CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU
1.5. Hiện trạng tài nguyên nƣớc
1.5.4. Dòng chảy lũ
1.5.4.1. Nguyên nhân hình thành:
Từ việc phân tích nguyên nhân gây mƣa lũ trên lƣu vực cho thấy nguyên nhân hình thành lũ trên lƣu vực do các hoạt động của các hình thế thời tiết gây mƣa lớn trên diện rộng gây ra.
Đối với vùng thƣợng nguồn sông Cả, do ảnh hƣởng của hoạt động mƣa Tây Nam gây mƣa lớn ở bên Lào, gây ra lũ sớm ở thƣợng nguồn. Lũ lớn nhất hàng năm xảy ra tập trung nhiều vào tháng VIII, sớm hơn ở hạ du 1 tháng. Ở vùng thƣợng nguồn sông Hiếu, vùng chuyển tiếp của khí hậu Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, chế độ mƣa gây lũ vừa mang đặc điểm mƣa lũ miền Bắc lại vừa mang tính chất mƣa lũ ở Bắc Trung Bộ. Những trận bão đổ bộ vào phía Bắc Nghệ An, ảnh hƣởng tới vùng gây mƣa lũ vào cuối tháng VIII và tháng IX. Những trận bão vào tháng X+ áp thấp+ không khí lạnh cũng có thể gây mƣa lớn, tạo nên lũ rất lớn ở trung hạ lƣu sông Hiếu nhƣ trận lũ tháng X/1988.
Đối với vùng trung hạ lƣu sông Cả lũ lớn do mƣa bão+ áp thấp nhiệt đới+ không khí lạnh gây ra. Tổ hợp của 1 hoặc nhiều hình thế thời tiết gây ra mƣa trên diện rộng kéo dài gây lũ lụt lớn.
Trận lũ tháng IX/1978 ảnh hƣởng liên tiếp của 3 cơn bão số 7, 8, 9 gây nên mƣa lớn trung lƣu sông Cả, tạo nên lũ lịch sử ở hạ du sông Cả, hoặc trận lũ X/1988 do bão đổ bộ vào Quy Nhơn suy yếu thành ATNĐ gây ra mƣa lớn ở bên Lào, gây lũ lớn ở trung lƣu sông Cả, gây lũ lớn ở hạ du chỉ thấp thua lũ năm 1978.
Năm 1996: Ảnh hƣởng liên tiếp của 5 cơn bão và 4 áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào miền Trung, đặc biệt là cơn bão số 6 đổ bộ vào Nghệ An ngày 21- 26/IX/1996 gây ra mƣa lớn tạo nên lũ lớn trên sông Cả với mực nƣớc lũ Nam Đàn đạt 8.30m.
Lƣu vực sông La. lũ lớn nhất trong năm xảy ra vào tháng IX. tháng X. Những trận lũ lớn tháng X/1960, IX/1978, X/1988, IX/2002 đều do mƣa bão hoặc bão tan thành áp thấp nhiệt đới gây nên mƣa lớn tạo nên lũ lịch sử tháng IX/2002 trên sông Ngàn Phố.
Tóm lại nguyên nhân gây nên lũ lớn trên sông Cả là:
+ Do mƣa bão hoặc nhiều trận bão đổ bộ liên tiếp gây mƣa lớn; + Do bão, áp thấp nhiệt đới, không khí lạnh kết hợp;
+ Do không khí lạnh kết hợp với hội tụ nhiệt đới;
+ Do cao áp nhiệt đới Thái Bình Dƣơng lui về phía Nam lan sang phía Tây gây mƣa lớn đầu mùa lũ tháng IV, V, VI;
+ Mƣa lớn do Tín phong Tây Nam từ vịnh Belgan thổi tới bị chặn cƣỡng bức ở sƣờn phía Tây bên Lào gây mƣa lớn tạo nên lũ ở thƣợng nguồn;
Sự kết hợp giữa 1 hoặc nhiều hình thế thời tiết gây nên mƣa lớn tạo nên lũ lớn ở sông Cả nhƣ các trận lũ tháng VIII/1973 ở thƣợng nguồn, IX/1978 ở trung hạ lƣu sông Cả, X/1988 ở trung hạ lƣu sông Cả (đặc biệt ở hạ lƣu sông Hiếu).
1.5.4.2. Biến đổi dòng chảy lũ, lưu lượng lũ, tổng lượng lũ
Mùa lũ trên lƣu vực sông Cả tại hạ du bắt đầu từ tháng VI và kết thúc vào tháng XI. Lũ lớn xuất hiện tập trung vào tháng IX, X chậm hơn so với Bắc Bộ 1 tháng. Tuy nhiên khả năng xuất hiện lũ lớn vào các tháng trong năm ở từng vùng cũng khác nhau. Vùng thƣợng nguồn sông Cả lũ lớn nhất trong năm xuất hiện vào tháng VIII chiếm 52.9%, tháng IX là 23.5%, tháng X, XI không xuất hiện lũ lớn nhất trong năm.
Nƣớc lũ ở hạ du sông Cả là tổ hợp giữa lũ của các sông nhánh và lũ trên dòng chính tạo nên. Do chế độ mƣa lũ giữa thƣợng nguồn và hạ du lệch pha nhau nên lũ đặc biệt lớn ở thƣợng nguồn sông Cả rất ít khi trùng hợp với lũ đặc biệt lớn ở trung và hạ lƣu sông Cả.
Tại Dừa vùng trung lƣu sông Cả cơ hội xuất hiện lũ lớn nhất vào tháng VIII chỉ còn 18.4% và vào tháng X tăng lên tới 26.5%. Vùng hạ du sông Cả tại Yên Thƣợng cơ hội xuất hiện lũ lớn nhất năm đạt 15% vào tháng VIII, 45% vào tháng IX và 32.5% vào tháng X. Do mức độ tập trung lũ và khả năng xảy ra lũ lớn nhất ở các vùng không
đồng nhất đã phần nào giảm bớt đƣợc nguy cơ gây lũ lớn ở hạ du vào các năm. Tuy nhiên, có những năm do mƣa bão lớn trên diện rộng lũ đặc biệt lớn ở dòng chính gặp lũ lớn ở các sông nhánh ở hạ du vẫn gây nên lũ lịch sử ở hạ du sông Cả (Bảng 1.).
Bảng 1.3. Lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất và nhỏ nhất một số trạm trên lưu vực sông Cả
Trạm (kmF 2) quan trắc Thời kỳ Lƣu lƣợng đỉnh lũ lớn nhất Lƣu lƣợng đỉnh lũ nhỏ nhất Lưu lượng (m3/s) Môđun
(m3/s.km2) Thời gian xuất hiện
Lưu lượng (m3/s)
Môđun
(l/s.km2) Thời gian xuất hiện
Cửa Rào 12800 1960-1976 5690 0,445 27/08/73 30,3 2,37 1/4/1960 Dừa 20800 1959-2004 10200 0,490 28/09/78 47,8 2,30 11/3/1999 Yên Thƣợng 23000 1968-2004 9140 0,397 28/09/78 61,4 2,67 13/08/1980 Mƣờng Xén 2620 1969-2004 1170 0,447 27/08/73 8,60 3,28 21/04/1989 Cốc Nà 417 1961-1976 920 2,21 23/09/64 2,79 6,69 13/05/1970 Quỳ Châu 1500 1962-2004 2870 1,91 14/10/88 6,70 4,47 10/3/1999 Nghĩa Khánh 4024 1959-2004 5750 1,43 30/09/62 10,4 2,58 23/03/1999 Khe Lá 27,8 1970-1985 257 9,24 27/09/78 0,002 0,072 6/7/1977 Hƣơng Đại 408 1965-1976 2080 5,10 24/10/71 4,35 10,7 3/7/1973 Kẻ Gỗ 229 1959-1975 1510 6,59 4/10/1972 0,200 0,873 12/8/1967 1.5.5.Dòng chảy kiệt
1.5.5.1. Các nhân tố ảnh hưởng tới dòng chảy kiệt
Nguyên nhân làm cho dòng chảy mùa kiệt, tháng kiệt, ngày kiệt ở các lƣu vực sông ngày càng suy giảm nghiêm trọng cần có biện pháp chống cạn kiệt dòng sông nhƣ sau:
- Mùa mƣa kết thúc sớm, lƣợng mƣa mùa mƣa năm trƣớc nhỏ, dòng chảy bổ sung cho nƣớc ngầm ít đã làm cho suy giảm dòng chảy kiệt.
- Những năm không có hoặc rất ít bão ảnh hƣởng vào Việt Nam nhƣ các năm 1976, 1977 dòng chảy trong sông thấp dẫn tới mùa kiệt năm sau rất nhỏ.
- Sự khai thác nguồn nƣớc phục vụ cho tƣới cũng làm suy giảm nhanh chóng dòng chảy kiệt nếu không trả lại dòng chảy cơ bản cho sông nhƣ hạ du sông Hiếu và hạ du sông Cả lấy nƣớc từ cống Mụ Bà, cống Nam Đàn.
1.5.5.2. Sự biến đổi của mô đun dòng chảy kiệt
Mô đun dòng chảy trung bình tháng nhỏ nhất đạt 5,1 l/s.km2 tại Cửa Rào, 5,7 l/s.km2 tại Dừa, 6,5l/s.km2 tại Yên Thƣợng, 20,2l/s.km2 tại Quỳ Châu, 10,4l/s.km2 tại Nghĩa Khánh. Mô đun dòng chảy ngày nhỏ nhất tuyệt đối lại rất nhỏ chỉ đạt 1,9l/s.km2 tại Dừa, 1,7l/s.km2 tại Yên Thƣợng, 4,5l/s.km2 tại Quỳ Châu, 1,8l/s.km2 tại Nghĩa Khánh (Bảng 1.).
Bảng 1.4. Đặc trưng dòng chảy mùa kiệt trên lưu vực sông Cả
Trạm F
(km2)
Qbq tháng nhỏ nhất Qmin tuyệt đối Q (m3/s) Tháng M (l/s.km2) Q (m3/s) M (l/s.km2) Ngày-tháng
Cửa Rào 12800 65,7 III 5,1 45,2 3,5 14/V/1966
Dừa 20800 119 III 5,7 40,4 1,9 6/IV/1993
Yên Thƣợng 23000 149 IV 6,5 39,0 1,7 18/VIII/1976 Mƣờng Xén 2620 19,8 III 7,6 8,6 3,3 21-22/IV /1989
Thác Muối 785 15,6 IV 19,9 2,7 3,4 14/I X/1977
Cốc Nà 477 5,73 IV 12,0 3,0 6,3 15/V/1963
Quỳ Châu 1500 30,3 III 20,2 6,7 4,5 10/III/1999
Nghĩa Khánh 4080 42,6 III 10,4 7,5 1,8 12(2)/VII /2010
Khe Lá 27,8 0,172 V 6,2 0,003 0,1 6/7/1977
1.6. Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp[36]
Nghệ An có diện tích tự nhiên khoảng 16.49 km2, trong đó 80% diện tích là vùng đồi núi nằm ở phía tây gồm 10 huyện và 1 thị xã và phía đông là phần diện tích đồng bằng và duyên hải ven biển gồm 7 huyện, 2 thị xã.
Theo Quyết định 3396/QĐ-UBND phê duyệt quy hoạch phát triển sản xuất ngành nông nghiệp tỉnh Nghệ An đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030:
- Chỉ tiêu phát triển ngành nông nghiệp thời kỳ 2015-2020, tốc độ tăng trƣởng giá trị sản xuất bình quân là 4,5 – 5,0%/năm; Cơ cấu GTSX năm 2020 cơ cấu ngành nông nghiệp chiếm 77%, lâm nghiệp 9% và thủy sản chiếm 14%; Tổng sản lƣợng lƣơng thực có hạt đạt 1,1 – 1,2 triệu tấn; Giá trị sản lƣợng trên 1 ha đất sản xuất nông nghiệp bình quân 80 – 90 triệu đồng; Kim ngạch xuất khẩu đạt khoảng 500 triệu USD, tăng bình quân 17,02%/năm; Tỷ lệ che phủ rừng đạt 57%.
- Đến năm 2030, tốc độ tăng trƣởng giá trị sản xuất bình quân đạt 4,0 – 4,5%/năm; Cơ cấu GTSX của ngành nông nghiệp chiếm 72%, lâm nghiệp 12,0% và thủy sản chiếm 16,0%; Tổng sản lƣợng lƣơng thực có hạt 1,2 triệu tấn; Giá trị sản lƣợng trên 1 ha đất sản xuất nông nghiệp bình quân 110 – 120 triệu đồng/ha; Kim ngạch xuất khẩu đạt khoảng 750 – 800 triệu USD, tăng bình quân 14-16%/năm; Tỷ lệ che phủ rừng đạt trên 60%.
- Định hƣớng quy hoạch sử dụng đất và phát triển sản xuất nông nghiệp đến năm 2020, tầm nhìn 2030 cụ thể nhƣ sau: Đến năm 2020 đất nông nghiệp đạt 1.438.701 ha, trong đó: đất trồng lúa 95.770 ha, đất trồng cây lâu năm 90.682 ha, đất rừng phòng hộ
392.024 ha, đất rừng đặc dụng 172.500 ha, đất rừng sản xuất 581.841 ha, đất làm muối 837 ha và đất nuôi trồng thủy sản 9.030 ha.
Bảng 1.5. Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp năm 2014 tỉnh Nghệ An
TT Loại đất Diện tích (ha) Tỷ lệ
Tổng diện tích tự nhiên 1.648.997,1 100%
1 Diện tích đất nông nghiệp 1.249.176,1 75,75%
- Đất sản xuất nông nghiệp 276.074,1 16,74%
- Đất lâm nghiệp có rừng 963.691,0 58,44%
- Đất nuôi trồng thủy sản 7.984,1 0,48%
- Đất làm muối 837,8 0,05%
- Đất nông nghiệp khác 616,1 0,04%
1.7. Hiện trạng ngập lụt tại khu vực nghiên cứu
Theo dự báo, nếu không có biện pháp hữu hiệu để giảm bớt lƣợng khí nhà kính, nhiệt độ trái đất sẽ tăng thêm từ 1,8oC đến 6,4oC vào năm 2100, lƣợng mƣa sẽ tăng thêm 5 - 10%, băng ở hai cực và trên các núi cao sẽ tan chảy nhiều hơn, mực nƣớc biển sẽ dâng lên khoảng 70 - 100 cm và tất nhiên nhiều hiện tƣợng khí hậu cực đoan theo đó sẽ diễn ra với mức độ khó lƣờng trƣớc đƣợc cả về tần suất và mức độ. Nƣớc biển dâng sẽ gây nên xói mòn bờ biển, ngập lụt vùng ven bờ, làm suy thoái đất ngập nƣớc, nƣớc mặn xâm nhập,… Trong những năm gần đây, mƣa lớn đã làm ngập lụt nhiều vùng tại Nghệ An gây nhiều thiệt hại về ngƣời và tài sản, thống kê một số thiệt hại theo “Kế hoạch hành động ứng phó với biến đổi khí hậu của tỉnh Nghệ An giai đoạn 2011-2015 có tính đến năm 2020” nhƣ sau:
- Năm 2005: Thiệt hại do bão lụt năm 2005 làm chết 28 ngƣời, ngập 2.496 ngôi nhà, đổ trôi 98 nhà dân, 48 phòng học, làm ngập và hƣ hại 147 phòng học và trạm xá, ngập 32.765 ha lúa, 19.087ha hoa màu, trong đó ngập hỏng 7000 ha, 1.736,90 ha ao nuôi trồng thuỷ sản, nhiều công trình giao thông, thủy lợi bị hƣ hỏng nặng. Thiệt hại khoảng 372,5 tỷ đồng.
- Năm 2007: Do ảnh hƣởng bão số 5, từ ngày 03 đến ngày 06/10/2007 trên địa bàn Nghệ An có mƣa vừa đến mƣa to. Đặc biệt đêm ngày 03 và ngày 04/10 tại các huyện miền núi thuộc tuyến đƣờng Quốc lộ 48 (Quế Phong, Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Nghĩa Đàn) có mƣa do hoàn lƣu bão rất to trên 340mm làm cho nhiều vùng ven sông Hiếu, sông Con, sông Cả bị ngập nặng, nhiều tuyến đê cấp IV của huyện Thanh Chƣơng, Nam Đàn bị tràn, tuyến đê Cát Văn bị vỡ 200m, Hồ Đồng Chè, Nghĩa Đàn bị vỡ và nhiều công trình hạ tầng kinh tế, xã hội khác bị hƣ hỏng. Thiệt hại về kinh tế khoảng850 tỷ đồng.
- Năm 2008: Đợt mƣa lũ cuối tháng 10, mƣa lớn gây ngập úng làm hƣ hỏng nhiều diện tích lúa mùa, hoa màu cây vụ đông, thiệt hại 416 tỷ đồng.
- Năm 2010: Đợt lũ từ ngày 14-20/10 làm ngập sâu vùng đồng bằng trong nhiều ngày. Riêng năm 2010 mƣa lũ trên diện rộng đã làm ngập 226 trƣờng học với 3.296 phòng (chủ yếu các huyện vùng đồng bằng).
- Năm 2011: Mùa mƣa lũ đã làm ngành nuôi trồng thuỷ sản Nghệ An đã bị thiệt hại trên 43 tỷ đồng. Mƣa lớn gây lũ trên thƣợng nguồn làm trôi 11 chiếc lồng bè nuôi cá, làm ngập trôi cá, tôm nuôi trên 1.800 ha ao đầm và 300 ha ruộng.
Tiểu kết chƣơng 1:
Qua việc tổng quan về các công trình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc có thể nhận thấy: (i) Hầu hết các nghiên cứu đều hƣớng đến việc sử dụng các mô hình toán để áp dụng trong quá trình dự báo, cảnh báo thiên tai nhằm quản lý rủi ro, giảm thiểu thiệt hại do lũ gây ra, ứng dụng trong quản lý lƣu vực sông với kiểm soát lũ lớn...; (ii) Đã có những nghiên cứu về tác động của BĐKH đến sử dụng đất nói chung nhƣng còn thiên về mặt định tính, còn mặt định lƣợng thì chƣa thực sự có nhiều, nhất là những nghiên cứu cụ thể áp dụng cho cho các địa phƣơng từ cấp tỉnh trở xuống; (iii) Hiện chƣa có nghiên cứu tiến hành đánh giá đầy đủ các tác động của ngập lụt do BĐKH đến sử dụng đất cụ thể là chi tiết đến độ sâu và diện ngập lụt của khu vực ven biển của tỉnh Nghệ An.
- Trong chƣơng 1 cũng đã giới thiệu tóm tắt đƣợc các điều kiện về tự nhiên, kinh tế xã hội, hiện trạng tài nguyên nƣớc, hiện trạng sử dụng đất và hiện trạng ngập lụt của tỉnh Nghệ An.
CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Sơ đồ tính toán, đánh giá tác động của ngập lụt trong bối cảnh BĐKH của luận văn đƣợc thể hiện nhƣ trong Hình 2.dƣới đây.
Hình 2.1. Sơ đồ tính toán, đánh giá tác động của ngập lụt trong bối cảnh BĐKH
Các phƣơng pháp nghiên cứu sử dụng cụ thể trong các nội dung dƣới đây:
2.1. Phƣơng pháp thu thập, thống kê, tổng hợp tài liệu
Phƣơng pháp này đƣợc thực hiện trên cơ sở kế thừa, phân tích và tổng hợp các nguồn tài liệu và số liệu thông tin có liên quan một cách có chọn lọc, từ đó, đánh giá chúng theo yêu cầu và mục đích nghiên cứu. Cụ thể:
-Sử dụng các tài liệu, số liệu về kinh tế - xã hội gia đoạn (2000 -2015) cho đánh giá điều kiện kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu;
-Sử dụng các số liệu quy hoạch phát triển kinh tế xã hội định hƣớng đến năm 2020 cho việc tính toán các kịch bản nghiên cứu.
- Sử dụng bộ số liệu khí tƣợng - thủy văn (số liệu bốc hơi tiềm năng và số liệu mƣa ngày của các trạm khí tƣợng đại diện trên khu vực nghiên cứu)
-Sử dụng bộ số liệu về mặt cắt và địa hình sông để tính toán mô phỏng ngập lụt.
2.2. Phƣơng pháp bản đồ và GIS
Phƣơng pháp bản đồ và GIS đƣợc sử dụng trong nghiên cứu này để thể hiện các kết quả nghiên cứu trong quá trình thực hiện (chỉ ra phạm vi, mức độ của các đối tƣợng bị ảnh hƣởng).
2.3. Phƣơng pháp mô hình toán
2.3.1.Giới thiệu mô hình
2.3.1.1. Mô hình một chiều Mike 11
MIKE 11 do DHI Water & Environment phát triển, là một gói phần mềm dùng để mô phỏng dòng chảy, chất lƣợng nƣớc và vận chuyển bùn cát ở các cửa sông, kênh tƣới và các vật thể nƣớc khác.
Đặc trƣng cơ bản của mô hình MIKE 11 là cấu trúc mô-đun tổng hợp với nhiều loại mô-đun đƣợc thêm vào mỗi mô phỏng các hiện tƣợng liên quan đến hệ thống sông. Các mô-đun trong bộ MIKE 11 bao gồm: