Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu (BĐKH) và phát triển kinh tế - xã hội đến sự thiếu hụt nước

LỜI CAM ĐOAN Tơi Bùi Đình Hồng, tơi xin cam đoan đề tài luận văn tôi làm Những kết nghiên cứu trung thực.Trong q trình làm tơi có tham khảo tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm tin cậy cấp thiết đề tài Các tài liệu trích dẫn rõ nguồn gốc tài liệu tham khảo thống kê chi tiết Những nội dung kết trình bày Luận văn trung thực, vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, tháng năm 2016 Tác giả Bùi Đình Hồng i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, nghiên cứu, giảng dạy, giúp đỡ thầy cô giáo trường Đại học Thủy Lợi cố gắng, nỗ lực thân, đến luận văn “Đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu (BĐKH) phát triển kinh tế - xã hội đến thiếu hụt nước cấp hồ chứa Quan Sơn, huyện Mỹ Đức, Tp Hà Nội” hoàn thành Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo, gia đình, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện cho tác giả suốt trình học tập thực luận văn Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo, TS Lê Văn Chín, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả trình thực luận văn Với thời gian kiến thức có hạn, chắn khơng tránh khỏi sai sót khiếm khuyết, tác giả mong nhận nhiều ý kiến đóng góp thầy cô giáo, cán khoa học đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2016 Tác giả Bùi Đình Hồng ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .1 MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI .2 2.1 Mục đích 2.2 Phạm vi nghiên cứu 3 CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Cách tiếp cận 3.2 Phương pháp nghiên cứu: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan biến đổi khí hậu 1.1.1 Tình hình biến đổi khí hậu giới 1.1.2 Tình hình biến đổi khí hậu Việt Nam .5 1.2 Các nghiên cứu Biến đổi khí hậu .11 1.2.1 Tổng quan nghiên cứu BĐKH giới 11 1.2.2 Tổng quan nghiên cứu BĐKH Việt Nam 11 1.2.3 Các kịch BĐKH Việt Nam 12 CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG CẤP NƯỚC CỦA HỒ CHỨA QUAN SƠN .17 2.1 Đặc điểm tự nhiên, trạng hệ thống cơng trình thuỷ lợi hồ chứa Quan Sơn, huyện Mỹ Đức, Hà Nội 17 2.1.1 Đặc điểm tự nhiên 17 2.1.2 Hiện trạng cơng trình thủy lợi hồ chứa Quan Sơn 20 2.2 Tính tốn yếu tố khí tượng thủy văn 23 2.2.1 Nhiệt độ không khí 23 2.2.2 Chế độ gió 23 2.2.3 Độ ẩm khơng khí 24 2.2.4 Nắng 24 2.2.5 Bốc .24 2.2.6 Tính tốn mưa tưới thiết kế 24 2.2.7 Tính tốn nguồn nước đến hồ Quan Sơn .30 2.3 Tính toán nhu cầu nước đối tượng dùng nước hệ thống 42 iii 2.3.1 Tính tốn nhu cầu nước cho trồng thời kỳ 42 2.3.2 Tính tốn nhu cầu nước cho sinh hoạt 55 2.3.3 Tính tốn nhu cầu nước cho sinh hoạt khách du lịch 56 2.3.4 Tổng hợp nhu cầu dùng nước toàn hệ thống 58 2.4 Tính tốn sơ cân nước hồ chứa Quan Sơn điều kiện 59 2.5 Đánh giá, xác định thiếu hụt nước cấp hồ chứa Quan Sơn 60 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC CỦA HỒ CHỨA QUAN SƠN 62 3.1 Tính tốn nhu cầu nước theo kịch BĐKH chiến lược phát triển kinh tế vùng 62 3.1.1 Lựa chọn kịch BĐKH 62 3.1.2 Tính tốn u cầu dùng nước toàn hệ thống tương lai 65 3.1.3 Tổng hợp nhu cầu dùng nước toàn hệ thống tương lai 69 3.2 Tính tốn nguồn nước đến ảnh hưởng BĐKH chiến lược phát triển kinh tế vùng 71 3.2.1 Tính tốn nguồn nước đến thời kỳ 2030 ảnh hưởng biến đổi khí hậu 71 3.2.2 Tính tốn nguồn nước đến thời kỳ 2050 ảnh hưởng biến đổi khí hậu 71 3.3 Tính tốn cân nước theo kịch BĐKH phát triển kinh tế - xã hội 72 3.3.1 Mục đích, ý nghĩa 72 3.3.3 Xác định dung tích chết hồ chứa 73 3.3.4 Xác định dung tích hữu ích với yêu cầu cấp nước cố định 76 3.3.5.Tính tốn cân nước, xác định dung tích hữu ích V hi thời kỳ 2030 83 3.3.6 Tính tốn cân nước, xác định dung tích hữu ích Vhi thời kỳ 2050 85 3.3.7 So sánh tăng, giảm dung tích hữu ích thời kỳ 2030, 2050 so với thời kỳ 86 3.4 Đánh giá xác định lượng nước thiếu hụt hồ chứa theo kịch BĐKH PTKT 87 3.5 Đề xuất giải pháp cơng trình phi cơng trình phù hợp nhằm giảm nhỏ thiếu hụt nước cấp hồ chứa Quan Sơn điều kiện BĐKH phát triển kinh tế - xã hội 87 3.5.1 Giải pháp cơng trình 87 iv 3.5.2 Giải pháp phi cơng trình .88 3.6 Áp dụng giải pháp đề xuất vào tính tốn .89 3.6.1 Đối với thời kỳ 89 3.6.2 Đối với thời kỳ 2030 90 3.6.3 Đối với thời kỳ 2050 91 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ .93 I Kết luận 93 II Kiến nghị 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO .97 PHỤ LỤC 98 PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ TÍNH TỐN TẦN SUẤT LÝ LUẬN 98 PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ TÍNH TỐN NHU CẦU NƯỚC CHO CÂY TRỒNG .108 PHỤ LỤC 3: THÔNG SỐ HỒ CHỨA NƯỚC 115 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Mức thay đổi kịch nhiệt độ (oC) lượng mưa năm (%) theo kịch B2 15 Bảng 1.2 Mức tăng nhiệt độ trung bình năm (0C) 15 Bảng 1.3 Mức thay đổi lượng mưa năm (%) 16 Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật hồ Quan Sơn 21 Bảng 2.2: Thơng số đập 21 Bảng 2.3: Thông số tràn xả lũ 21 Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật cống lấy nước 22 Bảng 2.5 Đặc trưng nhiệt độ khơng khí trạm Mỹ Đức 23 Bảng 2.6 Tốc độ gió trung bình, lớn trạm khí tượng Mỹ Đức 24 Bảng 2.7 Đặc trưng độ ẩm tương đối trung bình, nhỏ trạm Mỹ Đức 24 Bảng 2.8 Số nắng trung bình ngày trạm Mỹ Đức 24 Bảng 2.9 Bốc trung bình tháng nhiều năm 24 Bảng 2.10 Kết tính tốn thơng số thống kê X , C v ,C s thời kỳ 27 Bảng 2.11 Bảng thống kê chọn mô hình mưa đại diện ứng với thời vụ thời kỳ 28 Bảng 2.12 Bảng tổng hợp mưa thiết kế theo tháng thời kỳ (1980 –1999) ứng với tần suất P=85% 29 Bảng 2.13 Kết tính tốn thông số thống kê X , C v ,C s thời kỳ 30 Bảng 2.14 Bảng thống kê chọn mơ hình mưa đại diện ứng với thời vụ thời kỳ 30 Bảng 2.15 Bảng tổng hợp mưa theo tháng thiết kế ứng với tần suất P=85% thời kỳ 30 Bảng 2.16.Tổng hợp thơng số dịng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Quan Sơn thời kỳ 36 Bảng 2.17: Phân phối dòng chảy đến hồ Quan Sơn thời kỳ 40 Bảng 2.18.Tổng hợp thơng số dịng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Quan Sơn thời kỳ 41 Bảng 2.19: Phân phối dòng chảy đến hồ Quan Sơn thời kỳ 41 Bảng 2.20 Thời vụ trồng 50 vi Bảng 2.21 Độ ẩm đất canh tác 50 Bảng 2.22 Thời kỳ sinh trưởng hệ số trồng lúa 50 Bảng 2.23 Thời kỳ hệ số trồng trồng cạn .51 Bảng 2.24 Chiều sâu rễ trồng cạn .51 Bảng 2.25 Chỉ tiêu lý đất 51 Bảng 2.26: Cơ cấu trồng thời kỳ 52 Bảng 2.27: Cơ cấu trồng thời kỳ 52 Bảng 2.28: Tổng hợp mức tưới cho lúa vụ chiêm thời kỳ 52 Bảng 2.29: Tổng hợp mức tưới cho lúa vụ mùa thời kỳ 52 Bảng 2.30: Tổng hợp mức tưới cho ngô chiêm thời kỳ 53 Bảng 2.31: Tổng hợp mức tưới cho đậu tương mùa thời kỳ 53 Bảng 2.32: Tổng hợp mức tưới cho rau vụ đông 53 Bảng 2.33: Tổng hợp nhu cầu nước cho loại trồng 53 Bảng 2.34: Tổng hợp nhu cầu nước cho nông nghiệp thời kỳ .54 Bảng 2.35: Tổng hợp nhu cầu nước cho loại trồng 54 Bảng 2.36: Tổng hợp nhu cầu nước cho nông nghiệp thời kỳ 55 Bảng 2.37 Bảng kết yêu cầu nước cho sinh hoạt ( 103m3) 56 Bảng 2.38 Bảng kết yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ ( 103m3) 56 Bảng 2.39 Bảng kết yêu cầu nước cho khách du lịch 57 Bảng 2.40 Bảng kết yêu cầu nước cho khách du lịch thời kỳ 58 Bảng 2.41 Bảng kết tổng hợp yêu cầu dùng nước mặt ruộng hệ thống thời kỳ 58 Bảng 2.42 Bảng kết tổng hợp yêu cầu dùng nước cơng trình đầu mối tồn hệ thống thời kỳ 58 Bảng 2.43 Bảng kết tổng hợp yêu cầu dùng nước mặt ruộng hệ thống thời kỳ 59 Bảng 2.44 Bảng kết tổng hợp yêu cầu dùng nước cơng trình đầu mối tồn hệ thống thời kỳ 59 Bảng 2.45 Kết tính tốn cân nước sơ thời kỳ – hồ Quan Sơn 60 Bảng 3.1: Mức tăng nhiệt độ trung bình (°C) so với thời kỳ 1980-1999 vùng khí vii hậu theo kịch phát thải trung bình B2 63 Bảng 3.2: Nhiệt độ trạm Mỹ Đức năm tương lai theo kịch phát thải trung bình (°C) 63 Bảng 3.3: Mức thay đổi lượng mưa (%) so với thời kỳ 1980-1999 vùng khí hậu theo kịch phát thải trung bình (B2) 64 Bảng 3.4: Lượng mưa tương lai theo kịch phát thải trung bình (B2) 64 Bảng 3.5: Tổng hợp nhu cầu nước cho loại trồng thời kỳ 2030 65 Bảng 3.6: Cơ cấu sử dụng đất thời kỳ 2030 65 Bảng 3.7 Bảng kết tổng hợp yêu cầu dùng nước mặt ruộng hệ thống thời kỳ 2030 65 Bảng 3.8: Tổng hợp nhu cầu nước cho loại trồng thời kỳ 2050 66 Bảng 3.9: Cơ cấu sử dụng đất thời kỳ 2050 66 Bảng 3.10 Bảng kết tổng hợp yêu cầu dùng nước mặt ruộng hệ thống thời kỳ 2050 66 Bảng 3.11: Bảng kết yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ 2030( 103m3) 68 Bảng 3.12: Bảng kết yêu cầu nước cho khách du lịch thời kỳ 2030( 103 m3) 68 Bảng 3.13: Bảng kết yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ 2050 (103 m3) 68 Bảng 3.14: Bảng kết yêu cầu nước cho ngành du lịch thời kỳ 2050 (103 m3) 69 Bảng 3.15: Bảng kết tổng hợp yêu cầu dùng nước toàn hệ thống thời kỳ 2030 69 Bảng 3.16 Bảng kết tổng hợp u cầu dùng nước cơng trình đầu mối toàn hệ thống thời kỳ 2030 70 Bảng 3.17: Bảng kết tổng hợp yêu cầu dùng nước toàn hệ thống thời kỳ 2050 70 Bảng 3.18 Bảng kết tổng hợp yêu cầu dùng nước cơng trình đầu mối tồn hệ thống thời kỳ 2050 70 Bảng 3.19 Tổng hợp thơng số dịng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Quan Sơn thời kỳ 2030 71 Bảng 3.20 Phân phối dòng chảy đến hồ Quan Sơn thời kỳ 2030 kịch phát thải trung bình(B2) 71 Bảng 3.21 Tổng hợp thơng số dịng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Quan Sơn thời kỳ 2050 72 Bảng 3.22 Phân phối dòng chảy đến hồ Quan Sơn thời kỳ 2050 kịch phát thải viii trung bình(B2) 72 Bảng 3.23 Quan hệ cao trình dung tích hồ, diện tích hồ 77 Bảng 3.24 Xác định dung tích hữu ích V hi chưa tính tổn thất .78 Bảng 3.25 Xác định tổn thất thấm bốc 80 Bảng 3.26 Xác định dung tích hữu ích V hi tính đến tổn thất 81 Bảng 3.27 Xác định tổn thất thấm bốc (lần 2) 82 Bảng 3.28 Xác định dung tích hiệu dụng V hd tính đến tổn thất (lần 2) 82 Bảng 3.29 Kết tính tốn dung tích hữu ích hồ chứa nước Quan Sơn tính đến tổn thất thời kỳ 2030 tác động Biến đổi khí hậu 83 Bảng 3.30 Kết tính tốn dung tích hữu ích V hi tính đến tổn thất thời kỳ 2030 tác động BĐKH phát triển kinh tế xã hội 84 Bảng 3.31 Kết tính tốn dung tích hữu ích hồ chứa nước Quan Sơn tính đến tổn thất thời kỳ 2050 tác động Biến đổi khí hậu 85 Bảng 3.32 Kết tính tốn dung tích hữu ích V hi tính đến tổn thất thời kỳ 2050 tác động BĐKH phát triển kinh tế xã hội 86 Bảng 3.33 Bảng so sánh dung tích hữu ích hồ Quan Sơn thời kỳ 2030 2050 so với thời kỳ tác động biến đổi khí hậu 86 Bảng 3.34 Bảng so sánh dung tích hữu ích hồ Quan Sơn thời kỳ 2030 2050 so với thời kỳ tác động biến đổi khí hậu phát triển kinh tế xã hội 86 Bảng 3.35 Xác định dung tích hiệu dụng V hd tính đến tổn thất thời kỳ 90 (trường hợp thay đổi cấu trồng từ 10% lúa sang ngô) .90 Bảng 3.36 Xác định dung tích hiệu dụng V hd tính đến tổn thất thời kỳ 2030 90 (trường hợp thay đổi cấu trồng từ 21% lúa sang ngô) .90 Bảng 3.37 Xác định dung tích hiệu dụng V hd tính đến tổn thất thời kỳ 2050 91 (trường hợp thay đổi cấu trồng từ 40,1% lúa sang ngô) 91 ix DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Môi trường trước Hình 1.2: Mơi trường Hình 1.3 Mức thay đổi nhiệt độ (oC) tháng kỷ 21 khu vực Hà Nội theo kịch trung bình [7] 15 Hình 1.4 Mức thay đổi lượng mưa (%) tháng kỷ 21 khu vực Hà Nội theo kịch trung bình [7] 16 Hình 2.1: Vị trí hồ Quan Sơn, xã Hợp Tiến, huyện Mỹ Đức, Hà Nội 17 Hình 2.2: Mơ hình phân phối dịng chảy năm thiết kế thời kỳ 40 Hình 2.3: Mơ hình phân phối dịng chảy năm thiết kế thời kỳ 42 Hình 3.1 Các mực nước đặc trưng thành phần dung tích hồ chứa 73 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý điều tiết năm lần, phương án trữ sớm 77 Hình 3.3: Biểu đồ đường quan hệ W~ Z ~ F 78 x 5,7 26,8 24 16 0,2 0 2,6 3,9 3,4 0,2 6,1 3,3 17,9 35,5 39,5 38,6 34,1 30,6 29,7 2,7 83 240,1 Tổng mức tưới cho u nước cho tr loại trồng (m3) 3373 5,237 1511 2,494 2411 4,024 2687 4,515 2038 3,212 1552 2,401 766 1,185 635 0,982 962 1,517 955 1,587 1892 3,466 944 1,908 19726 32,529 Cộng 5,237 2,494 4,024 4,515 3,212 5237,06 2494,02 4023,57 4515,35 3212,22 61 20 33 179 355 395 386 341 306 297 27 61 232 1136 944 27 2400 229,2 2533 993 908 628 972 1172 2,401 1,185 0,982 1,517 1,587 3,466 1,908 32,529 Đơn vị : 2400,94 1185 982,345 1517,15 1587,43 3465,75 1908,13 Tháng Mức tưới 12 85,3 Tháng Mức tưới 958 1373 1420 178 1552 765 635 387 Tổng 4989 13% 1650 46,4 3324 10% Tháng Mức tưới 22 29,9 Tháng Mức tưới Tháng Mức tưới 1038 1267 210 Tổng 3090 514 10 723 11 756 Tổng 1994 10 232 11 1136 12 944 27 Tổng 2400 10,7% 12 553 6,4% 61 10,9 4,8% Tổng 7253 Tháng Ngày Sinh hoạt Tháng Ngày Sinh hoạt 31 29,158 31 29,158 28 26,336 31 29,158 31 29,158 30 28,217 30 28,217 10 31 29,158 31 29,158 11 30 28,217 30 28,217 12 31 29,158 343,31 Tháng Số ngày Du lịch Tháng Số ngày Du lịch 31 2,102 31 2,102 28 1,899 31 2,102 31 2,102 30 2,034 30 2,034 10 31 2,102 31 2,102 11 30 2,034 30 2,034 12 31 2,102 24,75 Tháng 10 11 12 Tổng Sinh hoạt Du lịch Cộng 29,15806 26,34 29,15806 28,21748 29,15806 28,21748 29,15806 29,15806 28,21748 29,15806 28,21748 29,15806 343,3126 31,26 28,23 31,26 30,25 31,26 30,25 31,26 31,26 30,25 31,26 30,25 31,26 368,06 2,102 1,899 2,102102 2,034292 2,102102 2,034292 2,102102 2,102102 2,034292 2,102102 2,034292 2,102102 24,75055 N 7629 550 q 9405,83 100 0,6 0,6 35 35 1000 t N=Pt = Po( 1+r) = 2710(1+0,26 N q 678,0973 183100 550,2217 100 24 1000 7629,167 30516,66667 9405,826 678,0973 %) 10 Tổng nhu câu nước mặt ruộng 3 toàn hệ thống (10 m ) Tháng 10 11 12 Tổng Nông nghiệp Sinh hoạt 5237,064 2494,016 4023,571 4515,350 3212,216 2400,944 1185,002 982,345 1517,148 1587,427 3465,752 1908,126 32528,960 Tổng nhu câu nước mặt Tháng Tổng 7024,43 3363,00 5406,44 6060,80 4324,63 3241,59 1621,68 1351,47 2063,20 10 2158,25 11 4661,34 12 2585,85 Tổng 43862,70 Tháng Tổng Tháng Tổng 7024,43 1351,47 Du lịch 29,158 2,102 26,336 1,899 29,158 2,102 28,217 2,034 29,158 2,102 28,217 2,034 29,158 2,102 29,158 2,102 28,217 2,034 29,158 2,102 28,217 2,034 29,158 2,102 343,313 24,751 Tổng 5268,324 2522,251 4054,831 4545,602 3243,476 2431,196 1216,262 1013,605 1547,399 1618,687 3496,003 1939,386 32897,023 0,75 3363,00 2063,20 Tháng 10 11 12 Tổng 7024,43 5406,44 10 2158,25 6060,80 11 4661,34 4324,63 12 2585,85 3363,00 3241,59 Nông nghiệp 5,237 2,494 4,024 4,515 3,212 2,401 1,185 0,982 1,517 1,587 3,466 1,908 32,529 5406,44 1621,68 Tổng 43862,698 Sinh hoạt Du lịch Tổng 0,029 0,026 0,029 0,028 0,029 0,028 0,029 0,029 0,028 0,029 0,028 0,029 0,343 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,002 0,025 5,268 2,522 4,055 4,546 3,243 2,431 1,216 1,014 1,547 1,619 3,496 1,939 32,897 6060,80 4324,63 3241,59 1621,68 1351,47 2063,20 10 2158,25 11 4661,34 12 2585,85 TT Tên Hồ Quan Sơn Lúa vụ chiêm 1547,00 3377 1700,00 Ngo 1830,00 Lúa Mùa 1547,00 Lac 1830,00 Rau 2021,32 Tổng 3377 ... nguồn nước đến thời kỳ 2030 ảnh hưởng biến đổi khí hậu 71 3.2.2 Tính tốn nguồn nước đến thời kỳ 2050 ảnh hưởng biến đổi khí hậu 71 3.3 Tính tốn cân nước theo kịch BĐKH phát triển kinh tế - xã hội. .. dạy, giúp đỡ thầy cô giáo trường Đại học Thủy Lợi cố gắng, nỗ lực thân, đến luận văn ? ?Đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu (BĐKH) phát triển kinh tế - xã hội đến thiếu hụt nước cấp hồ chứa Quan... vấn đề phức tạp, cần giải Xuất phát từ vấn đề trên, thấy việc nghiên cứu: ? ?Đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu (BĐKH) phát triển kinh tế - xã hội đến thiếu hụt nước cấp hồ chứa Quan Sơn, huyện