Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện tương dương tỉnh nghệ an

LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nghiên cứu, đến nay luận văn thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến an toàn phòng lũ của hệ thống đê Sông Bùi” đã được hoàn thàn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

HÀ THỊ MAI ANH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN AN

TOÀN PHÒNG LŨ CỦA HỆ THỐNG ĐÊ SÔNG BÙI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

HÀ THỊ MAI ANH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN AN

TOÀN PHÒNG LŨ CỦA HỆ THỐNG ĐÊ SÔNG BÙI

Chuyên ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS LÊ VĂN CHÍN

HÀ NỘI, NĂM 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn này là do chính Tôi làm, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Lê Văn Chín Trong quá trình làm Luận văn tôi có tham khảo các tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm sự tin cậy và cấp thiết của đề tài Các tài liệu trích dẫn đã được nêu rõ nguồn gốc và các tài liệu tham khảo đã được thống kê chi tiết Những nội dung và kết quả trình bày trong Luận văn là trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Hệ thống đê sông Bùi Nếu vi phạm Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày 28 tháng 11 năm 2018

TÁC GIẢ

Hà Thị Mai Anh

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu, đến nay luận văn thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến an toàn phòng lũ của hệ thống đê Sông Bùi” đã được

hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp

đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo, của các đồng nghiệp và bạn bè

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Trường đại học Thủy lợi đã truyền đạt kiến thức, phương pháp nghiên cứu trong quá trình học tập, công tác Tác giả xin bày

tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Văn Chín - người hướng dẫn khoa học đã trực

tiếp, tận tình hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn này Xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu, các thầy cô giáo trong Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, các thầy giáo cô giáo các bộ môn - Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội

Đây là lần đầu tiên nghiên cứu khoa học, với thời gian và kiến thức có hạn, Luận văn chắc chắn không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, tác giả rất mong nhận được sự thông cảm, góp ý chân tình của các Thầy, Cô và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 28 tháng 11 năm 2018

TÁC GIẢ

Hà Thị Mai Anh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3

4.1 Cách tiếp cận 3

4.2 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Các kết quả đạt được 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5

1.1 Tổng quan biến đổi khí hậu ở Việt Nam 5

1.1.1 Biến đổi của một số yếu tố và hiện tượng khí hậu ở Việt Nam trong những thập kỷ gần đây 5

1.1.2 Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam 9

1.2 Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến dòng chảy lũ trên thế giới 16

1.3 Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến dòng chảy lũ ở Việt Nam 20

1.4 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 23

1.4.1 Vị trí địa lý 23

1.4.2 Đặc điểm địa hình địa mạo 24

1.4.3 Tình hình dân sinh, kinh tế, xã hội 25

1.4.4 Tình hình mạng lưới giao thông 25

1.4.5 Hiện trạng sản xuất nông nghiệp 26

1.4.6 Đặc điểm khí tượng và thủy văn công trình 26

CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN AN TOÀN PHÒNG LŨ CỦA HỆ THỐNG ĐÊ SÔNG BÙI 31

2.1 Hiện trạng hệ thống đê điều Sông Bùi 31

2.1.1 Hiện trạng tuyến đê Hữu Bùi 31

2.1.2 Hiện trạng tuyến đê bao (chống lũ rừng ngang) 34

2.1.3 Hiện trạng tưới tiêu 36

2.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến an toàn phòng lũ của hệ thống đê sông Bùi 39

2.3 Tổng quan về mô hình và xây dựng hệ thống thủy lực sông Bùi – Mô phỏng dòng chảy lũ 40

2.3.1 Lựa chọn mô hình toán để mô phỏng dòng chảy lũ và mô hình thủy lực 40

2.3.2 Phân tích và lựa chọn mô hình Mike Nam, Mike 11 46

2.3.3 Xây dựng sơ đồ tính toán thủy lực mô phỏng hệ thống tiêu 53

2.3.4 Xác định bộ thông số và kiểm định mô hình 61

2.3.5 Kiểm tra hiện trạng hệ thống tiêu của sông Bùi giai đoạn 1998-2016 65

2.4 Đánh giá ảnh hưởng của BĐKH đến an toàn phòng lũ của hệ thống sông Bùi 72 2.4.1 Xác định kịch bản BĐKH 72

2.4.2 Xây dựng các mô hình mưa lũ cho vùng nghiên cứu (có xét đến ảnh hưởng của biến đổi khí hậu) 74

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHÒNG LŨ CHO HỆ THỐNG ĐÊ TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 83

3.1 Cơ sở và nguyên tắc đề xuất giải pháp 83

3.1.1 Cơ sở đề xuất giải pháp 83

3.1.1 Nguyên tắc chung 84

3.2 Đề xuất các xuất giải pháp nâng hiệu quả phòng lũ của hệ thống đê sông Bùi 84 3.2.1 Nhóm giải pháp phi công trình 84

3.2.2 Nhóm giải pháp tổ chức quản lý 86

3.2.3 Nhóm giải pháp công trình 88

3.3 Ứng dụng các giải pháp đề xuất nâng cao hiệu quả phòng lũ (sử dụng mô hình) 89

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93

1 Kết luận 93

2 Kiến nghị 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của các trạm bơm tiêu vào sông Bùi 37

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của một số tràn ngang 38

Bảng 2.3 Tiêu chuẩn chỉ tiêu NASH của WMO 51

Bảng 2.4 Kết quả kiểm định trận lũ từ ngày 1/6- 31/8/2008 58

Bảng 2.5 Hệ số nhám của các vị trí trên sông 61

Bảng 2.6 Các đặc trưng thống kê lượng mưa 1 ngày max ứng với các tần suất 65

Bảng 2.7 Mô hình mực nước thiết kế Ba Thá 68

Bảng 2.8 Kết quả tính toán cao trình đỉnh đê tương ứng với trường hợp mưa P=2% và mực nước p=2% 72

Bảng 2.9 Kết quả tính toán cao trình đỉnh đê tương ứng với trường hợp mưa P=10% và mực nước p=10% 72

Bảng 2.10 Mức thay đổi kịch bản về nhiệt độ (oC) và lượng mưa năm (%) 74

Bảng 2.11 Mức thay đổi lượng mưa năm (%) so với thời kỳ cơ sở 74

Bảng 2.12 Các đặc trưng thống kê lượng mưa 5 ngày max của các trạm ứng với tần suất p=10% 75

Bảng 2.13 Thu phóng lượng mưa 5 ngày max của các trạm với tần suất p=10% 75

Bảng 2.14 Các đặc trưng thống kê mực nước 7 ngày max trạm Ba Thá ứng với tần suất p=2% 76

Bảng 2.15 Thu phóng mực nước 7 ngày max của trạm Ba Thá với tần suất p=2% 76

Bảng 2.16 Lượng mưa trong tương lai trạm Sơn Tây theo kịch bản RCP8.5 76

Bảng 2.17 Lượng mưa trong tương lai trạm Ba Thá theo kịch bản RCP8.5 76

Bảng 2.18 Lượng mưa trong tương lai trạm Xuân Mai theo kịch bản RCP8.5 77

Bảng 2.19 Lượng mưa trong tương lai trạm Lâm Sơn theo kịch bản RCP8.5 77

Bảng 2.20 Chênh lệch giữa cao trình đỉnh đê hiện tại và cao trình đỉnh đê tính toán của sông Bùi giai đoạn 2016-2035 81

Bảng 2.21 Chênh lệch giữa cao trình đỉnh đê hiện tại và cao trình đỉnh đê tính toán của sông Bùi giai đoạn 2046-2065 82

Bảng 3.1 Chênh lệch giữa cao trình đỉnh đê sông Bùi và cao trình mặt đê tính toán sau khi nạo vét 90

Bảng 3.2 Chênh lệch giữa cao trình đỉnh đê sông Bùi và cao trình mặt đê tính toán sau khi tôn cao mặt đê 91Bảng 3.3 Chênh lệch giữa cao trình đỉnh đê sông Bùi và cao trình mặt đê tính toán sau khi tôn cao mặt đê và nạo vét lòng sông 92

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ hành chính huyện Chương Mỹ - thành phố Hà Nội 23

Hình 2.1: Bản đồ các hệ thống sông 32

Hình 2.2 Bản đồ đê điều sông Bùi 32

Hình 2.3 Cấu trúc mô hình MIKE NAM 47

Hình 2.4 Phạm vi nghiên cứu của hệ thống sông Bùi 53

Hình 2.5 Sơ đồ tính toán thủy lực hệ thống sông Bùi 54

Hình 2.5 Phân bố tỷ trọng mưa của trạm mưa theo phương pháp Theisen cho lưu vực trạm TV BaThá 56

Hình 2.6 Quá trình lưu lượng thực đo và tính toán từ mô hình Nam trong trận lũ từ ngày 25/10 - 12/12/2008 57

Hình 2.7 Quá trình lưu lượng tại thực đo và tính toán từ mô hình Nam trong trận lũ từ ngày 1/6- 31/8/2008 58

1/6- 31/8/2008 58

Hình 2.8 Phân bố tỷ trọng mưa của trạm mưa theo phương pháp Theisen cho lưu vực lưu vực biên trên 59

Hình 2.9 Quá trình lưu lượng lưu vực biên trên sông Bùi khôi phục từ mô hình Nam trong trận lũ từ ngày 25/10 - 12/12/2008 60

Hình 2.10 Mực nước trạm Ba Thá từ ngày 25/10 - 12/12/2008 60

Hình 2.11 Lưu lượng nhập lưu vào sông Bùi từ ngày 25/10 - 12/12/2008 61

Hình 2.12 Đường quá trình tính toán và thực đo của sông Bùi tại vị trí K16+668 từ ngày 25/10 - 12/12/2008 62

Hình 2.13 Quá trình lưu lượng lưu vực biên trên sông Bùi khôi phục từ mô hình Nam trong trận lũ từ ngày 1/6 – 18/9/2008 63

Hình 2.14 Mực nước trạm Ba Thá từ ngày 1/6 – 18/9/2008 63

Hình 2.15 Lưu lượng nhập lưu vào sông Bùi từ ngày 1/6 – 18/9/2008 64

Hình 2.16 Đường quá trình tính toán và thực đo của sông Bùi tại vị trí K16+668 từ ngày 1/6 – 18/9/2008 64

Hình 2.17 Lượng mưa ứng với tần suất P= 2% của các trạm thời đoạn 24/10-12/12 66 Hình 2.18 Lượng mưa ứng với tần suất P= 10% của các trạm thời đoạn 24/10-12/12 66

Hình 2.19 Quá trình lưu lượng lưu vực biên trên sông Bùi khôi phục từ mô hình Nam

trong trận lũ từ ngày 24/10-12/12 với tần suất P=2% và P=10% 67

Hình 2.20 Lưu lượng nhập lưu vào sông Bùi ứng với tần suất P=2% từ ngày 24/10-12/12 67

Hình 2.21 Lưu lượng nhập lưu vào sông Bùi ứng với tần suất P=10% từ ngày 24/10-12/12 68

Hình 2.22 Mực nước trạm Ba Thá ứng với tần suất P=2% và P=10% từ ngày 24/10-12/12 69

Hình 2.23 Mực nước sông Bùi tương ứng với tần suất P=2% từ ngày 24/10-12/12 69

Hình 2.24 Mực nước sông Bùi ứng với tần suất P=10% từ ngày 24/10-12/12 70

Hình 2.25 Lưu lượng đến sông Bùi giai đoạn tương lai 2016-2005 và 2046-2065 78

Hình 2.26 Lưu lượng nhập lưu giai đoạn 2016-2035 78

Hình 2.27 Lưu lượng nhập lưu giai đoạn 2046-2065 79

Hình 2.28 Mực nước tại trạm Ba Thá giai đoạn 2016-2035 79

Hình 2.29 Mực nước tại trạm Ba Thá giai đoạn 2046-2065 80

Hình 2.30 Mực nước sông Bùi giai đoạn 2016-2035 80

Hình 2.31 Mực nước sông Bùi giai đoạn 2046-2065 81

Hình 3.1 Mực nước sông Bùi sau khi đào sâu từ 80 đến 150cm 90

Hình 3.2 Mực nước sông Bùi sau khi nâng cao trình mặt đê 1,5m 91

Hình 3.3 Mực nước sông Bùi sau khi nâng cao trình mặt đê 1,1m và đào sâu 70cm 92

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Thủ đô Hà Nội là một trong những tỉnh, thành phố có địa bàn rộng với diện tích 3.340km², dân số trên 7,4 triệu người; địa hình đa dạng, phức tạp, hệ thống sông ngòi

hồ đập nhiều Thành phố có 2 hệ thống sông chính là Sông Hồng và sông Thái Bình với 7 con sông chảy qua: Sông Đà, Sông Hồng, Sông Đuống, Sông Công, Sông Cầu, sông Cà Lồ, Sông Đáy và các sông nội địa: Sông Tích, Sông Bùi, sông Thanh Hà Thành phố hiện có tổng số 626,124km đê được phân cấp; trong đó: 37,709km đê Hữu Hồng (đoạn Hà Nội cũ) là đê cấp Đặc biệt; 249,189km đê cấp I (Hữu Hồng, Tả Hồng, Tả-Hữu Đuống, Tả Đáy I, Vân Cốc); 45,004km đê cấp II (Gồm 4 tuyến: Hữu Đà, Tả Đáy II, La Thạch, Ngọc Tảo); 72,165km đê cấp III (Gồm 7 tuyến: Hữu Cầu, Tả Cà Lồ, Hữu Cà Lồ, Hữu Đáy, Quang Lãng, Liên Trung, Tiên Tân); 160,016 km đê cấp IV (Gồm 9 tuyến: Hữu Đáy, Tả Tích, Tả Bùi, Hữu Bùi, Mỹ Hà, Khánh Minh, Vòng Ấm,

Đô Tân, đê bao hồ Quan Sơn - Tuy Lai - Vĩnh An); 62,041 km đê cấp V (gồm các tuyến đê bao, đê bối và đê chuyên dùng) Ngoài ra còn có 41 tuyến đê bao, đê bối và

đê chuyên dùng với tổng chiều dài 132,84km chưa được phân cấp Dọc các tuyến đê

có 151 kè lát mái hộ bờ và kè mỏ hàn với tổng chiều dài là 179,482km (Hữu Đà 6 kè, Hữu Hồng 36 kè, Vân Cốc 4 kè, Tả Hồng 11 kè, Hữu Đuống 8 kè, Tả Đuống 10 kè, Tả Đáy 22 kè, Hữu Đáy 18 kè, Hữu Cầu 5 kè, Hữu Cà Lồ 3 kè, Tả Cà Lồ 10 kè) Tuyến

đê cấp IV: Tả Tích 3 kè, Tả Bùi 7 kè, Hữu Bùi 2 kè Tổng số có 193 cống qua đê; 235 cửa khẩu qua đê; 366 điếm canh đê; 17 Hạt Quản lý đê; cùng 74 điểm kho, bãi vật tư

dự trữ phòng chống lụt bão; 279 Giếng giảm áp trên tuyến đê Hữu Hồng

Sông Bùi bắt nguồn từ huyện Lương Sơn tỉnh Hòa Bình, đoạn thượng lưu chảy theo hướng Tây - Đông đến Tân Trượng thì nhập với sông Tích, chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và nhập vào sông Đáy tại Ba Thá Sông Bùi đoạn chảy qua địa phận huyện Chương Mỹ, thành phố Hà Nội có chiều dài khoảng 30km Sông Bùi làm nhiệm vụ chính là ngăn lũ rừng ngang từ Hòa Bình dồn về, đối với huyện Chương Mỹ, tổng diện tích hứng nước lũ rừng ngang là 386km2 Nước từ phần thượng lưu sông Bùi tập trung nhanh về hạ du, hiện trạng do lòng sông Bùi hẹp, bề rộng bình quân chỉ là 30m, có đoạn nhỏ hơn 20m Khả năng thoát lũ từ sông Bùi ra sông Đáy kém, nên nước lũ thường

xuyên tràn qua đê hữu Bùi vào trong đồng gây ngập lụt

Trước đây, lưu vực sông Bùi nằm trong vùng phân lũ, làm chậm lũ theo Nghị định số 62/1999/NĐ-CP ngày 31/7/1999 của Chính phủ nên hệ thống đê điều không được quan tâm đầu tư Ngày 14/01/2011 Chính phủ đã có Nghị định số 04/2011/NĐ-CP thực hiện bãi bỏ việc sử dụng các khu phân lũ, làm chậm lũ thuộc hệ thống sông Hồng Ngày 07/10/2014, Thủ tướng Chính phủ có Quyết định số 1821/QĐ-TTg phê duyệt Quy hoạch phòng chống lũ và đê điều hệ thống sông Đáy; theo đó: xác định tiêu chuẩn phòng, chống lũ cho sông Bùi (mực nước, lưu lượng); củng cố, nâng cấp đê tả, hữu Bùi đảm bảo an toàn cho dân cư hai bên bờ sông theo tiêu chuẩn phòng chống lũ Theo Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội được Thủ tường Chính thủ phê duyệt tai Quyết định số 1259/QĐ-TTg ngày 26/7/2011, tương lai sẽ phát triển chuỗi đô thị vệ tinh Chúc Sơn, phát triển đô thị khu vực phía Tây thành phố Hà Nội, khi đó hệ thống

đê sông Bùi có vai trò đặc biệt quan trọng

Những năm gần đây, nhiều hình thái thời tiết cực đoan đã xuất hiện và gây nên những tác động tiêu cực đến kinh tế, xã hội trên địa bàn thành phố Hà Nội Trận lụt lịch sử năm 2008, đã gây ngập lụt nghiêm trọng gần như toàn bộ khu vực đồng bằng của thành phố Hà Nội, bao gồm cả khu vực nội thành, đê sông Bùi bị tràn, toàn bộ lưu vực sông Bùi bị ngập sâu, dài ngày là một ví dụ điển hình về tác động của biến đổi khí hậu, đặt ra thách thức ngày một lớn hơn cho công tác quản lý đê điều và phòng chống lụt bão của Thành phố Trước tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu, lũ bão được dự báo ngày càng diễn biến phức tạp và nghiêm trọng, đối với thủ đô Hà Nội trung tâm chính trị, hành chính quốc gia, trung tâm văn hóa, khoa học kỹ thuật và kinh tế lớn của cả nước thì thách thức đặt ra càng nặng nề Xuất phát từ nhu cầu bức thiết đó đề tài

“Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến an toàn phòng lũ của đê sông Bùi” là rất cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Mô hình hóa và đánh giá hiện trạng hệ thống đê sông Bùi, khả năng tiêu thoát lũ của lòng dẫn sông Bùi

- Đánh giá được ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến khả năng tiêu thoát lũ và an toàn

phòng lũ của hệ thống đê sông Bùi

- Đề xuất và lựa chọn các giải pháp nâng cấp, cải tạo hệ thống đê sông Bùi đảm bảo an toàn phòng lũ trong điều kiện biến đổi khí hậu, nhằm đáp ứng yêu cầu bảo vệ dân cư,

đô thị khu vực phía Tây thành phố Hà Nội trong tương lai

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

* Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống đê sông Bùi

* Phạm vi nghiên cứu: Toàn bộ lưu vực sông Bùi

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

- Tiếp cận các phương pháp nghiên cứu tính toán dòng chảy lũ, thủy lực trên thế giới

4.2 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng các phương pháp sau:

- Phương pháp điều tra, thu thập phân tích, xử lý, tổng hợp số liệu Phương pháp này ứng dụng trong Chương 1 và 2 Cụ thể: điều tra, thu thập và phân tích số liệu cơ bản

về khí tượng thủy văn, hiện trạng hệ thống đê điều

- Phương pháp kế thừa có chọn lọc Phương pháp này kế thừa một số nội dung, phương pháp nghiên cứu của các nghiên cứu và công trình đã được công bố

- Phương pháp phân tích hệ thống, phương pháp thống kê xác xuất Phương pháp này ứng dụng trong tính toán các yếu tố khí tượng thủy văn, phân tích kết quả tính toán

- Phương pháp mô hình toán, thủy văn, thủy lực Phương pháp này ứng dụng trong nghiên cứu của Chương 2 và Chương 3 trong tính toán dòng chảy lũ, thủy lực mạng lưới sông

5 Các kết quả đạt được

Đánh giá được an toàn phòng lũ của hệ thống đê Sông Bùi trong hiện tại và tương lai

có xét đến ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và đề xuất giải pháp, phương án, quy mô hạng mục công trình để đảm bảo an toàn phòng lũ của hệ thống đê Hữu Bùi trong tương lai

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan biến đổi khí hậu ở Việt Nam

1.1.1 Biến đổi của một số yếu tố và hiện tượng khí hậu ở Việt Nam trong những thập kỷ gần đây

Biến đổi khí hậu là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thủy quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi các nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo trong một giai đoạn nhất định tính bằng thập kỷ hay hàng triệu năm Sự biển đổi có thế là thay đổi thời tiết bình quân hay thay đổi sự phân bố các sự kiện thời tiết quanh một mức trung bình Sự biến đổi khí hậu có thể giới hạn trong một vùng nhất định hay

có thể xuất hiện trên toàn Địa Cầu Trong những năm gần đây biến đổi khí hậu thường

đề cập tới sự thay đổi khí hậu hiện nay, được gọi chung bằng hiện tượng nóng lên toàn cầu Nguyên nhân của biến đổi khí hậu Biến đổi khí hậu có thể do các quá trình tự nhiên và cũng có thể do tác động của con người

- Biến đổi khí hậu do yếu tố tự nhiên: Những nguyên nhân tự nhiên gây nên sự thay đổi của khí hậu trái đất có thể là từ bên ngoài, hoặc do sự thay đổi bên trong và tương tác giữa các thành phần của hệ thống khí hậu trái đất, bao gồm:

+ Thay đổi của các tham số quỹ đạo trái đất: Do trái đất tự quay xung quanh trục của

nó và quay quanh mặt trời, theo thời gian, một vài biến thiên theo chu kỳ đã diễn ra Các thay đổi về chuyển động của trái đất gồm: sự thay đổi của độ lệch tâm có chu kỳ dao động khoảng 96,000 năm; độ nghiêng trục có chu kỳ dao động khoảng 41,000 năm và tuế sai (tiến động) có chu kỳ dao động khoảng từ 19,000 năm đến 23,000 năm Những biến đổi chu kỳ năm của các tham số này làm thay đổi lượng bức xạ mặt trời cung cấp cho hệ thống khí hậu và do đó làm thay đổi khí hậu trái đất

+ Biến đổi trong phân bố lục địa - biển của bề mặt trái đất: Bề mặt trái đất có thể bị biến dạng qua các thời kỳ địa chất do sự trôi dạt của các lục địa, các quá trình vận động kiến tạo, phun trào của núi lửa.… Sự biến dạng này làm thay đổi phân bố lục địa

- đại dương, hình thái bề mặt trái đất, dẫn đến sự biến đổi trong phân bố bức xạ mặt trời trong cân bằng bức xạ và cân bằng nhiệt của mặt đất và trong hoàn lưu chung khí

quyển, đại dương Ngoài ra, các đại dương là một thành phần chính của hệ thống khí hậu, dòng hải lưu vận chuyển một lượng lớn nhiệt trên khắp hành tinh Thay đổi trong lưu thông đại dương có thể ảnh hưởng đến khí hậu thông qua sự chuyển động của CO2

vào khí quyển

+ Sự biến đổi về phát xạ của mặt trời và hấp thụ bức xạ của trái đất: Sự phát xạ của mặt trời đã có những thời kỳ yếu đi gây ra băng hà và có những thời kỳ hoạt động mãnh liệt gây ra khí hậu khô và nóng trên bề mặt trái đất Ngoài ra, sự xuất hiện các vết đen mặt trời làm cho cường độ tia bức xạ mặt trời chiếu xuống trái đất thay đổi, năng lượng chiếu xuống mặt đất thay đổi làm thay đổi nhiệt độ bề mặt trái đất Hoạt động của núi lửa: Khí và tro núi lửa có thể ảnh hưởng đến khí hậu trong nhiều năm Bên cạnh đó, các sol khí do núi lửa phản chiếu bức xạ mặt trời trở lại vào không gian,

và vì vậy làm giảm nhiệt độ lớp bề mặt trái đất Có thể thấy rằng nguyên nhân gây ra biến đổi khí hậu do các yếu tố tự nhiên là biến đổi từ từ, có chu kỳ rất dài, vì thế, nếu

có, thì chỉ đóng góp một phần rất nhỏ vào biến đổi khí hậu trong giai đoạn hiện nay

- Biến đổi khí hậu do tác động của con người:

+ Hiệu ứng nhà kính: Hiệu ứng nhà kính được định nghĩa là hiệu quả giữ nhiệt ở tầng thấp của khí quyển nhờ sự hấp thụ và phát xạ trở lại bức xạ sóng dài từ mặt đất bởi mây và các khí như hơi nước, các-bon điôxit, nitơ ôxit, mêtan và chlorofluorocarbon, làm giảm lượng nhiệt thoát ra không trung từ hệ thống trái đất, giữ nhiệt một cách tự nhiên, duy trì nhiệt độ trái đất cao hơn khoảng 300C so với khi không có các chất khí

đó (IPCC 2013) Các khí nhà kính trong bầu khí quyển bao gồm các khí nhà kính tự nhiên và các khí phát thải do các hoạt động của con người Tuy các khí nhà kính tự nhiên chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ, nhưng có vai trò rất quan trọng đối với sự sống trên trái đất Trước hết, các khí nhà kính không hấp thụ bức xạ sóng ngắn của mặt trời chiếu xuống trái đất, nhưng hấp thụ bức xạ hồng ngoại do mặt đất phát ra và phản xạ một phần lượng bức xạ này trở lại mặt đất, qua đó hạn chế lượng bức xạ hồng ngoại của mặt đất thoát ra ngoài khoảng không vũ trụ và giữ cho mặt đất khỏi bị lạnh đi quá nhiều, nhất là về ban đêm khi không có bức xạ mặt trời chiếu tới mặt đất

+ Hoạt động của con người và sự nóng lên toàn cầu: Biến đổi khí hậu trong giai đoạn

hiện tại là do các hoạt động của con người làm phát thải quá mức các khí nhà kính vào bầu khí quyển Những hoạt động của con người đã tác động lớn đến hệ thống khí hậu, đặc biệt kể từ thời kỳ tiền công nghiệp (khoảng từ năm 1750) Theo IPCC, sự gia tăng khí nhà kính kể từ những năm 1950 chủ yếu có nguồn gốc từ các hoạt động của con người Hay nói cách khác, nguyên nhân chính của sự nóng lên toàn cầu trong giai đoạn hiện nay bắt nguồn từ sự gia tăng khí nhà kính có nguồn gốc từ hoạt động của con người (IPCC 2013) Kể từ thời kỳ tiền công nghiệp, con người đã sử dụng ngày càng nhiều năng lượng, chủ yếu từ các nguồn nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí đốt), qua

đó đã phát thải vào khí quyển các khí gây hiệu ứng nhà kính, dẫn đến làm gia tăng nhiệt độ của trái đất Sự gia tăng nồng độ các khí nhà kính làm giảm bức xạ hồng ngoại thoát từ mặt đất ra ngoài vũ trụ, làm tăng nhiệt lượng tích lũy của trái đất và dẫn đến sự ấm lên của hệ thống khí hậu Sự gia tăng của nhiệt độ bề mặt trái đất kéo theo nhiều thay đổi khác, như làm giảm lượng băng và diện tích được phủ băng và tuyết làm thay đổi độ che phủ bề mặt Do nước biển và đất có hệ số phản xạ thấp hơn so với biển băng và tuyết, nên khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời của trái đất sẽ tăng lên Các đại dương và bề mặt đất hấp thụ nhiều nhiệt sẽ tiếp tục làm giảm lượng băng và diện tích phủ băng và tuyết Các khí nhà kính được khống chế trong Công ước khí hậu bao gồm: các-bon điôxit (CO2), Mê tan (CH4), Nitơ ôxit (N2O), Hydro fluorocarbons (HFCs), Perfluorocarbons (PFCs), Sulfur hexafluoride (SF6) Theo báo cáo lần thứ 5 của IPCC (Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu), nồng độ các khí nhà kính như CO2, CH4, và N2O trong bầu khí quyển đã tăng với một tốc độ chưa từng có trong vòng 800,000 năm trở lại đây Nồng độ của CO2 đã tăng khoảng 40% so với thời kỳ tiền công nghiệp, chủ yếu là do sự phát thải từ đốt các nhiên liệu hóa thạch và thay đổi của bề mặt đệm Đại dương đã hấp thụ khoảng 30% lượng CO2 do con người thải ra gây ra sự axit hóa đại dương (IPCC, 2013) Vào năm 2011, nồng độ của các khí nhà kính như CO2, CH4, N2O lần lượt là 391 ppm, 1803 ppb, và 324 ppb, tương ứng với mức tăng lần lượt là 40%, 150% và 20% so với thời kỳ tiền công nghiệp (IPCC, 2013) Mức tăng trung bình của nồng độ khí nhà kính trong thế kỷ vừa qua là chưa từng có trong suốt 22,000 năm qua Từ năm 1759 đến năm 2011, lượng phát thải CO2 vào khí quyển do sử dụng nhiên liệu hóa thạch và sản xuất xi măng là 375 tỷ tấn các-bon (GtC), trong khi chặt phá rừng và các hoạt động làm thay đổi sử dụng đất thải ra xấp xỉ

180 GtC Tổng cộng mức phát thải do con người vào khoảng 555 GtC (IPCC 2013) Trong tổng lượng phát thải CO2 do con người nói trên, khoảng 240 GtC được tích lũy trong khí quyển, 155 GtC được hấp thụ bởi đại dương và khoảng 160 GtC đã được tích lũy trong các hệ sinh thái tự nhiên trên cạn (IPCC, 2013) Sự axit hóa của đại dương được định lượng hóa bằng sự giảm của nồng độ pH Độ pH của bề mặt nước đại dương đã giảm 0.1 từ khi bắt đầu kỷ nguyên công nghiệp, tương ứng với mức tăng 26% của nồng độ ion hydro (IPCC, 2013) Hơi nước (H2O) là chất khí có đóng góp lớn nhất vào hiệu ứng nhà kính của khí quyển, nhưng hơi nước không phải là chất khí nhà kính nguy hiểm, vì lượng hơi nước tự nhiên trong khí quyển biến đổi liên tục do

có thể ngưng tụ tạo thành mây và gây mưa, Ozon (O3) ở tầng đối lưu: Nguồn O3 nhân tạo chủ yếu từ động cơ ôtô, xe máy hoặc các nhà máy điện Trong tầng đối lưu, O3 là một loại khí nhà kính mạnh nhưng vì thời gian tồn tại ngắn và biến động theo không gian và thời gian lớn, nên khó xác định được tác động bức xạ của sự tăng O3 do hoạt động của con người, O3 ở tầng đối lưu đóng góp khoảng +0.4 W/m2 vào bức xạ tác động toàn cầu CFC và HCFC: Khác với các chất khí có nguồn gốc tự nhiên các chất CFC và HCFC hoàn toàn là sản phẩm do con người tạo ra Mặc dù lượng khí CFC và HCFC không lớn nhưng có xu hướng tăng lên, gây lo ngại về việc phá hủy tầng ôzôn Tuy nhiên, nhờ việc thực hiện Nghị định thư Montreal, nồng độ của các chất khí CFC

và HCFC đang có xu hướng giảm dần Các nhân tố khác, trong đó có các sol khí (bụi các-bon hữu cơ, sulphat, nitrat.…) gây ra hiệu ứng âm (lạnh đi) với lượng bức xạ tác động tổng cộng trực tiếp là 0.9W/m2

Nghiên cứu BĐKH ở Việt Nam đã được tiến hành từ những thập niên 90 của thế kỷ trước bởi các nhà khoa học đầu ngành như GS Nguyễn Đức Ngữ, GS Nguyễn Trọng Hiệu Tuy nhiên, vấn đề này chỉ thực sự được quan tâm chú ý từ sau năm 2000 đặc biệt từ năm 2008 đến nay Các công trình nghiên cứu cũng đã dần dần đi vào chiều sâu

về bản chất vật lý và những bằng chứng của sự BĐKH Kết quả của những nghiên cứu này cho thấy khí hậu Việt Nam đã có những dấu hiệu biến đổi rõ rệt Trong 50 năm qua, nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0.5ºC trên phạm vi cả nước và lượng mưa

có xu hướng giảm ở phía Bắc và tăng ở phía Nam; trong đó, lượng mưa có xu thế tăng

rõ rệt nhất tại một số trạm thuộc Nam Trung Bộ và Tây Nguyên

Việt Nam với hơn 3000km bờ biển, nằm trong khu vực châu Á gió mùa, hàng năm phải đối mặt với sự hoạt động của bão, xoáy thuận nhiệt đới trên khu vực Tây bắc Thái Bình dương và biển Đông, chịu tác động của nhiều loại hình thế thời tiết phức tạp Các hiện tượng thiên tai khí tượng xảy ra hầu như quanh năm và trên khắp mọi miền lãnh thổ BĐKH và nước biển dâng dường như đã có những tác động tiêu cực đến nhiều lĩnh vực tự nhiên, kinh tế, xã hội, môi trường Làm rõ được khí hậu Việt Nam đã và sẽ biến đổi như thế nào, từ đó đánh giá được tác động của BĐKH làm cơ sở cho việc đề

ra các giải pháp, chiến lược và kế hoạch thích ứng với BĐKH và giảm thiểu BĐKH sẽ góp phần phục vụ phát triển bền vững đất nước

1.1.2 Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam

Kịch bản BĐKH và nước biển dâng cho Việt Nam được Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố lần đầu vào năm 2009 trên cơ sở tổng hợp các nghiên cứu trong và ngoài nước Mức độ chi tiết của các kịch bản mới chỉ giới hạn cho 7 vùng khí hậu và dải ven biển Việt Nam để kịp thời phục vụ các Bộ, ngành và các địa phương thực hiện Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam năm 2015 được cập nhật theo lộ trình đã được xác định trong Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu, nhằm cung cấp những thông tin mới nhất về những biểu hiện, xu thế biến biến đổi của khí hậu trong quá khứ và kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng trong trong thế kỷ 21 ở Việt Nam

Số liệu sử dụng trong phân tích xu thế và xây dựng kịch bản:

- Số liệu khí hậu:

+ Số liệu tính toán từ các mô hình khí hậu khu vực Mô hình khí hậu toàn cầu và khu vực là những công cụ chính được sử dụng để đánh giá xu thế và mức độ biến đổi của khí hậu tương lai, đặc biệt là các cực đoan khí hậu, Các mô hình được sử dụng trong tính toán xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam, gồm: (i) Mô hình AGCM/MRI của Viện Nghiên cứu Khí tượng Nhật Bản, (ii) Mô hình PRECIS của Trung tâm Hadley - Vương quốc Anh, (iii) Mô hình CCAM của Cơ quan Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Liên bang Úc (CSIRO), (iv) Mô hình RegCM của Trung tâm quốc tế về Vật lý lý thuyết của Ý (ICTP), (v) Mô hình clWRF của Mỹ

+ Số liệu quan trắc tại trạm: Tính đến năm 2015, trên toàn lãnh thổ Việt Nam có 180 trạm quan trắc khí tượng bề mặt Chỉ những trạm quan trắc có số liệu đủ dài (từ 30 năm trở lên) mới được sử dụng trong đánh giá biểu hiện của biến đổi khí hậu và xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu Sau khi kiểm tra và xử lý số liệu, xem xét về độ dài các chuỗi số liệu, đánh giá chất lượng của chuỗi số liệu theo các phương pháp kiểm nghiệm thống kê, số liệu về nhiệt độ và lượng mưa của 150 trạm khí tượng thủy văn được sử dụng trong đánh giá biểu hiện biến đổi khí hậu và xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu ở Việt Nam

- Số liệu mực nước biển: Mực nước biển ở Việt Nam được bắt đầu quan trắc tại trạm hải văn Hòn Dáu từ đầu năm 1938 sau đó bị gián đoạn do chiến tranh Đến tháng 1 năm 1956, trạm hoạt động trở lại và bắt đầu đo đạc theo chế độ 4 lần/ngày từ năm

1957 Do nhiều lý do, số liệu tại trạm từ năm 1945 đến tháng 3 năm 1960 bị thiếu nhiều Bên cạnh đó, trước năm 1956 số liệu quan trắc được đo bằng thiết bị khác nên

có thể có sự chênh lệch hệ thống Từ tháng 6 năm 1965, mốc cao độ của trạm được thay đổi Tại miền Bắc, còn có một số trạm hải văn khác như Cô Tô, Bạch Long Vỹ (1958), Cửa Ông, Bãi Cháy (1960), Hòn Ngư (1961), Cồn Cỏ (1974) và Sầm Sơn (1998) Trong đó có trạm Bạch Long Vỹ và Hòn Ngư bị tạm ngừng quan trắc nhiều lần do chiến tranh Trạm Hòn Ngư chỉ đo đạc liên tục từ năm 1990 và trạm Bạch Long

Vỹ từ năm 1998 Tại hầu hết các trạm mực nước được đo bằng thủy chí và theo chế

độ 4 lần/ngày Tại miền Nam, trạm hải văn Quy Nhơn được thành lập từ năm 1958 và bắt đầu quan trắc từ năm 1959 Do chiến tranh, trạm Quy Nhơn tạm ngừng quan trắc

từ năm 1965 và quan trắc ổn định từ năm 1986 Từ tháng 4 năm 1986, mực nước được

đo theo chế độ giờ Mực nước được đo bằng thủy chí, triều ký Lapante (từ năm 1959) máy Sum, máy StevensA35 (từ năm 1992) Số liệu trước năm 1986 bị gián đoạn nhiều

và vị trí quan trắc bị di chuyển Số liệu từ tháng 4 năm 1986 tới nay là liên tục Sau năm 1975, tại miền Nam, nhiều trạm hải văn được xây dựng như Vũng Tàu (1978), Sơn Trà (1978), Phú Quý (1979), Côn Đảo (1986), Phú Quốc (1986), DK I-7 (1992) Thổ Chu (1993), Trường Sa (2002) Mực nước biển chủ yếu được quan trắc bằng thủy chí và theo chế độ 4 lần/ngày, một số ít trạm có lắp đặt triều ký Hầu hết các trạm đều

có số liệu đo đạc tương đối ổn định Riêng trạm DK I-7 được đặt trên giàn nổi, có số liệu mực nước biển với chế độ đo đạc theo giờ bằng máy đo mực nước Steven A-71 từ

năm 1992 Cột thủy chí của trạm sau khi thành lập hơn 1 năm đã bị lún và hỏng, thủy chí của trạm hiện đang được gắn vào giàn nổi DK I-7 nên mực nước đo đạc những năm gần đây có xu thế biến động rất mạnh Từ năm 1993, số liệu mực nước đo đạc từ

vệ tinh cũng là nguồn số liệu đáng tin cậy trong đánh giá biến đổi mực nước biển tại Việt Nam Bộ số liệu chuẩn sai mực nước biển của AVISO (Archiving Validation and Interpretation of the Satellite Oceanographic) được tổ hợp từ các vệ tinh ERS-1/2 Topex/Poseidon (T/P) ENVISAT và Jason-1/2 Số liệu có độ phân giải thời gian là 7 ngày và không gian là 1/4 độ kinh vĩ Các sai số của phép đo đã được hiệu chỉnh như

sự trễ tín hiệu ở tầng đối lưu, tầng điện ly, thủy triều đại dương, áp suất nghịch đảo và sai số do thiết bị

- Số liệu bản đồ số địa hình: Số liệu bản đồ địa hình được tập hợp và lựa chọn từ những bản đồ địa hình có tỷ lệ và chất lượng tốt nhất Các dữ liệu bản đồ bao gồm:

+ Bản đồ số địa hình tỷ lệ 1:10.000, kích thước ô lưới 5mx5m, độ chính xác 2.5m - 5m của 19 tỉnh ven biển từ Quảng Ninh đến Bình Thuận (mô hình số địa hình, hành chính, thủy hệ) do Cục Đo đạc Bản đồ Việt Nam thực hiện năm 2012

+ Mô hình số địa hình kích thước ô lưới là 2mx2m của 13 tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, do Cục Viễn thám Quốc gia thực hiện năm 2008

+ Bản đồ số địa hình tỷ lệ 1:2.000 do dự án bay chụp Lidar của Cục Đo đạc Bản đồ Việt Nam thực hiện năm 2016 Kích thước ô lưới 1mx1m, độ chính xác 0.2m-0.4m diện tích bay chụp là 26.765 km2 ứng với 21.535 mảnh bản đồ DEM, trong đó ở khu vực Bắc Bộ là 8.500km2 (6.904 mảnh) Trung Bộ là 4.765 km2 (4.179 mảnh) và Nam

Bộ là 13.500 km2 (10.452 mảnh)

+ Mô hình số địa hình tỷ lệ 1:2.000, kích thước ô lưới 2mx2m của khu vực thành phố

Hồ Chí Minh do Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam thực hiện năm 2010

+ Bản đồ số địa hình tỷ lệ 1:25.000 được sử dụng cho các khu vực không có nguy cơ ngập thuộc các tỉnh đồng bằng sông Hồng và ven biển miền Trung

Một số kết quả chính của Kịch bản BĐKH cho Việt Nam:

Về nhiệt độ trung bình: Nhiệt độ không khí bề mặt (nhiệt độ) trung bình năm mùa

(đông, xuân, hè, thu) ở tất cả các vùng của Việt Nam đều có xu thế tăng so với thời kỳ

cơ sở (1986-2005); mức tăng phụ thuộc vào các kịch bản RCP và vùng khí hậu Theo kịch bản RCP4.5, mức tăng nhiệt độ trung bình năm phổ biến từ 1.3 đến 1.7oC vào giữa thế kỷ 21; từ 1.7 đến 2.4oC vào cuối thế kỷ Nhìn chung nhiệt độ phía Bắc tăng cao hơn phía Nam Theo kịch bản RCP8.5, vào giữa thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm ở phía Bắc có mức tăng phổ biến từ 2.0 đến 2.3oC và ở phía Nam từ 1.8 đến 1.9oC Đến cuối thế kỷ, mức tăng từ 3.3 đến 4.0oC ở phía Bắc và từ 3.0 đến 3.5oC ở phía Nam

Về nhiệt độ cực trị: Trong thế kỷ 21, nhiệt độ cực trị có xu thế tăng so với trung bình

thời kỳ 1986-2005 ở tất cả các vùng của Việt Nam, tất cả các kịch bản Theo kịch bản RCP4.5, đến cuối thế kỷ 21, nhiệt độ tối cao trung bình năm có xu thế tăng từ 1.7 đến 2.7oC, tăng cao nhất là khu vực Đông Bắc, Đồng Bằng Bắc Bộ; thấp nhất là khu vực Nam Trung Bộ và Nam Bộ Trong khi đó, nhiệt độ tối thấp trung bình năm vào cuối thế kỷ có xu thế tăng từ 1.8 đến 2.2oC

Các hiện tượng cực đoan liên quan đến nhiệt độ: Theo số liệu quan trắc thời kỳ

1961-2014, nhiệt độ ngày cao nhất (Tx) và thấp nhất (Tm) có xu thế tăng rõ rệt, với mức tăng cao nhất lên tới 1o C/10 năm Số ngày nóng (số ngày có Tx ≥35o C) có xu thế tăng ở hầu hết các khu vực của cả nước, đặc biệt là ở Đông Bắc, đồng bằng Bắc Bộ và Tây Nguyên với mức tăng phổ biến 2÷3 ngày/10 năm, nhưng giảm ở một số trạm thuộc Tây Bắc Nam Trung Bộ và khu vực phía Nam Các kỷ lục về nhiệt độ trung bình cũng như nhiệt độ tối cao liên tục được ghi nhận từ năm này qua năm khác Một

ví dụ điển hình như tại trạm Con Cuông (Nghệ An), nhiệt độ cao nhất quan trắc được trong đợt nắng nóng năm 1980 là 42o C, năm 2010 là 42.2o C và năm 2015 là 42.7o C

Số lượng các đợt hạn hán, đặc biệt là hạn khắc nghiệt gia tăng trên phạm vi toàn quốc Các giá trị kỷ lục liên tiếp được ghi nhận trong vài năm trở lại đây Từ năm 2000 đến nay, khô hạn gay gắt hầu như năm nào cũng xảy ra Vào năm 2010 mức độ thiếu hụt dòng chảy trên hệ thống sông, suối cả nước so với trung bình nhiều năm từ 60÷90% mực nước ở nhiều nơi rất thấp, tương ứng với tần suất lặp lại 40÷100 năm Năm 2015 mùa mưa kết thúc sớm, dẫn đến tổng lượng mưa thiếu hụt nhiều so với trung bình

nhiều năm trên phạm vi cả nước, đặc biệt là ở Nam Bộ Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Số ngày rét đậm, rét hại ở miền Bắc có xu thế giảm, đặc biệt là trong hai thập

kỷ gần đây, tuy nhiên có sự biến động mạnh từ năm này qua năm khác, xuất hiện những đợt rét đậm kéo dài kỷ lục, những đợt rét hại có nhiệt độ khá thấp Năm 2008 miền Bắc trải qua đợt rét đậm, rét hại kéo dài 38 ngày (từ 13/1 đến 20/2), băng tuyết xuất hiện trên đỉnh Mẫu Sơn (Lạng Sơn) và Hoàng Liên Sơn (Lào Cai), nhiệt độ có giá trị -2 và -3o C Mùa đông 2015-2016, rét đậm, rét hại diện rộng ở miền Bắc, tuy không kéo dài nhưng nhiệt độ đạt giá trị thấp nhất trong 40 năm gần đây; tại các vùng núi cao như Pha Đin, Sa Pa hay Mẫu Sơn, nhiệt độ thấp nhất dao động từ -5 đến -4o C; băng tuyết xuất hiện nhiều nơi, đặc biệt là ở một số nơi như Ba Vì (Hà Nội) và Kỳ Sơn (Nghệ An) có mưa tuyết lần đầu tiên trong lịch sử

Về lượng mưa năm và mưa cực trị: Lượng mưa trung bình năm có xu thế tăng so với

thời kỳ cơ sở ở tất cả các vùng và tất cả các kịch bản Lượng mưa mùa khô ở một số vùng có xu thế giảm Mưa cực trị có xu thế tăng Theo kịch bản RCP4.5, đến cuối thế

kỷ 21, lượng mưa trung bình năm có xu thế tăng ở hầu hết diện tích cả nước phổ biến

từ 5 đến 15% Một số tỉnh ven biển Đồng Bằng bắc Bộ Bắc Trung Bộ Trung Trung

Bộ có thể tăng trên 20% Đối với lượng mưa cực trị, lượng mưa một ngày lớn nhất có

xu thế tăng trên toàn lãnh thổ Việt Nam với mức tăng phổ biến từ 10 đến 70% Mức tăng nhiều nhất ở Đông Bắc Trung Bộ (từ Thừa Thiên - Huế đến Quảng Nam) và Đông Nam Bộ

Các hiện tượng cực đoan liên quan đến mưa: Mưa cực đoan có xu thế biến đổi khác

nhau giữa các vùng khí hậu: giảm ở hầu hết các trạm thuộc Tây Bắc Đông Bắc đồng bằng Bắc Bộ và tăng ở phần lớn các trạm thuộc các vùng khí hậu khác Số liệu quan trắc cho thấy mưa trái mùa và mưa lớn dị thường xảy ra nhiều hơn Trong những năm gần đây, mưa lớn xảy ra bất thường hơn cả về thời gian, địa điểm, tần suất và cường

độ Ví dụ, mưa lớn kỷ lục năm 2008 ở Hà Nội và lân cận, với lượng mưa quan trắc được từ 19 giờ ngày 30/10/2008 đến 01 giờ ngày 1/11/2008 lên tới 408mm tại trạm Hà Nội Mưa lớn vào tháng 10/2010 ở khu vực từ Nghệ An đến Quảng Bình với tổng lượng mưa 10 ngày dao động từ 700÷1600mm, chiếm trên 50% tổng lượng mưa năm Trận mưa lớn ở Quảng Ninh vào cuối tháng 7 đầu tháng 8/2015 đã lập kỷ lục cường độ

mưa tập trung trên phạm vi hẹp; cụ thể, trong cả đợt mưa từ 23/07 đến 04/08, tổng lượng mưa đo được dao động từ 1000÷1300mm, riêng tại Cửa Ông lượng mưa đo được gần 1600mm Mưa lớn không chỉ xảy ra trong mùa mưa mà ngay cả trong mùa khô, đợt mưa trái mùa từ ngày 24 đến 27/3/2015 ở Thừa Thiên - Huế đến Quảng Ngãi

có lượng mưa phổ biến từ 200÷500mm

Về mực nước biển dâng: Theo kịch bản RCP4.5, vào cuối thế kỷ 21 mực nước biển

dâng cao nhất ở khu vực quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa: 58cm (33cm ÷ 83cm); thấp nhất ở khu vực Móng Cái đến Hòn Dáu: 53cm (32cm ÷ 75cm) Theo kịch bản RCP8.5, vào cuối thế kỷ 21 mực nước biển dâng cao nhất ở khu vực quần đảo Hoàng

Sa, Trường Sa: 78 cm (52 cm ÷ 107 cm); thấp nhất ở khu vực Móng Cái đến Hòn Dáu:

72 cm (49 cm ÷ 101 cm) (Hình 5) Nếu nước biển dâng 1m, khoảng 17.57% diện tích Đồng bằng sông Hồng, 1.47% diện tích các tỉnh ven biển miền Trung từ Thanh Hóa đến Bình Thuận, 17.84% diện tích Tp Hồ Chí Minh và 4.79% diện tích Bà Rịa - Vũng Tàu có nguy cơ bị ngập Đồng bằng sông Cửu Long là khu vực có nguy cơ ngập cao (39.40% diện tích), trong đó tỉnh Kiên Giang có nguy cơ ngập cao nhất (75% diện tích)

Biến đổi của mực nước biển:

Theo số liệu mực nước quan trắc tại các trạm hải văn: Mực nước tại hầu hết các trạm đều có xu thế tăng (Trạm Phú Quý có xu thế tăng mạnh nhất (5.6 mm/năm) - Trạm Hòn Ngư và Cô Tô có xu thế giảm (5.77 và 1.45mm/năm) - Trạm Cồn Cỏ và Quy Nhơn không có xu thế rõ rệt - Mực nước trung bình tại tất cả các trạm có xu thế tăng khoảng 2.45mm/năm - Giai đoạn 1993-2014, mực nước tại các trạm có xu thế tăng khoảng 3.34mm/năm

Theo số liệu vệ tinh giai đoạn 1993-2014: - Mực nước trung bình toàn Biển Đông có

xu thế tăng (4.05±0.6mm/năm) - Mực nước trung bình khu vực ven biển Việt Nam có

xu thế tăng (3.50±0.7mm/năm) - Mực nước khu vực ven biển Nam Trung Bộ tăng mạnh nhất (5.6mm) - Mực nước khu vực ven biển Vịnh Bắc Bộ có mức tăng thấp nhất (2.5mm/năm)

Biến đổi mực nước biển theo số liệu quan trắc tại các trạm hải văn: Tại hầu hết các

trạm, mực nước biển có xu thế tăng, với tốc độ mạnh nhất vào khoảng 5.58mm/năm tại Phú Quý và 5.28mm tại Thổ Chu Tuy nhiên, mực nước tại trạm Cô Tô và Hòn Ngư lại có xu thế giảm với tốc độ lần lượt là 5.77 và 1.45mm/năm Tính trung bình, mực nước tại các trạm hải văn của Việt Nam có xu hướng tăng rõ rệt với mức tăng khoảng 2.45mm/năm

Biến đổi mực nước biển theo số liệu vệ tinh: Mực nước trung bình toàn Biển Đông biến đổi với tốc độ khoảng 4.05±0.6mm/năm cao hơn so với tốc độ tăng trung bình toàn cầu trong cùng giai đoạn (3.25 ± 0.08 mm/năm Khu vực ven biển Trung Bộ tăng mạnh nhất với tốc độ tăng khoảng trên 4mm/năm, trong đó lớn nhất tại khu vực ven biển Nam Trung Bộ với tốc độ tăng đến trên 5.6mm/năm; khu vực ven biển vịnh Bắc

Bộ có mức tăng thấp hơn, khoảng 2.5mm/năm

Bão và áp thấp nhiệt đới: Theo số liệu thống kê thời kỳ 1959-2015, trung bình hàng

năm có khoảng 12 cơn bão và áp thấp nhiệt đới (ATNĐ) hoạt động trên Biển Đông, trong đó khoảng 45% số cơn hình thành ngay trên Biển Đông và 55% số cơn hình thành từ Thái Bình Dương di chuyển vào Mỗi năm có khoảng 7 cơn bão và áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng đến Việt Nam, trong đó có 5 cơn đổ bộ hoặc ảnh hưởng trực tiếp đến đất liền nước ta Nơi có tần suất hoạt động của bão và áp thấp nhiệt đới lớn nhất nằm ở phần giữa của khu vực Bắc Biển Đông Khu vực bờ biển miền Trung từ 16oN đến 18oN và khu vực bờ biển Bắc Bộ (từ 20oN trở lên) có tần suất hoạt động của bão

và áp thấp nhiệt đới cao nhất trong cả dải ven biển Việt Nam Theo số liệu thời kỳ 1959-2015, bão và áp thấp nhiệt đới hoạt động trên Biển Đông, ảnh hưởng và đổ bộ vào Việt Nam là ít biến đổi Tuy nhiên, biến động của số lượng bão và áp thấp nhiệt đới là khá rõ; có năm lên tới 18÷19 cơn bão và áp thấp nhiệt đới hoạt động trên Biển Đông (19 cơn vào năm 1964, 2013; 18 cơn vào năm 1989, 1995); nhưng có năm chỉ có 4÷6 cơn (4 cơn vào năm 1969 6 cơn vào năm 1963, 1976, 2014, 2015) Hoạt động và ảnh hưởng của bão và áp thấp nhiệt đới đến nước ta trong những năm gần đây có những diễn biến bất thường Tháng 3/2012, bão Pakhar đổ bộ vào miền Nam Việt Nam với cường độ gió mạnh nhất theo số liệu qua trắc được Bão Sơn Tinh (10/2012)

và Hai Yan (10/2012) có quỹ đạo khác thường khi đổ bộ vào miền Bắc vào cuối mùa bão Năm 2013 có số lượng bão và áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào Việt Nam nhiều nhất (8

cơn bão và 1 áp thấp nhiệt đới)

1.2 Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến dòng chảy lũ trên thế giới

Một trong những tác động được đề cập thường xuyên nhất của biến đổi khí hậu trong tương lai là khả năng gia tăng nguy cơ lũ lụt Kết luận chính của các nghiên cứu là các tác động dự báo của biến đổi khí hậu đối với nguy cơ lũ lụt có thể rất lớn, nhưng rất phụ thuộc vào kịch bản khí hậu Tác động của biến đổi khí hậu được thể hiện bằng hai loại kịch bản

Đặc điểm đầu tiên mô tả sự thay đổi khí hậu theo bốn kịch bản phát thải SRS của IPCC, tương ứng với các mức phát thải khí nhà kính khác nhau trong tương lai Đặc điểm thứ hai là thay đổi khí hậu liên quan đến những thay đổi cụ thể theo nhiệt độ bề mặt trung bình toàn cầu Các kịch bản này cho phép đánh giá mối quan hệ giữa tỷ lệ áp lực của khí hậu và phản ứng tác động và đánh giá sơ bộ về mức độ ảnh hưởng ở các mức độ thay đổi nhiệt độ khác nhau

Zdzislaw Kaczmarek và nnk (1996) đánh giá tác động của việc thay đổi khí hậu đến hệ thống quản lý nước ở miền Trung Ba Lan đang chịu đựng việc thiếu hụt nước Để xác định phạm vi tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu đến vùng nghiên cứu, các tác giả

đã lựa chọn 2 kịch bản: kịch bản ấm – khô được tính toán từ mô hình GFDL và mô hình ấm từ mô hình GISS Kết quả cho thấy, nguồn cấp nước và nhu cầu nước cho lưu vực đều nhạy cảm với việc thay đổi khí hậu Nghiên cứu cũng đề xuất một số các biện pháp thích ứng nhằm ứng phó với sự thiếu hụt nguồn cấp cho các nhu cầu nước sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp

Z.X Xu và nnk (2004) đã nghiên cứu đánh giá tác động của BĐKH đến lưu vực sông Tarim (Trung Quốc) Ứng dụng phương pháp thống kê và mô phỏng, các tác giả đã đánh giá được ảnh hưởng của BĐKH đến dòng chảy lũ lưu vực sông Tarim Kết quả của nghiên cứu chỉ ra rằng ảnh hưởng của biến đổi khí hậu trong tương lại là rất lớn và theo chiều hướng cực đoan, lượng mưa về mùa mưa sẽ tăng mạnh và giảm về mùa khô

Zbigniew W.Kundzewicz (2008) đã nghiên cứu tác động của BĐKH đến vòng tuần

hoàn nước bằng cách tập trung vào các đối tượng liên quan chính như mưa, nhiệt độ, bốc thoát hơi, mực nước biển, dòng chảy sông ngòi, độ ẩm đất, nước ngầm… Dựa trên các số liệu quan trắc được, nghiên cứu nhận thấy sự gia tăng mạnh mẽ liên tục của bốc hơi và mưa lên vòng tuần hoàn nước Nghiên cứu kết luận Biến đổi khí hậu sẽ làm thay đổi tài nguyên nước ngọt trên toàn cầu trong tương lai ở một số khía cạnh, như lượng nước sẵn có, chất lượng nước và tiềm năng ô nhiễm Trong phạm vi toàn cầu, dường như các tác động có hại của BĐKH đến tài nguyên nước lớn hơn là các tác động có lợi

N Mizyed (2009) đánh giá ảnh hưởng của BĐKH đến khả năng sẵn có của nguồn nước và nhu cầu nước nông nghiệp ở vùng Bờ Tây Trong nghiên cứu này, tác giả đã ứng dụng mô hình mô phỏng khí hậu toàn cầu để dự báo các yếu tố khí tượng trong tương lai và từ kết quả khí tượng tác giả đã đi xác định khả năng nguồn nước của vùng nghiên cứu và nhu cầu nước nông nghiệp do ảnh hưởng bởi Qua nghiên cứu, tính toán, tác giả cũng xác định được lượng nước thiếu hụt và đề xuất giải pháp khắc phục tình trạng thiếu hụt nước của vùng nghiên cứu trong tương lai

L R Gardner (2009) nghiên cứu của tác giả đã đi đánh giá ảnh hưởng của BĐKH đến dòng chảy lũ trong nhiều năm Trong nghiên cứu tác giả đã dự báo sự thay đổi của các yếu tố khí tượng trong tương lai của kịch bản A1B như mưa, nhiệt độ từ đó tác giả ứng dụng mô hình toán thủy văn để xác định và dự báo sử thay đổi của dòng chảy lũ hàng năm Kết quả của nghiên cứu chỉ ra rằng do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu trong tương lai dòng chảy lũ năm sẽ thay đổi đáng kể, tuy nhiên sẽ thay đổi cả về không gian

và thời gian trong năm

Shilong Piao và nnk (2010) xem xét tác động của BĐKH đến tài nguyên nước và nông nghiệp ở Trung Quốc Các phân tích về xu thế các đặc trưng khí tượng thuỷ văn tại Trung Quốc cho thấy nhiệt độ có xu hướng tăng rõ rệt, có sự gia tăng về lượng mưa giữa

2 vùng bắc và nam Dòng chảy năm tại sông Trường Giang có xu thế tăng trong khi tại sông Hoàng Hà lại có xu thế giảm Dòng chảy trong tương lại được đánh giá bằng mô hình thuỷ văn dựa trên các kịch bản B1, B2, A2 của IPCC cho thấy nhìn chung, lượng tài nguyên nước có xu thế tăng lên Tuy nhiên, với trường hợp xấu nhất thì xu thế lượng nước tại một số vùng như lưu vực sông Hoàng Hà sẽ giảm kèm theo nhiệt độ tăng Tuy

nhiên, độ bất định trong phân tích biến động tài nguyên nước là rất lớn nên các nguy cơ xảy ra việc thiếu nước chưa thể xác nhận bằng các mô hình khí hậu

Yang Nan và nnk (2011) đã phân tích mối quan hệ giữa biến đổi khí hậu và tài nguyên nước, hoàn lưu nước với biến đổi khí hậu Các tác giả cũng tổng kết một số phương pháp nghiên cứu phân tích tác động của biến đổi khí hậu tới thuỷ văn, tài nguyên nước cũng như sự phát triển công nghệ về kịch bản biến đổi khí hậu và mô phỏng thuỷ văn Nghiên cứu cho rằng, về cơ bản, phương pháp nghiên cứu tác động của BĐKH đến tài nguyên nước tuân theo mẫu "what-if-then" với 4 bước chính: (1) xác định kịch bản BĐKH, (2) thiết lập và kiểm định mô hình thuỷ văn, (3) xác định các dữ liệu đầu vào cho mô hình thuỷ văn với dữ liệu khí tượng thay đổi theo kịch bản và mô phỏng quá trình sinh dòng chảy, (4) sử dụng các kết quả mô phỏng từ mô hình thuỷ văn để đánh giá tác động của BĐKH đến thuỷ văn và tài nguyên nước Nghiên cứu cũng đưa ra một

số nhận định như: có sự khác biệt lớn giữa các mô hình khí hậu, các nghiên cứu về các đặc trưng cực trị còn ít…

Nigel W Arnell và nnk (2016) sử dụng mô hình thuỷ văn toàn cầu với các kịch bản khí hậu từ 21 mô hình CMIP3 là A1B cho thấy có sự thay đổi đáng kể về thuỷ văn đến giữa thế kỷ 21 với khoảng 47% vùng trên lục địa có sự gia tăng đáng kể về dòng chảy, trong khi 36% vùng có sự suy giảm đáng kể và chỉ khoảng 17% không cho thấy sự thay đổi đáng kể Sự biến thiên về thay đổi giữa các vùng cũng mạnh mẽ Tuy nhiên, nghiên cứu cũng nhấn mạnh vào sự bất định của các mô hình khí hậu về sự thay đổi dòng chảy này Còn sự bất định do mô hình thuỷ văn được loại bỏ trong nghiên cứu

Tác động của biến đổi khí hậu đối với nguy cơ lũ lụt sông

- Thay đổi tần suất lũ:

Lũ lụt sông được tạo ra khác nhau trong các môi trường địa lý khác nhau Chúng có thể được tạo ra bởi lượng mưa lớn vượt quá khả năng xâm nhập của đất, hoặc do mưa rơi trên mặt đất bão hòa; trong trường hợp này, số lượng lũ lụt từ một lượng mưa nhất định phụ thuộc vào mức độ bão hòa Lũ lụt có thể được tạo ra bởi sự tan chảy của tuyết tích lũy Tác động của biến đổi khí hậu do đặc điểm lũ lụt do đó thay đổi theo không gian, tùy thuộc vào cơ chế gây lũ Trường hợp lũ lụt chủ yếu do lượng mưa lớn

và các điều kiện tiền sử không có liên quan, thì những thay đổi về đặc điểm lũ lụt chịu ảnh hưởng mạnh mẽ do sự thay đổi tần suất lượng mưa lớn Trong trường hợp mức độ bão hòa là quan trọng, thì những thay đổi về đặc điểm lũ lụt chịu ảnh hưởng không chỉ bởi những thay đổi về lượng mưa lớn, mà còn thay đổi sự xuất hiện các điều kiện bão hòa theo thời gian; điều này sẽ phụ thuộc vào lượng mưa và lượng bốc hơi tích lũy Trường hợp lũ lụt băng tuyết hiện đang rất quan trọng, lũ lụt trong tương lai có thể tăng lên nếu tích tụ tuyết tăng và sẽ xảy ra sớm hơn nếu tuyết rơi sớm hơn; nếu nhiệt

độ cao hơn có nghĩa là lượng mưa mùa đông rơi xuống như mưa, thì sự tích tụ tuyết sẽ giảm và lượng tuyết rơi giảm Ở mức cực đoan, chế độ lũ có thể thay đổi từ một trận lũ lụt tuyết rơi vào mùa xuân, đặc trưng bởi lũ lụt mưa nhỏ hơn, thường xuyên hơn vào mùa đông Tác động của biến đổi khí hậu đối với đặc tính lũ do đó phụ thuộc vào bối cảnh, và không nhất thiết là một chức năng đơn giản của sự thay đổi lượng mưa

- Thay đổi đặc điểm tần suất lũ

Những thay đổi trên khắp thế giới lớn hơn cộng hoặc trừ 20% và mặc dù có sự khác biệt quan trọng giữa các mô hình khí hậu khác nhau, có sự thống nhất về hướng thay đổi trên khắp thế giới Có sự gia tăng phù hợp về cường độ lũ theo nhiệt đới Châu Phi, Nam và Đông Á, phần lớn Nam Mỹ và ở châu Á và Bắc Mỹ Có độ giảm phù hợp về cường độ lũ lụt ở Địa Trung Hải, ở tây nam Châu Phi, Trung Mỹ Trung Âu và các khu vực châu Âu của Nga Ở những nơi khác trên thế giới - bao gồm Tây Âu và phần lớn Bắc Mỹ - có sự thay đổi ít hơn Sự gia tăng mức độ lũ lụt 100 năm xảy ra khi lượng mưa tăng lên trong ít nhất là (các) mùa lũ Giảm lượng mưa lũ trong 100 năm xảy ra không chỉ ở những nơi lượng mưa giảm (như ở Địa Trung Hải), nhưng cũng ở những nơi lượng mưa trong tương lai sẽ rơi như mưa chứ không phải tuyết và kết quả

là những đỉnh núi do mưa nhỏ hơn tuyết hiện tại đỉnh cao Điều này xảy ra ví dụ như các khu vực của Trung Âu và Bắc Đông Bắc Mỹ Sự thay đổi tỷ lệ về cường độ của lũ lụt 100 năm nói chung lớn hơn sự thay đổi của lũ lụt trong 20 năm

- Dân số tiếp xúc với thay đổi tần suất lũ

Tổng dân số bị ảnh hưởng bởi tần suất lụt lớn gấp đôi; có nhiều người bị phơi nhiễm với sự gia tăng tần suất lụt so với mức giảm Một phần lớn dân số khu vực bị ảnh

hưởng bởi tần suất lũ lụt 100 năm gấp đôi tần suất lũ lụt trong 20 năm (62% tổng số người bị ảnh hưởng bởi lũ lụt toàn cầu)

- Đất trồng trọt tiếp xúc với thay đổi tần suất lũ

Diện tích đất canh tác bị ảnh hưởng bởi tần suất lũ lụt gấp đôi là rất nhạy cảm với việc lựa chọn thời kỳ thu hoạch

- Thay đổi nguy cơ lũ lụt

Như với các chỉ số khác, sự biến thiên giữa các mô hình khí hậu lớn hơn sự khác biệt giữa phát thải và kịch bản kinh tế xã hội Tổng số toàn cầu bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi những thay đổi ở Nam và Đông Á, khác nhau giữa các mô hình khí hậu Trong tất cả các mô hình, nguy cơ lũ lụt giảm ở một số vùng khu vực ở phía Tây Trung và Đông

Âu, có sự khác biệt mạnh về tiểu vùng Trong hầu hết các trường hợp nguy cơ lũ lụt ở Anh Pháp và Ai Len tăng lên, giảm ở Đức Thay đổi rủi ro ở cấp độ tế bào liên quan chặt chẽ đến sự thay đổi tần suất bắt đầu lũ lụt

Các kịch bản khí hậu xác định sự thay đổi lượng mưa trung bình hàng tháng và sự biến thiên của lượng mưa trong năm Tuy nhiên, chúng không bao gồm sự thay đổi cường

độ của các sự kiện lượng mưa lớn hàng ngày và không đặc trưng cho sự thay đổi tần suất hoặc khoảng cách của các sự kiện lượng mưa gây ra lụt Do đó họ có thể đánh giá thấp tác động của biến đổi khí hậu đối với lũ lụt

1.3 Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến dòng chảy lũ ở Việt Nam

Biến đổi khí hậu sẽ làm cho dòng chảy sông ngòi thay đổi về lượng và sự phân bố theo thời gian, vùng lãnh thổ Tác động của biến đổi khí hậu lên dòng chảy năm, dòng chảy mùa lũ, dòng chảy mùa cạn các thời kỳ tương lai được đánh giá dựa trên phương pháp

mô hình mưa-dòng chảy và các kịch bản biến đổi khí hậu đã nêu ở trên Một số nghiên cứu về ảnh hưởng của BĐKH đến tài nguyên nước nước nói chung và dòng chảy nói riêng ở Việt Nam như sau:

Từ năm 1998 đến năm 2003, Bộ TN &MT đã hoàn thành thông báo đầu tiên của Việt Nam cho Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu, trong đó tổng kết

biến đổi khí hậu của Việt Nam trong 100 năm gần đây, kiểm kê quốc gia khí nhà kính năm 1993 và ước lượng khí nhà kính năm 2020, 2050, đánh giá tác động và xây dựng các kịch bản Biến đổi khí hậu ở Việt Nam, kiến nghị các giải pháp giảm nhẹ và thích ứng với biến đổi khí hậu ở Việt Nam

Lê Mạnh Hùng, Lê Thị Kim Cúc với nghiên cứu “Tác động của Biến đổi khí hậu đến thiên tai và giải pháp ứng phó cho khu vực thành phố Hồ Chí Minh” cho thấy sự thay đổi lưu lượng tại thượng lưu trong kịch bản “tương lai” (tăng hầu hết các tháng trong năm) được xác định dựa vào nghiên cứu có trước, sử dụng kết quả của mô hình hoàn lưu khí quyển trái đất (của Cơ quan Khí tượng Nhật Bản) tính toán cho kịch bản biến đổi khí hậu IPCC SRES A1B (ứng với kịch bản biến đổi trung bình) Tuy nhiên nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở việc ứng dụng các kịch bản biến đổi khí hậu cũ, chưa đáp ứng được tính chi tiết hóa của các mô hình khí hậu toàn cầu với các kịch bản biến đổi khí hậu mới

Vũ Thị Thu Lan và Hoàng Thanh Sơn (2012) đã nghiên cứu về biến động của thiên tai (lũ lụt và hạn hán) ở tỉnh Quảng Nam trong bối cảnh Biến đổi khí hậu Nghiên cứu bước đầu đã chỉ ra sự gia tăng lũ lụt một cách bất thường của tỉnh Quảng Nam trong những năm gần đây, đồng thời góp phần tăng cường khả năng ra quyết định cho những nhà quản lý địa phương nhằm quản lý rủi ro thiên tai Tuy nhiên bài nghiên cứu vẫn chưa đánh giá được sự thay đổi lượng mưa cũng như lũ trong điều kiện biến đổi khí hậu cho những năm tiếp theo

Nguyễn Ngọc Anh và Đỗ Đức Dũng (2016) đã nghiên cứu ảnh hưởng của BĐKH đến cân bằng nước của lưu vực sông Đồng Nai Mô hình MIKE-NAM được các tác giả sử dụng để mô phỏng dòng chảy đến cho các sông không có số liệu Mô hình MIKE-BASIN được dùng để tính toán cân bằng nước Ba mô hình GCM đại diện cho 3 xu thế chung là khô hạn, trung bình và ẩm ướt để mô phỏng sự thay đổi các đặc trưng khí hậu trong tương lai Kết quả nghiên cứu cho thấy tùy tần suất và thời kỳ phát triển cũng như mô hình khí hậu, các vùng hạ lưu sông Đồng Nai, lưu vực sông Sài Gòn và ven biển đều thiếu nước từ nghiêm trọng đến rất nghiêm trọng, cần được bổ sung từ các nơi khác trong và ngoài lưu vực

La Đức Dũng (2017), Luận án Tiến sỹ với đề tài: “ Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học đề xuất giải pháp nhằm nâng cao năng lực và hiệu quả của hệ thống tiêu Bắc Nam

Hà trong điều kiện biến đổi khí hậu nước biển dâng” Luận án đã xem xét đến biến đổi khí hậu trong giai đoạn 2030 và 2050 ứng với mưa tiêu thiết kế khu vực Bắc Nam Hà thông qua sự so sánh giữa hai kịch bản B2 và RCP4.5 Luận án đã bước đầu đề cập đến các kịch bản biến đổi khí hậu mới nhất của IPCC(2013) để ứng dụng tính toán, so sánh sự sai khác đối với các kịch bản cũ trước đây

Ngô Lê Long và nnk (2015) [32] trong đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước

“Nghiên cứu cơ sở khoa học đề xuất các tiêu chuẩn thiết kế lũ, đê biển trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng ở Việt Nam và giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại” đã tiến hành nghiên cứu và đề xuất phương pháp tính lũ thiết kế cho các công trình hồ chứa có xét tới tác động của biến đổi khí hậu Nghiên cứu cũng đã xác lập được cơ sở khoa học và thực tiễn của các tiêu chuẩn thiết kế lũ được đề xuất trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng ở nước ta đảm bảo an toàn, an sinh xã hội

Ngô Lê An và nnk (2016) đã nghiên cứu ảnh hưởng của BĐKH và phương thức vận hành hồ chứa đến chế độ dòng chảy của lưu vực sông Sesan, Srepok Hai kịch bản RCP4.5 và RCP8.5 được sử dụng với các số liệu mưa và nhiệt độ được lấy từ mô hình vùng là HadGEM3-RA.Mô hình SWAT được sử dụng để mô phỏng dòng chảy đến cho các tiểu lưu vực, sau đó kết hợp với mô hình WEAP cân bằng nước, vận hành hồ chứa để đánh giá sự thay đổi của chế độ dòng chảy trong tương lai dưới tác động của BĐKH Kết quả cho thấy, nhìn chung tác động của BĐKH đến dòng chảy tự nhiên là

đã làm suy giảm dòng chảy mùa kiệt, gia tăng dòng chảy mùa lũ, đồng thời mùa lũ có thiên hướng đến sớm hơn Các tác động này đã được bù trừ với tác động của vận hành các hồ chứa do việc tích nước mùa lũ và bổ sung nước mùa kiệt

Dòng chảy lũ của hầu hết các sông có xu thế tăng so với hiện nay, song với mức độ khác nhau, phổ biến tăng từ 2% đến 4% vào thời kỳ 2040 - 2059 và từ 5% - 7% vào thời kỳ 2080 - 2099 Riêng sông Thu Bồn, sông Ngàn Sâu chỉ tăng dưới 2% vào thời

kỳ 2040 - 2059 và dưới 3% vào thời kỳ 2080 - 2099 (Bảng 2)

Trong khi đó, dòng chảy mùa lũ của các sông trên hệ thống sông Đồng Nai, sông Bé

lại giảm khoảng từ 2,5% đến 6% và từ 4% đến 8% vào hai thời kỳ nói trên

Đối với sông Mê Công, so với thời kỳ 1985 - 2000, dòng chảy mùa lũ tại Kratie trung bình thời kỳ 2010 - 2050 tăng khoảng 5% đến 7%

1.4 Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.4.1 Vị trí địa lý

Chương Mỹ Là một huyện ngoại thành nằm ở phía Tây nam Hà Nội, cách trung tâm Thủ đô 20 km; phía Bắc giáp huyện Quốc Oai và Hoài Đức; phía Đông giáp với quận

Hà Đông huyện Thanh Oai; phía Nam giáp huyện Ứng Hòa, Mỹ Đức; phía Tây giáp

với huyện Lương Sơn (tỉnh Hoà Bình) Tổng diện tích tự nhiên của huyện là 237.4km2,

là huyện có diện tích lớn thứ 3 của thành phố Dân số 337.6 nghìn người

Huyện Chương Mỹ nguyên xưa là phần đất của hai huyện Yên Sơn, Mỹ Lương thuộc phủ Quốc Oai, trấn Sơn Tây và huyện Chương Đức, thuộc phủ Ứng Thiên, trấn Nam Thượng Đến năm Gia Long 13 (1814), đổi sang phủ Ứng Hòa Đến năm Đồng Khánh thứ 3 (năm 1888) chia huyện Chương Đức thành hai huyện Yên Đức, thuộc phủ Mỹ Đức và huyện Chương Mỹ thuộc phủ Ứng Hòa, tỉnh Hà Đông Trải qua nhiều lần tách nhập tỉnh, hợp nhất Chương Mỹ lần lượt là huyện của các tỉnh Hà Đông, Hà Tây, Hà Sơn Bình rồi trở lại Hà Tây trước khi hợp nhất với Thủ đô Hà Nội vào ngày 01/8/2008 theo Nghị quyết 15 của Quốc hội khóa XII

Hình 1.1 Bản đồ hành chính huyện Chương Mỹ - thành phố Hà Nội

1.4.2 Đặc điểm địa hình địa mạo

Địa hình huyện Chương Mỹ vừa mang đặc trưng của vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng vừa mang đặc trưng của vùng bán sơn địa

Với tổng diện tích tự nhiên là 23.294 ha, đất canh tác 11.819 ha được chia thành 3 vùng rõ rệt

m đến +12 m Địa hình khu vực rất phức tạp, đất đai chia cắt bởi các khu vực gò đồi

và đồng trũng nên khả năng tiêu úng khó khăn Về thủy thế có xu hướng thấp dân từ dãy núi huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình về phía sông Bùi, sông Tích xen kẽ các ô trũng sâu và các dòng suối thoát lũ của 3 hồ (Đồng Sương, Văn Sơn, Miễu) nước lũ lên nhanh

- Vùng bãi ven sông Đáy: Gồm 9 xã , thị trấn

Giới hạn bởi đê Hữu Đáy và dòng sông Đáy gồm các xã: Phụng Châu, thị trấn Chúc Sơn, Thụy Hưng, Lam Điền, Hoàng Diệu, Thượng Vực, Văn Võ, Phú An Nam, Hòa Chính; có tổng diện tích tự nhiên là 5.111 ha, trong đó có 3.046 ha đất canh tác Cao

độ đất đai phân bố từ +4 m đến +7 m Thủy thế thấp dần ra sông Đáy

- Vùng trũng giữa huyện: Gồm 13 xã

Đây là vùng trồng lúa quan trọng của huyện từ tả sông Bùi đến đê Hữu Đáy gồm các xã: Đại Yên, Hợp Đồng, Quảng Bị, Tốt Động, Trung Hòa, Trường Yên, Thanh Bình, Đông Sơn, Đông Phương Yên, Phú Nghĩa, Ngọc Hòa, Tiên Phương, Đồng Phú

Diện tích đất tự nhiên: 7.908 ha, trong đó có 4.986 ha đất canh tác cao độ ruộng đất đại

đa số từ +4 m đến +5 m, nơi thấp từ +2 m đến +3 m, nơi cao từ +6 m đến +7 m Thủy

thế nhìn chung có xu hướng thấp dần từ Tây sang Đông và Bắc xuống Nam Tuy vậy, địa hình vùng này bị chia cắt các tuyến đường bao, đường giao thông, làng mạc tạo nên những khu vực trũng thấp rất khó khăn cho việc tiêu thoát úng

1.4.3 Tình hình dân sinh, kinh tế, xã hội

Toàn huyện có 32 đơn vị hành chính cấp xã gồm 30 xã và 2 thị trấn Người dân tộc

Kinh chiếm đại đa số, dân tộc Mường có 01 thôn Đồng Ké (thuộc xã Trần Phú); ngoài

ra còn có một số dân tộc thiểu số khác ở rải rác tại các xã, thị trấn Có gần 100 cơ quan, đơn vị Nhà nước Trung ương và Thành phố đóng trên địa bàn; Chương Mỹ có

01 khu công nghiệp, 9 cụm điểm công nghiệp và trên 10 nghìn cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp cá thể đang hoạt động mang lại hiệu quả kinh tế, góp phần chuyển dịch mạnh về cơ cấu kinh tế trong những năm qua

1.4.4 Tình hình mạng lưới giao thông

- Đường huyện:

Đường Nguyễn Văn Trỗi từ Chúc Sơn đi QL21A, mặt đường 12m, mặt đường 6m, đường bê tông hóa

Đường Đê Đáy từ Dốc Ninh đi Hũa Chính 21km, mặt đường 6m, được bê tông hóa

Đường Hạ Mục - Miếu Môn dài 8km, mặt đường 5m

+ Đường sông :

Sông Tích: Sông bắt đầu từ Ba Vì, đến Tân Trượng Chương Mỹ gặp sông Bùi, sông Tích mùa lũ lưu tốc dòng chảy mạnh, mùa khô nước cạn kiệt với đặc điểm như vậy sông Tích không có khả năng vận tải đáng kể

Sông Bùi: Có chiều dài 26 km, nối từ Hòa Bình, gặp sông Tích Đặc điểm của sông Bùi cũng giống như sông Tích không có khả năng vận tải

Sông Đáy: Bắt nguồn từ Đập Phùng Hiện nay sông này cũng hạn chế về vận tải Vào mựa khô, nước sông cạn kiệt so bị ngăn cách với sông Hồng với đập Đáy

- Mạng lưới điện phục vụ sản xuất và sinh hoạt: các xã đều có điện lưới, 100% nhân dân trong các xã sử dụng điện lưới Quốc gia

- Mạng lưới y tế từ huyện đến xã, thị trấn đang được đầu tư nâng cấp, cải tạo 100% trạm xá xã có bác sỹ để đáp ứng nhu cầu khám chữa bệnh cho nhân dân Chất lượng khám chữa bệnh đã được nâng lên Công tác vệ sinh môi trường phòng chống dịch bệnh đã thực hiện tốt hạn chế được dịch bệnh xảy ra

1.4.5 Hiện trạng sản xuất nông nghiệp

- Các loại cây trồng chính gồm có: Lúa, ngô, lạc, đậu, khoai, sắn

- Năng suất, sản lượng các loại cây trồng trong xã tương đối cao

- Năng suất cây trồng bình quân như sau (theo niên giám thống kê huyện Chương Mỹ năm 2009): Lúa 61.3 tạ/ha (vụ xuân 61.14 tạ/ha, vụ mùa 59.7 tạ/ha); Ngô 54.9 tạ/ha; Khoai lang 69.31 tạ/ha; Sắn 101.04 tạ/ha ; Lạc 24.3 tạ/ha; Đậu tương 29.93 tạ/ha

1.4.6 Đặc điểm khí tượng và thủy văn công trình

1.4.6.1 Mạng lưới các trạm đo và tình hình tài liệu hiện có

* Trạm đo thủy văn

Trong vùng nghiên cứu có các trạm quan trắc như trạm Ba Thá (trên sông Đáy), trạm Lâm Sơn (sông Bùi), ngoài ra còn kể đến trạm Sơn Tây (trên sông Hồng)

+ Trạm Ba Thá nằm giữa nơi giao nhau giữa sông Đáy và sông Bùi, trạm có liệt đo từ

1960 đến nay, từ năm 1981 đến nay chỉ đo H

+ Trạm thủy văn Lâm Sơn nằm trên sông Bùi (nằm ở huyện Lương Sơn - Hòa Bình)

đo Q, H từ năm 1970 đến nay

+ Trạm thủy văn Sơn Tây nằm trên sông Hồng đo Q, H từ năm 1956 đến nay

* Tài liệu khí tượng:

Tài liệu khí tượng có các trạm khí tượng Hà Đông (từ 936-1946, 1957-nay) Chương

Mỹ, Ba Thá, Lâm Sơn

Tài liệu mưa có hai trạm: Trạm Hà Đông (từ 1973-nay), trạm Ba Thá (từ 1960-nay), trạm Chúc Sơn (từ 1961-nay) tuy nhiên trạm này có số liệu quan trắc không được liên tục

1.4.6.2 Điều kiện khí tượng

- Khí hậu: Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, khí hậu chia thành 2 mùa rõ rệt: Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 5 năm sau

+ Về mùa mưa: Qua theo dõi nhiều năm cho thấy hàng năm chịu ảnh hưởng từ 810 cơn bão và áp thấp nhiệt đới kèm theo mưa vừa đến mưa to Tổng lượng mưa trung bình nhiều năm từ 16001800mm, có nơi lượng mưa  2000mm như Ba Vì chiếm 7075% tổng lượng mưa cả năm Thời gian mưa thường tập trung vào tháng 8 và tháng 9, cá biệt có năm mưa rất muộn như năm 1984, mưa lớn vào tháng 11 gây ngập úng làm mất trắng hơn 8 vạn ha lúa chín sắp gặt

+ Mùa khô: Lượng mưa không đáng kể, thời tiết khô hanh, mực nước các triền sông xuống thấp

- Nhiệt độ:

+ Nhiệt độ bình quân năm: 23.90C

+ Nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất: 29.20C

+ Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất: 10.00C  13.00C

+ Nhiệt độ cao nhất trong năm (tháng 5.6): 39.00C

+ Nhiệt độ thấp nhất trong năm (tháng 1.2): 7.00C  10.00C

- Điều kiện thủy văn công trình

Ảnh hưởng của điều kiện thủy văn công trình chủ yếu là vấn đề phân lũ sông Hồng

vào sông Đáy và ảnh hưởng của lũ rừng ngang

Vấn đề phân lũ: khi mực nước lũ tại Hà Nội vượt quá 11.5m và có khả năng còn nên cao hơn 12.0m thì mở đập Đáy Những lần phân lũ như các năm 1940,1945,1947,1969

và 1971 Đến ngày 31-3-2010 Thủ tướng Chính phủ có công văn số 528/TTg-KTN về việc điều chỉnh nhiệm vụ phân lũ chậm lũ hệ thống sông Hồng bảo vệ an toàn cho thủ

đô Hà Nội trong đó có nêu: đồng ý nguyên tắc không sử dụng các công trình phân lũ, chậm lũ như một biện pháp trong phòng, chống lũ cho đồng bằng sông Hồng khi hồ Sơn La tham gia điều tiết cắt giảm lũ cho hạ lưu Như vậy vấn đề phân lũ vào sông Đáy sẽ không đề cập và phân tích chi tiết trong phạm vi dự án này

Ảnh hưởng của lũ rừng ngang: lũ rừng ngang của dãy núi phía tây có ảnh hưởng rất lớn tới tình hình ngập lũ thuộc các vùng dự án thuộc huyện Chương Mỹ Lưu lượng lũ trung bình 138 m3/s một số đỉnh lũ trung bình đạt 4.17 m3/s/km2 Những năm lũ lớn lưu lượng lũ lớn nhất đạt 501 m3/s Max=15.1 m3/s/km2 Qua số liệu thống kê cho thấy xuất hiện lũ lớn nhất của lũ rừng ngang với lũ dòng chính trên sông Đáy tại Ba Thá không giống nhau, tuy nhiên những trận lũ lớn trên lưu vực sông Đáy như các năm

1985, 1980, 1984 thì lũ rừng ngang cũng rất lớn mô số đỉnh lũ tại Lâm Sơn đạt 10-11

m3/s/km2

Từ các phân tích trên, với vùng dự án hiện nay chủ yếu là ảnh hưởng của lũ rừng ngang là chính và xét tới trong tương lai nếu bỏ phân lũ thì cần có giải pháp cải tạo nâng cấp các tuyến đê trong vùng nhằm hạn chế ảnh hưởng của lũ rừng ngang

1.4.6.3 Mạng lưới sông ngòi, ao hồ

Chạy qua địa phận huyện Chương Mỹ có 03 con sông lớn: sông Đáy, sông Bùi, sông Tích và ảnh hưởng của sông Hồng (khi có phân lũ)

+ Sông Đáy: Chảy qua địa phận huyện 28km từ xã Phụng Châu đến Ba Thá Nói chung sông Đáy về mùa mưa nước không lớn vì thực chất là con sông cụt giới hạn bởi đập Đáy, chỉ loại trừ khi phân lũ còn lại sông Đáy qua nhiều năm cho thấy mực nước không ảnh hưởng nhiều đến việc tiêu thoát úng

+ Sông Bùi: bắt nguồn từ huyện Lương Sơn tỉnh Hòa Bình, gặp sông Tích tại Tân

Trượng, đoạn chảy qua huyện dài 23 km và nhập vào sông Đáy tại Ba Thá

Đặc điểm riêng của sông này hẹp chảy quanh co (đã có 3 đoạn nắn thẳng thời kỳ 3 khu bốn khúc) Song qua thực tế thấy mức độ xuất hiện lũ nhanh do mưa thượng nguồn dồn về làm cho mực nước sông dâng lên rất nhanh Qua theo dõi cho thấy trong một ngày mực nước từ (+4.90) dâng lên (+6.4) Cao nhất là năm 2008 là (+7.42) trên báo động số 3 là 0.42cm

Các công trình tiêu úng tự chảy: Cống Kim Nê, Yên Duyệt và công tác bảo vệ đê kể

cả phía Tả và Hữu đều bị hạn chế nhất định và phụ thuộc vào mức độ lên nhanh chậm của sông Bùi

+ Sông Tích: chảy qua địa phận huyện 5km hợp với sông Bùi tại Tân Trượng xã Thủy Xuân Tiên Đối với sông Tích ảnh hưởng của nó đến việc tiêu úng là không lớn, cống tiêu tự chảy: Cống Bò Đái của khu vực tiêu Đông Sơn

+ Sông Hồng: sông Hồng chỉ ảnh hưởng đến huyện khi mực nước sông Hồng tại Hà Nội lên trên (+12.80) Tức là chuẩn bị phương án phân lũ Nếu phân lũ qua đập Đáy với Q=5.000m3/s thì mực nước tại Ba Thá sẽ là (+8.80) Lúc này các phương án chống úng đều vô hiệu mà chuyển sang thực hiện phương án phân lũ

Ảnh hưởng của các hồ Đồng Sương, Văn Sơn, Hồ Miễu (phía Lương Sơn – Hòa Bình) đây là những hồ nhỏ có nhiệm vụ tạo nguồn nước tưới cho diện tích của 9 xã vùng bán sơn địa hữu sông Bùi và một phần tích nước hạn chế nước rừng ngang ngoài ra còn kết hợp nuôi trồng thủy sản của 3 hồ

+ Hồ Đồng Sương: xây dựng năm 1969-1972 với đập chính dài 3150m, đập phụ dài 700m cao trình đỉnh đập (+21.00) Đập tràn kiểu tràn dọc, chiều rộng đỉnh tràn 180.0m với cao trình ngưỡng tràn (+18.2) Dung tích thiết kế 10.0 106 m3, diện tích lòng hồ 1.050ha Cống lấy nước có khẩu diện 100cm bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ

+ Hồ Miễu: xây dựng năm 1966-1967, với đập chính dài 400m, cao trình đỉnh đập (+41.00) Đập tràn kiểu Ophixerop rộng 61.63m với cao trình ngưỡng tràn (+39.5) Dung tích thiết kế 2.5 106 m3 diện tích lòng hồ 17ha Cống lấy nước 60cm kiểu nút chai, cao trình đáy cống (+33.0) diện tích tưới thiết kế 250ha

+ Hồ Văn Sơn: xây dựng năm 1968-1969 với đập chính dài 1500m, cao trình đỉnh đập (+21.00); đập tràn kiểu tràn dọc, chiều rộng đỉnh tran 15.0m với cao trình ngưỡng tràn (+19.5) Dung tích thiết kế 7.0.106 m3, diện tích lòng hồ 167ha Cống lấy nước: 02 cống gồm cống số 1 có khẩu diện 60cm bằng bê tông đúc sẵn, cao trình đáy cống (+13.0) và cống số 2 có khẩu diện 80cm bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ, cao trình đáy cống (+12.50)