Đánh giá tài nguyên nước lưu vực sông roòn trong điều kiện biến dổi khí hậu

Đ I H CăĐÀăN NG TR NG Đ I H C BÁCH KHOA  NGUY N VI T S ĐỄNHăGIỄăTÀIăNGUYểNăN CăL UăV C SÔNG RọONăTRONGăĐI U KI N BI NăĐ I KHÍ H U LU NăVĔNăTH CăSĨă K THU T XÂY D NG CƠNG TRÌNH TH Y ĐƠ N ng ậ nĕmă2018ă B GIÁO D CăVÀăĐÀOăT O Đ I H CăĐÀăN NG  NGUY N VI T S ĐỄNHăGIỄăTÀIăNGUYểNăN CăL UăV C SƠNG RỊON TRONGăĐI U KI N BI NăĐ I KHÍ H U Chuyên ngành: K thu t xây d ng cơng trình th y Mã ngành: 60.58.02.02 LU NăVĔNăTH CăSĨă K THU T XÂY D NG CÔNG TRÌNH TH Y NG IăăH NG D N KHOA H C: TS Lê Hùng ĐƠăN ng ậ nĕmă2018 i L IăCAM ĐOAN Tơi Nguyễn Vi t Sỹ.ăTơiăxinăcamăđoanăđơyălƠăcơngătrìnhănghiênăc u c a riêng Các s liệu, k t qu nêu lu năvĕnălƠătrungăth căvƠăch aătừngăđ c công b b t kỳ cơng trình khác Tác gi lu năvĕn Nguy n Vi t S ii L I C Mă N Đ u tiên, tác gi bày t lòng kính tr ng bi tă năchơnăthƠnhăt i TS Lê Hùng, ng iăđưăt nătìnhăh ng d năvƠăgópăỦăđể giúp cho tác gi hoàn thành lu năvĕnă H că viênă cũngă bƠyă t lòng bi tă nă t i th y, cô Khoa xây d ng Th y l i ậ Th y điệnă đưă t oă u kiện h c t p,ă giúpă đỡ, truy nă đ t ki n th c chuyên môn h tr kỹ thu t su t trình h c t p C mă năgiaăđìnhăvƠăb năbèăđưăđ ng viên, khích lệ tinh th n t o m iăđi u kiện thu n l iăđể hoƠnăthƠnhăch ngătrìnhăh c Do th i gian kinh nghiệm h n ch nên lu nă vĕnă khôngă thể tránh kh i nh ng thi u sót Vì v y, mong nh năđ c s góp ý từ th y, b năđể lu năvĕnăđ c hồn thiệnăh n Qu ng Bình, tháng 10 nĕmă2018 Tác gi Nguy n Vi t S ĐÁNH GIÁ TÀI NGUN NƯỚC LƯU VỰC SƠNG RỊON TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Học viên: Nguyễn Viết Sỹ Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60.58.02.02; Khóa: 2016 – 2018 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Trong thời gian qua công tác vận hành điều tiết hồ chứa nước Vực Trịn cịn gặp nhiều khó khăn, mùa mưa lũ việc định để vận hành điều tiết lũ cịn bị động, vào mùa khơ tình trạng thiếu hụt nguồn nước cho sản xuất xảy Bên cạnh yếu tố biến đổi khí hậu, vận hành hệ thống hồ chứa … làm ảnh hưởng lớn đến phân phối dòng chảy lưu vực gây nên bất lợi việc sử dụng nguồn nước cho vùng hạ du Trên lưu vực sơng Rịon xây dựng nhiều cơng trình thủy lợi, nhiều nhà máy, khu cơng nghiệp nên mở rộng thêm nhu cầu dùng nước Do đó, nguyên cứu tác giả ứng dụng công cụ MIKE-NAM để đánh giá chế độ dòng chảy đến lưu vực hồ Vực Tròn xét đến biến đổi khí hậu, làm sở cho việc sử dụng nguồn nước phía hạ du hợp lý nhằm nâng cao lợi ích cho xã hội giảm thiểu thiệt hại biến đổi bất lợi gây tương lai Từ khóa - Lưu vực hồ Vực Trịn; biến đổi khí hậu; dịng chảy năm; mơ hình tốn thủy văn; MIKE NAM ASSESSMENT OF RIVER WASTE WATER RESOURCES IN CLIMATE CHANGE CONDITIONS Student: Nguyen Viet Sy Specialty: Marine engineering Code: 60.58.02.02; Course: 2016 - 2018 Polytechnic University - DHDN Abstract - In recent years, the operation of regulating Vuc Tron Reservoir has encountered many difficulties, especially in the rainy season, the decision to operate the flood control is passive, in the dry season, the shortage The shortage of water for production still occurs In addition, factors such as climate change, the operation of the reservoir system, etc., also greatly affect the distribution of water flows in the basin, which causes disadvantages in the use of water resources in the downstream areas du In the Roon River river basin, many irrigation works, factories and industrial zones have been built Therefore, they have expanded the demand for water Therefore, this research will apply the MIKE-NAM toolkit to assess the flow regime to the Vuc Tron reservoir basin in consideration of climate change as the basis for the downstream use of water resources To increase the benefits to the society and minimize the damage caused by adverse changes in the future Keywords - Vuc Tron reservoir; Climate Change; flow year; hydrographic model; MIKE NAM iii M CăL C L IăCAMăĐOAN I L I C Mă N II M C L C III DANH M C CÁC CH VI T T T VII DANH M C B NG BI U VIII DANH M C HÌNH VẼ, BI UăĐ XI M Đ U 1 Tính c p thi t c aăđ tài M c tiêu nghiên c u 3.ăĐ iăt 4.ăPh ng ph m vi nghiên c u ngăphápănghiênăc u 4.1 Cách ti p c n 4.2.ăPh ngăphápănghiênăc u 5.ăĐ i v i tác gi vƠăcácăc ăs ng d ng k t qu nghiên c u 6.ăĐ i v i kinh t - xã h iăvƠămôiătr ng N i dung lu năvĕnăbaoăg m CH NGă 1:ă T NG QUAN KHU V C H CH Aă N C V C TRÒN VÀ S NHă H NG C A BI Nă Đ I KHÍ H Uă Đ N TÀI NGUYÊN N C 1.1.ăĐặcăđi măđ a lý t nhiên 1.1.1 V tríăđ a lý khu v c 1.1.2.ăĐ aăhìnhăđ a m o 10 1.2.ăĐặcăđi măđ a ch t, th nh ỡng khu v c nghiên c u 11 1.2.1.ăĐi u ki năđ a ch t 11 iv 1.2.2.ăĐi u ki n th nh ỡng, th m th c v t 13 1.3.ăĐặcăđi m khí h u th yăvĕnăc a khu v c 13 1.3.1.ăăĐặcăđi m khí h u: 13 1.3.2 Nhi tăđ không khí (ToC): 15 1.3.3.ăăĐ m c a khơng khí (u%): 15 1.3.4 S gi n ng, n (gi /ngày): 16 1.3.5 V n t c gió, v (m/s) 16 1.3.6.ăăL ng b căh iăvƠăt n th t b căh iămặtăn c, Z (mm): 16 1.3.1.ăCácăđặcătr ngăth yăvĕnădòngăch y 17 1.3.2.ăĐặcăđi măm aăsinhălũ 25 NH N XÉT 26 1.4 T ng quan v nhăh ng c aăBĐKHăđ nătƠiănguyênăn c 27 1.4.1 Xu th bi năđ i khí h u 27 1.4.2 Tình hình v bi năđ i khí h u Vi t Nam 29 1.4.3 Các k ch b n bi năđ i khí h u cho Vi t Nam 32 1.4.4 T ng quan v nghiên c u nhăh ng c aăBĐKHăđ nătƠiănguyênăn c [3] 34 1.4.5 Tình hình s d ngătƠiănguyênăn c n c ta hi n [4] 35 NH N XÉT: 37 CH NGă 2:ă C ă S LÝ THUY T THI T L P MƠ HÌNH TH Yă VĔNă CHOăL UăV C H CH AăN C V C TRÒN 39 2.1 T ng quan v mơ hình th yăvĕn 39 2.1.1 Gi i thi u chung 39 2.1.2.ăCácăb c thi t l p mơ hình 40 2.1.3 Phân lo i mơ hình dịng ch y 43 2.1.4 Các mơ hình th yăvĕnătiêuăbi u 46 2.1.5 Phân tích l a ch n mơ hình th yăvĕnăápăd ng mô ph ngăchoăl uăv c: 50 v 2.2.Khái quát mơ hình NAM: 51 2.2.1.ăCácăđi u ki năbanăđ u: 51 2.2.2 Các thông s c ăb n c a mô hình 57 2.3 Xây d ngămơăhìnhăMIKEăNAMăchoăl uăv c h V c Trịn 58 2.3.1 D li uăđ u vào: 58 2.3.2.ăĐ đánhăgiáăm căđ hi u qu c a mơ hình s d ng ch s sau 61 CH NGă3:ăK T QU MƠ PH NG DỊNG CH YăNĔMăL UăV C H V C TRÒN THEO CÁC K CH B N BI NăĐ I KHÍ H U 62 3.1 K t qu hi u ch nh, ki măđ nh mơ hình t i tr măĐ ng Tâm: 62 3.1.1 K t qu hi u ch nh mơ hình NAM: 62 3.1.2 K t qu ki măđ nh mơ hình NAM: 65 * NH N XÉT: 68 3.2 ng d ng mơ hình MIKE NAM mơ ph ng dịng ch yănĕmăl uăv c h ch aăn c V c Tròn theo k ch b năBĐKH: 69 3.2.1 L a ch n k ch b n tính toán: 69 3.2.2 S thayăđ iăl ngăm aătheoăcácăk ch b năBĐKH 69 3.3 Các k ch b n phát t i c a B TƠiăNguyênăvƠăMôiăTr ng: 70 3.3.1 K ch b n bi năđ i nhi tăđ 70 a K ch b n bi năđ i khí h uăđ i v i nhi tăđ 70 3.3.2 Mơ ph ng dịng ch yănĕmăl uăv c h V căTrịnăkhiăxétăđ năBĐKH 75 3.3.3 K t qua mơ ph ng dòng ch y c a Mike-Nam 79 3.4.ă Đánhă giáă k t qu nhă h ngă BĐKHă đ nă l uă v c h ch aă n c V c Tròn : 98 K T LU N VÀ KI N NGH 99 * K t lu n 99 * Ki n ngh 100 TÀI LI U THAM KH O 101 vi Ti ng Vi t 101 Ti ng Anh 102 QUY TăĐ NHăGIAOăĐ TÀI LU NăVĔN vii DANHăM CăCỄCăCH VI TăT T AGCM-MRI: Mơ hình c a Viện Nghiên c uăKhíăt ng Nh t B n ATNĐ: Áp th p nhiệtăđ i AR5:ăBáoăcáoăđánhăgiáăl n th c a IPCC BĐKH:ăBi năđ i khí h u CCAM: Mơ hình Khí b o giác l pă ph Atmospheric Model) ngă (Conformală Cubică CLWRF: Mơ hình WRF phiên b n cho nghiên c u khí h u CMIP5: D ánă đ i ch ng khí h u l n (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5) IPCC: Ban liên ph v Bi nă đ i khí h u (Intergovernmental Panel on Climate Change) KB: K ch b n MNDBT: M cădơngăbìnhăth MNLKT: M călũăkiểm tra MNLTK: M călũăthi t k ng PRECIS: Mơ hình khí h u khu v c c aăTrungătơmăKhíăt ngăHadley,ăV qu c Anh (Providing Regional Climates for Impacts Studies) RCP4.5: K ch b n n ngăđ khí nhà kính trung bình th p RCP8.5: K ch b n n ngăđ khí nhà kính cao RegCM: Mơ hình khí h u khu v c (Regional Climate Model) c a ICTP TNN:ăTƠiăNguyênăn c VHHC: V n hành h ch a ngă 98 3.4.ă Đánhă giáă k tă qu ă nh h Tròn : ngă BĐKHă đ nă l uă v că h ă ch aă n cV că - Nhìn vào b ng 3.13 hình 3.12, ta th y,ăl uăl ngătrungăbìnhăthángăl uă v c h V căTrịnăkhiăxétăđ năBĐKHătheoăk ch b năRCPă4.5ăcóăxuăh ngătĕngă m nhă vƠoă cácă thángă 9,ă 10,ă 11ă vƠă 12;ă tĕngă nhẹ vƠoă cácă thángă 01ă đ n tháng T ngăl ng dòng ch y mùa kiệt từ tháng 01 t i tháng chi m 30% t ngăl ng dòng ch yănĕm - B ng 3.14 hình 3.13, cho ta th y,ă l uă l ngă trungăbìnhă thángăl uăv c h V căTrịnăkhiăxétăđ năBĐKHătheoăk ch b năRCPă8.5ăcóăxuăh ngătĕngăm nh vào thángă10,ă11,ă12;ătĕngănhẹ vƠoăcácăthángă01ăđ n tháng T ngăl ng dòng ch y mùa kiệt từ tháng 01 t i tháng chi m 32% t ngăl ng dòng ch yănĕm - V i c k ch b năBĐKHăthìăl uăl ngătrungăbìnhănĕmăc aăcácăgiaiăđo năđ u tĕng,ăm căđ tĕngăd năgiaiăđo năsauăcaoăh năgiaiăđo nătr c.ăĐặc biệt,ăgiaiăđo n cu i th kỷ 2080-2099ătĕngăm nhăvƠoămùaălũăcácăthángă10,ă11,ă12ăvƠăgi m m nh vào mùa kiệt từ thángă02ăđ n tháng so v iăgiaiăđo n gi a th kỷ 2046-2065 Bảng 31: L u l Tr m L uăv c h V c Trịn ng mơ ph ng l u v c h V c Tròn theo k ch b n RCP4.5 Q(m /s) Giai đo n Trung bình Trung bình Trung bìnhănĕm mùa ki t mùaălũ 1986-2005 2.36 8.52 4.42 2016-2035 2.72 9.62 5.02 2046-2065 2.82 10.00 5.21 2080-2099 2.67 10.19 5.17 99 B ng 32:ă L u l RCP8.5 Q(m3/s) Tr m L uăv c h V c Trịn ng mơ ph ng l u v c h V c Tròn theo k ch b n Trung bình Trung bình Trung bình mùa ki t mùaălũ nĕm 1986-2005 2.36 8.52 4.42 2016-2035 2.66 9.03 4.79 2046-2065 2.85 9.92 5.21 2080-2099 2.99 11.25 5.74 Giaiăđo n Bảng 33: L u l Giaiăđo n ng trung bình năm l u v c h V c Tròn xét đ n BĐK( 2016-2035 2046-2065 2080-2099 RCP4.5 (m3/s) 5.02 5.21 5.17 RCP 8.5 (m3/s) 4.79 5.21 5.74 K ch b n K TăLU NăVÀăKI NăNGH *ăK tălu n K t qu nghiên c uăđưăápăd ng mơ hình MIKE NAM k t h p v i k ch b n BĐKHăvƠăn c biển dâng cho Việt Nam c a B TƠiăngunăvƠăMơiătr ngănĕmă 2016ăđưăđánhăgiáăđ c dịng ch yănĕm, đ năl uăv c h V c Tròn ng v i k ch b năBĐKHăđưăđ c B TƠiănguyênăvƠăMôiătr ng khuy n ngh Dòng ch yăđ năl uăv c h V căTrịnăcóăxuăh ngătĕng.ăTĕngănhẹ vào mùa kiệt cácăthángă01ăđ năthángă9ăvƠătĕngăm nhăvƠoămùaălũălƠăthángă10ăđ n tháng 12.ăĐặc biệtălƠăgiaiăđo n cu i th kỷ từ nĕmă2080-2099 Dòng ch yătrênăl uăv c h V căTrònăd iătácăđ ng c aăBĐKH s thayăđ i không ngừng, nhu c uădùngăn c ngày tĕng cao, quy ho ch xây d ngăđôă th không h p lý D báo trongăt ngălaiăkh nĕngăthi uăn c mùa kiệt x y ngh p l t trongămùaălũălƠăr t cao 100 *ăKi năngh 1.ăĐể gi m thiểuătácăđ ng c aăBĐKHăđ năTNNăl uăv c sơng Rịon, c n thi t ph iă đẩy m nh công tác quy ho chă l uă v că sơngă trongă đóă xemă xétă lịngă ghép v năđ thích ng v iăBĐKHăvƠoăcác quy ho ch phát triểnătrênăl uăv c 2.ăBĐKHăcóăthể lƠmăgiaătĕngăcácăhiệnăt ng khí h u c căđoan.ăVìăv y, c n ph i có s quanătơmăđặc biệtăđể thích ng v iăBĐKH,ăxơyăd ngăcácăđ án nhằmăđ i phó v iăBĐKH,ăđ m b o cung c păn căcũngănh ăphòngălũătrongăt ngălai H ch aăn c V c trịn cơng trình th y l i có quy mơ l n,ăđ c xây d ng từ nh ngănĕmăđ u 80 c a th kỷ tr c Mặc dù nhi u t n t i,ănh ngătừ đ aăvƠoăv năhƠnhăkhaiăthácăđ nănayăch aăđ c nâng c p sửa ch a,ăđ ngh có ph ngăánănơngăc p sửa ch a.ăĐể khai thác có hiệu qu ngu năn c t nhiên sơng Rn, ph c v k ho ch phát triển kinh t xã h i c a huyện Qu ng Tr ch nói riêng, t nh Qu ng Bình nói chung Nên thi t k hệ th ng ph n m m lắpăđặt thêm tr măđoăl uăl ng,ăm a,ă th c đoăn c t đ ngătrênăl uăv căđể ph c v cho cơng tác d báo, tính tốn th yăvĕn,ăv năhƠnhăđi u ti t cơng trình an tồn hiệu qu , nh tălƠătrongămùaăm aă lũ Nghiên c u ch m iăđánhăgiáăđ c dòng ch y đ n h V c Tròn theo k ch b n BĐKH.ăDoăkh iăl ng nghiên c u l n th i gian không cho phép nên tác gi ch aăđánhăgiáăđ c nhu c uădùngăn c, cân bằngăn c ph n thi t l p mơ hình v năhƠnhăđi u ti t h ch aăn c V c Tròn 101 TÀIăLI UăTHAMăKH O Ti ngăVi t [1] Nguyễn Tu n Anh - Tr ngăĐ i h c th y l i Hà N i,ănĕmă2011, “Nghiên ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến lĩnh vực thủy lợi diêm nghiệp” [2] B TƠiăngunăvƠăMơiătr ng,ănĕmă2016,ă“Kịch biến đổi khí hậu nước biển dâng cho Việt Nam”NXB Tài nguyên - Môiă tr ng B nă đ Việt Nam, 2016 [3]ăLêăVĕnăChín,ănĕmă2011,ă“Nghiên cứu ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước lưu vực sông Đáy” [4] C c qu nă lỦă tƠiă nguyênă n c, B TƠiă nguyênă vƠă Môiă tr “Báo cáo môi trường quốc gia” ng,ă nĕmă 2012,ă [5] Lê Kim Truy n,ănĕmă2013,ă“Nghiên cứu nâng cao hiệu khai thác giảm nhẹ thiệt hại thiên tai (lũ, hạn) đảm bảo an toàn hồ chứa nước khu vực Miền Trung điều kiện biến đổi khí hậu” [6] Tr n Thanh Xuân, Tr n Th c Hoàng Minh Tuyển,ănĕmă2011,ă“Nguyên cứu tác động biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước Việt Nam” [7]ViệnQuy ho ch Th y l i - KC08.24/11-15, nĕmă2015, “Nghiên cứu đánh giá tiềm năng, trạng sử dụng nguồn nước mặt để cân nước đề xuất giải pháp nâng cao hiệu sử dụng, bảo vệ tài nguyên nước bền vững cho vùng Nam Trung bộ” [8] Viện Quy ho ch Th y l i Mi n Nam, nĕmă2007“Nghiên cứu cân nước lưu vực sông Đồng Nai điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng” [9]ăBùiăĐìnhăVĕn,ănĕmă2016,ă“Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến dịng chảy trạm Nơng Sơn Thành Mỹ”, Lu nă vĕnă th că sĩă khoaă h c,ăTr ngăĐ i h c Bách khoa ậ ĐHĐN [10]ă Tr ngă Đìnhă Hùng,ă nĕmă 1995,ă “Đặc điểm khí hậu, thủy văn tỉnh Quảng Nam – Đà Nẵng”, NXB T ng h păĐƠăNẵng 102 [11]ăHƠăVĕnăKh i,ănĕmă2008,ă“Giáo trình Thủy văn cơng trình”Tr Th y l i, Nhà xu t b n Khoa h c t nhiên công nghệ Hà N i ngăĐ i h c [12]ăTôăThúyăNga,ăLêăHùng,ănĕmă2014,ă“Sổ tay thực hành mô hình thủy văn thủy lực” Tr ngăĐ i h c bách Khoa ậ ĐHĐN [13] 14TCN 121-2002, “Quy định lập ban hành quy trình vận hành điều tiết hồ chứa nước - Cơng trình thủy lợi” [14]ăCơngătyăt ăv n th y l i Qu ngăBình,ănĕmă2014, “Quy trình vận hành điều tiết cơng trình hồ chứa nước Vực Trịn, tỉnh Quảng Bình” [15] S khoa h c cơng nghệ t nh Qu ngăBình,ănĕmă2013,ă“Khí hậu thủy văn tỉnh Quảng Bình” Ti ngăAnh [12]DHI (2007), “Mike 11 – User’s Manual” 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 ... thiệnăh n Qu ng Bình, tháng 10 nĕmă2018 Tác gi Nguy n Vi t S ĐÁNH GIÁ TÀI NGUN NƯỚC LƯU VỰC SƠNG RỊON TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Học viên: Nguyễn Viết Sỹ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng... nhu cầu dùng nước Do đó, nguyên cứu tác giả ứng dụng công cụ MIKE-NAM để đánh giá chế độ dòng chảy đến lưu vực hồ Vực Tròn xét đến biến đổi khí hậu, làm sở cho việc sử dụng nguồn nước phía hạ... 96 Bảng 31: Lưu lượng mơ lưu vực hồ Vực Trịn theo kịch RCP4.5 Q(m3/s) 98 Bảng 32: Lưu lượng mơ lưu vực hồ Vực Trịn theo kịch RCP8.5 Q(m3/s) 99 Bảng 33: Lưu lượng trung