5. Cấu trúc của luận văn
1.4.2 Tình hình hạn hán vùng nghiên cứu
- Hạn hán thường xảy ra vào các tháng mùa khô trong năm như: Các tháng đầu năm từ tháng 1, 2, 3 và các tháng cuối năm từ tháng 10,11, 12.
- Trên lưu vực hạn hán đã xảy ra vào cuối các năm 1998, 2003, 2004 với lượng mưa rất thấp, độ thiếu hụt nước trên 50% xảy ra trong 3 tháng liên tục - tương ứng với cấp độ 1.
- Các khu vực thường xảy ra hạn hán là các xã vùng ven dãy núi Tam Đảo thuộc các huyện Tam Dương, Tam Đảo, Bình Xuyên, vùng bãi của huyện Vĩnh Tường, Yên Lạc. - Cấp độ rủi ro hạn hán: Cấp 1, cao nhất Cấp 2 theo Quyết định 44/QD-TTg tháng 4/2011 của Thủ tưởng Chính Phủ.
- Tại tỉnh Vĩnh Phúc :
Thời gian bị hạn và thiếu nước đối với sản xuất nông nghiệp thường tập trung vào các giai đoạn sau từ tháng 1 tháng 3 và cuối tháng 5 tháng 6 và tháng 11,12.
Vùng hệ thống thủy lợi Liễn Sơn - Bạch Hạc: Hệ thống Liễn Sơn hiện nay phục vụ tưới tương đối chủ động với 4 công trình tưới lớn. Về vụ mùa nguồn nước đảm bảo nhưng về vụ chiêm nguồn nước bị hạn chế nhất là những năm hạn. Vùng thường xuyên hạn:
+ Phía kênh Hữu có khoảng 670 ha thường bị hạn do đầu nước thấp.
+ Vùng bãi sông Phó Đáy còn 500 ha thường xuyên hạn hán do khó khăn về nguồn nước.
+Vùng hệ thống thủy lợi Tam Đảo: Nguồn nước cung cấp chính cho hệ thống là mạng lưới sông suối nội vùng, bắt nguồn từ dãy núi Tam Đảo, nguồn sinh thuỷ dồi dào.Tuy nhiên, do điều kiện địa hình vùng đồi núi phức tạp, chia cắt, ruộng dốc... nên vấn đề điều phối nguồn giữa các vùng gặp khó khăn. Trong vùng còn một số vùng khó khăn thiếu nước tưới là vùng tưới vùng hồ Làng Hà (khoảng 300 ha)
+ Vùng hệ thống thủy lợi Phúc Yên: Diện tích hạn khoảng 500 ha vùng Cà Lồ cụt phía thượng nguồn cầu Tiền Châu.
Những năm gần đây:
+ Năm 2010, hạn hán đã xẩy ra gay gắt đối với cả nước nói chung và trên địa bàn vùng trung du Bắc Bộ nói riêng. Mực nước các sông, suối đã xuống thấp hơn trung bình nhiều năm và các hồ chứa ở mức thấp hiếm có, nhiều hồ chứa cạn kiệt, nắng nóng kéo dài làm cho tình hình khô hạn và thiếu nước xẩy ra ngày càng gay gắt hơn.
Vụ đông xuân, tỉnh Vĩnh Phúc có kế hoạch gieo trồng 42 nghìn ha, trong đó có 31 nghìn ha lúa, 11 nghìn ha rau màu. Theo tính toán của Chi cục Thủy lợi tỉnh, để bảo đảm đủ nước tưới cho diện tích lúa và rau màu theo kế hoạch đề ra, cả tỉnh cần một lượng nước tưới suốt vụ là 218 triệu m3. Trong khi đó, tận dụng mọi khả năng nguồn nước hiện có tại các công trình thủy lợi vẫn còn thiếu khoảng 40 triệu m3. Ðể khắc phục khó khăn về nguồn nước tưới và giảm thiểu thiệt hại do hạn hán gây ra. Một mặt Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Vĩnh Phúc vận động nông dân trồng các loại cây chịu hạn, cần ít lượng nước tưới, tỉnh hỗ trợ giống chuyển đổi cây trồng. Mặt khác chủ động tích nước khi có mưa và các hồ thủy điện xả nước.
+ Năm 2012, thời tiết nắng nóng liên tục với nhiệt độ cao từ 38 oC – 42oC, kéo dài từ đầu tháng 4 đến tháng 5, trong đó trọng điểm các ngày từ 28/4 đến 04/5 nhiệt độ liên tục từ 40-42 oC gây khô hạn trên diện rộng đã làm ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp và đời sống nhân dân.
Thời gian bị hạn và thiếu nước đối với sản xuất nông nghiệp thường tập trung vào các giai đoạn sau từ tháng 1 tháng 3 và cuối tháng 5 tháng 6 và tháng 11,12.
- Năm 2015, Việt Nam cũng chịu ảnh hưởng trực tiếp từ hiện tượng El Nino, gây nên tình trạng lượng mưa, dòng chảy sông, suối ở hầu hết các khu vực đều thiếu hụt so với trung bình nhiều năm, dẫn đến hạn hạn xảy ra gay gắt trên diện rộng. Tại tỉnh Vĩnh Phúc, nhiệt độ 10 tháng năm 2015 cao hơn trung bình nhiều năm và cùng kỳ năm 2014; xuất hiện 6 đợt nắng nóng kéo dài, trong đó có 2 đợt với nhiệt độ cao nhất trong ngày từ 37-390C; lượng mưa từ đầu năm đến nay đo được là 1,399mm, thấp hơn trung bình nhiều năm 65mm.
Theo báo cáo của Sở NN&PTNT, vụ Đông - Xuân 2015- 2016, toàn tỉnh có kế hoạch gieo trồng 41.500 ha, trong đó hơn 30.000 ha lúa; 10.200 ha rau màu các loại. Để đảm bảo cân bằng nguồn nước cho diện tích trên cần khoảng hơn 200 triệu m3, nhưng trên thực tế, khả năng cung cấp nước của các hồ, đập trên địa bàn tỉnh chỉ đạt khoảng 195 triệu m3, thiếu hụt hơn 5 triệu m3. Bên cạnh đó, các nguồn nước lại phân bổ không đều ; khả năng cấp nguồn từ các trạm bơm ven sông lại phụ thuộc hoàn toàn vào mực nước các sông, chế độ xả nước của Tập đoàn Điện lực Việt Nam. Tính đến thời điểm 10-10-2015, tổng dung tích hữu tính các hồ lớn trên địa bàn tỉnh đều giảm so với cùng kỳ năm 2014, trong đó, vùng hồ Đại Lải thiếu hụt 0,9 triệu m3; vùng hồ Xạ Hương thiếu hụt 4,35 triệu m3; vùng hồ Làng Hồ thiếu hụt 0,55 triệu m3; vùng hồ Thanh Lanh thiếu hụt 1,66 triệu m3; vùng hồ Suối Sải thiếu hụt 0,39 triệu m3...
- Theo báo cáo của Trung tâm Dự báo Khí tượng thủy văn Trung ương, hiện tượng El Nino đã kéo dài đến hết mùa Đông năm 2015 – 2016 và trở thành El Nino kéo dài nhất trong khoảng 60 năm qua. Nhiệt độ trong những tháng chính của mùa Đông, từ tháng 12/2015 đến tháng 2/2016 có xu hướng cao hơn trung bình nhiều năm, rét đậm, rét hại không kéo dài và là mùa đông ấm. Mùa mưa đến muộn và kết thúc sớm, tổng lượng
mưa phổ biến thiếu hụt so với trung bình nhiều năm. Từ tháng 10/2015 đến tháng 4/2016, dòng chảy trên các sông, suối sẽ giảm dần và có khả năng thiếu hụt so với trung bình nhiều năm. Do vậy, tình hình hạn hán diễn ra khá gay gắt nhất, đặc biệt các xã thuộc các huyện ven dãy núi Tam Đảo và Sáng Sơn; các vùng bán sơn địa không có công trình thủy lợi thuộc các huyện: Tam Dương và Bình Xuyên; vùng bãi thuộc các huyện: Vĩnh Tường, Yên Lạc. Tuy nhiên trên thực tế hạn hán xảy ra tại vùng nghiên cứu không nhiều. Báo cáo công tác phòng chống thiên tai của tỉnh Vĩnh phúc trong 3 năm liền 2014, 2015, 2016 đều cho thấy không có thiệt hại do hạn hán hay thiết hụt lượng mưa.
CHƯƠNG 2: CÔNG CỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Thu thập, phân tích số liệu khí tượng
Xác định mạng lưới trạm
Lựa chọn các trạm đo trong số các trạm mưa còn hoạt động trong vùng nghiên cứu để tính toán chỉ số thiếu hụt nguồn nước dựa trên các tiêu chí sau:
- Có chuỗi số liệu đủ dài, liên tục. Với yêu cẩu tính toán chỉ số chuẩn hóa nguồn nước SPI (Standardlized Precipitation Index) có chuỗi số liệu tối thiểu 30 năm để đảm bạo độ tin cậy.
- Có tính đại diện cho mỗi khu vực trong vùng nghiên cứu (vùng núi, vùng đồng bằng và vùng ven biển)
- Có sự phân bố phù hợp để phục vụ cho việc nội suy, xây dựng bản đồ thể hiện mức độ thiếu hụt nguồn nước trên toàn lưu vực.
Dựa trên các tiêu chí trên, lựa chọn được 10 trạm đo khí tượng: Tam Đảo, Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Việt Trì, Kỳ Phú, Đông Anh, Lâm Thao, Phù Ninh, Thanh Thủy, Sơn Tây. Ta có hình 2.1 là bản đồ mạng lưới các trạm trong vùng nghiên cứu
Hình 2.2 biểu diễn diễn biến lượng mưa năm và lượng mưa mùa khô quan trắc được tại các trạm đo mưa trong vùng nghiên cứu trong giai đoạn 30 năm từ 1985 đến 2015. Kết quả cho thấy xu thế chung là tổng lượng mưa cả năm có tăng nhẹ, trừ một số trạm như Tam Đảo, Thanh Thủy. Tuy nhiên xuất phát từ thực tế cho thấy vùng nghiên cứu vẫn bị thiếu nước vào mùa mưa nên cần xem xét giai đoạn mùa khô, khi mà lượng mưa chủ yếu tập trung vào các tháng mùa mưa
0 200 400 600 800 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2011 2012 2013 2014 2015 L ượ n g m ư a ( m m ) Năm Phú Thọ
Hình 2.2 Lượng mưa năm tại các trạm vùng nghiên cứu
Trong Hình 2.3 biểu diễn diễn biến lượng mưa năm và lượng mưa mùa khô trong giai đoạn 30 năm từ 1985 đến 2015 tại các trạm Tam Đảo và Vĩnh Yên là các trạm chính trong vùng.
Tam Đảo là một trong những tâm mưa lớn ở miền Bắc, với tổng lượng mưa năm trong liệt thống kê hơn 40 năm qua hầu hết trên 2000mm, cá biệt có những năm > 3000mm như 1963, 1980, 1994… Xu thế chung lượng mưa năm giảm đi trong những năm gần đây. Trong khi đó lượng mưa mùa khô chiếm tỷ lệ ít, chỉ khoảng dưới 500mm và có xu thế không tăng, giảm trong chuỗi thời gian thống kê.
thế tăng nhưng đây là vùng có lượng mưa thấp, trung bình vào khoảng 1300 mm/năm, cá biệt có một số năm mưa lớn như 2014 lên đến hơn 2500 mm hay các năm như 1978, 1984, 2003… có lượng mưa xấp xỉ 2000 mm/năm. Tuy nhiên ở trạm Vĩnh Yên lượng mưa cũng chỉ tập trung vào mùa mưa, gây ngập úng, đặc biệt cho những vùng đô thị như Vĩnh Yên. Trong khi đó lượng mưa mùa khô cũng rất nhỏ, dưới 300 mm/mùa, có những năm mưa rất ít như 1960, 1978, 1998, 2010…
Hình 2.3 Diễn biến lượng mưa năm và lượng mưa mùa khô tại 1 số trạm đo
Bảng 2.1 và bảng 2.2 là số liệu lượng bốc hơi của 2 trạm Vĩnh Yên và Tam Đảo trong giai đoạn năm 1985 -2010. Ta thấy lượng bốc hơi của trạm Tam Đảo nhìn chung ít hơn lượng bốc hơi trạm Vĩnh Yên do trạm Tam Đảo ở vị trí gần núi nên khí hậu mát mẻ, ẩm ướt hơn.
Bảng 2.1 Lượng bốc hơi trạm Vĩnh Yên giai đoạn năm 1985-2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1985 39,4 47,2 59,4 73,9 127,3 126,0 109,6 98,6 93,4 97,9 68,9 68,4 1986 68,9 49,8 83,7 59,4 76,2 88,0 88,3 86,3 83,4 67,6 81,1 65,1 1987 77,6 63,6 67,6 69,7 116,6 106,1 93,4 85,7 81,7 59,9 23,8 69,7 1988 50,2 27,5 41,5 68,7 76,4 87,9 77,7 43,0 68,5 53,1 70,6 64,9 1989 42,1 43,2 58,1 54,2 71,3 70,5 86,0 67,2 67,8 33,4 65,0 45,8 1990 45,3 38,8 39,3 66,4 78,2 75,9 70,0 93,9 75,4 66,2 55,4 67,0 1991 50,9 60,7 34,2 55,1 97,6 75,8 83,0 70,8 80,4 101,7 73,5 59,4 1992 61,2 49,4 47,9 61,9 92,9 83,3 80,2 83,5 71,0 103,7 78,3 72,6 1993 69,6 60,5 59,5 55,3 73,2 107,5 84,7 64,5 63,1 84,6 72,8 69,7 1994 59,3 44,3 41,6 56,9 74,1 58,7 54,1 59,3 62,8 76,9 65,9 51,8 1995 38,5 38,6 49,6 45,4 84,5 78,9 71,5 56,3 71,3 85,8 68,0 75,5 1996 50,9 68,5 58,3 56,8 79,6 82,3 81,1 62,1 78,8 80,4 66,5 62,7 1997 64,2 44,8 45,5 59,4 104,2 112,0 52,1 71,0 63,0 77,4 82,3 76,3 1998 68,7 65,9 47,0 78,7 104,2 82,3 91,8 90,1 96,5 104,1 87,1 80,9 1999 62,0 69,0 72,0 67,3 73,7 78,3 86,0 72,1 85,7 59,5 54,0 69,1 2000 54,8 41,0 45,8 65,8 89,6 89,0 100,9 81,6 94,8 66,0 87,5 83,2 2001 58,1 42,1 53,8 53,6 91,8 73,8 76,4 69,7 77,7 71,7 81,5 59,9 2002 55,3 42,0 66,1 77,5 86,6 72,9 76,5 75,2 79,5 77,4 67,7 50,3 2003 60,8 54,0 76,6 84,5 89,2 102,6 90,5 71,8 74,8 97,4 101,1 85,8 2004 60,2 52,0 63,6 58,6 81,7 106,7 82,0 79,1 80,1 134,3 96,2 88,5 2005 55,5 45,7 56,3 60,1 109,0 112,0 110,8 75,3 92,6 94,8 62,0 74,5 2006 29,2 5,2 18,0 52,0 61,1 45,2 38,0 42,1 60,7 47,4 56,9 61,3 2007 48,3 29,2 6,5 59,3 82,5 52,7 45,9 46,3 63,5 58,8 113,9 23,3 2008 49,5 50,2 60,4 57,3 81,1 80,4 85,8 76,9 72,9 75,0 69,2 62,7 2009 62,9 49,4 52,3 60,7 78,9 109,9 82,7 97,9 100,5 81,7 97,2 73,5 2010 51,6 62,7 75,0 61,1 93,2 110,1 92,6 61,5 75,3 94,4 76,8 61,9 TB 55,2 47,9 53,1 62,3 87,5 87,3 80,4 72,4 77,5 78,9 74,0 66,3
Bảng 2.2 Lượng bốc hơi trạm Tam Đảo giai đoạn năm 1985-2008 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1985 6,6 8,6 20,7 35,7 50,8 49,4 39,9 36,1 57,7 55,6 34,4 49,9 1986 60,9 16,4 104,8 20,7 36,1 44,6 41,2 45,3 53,7 54,0 57,5 34,4 1987 35,0 20,5 77,1 26,9 52,5 62,2 45,3 46,1 60,9 44,8 30,6 115,2 1988 16,8 2,5 23,0 18,0 50,1 53,1 54,4 40,1 75,2 25,4 91,8 52,6 1989 21,1 27,9 26,1 43,3 53,8 39,6 46,3 48,5 52,9 61,1 50,6 43,5 1990 11,9 10,6 21,6 46,6 39,0 40,1 52,5 51,9 1991 4,8 22,1 2,1 27,8 49,1 37,5 38,0 39,4 61,5 75,4 57,9 31,4 1992 27,9 20,7 24,6 49,8 32,4 36,1 40,7 51,9 39,3 86,1 77,7 48,2 1993 34,3 29,4 33,6 35,3 32,1 62,1 43,2 32,9 47,4 79,4 61,7 69,8 1994 30,4 20,7 22,0 18,4 49,9 35,6 26,1 34,8 34,7 67,2 49,6 31,1 1995 19,4 22,6 27,9 12,5 43,6 41,1 30,5 27,8 51,8 63,4 76,9 63,6 1996 23,9 33,2 39,5 25,7 55,2 40,4 42,5 32,3 50,3 51,3 43,9 53,1 1997 32,6 14,4 8,0 28,7 57,2 61,4 29,2 51,0 42,2 38,3 59,7 22,3 1998 21,3 39,4 17,8 42,1 43,7 45,5 59,3 38,6 64,6 106,3 92,5 79,3 1999 36,7 37,4 44,5 26,7 42,9 46,8 39,1 29,1 51,1 45,6 37,7 84,9 2000 21,9 19,6 20,8 33,7 47,9 39,5 35,5 40,6 53,7 44,4 72,5 50,2 2001 21,5 14,4 28,9 37,1 46,6 35,7 27,4 35,3 52,1 40,6 82,7 36,4 2002 46,0 12,1 23,2 40,0 44,3 32,5 35,6 38,4 65,0 53,6 47,9 16,6 2003 53,4 14,4 48,1 57,1 61,2 65,0 43,4 37,9 47,2 73,4 64,6 67,4 2004 24,6 29,9 50,9 39,0 46,0 61,6 34,0 39,4 48,1 109,1 61,7 91,3 2005 39,5 28,7 30,2 54,7 81,5 48,6 36,6 22,6 56,7 64,7 51,4 60,8 2006 29,2 5,2 18,0 52,0 61,1 45,2 38,0 42,1 60,7 47,4 56,9 61,3 2007 48,3 29,2 6,5 59,3 82,5 52,7 45,9 46,3 63,5 58,8 113,9 23,3 2008 28,5 37,0 44,7 28,2 44,7 25,9 30,6 25,2 41,9 53,9 66,7 56,5 TB 29,0 21,5 31,9 35,8 50,2 45,9 39,2 38,3 53,5 60,9 62,6 54,0
2.2 Ứng dụng chỉ số chuẩn hóa lượng mưa trong đánh giá hạn
Chỉ số chuẩn hoá lượng mưa (SPI) là một chỉ số tương đối mới dựa trên cơ sở xác suất lượng lượng mưa trong một thời gian nào đó do T.B.Mckee, và cộng sự [31], Đại học Tổng hợp Bang Colorado đề xuất năm 1993. Nó được tính toán đơn giản bằng sự chênh lệch của lượng lượng mưa thực tế R (tổng lượng mưa tuần, tháng, mùa, vụ thực tế) so với trung bình nhiều năm và chia cho độ lệch chuẩn ϭ :
R R SPI (2-1) Trong đó:
: lượng mưa trung bình trong khoảng thời gian i qua nhiều năm σ: khoảng lệch tiêu chuẩn của lượng mưa trong khoảng thời gian i
Các giá trị của SPI mang dấu âm thể hiện sự thiếu hụt mưa tại thời điểm tính toán so với mức trung bình. Điều này có nghĩa là giai đoạn đó có nguy cơ hạn hán. Khi SPI mang giá trị dương chỉ ra tình trạng thừa ẩm, tức là mưa tại thời điểm tính toán lớn hơn so với mức trung bình nhiều năm. Và ngược lại, SPI mang giá trị âm chỉ tình trạng khô hạn, nghĩa là mưa tại thời điểm tính toán nhỏ hơn so với mức trung bình nhiều năm.
Do sự phân bố của lượng mưa đối với các qui mô thời gian nhỏ hơn một năm không phải là một phân bố chuẩn, vì vậy để hiệu chỉnh nó về phân bố chuẩn ta dùng công thức đơn giản trên hay để tính toán chi tiết ta làm như sau:
- Trước tiên phải hiệu chỉnh sự phân bố lượng mưa tới một hàm phân bố mật độ xác suất chuẩn Gama. Phân bố Gama được xác định bằng hàm mật độ tần số hay xác suất:
x e x x g 1 1 (x> 0) (2-2)
Trong đó: α là tham số hình dạng, β là tham số tỉ lệ, xlà lượng mưa, là hàm