Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước phuc vụ sản xuất nông nghiệp vùng đồng bằng sông hồng

LỜI CAM ĐOAN Tên tác giả : Phạm Chiến Thắng Học viên cao học : 23Q11 Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu tác động biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước phục vụ sản xuất nông nghiệp vùng đồng sông Hồng” Tôi xin cam kết: Luận văn cơng trình nghiên cứu cá nhân thực hướng dẫn khoa học TS Lê Xuân Quang TS Ngô Văn Quận Các số liệu sử dụng để tính tốn trung thực, kết nghiên cứu đề tài luận văn chưa cơng bố hình thức Tôi xin chịu trách nhiệm đề tài luận văn / Tác giả Phạm Chiến Thắng i LỜI CÁM ƠN Luận văn Thạc sĩ “Nghiên cứu tác động biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước phục vụ sản xuất nông nghiệp vùng đồng sơng Hồng” hồn thành với giúp đỡ chân thành nhiệt tình Thầy Viện nước, tưới tiêu môi trường; trường Đại học Thủy Lợi, đồng nghiệp, gia đình nỗ lực thân suốt trình học tập thực luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành tới TS Lê Xuân Quang TS Ngô Văn Quận người Thầy ln tận tình hướng dẫn góp ý suốt trình làm luận văn Tác giả xin cảm ơn anh, chị Viện nước, tưới tiêu môi trường tạo điều kiện giúp đỡ cung cấp số liệu thông tin liên quan để tác giả làm sở nghiên cứu hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Thầy, Cơ trường Đại học Thủy Lợi, phịng Đào tạo Đại học sau Đại học giúp đỡ thời gian tác giả học tập nghiên cứu trường Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu trường Cao đẳng Thủy lợi Bắc Bộ nơi tác giả công tác tạo điều kiện tốt để tác giả yên tâm học tập hoàn thành luận văn Cuối tác giả chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp cổ vũ, khích lệ tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tập hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, Ngày tháng năm 2016 Tác giả Phạm Chiến Thắng ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU vii PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT PHỤC VỤ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1.1.1 Các nghiên cứu liên quan giới 1.1.2 Các nghiên cứu liên quan nước 1.2 Tổng quan vùng nghiên cứu 1.2.1 Phạm vi nghiên cứu 1.2.2 Điều kiện tự nhiên 1.2.3 Tình hình dân sinh kinh tế 21 1.2.4 Hiện trạng tài nguyên nước mặt vùng đồng sông Hồng .22 1.2.5 Hiện trạng tưới sản xuất nông nghiệp vùng đồng sông Hồng 23 1.2.6 Phương hướng phát triển kinh tế xã hội đến năm 2030 37 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU43 2.1 Các kịch BĐKH lựa chọn kịch .43 2.1.1 Các kịch biến đổi khí hậu cho Việt Nam .44 2.1.2 Lựa chọn kịch BĐKH cho vùng nghiên cứu .46 2.2 Lựa chọn mô hình 46 2.2.1 Giới thiệu tổng quan 46 2.2.2 Mơ hình Mike Nam 47 2.2.3 Mô hình MIKE 11 56 2.2.4 Mơ hình Cropwat 8.0 76 iii CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT PHỤC VỤ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG 80 3.1 Tính toán nhu cầu nước 80 3.1.1 Các tiêu cấp nước 80 3.1.2 Kết tính tốn nhu cầu nước 84 3.2 Tính tốn lưu lượng biên mùa kiệt hệ thống ĐBSH 88 3.2.1 Lựa chọn năm điển hình 88 3.3 Tính tốn nguồn nước Sơn Tây 91 Cơ sở để xây dựng phương án 91 3.3.1 Lịch thời vụ yêu cầu sử dụng nước 91 3.3.2 Thực tiễn vận hành điều tiết nước cấp nước cho hạ du 91 3.4 Mực nước biên triều cửa ĐBSH 98 3.5 Kết tính tốn thủy lực dòng chảy 102 3.5.1 Xây dựng kịch tính tốn 102 3.5.2 Kết tính tốn thủy lực lưu vực sơng 103 3.6 Phân tích ảnh hưởng BĐKH đến tài nguyên nước mặt phục vụ sản xuất nông nghiệp vùng ĐBSH 107 3.6.1 Kịch biến đổi khí hậu vùng đồng sông Hồng 107 3.6.2 Ảnh hưởng BĐKH đến tài nguyên nước mặt phục vụ sản xuất nông nghiệp vùng ĐBSH 119 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO 127 iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bản đồ lưu vực sơng Hồng-Thái Bình vùng ĐBSH Hình 1.2 Phân phối dòng chảy năm Sơn Tây, Hà Nội Thượng Cát 18 Hình 2.1 Cấu trúc mơ hình NAM 49 Hình 2.2 Kết hiệu chỉnh (a) kiểm nghiệm (b) mơ hình NAM trạm Ba Thá 53 Hình 2.3 Kết hiệu chỉnh (a) kiểm nghiệm (b) mơ hình NAM trạm Chũ 54 Hình 2.4 Kết hiệu chỉnh (a) kiểm nghiệm (b) mơ hình NAM trạm Gia Bảy54 Hình 2.5 Sơ đồ sai phân hữu hạn điểm ẩn Abbott 58 Hình 2.6 Sơ đồ sai phân điểm ẩn Abbott mặt phẳng x~t 58 Hình 2.7 Sơ đồ tính tốn thuỷ lực mơ diễn biến thủy lực, mặn mạng sơng Hồng-Thái Bình 62 Hình 2.8 Kết kiểm định mơ hình thủy lực năm 2010, đường mô (đỏ), đường quan trắc (xanh) 72 Hình 2.9 Kết kiểm định mơ hình thủy lực năm 2011 số vị trí, đường mơ (đỏ), đường quan trắc (xanh) 74 Hình 3.1 Lưu lượng Sơn Tây mực nước Hà Nội giai đoạn I-V/2007 92 Hình 3.2 Lưu lượng Sơn Tây mực nước Hà Nội giai đoạn I-V/2008 93 Hình 3.3 Lưu lượng Sơn Tây mực nước Hà Nội giai đoạn I-V/2009 94 Hình 3.4 Lưu lượng Sơn Tây mực nước Hà Nội giai đoạn I-V/2010 95 Hình 3.5 Lưu lượng Sơn Tây mực nước Hà Nội giai đoạn I-V/2011 96 Hình 3.6 Lưu lượng Sơn Tây mực nước Hà Nội giai đoạn I-V/2012 97 Hình 3.7 Biến trình mực nước triều cửa sơng Đáy trạm Hịn Dấu .100 Hình 3.8 Biến trình mực nước triều cửa sơng Ninh Cơ trạm Hịn Dấu 100 Hình 3.9 Biến trình mực nước triều cửa sơng Hồng trạm Hịn Dấu 101 Hình 3.10 Biến trình mực nước triều cửa sông Trà Lý trạm Hịn Dấu .101 Hình 3.11 Biến trình mực nước triều cửa sơng Thái Bình trạm Hịn Dấu 101 Hình 3.12 Biến trình mực nước triều cửa sơng Văn Úc trạm Hịn Dấu 101 Hình 3.13 Biến trình mực nước triều cửa sơng Văn Úc trạm Hịn Dấu 102 Hình 3.14 Biến trình mực nước triều cửa sơng Cấm trạm Hịn Dấu 102 Hình 3.15 Biến trình mực nước triều cửa sông Đá Bạch trạm Hịn Dấu 102 v Hình 3.16 Quan hệ dịng chảy Sơn Tây mực nước phía hạ du sông Hồng 105 Hình 3.17 Quan hệ dịng chảy Sơn Tây mực nước phía hạ du hệ thống sơng Thái Bình 106 Hình 3.18 Đường quan hệ mực nước lưu lượng Sơn Tây sơng Hồng từ năm 2001 ÷ 2008 118 Hình 3.19 Đường quan hệ mực nước lưu lượng Hà Nội sông Hồng từ năm 2001 ÷ 2008 118 Hình 3.20 Đường quan hệ mực nước lưu lượng Thượng Cát sông Đuống từ năm 2001 ÷ 2008 118 Hình 3.21 Cơ cấu sử dụng nước thời kỳ 120 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Nhiệt độ khơng khí trung bình thời đoạn .10 Bảng 1.2 Độ ẩm tương đối trung bình tháng năm 11 Bảng 1.3 Tốc độ gió trung bình tháng năm 12 Bảng 1.4 Lượng bốc trung bình thời kỳ 13 Bảng 1.5 Sự thay đổi lượng mưa năm, mùa mưa, mùa khô qua thập kỷ .14 Bảng 1.6 Đặc trưng dịng chảy trung bình tháng năm hai thời kỳ (1957÷1987) (1988÷2010) 19 Bảng 1.7 Đơn vị hành chính, diện tích dân số 2015 21 Bảng 1.8 Tổng hợp cơng trình tưới khu sơng Lơ - Phó đáy 24 Bảng 1.9 Tổng hợp cơng trình tưới vùng sơng Cầu - Sông Thương 25 Bảng 1.10 Tổng hợp trạng tưới vùng Hữu sông Hồng 27 Bảng 1.11 Tổng hợp trạng tưới vùng Tả sông Hồng .30 Bảng 1.12 Tổng hợp trạng tưới vùng hạ du sơng Thái Bình 32 Bảng 1.13 Diện tích lúa vụ chiêm xuân tỉnh vùng ĐBSH 33 Bảng 1.14 Thống kê số lượng đàn gia súc, gia cầm vùng ĐBSH 34 Bảng 1.15 Diện tích sản lượng nuôi trồng thủy sản tỉnh vùng ĐBSH .35 Bảng 1.16 Diện tích ni trồng thủy sản nước nước lợ tỉnh ven biển ĐBSH .36 Bảng 1.17 Dự báo phát triển dân số vùng ĐBSH 38 Bảng 1.18 Quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp vùng ĐBSH đến năm 2030 .39 Bảng 1.19 Quy hoạch sử dụng đất đến năm tỉnh vùng nghiên cứu 39 Bảng 1.20 Dự kiến diện tích loại trồng vùng ĐBSH đến năm 2030 40 Bảng 1.21 Dự kiến đàn gia súc gia cầm vùng ĐBSH đến năm 2030 41 Bảng 1.22 Dự kiến diện tích NTTS vùng ĐBSH đến năm 2030 42 Bảng 1.23 Diện tích khu cơng nghiệp tỉnh vùng ĐBSH đến năm 2030 42 Bảng 2.1 Mức tăng nhiệt độ (oC) trung bình năm so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch phát thải 44 Bảng 2.2 Mức thay đổi(%)lượng mưa trung bình năm so với thời kỳ1980÷1999 theo kịch phát thải 45 vii Bảng 2.3 Trọng số trạm mưa tính theo phương pháp đa giác Thiessen 53 Bảng 2.4 Kết thông số mơ hình tiểu lưu vực 55 Bảng 2.5 Các khu mô lượng mưa dòng chảy mặt 55 Bảng 2.6 Địa hình lịng dẫn sơng Hồng- Thái Bình 65 Bảng 2.7 Các trạm thủy văn dùng để hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 67 Bảng 2.8 Thống kê biên biên nhập lưu 68 Bảng 2.9 Kết hiệu chỉnh thơng số mơ hình 71 Bảng 2.10 Kết kiểm định thơng số mơ hình thủy lực 73 Bảng 2.11 Hệ số trồng số loại trồng 78 Bảng 3.1 Mơ hình mưa tưới thiết kế vụ chiêm xuân vùng ĐBSH 81 Bảng 3.2 Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt 83 Bảng 3.3 Tính tốn nhu cầu nước cho tồn vùng ĐBSH năm 2015 85 Bảng 3.4 Tính tốn nhu cầu nước cho tồn vùng ĐBSH năm 2030 86 Bảng 3.5 Nhu cầu nước tỉnh vùng nghiên cứu phân theo ngành sử dụng nước năm 2015 87 Bảng 3.6 Nhu cầu nước phân theo ngành sử dụng nước giai đoạn 2030 88 Bảng 3.7 Kết tính dịng chảy năm mức biến động đến năm 2030 so với thời kỳ 1980÷1999 90 Bảng 3.8 Lịch gieo cấy vụ chiêm xuân số năm gần 91 Bảng 3.9 Lưu lượng, mực nước đợt xả năm 2007 92 Bảng 3.10 Lưu lượng xả đợt xả năm 2008 93 Bảng 3.11 Lưu lượng, mực nước đợt xả năm 2009 94 Bảng 3.12 Lưu lượng, mực nước đợt xả năm 2010 95 Bảng 3.13 Lưu lượng, mực nước đợt xả năm 2011 96 Bảng 3.14 Lưu lượng, mực nước đợt xả năm 2012 97 Bảng 3.15 Tổng hợp lưu lượng ngày Sơn Tây thời gian gần 98 Bảng 3.16 Tọa độ cửa sông tính tốn 99 Bảng 3.17 Mối quan hệ dòng chảy Sơn Tây mực nước phía hạ du 106 Bảng 3.18 Nhiệt độ khơng khí trung bình qua thời kỳ 107 Bảng 3.19 Các cơng trình hồ chứa phía Trung Quốc 108 Bảng 3.20 Tổng lượng nước Hà Giang 110 viii Bảng 3.21 Đặc trưng dòng chảy qua thời kỳ tỷ lệ % so với trung bình nhiều năm trạm Ghềnh Gà, sơng Lô .110 Bảng 3.22 Đặc trưng dòng chảy qua thời kỳ tỷ lệ % so với trung bình nhiều năm trạm Yên Bái, sông Thao 111 Bảng 3.23 Đặc trưng dòng chảy qua thời kỳ tỷ lệ % so với trung bình nhiều năm trạm Hịa Bình sơng Đà 111 Bảng 3.24 Lưu lượng trung bình tháng năm trước sau có hồ thượng nguồn .112 Bảng 3.25 Đặc trưng lưu lượng trung bình tháng, tháng nhỏ trước sau có hồ chứa lớn thượng nguồn 114 Bảng 3.26 Đặc trưng lưu lượng nhỏ tuyệt đối trước sau có hồ chứa lớn thượng nguồn .114 Bảng 3.27 Đặc trưng mực nước thấp qua thời kỳ trạm thủy văn Hà Nội 115 Bảng 3.28 Đặc trưng mực nước thấp trước sau có hồ chứa lớn (m) 116 Bảng 3.29 Đặc trưng mực nước TB tháng qua thời kỳ trạm thủy văn Hà Nội .116 Bảng 3.30 Đặc trưng mực nước đỉnh chân triều 119 Bảng 3.31 Lưu lượng sông 122 Bảng 3.32 Mực nước sông 123 Bảng 3.33 Chiều sâu xâm nhập mặn đến nông độ 1g/l sông .123 ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải BĐKH Biến đổi khí hậu CNH-HĐH Cơng nghiệp hóa - Hiện đại hóa ĐBSH Đồng sông Hồng NBD Nước biển dâng LVS Lưu vực sông IWE Viện nước, tưới tiêu môi trường KTTV&MT Khí tượng thủy văn mơi trường TNN Tài ngun nước GDP Tổng thu nhập quốc nội UNDP Cơ quan phát triển liên hợp quốc IPCC Ban Liên Chính Phủ Biến đổi khí hậu NCN Nhu cầu nước NTTS Ni trồng thủy sản x (9/V/1960) trước có hồ chứa lớn sau có hồ chứa lớn giá trị đạt 340 m3/s (29/XII/2009) Tại trạm Thượng Cát sông Đuống giá trị đạt 26 m3/s (28/IV/1958)) trước có hồ chứa lớn sau có hồ chứa lớn giá trị đạt 91 m3/s (ngày 5/IV/1988) + Sự biến động lưu lượng kiệt với thay đổi mặt cắt tình trạng xói sâu dẫn đến hạ thấp mực nước hạ du sông Hồng Bảng 3.25 Đặc trưng lưu lượng trung bình tháng, tháng nhỏ trước sau có hồ chứa lớn thượng nguồn Đơn vị (m3/s) Trạm Sơn Tây Hà Nội Thượng Cát Thời Kỳ XI XII I II III IV V Q tháng Q tb1 (56-87) 2762 1679 1283 1072 905 1072 1899 905 Q (56-87) 1623 1087 853 816 623 Q tb2 (88-09) 2353 1450 1338 1259 1309 1478 2361 1259 Q (88-09) 1250 803 790 721 635 623 711 769 647 1245 647 Q tb1 (56-87) 2187 1371 1043 887 763 906 1490 763 Q (56-87) 1306 917 482 757 669 605 700 482 Q tb2 (88-09) 1746 1080 971 930 979 1670 1715 930 Q (88-09) 891 656 619 582 641 558 930 558 Q tb1 (56-87) 688 368 237 186 154 197 397 154 Q (56-87) 288 154 102 64 59 44 88 44 Q tb2 (88-09) 750 471 407 377 394 448 719 377 Q (88-09) 358 212 198 171 150 109 266 109 Bảng 3.26 Đặc trưng lưu lượng nhỏ tuyệt đối trước sau có hồ chứa lớn thượng nguồn Trạm Sơn Tây Thời Kỳ Q tb1 (56-87) XI XII I II 1884 1303 1067 885 Q (56-87) 1290 850 770 114 638 Q ngày III IV V 725 724 935 724 554 510 380 380 nhỏ Hà Nội Thượng Cát Q tb2 (88-09) 1497 1169 1098 1011 1026 1129 1352 1011 Q (88-09) 865 596 460 465 525 673 460 Q tb1 (56-87) 1536 1075 881 743 628 631 788 628 590 Q (56-87) 1030 740 670 570 436 366 314 314 Q tb2 (88-09) 1092 843 787 719 740 839 936 719 Q (88-09) 394 340 514 377 385 462 548 340 Q tb1 (56-87) 413 258 199 161 154 148 189 148 Q (56-87) 204 108 80 46 34 26 33 26 Q tb2 (88-09) 485 357 320 285 294 328 370 285 Q (88-09) 255 146 152 103 97 91 150 91 - Biến đổi mực nước mùa kiệt hạ du sơng Hồng + Tại trạm Hà Nội: Khi chưa có hồ chứa lớn Hịa bình, Thác Bà Tun Quang mực nước sông Hồng Hà Nội tháng mùa kiệt thấp quan trắc 1,57 m (III/1956) Khi có hồ tham gia vào điều tiết nước vào tháng mùa kiệt hạ du sơng Hồng mực nước sơng Hồng Hà Nội lại hạ thấp đạt tới mức lịch sử, mực nước Hà Nội đạt 0,94 m (I/2010), 0,10 m (II/2010) 0,4 m (III/2010) + Mực nước sông Hồng thấp xảy hồ chứa Hịa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang xả nước hồ ngừng xả nước + Nếu xét giá trị mực nước trung bình tháng trạm thủy văn Hà Nội 02 thời kỳ 1956÷1987 1988÷2008 cho thấy mực nước thời kỳ sau có hồ Hịa bình Tun Quang nước trung bình tháng I giảm 0,21 m 0,03 m vào tháng II từ 0,57÷1,5 m từ tháng IX ÷XII hồ tích nước + Nếu so sánh mực nước trung bình tháng thời từ 2005÷2008 thời kỳ mực nước sơng Hồng Hà Nội đạt thấp mực nước trung bình tháng thời kỳ thấp mực nước trung bình tháng trước có hồ chứa lớn Hịa Bình, Tun Quang 0,75 m (tháng I), 0,63 m (tháng II), 0,40 m (tháng III) 2,06 m (tháng IX) hồ tích nước Bảng 3.27 Đặc trưng mực nước thấp qua thời kỳ trạm thủy văn Hà Nội 115 Tháng I II III IV Hmin (1956-1987) (m) 2,10 1,92 1,57 1,67 Năm 1963 1956 1956 1958 Hmin (1988-2013) (m) 0,94 0,10 0,40 1,16 Năm 2010 2010 2010 2007 Bảng 3.28 Đặc trưng mực nước thấp trước sau có hồ chứa lớn (m) Sơn Tây Hà Nội Thượng Cát Tháng H H H - H H H H2min H -H H -H (56-87) (88-08) H (56-87) (88-08) (56-87) (88-08) I 4,53 3,77 -0,76 2,10 1,12 -0,98 2,30 1,36 -0,94 II 4,23 3,27 -0,96 1,92 0,80 -1,12 2,22 1,04 -1,18 III 3,86 3,40 -0,46 1,57 1,00 -0,57 1,92 1,15 -0,77 IV 3,74 3,60 -0,14 1,67 1,16 -0,51 1,82 1,34 -0,48 V 3,47 3,94 0,47 1,74 1,46 -0,28 1,90 1,52 -0,38 VI 3,88 4,55 0,67 1,86 2,16 0,30 1,85 2,31 0,46 VII 6,60 7,11 0,51 3,61 4,17 0,56 3,90 4,14 0,24 VIII 7,53 7,11 -0,42 4,72 4,12 -0,60 5,59 4,12 -1,47 IX 7,03 5,41 -1,62 4,38 2,61 -1,77 4,43 2,77 -1,66 X 6,60 5,21 -1,39 3,99 2,40 -1,59 4,04 2,61 -1,43 XI 5,50 4,54 -0,96 3,04 1,76 -1,28 3,18 2,01 -1,17 XII 4,78 3,92 -0,86 2,47 1,30 -1,17 2,63 1,42 -1,21 Năm 3,47 3,27 -0,20 1,57 0,80 -0,77 1,82 1,04 -0,78 Bảng 3.29 Đặc trưng mực nước TB tháng qua thời kỳ trạm thủy văn Hà Nội Đặc trưng H tb1 (56-87) H tb2 (88-08) H tb2 - H tb1 H tb3 (05-08) H tb3 - H tb1 Tháng (m) (m) (m) (m) (m) I 3,04 2,82 -0,21 2,28 -0,75 II 2,74 2,71 -0,03 2,11 -0,63 III 2,48 2,67 0,19 2,00 -0,49 IV 2,74 3,04 0,31 2,14 -0,60 V 3,59 3,83 0,24 3,09 -0,50 116 Đặc trưng H tb1 (56-87) H tb2 (88-08) H tb2 - H tb1 H tb3 (05-08) H tb3 - H tb1 Tháng (m) (m) (m) (m) (m) VI 5,88 5,62 -0,26 4,52 -1,35 VII 7,75 8,20 0,45 7,28 -0,47 VIII 8,51 7,62 -0,90 6,85 -1,66 IX 7,50 5,99 -1,50 5,44 -2,06 X 5,83 5,03 -0,81 4,54 -1,29 XI 4,71 3,99 -0,72 3,75 -0,96 XII 3,61 3,04 -0,57 2,40 -1,21 Năm 4,86 4,55 -0,32 3,87 -1,00 Sau có hồ chứa mực nước trung bình thấp tháng kiệt thấp trước có hồ chứa thượng nguồn Như tác dụng việc điều tiết hồ chứa không làm gia tăng mực nước hạ du lưu lượng gia tăng tháng mùa kiệt từ tháng II ÷ IV khơng nhiều, đồng thời xói lịng sơng gây hạ thấp mực nước hạ du * Sự thay đổi đường quan hệ lưu lượng mực nước phần nước thấp Sự thay đổi đường quan hệ mực nước lưu lượng phần nước thấp cho thấy sau trạm: - Tại Sơn Tây: Cùng cấp lưu lượng 1500 m3/s, mực nước năm 2007, 2008 hạ thấp 1,4÷1,5 m so với thời kỳ 2001, 2002 - Tại Hà Nội: Cùng cấp lưu lượng 1000 m3/s, mực nước năm 2007, 2008 hạ thấp 1,0÷1,1 m so với thời kỳ 2001, 2002 - Tại Thượng Cát: Cùng cấp lưu lượng 600 m3/s, mực nước năm 2007, 2008 hạ thấp 2,0÷2,2 m so với thời kỳ 2001, 2002 3500 2008 2007 2006 3000 2005 2004 2500 2001 2002 2003 2000 2003 2001 2004 2002 2006 2005 1500 2007 2008 1000 500 3.5 4.5 5.5 117 6.5 Hình 3.18 Đường quan hệ mực nước lưu lượng Sơn Tây sông Hồng từ năm 2001 ÷ 2008 Q (m3/s) 2500 2007 2000 2006 2001 2008 2002 2005 2002 1500 2003 2003 2004 2001 2005 2006 1000 2007 2008 500 1.4 1.9 2.4 3.4 2.9 3.9 H(m) Hình 3.19 Đường quan hệ mực nước lưu lượng Hà Nội sông Hồng từ năm 2001 ÷ 2008 Q(m3 /s) 2000 2008 1800 1600 1400 1200 2007 2001 2006 2002 2005 2003 2004 2004 1000 2005 2001 2006 2002 2001 2003 800 2007 2008 600 400 200 1.5 2.5 3.5 4.5 H(m) Hình 3.20 Đường quan hệ mực nước lưu lượng Thượng Cát sông Đuống từ năm 2001 ÷ 2008 * Biến đổi đặc trưng triều - Về mùa kiệt: Ở đồng sông Hồng vào mùa kiệt dao động triều lan rộng tới cửa sông Công sông Cầu, Bến Thôn sông Thương, Chũ sông Lục Nam, Hà Nội sông Hồng, Ba Thá sông Đáy - Về mùa lũ: Dao động triều ảnh hưởng vào sâu không 50 km sơng Thái Bình khơng q 30 km sông Hồng Biên độ dao động triều sông giảm nhanh dịng sơng Hồng, Đáy sơng Thái Bình giảm chậm * Sự biến động giá trị trung bình chu kỳ triều 118 Đường lũy tích chuẩn sai mực nước đỉnh triều Hịn Dấu từ 1956÷2008 cho thấy sau: - Trong giai đoạn phân thành 03 chu kỳ triều 1956÷1972, 1973÷1992, 1993÷2008 - Giá trị trung bình đỉnh triều chu kỳ 1973÷1992 cao chu kỳ 1956÷1972 14 cm - Giá trị trung bình đỉnh triều cao chu kỳ 1933÷2008 cao chu kỳ 1956÷1972 18 cm - Giá trị trung bình chân triều nhỏ chu kỳ 1986÷2013 thấp chu kỳ 1956÷1985 01 cm Điều cho thấy mực nước trung bình 01 chu kỳ triều gần có gia tăng mực nước chân triều Bảng 3.30 Đặc trưng mực nước đỉnh chân triều Đỉnh triều (H max ) Thời kỳ Thời kỳ Chân triều (H ) H max-TB_ ΔH (cm) so H min-TB ΔH (cm) so (cm) với (1956÷1972) (cm) với (1956÷1985) TB(56-08) 376 TB(56-08) 16 TB(56-72) 366 TB(56-85) 16 TB(73-92) 379 14 TB(86-08) 15 -1 TB(93-13) 384 18 3.6.2 Ảnh hưởng BĐKH đến tài nguyên nước mặt phục vụ sản xuất nông nghiệp vùng ĐBSH 3.6.2.1 Đối với cấp nước * Sự thay đổi nhu cầu nước Tổng hợp nhu cầu dùng nước ngành kinh tế toàn vùng giai đoạn đến năm 2030 với tần suất 85% có BĐKH khơng tính đến BĐKH sau: - Nhu cầu nước toàn vùng giai đoạn 2015 khơng tính đến biến đổi khí hậu 12,1 tỷ m3, giai đoạn 2030 12,5 tỷ m3 Lưu lượng u cầu khơng tính đến biến đổi khí hậu 119 lớn vào tháng với 1.065,6 m3/s giai đoạn 989,7 m3/s vào năm 2030 Trong nhu cầu nước cho thị, cơng nghiệp môi trường tăng nhanh, nhu cầu nước nông nghiệp giảm làm giảm áp lực lên công trình tưới - Nhu cầu nước tồn vùng giai đoạn có tính đến biến đổi khí hậu 12,1 tỷ m3 giai đoạn 2030 12,65 tỷ m3 Lưu lượng u cầu có tính đến biến đổi khí hậu lớn vào tháng với 998,6 m3/s, vào năm 2030 Trong đó, nhu cầu nước cho thị, cơng nghiệp môi trường tăng nhanh, nhu cầu nước nông nghiệp giảm làm giảm áp lực lên cơng trình cấp nước Như tổng nhu cầu nước năm tương lai tăng nhẹ lưu lượng yêu cầu lớn năm (tháng 2) lại giảm dần q trình thị hố làm giảm đất canh tác, đặc biệt khu vực thuộc Hà Nội, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc, Hưng Yên Hải Dương - Ở giai đoạn 2015 nhu cầu nước ngành nông nghiệp chiếm tới 72%, môi trường 9% , thuỷ sản 7%, công nghiêp 5% sinh hoạt 6% - Đến giai đoạn 2030 nhu cầu nước ngành nông nghiệp giảm cịn chiếm 59%, mơi trường 9% , thuỷ sản 8%, công nghiệp 11% sinh hoạt 10% Dự báo tác động biến đổi khí hậu đến 2030 nhu cầu nước có tính đến ảnh hưởng biến đổi khí hậu tăng so với khơng tính đến ảnh hưởng biến đổi khí hậu 4,4% Hình 3.21 Cơ cấu sử dụng nước thời kỳ 120 3.6.2.2 Thay đổi lưu lượng mực nước đến Để thấy tác động BĐKH-NBD đến công tác cấp nước cho ngành kinh tế dân sinh cần diễn toán thủy lực mùa kiệt, tương lai nhu cầu nước phục vụ cho nông nghiệp chiếm tỷ lệ lớn tổng lượng nước sử dụng xã hội, đặc biệt thời gian đổ ải, thời kỳ có nhu cầu nước lớn năm đồng thời lượng nước đến hạn chế Do thời đoạn tính tốn thực kéo dài tháng từ 15/1÷15/2 với dịng chảy đến tương ứng với tần suất 85% (Theo quy phạm tính tốn cấp nước tưới áp dụng cho vùng ĐBSH) Các trường hợp tính tốn thủy lực mùa kiệt tiến hành điều kiện kinh tế xã hội, khí tượng thủy văn năm 2015 tương lai với mốc thời gian đến năm 2030 có tính đến tác động BĐKH - NBD Nội dung cụ thể trường hợp tính tốn là: * TU10: Dịng chảy kiệt P= 85% tự nhiên (không cấp nước) * TU11: Điều kiện khí tượng thủy văn kinh tế xã hội năm 2015 * TU31: Điều kiện kinh tế xã hội theo dự báo phát triển đến năm 2030 điều kiện khí tượng thủy văn bình thường * TU32: Điều kiện kinh tế xã hội theo dự báo phát triển đến năm 2030 khí tượng thủy văn chịu tác động BĐKH - NBD năm 2030 Kết tính tốn cho thấy lưu lượng lớn nhất, nhỏ trung bình (trong thời đoạn tính tốn từ 15/1 ÷ 15/2) đến Sơn Tây là: 1.013 - 816 - 915 m3/s, lưu lượng nước đến Hà Nội 710 - 368 - 617 m3/s mực nước tương ứng Hà Nội 1,888 - 0,681 - 1,478 m Phả Lại 1,195 - 0,024 - 0,478 m Như thấy chưa phải cấp nước cho hộ sử dụng nước mặt mực nước tự nhiên triền sông lưu vực sông Hồng - sơng Thái Bình ứng với tần suất P = 85% triền sông thấp thua nhiều mực nước thiết kế cho cơng trình cấp nước trước (được thiết kế với tần suất P = 75% Ví dụ Cống Liên Mạc cấp nước cho hệ thống sông Nhuệ, cống Xuân Quan cấp nước cho hệ thống Bắc Hưng Hải hai vùng nông nghiệp lớn thiết kế tương ứng với mực nước Hà Nội 2,1÷2,3 m) Mặt khác tần suất mưa tăng lên dẫn tới nhu cầu cấp nước tính tốn tăng lên, lượng nước lấy từ dòng chảy tự nhiên nhiều Điều 121 cho thấy điều kiện bình thường hệ thống cơng trình thủy lợi, đặc biệt cống cấp nguồn cần phải cải tạo, nâng cấp, mở rộng đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cho dân sinh hoạt động kinh tế vùng Khi sử dụng nước mặt để cấp cho hộ sử dụng nước dọc triền sơng (Trường hợp TU11) lưu lượng nước đến trung bình thời đoạn Sơn Tây 887 m3/s (giảm 27,8 m3/s), Hà Nội 512 m3/s ( giảm 104,2 m3/s), mực nước trung bình Hà Nội 1,155 m (giảm 0,323 m so với tự nhiên không cấp nước) Như so với thiết kế mực nước Hà Nội thấp so với thiết kế 1,0 m Điều cho thấy hệ thống công trình thủy lợi khơng thể hoạt động đạt thiết kế Trong điều kiện thủy văn diễn biễn bình thường tiến trình phát triển kinh tế - xã hội vùng mà nhu cầu nước có thay đổi theo thời gian Nhưng cấu kinh tế thay đổi theo xu giảm dần tỷ trọng nông nghiệp nông nghiệp cấu trồng có thay đổi nên tổng nhu cầu nước thay đổi không lớn * Lưu lượng: Kết tính tốn cho thấy thời đoạn từ 15/1÷15/2 ứng với tần suất P=85% lưu lượng đến tự nhiên trung bình, lưu lượng trường hợp cung cấp đủ nhu cầu nước mặt cho 2015 mức độ suy giảm dịng chảy sơng hệ thống sơng Hồng - sơng Thái Bình sau: Bảng 3.31 Lưu lượng sơng Vị trí Sơng Triều Dương Luộc Thái Bình Trà Lý Nam Định Đào Trực Phương Lưu lượng (m3/s) Tự nhiên Sau cấp nước Suy giảm 132,0 94,7 37,3 70,7 30,3 40,4 156,9 92,9 64,0 Ninh Cơ 67,9 23,5 44,4 Phả Lại Thái Bình 53,1 33,2 19,9 Cát Khê Thái Bình 79,1 69,5 9,6 Bá Nha Gùa 55,0 48,5 6,5 Bến Bình Kinh Thày 269,4 218,6 50,8 122 An Phụ Kinh Môn Đồn Sơn Đá bạch Kiến An Lạch Tray Sơn Tây 159,5 123,8 35,7 40,0 24,2 15,8 9,7 1,9 7,8 Hồng 914,9 887,1 27,8 Thượng Cát Đuống 296,1 268,1 28,0 Hà Nội Hồng 616,5 493,2 123,3 Bảng 3.32 Mực nước sơng Vị trí Sơng Triều Dương Thái Bình Nam Định Trực Phương Phả Lại Cát Khê Bá Nha Bến Bình An Phụ Đồn Sơn Kiến An Sơn Tây Thượng Cát Hà Nội Luộc Trà Lý Đào Ninh Cơ Thái Bình Thái Bình Gùa Kinh Thày Kinh Mơn Đá bạch Lạch Tray Hồng Đuống Hồng Mực nước (m) Tự nhiên 0,567 0,155 0,215 0,122 0,478 0,398 0,183 0,343 0,165 0,058 0,053 3,976 1,989 2,178 Sau cấp nước 0,326 0,087 0,095 0,055 0,396 0,329 0,130 0,282 0,132 0,042 0,040 3,858 1,845 1,808 Suy giảm 0,241 0,068 0,120 0,120 0,107 0,082 0,014 0,053 0,061 0,033 0,009 0,118 0,144 0,370 Bảng 3.33 Chiều sâu xâm nhập mặn đến nông độ 1g/l sơng Sơng Chiều dài Q trung bình sơng (m3/s) sơng (km) Vị trí (km) TU10 TU11 123 Giảm xuống Chiều sâu xâm nhập mặn (km) TU10 TU11 Tăng thêm Đá Bạch 44,00 6,77 40 24,9 15,1 30,88 30,92 0,04 Cấm 23,40 1,50 171,6 121,5 50,1 19,31 19,39 0,08 Lạch Tray 52,00 25,37 9,7 2,2 7,5 29,15 29,18 0,03 Văn Úc 39,90 55,0 49,1 5,9 24,28 24,37 0,09 Luộc 70,68 6,60 132,0 99,0 33,0 Thái Bình 95,21 80,27 4,4 -16,5 20,9 28,71 29,00 0,29 Trà Lý 64,28 26,49 70,7 32,5 38,2 26,50 26,55 0,05 Hồng 231,37 180,76 244,5 87,3 157,2 28,11 28,26 0,15 Kết cho thấy lấy nước phục vụ cho hộ dùng nước lưu lượng dịng chảy tồn mạng sơng suy giảm rõ rệt, nhiều dọc sông Hồng, mà mực nước bị suy giảm rõ sông Hồng đoạn thuộc địa phận Hà Nội làm tăng nồng độ muối nước vùng bị ảnh hưởng triều mạnh Độ mặn 1g/l thường xâm nhập sâu vào nội địa cách cửa sơng khoảng 25÷35 km, nhiều cống lấy nước nằm phạm vị nước bị xâm nhập mặn với nồng độ cao chắn ảnh hưởng tới đời sống sản xuất vùng hưởng lợi Như BĐKH tác động làm trái đất nóng lên dẫn tới lượng mưa mùa kiệt giảm đi, làm giảm lưu lượng dòng chảy đến mà làm nhu cầu nước tất hộ dùng nước tăng lên dẫn đến dịng chảy tồn mạng sơng bị suy giảm mức độ ngày trầm trọng theo thời gian, lưu lượng giảm nên mực nước vùng không bị ảnh hưởng thuỷ triều bị giảm theo chủ yếu sông Hồng từ thượng lưu đến trạm thuỷ văn Hà Nội khoảng km sông Đuống xuống sau cửa sông khoảng 15 km Ngược lại tác động nước biển dâng (theo kịch B2 đến đến năm 2030 17 cm) làm cho mực nước mùa kiệt hầu hết sông vùng ĐBSH tăng lên nói nước biển dâng mà khả lấy nước vào cống vùng đồng có cải thiện chút 124 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đề tài tổng hợp nghiên cứu từ đánh giá tác động BĐKH đến TNN mặt phục vụ sản xuất nông nghiệp vùng ĐBSH Kết nghiên cứu xác định được: - Nhu cầu nước sản xuất nông nghiệp vụ chiêm xuân tỉnh trạng 3031 m3 Dự báo nhu cầu nước đến năm 2030 theo tính tốn 3422 m3 - Kết hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình NAM dùng để mơ lượng mưadịng chảy mặt cho tiểu lưu vự Ba Thá, Chũ Gia Bảy thu kết tương đối tốt, số Nash đạt 70-80% - Kết hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủy lực cho kết tốt với hệ số Nash khoảng 80-90% Do kết sử dụng cho tính tốn dự báo cho đề tài - Theo dự báo đến năm 2030 Q đến trung bình thời đoạn Hà Nội 493 m3/s, giảm so với 19,2 m3/s, vị trí khác Q nước đến giảm với lượng nhỏ - Nước biển dâng làm cho mực nước mùa kiệt hầu hết sông vùng tăng lên, giúp khả lấy nước vào cống vùng đồng cải thiện - Hiện trạng khả lấy nước vào khu tưới khó khăn, mặn xâm nhập sâu nguồn nước đến việc điều tiết nước cơng trình hồ chứa thượng nguồn chưa hợp lý - Hiện trạng khả lấy nước vào khu tưới khó khăn, mặn xâm nhập sâu nguồn nước đến việc điều tiết nước cơng trình hồ chứa thượng nguồn chưa hợp lý - Để cơng trình lấy nước phục vụ sản xuất, giảm thiểu tác động thời kỳ kiệt thì: 125 + Thời kỳ đổ ải Q hồ phải đáp ứng liên tục H HàNội (sơng Hồng) = 2,4÷2,5m (tương đương Q SơnTây = 2.400÷2.600m3/s) với thời gian xả 18 ngày + Thời kỳ tưới dưỡng, H HàNội cần trì mức 1,5÷1,6m (tương đương Q SơnTây = 1.300÷1.400m3/s) Kiến nghị - Cần xây dựng toán dự báo cảnh báo theo thời gian thực lưu lượng dòng chảy (mùa kiệt), xâm nhập mặn phục vụ sản xuất nông nghiệp cho vùng đồng sông Hồng - Xây dựng kế hoạch, rà soát bổ sung quy hoạch HTTL, quy hoạch trồng trọt cho vùng điều kiện BĐKH - Các nghiên cứu gần quan tâm đến tác động BĐKH đến tài nguyên nước mặt Do cần phải mở rộng đối tượng nghiên cứu để có đánh giá tổng thể khách quan đến tài nguyên nước nói chung nguồn nước khác như: nước ngầm, nước mưa, nước mặn nhằm phục vụ sản xuất nông nghiệp vùng ĐBSH 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Tài ngun Mơi trường, 2012 Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam [2] Viện Nước, Tưới tiêu Môi trường Đề tài thường xuyên:" Nghiên cứu tác động biến đổi khí hậu thời tiết cực đoan đến tài nguyên nước phục vụ sản xuất nông nghiệp vùng đồng sông Hồng" (Chủ nhiệm: T.S Lê Xuân Quang 2015) [3] DHI Việt Nam, 2012 Tính tốn xâm nhập mặn sơng thuộc tỉnh Thái Bình đề xuất giải pháp thích ứng [4] Viện Quy hoạch Thủy lợi, 2013 Giám sát chất lượng nước sông Hồng phục vụ yêu cầu lấy nước sản xuất [5] Viện Quy hoạch Thủy lợi, 2012 Quy hoạch thủy lợi vùng đồng sơng Hồng giai đoạn 2012÷2020 định hướng đến năm 2050 điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng [6] Viện Nước, Tưới tiêu Môi trường Đề tài độc lập cấp Nhà nước “Nghiên cứu đề xuất giải pháp thủy lợi kết hợp nơng nghiệp để ứng phó với hạn hán xâm nhập mặn tỉnh ven biển đồng sông Hồng” Mã số: ĐTĐL.2011-G/31 (Chủ nhiệm TS Vũ Thế Hải, 2012-2014) [7] Viện Nước, Tưới tiêu Môi trường - đề tài cấp Bộ “Đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến hệ thống sở hạ tầng nông nghiệp Nông thôn đề xuất giải pháp giảm thiểu” (chủ nhiệm TS Lê Xuân Quang, 2010-2012) [8] Viện Khoa học Khí tượng, Thủy văn Môi trường “Tài nguyên nước Việt Nam Nhà xuất Nơng Nghiệp” 2003 [9] Viện khoa học khí tượng thủy văn môi trường “Quy hoạch tài nguyên nước vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ” 2009 [10] Viện khoa học khí tượng thủy văn mơi trường “Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn cho khu vực đồng sơng Hồng - Thái Bình” 2009 127 [11].Đề tài “ Đánh giá tác động hệ thống hồ chứa sơng Đà, sơng Lơ đến dịng chảy mùa cạn hạ lưu sông Hồng đề xuất giải pháp đảm bảo nguồn nước cho hạ du” Bộ Tài nguyên Môi trường thực năm 2009 [12] Chi cục thủy lợi Hải Phòng, 2015 Báo cáo trạng hệ thống thủy lợi Hải Phòng [13] Chi cục thủy lợi Thái Bình, 2015 Báo cáo trạng hệ thống thủy lợi Thái Bình [14] Chi cục thủy lợi Nam Định, 2015 Báo cáo trạng hệ thống thủy lợi Nam Định [15] Chi cục thủy lợi Ninh Bình, 2015 Báo cáo trạng hệ thống thủy lợi Ninh Bình [16] Tổng cục thống kê Niên giám thống kê 2015 [17] Cục thống kê thành phố Hải Phòng, 2015 Niên giám thống kê thành phố Hải Phòng [18] Cục thống kê thành phố Thái Bình, 2015 Niên giám thống kê thành phố Thái Bình [19] Cc thống kê thành phố Nam Định, 2015 Niên giám thống kê thành phố Nam Định [20] Cục thống kê thành phố Ninh Bình, 2015 Niên giám thống kê thành phố Ninh Bình [21] Mike 11 DHI Mannual 2007 [22] Mike 11 DHI Reference Mannual 2007 128 ... BĐKH đến tài nguyên nước mặt phục vụ sản xuất nông nghiệp vùng ĐBSH 107 3.6.1 Kịch biến đổi khí hậu vùng đồng sông Hồng 107 3.6.2 Ảnh hưởng BĐKH đến tài nguyên nước mặt phục vụ sản. .. cấp nước cho sản xuất nông nghiệp tỉnh đồng sông Hồng * Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: + Tác động biến đổi khí hậu + Tài nguyên nước bao gồm: Nước mặt, nước ngầm, nước. .. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT PHỤC VỤ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1.1.1 Các nghiên cứu liên quan giới Vấn đề biến