Đánh giá tác động của Biến đổi khí hậu đến dòng chảy trạm Đồng Trăng, sông Cái Nha Trang, tỉnh Khánh Hoà

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN –––––––––––––––––––––––––––––– NGUYỄN THỊ PHƢƠNG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN DỊNG CHẢY TRẠM ĐỒNG TRĂNG, SƠNG CÁI NHA TRANG TỈNH KHÁNH HỒ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ PHƢƠNG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN DỊNG CHẢY TRẠM ĐỒNG TRĂNG, SƠNG CÁI NHA TRANG TỈNH KHÁNH HỒ Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 60440224 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN NGỌC ANH Hà Nội – 2017 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG - TỔNG QUAN 12 1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 12 1.1.1 Vị trí địa lý 12 1.1.2 Địa hình, địa mạo 12 1.1.3 Địa chất, thổ nhưỡng 13 1.1.4 Thảm thực vật 15 1.1.5 Khí hậu 16 1.1.6 Thủy văn – Hải văn 17 1.1.7 Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực sơng 21 1.2 Đặc điểm kinh tế- xã hội 21 1.2.1 Tình hình kinh tế 21 1.2.2 Đặc điểm xã hội 23 1.3 Tổng quan biến đổi khí hậu 23 1.3.1 Khái niệm 23 1.3.2 Biểu BĐKH 23 1.3.3 Kịch biến đổi khí hậu cho khu vực nghiên cứu 29 1.4 Một số nghiên cứu tƣơng tự lƣu vực sông Cái Nha Trang tỉnh Khánh Hoà 30 CHƢƠNG - GIỚI THIỆU MƠ HÌNH SWAT 33 2.1 Xuất xứ mơ hình SWAT 33 2.2 Cấu trúc mơ hình 34 2.2.1 Pha đất chu trình thuỷ văn 34 2.2.2 Pha diễn toán chu trình thuỷ văn 35 2.3 Các q trình thành phần mơ hình SWAT 35 2.3.1 Quá trình hình thành dịng chảy mặt 35 2.3.2 Q trình hình thành dịng chảy ngầm 48 2.3.3 Quá trình diễn tốn dịng chảy sơng 50 2.4 Các số liệu đầu vào kết mơ hình 56 2.4.1 Các số liệu đầu vào mơ hình 56 2.4.2 Kết mơ hình 57 2.5 Các thông số mô hình 57 2.5.1 Các thơng số tính q trình hình thành dịng chảy mặt 57 2.5.2 Các thông số tính tốn dịng chảy ngầm 58 2.5.3 Các thơng số diễn tốn dịng chảy kênh 58 2.6 Đánh giá mơ hình 58 2.7 Tiến trình mơ SWAT 59 CHƢƠNG - ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN DỊNG CHẢY LŨ TRẠM ĐỒNG TRĂNG, SÔNG CÁI NHA TRANG, TỈNH KHÁNH HÒA 61 3.1 Cơ sở liệu 61 3.1.1 Số liệu mặt đệm 61 3.1.2 Số liệu khí tượng thủy văn 61 3.2 Thiết lập mơ hình SWAT 62 3.3 Hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình 69 3.3.1 Đánh giá mơ hình 70 3.3.2 Các thơng số mơ hình 70 3.3.3 Kết hiệu chỉnh 71 3.3.4 Kiểm định mơ hình 72 3.4 Ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến dịng chảy mùa lũ trạm Đồng Trăng sông Cái Nha Trang 74 3.5 Đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến giá trị đỉnh lũ trạm Đồng Trăng, sông Cái Nha Trang, tỉnh Khánh Hoà 78 3.5.1 Hiệu chỉnh 83 3.5.2 Kiểm định 84 3.5.3 Ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến giá trị đỉnh lũ trạm Đồng Trăng sông Cái Nha Trang 87 3.6 Thảo luận 92 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ lưu vực sông Cái Nha Trang 13 Hình 1.2 Đường mực nước trận lũ lịch sử năm 2009 20 Hình 1.3 Đường mực nước trận lũ lớn năm 1998 20 Hình 1.4 Đường mực nước trận lũ lớn năm 2010 21 Hình 1.5.Chuẩn sai nhiệt độ trung bình tồn cầu thời kỳ 1850-2012 (so với thời kỳ 1961-1990) 24 Hình 1.6 Chuẩn sai nhiệt độ trung bình tồn cầu (oC) thời kỳ 1950-2015 24 Hình 1.7 Biến đổi nhiệt độ trung bình năm thời kỳ 1901-2012 25 Hình 1.8 Biến đổi lượng mưa năm thời kỳ 1901-2010 thời kỳ 19512010 26 Hình 1.9 Chuẩn sai nhiệt độ (oC) trung bình năm (a) nhiều năm (b) quy mơ nước 27 Hình 1.10 Chuẩn sai nhiệt độ trung bình năm (oC) trạm ven biển hải đảo 28 Hình 1.11 Thay đổi nhiệt độ trung bình năm (oC) thời kỳ 1958-2014 28 Hình 1.12 Thay đổi lượng mưa năm (%) thời kỳ 1958-2014 28 Hình 2.1 Sự khác phân phối độ ẩm theo chiều sâu mơ theo phương trình Green Ampt thực tế 38 Hình 2.2 Hình dạng kênh kênh nhánh 51 Hình 2.3 Mơ đoạn sơng theo phương pháp Muskingum 54 Hình 2.4 Tiến trình mơ SWAT 60 Hình 3.1 Tiến trình chạy SWAT 62 Hình 3.2 Bản đồ DEM lưu vực sơng Cái Nha Trang, trạm Đồng Trăng 63 Hình 3.3 Phân chia tiểu lưu vực khu vực nghiên cứu 65 Hình 3.4 Bản đồ thổ nhưỡng lưu vực sơng Cái Nha Trang 66 Hình 3.5 Bản đồ thảm phủ lưu vực sông Cái Nha Trang 67 Hình 3.6 Hình ảnh kết mơ dịng chảy mùa lũ 69 Hình 3.7 Dịng chảy bình qn ngày tính tốn thực đo trạm Đồng Trăng 71 Hình 3.8 Dịng chảy bình qn ngày tính tốn thực đo trạm Đồng Trăng 72 Hình 3.9 % Thay đổi lượng mưa theo mùa theo kịch RCP 4.5 75 Hình 3.10 % Thay đổi lượng mưa theo mùa theo kịch RCP 8.5 75 Hình 3.11 Thay đổi dịng chảy trung bình tháng mùa lũ vào kỷ, cuối kỷ so với giai đoạn theo kịch RCP 4.5 77 Hình 3.12 Thay đổi dịng chảy trung bình tháng mùa lũ vào kỷ, cuối kỷ so với giai đoạn theo kịch RCP 8.5 78 Hình 3.13 Dữ liệu mưa đầu vào thời đoạn tính tốn ngắn (theo giờ, phút, giây) mơ hình SWAT 79 Hình 3.14 Cài đặt bước thời gian tính tốn thời đoạn ngắn (theo giờ, phút, giây) mơ hình SWAT 80 Hình 3.15 File cio sửa file đọc kết 81 Hình 3.16 File.cio sửa theo mưa đầu vào thời đoạn ngắn 82 Hình 3.17 File bsn sửa để đọc kết theo thời đoạn ngắn 83 Hình 3.18 Đường q trình lưu lượng tính tốn thực đo trạm Đồng Trăng trận lũ từ - 4/XI năm 2009 84 Hình 3.19 Đường trình lưu lượng tính tốn thực đo trạm Đồng Trăng trận lũ từ 11-14/XII/2016 85 Hình 3.20 % Thay đổi lượng mưa ngày lớn theo kịch 87 Hình 3.21 So sánh mức độ phù hợp đường tần suất lý luận đường thực nghiệm lượng mưa ngày lớn giai đoạn 1986-2005 89 Hình 3.22 Thay đổi dịng chảy cực trị kỷ cuối kỷ so với thời đoạn 1986-2005 theo kịch RCP 4.5 91 Hình 3.23 Thay đổi dòng chảy cực trị kỷ cuối kỷ so với thời đoạn 1986-2005 theo kịch RCP 8.5 92 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Diện tích loại đất đai tỉnh Khánh Hòa 14 Bảng 1.2 Cán cân nước lưu vực[7] 18 Bảng 1.3 Các trạm đo KTTV lưu vực sông 21 Bảng 1.4 Thay đổi lượng mưa (%) 57 năm qua (1958-2014) 29 Bảng 1.5 % Thay đổi lượng mưa ngày lớn theo kịch 29 Bảng 1.6 % thay đổi lượng mưa mùa theo kịch 30 Bảng 3.1 Diện tích tiểu lưu vực lưu vực sơng Cái Nha Trang tính đến trạm Đồng Trăng 63 Bảng 3.2 Phân loại đất lưu vực sông Cái Nha Trang 66 Bảng 3.3 Phân loại loại thảm phủ lưu vực sông Cái Nha Trang 67 Bảng 3.4 Số liệu mưa đầu vào mơ hình SWAT 68 Bảng 3.5 Mức độ mô tương ứng với số Nash 70 Bảng 3.6 Kết thơng số hiệu chỉnh mơ hình SWAT 73 Bảng 3.7 % Thay đổi lượng mưa theo mùa theo kịch 74 Bảng 3.8 Kết hiệu chỉnh thông số cho lưu vực sông Cái Nha Trang 85 Bảng 3.9 % Thay đổi lượng mưa ngày lớn theo kịch 87 Bảng 3.10 Bảng số liệu lượng mưa ngày, ngày, ngày lớn 89 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT A1B, A2 BĐKH DEM DHI ESRI GCM HEC-HMS SCS SWAT Các kịch phát thải khí nhà kính IPCC Biến đổi khí hậu Digital Elevation Model (Mơ hình số độ cao) Danish Hydraulic Institute (Viện nghiên cứu thủy lực Đan Mạch) Environmental Systems Research Institute (Viện nghiên cứu hệ thống môi trường) Global Climate Model (Mơ hình khí hậu tồn cầu) Hydrologic Engineering Center’s Hydrologic Modelling System (Hệ thống mơ hình hóa thủy văn trung tâm kỹ thuật thủy văn) Soil Conservation Service Soil and Water Assessment Tool (Mơ hình đánh giá môi trường lưu vực sông) KH KTTV& MT Khoa học Khí tượng Thủy văn Mơi trường WHO World Health Organization LỜI CÁM ƠN Luận văn hoàn thành Khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Trong trình thực hiện, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học hỗ trợ chuyên môn kĩ thuật Tác giả xin chân thành cám ơn TS Nguyễn Xuân Hiển - Giám đốc trung tâm Nghiên cứu Khí tượng Thủy văn biển - Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu, anh chị em trung tâm tạo điều kiện giúp đỡ Đặc biệt, xin bày tỏ cám ơn chân thành đến thầy hướng dẫn: PGS.TS Trần Ngọc Anh hướng dẫn tận tình định hướng nghiên cứu để tác giả hoàn thành luận văn Học viên Nguyễn Thị Phƣơng tiêu Nash đạt 90% với sai số đỉnh lũ khoảng 1.5% Theo tiêu WMO[17], mơ hình đánh giá vào loại tốt Lưu lượng thực đo 11/6/09 0:00 11/5/09 12:00 11/5/09 0:00 11/4/09 12:00 11/4/09 0:00 11/3/09 12:00 11/3/09 0:00 11/2/09 12:00 11/2/09 0:00 Lưu lượng m3/s Lưu lượng tính tốn Thời gian Hình 3.18 Đƣờng q trình lƣu lƣợng tính tốn thực đo trạm Đồng Trăng trận lũ từ - 4/XI năm 2009 3.5.2 Kiểm định Chuỗi thời gian sử dụng để kiểm nghiệm mơ hình q trình lưu lượng theo thực đo từ 11 - 14/XII năm 2016 trạm Đồng Trăng Kết kiểm định mơ hình thể Hình 3.19 Kết kiểm nghiệm mơ hình cho thấy hệ số tương quan lưu lượng tính tốn thực đo theo tiêu Nash = 0.81, đạt kết tốt Từ kết hiệu chỉnh mơ hình cho trận lũ, kết ta thông số cho số liệu thống kê Bảng 3.8 Bộ thông số kiểm định đánh giá tốt Từ đây, luận văn sử dụng thông số thống kê Bảng 3.8 kiểm nghiệm để áp dụng tính tốn cho lưu vực sơng Cái với kịch lựa chọn 84 Hình 3.19 Đƣờng q trình lƣu lƣợng tính tốn thực đo trạm Đồng Trăng trận lũ từ 11-14/XII/2016 Bảng 3.8 Kết hiệu chỉnh thông số cho lƣu vực sông Cái Nha Trang ứng với chuỗi số liệu mƣa theo Thông số Ngƣỡng giá Ý nghĩa trị Giá trị I Các thơng số tính q trình hình thành dòng chảy mặt CN2 Chỉ số CN ứng với điều kiện ẩm II 86 ( rừng giàu, rừng 35 - 98 hỗn giao, rừng trung bình) 85 89 ( đất khác, đất trống) 0.5 (rừng giàu, rừng OV_N Hệ số nhám Manning cho dòng chảy mặt hỗn giao, rừng trung 0.01 – 0.5 bình) 0.4 ( đất khác, đất trống) SOL_K SOL_BD CH_K(1) CH_N(1) SURLAG SLSUBBSN HRU_SLP Độ dẫn thấm thủy lực bão hòa (mm/giờ) Mật độ khối lớp đất (g/cm3) Hệ số dẫn thuỷ lực kênh dẫn Hệ số nhám kênh dẫn (mm/giờ) - 2000 0.05 0.9 - 2.5 1.1 - 300 0.5 0.01 - 30 0.014 - 24 Hệ số trễ dòng chảy mặt (ngày) Độ dài đoạn dốc tiểu lưu vực (m) 0-1000 Độ dốc đơn vị thuỷ văn 0.3-0.6 II Các thơng số diễn tốn dịng chảy sơng CH_N(2) CH_K(2) Hệ số nhám kênh Hệ số dẫn thuỷ lực kênh (mm/giờ) 0.01 - 30 0.6 0.01 - 500 0.5 - 5000 1000 III Các thơng số tính tốn dịng chảy ngầm GWQMIN Ngưỡng sinh dòng 86 chảy ngầm (mm) 1 Hệ số triết giảm dòng ALPHA_BF 0-1 chảy ngầm 0.048 3.5.3 Ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến giá trị đỉnh lũ trạm Đồng Trăng sông Cái Nha Trang Với nghiên cứu trước lưu vực nghiên cứu dừng lại việc lấy giá trị % biến đổi lượng mưa theo tháng, mùa Trong nghiên cứu này, sử dụng kịch biến đổi cho giá trị cực trị (lượng mưa cực trị) để đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến giá trị đỉnh lũ trạm Đồng Trăng, sông Cái Nha Trang Như chương phân tích, trận lũ lớn thường xảy vào tháng XI kéo dài 4-5 ngày Trong kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam (2016) đề cập % thay đổi lượng mưa ngày lớn ngày lớn khuôn khổ luận văn lựa chọn % thay đổi lượng mưa ngày lớn để giải toán Cụ thể sau: Bảng 3.9 % Thay đổi lƣợng mƣa ngày lớn theo kịch so với giai đoạn (1986-2005) (Đơn vị: %) TT RCP4.5 RCP8.5 Giữa kỷ 44.2 18.8 Cuối kỷ 22.6 16.4 % Thay đổi lƣợng mƣa 50 44.2% 40 30 22.6% 18.8% 20 Giữa kỷ 16.4% Cuối kỷ 10 RCP4.5 RCP8.5 Hình 3.20 % Thay đổi lƣợng mƣa ngày lớn theo kịch 87 Sự thay đổi dùng để xây dựng kịch mưa đầu vào cho thời kỳ kỷ cuối kỷ cho khu vực nghiên cứu dựa sở lượng mưa trung bình ngày lớn giai đoạn 1986-2005 Vì số liệu đo mưa trạm Đồng Trăng khơng đầy đủ nên trạm Khánh Vĩnh sử dụng tính toán toán Để đánh giá tác động BĐKH đến trình lũ giá trị đỉnh lũ, cần xác định đường trình lũ đại biểu cho giai đoạn Có nhiều cách để chọn trận lũ đại biểu khuôn khổ luận văn lựa chọn trận lũ theo tần suất thiết kế Có nhiều tần suất lựa chọn sử dụng 1%, 2%, 5%, 10%, khuôn khổ luận văn tiến hành thử nghiệm trận lũ tần suất 1% cách sử dụng phổ biến thiết kế quy hoạch Nó xác định dựa đường tần suất lí luận cho chuỗi lượng mưa ngày lớn giai đoạn 1986-2005 để xem trận lũ đặc trưng cho giai đoạn Việc xác định lũ tần suất 1% giai đoạn thơng qua phân tích tần suất chuỗi lượng mưa ngày lớn giai đoạn 1986-2005 (Bảng 3.9) theo quy luật phân bố log chuẩn thơng số thống kê xác định phương pháp momen (sử dụng phần mềm phân bố tần suất FFC2008) Phân bố log chuẩn chọn nghiên cứu tính phổ biến mạnh phân tích cực trị, đồng thời cho thấy mức độ phù hợp tốt đường phân bố tần suất lí luận thực nghiệm lưu vực sông Cái so với phân bố khác (Hình 3.22 ) Các trận lũ với thời gian xuất lại 100 năm phân tích chúng thể kiện tương đối mang tính bất lợi Bởi có xu hướng chung bật lũ chịu tác động biến đổi khí hậu lớn, kết luận đề cập đến nghiên cứu khác[7] 88 Hình 3.21 So sánh mức độ phù hợp đƣờng tần suất lý luận đƣờng thực nghiệm lƣợng mƣa ngày lớn giai đoạn 1986-2005 Bảng 3.10 Bảng số liệu lƣợng mƣa ngày, ngày, ngày lớn trạm Khánh Vĩnh Năm 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Mưa ngày lớn 140.9 106.3 151.3 150.3 121.1 80.6 110.9 134 130.3 108 217 121.5 201 193.1 158.4 Thời gian 2/12 7/11 8/11 16/9 10/11 17/3 12/10 5/12 28/6 10/5 20/12 2/11 21/11 2/12 17/11 Mưa ngày lớn 192.3 284.2 302.2 265.8 292.8 162.5 232.3 251 140.3 200.2 492.8 176 308 307.2 275.8 89 Thời gian 1-3/12 7-9/11 26-28/9 16-18/9 10-12/11 18-20/10 21-23/10 27-29/11 26-28/6 10-12/5 19-21/12 30/10-1/11 8-10/12 2-4/12 16-18/11 Mưa ngày lớn 206.8 396.2 443.6 276.4 373.3 234.6 333.8 301.5 190.3 214.5 543.6 226 368 431.8 295 Thời gian 1-5/12 6-10/11 24-28/9 16-20/9 9-13/11 18-22/10 21-26/10 25-29/11 28/6-2/7 10-14/5 18-23/12 30/10-3/11 9-13/12 2-6/12 14-18/11 2001 2002 2003 2004 2005 94.3 210.8 147.2 69.9 181.8 4/6 3/11 13/11 2/12 22/10 201.9 288.5 258.4 96 398.4 18-20/3 3-5/11 11-13/11 13-15/5 13-15/12 201.9 359.5 259.7 145.8 530.8 17-21/3 3-7/11 11-15/11 11-15/5 11-15/12 ( Nguồn: Đài Khí tượng thuỷ văn khu vực Nam Trung Bộ) Từ việc xác định lượng mưa ngày lớn tần suất 1%, ta chọn trận mưa đại diện ( trận mưa có tổng lượng mưa xấp xỉ với lượng mưa ngày lớn tần suất 1%) có đường trình lũ có tính bất lợi Và trận mưa chọn làm đại diện trận mưa ngày gây lên trận lũ lịch sử tháng XI năm 2009 với tổng lượng mưa 413mm Từ đó, xác định hệ số thu phóng K để thu phóng trận mưa đại diện cho giai đoạn sau mơ lưu lượng dịng chảy đại diện cho giai đoạn K X 1% 620mm   1.5 Xdb 413mm đó: X1% lượng mưa ứng tần suất 1% X db lượng mưa chọn làm đại diện Sau khi, xác định hệ số thu phóng K = 1.5 trận mưa chọn làm đại diện, ta có mơ hình mưa ngày lớn đặc trưng cho giai đoạn Từ số liệu mưa mơ dịng chảy đại diện cho giai đoạn Bước tiếp theo, tiến hành đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến giá trị đỉnh lũ dựa số liệu mưa đầu vào tính toán theo kịch RCP4.5, RCP8.5 (chi tiết Bảng 3.9 Hình 3.21) Dưới số kết luận văn đạt được: Kịch RCP4.5 Từ kết tính tốn cho thấy với điều kiện khí hậu biến đổi theo xu kịch thời gian xuất đỉnh lũ không thay đổi, tổng lượng lũ có xu hướng nhìn chung tăng so với giai đoạn Theo kịch RCP4.5, lượng mưa ngày lớn tăng 44.2%, 22.6% tương ứng kỷ cuối 90 kỷ tổng lượng lũ tăng 50.3% 23.7% tương ứng (Hình 3.23) Qua kết tính tốn (Hình 3.23), ta thấy mức độ biến đổi mạnh lưu lượng đỉnh lũ tổng lượng lũ dòng chảy Lưu lượng đỉnh lũ có xu hướng tăng so với giai đoạn nền, cụ thể tăng mạnh vào kỷ, tăng nhanh nhẹ cuối kỷ 8000,000 7000,000 Lưu lượng (m3/s) 6000,000 5000,000 4000,000 Nền 3000,000 Giữa Thế Kỷ Cuối kỷ 2000,000 1000,000 ,000 101316192225283134374043464952555861646770 Giờ Hình 3.22 Thay đổi dịng chảy cực trị kỷ cuối kỷ so với thời đoạn 1986-2005 theo kịch RCP 4.5 Kịch RCP8.5 Nhìn chung kịch RCP8.5, thời gian xuất đỉnh lũ khơng thay đổi, tổng lượng lũ có xu hướng nhìn chung tăng so với giai đoạn Khi lượng mưa ngày lớn tăng 18.8%, 16.4% tương ứng kỷ cuối kỷ tổng lượng lũ tăng 19.7% 17.2% tương ứng ( Hình 3.24) Qua kết tính tốn Hình 3.24, ta thấy mức độ biến đổi mạnh lưu lượng đỉnh lũ 91 tổng lượng lũ, thấp so với kịch RCP 4.5 Lưu lượng đỉnh lũ biến động mạnh thời kỳ kỷ cuối kỷ so với giai đoạn nền, thời kỳ kỷ so với cuối kỷ thay đổi không đáng kể 8000,000 7000,000 Lưu lượng (m3/s) 6000,000 5000,000 4000,000 Nền Giữa thễ kỷ 3000,000 Cuối kỷ 2000,000 1000,000 ,000 101316192225283134374043464952555861646770 Giờ Hình 3.23 Thay đổi dịng chảy cực trị kỷ cuối kỷ so với thời đoạn 1986-2005 theo kịch RCP 8.5 3.6 Thảo luận Qua kết tính tốn luận văn đạt khẳng định rằng: - Mơ hình SWAT sử dụng đáp ứng tốt cho việc tính tốn dịng chảy ngày - Đánh giá đặc trưng lũ tác động biến đổi khí hậu + Đối với dịng chảy mùa lũ, thời gian xuất lũ (từ tháng IX đến XII) không đổi so với giai đoạn Tổng lượng dòng chảy mùa lũ có xu hướng nhìn chung tăng suốt kỷ XXI 92 + Đối với dòng chảy cực trị, thời gian xuất đỉnh lũ không thay đổi so với giai đoạn Tổng lượng lũ có xu hướng tăng so với giai đoạn Trong tương lai, dịng chảy lũ trạm Đồng Trăng sơng Cái Nha Trang có xu hướng tăng gây bất lợi cho đời sống người dân phía hạ lưu đặc biệt Thành phố Nha Trang 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong trình thực luận văn, học viên thực đựơc nội dung sau: Tổng quan điều kiện kinh tế tự nhiên- xã hội lưu vực sơng Cái Nha Trang nói chung lưu vực tính đến trạm Đồng Trăng nói riêng Tìm hiểu mơ hình SWAT điều kiện ứng dụng Cập nhật kết đầu mơ hình khí hậu theo “Kịch biến đổi khí hậu nước biển dâng Việt Nam” năm 2016 làm đầu vào cho toán đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến dịng chảy mùa lũ giá trị đỉnh lũ trạm Đồng Trăng sông Cái, Nha Trang, tỉnh Khánh Hoà Xây dựng thơng số mơ hình SWAT tính tốn dịng chảy với thời đoạn tính tốn ngày Ứng dụng mơ hình SWAT với thơng số để đánh giá tác động thay đổi dòng chảy mùa lũ, biến đổi giá trị đỉnh lũ trạm Đồng Trăng tác động biến đổi khí hậu Dựa sở đó, luận văn đưa kết luận sau: - SWAT có khả áp dụng cho lưu vực nghiên cứu với thời đoạn tính tốn ngày Kết hiệu chỉnh kiểm định tốt với tiêu NASH 80%, sai số tổng lượng không 4% thời đoạn tính tốn ngày Đối với thời đoạn tính tốn giờ, kết hiệu chỉnh kiểm định với tiêu NASH 70%, sai số tổng lượng khơng q 4% - Ứng dụng mơ hình SWAT cho khu vực nghiên cứu bối cảnh biến đổi khí hậu cho thấy: Dịng chảy trung bình mùa lũ Dòng chảy mùa lũ trạm Đồng Trăng tương lai có xu hướng tăng hai kịch RCP 4.5 RCP 8.5 suốt kỷ XXI Cụ thể: Kịch RCP 4.5, mùa lũ tháng IX kết thúc tháng XII không thay đổi so với giai đoạn Vào kỷ, tổng lượng dòng chảy mùa lũ tăng 94 khoảng 15.3% tăng khoảng 14.8% cuối kỷ Thời gian xuất tháng lũ lớn không thay đổi so với giai đoạn (vào tháng XII) Theo kịch RCP 8.5, dịng chảy mùa lũ có xu hướng tăng, tổng lượng lũ tăng khoảng 19.6% vào kỷ đến khoảng 27.2% vào cuối kỷ Mùa lũ tháng IX kết thúc tháng XII không thay đổi so với giai đoạn Thời gian tháng lũ lớn xuất trùng giai đoạn (vào tháng XII) Đỉnh lũ Theo kịch RCP4.5, cho thấy với điều kiện khí hậu biến đổi theo xu kịch thời gian xuất đỉnh lũ không thay đổi, tổng lượng lũ có xu hướng nhìn chung tăng so với giai đoạn Lượng mưa ngày lớn tăng 44.2%, 22.6% tương ứng kỷ cuối kỷ tổng lượng lũ tăng 50.3% 23.7% tương ứng Ta thấy mức độ biến đổi mạnh lưu lượng đỉnh lũ tổng lượng lũ dịng chảy Lưu lượng đỉnh lũ có xu hướng tăng so với giai đoạn nền, cụ thể tăng mạnh vào kỷ, tăng nhanh nhẹ cuối kỷ Theo kịch RCP8.5, thời gian xuất đỉnh lũ khơng thay đổi, tổng lượng lũ có xu hướng nhìn chung tăng so với giai đoạn Lượng mưa ngày lớn tăng 18.8%, 16.4% tương ứng kỷ cuối kỷ tổng lượng lũ tăng 19.7% 17.2% tương ứng Ta thấy mức độ biến đổi mạnh lưu lượng đỉnh lũ tổng lượng lũ dòng chảy, thấp so với kịch RCP 4.5 Lưu lượng đỉnh lũ biến động mạnh thời kỳ kỷ cuối kỷ so với giai đoạn nền, thời kỳ kỷ so với cuối kỷ thay đổi không đáng kể Hạn chế kiến nghị - Do hạn chế mặt thời gian số liệu có hạn, luận văn nghiên cứu tập trung giá trị đỉnh lũ hình thành trận mưa ngày lớn chưa xét đến trận lũ điều kiện khác, kiến nghị nghiên cứu thêm trận lũ khác để khẳng định tính ứng dụng mơ hình 95 - Những khó khăn việc thu thập liệu mưa theo dẫn đến khó khăn cho việc hiệu chỉnh kiểm định mơ hình với thời đoạn tính tốn giờ, tương lai cần thu thập số liệu tốt nghiên cứu phân phối lại mưa theo quan hệ với trạm mưa có đầy đủ liệu khu vực lân cận - Trong khn khổ liệu cịn hạn chế, luận văn tập trung nghiên cứu trận lũ đơn Để mang đủ tính đại diện, cần có nghiên cứu trận lũ kép để thể tính đặc trưng lũ lưu vực 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Atlas Việt Nam 2009 Bộ Tài ngun Mơi trường, 2016 Kịch biến đổi khí hậu nước biển dâng cho Việt Nam, Hà Nội Bùi Văn Chanh, 2013 Ứng dụng mơ hình thuỷ lực hai chiều kết hợp HDM xây dựng đồ ngập lụt hạ lưu sông Cái Nha Trang, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học KHTN Hà Nội Cổng thơng tin hành tỉnh Khánh Hòa, Tổng quan Khánh Hòa: Điều kiện tự nhiên, 2008 Đặng Đình Đức, 2012 Khơi phục số liệu dịng chảy tỉnh Khánh Hịa mơ hình NAM, Trường Đại học KHTN Hà Nội Đài Khí tượng Thuỷ văn Nam Trung Bộ, 2012 Báo cáo điều kiện khí tượng thuỷ văn tỉnh Khánh Hoà Lại Thị Hương, 2012 Đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước mặt tỉnh Khánh Hoà Hội thảo khoa học Quốc gia Khí tượng Thuỷ văn, Mơi trường Biến đổi Khí hậu lần thứ XV, Tập tr270-275 Nguyễn Kỳ Phùng, Lê Thị Thu An Ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến dịng chảy lưu vực sơng Đồng Nai, Tạp chí khoa học cơng nghệ thủy lợi số 12 (2012) tr 96-101 Nguyễn Ý Như, 2012 Đánh giá dòng chảy năm tỉnh Khánh Hòa bối cảnh biến đổi khí hậu Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 28, Số 3S (2012) 100-107 10 Nguyễn Ý Như, 2009 Ứng dụng mơ hình SWAT nghiên cứu ảnh hưởng biến đổi khí hậu sử dụng đất đến dịng chảy sơng Bến Hải Khoá luận tốt nghiệp, Trường Đại học KHTN Hà Nội 11 Nguyễn Văn Bảo, 2012 Ứng dụng mô hình SWAT khảo sát biến đổi dịng chảy biến đổi khí hậu sử dụng đất cho lưu vực sông Thạch Hãn Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học KHTN Hà Nội 12 Nguyễn Thị Hiền, 2008 Ứng dụng mơ hình SWAT để đánh giá tác động q trình sử dụng đất rừng đến xói mịn lưu vực sông Cả Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học KHTN 13 Ngô Liên Hương Ứng dụng mô hình KW- 1D mơ dịng chảy lũ lưu vực sơng Cái Nha Trang - Trạm Đồng Trăng Khố luận tốt nghiệp, 2012 14 Văn Thị Hằng, 2010 Đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến biến động tài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy thuộc thành phố Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học KHTN Hà Nội 97 Tiếng Anh D L Ficklin, M Zhang 2013 A comparison of the curve number and GreenAmpt model in an Agricultural watershed Trans ASAE 56(1): 61-69 Ficklin, D L., Y Luo, E Luedeling, and M Zhang 2009 Climate change sensitivity assessment of a highly agricultural watershed using SWAT J Hydrol 374(1-2): 16-29 King, K W., J G Arnold, and R L Bingner 1999 Comparison of GreenAmpt and curve number methods on Goodwin Creek watershed using SWAT Trans ASAE 42(4): 919-925 Neitsch, S L., J G Arnold, J R Kiniry, J R Williams, and K W King 2005 Soil and Water Assessment Tool Theoretical Documentation Version 2005 College Station, Tex Texas Water Resources Institute Neitsch SL, Arnold JG, Kiniry JR, Srinivasan R, Williams JR (2005b) Soil and water assessment tool input/output file documentation Version 2005, Grassland, soil and water research service, Temple, TX SWAT 2012 User manual WMO, Guide to Hydrological Practices Volume II_Management of Water Resources and Application of Hydrological Practices, WMO-No.168 2008, WMO Xiaoying Yang, Qun Liu, Yi He, Xingzhang Luo, Xiaoxiang Zhang 2015 Comparison of daily and sub-daily SWAT models for daily streamflow simulatio n in the Upper Huai River Basin of China Stoch Environ Res Risk Assess DOI 10.1007/s00477-015-1099-0 98