện Quy hoạch Thuỷ Lợi và Đoàn Khảo sát Sông Hồng đo đạc bao gồm 994 mặt cắt Hệ số nhám được tính riêng cho từng mặt cắt tuỳ theo điều kiện thực tế của từng mặt cat theo công thức kinh nghiệm

và thường dao động trong khoảng 0,018-0,045 Trong quá trình hiệu chỉnh mô hình kết hợp tham khảo thông tin điều tra thực địa

Bảng 2-4 Biên trên và biên dưới được sử dụng trong IIIÔ phong dòng chảy lũ

Tài liệu k h í tượng thủy văn

Đe mô phỏng lũ trên hệ thống sông Hồng - Thái Bình, số liệu lưu lượng, mực nước các trạm trẽn lưu vực các tháng VIII các năm 1996 và 2002 được sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình

Để mô phỏng các trận lũ trong tương lai theo các kịch bản biến đổi khí hậu, các trận lũ được thu phóng từ trận lũ lịch sử năm 1996

Ịỉiệu chỉnh mô hình thủy lực mùa lũ

Mô hình được hiệu chinh theo số liệu thực đo của trận lũ VII1/1996

Kêt quả hiệu chỉnh tại các trạm cho thấy với bộ thông số tìm được trong

mô hình đã mô phỏng khá tốt dòng chảy lũ tại các vị trí kiểm tra trên hệ thổng sông Hồng - Thái Bình cho thấy mô hình đã mô phỏng tốt dạng đường quá trình

10 và thời gian xuất hiện đỉnh lũ Tại một số vị trí quan trọng như Hà Nội, chênh lệch giữa đỉnh lù thực đo và tính toán là rất nhỏ

Theo chỉ tiêu đánh giá NASH như trong Bảng 2-5 cũng cho thấy các vị trí kiểm tra đều có chỉ số NASH đạt trên 90% Đây là kết quả mô phòng khá tốt dòng chảy lũ trên lưu vực

2 2 2 Kiệu ch ín h , kiểm đ ịn h m ô hình thủy lực

Bảng 2-5 Kết quả hiệu chỉnh mô hình tính toán dòng chảy lũ

trên sông Hồng - Thái Bình

ở bước hiệu chinh mô hình

Kiếm định mô hình thủy lực mùa lũ

Thông qua chỉ tiêu NASH như trong Bảng 2-6 cho thấy phần lớn các trạm đều có kết quả đạt trên 88%, đặc biệt tại trạm Hà Nội chỉ số NASH đạt gần 98%

Bảng 2-6 Kết quả kiểm định mô hình tính toán dòng chảy lũ

Từ kết quả hiệu chỉnh trên đây với kết quả mô phong đạt mức tin cậy trong bài toán thuỷ lực, mô hình MIKE 1 1 được liếp tục áp dụng cho bài toán tính o á n dòng chảy lũ cho hệ thổng sông Hồng - Thái Bình theo các kịch bản biển dổi khí hậu.

Hiệu chinh mô hình tinh toán dòng chảy mùa kiệt

Sử dụng chuỗi sổ liệu Q, H tại các biên trên, biên dưới và biên kiểm tra theo tnời gian từ ỉ/XI/2001 đến 31/V/2002 để xác định bộ thông sổ của mô hình

Ket quả hiệu chỉnh mô hình được thể hiện dưới dạng các biểu đồ so sánh kết qiả tính toán và thực đo tại vị trí các trạm thủy văn kiểm tra trên mạng sông

đã nó ở trên và chi số kiểm định NASH tương ứng tại các trạm đó

Theo kết quả đánh giá qua các chi tiêu NASH và hệ sổ tương quan (R2) như trên Bảng 2-7 cũng cho thấy kết quả chênh lệch giữa tính toán và thực đo tại các tram quan trẳc trên lưu vực là trong phạm vi cho phép

Bảng 2-7 Các chi tiêu đánh giá kết quả hiệu chỉnh mô hìnli tính toán

dòng chảy mùa kiệt

N A S H ( % )

R 2 ( % )

N A S H ( % )

N A S H ( % )

R 2 ( % )

N A S H ( % )

Kiếm định mô hình tính toán dòng cháy mùa kiệt

Đe kiếm tra bộ thông số tìm được từ bước hiệu chỉnh có thực sự mô phỏng tốt dòng chảy mùa kiệt trên lưu vực sông Hồng - Thái Bình hay không, chuồi số liệu từ tháng XI/2003 đến V/2004 được sử đụng để kiểm định

Kết quá kiểm định mô hình cũng được thể hiện trên biểu đồ quá trình mực nước hoặc lưu lượng thực đo tại các trạm kiểm tra trong mạng, két hợp với chỉ tiêu kiểm định N A SH tương ứng

Chi tiêu đánh giá NASH như trong Bảng 2-8 cho thấy kết quả tính toán tại các trạm kiểm tra đa số đạt trên 80% Như vậy, có thể két luận bộ thông số tìm được của mô hình có thể mô phỏng tốt dòng chảy mùa kiệt trên lưu vực sông Hồng - Thái Bình, và với bộ thông số này có thể được áp dụng đế làm nền thủy lực cho tính toán xâm nhập mặn

N A S H ( % )

R 2 ( % )

N A S H ( % )

2.3.1 Số liệu đầu vào mô hình

S ơ đ ồ hệ th ố n g

Trên lưu vực sông Hồng - Thái Bình, căn cứ vào điều kiện địa hình, khí hậu, hệ thống công trình thủy lợi, đặc điểm phân bố dân cư, chúng tôi chia thành 6 vùng lớn (Đà, Thao, Lô, c ầ u , Nhuệ - Đáy, hạ du Hồng - Thái Bình) với

91 khu mhỏ

L u u v ự c s ô n g Đ à

Lưu vực sông Đà trên lãnh thổ Việt Nam được chia làm 10 khu nằm trên địa bàn của 6 tỉnh thành (Điện Biên, Lai Châu, Sơn La, Hòa Binh, Hà Nội, Phú Thọ) với diện tích khoảng 30.792 km 2

Lưu vực sông cầu

Lưu vực sông c ầ u , sông T hương và sông Lục Nam là thượng nguồn hệ thống sông Thái Bình Vùng c ầ u Thương Lục Nam nằm hoàn toàn trong lãnh thổ Việt Nam, thuộc địa bàn các tỉnh Bắc Cạn, Thái Nguyên, Lạng Sơn, Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Hà Nội Vùng được chia làm 2 phần chính: Sông Cầu, sông Thương - Lục Nam, với tổng diện tích là 12536 km2

Lưu vực Nhuệ - Đáy

Lưu vực sông Nhuệ Đáy được chia thành 17 khu trên địa bàn 5 tỉnh thành (Hà Nội, H à Nam, Hòa Bình, Nam Định, Ninh Bình), với tổng diện tích là 7820

k m

Hạ du Hồng - Thái Bình

V ùng hạ du sông Hồng - Thái Bình với diện tích đất tự nhiên là 6677 km2,

đi qua địa bàn 6 tỉnh: Bắc Ninh, Hải Dương, Hải Phòng, Hưng Yên, Thái Bình, Quảng N inh với tổng diện tích 6677krn2

Căn cứ vào nguyên tắc phân vùng phân khu, các phương án quy hoạch đã nghiên cứu, thực trạng hạ tầng cơ sở thuỷ lợi, kể thừa các nghiên cứu trước đây

và những dự báo phát triên tông hợp kinh tế xà hội trong tương lai, toàn bộ lưu vực sông H ồng - sông Thái Bình phần thuộc Việt Nam được phân làm 91 khu dùng nước được phân bố như sau: Sông Đà 10 khu, sông Thao 9 khu, sông Lô

16 khu, sông c ầ u - Thương 27 khu, Sông Đáy 17 khu, Hạ du Hồng - Thái Bình

12 khu

Đổi với các hồ chứa hiện có trong vùng nghiên cứu, theo nguyên lý mô phỏng của mô hình M KE BASIN có thể kết hợp các hồ chứa nhỏ vào làm một, như vậy trong sơ đồ cân bằng nước lun vực sông Hồng - Thái Bình giai đoạn hiện trạng sẽ bao gồm có 22 hồ chứa Các hồ chứa nhỏ được gộp lại thành một

hồ chứa lớn với các số liệu về đường đặc tính và dung tích tượng trưng

I *

Hình 2-4 So- đồ cân bằng niróc hệ thống sông Hồng - Thái Bình

S ố liệu đầu v à o m ô hình

19

SỐ liệu khí tượng thúy văn:bao gồm sổ liệu mưa và bốc hơi tại các trạm

thời đoạn từ 1980-2000

Số liệu nhu cầu nước: Nhu cầu nước của các ngành trồng trọt, chăn nuôi, thủy sản, công nghiệp, dịch vụ du lịch, sinh hoạt

Số liệu về hoạt động của hồ chứa: 5 hồ chứa lớn được đưa vào mô hình

Chảy, Tuyên Quang trên sông Gâm Ngoài ra còn 22 cụm hồ chứa làm nhiện vụ tưới cho các vùng tưới nhỏ cũng được xét tới

2.3.2 H iêu ch ỉn h kiểm đ in h m ô hình• •

Với dòng chảy được tính toán từ mưa thông qua mô hình NAM và số liệu nhu cầu nước năm 1995-2000 Chúng tôi đà tiến hành hiệu chình mô hình năm 1995-1997 và kiểm định mô hình MIKEBASIN với liệt năm 1998-2000

Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thể hiện qua chỉ sổ NASH tại một sổ nút kiểm tra có trạm đo đạc Qua kết quả tính toán ta thấy quá trình hiệu chỉnh kiểm định mô hình tương đổi tốt

B ảng 2-9 Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định thông qua chỉ số NASH

CHƯƠNG III CÁC KỊCH BẢN BI ÉN ĐÓI KH Í HẬU Ở L ư u

V ự c SÔNG HÒNG - THÁI BÌNH VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC

Theo kịch bản A2, trong giai đoạn từ 2020 đến 2099 nhiệt độ trung bìnhnăm tăng so với thời kỳ nền trung bình 2,8°c, nhiệt độ trung bình mùa lũ tăng3,0°c, còn trung bình mùa kiệt tăng 2,5°c

Theo kịch bản B l, nhiệt độ trung bình năm ở thời kỳ 2080-2099 tăng trung bình l,7 ° c so với thời kỳ nền; mùa lũ tăng khoảng 1,8°C; mùa kiệt tăng trung bình 1,5°c

Theo kịch bản B2, xu thế của nhiệt độ cũng tương tự như kịch bản A2 và

B 1, tuy nhiên không tăng mạnh như kịch bản A2 nhưng tăng nhiều hơn kịch bản

B l So giai đoạn 2080-2099 với thời kỳ nền ở nhiệt độ trung bình năm, trung bình mùa lũ và trung bình mùa kiệt cho thấy mức tăng lần lượt như sau: 2,3°c, 2,5 c và 2,1 °c

3.1.2 Bốc hơi tiềm năng

Do sự gia tăng của nhiệt độ khá mạnh, dẫn tới bốc hơi tiềm năng trên lưu vực sông Hồng - Thái Bình có xu hướng tăng dần ở tất cả các kịch bản A2, BI

và B2 Trong đó, kịch bàn A2 có lượng tăng mạnh nhất, kịch bản BI có lượng tăng ít nhất

Nhiệt đ ộ ư u n g b in h n á m tại tr a m Na m Đinh

Bang 3-1 Lirọng bốc hoi năm tại một số trạm (rên lưu vực

sông Hồng - Thái Bình

Kịch

bán Thời kỹ

H òa Dinh

Lai Chãu

Yên

n ả i 1

Hải

D ương

Hà Nam

Phủ Licn Lượng bốc hơi năm (m m )

3.13 v ề luong mưa

cả 5 kịch bản A2, B l , B2 Tuy nhiên, lượng mưa không tăng đều ờ tất cả các tháìg mà có xu hướng tăng lên rất mạnh vào mùa mưa và giám vào mùa khô

v ề lượng mưa mùa khô, lượng mưa giảm mạnh vào các tháng I (giảm so với thời kỳ nền trung bình 18,7% ở kịch bản A2, 15,8% ở kịch bản BI và 17,5%

ở kch bản B2), tháng III (giảm trung bình so với thời kỳ nền 8,8% ở kịch bản A2 4,9 ở kịch bản BI và 8,0% ở kịch bản B2), giảm nhẹ vào tháng IV (so với thờ kỳ nền lượng m ưa giảm trung bình theo các kịch bản A2, B l, B2 lần lượt vào khoảng 3,1%, 3,3% và 2,9%) Tuy nhiên, vào các tháng đầu và cuối mùa khc (V,XI,XII) lại có xu hướng tăng lên, vào tháng XI tăng trung bình 6,7%, 6,2(/0 và 6,3% so với thời kỳ nền ở các kịch bản A2, BI và B2; tháng XII tăng

B 1,B2; tương tự như vậy, tháng V có lượng mưa tăng nhẹ ớ các kịch bản A2, B1,B2 vào khoảng 1,3%» 1,1% và 1,2%

đ ặc biệt tăng mạnh vào tháng VII, VIII, nhưng giảm đi vào giai đoạn cuối của mùa mưa (tháng X) Chi tiết về sự thay đổi lượng mưa được minh họa cụ thể Ihìrứ 3-2

Xét lượng mưa trung bình năm từng thời kỳ, so với giai đoạn nền, lượng mưa trung bình năm các giai đoạn trong tương lai có xu hướng tăng lên rõ rệt, giai đoạn sau tăng nhanh hơn giai đoạn trước Trong giai đoạn 2020-2059, sự khác biệt giữa các kịch bản là không nhiều, kịch bản A2 tăng so với giai đoạn

n ền là 4%, kịch bản BI là 3,9% và B2 l à 4,1 %; đến giai đoạn 2060-2099, kịch bản A2 có sự gia tăng mạnh mẽ hơn so với kịch bản BI và B2 với lượng tăng trung bình là 8,7%, trong khi kịch bản BI và B2 tương ứng là 5,1% và 7,2%

Hình 3-2 So sánh giữa lượng mưa trung bình các giai đoạn theo các kịch bản

BĐKH với giai đoạn nền trên lưu vực sông Hồng - Thái Bình

3.1.4 K ịch bản n ư ớ c b iển d â n g

Một trong những yêu tố tác động của BĐKH là nước biển dâng Theo số liệu quan trắc tại các trạm hải văn dọc ven biển Việt Nam, tổc độ dâng lên của mực nước biển trung bình ở Việt Nam hiện nay là khoảng 3mm/năm (giai đoạn 1993-2008), tương đương với tốc độ tăng trung bình trên thế giới Trong khoảng

50 năm qua, mực nước biển tại Trạm hải văn Hòn Dấu dâng lên khoảng 20cm

Sự gia tăng của mực nước biển kéo theo sự gia tăng của mực nước trong sông, đặc biệt là về mùa lũ v ề mùa kiệt, nước biển dâng cao khiến cho xâm nhập mặn càng sâu vào trong đất liền, độ mặn trong sông cũng tăng lên theo đó

Theo các kịch bản phát thải thấp, trung bình và cao cho thấy vào giữa thế

kỷ 21 mực nước biển có thể dâng thêm 28 đến 33cm và đến cuối thế kỷ 21 mực nước hiển dâng thêm từ 65 đến 100cm so với thời kỳ 1980-1999

25

Bảng 3-2 M ực niróc biển dâng (cm) so vói thòi kỳ 1980-1999

Dòng chảy đến các trạm thủy văn và các lưu vực bộ phận trên sông Hồng

- Thái Bình được tính theo 3 kịch bản biến đổi khí hậu A2, B l, B2 và mỗi kịch bản được tính cho các thời kỳ: nền 1980-1999, 2020-2039, 2040- 2059, 2060-

2079, 2080-2099 Lượng mưa và bốc hơi tiềm năng được tính theo tỉ lệ % thay đổi lượng mưa và nhiệt độ tháng theo các kịch bản

3.2.1 D ò n g chảv n ăm

Hệ thống sông Hồng - Thái Bình là sự tập hợp của nhiều sông lớn khác nhau, sự biến thiên dòng chảy trên các lưu vực là khác nhau theo từng kịch bàn biến đối khí hậu N hung có thế nhận thấy rằng, xu thế của dòng chảy trung bình năm là tăng lên so với thời kỳ nền và thời kỳ sau lớn hơn thời kỳ trước phù hợp

■với sự thay đổi của lượng mưa và bốc hơi trên lưu vực theo các kịch bản khác mhau Đặc biệt, sự khác biệt đó thể hiện rõ nhất trong giai đoạn 2080-2099

Bảng 3-3 Dòng chảy trên các lưu vực kịch bản A2, BI và B2

A 2 ( m m )

B 2 ( m m )

B I ( m m )

T r ạ m T h ờ i k ỳ

A 2 ( m m )

B 2 ( m m )

B I ( m m )

Xét về phân phối dòng chảy trong năm, dòng chảy mùa lũ có xu hướng giảm vào tháng đầu mùa (tháng VI), nhưng sau đó gia tăng mạnh vào các tháng giữa mùa lũ (tháng VII, VIII, IX); vào tháng cuối mùa lũ (tháng X) có sự khác biệt giữa các lưu vực sông có lưu vực giảm nhẹ (sông Thao, sông Lô), có lưu vực tăng không đáng kể (sông Đà)

Lưu lượng đính lũ

Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế được xác định theo phương pháp tần suất dựa trên kết quả của mô hình NAM Mức biến đổi của lưu lượng đỉnh lũ đều cho thấy có xu hướng tăng lên tại tất cả các kịch bản Càng về các giai đoạn cuối, độ biến đổi so với thời kỳ trước đó càng lớn

27

l u o u

«10 s.Ji'O

5000 2099

Trong thời kỳ 2020-2039 dòng chảv mùa cạn trên các lưu vục sông thuộc

hệ thống sông Hồng - Thái theo kịch bản BI giảm mạnh nhất và theo kịch bản A2 là giảm ít nhất Đến giai đoạn 2080-2099, trên phần ỉớn các lưu vực thuộc hệ thống sông n ồ n g - Thái Bình dòng chảy mùa cạn theo kịch bản A2 giảm nhất và

BI là ít nhất Tuy nhiên, trcn lưu vực sông Đà, dòng chảy mùa cạn theo kịch bản B2 giảm mạnh nhất, tiếp theo là theo kịch bản A2 và B 1

Dòng chảy mùa kiệt, có xu hướng chung là giảm dần từ giừa mùa kiệt đến cuối mùa kiệt, giảm mạnh nhất vào các tháng cuối (tháng III,V,V), các tháng đầu mùa lũ có sự giảm nhẹ không đáng kể

C H Ư Ơ N G IV T Á C Đ Ộ N G CỦA BIẾN Đ Ó I K H Í HẬU LÊN

CHÉ Đ ộ THỦY L ự c VÀ XÂM NHẬP MẶN C Ử Á SÔ N G

4.1 T á c đ ộ n g của B Đ K H lên d ò n g m ự c n ư ớ c lũ

Trên hệ thống sông Hồng - Thái Bình có một hệ thống đê đồ sộ bảo vệ các vùng dân sinh kinh tế phía trong sông Hệ thống đê này ngày càng được bồi đắp và kiên cố hóa, nay đã thành biện pháp chủ đạo trong công tác phòng chống

lũ lụt ờ hạ du Tất cà các biện pháp nhàm tăng cường khả năng phòng chống lũ cho hạ du hệ thống sông Hồng - Thái Bình đều phải xem xét tới hệ thống đê này

Do đó, ảnh hương của biến đổi khí hậu đến dòng chày lũ trên hệ thống sông Hồng - Thái Bình chỉ làm thay đổi mực nước trong sông

hướng tăng lên Thay đối của mực nước lớn nhất trên các sông theo các kịch bảnbiến đổi khí hậu được thể hiện như trong Bảng 4-1

Bảng 4-1 Mực nưóc đỉnh lù của các trạm theo các kịch bản qua các giai đoạn

Kết quả tính toán cho thấy, mực nước lớn nhất tại các trạm ở hạ du sông Hồng - Thái Bình theo các kịch bản biến đổi khí hậu đều có xu hướng tăng dần

Sự gia tăng lớn nhất ià theo kịch bản A2, tiếp theo là kịch bản B2, kịch bản B 1

là nhỏ nhất

Hình 4-1 Mực nưóc tại trạm Hà Nội và Phả Lại theo các kịch bản

biến đổi khí hậu

Cũng theo kết quả tính toán, khi 4 hồ chứa tham gia điều tiết lũ cho hạ du thì mực nước lớn nhất tại các trạm đều giảm rõ rệt Mực nước lớn nhất tại trạm

0,42m, tuy nhiên vẫn dưới mức an toàn cho hệ thống đê (13,lm ) Tương tự, mực nước lớn nhất tại trạm Phả Lại trên sông Thái Bình lớn nhất đạt 6,7 lm cũng theo

dưới mức giới hạn an toàn cho hệ thống đê (7,20m)

4.2 T á c đ ộ n g của B Đ K H lên x â m n h ậ p m ặn

4 2 1 K ich bản BI

Kịch bản phát thải thấp BI mô tả một thế giới phát triển tương đổi hoàn hảo theo hướng ít phát thải khí nhà kính nhất, tốc độ tăng dân số rất thấp, cơ cẩu kinh tế thay đổi nhanh theo hướng dịch vụ và thông tin, các thỏa thuận quổc tế nhàm giảm thiểu phát thải khí nhà kính được thực hiện đầy đủ và nghiêm túc trên phạm vi toàn cầu Theo kịch bản này thì sự thay đổi nhiệt độ, lượng mưa, và mực nước biển sẽ diễn biến như sau:

Bảng 4-2 Mức tăng của một số yếu tổ so với thòi kỳ 1980-1999

Dựa trên căn cứ này, chúng tôi đã tiến hành chạy mô hình Mike 11 để tính toán mức độ xâm nhập mặn theo kịch bản B 1 trên hệ thống sông Hồng - Thái Bình.:

Bảng 4-3 Đánh giá mức độ xâm nhập mặn tại một số cửa sông

tăng lớn nhất là 2.2km trên sông Ninh Cơ, mức tăng thấp nhất là 0.2km trên sông Thái Bình Tuy nhiên, đến giai đoạn 2050 với mực nước biển dâng lên khoảng 28cm thì tương quan mức độ tăng xâm nhập mặn giữa các sông đã có sự

nhưng mức tăng lớn nhất là 5,2 km diễn ra trên sông Thái Bình, mức tăng thấp nhất là 0.9 km diễn ra trên sông Kinh Thầy Một sự thay đổi về lượng nữa đó là nếu như trong giai đoạn những năm từ hiện trạng đến 2030 mức độ tăng binh quân lớn nhất là 73.3m/năm thì đến khoảng năm 2050 con số này là 260m/năm Trong giai đoạn từ 2050 đến 2099 khi mà nước biển dâng lên thêm 65cm thì mức tăng xâm nhập mặn bình quân lớn nhất là 162m/năm Nhìn chung đén giai đoạn 2050 xu hướng xâm nhập mặn bên hệ thống sông Thái Bình sẽ xảy ra mạnh mẽ hơn bên hệ thống sông Hồng.Và xu hướng này không thay đổi cho đến giai đ oạn năm 2099

31

So với ranh giới mặn 1%0, ranh giới mặn 4%0 có mức độ xâm nhập và thay

đũ nhỏ hơn Trong giai đoạn hiện trạng đến 2030 khi mực nước biển dâng lên kioảng 17cm thì mức tăng xâm nhập mặn bình quân lớn nhất là 60m/năm Đến gui đoạn sau từ 2030-2050 khi mực nước bicn dâng lèn khoảng 28cm thì mức tàig bình quân lớn nhất là 175m/năm Nhưng trong 50 năm của giai đoạn 2050- 2(99 thì mức tăng bình quân lớn nhất chỉ còn là 112m/năm v ề mặt xu hướng x;m nhập thì trong những năm của giai đoạn 2030, mức độ xâm nhập của ranh mtn 4%0 diễn ra đều trên tất cả các sông, mức độ trung bình là 30m/năm Nhưng tring giai đoạn sau, giai đoạn 2050 thì cũng giống trường hợp của ranh mặn 1%0 mrc độ xâm nhập mặn vào các sông đã có sự phân hóa Sự xâm nhập của ranh min 4%0 diễn ra mạnh mẽ hơn bên phía hệ thống sông Thái Bình với mức bình qiân là 160m/năm; còn bên hệ thống sông Hồng mức độ xâm nhập diễn ra ờ mrc thấp hơn, khoảng 120m/năm Mối tương quan này được giữ nguyên cho

đ á hết giai đoạn 2099

4.Ỉ.2 K ịch bản B2

Kịch bản phát thải trung bình tương ứng với sự tăng dân số liên tục nhưng

vd tốc độ thấp hơn A2; chú trọng đến các giải pháp địa phương thay vì toàn cầu

VẾ ổn định kinh tế, xã hội và môi trường; mức độ phát triển kinh tế trung bình; thiy đổi công nghệ chậm hơn và manh mún hơn so với BI và A I Theo kịch bản nÈv thì sự thay đổi nhiệt độ, lượng mưa và mực nước biển sẽ diễn biến như sau:

Bảng 4-4 M ức tăng của một số yêu tố so vói thòi kỳ 1980-1999

Trong giai đoạn đầu: từ hiện trạng đến 2030 mức độ xâm nhập mặn diễn

ra đồng đều trên các sông, mức độ xâm nhập tning bình hàng năm là 40m

Nhưng từ sau giai đoạn 2030 trớ đi thì mức độ xâm nhập đã có sự thay đổi lớn Sự xâm nhập sâu hơn được thể hiện rõ ràng bên hệ thống sông Thái Bình với mức xâm nhập bình quân hàng năm của ranh mặn 1%0 là 200m, của ranh mặn 4%0 là 150m/năm Mức độ xâm nhập này hoàn toàn vượt trội so với mức độ xâm nhập mặn bên hệ thống sông Hồng là 120m/năm và 85m/năm tương ứng cho ranh mặn 1%0 và 4%0

4.2.3 K ic h B ản A 2

Kịch bản phát thải cao A2 mô tả một thế giới không đồng nhất ở quy mô toàn cầu, có tốc độ tăng dân sổ rất cao, sử dụng tối đa năng lượng hóa thạch Đây là kịch bản xấu nhất mà nhân loại cần phải nghĩ đến Theo kịch bản này thỉ

sự thay đối nhiệt độ, lượng mưa, và mực nước biển sẽ diễn biến như sau:

Bảng 4-6 M ức tăng của một số yêu tố so vói thời kỳ 1980-1999

Trong giai đoạn đầu, đối với ranh mặn 1%0, mức chênh trung bình là 0,1 kin so với kịch bản B2 và 0,22km so với kịch bản B l Đến giai đoạn 2050 mức chênh lệch đã tăng lên rõ rệt Múc chênh lệch trung bình lần lượt là 0,25km

và 0,3 7km Và đến thời điểm năm 2099 thì mức chênh của kịch bản A2 so với hai kịch bản còn lại đạt mức lớn nhất lần lượt so với kịch bản BI là 1,15km và 1,04km so với kịch bản B2

Cũng xét trong ba giai đoạn đối với ranh mặn 4%0 thì mức chênh trung bình tính đến năm 2030 cua kịch bản A2 là 0,14km so với kịch bản B2 và

0 ,4 lk m so với kịch bàn B l Đến năm 2050 là 0,35km so với kịch bản B2 và so với kịch bản BI là 0,45km Mức chênh lớn nhất giữa các kịch bản cùng đạt lớn nhất tính đến năm 2099 đó là l,06km và 1,13 km lần lượt so với kịch bản B2 và

B l

C H Ư Ơ N G V T Á C ĐỘ NG CỦA M É N Đ Ổ I K H Í HẬl) ĐÉN

NHU CẦŨ NƯỚC VÀ T H Ủ Y ĐIỆN

5.1 N h u cầ u d ù n g n ư ớ c p h á t triển hiện trạng và q u y h o ạch năm 2020

Để thấy rõ được xu thế chung của nhu cầu dùng nước trên lưu vực sông Hồng - Thái Binh, quá trình tính toán tiến hành cho 2 trường hợp sau:

Trường hợp I-S2000 (PA1): Tính nhu cầu nước với sổ liệu niên giám thông kê của năm 2000 Đoi với trường hợp này nhu cầu nước của các ngành chăn nuôi, công nghiệp, nuôi trồng thủy sản, sinh hoạt và các nhu cầu khác được được tính chi tiết theo sổ liệu của năm 2000 cùa từng địa phương trong hệ thống sông Hồng - Thái Bình, lượng nước này sẽ coi là không đổi trong suốt các giai đoạn; nhu cầu nước cho trồng trọt giữ nguyên số liệu diện tích đất nông nghiệp của năm 2000, và thay đổi phụ thuộc vào mưa và bốc hơi theo các kịch BĐKH

kinh tế xã hội đến năm 2020 Đối với trường họp này nhu cầu dùng nước của ngành trồng trọt giữ nguyên diện tích đất nông nghiệp theo tài liệu quy hoạch phát triển kinh tế - xă hội và năm 2020 của các tỉnh, thành phổ trong lưu vực, nhu cầu nước cho ngành này thay đổi phụ thuộc vào thay đổi của mưa và bổc

tính chi tiết đến năm 2020 theo các kế hoạch phát triển kinh tế xã hội của từng 'địa phương, lượng nước này không đổi trong suốt các thời kỳ tính toán

5.2 T á c đ ộ n g củ a biến đ ổi khí hậu đến nhu cầu d ù n g n ư ớ c v à thủy điện

5 2 1 T h a y đổi n h u cầu d ù n g nước

Việc tính toán nhu cầu nước cho kịch bản A2 được xác định dựa trên số Hiệu mưa, bốc hơi của kịch bản A2, tài liệu niên giám thống kê năm 2000 và tài Hiệu quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội của 24 tỉnh Bẳc Bộ thuộc lưu vực sông IHồng - Thái Bình Kết quả tính toán nhu cầu dùng nước cho 2 trường hạp I và II

c ủ a từng lưu vực được thể hiện ở Bảng 5-1 và Bảng 5-2

35

Trường hợp I: Tính nhu cầu nước trong tương lai theo PA Ị.

Bảng 5-1 T ổng hợp nhu cầu nưóc các Ill'll vực - KB A2 trường họp I

Trường hợp II: Tỉnh nhu cầu nước trong tương lai theo PA2

Bảng 5-2 Tổng hợp nhu cầu nưóc các lưu vực - KB A2 truòng họp II

dần qua các giai đoạn, lượng tăng chủ yếu là do nhu cầu nước cho cây trồng và nuôi trồng thủy sản tăng, nhu cầu dùng nước của các ngành khác cũng tăng nhưng so với 2 ngành có nhu cầu lớn nhất là không đáng kể Thêm vào đó lượng mưa vào mùa kiệt có xu hướng giảm đi dẫn đến nhu cầu dùng nước vào mùa kiệt ngày càng tăng

5.2.1.2 N hu cầu nước theo kích bản B2

Dựa trên số liệu mưa, nhiệt độ, bốc hơi theo kịch bản B2, tài liệu niên

tỉnh Bắc Bộ, chúng tôi đã tính toán được lượng nhu cầu dùng nước trong tương lai của các lưu vực thuộc hệ thống sông Hồng - Thái Bình Kết quả dự báo nhu cầu dùng nước của các lưu vực được thể hiện ở Bảng 5-3 và Bảng 5-4

Trường hợp I: Tỉnh nhu cầu nước trong tương lai theo PA Ị.

Bảng 5-3 T ổng họp nhu cầu nước các lưu vực - KB B2 trường hợp I

5.2.1.3 Nhu cầu nước nước theo kịch bản BI

Dựa trên số liệu mưa, bốc hơi theo kịch bản B l, tài liệu niên giám thống

kê năm 2000 và tài liệu quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội năm 2020 của các tỉnh trong vùng nghiên cứu chúng tôi đã tính toán được nhu cầu dùng nước của từng lưu vực thuộc hệ thổng sông Hồng - Thái Bình như trong Bảng 5-5 và Bảng 5-6

Trường hợp I: Tính nhu cầu nước trong tương lai theo PA ỉ.

Bảng 5-5 T ổn g họp nhu cầu nước các luu vực - KB BI trường họp I

Bảng 5-6 T ống hợp nhu cầu nước các lưu vực - KB BI trưòìig họp II

Số năm thiểu nước của từng lưu vực sông giai đoạn hiện trạng và các giaiđoạn theo kịch bản B2 được nêu tổng quát ở Bảng 5-7 và Hình 5-1 Độ thiếu hụt trên các lưu vực sông Hồng - Thái Bình_ KB B2 (106 m 3/năm)

Bảng 5-7 Đô thiếu hut trên lưu vưc Hồng - Thái Bình theo kich bản B2

(10 m3/nam)

T T T ê n lư u v ự c s ô n g

1980-1999 2020-2039 2 0 4 0 -2 0 5 9 2060-2079 2080-2099 SỐ

T T T ê n lư u v ụ c sô n g

1980-1999 2020-2039 20 4 0 -2 0 5 9 20 6 0 -2 0 7 9 2080-2099 Sô

n ăm

V

th iế u

Số năm

1980-1999 2 0 2 0 - 2 0 3 9 2 0 4 0 - 2 0 5 9 2 0 6 0 - 2 0 7 9 2 0 8 0 - 2 0 9 9 Ri.iđoạn 1980-1999 2 0 2 0 -2 0 3 9 2 0 4 0 -2 0 5 9 2060 -2 0 7 9 20 8 0 -2099 giai đoạn

Hình 5-1 Đ ộ thiếu hụt trên lưu vực Hồng - Thái Bình _ KB B2

Kick bản B ỉ

Các kết quả cân bằng nước cho từng lun vực trên lưu vực Hồng - Thái Bình được thể hiện ở Bảng 5-8 và 0 Nhìn chung két quả về độ thiếu hụt giữa kịch bản B2, A2 và B 1 khá tươne đồng về xu thế Xu thế các lưu vực nhìn

39