Nghiên cứu đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến chế độ dòng chảy mùa cạn và diễn biến xâm nhập mặn tỉnh kiên giang luận văn ths biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘIKHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH NGUYỄN THỊ THANH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN CHẾ ĐỘ DÒNG CHẢY MÙA CẠN VÀ DIỄN BIẾN XÂM NHẬP MẶN TỈNH KIÊN GI

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH

NGUYỄN THỊ THANH

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN CHẾ ĐỘ DÒNG CHẢY MÙA CẠN VÀ DIỄN BIẾN XÂM NHẬP MẶN

TỈNH KIÊN GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Chuyên nghành: Biến đổi khí hậu Mã số: Chương

trình đào tạo thí điểm

Người hướng dẫn khoa học: 1 PGS.TS Trần Hồng Thái

2 TS Hoàng Anh Huy

HÀ NỘI - 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thựchiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Trần Hồng Thái và TS HoàngAnh Huy, không sao chép các công trình nghiên cứu của người khác Các sốliệu, kết quả của luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kìmột công trình khoa học của người khác Các thông tin thứ cấp sử dụng trongluận văn có nguồn gốc rõ ràng, được trích dẫn đầy đủ, trung thực và đúng quycách

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản luận văncủa mình

TÁC GIẢ

Nguyễn Thị Thanh

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS.TS.Trần Hồng Thái - Phó Tổng cục Trưởng Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn và TS.Hoàng Anh Huy - Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường

Hà Nội, những người đã tận tình định hướng, giúp đỡ và tạo những điều kiệntốt nhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, các cán bộ của Trungtâm Nghiên cứu Thủy văn và Tài nguyên nước thuộc Viện Khoa học Khí tượngThủy văn và Biến đổi khí hậu đã hỗ trợ nhiệt tình cho tôi, giúp đỡ tôi trong quátrình chạy mô hình và những kinh nghiệm quý báu để hỗ trợ giúp tôi có đượcnhững kết quả của luận văn này Bên cạnh đó, tôi cũng xin chân thành cảm ơncác quý thầy cô và cán bộ thuộc Khoa Các khoa học liên ngành - Đại học Quốcgia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi thực hiện và bảo về luận văn

Sau cùng, tôi xin được chân thành cảm ơn gia đình, các thầy cô, bạn bè vàđồng nghiệp, những người luôn ở bên tôi và là nguồn động lực giúp tôi có thểhoàn thành được luận văn

Mặc dù đã cố gắng hoàn thành tốt nhất có thể, song tôi ý thức được rằngluận văn của tôi vẫn còn những thiếu sót và hạn chế Do đó, tôi rất mong sẽ nhậnđược các đóng góp ý kiến và hướng dẫn của các quý thầy cô để hoàn thiện luậnvăn tốt hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Nguyễn Thị Thanh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC i

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC BẢNG iv

DANH MỤC HÌNH v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 6

1.1 Tổng quan tỉnh Kiên Giang 6

1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 6

1.1.2 Chế độ khí hậu 9

1.1.3 Đặc điểm thủy văn 11

1.2 Tổng quan về các nghiên cứu về tài nguyên nước tỉnh Kiên Giang và vùng Đồng bằng sông Cửu Long 15

1.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới 15

1.2.2 Các nghiên cứu trong nước về đồng bằng sông Cửu Long 16

1.3 Đề xuất định hướng nghiên cứu 21

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP VÀ SỐ LIỆU 22

2.1 Phương pháp nghiên cứu 22

2.1.1 Phương pháp thống kê, phân tích tổng hợp tài liệu 22

2.1.2 Phương pháp kế thừa 22

2.1.3 Phương pháp chuyên gia 22

2.1.4 Phương pháp bản đồ và GIS: 23

2.1.5 Phương pháp mô hình toán 23

2.2 Lựa chọn phương pháp và mô hình tính toán 23

2.2.1 Các mô hình toán thủy văn, thủy lực ứng dụng trong đánh giá tài nguyên nước 23

2.2.2 Lựa chọn công cụ tính toán mô phỏng, đánh giá dòng chảy và xâm nhập mặn 24

2.3 Thiết lập số liệu đầu vào phục vụ tính toán 29

2.3.1 Thiết lập biên tính toán 29

2.3.2 Quy trình điều khiển 30

2.3.3 Các file số liệu làm việc 30 CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN

DÒNG CHẢY MÙA CẠN VÀ DIỄN BIẾN XÂM NHẬP MẶN TỈNH

3.1 Kịch bản biến đổi khí hậu tỉnh Kiên Giang 32

3.1.1 Phân tích xu thế biến đổi khí hậu tỉnh Kiên Giang 33

3.1.2 Kịch bản biến đổi khí hậu của tỉnh Kiên Giang 49

3.2 Tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy mùa cạn 52

3.2.1 Kịch bản tính toán 54

3.2.2 Tác động đến dòng chảy vào các kênh tỉnh Kiên Giang 56

3.2.3 Tác động đến mực nước 65

3.3 Tác động của biến đổi khí hậu đến xâm nhập mặn tỉnh Kiên Giang 67

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

B Đ K H Đ B S C L G C M I M H E N

I S S I

K T T V M O N R E

R C P

UHSMC TNN

Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn

và Biến đổi khí hậu (Vietnam Institute of Meteorolog, Hdrology and climate change)

Mô hình thuỷ động lực ISIS được phát triển bởi Tập đoàn Halcrow

và HR Wallingford (MỸ) Khí tượng Thủy văn

Bộ Tài nguyên và Môi trường (Ministry Of Natural Resources and Environment)

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Nhiệt độ trung bình tháng từ 1961-2016 tại trạm khí tượng (0 C) 9

Bảng 1.2 Lượng mưa trung bình tháng từ 1961-2016 tại các trạm (mm) 10

Bảng 3.1 Xu thế biến đổi đặc trưng nhiệt độ Rạch Giá 34

Bảng 3.2 Xu thế biến đổi các đặc trưng lượng mưa mùa trạm Rạch Giá 42

Bảng 3.3 Xu thế biến đổi các đặc trưng lượng mưa các tháng 42

Bảng 3.4 Biến động mực nước 45

Bảng 3.5 Nhiệt độ trung bình(0 C) qua các kịch bản biến đổi khí hậu 49

Bảng 3.6 Thay đổi (0 C) của nhiệt độ trong các tháng so với thời kì nền trong kịch bản RCP 4.5 49

Bảng 3.7 Thay đổi (0 C) của nhiệt độ trong các tháng so với thời kì nền trong kịch bản RCP 8.5 49

Bảng 3.8 Lượng mưa trung bình (mm) qua các kịch bản biến đổi khí hậu 50

Bảng 3.9 Thay đổi (%) của lượng mưa trong các tháng so với thời kì nền trong kịch bản RCP 4.5 50

Bảng 3.10 Thay đổi (%) của lượng mưa trong các tháng so với thời kì nền trong kịch bản RCP 8.5 51

Bảng 3.11 Mực nước biển dâng theo kịch bản RCP4.5 (cm) 52

Bảng 3.12 Mực nước biển dâng theo kịch bản RCP8.5 (cm) 52

Bảng 3.13 Các đặc trưng dòng chảy mùa cạn 55

Bảng 3.14 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Vĩnh Tế (m3 /s) 57

Bảng 3.15 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Mới (m3 /s) 57

Bảng 3.16 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Số Một (m /s) 3 58 Bảng 3.17 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Tri Tôn (m3 /s) 59

Bảng 3.18 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Ba Thê (m3 /s) 59

Bảng 3.19 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Rạch Giá – Long Xuyên (m3 /s) 60

Bảng 3.20 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Cái Sắn (m3 /s) 61

Bảng 3.21 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Thốt Nốt (m3 /s) 61

Bảng 3.22 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Ô Môn (m3 /s) 62

Bảng 3.23 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Xã Nô (m /s) 3 63 Bảng 3.24 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại Rạch Cái Lớn (m3 /s) 63

Bảng 3.25 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại rạch Ngã Ba Cái Tàu (m3 /s) 64

Bảng 3.26 Thay đổi mực nước trong mùa cạn theo Kịch bản 1 (m) 65

Bảng 3.27 Thay đổi mực nước trong mùa cạn theo Kịch bản 2 (m) 65

Bảng 3.28 Ranh giới mặn trong tháng V theo từng kịch bản (km) 67

Bảng 3.29 Kết quả mô phỏng mực nước, độ mặn sông Hậu các Kịch bản 74

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ tỉnh Kiên Giang 6

Hình 1.2 Bản đồ địa hình tỉnh Kiên Giang 9

Hình 1.3 Nhiệt độ trung bình các tháng trạm Rạch Giá 10

Hình 1.4 Bản đồ sông suối tỉnh Kiên Giang 13

Hình 2.1 Các mô hình áp dụng tính toán cho đồng bằng sông Cửu Long 26

Hình 2.2 Sơ đồ thủy lực mạng sông vùng hạ lưu sông Mê Công 28

Hình 2.3 Hình thiết lập các file hệ thống 31

Hình 2.4 Hình thiết lập thời gian và bước thời gian mô phỏng 31

Hình 3.1 So sánh giữa kịch bản phát thải (SRES) và nồng độ (RCP) 32

Hình 3.2 Diễn biến nhiệt độ trung bình năm trạm Rạch Giá 35

Hình 3.3 Diễn biến nhiệt độ tháng 1 trạm Rạch Giá 35

Hình 3.4 Diễn biến nhiệt độ tháng 2 trạm Rạch Giá 36

Hình 3.5 Diễn biến nhiệt độ tháng 3 trạm Rạch Giá 36

Hình 3.6 Diễn biến nhiệt độ tháng 4 trạm Rạch Giá 37

Hình 3.7 Diễn biến nhiệt độ tháng 5 trạm Rạch Giá 37

Hình 3.8 Diễn biến nhiệt độ tháng 6 trạm Rạch Giá 38

Hình 3.9 Diễn biến nhiệt độ tháng 7 trạm Rạch Giá 38

Hình 3.10 Diễn biến nhiệt độ tháng 8 trạm Rạch Giá 39

Hình 3.11 Diễn biến nhiệt độ tháng 9 trạm Rạch Giá 39

Hình 3.12 Diễn biến nhiệt độ tháng 10 trạm Rạch Giá 40

Hình 3.13 Diễn biến nhiệt độ tháng 11 trạm Rạch Giá 40

Hình 3.14 Diễn biến nhiệt độ tháng 12 trạm Rạch Giá 41

Hình 3.15 Quá trình đặc trưng mưa trạm Rạch Giá 43

Hình 3.16 Quá trình diễn biến mưa 1 tháng nhỏ nhất 43

Hình 3.17 Quá trình diễn biến mưa 3 tháng nhỏ nhất 44

Hình 3.18 Quá trình diễn biến mưa 1 tháng lớn nhất 44

Hình 3.19 Quá trình diễn biến mưa 3 tháng lớn nhất 45

Hình 3.20 Quá trình mực nước trạm Rạch Giá 46

Hình 3.21 Quá trình mực nước trạm Xẻo Rô 46

Hình 3.22 Quá trình mực nước lớn nhất năm trạm rạch Giá và Xẻo Rô 47

Hình 3.23 Quá trình mực nước nhỏ nhất năm trạm rạch Giá và Xẻo Rô 47

Hình 3.24 Quá trình mực nước lớn nhất năm trạm Châu Đốc 48

Hình 3.25 Quá trình mực nước nhỏ nhất năm trạm Châu Đốc 48

Hình 3.26 Sơ đồ trị trí đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến nguồn nước mùa cạn tỉnh Kiên Giang 54

Hình 3.27 Quá trình dòng chảy vào mùa cạn tại Tân Châu 56

Hình 3.28 Quá trình dòng chảy vào mùa cạn tại Châu Đốc 56

Hình 3.29 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Vĩnh Tế 57

Hình 3.30 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Mới 58

Hình 3.31 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Số Một 58

Hình 3.32 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Tri Tôn 59

Hình 3.33 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Ba Thê 60

Hình 3.34 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Rạch Giá – Long Xuyên 60

Hình 3.35 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Cái Sắn 61

Hình 3.36 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Thốt Nốt 62

Hình 3.37 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Ô Môn 62

Hình 3.38 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại kênh Xã Nô 63

Hình 3.39 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại Rạch Cái Lớn 64

Hình 3.40 Lưu lượng dòng chảy mùa cạn tại rạch Ngã Ba Cái Tàu 64

Hình 3.41 Ranh giới mặn1%o gần nhất và xa nhất tháng 2 70

Hình 3.42 Ranh giới mặn1%o gần nhất và xa nhất tháng 3 71

Hình 3.43 Ranh giới mặn1%o gần nhất và xa nhất tháng 4 72

Hình 3.44 Ranh giới mặn1%o gần nhất và xa nhất tháng 5 73

Hình 3.45 Diến biến độ mặn và mực nước lớn nhất dọc sông Hậu 76

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Đồng bằng sông Cửu Long là vùng châu thổ phì nhiêu lớn nhất nước ta,được hình thành trong quá trình lâu dài, bền bỉ hàng triệu năm bởi bồi đắp phù

sa của sông Mê Công ĐBSCL là vùng đất có nhiều tiềm năng phát triển kinh tế

cả về nông nghiệp, công nghiệp, thủy sản và du lịch sinh thái Trong những nămqua, ĐBSCL đã có đóng góp vô cùng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân củaViệt Nam (đóng góp hơn 50% sản lượng lương thực, chiếm chủ đạo tới 90%trong xuất khẩu gạo, khoảng 70% lượng trái cây và 65% sản lượng thủy sản cảnước) Kim ngạch xuất khẩu toàn vùng năm 2012 đạt 9.789 tỷ USD [4] ĐBSCLbao gồm phần đất thuộc 13 tỉnh, thành phố: Long An, Đồng Tháp, Tiền Giang,Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre, An Giang, Hậu Giang, Sóc Trăng, Bạc Liêu, CàMau, Kiên Giang và thành phố Cần Thơ Diện tích đất tự nhiên khoảng 4.057,2triệu ha, trong đó đất nông nghiệp 2.606,5 triệu ha (64,24% diện tích đất tựnhiên), đất lâm nghiệp 303,0 triệu ha (7,5%), đất chuyên dùng 259,7 triệu ha(6,4%), đất ở 122,9 triệu ha (3,0%) Dân số khoảng 17,479 triệu người [4]

ĐBSCL được cung cấp nước ngọt, nuôi dưỡng, phát triển bởi phù sa củasông Mê Công bồi đắp và tiến ra biển hàng chục cm mỗi năm Sông Mê Côngkhi về đến PhnomPenh (Campuchia) được chia thành hai nhánh: Bên phải là

sông Bassac (vào Việt Nam gọi là Hậu Giang hay sông Hậu) và bên trái là MêCông (vào Việt Nam gọi là Tiền Giang hay sông Tiền), cả hai đều chảy vào khuvực đồng bằng châu thổ rộng lớn Nam Bộ Việt Nam mà trước hết là khu vựcĐồng Tháp Mười, Tứ giác Long Xuyên và khu vực giữa hai sông (được ngườidân Nam Bộ gọi là Vùng đầu nguồn sông Cửu Long) Lưu lượng hai sông nàyrất lớn, khoảng 6.000 m³/s về mùa khô, lên đến 120.000 m³/s vào mùa mưa vàchuyên chở rất nhiều phù sa (ước chừng 160-165 triệu tấn/năm) [6] bồi đắp

đồng bằng Nam Bộ

Là quốc gia ven biển, Việt Nam được dự đoán là một trong những nước

bị tác động nghiêm trọng do BĐKH, trước nhất là sẽ ảnh hưởng đến dân số, đấtnông nghiệp và tổng sản phẩm quốc nội do một diện tích lớn đất nông nghiệpmầu mỡ sẽ bị ngập, đặc biệt ở khu vực ĐBSCL

Những biểu hiện về ảnh hưởng của BĐKH vùng ĐBSCL đã xuất hiện trongnhững năm gần đây: Lượng mưa và lượng dòng chảy vào ĐBSCL giảm đi rõ rệt(tổng dòng chảy từ thượng lưu vào ĐBSCL qua sông Tiền tại Tân Châu và sôngHậu tại Châu Đốc thời kỳ tháng 3 năm 2004 là 2.400m3/s, chỉ bằng 60% cùng thời

kỳ năm 2001 và gần 70% so với năm 2002) Mực nước trung bình trên sông Tiền

và sông Hậu tại Tân Châu và Châu Đốc trong các tháng mùa cạn vừa qua thấp hơnmực nước trung bình cùng thời kỳ từ 25-30cm do dòng chảy thượng lưu cạn kiệt.Những năm gần đây, do mặn xâm nhập sâu, nắng hạn kéo dài, đời sống sinh hoạt vàsản xuất của nhà nông gặp nhiều khó khăn

Tỉnh Kiên Giang là một tỉnh nằm trong vùng ĐBSCL, có vị trí quan trọngtrong chiến lược phát triển kinh tế vùng ĐBSCL, là tỉnh có vị trí thuận lợi kếtnối với các nước Đông Nam Á, đặc biệt là Campuchia và Thái Lan bằng đường

bộ, đường biển và đường hàng không Kiên Giang có chiều dài bờ biển hơn 200

km với hơn 100 cửa sông, kênh rạch thoát nước ra biển Một trong những nhiệm

vụ chiến lược trong phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Kiên Giang là phấn đấuđến năm 2020 trở thành tỉnh mạnh về kinh tế biển, là cầu nối của ĐBSCL tronghội nhập kinh tế và giao lưu hợp tác quốc tế với các nước trong khu vực và thếgiới

Biến đổi khí hậu (BĐKH), mà trước hết là sự nóng lên toàn cầu và mựcnước biển dâng, là một trong những thách thức lớn nhất đối với nhân loại trongthế kỷ 21 Thiên tai và các hiện tượng khí hậu cực đoan khác đang gia tăng ởhầu hết các nơi trên thế giới, nhiệt độ và mực nước biển toàn cầu tiếp tục tăngnhanh đang là mối lo ngại của các quốc gia Theo báo cáo mới nhất của Liênhiệp quốc, nguyên nhân của hiện tượng BĐKH có đến 90% là do con người gây

ra, 10% là do tự nhiên Biến đổi khí hậu khiến nước biển dâng cao, hạn hán do

El Nino, … những vấn đề nghiêm trọng đó đang diễn ra và tác động nặng nề,trực tiếp lên đời sống sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp của người dân các tỉnhđồng bằng sông Cửu Long Trong đó, Kiên Giang là một trong những tỉnh đã vàđang xảy ra tình trạng khô hạn và nhiễm mặn nghiêm trọng nhất trong suốt hàngchục năm qua Từ một vùng đất được xem là màu mỡ thì giờ đây người dân ởnhững huyện bị ảnh hưởng nặng nề nhất là An Biên, Kiên Lương, U MinhThượng… đang phải chứng kiến những cánh đồng lúa chết khô với tổng diệntích thiệt hại ước tính trên 35.000 ha.

Trước tình hình đó, nhận thấy trong vấn đề nghiên cứu BĐKH nổi bật lênbài toán đánh giá sự biến đổi dòng chảy về mùa cạn và xâm nhập mặn đối vớitỉnh Kiên Giang do sự nóng lên toàn cầu, thay đổi lượng mưa và mực nướcbiển dâng Làm rõ được những tác động bất lợi của BĐKH đối với tỉnh KiênGiang là tiền đề của việc cảnh báo xâm nhập mặn một cách chính xác và hiệuquả hơn, giúp cho việc tính toán xâm nhập mặn mang tính ứng dụng trong thựctiễn, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ra quyết định và quản lý tàinguyên nước của các nhà quản lý Bên cạnh đó, đối với tỉnh Kiên Giang, vấn đềNBD ngoài những tác động bất lợi với sản xuất, đó cũng còn là cơ hội để pháttriển các ngành khác, đặc biệt là nuôi trồng thủy sản vốn đang phát triển rất tốttại tỉnh

Chính vì vậy, tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá tác động của biếnđổi khí hậu đến chế độ dòng chảy mùa cạn và diễn biến xâm nhập mặn tỉnh KiênGiang” nhằm nghiên cứu, phân tích và đánh giá mức độ biến đổi của một số đặctrưng dòng chảy thời kì quá khứ trong bối cảnh Biến đổi khí hậu thông qua bộ

số liệu nhiệt độ, mưa, lưu lượng cập nhật đến năm 2016 tại Trạm khí tượngthuỷ văn Rạch Giá; nhận định xu thế, dự tính cho tương lai về mực nước, lưulượng dòng chảy và đặc biệt, chỉ ra ranh giới xâm nhập mặn cho toàn tỉnh trongtương lai theo Kịch bản BĐKH mới nhất do Bộ Tài nguyên và Môi trường công

bố năm 2016 Từ đó góp phần vào việc đề ra các giải pháp cụ thể để thích ứngvới BĐKH và quản lý chặt chẽ nguồn nước của địa phương

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Phân tích, đánh giá được mức độ thay đổi của nhiệt độ, lượng mưa vàlưu lượng dòng chảy thời kỳ quá khứ trong bối cảnh BĐKH tại tỉnh Kiên Giang;

- Nhận định xu thế, dự tính được diễn biến đặc trưng dòng chảy mùa cạn,

vẽ ra bản đồ xâm nhập mặn cho toàn tỉnh trong thời kì tương lai theo Kịch bảnBĐKH và nước biển dâng của Việt Nam do Bộ Tài nguyên và Môi trường công

bố năm 2016

3. Đối tượng nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu trong luận văn này là

lưu lượng dòng chảy, quá trình mực nước, ranh giới xâm nhập mặn

3.2 Phạm vi nghiên cứu: Địa bàn nghiên cứu giới hạn trong tỉnh Kiên

Giang Về phạm vi thời gian, luận văn tính toán diễn biến dòng chảy và xâmnhập mặn trong các tháng mùa cạn theo ba kịch bản: thời kì nền (số liệu trongquá khứ đến năm 2016); thời kì 2030; thời kì 2050

5. Nội dung nghiên cứu

- Thu thập số liệu về KTTV vùng nghiên cứu từ năm 1981 đến năm 2016

- Thu thập, tổng hợp số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội vùng nghiên cứu trong những năm gần đây

- Phân tích kết quả đánh giá tác động BĐKH đến các yếu tố KTTV vùng nghiên cứu trong thời kỳ quá khứ

- Phân tích kết quả tính toán lượng mưa, lưu lượng dòng chảy, ranh giớixâm nhập mặn tại các kênh trong vùng nghiên cứu từ mô hình ISIS trong tươnglai theo các kịch bản 2030 và kịch bản 2050, các giai đoạn này sẽ được so sánh

với trung bình giai đoạn cơ sở từ năm 1981-2016, thông qua việc so sánh này,chúng ta sẽ thấy rõ được xu thế tăng, giảm của đặc trưng dòng chảy và xâmnhập mặn trong tương lai.

6 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần Mở đầu và Kết luận, Phụ lục và Tài liệu tham khảo luận văngồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu, chương này đề cập những nghiên cứutrong nước và nước ngoài liên quan đến BĐKH và xâm nhập mặn ở ĐBSCL,tỉnh Kiên Giang

Chương 2: Phương pháp nghiên cứu và số liệu, chương này trình bày sốliệu và phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong nghiên cứu của luận văn

Chương 3: Kết quả và thảo luận, chương này nhằm đánh giá ảnh hưởngcủa biến đổi khí hậu đến dòng chảy mùa cạn và diễn biến xâm nhập mặn tỉnhKiên Giang

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan tỉnh Kiên Giang

1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

1.1.1.1 Vị trí địa lý

Kiên Giang nằm trong vùng Đồng bằng sông Cửu Long, có đặc thù riêngbiệt vừa có đồng bằng, có núi, có biển và có đảo Tổng diện tích tự nhiên là6.346,13 km2, bằng 1,90% diện tích cả nước và 15,78% diện tích vùng Đồngbằng sông Cửu Long Chiều dài lớn nhất theo hướng Đông Nam - Tây Bắckhoảng 120 km, chiều rộng lớn nhất theo hướng Đông - Đông Tây khoảng 60km.Kiên Giang nằm trong khoảng tọa độ địa lý: từ 101030’ đến 105032’ kinh độĐông và từ 9023’ đến 10032’ vĩ độ Bắc

Hình 1.1 Bản đồ tỉnh Kiên Giang

- Phía Đông Bắc giáp các tỉnh: An Giang, Cần Thơ và Hậu Giang

- Phía Tây Nam giáp vịnh Thái Lan.

- Phía Bắc giáp Campuchia với đường biên giới dài 56,8 km

- Phần đất liền của Kiên Giang có chiều dài bờ biển hơn 200 km với hơn

100 cửa sông, kênh rạch thoát nước ra biển Ranh giới biển của Kiên Giang giápvới các nước Campuchia, Thái Lan và Malayxia Kiên Giang có 13 đơn vị hànhchính cấp huyện, gồm 1 thành phố Rạch Giá, 1 thị xã Hà Tiên và 11 huyện(huyện Kiên Lương, Hòn Đất, Tân Hiệp, Châu Thành, Giồng Riềng, Gò Quao,

An Biên, An Vịnh, Vĩnh Thuận, Phú Quốc, Kiên Hải), trong đó có 2 huyện đảo:Phú Quốc và Kiên Hải với 140 hòn đảo lớn nhỏ nằm xa đất liền Vị trí địa lý của

tỉnh Kiên Giang được thể hiện trong Hình 1.1.

1.1.1.2 Địa hình, địa mạo

Kiên Giang có địa hình đa dạng bao gồm bờ biển dài, nhiều sông núi vàhải đảo Diện tích tự nhiên của tỉnh là 634.613 ha với phần đất liền khoảng573.075 ha và hải đảo là 61.538 ha Địa hình phần đất liền tương đối bằngphẳng có hướng thấp dần từ Đông Bắc (độ cao trung bình 0,8 – 1,2 m) xuốngTây Nam (độ cao trung bình 0,2 – 0,4 m) Đặc điểm địa hình này cùng với chế

độ thủy triều biển Tây chi phối rất lớn đến khả năng tiêu úng vào mùa mưa vàdiễn biến mặn của khu vực vào các tháng mùa khô

Có thể chia tỉnh Kiên Giang thành 4 vùng địa hình, địa mạo khác nhau:

a Vùng Tứ giác Long Xuyên

Vùng Tứ giác Long Xuyên có diện tích tự nhiên khoảng 244.230 ha baogồm các đơn vị hành chính: thị xã Hà Tiên, các huyện Hòn Đất, Kiên Lương vàmột phần huyện Tân Hiệp, Châu Thành Vùng Tứ giác Long Xuyên tiếp giáp vớibiên giới Campuchia và vịnh Thái Lan Địa hình có hướng dốc từ Tây Bắc sangĐông Nam, cao độ biến đổi từ 0,2 - 1,2 m, nơi cao nhất là dãi đất tiếp giápCampuchia có độ cao 0,8 - 1,2 m, nơi thấp nhất là vùng từ phía Tây Rạch Giá -

Hà Tiên có độ cao biến đổi từ 0,2 - 0,7 m Ven biển Rạch Giá - Hà Tiên có rảirác các đồi núi thấp cặp với Quốc lộ 80 tạo nên 1 bờ viền ngăn nước

b Vùng Tây Sông Hậu

Vùng Tây sông Hậu có diện tích tự nhiên khoảng 144.900 ha gồm các đơn

vị hành chính: huyện Giồng Riềng, Gò Quao, một phần huyện Tân Hiệp, ChâuThành và thành phố Rạch Giá Đặc điểm địa hình có hướng dốc dần từ ĐôngBắc sang Tây Nam, độ cao biến đổi từ 0,2 - 0,8 m, nơi cao nhất là vùng phíaĐông Tân Hiệp có độ cao từ 0,7 - 0,9m, nơi thấp nhất là ven sông Cái Lớn vàCái Bé có độ cao từ 0,2 - 0,4m

c Vùng bán đảo Cà Mau

Diện tích tự nhiên khoảng 181.829 ha, gồm các huyện An Biên, An Minh,Vĩnh Thuận và U Minh Thượng Địa hình nghiêng dần về phía Tây, độ cao biếnđổi từ 0,1 - 1,1 m, nơi cao nhất gần trung tâm VQG U Minh Thượng, nơi thấpnhất là vùng ven sông Cái Lớn có độ cao từ 0,1 - 0,4 m Vùng này được giới hạnbởi sông Cái Lớn và tỉnh Cà Mau

d. Vùng đồi núi hải đảo

Diện tích tự nhiên khoảng 63.174 ha, bao gồm 2 huyện Kiên Hải, PhúQuốc và một số đảo thuộc huyện Kiên Lương Địa hình chủ yếu là đồi núi thấp,một số đảo lớn có xen kẽ các đồng bằng nhỏ hẹp có phân bậc Độ dốc trung bình

từ 15 – 200 m, có nơi trên 200 m, nơi cao nhất là 600 m, thấp nhất là 20 m Đặcđiểm của vùng này chủ yếu là những hòn đảo nhỏ nên địa hình ở đây mang đặcthù riêng của nó; ở phần giữa đảo thường cao nhất và thoải đều dần 4 phía; riêngđảo Phú Quốc thì địa hình có phức tạp hơn và bị chia cắt bởi các sông, rạch; nơi

có địa hình cao nhất là phía Bắc đảo và thấp dần về phía Nam đảo

Hình 1.2 Bản đồ địa hình tỉnh Kiên Giang 1.1.2 Chế độ khí hậu

1.1.2.1 Nhiệt độ

Nam Bộ nói chung và tỉnh Kiên Giang nói riêng có nền nhiệt độ cao nhất

ở nước ta, nhiệt độ trung bình năm tại Rạch Giá là 27,7oC Biên độ năm củanhiệt độ vào khoảng 2 - 3,5oC, ở Kiên Giang không hình thành mùa nhiệt, tuy cóchịu ảnh hưởng phần nào của gió mùa đông bắc, nhưng ngay cả tháng giêng làtháng có nhiệt độ thấp nhất trong năm cũng có nhiệt độ trung bình là 25,7oC.Trong năm, tháng 4 có nhiệt độ trung bình cao nhất tại Rạch Giá là 29,5oC

Bảng 1.1 Nhiệt độ trung bình tháng từ 1961-2016 tại trạm khí tượng ( 0 C)

Tháng Rạch Giá

(Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu - IMHEN)

Hình 1.3 Nhiệt độ trung bình các tháng trạm Rạch Giá

1.1.2.2 Mưa

Là một tỉnh thuộc đồng bằng Nam Bộ, khí hậu ở Kiên Giang mang đầy đủ

tính chất khí hậu nhiệt đới gió mùa, một năm đƣợc chia ra làm hai mùa rõ dệt:

- Mùa mƣa từ tháng 5 đến tháng 11

- Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau

Lƣợng mƣa phân bố không đều theo thời gian Lƣợng mƣa giảm dần từ

Đông sang Tây Mùa mƣa, lƣợng mƣa chiếm từ 78% đến 98%, trug bình 92%

tổng lƣợng mƣa trong năm Các tháng mùa mƣa có lƣợng mƣa tháng trung

bình từ 212 mm đến 389 mm Trong mùa mƣa, tuy có lƣợng mƣa lớn nhƣng

cũng có thời kỳ mƣa ít hoặc không mƣa kéo dài từ 7 - 15 ngày gây hạn cho cây

trồng trong tháng 6 hoặc tháng 7, mặt khác có năm, mùa mƣa đến sớm, nhƣng

cũng có năm mùa mƣa đến muộn vào cuối tháng 5

Bảng 1.2 Lƣợng mƣa trung bình tháng từ 1961-2016 tại các trạm (mm)

Mùa khô, lượng mưa chỉ từ 2% đến 22%, trung bình 8% tổng lượng mưatrong năm Các tháng mùa khô có lượng mưa tháng trung bình từ 14 mm đến98mm.

Đánh giá chung

Kiên Giang thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, mưa nhiều;

có nền nhiệt cao, không phân hóa theo mùa Khí hậu ở Kiên Giang có nhữngthuận lợi cơ bản mà các tỉnh khác ở phía bắc không có được như không có rét,không có bão đổ bộ trực tiếp, ánh sáng và nhiệt lượng dồi dào nên rất thuận lợicho nhiều loại cây trồng và gia súc sinh trưởng, phát triển quanh năm

1.1.3 Đặc điểm thủy văn

1.1.3.1 Mạng lưới sông suối

Kiên Giang có một mạng lưới thủy văn đa dạng và phong phú, chịu ảnhhưởng trực tiếp hoặc gián tiếp của thủy triều biển Tây và chế độ dòng chảy trênsông Hậu Tỉnh có hệ thống sông ngòi, kênh rạch dày với tổng chiều dài hơn2.054,93 km bao gồm sông rạch tự nhiên và kênh đào

a. Sông rạch tự nhiên

- Sông Cái Lớn: dài 44,8 km; sông này có hệ thống phụ lưu như: Rạchngã ba cái tầu, rạch nước trong; rạch cái tư Sông Cái Lớn cắt đứt dòng nướcngọt từ sông Hậu về các huyện phía Nam nằm trong khu vực bán đảo Cà Mau;sông này có ý nghĩa giúp tiêu nước trong mùa mưa; không tưới được vào mùa khô do nước bị nhiễm mặn

- Sông Cái Bé: dài 58,2 km; sông này nhận nước ngọt từ kinh Thác Lác

và Thị Đội đổ về; đẩy lùi sự xâm nhập mặn của nước mặn vào mùa khô

- Sông Giang Thành: bắt nguồn từ Campuchia và chảy đổ về vịnh TháiLan ở Hà Tiên Vào mùa khô, sông này chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của thủy triềuvũng vịnh Thái Lan gây ra sự nhiễm mặn, vào mùa mưa con sông này có tác dụng tiêu nước cho các cánh đồng trên thượng nguồn

b Kênh đào

Các kênh đào vùng TGLX như Vĩnh Tế, Tám Ngàn, Tri Tôn, Mỹ Thái Mười Châu Phú, Ba Thê, Kiên Hảo, Rạch Giá - Long Xuyên, Kênh Tròn, CáiSắn, được hình thành rất sớm nhằm phục vụ tưới tiêu, giao thông thủy Cácđoạn kênh nằm trên địa phận tỉnh Kiên Giang đều có hướng chảy Đông Bắc -Tây Nam, bắt nguồn từ sông Hậu, chạy qua các tỉnh An Giang, Cần Thơ, rồi đổvào kênh Rạch Giá - Hà Tiên, trước khi đổ ra biển Tây

Kênh Vĩnh Tế nằm ở phía bắc của vùng TGLX, nối từ sông Hậu tạiChâu Đốc với biển Tây thông qua sông Giang Thành dài 67 km; đoạn từ TịnhBiên đi Giang Thành đã được nạo vét và mở rộng Đây là một trong nhữngtuyến thoát lũ và dẫn ngọt chủ yếu cho TGLX Kênh Vĩnh Tế cũng là nguồnnước mặt dùng trong sinh hoạt của người dân các xã biên giới thuộc huyệnGiang Thành

- Kênh Trà Sư: Theo lời truyền dân gian, kênh này được đào trên cơ sởkhai thông con rạch nhỏ có sẵn, vào những năm 1830-1850, để ngăn lũ núi, thauchua rửa phèn và dẫn nước lũ phù sa phục vụ cho khai thác các cánh đồng cònhoang hóa thời bấy giờ thuộc khu vực Thới Sơn – Văn Giáo Kênh có chiều dài23km, rộng 10m và sâu trên 2m

- Kênh Rạch Giá – Hà Tiên (RGHT) dài 80 km, rộng từ 50-60 m, nhiệm

vụ chính là giao thông thủy, ngoài ra còn có tác dụng điều phối lại nguồn nước

và hạn chế mặn xâm nhập vào sâu trong nội đồng

- Kênh Cái Sắn: được đào từ năm 1926 nối liền sông Hậu với kênh Ông

Hiển đổ ra biển tại cửa Rạch Sỏi Kênh rộng 40÷50 m, sâu 4÷5 m, chiều dài 58

km Phần qua tỉnh Kiên Giang 31 km Kênh Cái Sắn có vị trí quan trọng trongviệc phát triển kinh tế đồng thời dẫn nước ngọt về các huyện và đóng vai trògiao thông đường thủy đi các tỉnh lân cận

- Kênh KH1, kênh Xáng Trâm Bầu, kênh Thốt Nốt, kênh KH6, KH7,kênh Ô Môn… Chúng bắt nguồn từ sông Hậu và kết thúc tại sông Cái Lớn – Cái

Bé Các kênh này có kích thước khá lớn từ 10-20 m, cao trình đáy từ -1,5 m đến

-3,0 m Đây là những tuyến cấp nước ngọt chính và là trục giao thông quantrọng của vùng này.

- Hệ thống kênh Cán Gáo-Trèm Trẹm, rạch Tiểu Dừa, kênh Chắc Băng,kênh Làng Thứ 7, là hệ thống kênh chính có vai trò rất quan trọng trong việc cấpnước, tưới tiêu, giao thông thủy cho khu vực Tuy nhiên do vùng này giáp VịnhThái Lan nên chịu tác động rất lớn của triều biển Tây Do đó nước trong kênhvẫn bị nhiễm mặn và thường xuyên bị bồi lấp, đặc biệt vào các tháng mùa khô

Hình 1.4 Bản đồ sông suối tỉnh Kiên Giang

1.1.3.2 Chế độ triều, mặn

a. Chế độ triều biển Đông

Thủy triều Biển Đông chỉ ảnh hưởng đến vùng thượng lưu nguồn nướctrên sông Hậu trước khi chảy vào vùng nghiên cứu tỉnh Kiên Giang Thủy triềubiển Đông có biên độ dao động lớn, từ 3 ÷4 m Trong năm, thủy triều hình thànhmột thời kỳ nước cao từ tháng XII đến tháng II và một thời kỳ nước thấp từtháng VI đến VIII

b Chế độ triều biển Tây

Thủy triều biển Tây ảnh hưởng trực tiếp đến vùng nghiên cứu tỉnh KiênGiang, có dạng nhật triều không đều, hàng ngày có một đỉnh cao và nhọn, phầnchân triều thì bị kéo dài và đẩy lên bởi một đỉnh thấp thứ hai, dạng chữ “h”, vớibiên độ giao động khoảng 0,8-1 m Sự dao động có chu kỳ nửa tháng và cả nămcủa triều biển Tây cũng yếu hơn so với biển Đông rất nhiều

c. Đặc điểm mặn

Do vị trí địa lý, ĐBSCL nói chung và tỉnh Kiên Giang nói riêng ảnh hưởngmặn cả từ Biển Đông và Biển Tây Đặc biệt trong mùa kiệt, khi lưu lượng thượnglưu về giảm, thủy triều ảnh hưởng mạnh lên thượng lưu và vào hệ thốngsông/kênh nội đồng, dẫn theo nước mặn xâm nhập sâu cả trên sông và nội đồng

Do chế độ bán nhật triều không đều ở biển Đông nên quá trình truyền mặnvào sông cũng theo nhịp điệu của quá trình triều Khi chưa có hệ thống cốngngăn mặn thì xâm nhập mặn sâu vào vùng TGLX nhất là phía Hà Tiên – HònĐất khi nguồn nước ngọt theo các kênh T chưa lớn, mặn vào sâu tới 30÷38 km.Phía lân cận Rạch Giá nhờ nguồn nước dồi dào theo các kênh Kiên Hảo, RạchGiá – Long Xuyên, Cái Sắn mà ranh giới mặn bị đẩy ra sát biển Trong mùamưa nhờ có lưu lượng ngọt phong phú do mưa, do sông Mekong mang lại nênranh giới mặn bị đẩy lùi ra gần biển, nhưng trong mùa khô do lưu lượng ngọtgiảm nên mặn lấn sâu vào nội đồng

Khi xây dựng các cống ngăn mặn thì nước biển bị chặn lại ở hạ lưu cốngtrừ phần từ Ba Hòn tới Hà Tiên đang bỏ ngỏ để lấy nước mặn nuôi tôm, nhưngranh giới mặn cũng bị đẩy lùi Đến nay, nhiều vùng ven biển được ngọt hoá nêndiện tích bị ảnh hưởng mặn giảm xuống đáng kể Tuy nhiên ranh giới mặn trênsông chính có xu thế gia tăng

Riêng vùng UMT và TSH tỉnh Kiên Giang, do địa hình cao ở cuối nguồnnên việc vận chuyển nước ngọt từ sông Hậu đến vùng gặp nhiều khó khăn, mùakhô hầu như toàn vùng nhiễm mặn với độ mặn cao trên 4‰, khó khăn cho sản

xuất nông nghiệp Riêng vùng lõi vườn Quốc Gia U Minh Thượng được baobằng hệ thống đê bao và tích nước mưa từ mùa mưa trước đó nên ngọt hóa.

Vì thế vấn đề xâm nhập mặn do biến đổi khí hậu, nước biển dâng cao cầnphải được đề xuất nghiên cứu để đưa ra những biện pháp có hiệu quả ngăn ngừa

sự xâm nhập mặn gây ảnh hưởng cho sản xuất và sinh hoạt của người dân vùng

dự án

1.1.3.3 Chế độ thủy văn

Chế độ thủy văn dòng chảy ở Kiên Giang chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của

ba yếu tố chính: chế độ thủy triều biển Tây, chế độ thủy văn sông Hậu, chế độmưa nội đồng Tùy theo vị trí, địa hình, địa mạo, đường giao thông, hệ thốngkênh rạch và thời gian mưa trong năm mà mức độ ảnh hưởng của các nhân tốtrên là khác nhau Vì vậy diễn biến mực nước, dòng chảy trên các kênh rạchtrong vùng rất phức tạp và có 2 mùa rõ rệt là mùa lũ và mùa kiệt cạn

Ba yếu tố này kết hợp tác động làm cho chế độ thủy văn của tỉnh KiênGiang có 2 mùa rõ rệt: Mùa lũ, Mùa kiệt

1.2 Tổng quan về các nghiên cứu về tài nguyên nước tỉnh Kiên Giang và vùng Đồng bằng sông Cửu Long

1.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới

Đã có nhiều nghiên cứu liên quan đến vùng ĐBSCL, có một số côngtrình/dự án nghiên cứu sau đây:

+ Chương trình BDP (Chương trình quy hoạch lưu vực-BasinDevelopment Programme) của UHMCQT, giai đoạn 1 (2002-2006) đã xem xét

và đánh giá ban đầu về hiện trạng phát triển của lưu vực về nông nghiệp, thủysản, giao thông thủy điện, thủy văn, tập hợp các dự án phát triển của các quốcgia làm cơ sở cho định hướng quy hoạch phát triển lưu vực một cách bền vững

+ Chương trình môi trường (EP): Chương trình chủ yếu theo dõi và đánhgiá về chất lượng và môi trường nước, chủ yếu trên dòng chính và một số sông nhánh

+ Dự án Đánh giá tác động môi trường của dự án giao thông thủy thượnglưu Mê công, sử dụng phần mềm tính toán do Đại học Vũ Hán lập, đã nghiêncứu tác động của việc phá đá nổ mìn phục vụ giao thông thủy ở 4 nước thượnglưu đến thay đổi dòng chảy đến hạ lưu, đã định lượng được một số tác động đốivới Thái lan và Lào, định tính các tác động đến hạ lưu Mê công ở Việt Nam vàCampuchia Nghiên cứu này cho thấy không có ảnh hưởng đáng kể nào của dự

án này đến nước ta, cả về dòng chảy và môi trường

+ Đánh giá tác động của dự án thủy điện Nam Theun 2 (Lào) của ADB.+ Dự án của Ngân hàng thế giới (WB) năm 2004, đã thực hiện đánh giácác phương án phát triển hạ lưu sông Mê Công với sự hỗ trợ của bộ công cụDSF (công cụ quyết định và hỗ trợ) để đánh giá tác động của các kịch bản pháttriển trên lưu vực sông Mê Công Nghiên cứu đã sơ bộ đánh giá được tác độngcác kịch bản đến thay đổi chế độ dòng chảy sông Mê Công, tác động đến giaothông thủy, thủy sản, đến lũ và xâm nhập mặn ở hạ lưu Có thể coi đây là nghiêncứu tổng hợp có ý nghĩa nhất về nguồn nước trong phạm vi toàn lưu vực có xétđến các yếu tố chính về nguồn nước và sử dụng nước do vậy có một ước lượng

về dòng chảy cho các nước hạ lưu Mê Công

1.2.2 Các nghiên cứu trong nước về đồng bằng sông Cửu Long

ĐBSCL là đồng bằng lớn nhất của Việt Nam nằm ở hạ lưu lưu vực sông

Mê Công, chiếm 79% diện tích toàn bộ các châu thổ và bằng khoảng 5% diệntích toàn lưu vực sông Mê Công ĐBSCL là đồng bằng quan trọng nhất củanước ta, với diện tích đất nông nghiệp, thủy sản khoảng 3,2 triệu ha; ĐBSCL đãcung cấp sản lượng lương thực chiếm hơn 50% của cả nước (là nền tảng anninh lương thực Quốc gia), xuất khẩu thủy sản hơn 60% Chính vì tầm quantrọng của vùng đối với sự phát triển chung của đất nước, trong phạm vi quốc gia

đã có nhiều nghiên cứu về các vấn đề: Phát triển nguồn nước; Quản lý nguồnnước; các biện pháp công trình, phi công trình nhằm phát triển kinh tế-xã hội ởĐBSCL… Thành tựu cơ bản của các kết quả nghiên cứu khoa học đối vớiĐBSCL là đã đánh giá được tiềm năng về tài nguyên tự nhiên, đưa ra được

chiến lược chung sống với lũ và phát triển thủy lợi phục vụ phát triển kinh tế xãhội ĐBSCL trong thời gian qua Các nghiên cứu chính được phân tích, liệt kênhư sau:

Từ sau ngày giải phóng (1975) vấn đề nghiên cứu, quy hoạch ĐBSCL(chủ yếu là quy hoạch thủy lợi) mới được chú trọng nhằm mục đích phát triểnnông nghiệp, xây dựng phát triển kinh tế xã hội, đảm bảo an ninh lương thựccho cả nước Những nghiên cứu này ở các cấp độ chuyên sâu khác nhau đã đềcập đến các vấn đề:

i. Cơ sở khoa học xâm nhập mặn;

ii. Cơ sở khoa học về lũ ở ĐBSCL;

iii.Vấn đề ngọt hóa cho các hệ thống ven biển;

iv. Giải pháp kiểm soát lũ cho các vùng ngập lũ;

hạ lưu chưa được xem xét đầy đủ

- Nghiên cứu của Viện Chiến lược chính sách Tài nguyên Môi trường

cũng đã đưa ra một số kịch bản về tài nguyên nước cho đồng bằng sông CửuLong đến năm 2070 Theo đó, vào năm 2070, tại lưu vực sông Mê Kông, dòngchảy năm sẽ biến đổi trong khoảng từ (+4,2%) đến (-14,5%), dòng chảy mùa cạnbiến đổi từ (-2,0%) đến (-24,0%) và dòng chảy lũ biến đổi trong khoảng(+12,0%) đến (-5,0%)

- Năm 2010, dưới sự tài trợ của Đan Mạch, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường đã thực hiện Dự án Đánh giá tác động của BĐKH lên

tài nguyên nước và các biện pháp thích ứng Mục tiêu lâu dài của dự án là tăngcường năng lực của các ban ngành, tổ chức và của người dân Việt Nam trongviệc thích nghi với tác động của BĐKH đến TNN, giảm thiểu đến mức thấp nhấtcác tác động xấu cũng như thiệt hại do BĐKH gây ra; khôi phục có hiệu quả cáctác động này hoặc tận dụng các tác động tích cực của BĐKH; đánh giá tác độngcủa BĐKH đến tài nguyên nước mặt tại 7 lưu vực sông của Việt Nam (Hồng,Thái Bình, Cả, Thu Bồn, Ba, Đồng Nai, đồng bằng sông Cửu Long); Đề xuất cácgiải pháp thích ứng với sự thay đổi TNN do BĐKH gây ra Trong công trìnhnghiên cứu này, đã tiến hành xây dựng các kịch bản dựa trên cơ sở kịch bảnBĐKH (A2, B2) đến năm 2050 kết hợp với các kịch bản phát triển lưu vực sông

Mê Công, đồng thời phân tích các tác động của BĐKH đến dòng chảy vào ViệtNam, cụ thể là dòng chảy năm, dòng chảy mùa lũ, dòng chảy mùa cạn, diễn biếnngập lụt và xâm nhập mặn Dự án đã sơ bộ xác định những tác động tiềm tàngcủa BĐKH đến TNN ở ĐBSCL và đề xuất các giải pháp tổng thể ứng phó vớiBĐKH và nước biển dâng Theo các kịch bản về BĐKH, dòng chảy năm trênsông Mê Công vào ĐBSCL, trung bình thời kỳ 2010-2050 tăng khoảng 4-6% sovới thời kỳ 1985-2000, dòng chảy mùa lũ thời kỳ 2010-2050 chỉ tăng khoảng 5-7% trong khi đó dòng chảy mùa cạn tăng khoảng 10%

- Năm 2014, Phó Giáo sư, Tiến sỹ Trần Hồng Thái và cộng sự tại công trình nghiên cứu khoa học và công nghệ cấp Nhà nước “Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến sự biến đổi tài nguyên nước Đồng bằng sông Cửu Long” đã xác định được các thách thức, ảnh hưởng của BĐKH đến vùng

ĐBSCL, đề xuất các giải pháp khai thác và sử dụng hợp lý tài nguyên nước, bảođảm nguồn nước phục vụ phát triển bền vững ở ĐBSCL:

+ Thách thức về thiếu hụt dòng chảy vào ĐBSCL: Dòng chảy trung bìnhmột tháng nhỏ nhất tổng cộng vào ĐBSCL có thể giảm tới 3,5 tỷ m3 nước; dòngchảy trung bình ba tháng nhỏ nhất tổng cộng vào ĐBSCL có thể giảm tới 13 tỷ

m3 nước Dòng chảy trung bình mùa cạn tổng cộng vào ĐBSCL có thể giảm tới

30 tỷ m3 nước

+ BĐKH có thể làm khắc nghiệt hơn các thiên tai về nước, dòng chảy cạnsuy giảm, dòng chảy lũ gia tăng: Dòng chảy trung bình một tháng lớn nhất tổngcộng vào ĐBSCL có thể tăng tới 3,6 tỷ m3; dòng chảy trung bình mùa lũ tổngcộng vào ĐBSCL có thể tăng tới 40 tỷ m3; dòng chảy mùa lũ gia tăng dẫn đếndiện ngập lụt gia tăng, ảnh hưởng đến các sử dụng đất của các ngành kinh tế

Kết quả của đề tài này là tài liệu tham khảo cho các nhà quản lý, các nhàkhoa học trong công tác nghiên cứu tài nguyên nước, quản lý nhà nước về tàinguyên nước ở ĐBSCL

- Năm 2016, Dự án Rà soát, điều chỉnh, bổ sung quy hoạch thủy lợi phục

vụ sản xuất nông nghiệp tỉnh Kiên Giang đến năm 2020 và định hướng đến năm

2030 [8] Với các nội dung chính là:

+ Xác định nguồn nước cho tỉnh Kiên Giang bao gồm tài nguyên khí hậu

và mạng lưới sông ngòi, chế độ dòng chảy tại sông Hậu và các sông kênh trongnội tỉnh

+ Đánh giá chất lượng nước mặt, nước ngầm của tỉnh

+ Phân tích, đánh giá nguồn lực xã hội trong phát triển kinh tế xã hội+ Đánh giá quá trình phát triển kinh tế xã hội

+ Đánh giá quá trình phát triển thủy lợi của Tỉnh

+ Đánh giá tình trạng thiên tai của tỉnh gồm hạn hán, xâm nhập mặn, ngậpúng

Để thực hiện được các nghiên cứu trên đây đã có nhiều mô hình thủy lực

và chất lượng nước được phát triển phục vụ cho việc giải quyết các bài toán lũ,hạn và mặn ở ĐBSCL cũng như phục vụ đánh giá hỗ trợ đề xuất các giải phápthủy lợi, quy hoạch sử dụng đất và nước điển hình như các mô hình:

+ KOD01 (1974), KOD.WQPS (2004);

+ KRSAL (1978) sau này phát triển thành VRSAP ;

+ KOD02 (bài toán tràn đồng 2 chiều, 1985) ;

+ TLUC (1986-1993), HYDROGIS (2002), Mike 11;

+ DUFLOW;

+ SWAT, IQQM, iSIS

- Đối với nghiên cứu về xâm nhập mặn, đã có rất nhiều nghiên cứu về

xâm nhập mặn vùng ĐBSCL như nghiên cứu về đặc điểm xâm nhập mặn củaĐBSCL do GS Nguyễn Như Khuê thực hiện năm 1994 Nghiên cứu về xâmnhập mặn ở Việt Nam do GS TSKH Nguyễn Ân Niên và KS Nguyễn Văn Lânthực hiện năm 1999 đã phác họa một bức tranh tổng quát về vấn đề xâm nhậpmặn cho thời kỳ 1993 - 1998, giải bài toán thủy lực để tính toán, dự báo xâmnhập cho các vùng Nam Bộ, phân tích đề xuất một số giải pháp ứng phó đối vớixâm nhập mặn PGS TS Lê Sâm đã chủ trì dự án “Khảo sát điều tra chua mặnĐBSCL” năm 1993 - 2000 Trong khuôn khổ Chương trình Bảo vệ Môi trường

và Phòng tránh thiên tai, Đề tài độc lập cấp nhà nước KC08-18 “Nghiên cứuxâm nhập mặn phục vụ phát triển kinh tế - xã hội vùng ven biển Đồng bằng sôngCửu Long” đuợc thực hiện từ X/2001 đến IX/2004 do PGS.TS Lê Sâm làm chủnhiệm đã có các nghiên cứu tương đối toàn diện về phân tích diễn biến xâmnhập mặn cho 14 năm (1991 - 2004), tác động ảnh hưởng của xâm nhập mặnđến quy hoạch sử dụng đất cho khu vực đồng bằng sông Cửu Long, cung cấp cơ

sở khoa học cho việc sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên đất và nước dải venbiển phục vụ phát triển bền vững nông - lâm ngư - nghiệp các tỉnh vùng venbiển ĐBSCL Tác giả đã sử dụng các mô hình: SAL (Nguyễn Tất Đắc), VRSAP(Nguyễn Như Khuê), KOD (Nguyễn Ân Niên) và HydroGis (Nguyễn HữuNhân) để dự báo xâm nhập mặn cho một số sông chính theo các thời đoạn dàihạn (6 tháng), ngắn hạn (nửa tháng) và cập nhật (ngày) Kết quả của đề tài gópphần quy hoạch sử dụng đất vùng ven biển thuộc ĐBSCL và các lợi ích khác vềkinh tế - xã hội Còn rất nhiều nghiên cứu, báo cáo dưới các hình thức công bốkhác nhau đã xây dựng các bản đồ xâm nhập mặn từ số liệu cập nhật và

xem xét nhiều khía cạnh tác động ảnh hưởng các nhân tố địa hình, KTTV và tácđộng các hoạt động kinh tế đến xâm nhập mặn ở ĐBSCL.

Các nghiên cứu gần đây đã nhận định rằng, ĐBSCL là khu vực nhạy cảmcao rất dể bị tổn thương dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu toàn cầu (Nijssen

và cs, 2001 [9]; Hoanh và cs, 2003 [10]; IPCC, 2007 [12]; World Bank, 2007

[13]; ) Sự thay đổi lượng dòng chảy sông và sự dâng cao mực nước biển làhai yếu tố chính gây ra bởi tác động của biến đổi khí hậu

1.3 Đề xuất định hướng nghiên cứu

Các nghiên cứu nêu trên là những bước đi có ý nghĩa khoa học và thực tếcao, đặt nền móng về cơ sở dữ liệu và phương pháp luận để đánh giá sự biến đổi

về nhiệt độ, lượng mưa, lưu lượng nước của vùng ĐBSCL nói chung và tỉnhKiên Giang nói riêng trong bối cảnh BĐKH

Kịch bản biến đổi năm 2016 đã được Bộ Tài nguyên và Môi trường công

bố, theo hiểu biết của học viên, cho đến nay chưa có nghiên cứu đánh giả ảnhhưởng của BĐKH đến dòng chảy mùa cạn và xâm nhập mặn của tỉnh KiênGiang, vì thế học viện lựa chọn nội dung này làm chủ đề nghiên cứu Học viênlựa chọn phương pháp mô hình toán, phân tích tổng hợp và xây dựng kịch bản

để giải quyết các nội dung nghiên cứu đặt ra

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP VÀ SỐ LIỆU 2.1 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng của BĐKH đến tài nguyên nước là một vấn đềkhó mang cả tính khách quan và chủ quan, do vậy phương pháp nghiên cứu đểgiải quyết vấn đề trong luận văn như sau:

2.1.1 Phương pháp thống kê, phân tích tổng hợp tài liệu

Phương pháp này được thực hiện trên cơ sở kế thừa, phân tích và tổnghợp các nguồn tài liệu và số liệu thông tin có liên quan một cách có chọn lọc, từ

đó, đánh giá chúng theo yêu cầu và mục đích nghiên cứu Cụ thể:

- Thống kê mạng lưới trạm KTTV; thu thập, phân tích chuỗi số liệuKTTV trên địa bàn các tỉnh khu vực đầu nguồn sông Cửu Long thời kỳ quá khứ(số liệu khí tượng đến năm 2016; số liệu thuỷ văn đến năm 2015)

- Tổng hợp các tài liệu, số liệu về hiện trạng kinh tế, xã hội của tỉnh KiênGiang

- Thống kê các số liệu KTTV là sản phẩm của mô hình, kịch bản BĐKH.Bằng phương pháp thống kê, phân tích số liệu nhiệt độ, lượng mưa vàlưu lượng dòng chảy của các trạm KTTV vùng nghiên cứu, luận văn sẽ làm rõbiểu hiện của BĐKH và tác động của BĐKH đến đặc trưng nhiệt độ, mực nước

2.1.2 Phương pháp kế thừa

Kế thừa các kết quả nghiên cứu trong nước để thực hiện nội dung của luậnvăn

2.1.3 Phương pháp chuyên gia

Mời các chuyên gia có kiến thức sâu, rộng về các vấn đề liên quan đếnthủy văn và tài nguyên nước nhằm định hướng nghiên cứu và phân tích, đánhgiá kết quả

2.1.4 Phương pháp bản đồ và GIS:

Phương pháp bản đồ và GIS được sử dụng trong nghiên cứu này để thểhiện các kết quả nghiên cứu trong quá trình thực hiện (phân bố địa hình, xâmnhập mặn)

2.1.5 Phương pháp mô hình toán

Được ứng dụng nhằm phân tích đánh giá xem xét, xác định các thay đổidòng chảy mùa cạn và diễn biến xâm nhập mặn tỉnh Kiên Giang ứng với kịchbản BĐKH, chủ yếu đánh giá tác động của mực nước biển dâng

2.2 Lựa chọn phương pháp và mô hình tính toán

2.2.1 Các mô hình toán thủy văn, thủy lực ứng dụng trong đánh giá tài nguyên nước

Với sự phát triển mạnh mẽ và khoa học, đã có nhiều nghiên để đưa ra cáccông cụ nhằm đáp ứng các yêu cầu trong công tác quản lý vận hành công trìnhkhai thác nguồn nước nói riêng và hệ thống tài nguyên nước nói chung Trong

đó công cụ mô hình toán đóng vai trò quan trọng có tính quyết định trong việc

mô hình hoá hệ thống tài nguyên nước phức tạp phục vụ công tác lập các quyhoạch nguồn nước, vận hành và dự báo hệ thống tài nguyên nước

Mô phỏng một hệ thống nào đó là phương thức mô tả một hệ thống thựcbằng một hệ thống không thực do người nghiên cứu tạo ra Trên hệ thống nhântạo, các quá trình vật lý của mô hình thực được mô tả gần đúng hoặc tương tự.Các quy luật vận động của hệ thống thực được suy ra từ những kết quả nghiêncứu thực nghiệm và lý thuyết trên hệ thống do người nghiên cứu tạo ra

Trong nghiên cứu thủy văn - tài nguyên nước, việc sử dụng mô hình để

mô phỏng quá trình sinh dòng chảy, hoạt động của công trình, mô phỏng tươngtác của hệ thống công trình và quá trình khai thác sử dụng nước là một công cụkhông thể thiếu được

Trong bài toán thiết kế thủy lợi, quy hoạch thủy lợi, quy hoạch tài nguyênnước bài toán mô phỏng, dự báo thủy văn - tài nguyên nước cùng với quá trìnhphân tích hệ thống thì các mô hình toán được ứng dụng nhằm: khôi phục-kéo dài

chuỗi số liệu, đưa ra biện pháp công trình và quy mô các công trình cần đượcxây dựng, xác định khả năng đáp ứng của hệ thống đối với các yêu cầu khai thác

hệ thống nguồn nước, dự báo quá trình dòng chảy trong bài toán dự báo ngắnhạn và dài hạn phục vụ phát triển kinh tế xã hội

Hiện nay, các mô hình toán mô phỏng tài nguyên nước thường gồm cácloại mô hình: Mô hình thủy văn; Mô hình thủy lực; Mô hình tối ưu

Kết quả tính toán bằng mô hình mô phỏng cho một hệ thống cho phép sơ

Bộ mô hình Mike 11.

Trong đó, bộ mô hình thủy văn thủy lực SWAT, IQQM và ISIS thuộcPhần mềm Khung hỗ trợ ra quyết định DSF được dùng khá phổ biến, có tínhlinh hoạt trong mô phỏng dòng chảy đối với vùng ĐBSCL và được ứng dụng vàphát triển cho đến nay tại Ủy ban sông Mê Công Phần mềm Khung hỗ trợ raquyết định DSF (Decision Support Framework) do MRCS xây dựng mà Viện

KH KTTV &BĐKH là cơ quan được chuyển giao, có bản quyền, trong đó các

mô hình được áp dụng cho các vùng khác nhau trên lưu vực

Đối với ĐBSCL, hai mô hình được áp dụng đó là IQQM để xác định nhucầu nước; mô hình thủy lực ISIS để mô phỏng diễn biến lưu lượng, mực nướctrên toàn đồng bằng hạ lưu Mê Công từ Kratie ra đến biển

2.2.2.1 Mô hình SWAT

Mô hình SWAT (Soil and Water Assessment Tool), một mô thuỷ văn do

Bộ Nông nghiệp Mỹ, đã được tích hợp trong DSF để mô phỏng dòng chảy dựatrên các số liệu ngày của khí hậu, địa hình, đất theo từng tiểu lưu vực Kết quảcủa mô hình SWAT sẽ là đầu vào cho các mô hình tiếp theo Toàn bộ lưu vực

Mê Công được chia thành hơn 400 tiểu lưu vực

Hình 2.1 Các mô hình áp dụng tính toán cho đồng bằng sông Cửu Long

2.2.2.2 Mô hình cân bằng lưu vực

Mô hình IQQM (Integrated Quantity Quality Model), ban đầu được pháttriển cho các lưu vực sông Murray-Darling ở Úc và được áp dụng cho các lưuvực Mê Công Mô hình này mô phỏng, diễn toán dòng chảy thông qua hệ thốngsông liên kết với các công trình thủy lợi, hồ, đâp và hệ thống tưới Đầu ra củaIQQM là lưu lượng trung bình ngày tại Kratie và lưu vực Tonglesap được làmđầu vào cho mô hình thủy lực

2.2.2.3 Mô hình thủy động lực

Mô hình ISIS là mô hình thuỷ lực, được phát triển bởi công ty HalcrowWallingford, mô phỏng thủy lực trong hệ thống sông Mê Công từ Kratie đến cửasông, và bao gồm cả hồ Tonle Sap và hệ thống sông Vàm Cỏ Mô hình mô tả chitiết sự tương tác phức tạp gây ra giữa thủy triều, ảnh hưởng dòng chảy ngược

từ sông Tonle Sap và tràn bờ trong mùa lũ

Mô hình ISIS có nhiều mô đun tính toán khác nhau: Thủy lực, chất lượng

nước, bùn cát , trong đó, modun iSIS flow là modun thủy lực mô phỏng dòng

chảy ổn định, dòng chảy không ổn định một chiều biến đổi chậm trong lòng dẫn

hở, dòng chảy qua công trình thuỷ lực, chảy qua hồ chứa, chảy tràn bờ, chảy trên

những vùng ngập lũ, mô phỏng quy trình hoạt động của các cống, mô phỏng các

biên thuỷ văn bằng mô hình mưa-dòng chảy Thuật toán của mô hình được

thiết lập trên cơ sở giải hệ phương trình Saint Venant theo phương pháp sai

phân hữu hạn bằng sơ đồ ẩn 4 điểm

Hệ phương trình Saint Venant gồm hai phương trình:

Mạng tính toán thuỷ lực ISIS vùng đồng bằng sông Mê Công có trong

Khung hỗ trợ ra quyết định – DSF đã được các chuyên gia quốc tế tại MRC

đánh giá là một công cụ tốt để tiến hành phân tích dòng chảy trong sông cũng

27

hơn 10.000 nút tính toán mô tả chi tiết hệ thống sông/kênh, gần 500 vùng ngập(ô ruộng), các công trình cống… trên sông của Căm Pu Chia và Việt nam Kếtquả của mô hình là: Mực nước, mặn, lưu lượng tại từng nút có thể xuất qua GIS

để thể hiện qua dạng bản đồ

Hình 2.2 Sơ đồ thủy lực mạng sông vùng hạ lưu sông Mê Công

Mạng tính toán lấy biên trên trên dòng chính tại Kratie, các biên trên cácdòng nhánh là các lưu vực bộ phận của khu vực Biển Hồ Các biên dưới là mực