Nghiên cứu sự biến động nguồn nước lưu vực sông vu gia thu bồn trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu

1 MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài: Trước đây, nước chưa coi loại tài nguyên thực với nếp nghĩ coi nước “thứ trời cho” nên thường sử dụng nước lãng phí Trong q trình phát triển, nước thường phân bố không theo không gian thời gian Nước tham số có tính định đến phát triển kinh tế-xã hội ngày có xu hướng cạn kiệt với biến đổi khí hậu, thiên tai gia tăng làm cản trở cho hoạt động người Để khai thác sử dụng cách hợp lý nguồn nước người cần đánh giá tiềm biến động nguồn nước, coi trọng việc bảo vệ, trì khả tái tạo tài nguyên nước Hệ thống sông Vụ Gia - Thu Bồn mười hệ thống sơng lớn nước ta có trữ lượng nước hàng năm phong phú sơng có tồn diện tích tập trung nước nằm trọn vẹn lãnh thổ Việt Nam Đặc biệt, Quảng Nam nơi đánh giá giàu tiềm thủy điện hàng năm có diễn biến mưa, lũ phức tạp làm thiệt hại nặng nề người vật chất tỉnh Việc tính tốn đặc trưng thủy văn nhằm đánh giá biến động nguồn nước dịng chảy theo khơng gian thời gian lưu vực giúp cho việc lập kế hoạch xây dựng cơng trình phịng chống lũ lụt cơng trình phục vụ cho hoạt động khác liên quan đến nguồn nước người Nhằm khai thác có hiệu bền vững nguồn tài nguyên nước hệ thống sông Vụ Gia - Thu Bồn phục vụ cho công phát triển kinh tế – xã hội, đề tài Luận văn tốt nghiệp cao học: “Nghiên cứu biến động nguồn nước lưu vực sông Vụ Gia – Thu Bồn bối cảnh biến đổi khí hậu tồn cầu” hy vọng đáp ứng mục tiêu Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật II Mục đích đề tài: - Phân tích đánh giá biến động nguồn nước lưu vực theo không gian thời gian - Dự báo diễn biến nguồn nước lưu vực bối cảnh biến đổi khí hậu - Đề xuất phương án khai thác hiệu nguồn nước lưu vực III Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu luận văn biến động nguồn nước bối cảnh biến đổi khí hậu tồn cầu - Phạm vi nghiên cứu luận văn tồn lưu vực sơng Vụ Gia – Thu Bồn IV Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: Dựa tình hình thực tế qua việc điều tra khảo sát khu vực nghiên cứu việc phân tích nguyên nhân gây biến động nguồn nước lưu vực, nghiên cứu chủ yếu sử dụng phương pháp sau: - Phân tích tổng hợp nghiên cứu trước lưu vực, - Cập nhật thơng tin để có liệu đầy đủ nguồn nước lưu vực nghiên cứu - Ứng dụng mơ hình tốn thuỷ văn vào đánh giá định lượng nguồn nước V Cấu trúc Luận văn Luận văn có cấu trúc sau: • Mục lục • Mở đầu • Chương Tổng quan nghiên cứu nguồn nước lưu vực sơng • Chương Đặc điểm tự nhiên kinh tế - xã hội lưu vực nghiên cứu • Chương Nghiên cứu đánh giá biến động nguồn nước lưu vực sông Vụ Gia – Thu Bồn Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật • Chương Các giải pháp ứng phó định hướng khai thác nguồn nước bối cảnh biến đổi khí hậu • Phần kết luận kiến nghị • Tài liệu tham khảo • Phụ lục Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU NGUỒN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG 1.1 Nguồn nước giới Việt Nam 1.1.1 Nguồn nước giới Ngày nay, nhờ thành tựu khoa học trắc địa, thủy văn, khí tượng, người ước lượng khối lượng nước Trái Đất Lượng nước Trái Đất gồm nước bề mặt Trái Đất nước đất Nguồn nước bề mặt Trái Đất khoảng chừng 1454.106km3, chiếm 71% bề mặt trái đất chừng 71% Và hầu hết nước mặn (chiếm 97% tổng lượng nước gồm nước đại dương, biển, hồ nước mặn, phần nước ngầm) Phần nước (bao gồm phần nước ngầm nước) khơng đến 3%, gần 77% đóng băng miền cực băng hà, mà khoảng 90% khối lượng băng lại Nam Cực, phần lớn tập trung băng đảo Greenland Cuối phần nhỏ 0,7% tổng lượng nước, tức khoảng 215.200 km3 có vai trị quan trọng bảo tồn sống toàn hành tinh Số nước đại phận thuộc hồ nước ngọt, ngồi dịng chảy sơng, suối khí ẩm, nước đất, khí Trong q trình tuần hồn nước, năm mặt biển bốc chừng 449.000 km3, lục địa khoảng 71.100 km3 Hơi nước từ biển theo gió vào lục địa hàng năm gây mưa khoảng 108.400 km3 nước Như dòng chảy mặt dòng chảy ngầm hàng năm chảy từ lục địa biển khoảng 37.000 km3 So với tổng lượng nước chung Trái Đất lượng nước khơng đáng kể, lại có ý nghĩa vô quan trọng đời sống người sinh vật sống lục địa Đó nguồn nước sử dụng người Nguồn nước sử dụng người phân bố không theo không gian thời gian Theo không gian, ảnh hưởng điều kiện khí hậu, mặt đệm nơi mà lượng mưa khác Nơi mưa nhiều lượng mưa Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật năm ngàn mm, nơi mưa vài trăm mm, chí khơng mưa Thí dụ lượng mưa năm trung bình Haoai 12.092 mm, Rê-uy-ni- ông 12.000 mm, Ca-mơ-run 10.470 mm số vùng xích đạo nơi mưa nhiều Về bốc bình quân năm đại dương 930 đến 1.070 mm, lục địa từ 420 đến 500 mm Như vậy, đại dương, lượng bốc hàng năm lớn lượng nước đến 100 mm, lục địa, lượng mưa lớn lượng bốc đến 250 mm Lượng nước thừa lục địa lượng dòng chảy dòng suối chảy đại dương Do mưa phân bố không mà lượng dịng chảy sơng suối phân bố khơng Trong 144,5 106 km2 lục địa, có 6.106 km2 hồn tồn khơng có dịng chảy Một ao hồ vùng chủ yếu nước ngầm cung cấp nên nước tương đối mặn Vùng dòng chảy nghèo chiếm khoảng 32 triệu km2, châu Âu châu Á 18 triệu km2, châu Phi triệu km2, châu Úc triệu km2, lại số vùng châu Nam Mỹ Vùng có dịng chảy phong phú thuộc lưu vực 21 sông từ 10 vạn km2 đến triệu km2 chiếm khoảng 28,4 triệu km2 Sông Hồng sông Mê Công thuộc loại sơng vừa có lượng dịng chảy lớn Trung bình năm sơng, suối đổ biển 15.500km3 nước Khoảng 20% lượng nước nói thuộc sơng Amazon có chiều dài 7025 km với diện tích lưu vực khoảng 7.050.000 km2 Bên cạnh cịn có số sông khác giới sông Nil với chiều dài 6.671km, sơng Mississipi có chiều dài 6.212 km Một lượng nước quan trọng dự trữ hồ lớn hồ Viktoriino Châu Phi diện tích 68.800 km2, độ sâu lớn 125m, hồ Tanganijka Châu Phi với diện tích 32.880km2, độ sâu lớn 1.470 m, hồ Baikal Châu Á có diện tích 31.500 km2, độ sâu lớn Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 1.620 m Hồ Baikal dự trữ khoảng 1/10 lượng nước hành tinh với trữ lượng 23 tỷ m3 nước Theo thời gian, phân bố không đồng thể đặc tính biến đổi theo mùa mưa dịng chảy, mùa mưa mùa khô; hay mùa lũ mùa kiệt Mùa mưa, lũ mùa nước hay gây úng Mùa khô, kiệt mùa thiếu nước cho người Mức độ phát triển kinh tế không giới khiến cho nhu cầu sử dụng nước không giống nước, khu vực Vấn đề thừa nước, thiếu nước trở thành vấn đề quan trọng phát triển loài người tương lai 1.1.2 Nguồn nước Việt Nam Chế độ nước Việt Nam có nét riêng vùng nhiệt đới ẩm, gió mùa với lượng mưa phong phú tạo điều kiện thuận lợi cho hình thành dịng chảy với mạng lưới sông dày đặc Nếu tính sơng suối có chiều dài từ 10 km trở lên có nước chảy thường xun lãnh thổ nước ta có khoảng 2360 sơng suối với mật độ trung bình khoảng 0,6 km/km2 Tuy nhiên, tuỳ theo điều kiện cấu trúc địa chất, địa hình, địa mạo, thổ nhưỡng khí hậu mà mạng lưới sông suối phát triển không lãnh thổ, từ 0,3 km/km2 vùng khô hạn đến km/km2 vùng đồng sơng Hồng – Thái Bình đồng sơng Cửu Long Ở vùng núi cao, địa hình chia cắt mạnh, mưa nhiều mạng lưới sông suối phát triển với mật độ 1-2 km/km2 Trên phần lớn lãnh thổ cịn lại có mật độ sơng suối khoảng 0,5 – km/km2 Cứ dọc bờ biển khoảng 20 km lại gặp cửa sông Tổng lượng dịng chảy tất sơng chảy qua lãnh thổ Việt Nam 853 km3 Tỉ trọng nước bên chảy vào nước ta tương đối lớn, chiếm 60% so với tổng lượng nước sơng tồn quốc, riêng sông Cửu Long 90% Mạng lưới sông suối Việt Nam phát triển không đồng tồn lãnh thổ Mạng lưới sơng suối nơi hình thành, chuyên trở tàn trữ nguồn Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật nước sông – phần quan trọng tài nguyên nước – nguồn cung cấp cho sinh hoạt sản xuất tạo điều kiện thuận lợi cho thuỷ điện, giao thông thuỷ , nuôi trồng thuỷ sản Tuy nhiên, bên cạnh thuận lợi nêu trên, mạng lưới sơng suối phát triển khơng gây khó khăn, mạng lưới sơng suối vùng khô hạn thường xẩy hạn hán Hệ thống sơng ngịi nước ta ni dưỡng nguồn nước mưa tương đối dồi Lượng mưa trung bình nhiều năm đạt xấp xỉ 1960 mm tức khoảng 650 km3/năm Miền núi mưa nhiều đồng vùng khuất gió Sự chênh lệch vùng có lượng mưa lớn vùng có lượng mưa nhỏ khoảng 5-6 lần Trong giới mức chênh lệch có nước lên tới 40-80 lần Sự phân bố tài nguyên nước có liên quan chặt chẽ với phân bố lượng mưa Vùng mưa lớn có dịng chảy sơng lớn, vùng mưa nhỏ có dịng chảy sơng nhỏ xen kẽ Vùng có dịng chảy lớn đạt 100 lít/s/km2 vùng có dịng chảy nhỏ lít/s/km2 chênh lệch 20 lần Tổng lượng dịng chảy năm sơng Mê Cơng khoảng 500 km3, chiếm tới 59 % tổng lượng dòng chảy năm sơng nước; sau đến hệ thống sông Hồng 126,5 km3 (14,9%); hệ thống sông Đồng Nai 36,3 km3 (4,3%), sơng Mã, Cả, Thu Bồn có tổng lượng dòng chảy xấp xỉ nhau, khoảng 20 km3 (2,3 - 2,6%); hệ thống sông Kỳ Cùng, Thái Bình sơng Ba xấp xỉ nhau, khoảng km3 (1%); sơng cịn lại 94,5 km3 (11,1%) Nước ta có trữ lượng nước ngầm phong phú, khoảng 130 triệu m3/ngày, đáp ứng 60% nhu cầu nước đất nước Ở vùng đông châu thổ, nước ngầm độ sâu từ – 200 m, miền núi nước ngầm thường độ sâu 10 – 150 m, vùng núi đá vôi nước ngầm độ sâu khoảng 100m Đặc biệt vùng Tây Nguyên, nước ngầm thường sâu vài trăm mét, cịn số nơi thuộc đồng sơng Cửu Long như: Hà Tiên, Cà Mau, Bến Tre… nước ngầm thường bị nhiễm mặn, dẫn đến tình trạng thiếu nươc Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Theo báo cáo Chương trình Bảo vệ mơi trường quốc gia tài ngun nước Việt Nam bao gồm nước mặt nước ngầm + Tổng lượng nước mặt chảy qua lãnh thổ Việt Nam đổ biển 880×109 m3/năm, phần từ nước ngồi chảy vào 550×109m3/năm + Đặc trưng dịng chảy sơng suối Việt Nam hàm lượng bùn cát cao chứa nhiều hàm lượng chất dinh dưỡng + Cho đến xây dựng khoảng 400 hồ cỡ vừa lớn với tổng lượng chứa khoảng 23×109m3, đảm bảo tưới cho 0,5 triệu ruộng nước phát điện với cơng suất 3,5 nghìn MW điện + Theo đánh giá ngành địa chất, tổng lượng nước chứa bể nước ngầm Việt Nam lớn Lưu lượng dòng ngầm đạt 1.513m3/s Các bể nước ngầm phân bố đồng đều, nên việc cung cấp nước cho sinh hoạt sản xuất thuận lợi + Việt Nam có nhiều mỏ nước khống nước nóng Một số khai thác Chất lượng nước vực nước bị suy thoái rõ rệt Hầu tất sông hồ đô thị khu công nghiệp bị ô nhiễm: Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh bị nhiễm nước nặng Vì nước nguồn tài ngun vơ q báu vô tận Mà Việt Nam đứng trước nguy thiếu nước tác động q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa, gia tăng dân số biến đổi khí hậu Đặc biệt, trước diễn biến phức tạp biến đổi khí hậu tồn cầu mà Việt Nam xếp vào năm quốc gia có nguy bị tác động mạnh mẽ Do việc đánh giá tổng thể thực trạng tài nguyên nước dựa nhu cầu sử dụng tương lai yêu cầu cấp thiết phục vụ chiến lược dài hạn bền vững đất nước 1.2 Tổng quan nghiên cứu nguồn nước lưu vực sông giới Khi nghiên cứu nguồn nước lưu vực sông giới người ta sử dụng phương pháp sau: Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 1.2.1 Phương pháp khảo sát trạm đo Khi mạng lưới quan trắc thủy văn dày đặc với chuỗi quan trắc đủ dài, có khả bao qt tồn lưu vực nghiên cứu Phương pháp sử dụng rộng rãi nhiều nước lãnh thổ nhỏ Thực chất phương pháp phương pháp trung bình số học, phương pháp trung bình có trọng số 1.2.2 Phương pháp khái quát Dùng số liệu thu thập qua mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn để xác định qui luật hình thành dịng chảy, phân bố đặc trưng dòng chảy theo lãnh thổ biến thiên chúng theo thời gian Điều đạt nhờ phân tích chất vật lý, địa lý tượng hay trình xét từ nhóm yếu tố ảnh hưởng đến hình thành phát triển dịng chảy đặc trưng Cũng tổng hợp dòng chảy từ việc nghiên cứu thành phần cấu thành dòng chảy riêng rẽ 1.2.3 Phương pháp thực nghiệm Khi phân tích số liệu thực nghiệm theo phương pháp thường sử dụng rộng rãi phương pháp phân tích xác suất thống kê tốn Phụ thuộc vào trạng thái nghiên cứu tượng yêu cầu toán, phương pháp khái quát khoa học thủy văn chia ra: 1) phương pháp hệ số tổng cộng; 2) phương pháp đồ nội suy địa lý; 3) phương pháp tương tự thủy văn Phương pháp hệ số tổng cộng: Cơ sở phương pháp dựa việc coi dòng chảy sản phẩm nhiều q trình địa lý tự nhiên (khí hậu mặt đệm) tác động lên Loại thường gặp nhóm cơng thức triết giảm dịng chảy cực đại Phương pháp đồ nội suy địa lý dựa sở giả thiết đặc trưng dòng chảy yếu tố cảnh quan địa lý thay đổi từ từ theo lãnh thổ tuân theo qui luật địa đới Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 10 Phương pháp tương tự thủy văn phụ thuộc vào việc lựa chọn lưu vực tương tự với lý luận rằng, dịng chảy sản phẩm khí hậu chịu tác động điều kiện địa lý tự nhiên nên với lưu vực tương tự (có điều kiện địa lý cảnh quan giống nhau) dòng chảy chúng tương tự 1.2.4 Phương pháp xác suất thống kê Các phương pháp xác suất thống kê với giả thiết tượng khí tượng thuỷ văn tuân theo quy luật ngẫu nhiên phương pháp ứng dụng rộng rãi vào tốn tính tốn thủy văn Hầu tốn thống kê có mặt lĩnh vực tính tốn đặc biệt đóng vai trị quan trọng khâu xử lý số liệu - kiện thông tin đầu vào quan trọng tốn tính tốn thủy văn phương pháp 1.2.5 Phương pháp mơ hình hóa Mơ hình hóa cơng cụ quan trọng nghiên cứu nguồn nước Mơ hình hóa phân thành loại: Mơ hình tốn, mơ hình vật lý, mơ hình đồ Trong mơ hình tốn phương pháp nghiên cứu nguồn nước hiệu thông dụng Mô hình tốn thủy văn hiểu theo nghĩa rộng cách mô tả tượng thủy văn biểu thức tốn học lơgíc Có thể phân loại mơ hình tốn thủy văn theo nhiều quan điểm khác Sau quan điểm phân loại phổ biến nhất: Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 126 Phụ lục 3-16: Bảng tính tốn hàm điều hịa XTB tháng trạm Hiên X thực đo Hàm điều Số ngẫu (mm) hòa nhiên 21.8 107.4 -85.6 18.0 53.1 -35.1 37.9 31.3 6.6 103.8 48.0 55.8 216.0 98.6 117.5 162.1 169.6 -7.5 141.3 242.0 -100.8 180.0 296.4 -116.4 297.8 318.3 -20.5 10 525.2 301.8 223.4 11 286.8 251.3 35.6 12 107.1 180.3 -73.2 Hàm điều hịa có phương trình: t Xt = 174.8+143.60Cos( 2Π + 1.54 ) + ε t 12 STT Phụ lục 3-17: Bảng tính tốn hàm điều hịa nhiệt độ trung bình tháng trạm Đà Nẵng STT 10 11 12 Tạ Thị Mai Hương Tthực đo Hàm điều Số ngẫu nhiên (0C) hòa 21.6 21.9 -0.4 22.4 22.6 -0.2 24.2 24.1 0.1 26.4 26.1 0.4 28.2 28.0 0.2 29.3 29.3 0.0 29.2 29.7 -0.5 28.9 29.0 -0.2 27.4 27.5 -0.1 26.0 25.5 0.4 24.2 23.6 0.5 22.0 22.3 -0.3 Hàm điều hịa mơ nhiệt độ trung bình tháng trạm Đà Nẵng: Tmp = 25.8 + 3.89 Cos(π.t/6 -3.59) Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 127 Phụ lục 3-18: Bảng tính tốn hàm điều hịa TTB tháng trạm Trà My Tthực đo Hàm điều Số ngẫu (0C) hòa nhiên 20.7 21.3 -0.6 22.1 22.2 -0.1 24.1 23.6 0.5 26.1 25.3 0.8 26.8 26.8 0.0 27.1 27.7 -0.6 27.0 27.7 -0.7 26.9 26.8 0.0 25.8 25.4 0.4 10 24.3 23.7 0.6 11 22.5 22.2 0.3 12 20.7 21.3 -0.7 Hàm điều hịa mơ nhiệt độ trung bình tháng trạm Trà My: Tmp = 24.5+ 3.29 Cos(π.t/6 -3.41) STT Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 128 Phụ lục 3-19: Bảng tính hàm tự tương quan tiêu thống kê ttt dòng chảy năm trạm Thành Mỹ Trạm Thành Mỹ (n=33) k 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Tạ Thị Mai Hương rk 0.25 0.09 0.12 0.21 0.02 0.01 0.04 0.04 0.11 0.11 0.05 -0.02 -0.13 -0.13 0.04 -0.10 -0.14 -0.15 -0.02 -0.10 -0.13 -0.16 -0.13 -0.04 -0.06 0.00 -0.02 -0.01 -0.03 -0.09 -0.04 -0.04 (rk)^2 0.06 0.01 0.01 0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.00 0.00 0.02 0.02 0.00 0.01 0.02 0.02 0.00 0.01 0.02 0.03 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 Var(rk) 0.05 ttt 1.1 0.4 0.5 1.0 0.1 0.0 0.2 0.2 0.5 0.5 0.2 -0.1 -0.6 -0.6 0.2 -0.5 -0.6 -0.7 -0.1 -0.4 -0.6 -0.7 -0.6 -0.2 -0.3 0.0 -0.1 0.0 -0.1 -0.4 -0.2 -0.2 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 129 Phụ lục 3-20: Bảng tính hàm tự tương quan tiêu thống kê ttt dòng chảy năm trạm Nông Sơn Trạm Nông Sơn (n=34) k 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Tạ Thị Mai Hương rk 0.20 0.00 0.18 0.15 0.06 -0.01 0.03 0.07 0.16 0.06 0.06 0.05 -0.09 -0.12 0.11 -0.16 -0.16 -0.04 -0.04 -0.17 -0.12 -0.13 -0.17 -0.03 -0.11 -0.01 0.01 -0.02 -0.03 -0.07 -0.08 -0.05 -0.023 (rk)^2 Var(rk) 0.04 0.00 0.03 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.03 0.02 0.05 0.00 0.00 0.03 0.01 0.02 0.03 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.00 0.00 ttt 0.9 0.0 0.8 0.7 0.2 0.0 0.1 0.3 0.7 0.3 0.3 0.2 -0.4 -0.5 0.5 -0.7 -0.7 -0.2 -0.2 -0.8 -0.5 -0.6 -0.7 -0.1 -0.5 0.0 0.1 -0.1 -0.1 -0.3 -0.4 -0.2 -0.1 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 130 Phụ lục 3-21: Bảng tính tốn hàm điều hịa QTB tháng trạm Thành Mỹ Hàmđiều Sốngẫu hòa nhiên 112.7 190.8 -78.1 68.9 125.6 -56.8 49.8 61.1 -11.3 43.6 14.5 29.1 56.9 -1.8 58.7 58.2 16.6 41.6 46.2 64.8 -18.7 55.5 129.9 -74.5 111.0 194.5 -83.5 10 291.6 241.2 50.4 11 393.2 257.6 135.6 12 247.2 239.3 7.9 Phương trình hàm điều hịa trạm Thành Mỹ: Qmp = 127.9 +129.73Cos(πt/6 -0.54) STT Thực đo Phụ lục 3-22: Bảng tính tốn hàm điều hịa QTB tháng trạm Nơng Sơn STT Thực đo Hàm điều hòa Số ngẫu nhiên 248.0 455.9 -207.9 136.8 293.5 -156.7 93.3 127.4 -34.1 74.9 2.2 72.6 107.9 -48.6 156.5 98.2 -11.4 109.5 71.1 103.8 -32.7 78.9 266.2 -187.3 188.5 432.3 -243.8 10 663.7 557.7 106.0 11 1000.0 608.7 391.2 12 599.9 571.8 28.1 Phương trình hàm điều hịa trạm Nơng Sơn: Qmp = 280.1+328.94Cos(πt/6 -0.48) Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 131 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 I Tính cấp thiết đề tài: II Mục đích đề tài: .2 III Đối tượng phạm vi nghiên cứu: IV Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: V Cấu trúc Luận văn .2 CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU NGUỒN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG 1.1.Nguồn nước giới Việt Nam 1.1.1.Nguồn nước giới 1.2.Tổng quan nghiên cứu nguồn nước lưu vực sông giới 1.3.Tổng quan nghiên cứu nguồn nước lưu vực sông Việt Nam 13 1.4.Lựa chọn phương pháp nghiên cứu cho lưu vực Vu Gia-Thu Bồn .16 CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ-XÃ HỘI LƯU VỰC NGHIÊN CỨU 17 2.1 Đặc điểm tự nhiên dân sinh kinh tế khu vực nghiên cứu 17 2.1.1 Điều kiện tự nhiên 17 a Vị trí địa lý .17 b Đặc điểm địa hình 17 c Đặc điểm sông ngòi 18 d Đặc điểm thổ nhưỡng thảm phủ thực vật 21 2.1.2 Đặc điểm khí hậu .22 a Chế độ nhiệt 22 b Số giờ nắng 22 c Chế độ ẩm 22 d Bốc 23 Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 132 e Gió - bão 23 f Chế độ mưa 24 2.1.3 Đặc điểm thủy văn 26 a Dòng chảy năm 26 b Chế độ lũ .28 c Dòng chảy kiệt .30 d Dòng chảy bùn cát 31 e Thủy triều xâm nhập mặn 31 2.1.4 Mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn lưu vực Vu Gia - Thu Bồn 33 2.1.5 Đặc điểm dân sinh kinh tế - xã hội 34 2.2 Hiện trạng khai thác tài nguyên nước lưu vực nghiên cứu 35 2.2.1 Hiện trạng phát triển thủy lợi: 35 2.2.2 Hiện trạng cơng trình thủy điện 38 2.2.3 Hiện trạng dự báo nhu cầu nước lưu vực .40 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN ĐỘNG NGUỒN NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG VỤ GIA - THU BỒN .42 3.1 Nghiên cứu đánh giá biến động nguồn nước lưu vực nghiên cứu theo thời gian 42 3.1.1 Phương pháp nghiên cứu 42 3.1.1.1 Quá trình ngẫu nhiên .43 3.1.1.2 Tham số thống kê đại lượng ngẫu nhiên 45 3.1.1.3 Hệ số tương quan hàm tương quan ( TTQ) 47 3.1.1.4 Hệ số tự tương quan riêng hàm tự tương quan riêng (TTQR) 48 3.1.1.5 Tính chu kỳ đại lượng ngẫu nhiên 49 3.1.1.6 Tính xu tuyến tính đại lượng ngẫu nhiên 52 3.1.2 Biến động mưa năm lưu vực nghiên cứu .54 3.1.2.1 Các tham số mưa năm 54 3.1.2.2 Hàm tự tương quan mưa năm 55 3.1.2.3 Tính chu kỳ mưa năm .57 Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 133 3.1.2.4 Tính xu tuyến tính mưa năm .60 3.1.2.5 Các tham số thống kê lượng mưa ngày lớn năm 63 3.1.2.6 Tính xu tuyến tính mưa ngày lớn năm 64 3.1.3 Biến động chế độ nhiệt 65 3.1.3.1 Chu kỳ năm 65 3.1.3.2 Tính xu tuyến tính nhiệt độ năm 65 3.1.4 Biến động chế độ dòng chảy .66 3.1.4.1 Các tham số thống kê dòng chảy năm 66 3.1.4.2 Hàm tự tương quan dòng chảy năm 67 3.1.4.3 Tính chu kỳ dịng chảy năm 68 3.1.4.4 Tính xu tuyến tính dịng chảy năm 69 3.1.5 Xu tuyến tính tổng lượng bốc năm 70 3.1.6 Xu tuyến tính tổng số ngày không mưa năm 71 3.2 Tính tốn dự báo nhu cầu nước 72 3.2.1 Giới thiệu mơ hình ARIMA(p,0,q): 72 3.2.2 Ứng dụng mơ hình ARIMA(p,d,q) dự báo mưa: 77 3.2.2.1 Dự báo lượng mưa tháng: 77 3.2.2.2 Dự báo lượng mưa cho năm 80 3.2.2.3 Dự báo dòng chảy tháng năm 2010 84 3.2.2.4 Dự báo dòng chảy năm 88 3.2.2.5 Dự báo số dị thường nhiệt độ nước biển năm kỷ 21: 92 3.2.2.6 Nhận xét kết dự báo: .97 3.3 Nhận xét sư biến động nguồn nước lưu vực sông Vụ Gia - Thu Bồn 99 CHƯƠNG CÁC GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ VÀ ĐỊNH HƯỚNG KHAI THÁC NGUỒN NƯỚC TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 101 4.1 Những tác động biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước 101 4.2 Các kịch biến đổi khí hậu 102 Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 134 4.3 Dự báo nguồn nước lưu vực Vu Gia-Thu Bồn bối cảnh biến đổi khí hậu 106 4.3.1 Dự báo theo kịch biến đổi khí hậu: 106 4.3.2 Dự báo theo xu tuyến tính mưa năm: 107 4.3.3 Nhận xét kết dự báo: 108 4.4 Các giải pháp ứng phó định hướng khai thác nguồn nước bối cảnh biến đổi khí hậu 110 4.4.1 Các giải pháp ứng phó với biến đổi khí hậu: 110 4.4.2 Định hướng khai thác nguồn nước bối cảnh biến đổi khí hậu 111 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .113 Kết luận 113 Kiến nghị 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO .114 TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT 114 TÀI LIỆU TIẾNG ANH 115 TÀI LIỆU INTERNET 115 PHỤ LỤC 116 Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 135 MỤC LỤC BẢNG Bảng 2-1 Đặc trưng hình thái sông chính vùng nghiên cứu 20 Bảng 2-2 Nhiệt độ khơng khí bình quân tháng trung bình nhiều năm 22 Bảng 2-3 Tổng số nắng tháng, năm, trung bình nhiều năm 22 Bảng 2-4 Độ ẩm trung bình quân tháng trung bình nhiều năm 23 Bảng 2-5 Lượng bốc bình quân tháng trung bình nhiều năm .23 Bảng 2-6 Tốc độ gió bình qn lớn nhất, hướng vị trí 24 Bảng 2-7 Lượng mưa bình quân năm, mùa trạm .25 Bảng 2-8 Lưu lượng trung bình nhiều năm trạm lưu vực 28 Bảng 2-9 Đỉnh lũ lớn quan trắc trạm thuỷ văn .29 Bảng 2-10 Dòng chảy kiệt nhỏ trạm vùng nghiên cứu 31 Bảng 2-11 Thống kê số ngày nhật triều tháng trung bình nhiều năm trạm 32 Bảng 2-12 Đặc trưng biên độ triều tháng, năm trạm 32 Bảng 2-13 Biên độ lớn nhỏ mực nước triều trạm .32 Bảng 2-14 Mạng lưới trạm đo khí tượng thuỷ văn lưu vực Vu Gia - Thu Bồn34 Bảng 2-15 Tổng hợp dự án thủy điện vừa, nhỏ lưu vực .39 Bảng 2-16 Tổng nhu cầu nước giai đoạn trạng 2020 40 Bảng 3-1 Công thức định nghĩa đặc trưng xác suất 46 Bảng 3-2 Công thức định nghĩa hệ số tự tương quan 47 Bảng 3-3 Các tham số thống kê mưa năm trạm lưu vực Vụ Gia –Thu Bồn .54 Bảng 3-4 Xu tăng giảm mưa năm kiểm định xu tuyến tính (mức ý nghĩa α = 10% ) 61 Bảng 3-5 Phương trình hồi quy trạm 61 Bảng 3-6 Các tham số thống kê mưa năm lớn trạm lưu vực 63 Bảng 3-7 Xu tăng giảm mưa ngày lớn năm kiểm định xu tuyến tính (mức ý nghĩa α = 5% ) 64 Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 136 Bảng 3-8 Xu tăng giảm nhiệt độ năm kiểm định xu tuyến tính ( mức ý nghĩa α = 10% ) 65 Bảng 3-9 Các tham số thống kê dòng chảy năm 66 Bảng 3-10 Xu tăng giảm Qnăm kiểm định xu tuyến tính 70 Bảng 3-11 Xu tăng giảm Znăm kiểm định xu tuyến tính 70 Bảng 3-12 Xu tăng giảm số ngày không mưa năm kiểm định xu tuyến tính 71 Bảng 3-13 Bảng tiêu phù hợp mơ hình 77 Bảng 3-14 Các thơng số phương trình dự báo 77 Bảng 3-15 Kết dự báo lượng mưa tháng năm 2010 trạm Đà Nẵng .78 Bảng 3-16 Bảng tiêu phù hợp mô hình 79 Bảng 3-17 Các thơng số phương trình dự báo 79 Bảng 3-18 Kết dự báo lượng mưa tháng trạm Trà My 79 Bảng 3-19 Bảng tiêu phù hợp mơ hình 81 Bảng 3-20 Các thơng số phương trình dự báo 81 Bảng 3-21 Kết dự báo lượng mưa năm trạm Đà Nẵng 81 Bảng 3-22 Bảng tiêu phù hợp mơ hình 83 Bảng 3-23 Các thông số phương trình dự báo 83 Bảng 3-24 Kết dự báo lượng mưa năm trạm Trà My 83 Bảng 3-25 Bảng tiêu phù hợp mơ hình 85 Bảng 3-26 Các thông số phương trình dự báo 85 Bảng 3-27 Kết dự báo lượng mưa tháng trạm Thành Mỹ 85 Bảng 3-28 Bảng tiêu phù hợp mơ hình 87 Bảng 3-29 Các thơng số phương trình dự báo 87 Bảng 3-30 Kết dự báo lượng mưa tháng trạm Nông Sơn 87 Bảng 3-31 Bảng tiêu phù hợp mơ hình 89 Bảng 3-32 Các thơng số phương trình dự báo 89 Bảng 3-33 Kết dự báo lưu lượng năm trạm Thành Mỹ 89 Bảng 3-34 Bảng tiêu phù hợp mơ hình 91 Bảng 3-35 Các thông số phương trình dự báo 91 Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 137 Bảng 3-36 Kết dự báo lưu lượng năm trạm Nông Sơn 91 Bảng 3-37 Các thơng số phương trình dự báo 93 Bảng 3-38 Bảng tiêu phù hợp mơ hình 94 Bảng 3-39 Kết dự báo số dị thường nhiệt độ nước biển 94 Bảng 3-40 Bảng tiêu phù hợp mơ hình 96 Bảng 3-41 Các thơng số phương trình dự báo 96 Bảng 3-42: Kết dự báo số dị thường nhiệt độ nước biển .96 Bảng 4-1 Mức tăng nhiệt độ trung bình năm (0C) so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch phát thải khu vực Nam Trung Bộ 104 Bảng 4-2 Mức thay đổi lượng mưa năm (%) so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch phát thải khu vực Nam Trung Bộ 105 Bảng 4-3 Kết dự báo lượng mưa năm trạm Đà Nẵng (mm) mốc thời gian theo kịch phát thải khí hậu 107 Bảng 4-4 Kết dự báo lượng mưa năm trạm Trà My (mm) mốc thời gian theo kịch phát thải khí hậu 107 Bảng 4-5 Kết dự báo lượng mưa năm trạm Trà My (mm) mốc thời gian theo đường hồi quy tuyến tính đơn mưa năm 108 Bảng 4-6 Kết dự báo lượng mưa năm trạm Đà Nẵng (mm) mốc thời gian theo đường hồi quy tuyến tính đơn mưa năm 108 Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 138 MỤC LỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Sơ đồ phân loại mơ hình tốn thủy văn 11 Hình 2-1 Mạng lưới sơng ngịi lưu vực Vu Gia – Thu Bồn .20 Hình 3-1 Mơ hàm tự tương quan Xnăm trạm Thành Mỹ 55 Hình 3-2 Mơ hàm tự tương quan Xnăm trạm Hội Khách 55 Hình 3-3 Mơ hàm tự tương quan Xnăm trạm Trà My 55 Hình 3-4 Mô hàm tự tương quan Xnăm trạm Ái Nghĩa 55 Hình 3-5 Mơ hàm tự tương quan Xnăm trạm Nông Sơn 56 Hình 3-6 Mơ hàm tự tương quan Xnăm trạm Hội An 56 Hình 3-7 Mô hàm tự tương quan Xnăm trạm Hiên 56 Hình 3-8 Mơ hàm tự tương quan Xnăm trạm Giao Thủy 56 Hình 3-9 Mơ hàm tự tương quan Xnăm trạm Đà Nẵng 56 Hình 3-10 Mơ hàm tự tương quan Xnăm trạm Câu Lâu 56 Hình 3-11 Mơ hàm tự tương quan Xnăm trạm Cẩm Lệ 57 Hình 3-12 Đường lũy tích loại tính địa phương Xnăm trạm: Đà Nẵng, Thành Mỹ, Cẩm Lệ, Ái Nghĩa, Giao Thủy, Câu Lâu, Hội An, Hiên 57 Hình 3-13 Đường lũy tích loại tính địa phương Xnăm trạm: Nông Sơn, Giao Thủy, Trà My .58 Hình 3-14 Mơ hàm điều hịa XTB tháng trạm Thành Mỹ 58 Hình 3-15 Mơ hàm điều hòa XTB tháng trạm Hội Khách 58 Hình 3-16 Mơ hàm điều hòa XTB tháng trạm Cẩm Lệ 59 Hình 3-17 Mơ hàm điều hịa XTB tháng trạm Ái Nghĩa 59 Hình 3-18 Mơ hàm điều hịa XTB tháng trạm Nơng Sơn 59 Hình 3-19 Mơ hàm điều hòa XTB tháng trạm Giao Thủy 59 Hình 3-20 Mơ hàm điều hịa XTB tháng trạm Câu Lâu 59 Hình 3-21 Mơ hàm điều hịa XTB tháng trạm Hội An 59 Hình 3-22 Mơ hàm điều hòa XTB tháng trạm Đà Nẵng 60 Hình 3-23 Mơ hàm điều hòa XTB tháng trạm Trà My 60 Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 139 Hình 3-24 Mơ hàm điều hịa XTB tháng trạm Hiên 60 Hình 3-25 Đường hồi quy tuyến tính đơn Xnăm trạm Trà My 62 Hình 3-26 Đường hồi quy tuyến tính đơn Xnăm trạm Thành Mỹ 62 Hình 3-27 Đường hồi quy tuyến tính đơn Xnăm trạm Cẩm Lệ 62 Hình 3-28 Đường hồi quy tuyến tính đơn Xnăm trạm Hội An 62 Hình 3-29 Đường hồi quy tuyến tính đơn Xnăm trạm Hiên 62 Hình 3-30 Đường hồi quy tuyến tính đơn Xnăm trạm Giao Thủy 62 Hình 3-31 Đường hồi quy tuyến tính đơn Xnăm trạm Đà Nẵng 63 Hình 3-32 Đường hồi quy tuyến tính đơn Xnăm trạm Câu Lâu 63 Hình 3-33 Đường hồi quy tuyến tính đơn X ngày lớn năm trạm Thạnh Mỹ 64 Hình 3-34 Đường hồi quy tuyến tính đơn X ngày lớn năm trạm Nơng Sơn 64 Hình 3-35 Mơ hàm điều hịa nhiệt độ TB tháng trạm Đà Nẵng 65 Hình 3-36 Mơ hàm điều hòa nhiệt độ TB tháng trạm Trà My 65 Hình 3-37 Đường hồi quy tuyến tính đơn TTB năm trạm Đà Nẵng 66 Hình 3-38 Đường hồi quy tuyến tính đơn TTB năm trạm Trà My 66 Hình 3-39 Mô hàm tự tương quan Qnăm trạm Thành Mỹ 67 Hình 3-40 Mơ hàm tự tương quan Qnăm trạm Nông Sơn 67 Hình 3-41 Mơ hàm điều hịa lưu lượng TB tháng trạm Thành Mỹ 68 Hình 3-42 Mơ hàm điều hịa lưu lượng TB tháng trạm Nơng Sơn 68 Hình 3-43 Đường lũy tích sai chuẩn loại bỏ tính địa phương trạm Thành Mỹ.68 Hình 3-44 Đường lũy tích sai chuẩn loại bỏ tính địa phương trạm Nơng Sơn 69 Hình 3-45 Đường hồi quy tuyến tính đơn Qnăm trạm Thành Mỹ 70 Hình 3-46 Đường hồi quy tuyến tính đơn Qnăm trạm Nơng Sơn 70 Hình 3-47 Đường hồi quy tuyến tính đơn Znăm trạm Đà Nẵng 71 Hình 3-48: Đường hồi quy tuyến tính đơn số ngày khơng mưa trạm Trà My 72 Hình 3-49 Đường tính tốn lượng mưa tháng trạm Đà Nẵng .78 Hình 3-50 Đường tính tốn dự báo lượng mưa tháng trạm Trà My 80 Hình 3-51 Đường tính tốn dự báo lượng mưa năm trạm Đà Nẵng 82 Hình 3-52 Đường kết tính tốn dự báo lượng mưa năm trạm Trà My 84 Hình 3-53 Kết tính toán dự báo lưu lượng tháng trạm Thành Mỹ .86 Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật 140 Hình 3-54 Kết tính tốn dự báo lưu lượng tháng trạm Nông Sơn .88 Hình 3-55 Đường tính tốn dự báo lưu lượng năm trạm Thành Mỹ 90 Hình 3-56 Kết dự báo lưu lượng năm trạm Nông Sơn 92 Hình 3-57 Kết tính toán dự báo số dị thường nhiệt độ nước biển 95 Hình 3-58 Kết tính tốn dự báo số dị thường nhiệt độ nước biển năm 97 Hình 3-59 Quá trình diễn biến số dị thường nhiệt độ nước biển .97 Hình 3-60 Quá trình diễn biến mưa năm trạm Đà Nẵng 98 Hình 3-61 Quá trình diễn biến mưa năm trạm Trà My 98 Hình 4-1 Biểu đồ phát triển dân số giới 103 Hình 4-2 Nhiệt độ lệch chuẩn khơng khí tồn cầu .104 Hình 4-3 Biểu đồ so sánh kết dự báo lượng mưa năm tới trạm Đà Nẵng 108 Hình 4-4 Biểu đồ so sánh kết dự báo lượng mưa năm tới trạm Trà My .109 Tạ Thị Mai Hương Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật ... Thạc sĩ Kỹ thu? ??t 42 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN ĐỘNG NGUỒN NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG VỤ GIA - THU BỒN 3.1 Nghiên cứu đánh giá biến động nguồn nước lưu vực nghiên cứu theo thời gian 3.1.1... biến động nguồn nước lưu vực sông Vụ Gia – Thu Bồn Tức là, dùng số liệu thu thập qua mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn lưu vực sơng Vụ Gia – Thu Bồn để nghiên cứu biến động nguồn nước lưu vực. .. Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu luận văn biến động nguồn nước bối cảnh biến đổi khí hậu tồn cầu - Phạm vi nghiên cứu luận văn toàn lưu vực sông Vụ Gia – Thu Bồn IV Cách tiếp