2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1 Thu thập và tổng hợp tài liệu
Phƣơng pháp này đƣợc thực hiện thu thập các nguồn tài liệu, tƣ liệu, 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. Các tài liệu cần thu thập bao gồm điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, qui hoạch khu vực nghiên cứu, số liệu quan trắc về hiện trạng tài nguyên nƣớc, lƣợng mƣa, xâm nhập mặn, các loại bản đồ: DEM…
2.2.2 Phương pháp thống kê, tổng hợp số liệu
Dữ liệu đƣợc sử dụng thống kê, tổng hợp từ báo cáo khoa học tổng hợp “Khung kế hoạch hành động ứng phó với biến đổi khí hậu tỉnh Bạc Liêu” năm 2012. Các tài liệu, số liệu trong quá trình thực hiện đề tài luận văn đƣợc thu thập từ các cơ sở, ban ngành, trạm khí tƣợng thủy văn... có liên quan thực hiện trên địa bàn toàn tỉnh Bạc Liêu để có đƣợc nguồn số liệu đáng tin cậy cho việc nghiên cứu.
40
2.2.3 Phương pháp kế thừa
Trong phạm vi của luận văn, không thực hiện chạy các mô hình tính toán mà chỉ kế thừa từ các nghiên cứu khác. Cụ thể:
Kịch bản nhiệt độ và lƣợng mƣa, tác động của BĐKH đến xu thế biến đổi lƣợng mƣa và tác động của BĐKH đến xu thế biến đổi mực nƣớc: Kế thừa kết quả mô hình từ dự án “Xây dựng kế hoạch hành động ứng phó với BĐKH tỉnh Bạc Liêu trong khuôn khổ chƣơng trình mục tiêu quốc gia” do trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng thành phố Hồ Chí Minh chủ trì. Trong đó, mô hình tính toán đƣợc sử dụng để xây dựng chi tiết kịch bản nhiệt độ và lƣợng mƣa ở 02 kịch bản phát thải A2 và B2 cho các giai đoạn: 2020, 2030, 2050, 2070, 2080, 2090, 2100 cho Bạc Liêu.
Kịch bản nƣớc biển dâng: Kế thừa từ kịch bản BĐKH do Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng công bố. Trong đó, kịch bản NBD đƣợc đƣợc tính toán chi tiết trong đó Bạc Liêu thuộc phân đoạn bờ biển VI từ mũi Kê Gà đến mũi Cà Mau.
Tác động của BĐKH đến lƣu lƣợng và chế độ dòng chảy: Kế thừa từ dự án “Nghiên cứu và xây dựng hệ hỗ trợ ra quyết định trong quản lý Tài nguyên Đất và Nƣớc tại Đồng bằng Sông Cửu Long ứng phó với Biến đổi khí hậu” do PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn chủ nhiệm đề tài.
2.2.4 Phương pháp khảo sát thực địa
Phƣơng pháp này giúp thu thập, bổ sung số liệu về tự nhiên – kinh tế - xã hội và hiện trạng môi trƣờng làm cơ sở cho việc chỉnh sửa bổ sung thông tin.
Các kết quả nghiên cứu, khảo sát thực tế đó đã giúp làm rõ hơn về các đặc điểm điều kiện tự nhiên, hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội và các vấn đề quản lý tài nguyên nƣớc thích ứng BĐKH của tỉnh Bạc Liêu.
2.2.5 Phương pháp bản đồ và GIS
Phƣơng pháp GIS đƣợc sử dụng trong luận văn để thành lập các bản đồ liên quan đến lƣợng mƣa, xâm nhập mặn, nƣớc biển dâng. Trong quá trình làm bản đồ sử
41
dụng các nghiên cứu và các tính toán đã đƣợc đề cập trong các nghiên cứu trƣớc đây để xây dựng bản đồ lƣợng mƣa, các vùng ngập nƣớc, ngập mặn.
Xây dựng bản đồ phân bố ngập
Bản đồ phân bố ngập đối với tỉnh Bạc Liêu đƣợc xây dựng dựa trên kết quả mô hình tính toán thủy văn thủy lực tƣơng ứng với các kịch bản mô phỏng ở Bảng 3-12. Trƣớc tiên, các kết quả tính toán đƣợc xuất đƣa vào mạng lƣới tam giác nội suy (TIN), trong đó các mắt lƣới của TIN hay đỉnh các tam giác là các điểm tính toán trong sơ đồ thủy lực, để thiết lập các lớp mực nƣớc lớn nhất cho từng ngày tính toán.
Tiếp sau đó, các lớp mực nƣớc lớn nhất theo từng ngày đƣợc chồng lên bản đồ địa hình (DEM), từ đó cho phép ta xác định đƣợc vị trí các điểm ngập và độ sâu ngập hay bản đồ ngập theo độ sâu theo từng ngày. Tƣơng tự, khi lũy tích bản đồ ngập này theo một thời đoạn nhất định sẽ cho ta bản đồ ngập theo thời đoạn ứng với một độ sâu nhất định và bản đồ ngập lớn nhất theo thời đoạn đó. Quá trình thiết lập bản đồ phân bố ngập đƣợc thể hiện nhƣ sơ đồ khối ở Hình 2.1.
42
Hình 2.1 Sơ đồ khối xây dựng bản đồ phân bố ngập
Bản đồ phân bố ngập ở tỉnh Bạc Liêu đƣợc xây dựng trên cơ sở bản đồ địa hình nền tỷ lệ 1/25.000 kết hợp với bản đồ địa hình số độ cao – DEM (Hình 2.2) với độ phân giải 90m × 90m (đƣợc tải từ USGS), đƣợc nội suy lại với độ phân giải 200m × 200m.
Kịch bản sẽ tiến hành xây dựng bản đồ phân bố ngập sâu: thể hiện mức ngập sâu nhất trong thời đoạn tính toán tại mỗi vị trí và là bản đồ ngập lớn nhất. Độ ngập sâu lớn nhất tại mỗi vị trí đƣợc xác định bằng mực nƣớc lớn nhất tại vị trí đó trừ đi cao độ địa hình. Số liệu mực nƣớc đƣợc lấy từ kết quả mô hình thủy lực ứng với từng kịch bản. Bản đồ đƣợc thể hiện bằng các màu sắc khác nhau cho các độ sâu ngập khác nhau.
43
Hình 2.2 Bản đồ DEM – Cao độ địa hình tỉnh Bạc Liêu
Xây dựng bản đồ xâm nhập mặn
Bản đồ xâm nhập mặn đối với tỉnh Bạc Liêu cũng đƣợc xây dựng theo cách tƣơng tự với bản đồ phân bố ngập, dựa trên kết quả mô hình tính toán thủy lực – xâm nhập mặn tƣơng ứng với các kịch bản mô phỏng ở Bảng 3.12. Trƣớc tiên, các kết quả tính toán đƣợc xuất đƣa vào mạng lƣới tam giác nội suy (TIN), trong đó các mắt lƣới của TIN hay đỉnh các tam giác là các điểm tính toán trong sơ đồ thủy lực, để thiết lập các lớp mặn lớn nhất cho từng ngày tính toán.
Tiếp sau đó, các lớp mặn lớn nhất theo từng ngày đƣợc chồng lên bản đồ mặn nền, từ đó cho phép ta xác định đƣợc vị trí các điểm bị xâm nhập mặn theo các nồng độ mặn khác nhau. Tƣơng tự, khi lũy tích bản đồ xâm nhập mặn này theo một thời đoạn nhất định cho ta bản đồ xâm nhập mặn theo thời đoạn ứng với một ngƣỡng
44
mặn xem xét nhất định và bản đồ xâm nhập mặn lớn nhất theo nồng độ theo thời đoạn đó. Quá trình thiết lập bản đồ xâm nhập mặn thể hiện nhƣ sơ đồ khối ở Hình 2.3.
Bản đồ xâm nhập mặn ở tỉnh Bạc Liêu đƣợc xây dựng trên cơ sở bản đồ địa hình nền tỷ lệ 1/25.000 kết hợp với bản đồ mặn nền với độ phân giải 200m × 200m.
Hình 2.3 Sơ đồ khối xây dựng bản đồ xâm nhập mặn Mỗi kịch bản sẽ tiến hành xây dựng 2 loại bản đồ xâm nhập mặn, bao gồm: Mỗi kịch bản sẽ tiến hành xây dựng 2 loại bản đồ xâm nhập mặn, bao gồm:
Bản đồ xâm nhập mặn theo nồng độ: thể hiện mức độ mặn lớn nhất trong thời đoạn tính toán tại mỗi vị trí và là bản đồ xâm nhập mặn lớn nhất. Nồng độ mặn đƣợc lấy từ kết quả mô hình thủy lực – xâm nhập mặn ứng với từng kịch bản. Bản đồ thể hiện bằng các màu sắc khác nhau cho các nồng độ mặn khác nhau.
Bản đồ xâm nhập mặn theo thời đoạn: thể hiện thời gian mặn kéo dài (ngày) khi độ mặn vƣợt ngƣỡng giới hạn 4g/l tại mỗi vị trí (ngƣỡng mặn 4g/l đƣợc xem là giới hạn chịu mặn cho cây trồng phổ biến trong tỉnh là lúa nƣớc). Bản đồ thể hiện bằng các màu khác nhau cho các thời đoạn.
45
Các bản đồ phân bố ngập và xâm nhập mặn ở tỉnh Bạc Liêu đƣợc xây dựng dƣới dạng bản đồ số (GIS), đƣợc xem là một kho dữ liệu, có thể khai thác cho các mục đích khác nhau, ví dụ để đánh giá ảnh hƣởng của ngập đến canh tác nông nghiệp, nuôi thủy sản, cơ sở hạ tầng (nhà cửa, đƣờng giao thông…); hoặc sử dụng trong quá trình quy hoạch phát triển kinh tế – xã hội, quy hoạch ngành/lĩnh vực kinh tế – xã hội của tỉnh, bố trí và thiết kế các công trình xây dựng. Giá trị thực của các bản đồ này là cơ sở dữ liệu GIS, cho phép tính toán, định lƣợng hóa các thiệt hại có thể có đối với các lĩnh vực khác nhau trong điều kiện mô phỏng.
Với mục đích minh họa nên các bản đồ đƣợc thể hiện trong báo cáo này ở dạng đơn giản nhất của nó. Các thông tin và dữ liệu chi tiết liên quan đến các bản đồ này có thể khai thác từ cơ sở dữ liệu GIS.
46
CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1 Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nƣớc tỉnh Bạc Liêu Liêu
3.1.1 Tác động của biến đổi khí hậu đến xu thế biến đổi lượng mưa
Chuỗi số liệu đƣợc sử dụng để phân tích các xu thế biến đổi lƣợng mƣa ở tỉnh Bạc Liêu đƣợc lấy tại các trạm đo mƣa trong tỉnh (Bạc Liêu, Gành Hào, Phuớc Long) với thời gian quan trắc 30 năm (1980-2010). Các giá trị lƣợng mƣa trung bình hàng tháng và cả năm ở tỉnh Bạc Liêu trong giai đoạn 1980-2010 (Phụ lục I).
Các kết quả tính toán thống kê:
Trạm Bạc Liêu
a. Xu thế biến đổi
Xu thế biến đổi lƣợng mƣa trung bình năm ở trạm Bạc Liêu giai đoạn 1980-2010 đƣợc thể hiện trên Hình 3.1. Hàm xu thế có dạng y = 17,88x – 33723 (y là lƣợng mƣa, x là năm). Qua đó có thể thấy lƣợng mƣa trung bình năm ở trạm Bạc Liêu trong cả giai đoạn từ 1980 đến 2010 có xu thế tăng với tốc độ tăng bình quân 17,88 mm/năm.
47
b. Mức độ biến đổi
Lƣợng mƣa trung bình năm ở Bạc Liêu tập trung chủ yếu trong các tháng mùa mƣa (từ tháng V đến tháng XI). Lƣợng mƣa trung bình nhiều năm giai đoạn này vào khảng 1.964mm; lƣợng mƣa năm lớn nhất là 2.877 mm (năm 2007), vƣợt trung bình nhiều năm 913mm; lƣợng mƣa năm thấp nhất là 1.391mm (năm 1991), thấp hơn trung bình nhiều năm 573mm.
Độ lệch chuẩn của lƣợng mƣa tháng thay đổi từ 8,2 – 81,9 mm trong các tháng mùa khô và 89,6 – 116,8 mm trong các tháng mùa mƣa, bình quân cả năm là 75,3 mm. Biến suất của lƣợng mƣa tháng trong các tháng mùa khô khá lớn (từ 126,5 – 296,7%) và giảm hẳn trong các tháng mùa mƣa (từ 26,5 – 80,9%), bình quân cả năm là 109%. Qua đó cho thấy các tháng mùa khô tuy lƣợng mƣa ít nhƣng lại có mức độ biến đổi cao hơn nhiều so với các tháng mùa mƣa (lƣợng mƣa nhiều nhƣng mức độ biến đổi thấp hơn, nghĩa là tính ổn định cao hơn).
Bảng 3.1 Các đặc trƣng của lƣợng mƣa trung bình (RTB), độ lệch chuẩn (SD) và biến suất (Sr) của nó tại trạm Bạc Liêu giai đoạn 1980-2010 [8]
Đặc
trƣng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII TBnăm
RTB (mm) 4,6 3,3 8,8 52,6 199,1 287,3 279,0 283,8 299,3 321,6 179,9 45,0 1964 SD (mm) 8,2 8,6 26,1 81,9 89,6 76,3 100,2 116,8 85,4 108,2 145,6 57,0 75,3 Sr (%) 177,0 260,3 296,7 155,7 45,0 26,5 35,9 41,1 28,5 33,6 80,9 126,5 109 Trạm Gành Hào a. Xu thế biến đổi
Xu thế biến đổi lƣợng mƣa trung bình năm ở trạm Gành Hào giai đoạn 1980-2010 đƣợc thể hiện trên Hình 3.2. Hàm xu thế có dạng y = 16,08x – 30206 (y là lƣợng mƣa, x là năm). Qua đó có thể thấy lƣợng mƣa trung bình năm ở trạm Gành Hào trong cả giai đoạn 1980-2010 có xu thế tăng với tốc độ tăng bình quân 16,08 mm/năm.
48
Hình 3.2 Biến trình lƣợng mƣa năm tại trạm Gành Hào giai đoạn 1980-2010
b. Mức độ biến đổi
Lƣợng mƣa trung bình nhiều năm (1980-2010) ở Gành Hào khảng 1.915 mm. Lƣợng mƣa năm thay đổi khá lớn trong thời kỳ quan trắc: lớn nhất là 2.617 mm (năm 1999), thấp nhất là 1.309 mm (năm 1988). Lƣợng mƣa cao nhất tập trung vào các tháng IX, X chiếm khoảng gần 40% lƣợng mƣa năm.
Độ lệch chuẩn của lƣợng mƣa tháng thay đổi từ 11,8 – 78,9 mm trong các tháng mùa khô và từ 79,3 – 133,4 mm trong các tháng mùa mƣa, bình quân cả năm là 74,1 mm. Biến suất của lƣợng mƣa tháng trong các tháng mùa khô khá lớn (từ 126,6 – 436,3%) và giảm hẳn trong các tháng mùa mƣa (từ 27,2 – 74,7%), bình quân cả năm là 118,7%. Qua đó cho thấy các tháng mùa khô tuy lƣợng mƣa ít nhƣng lại có mức độ biến đổi cao hơn nhiều so với các tháng mùa mƣa.
Bảng 3.2 Các đặc trƣng của lƣợng mƣa trung bình (RTB), độ lệch chuẩn (SD) và biến suất (Sr) của nó tại trạm Gành Hào giai đoạn 1980-2010 [8]
Đặc
trƣng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII TBnăm
RTB
(mm) 5,9 2,7 8,2 57,0 198,0 291,2 292,0 258,9 266,9 313,6 178,5 41,6 1915 SD
(mm) 14,7 11,8 15,0 78,9 87,1 79,3 121,3 80,7 97,4 117,3 133,4 52,7 74,1
49
Trạm Phƣớc Long
a. Xu thế biến đổi
Xu thế biến đổi lƣợng mƣa trung bình năm ở trạm Phƣớc Long giai đoạn 1984-2010 đƣợc thể hiện trên Hình 3.3. Hàm xu thế có dạng y = 21,48x – 40901 (y là lƣợng mƣa, x là năm). Qua đó có thể thấy lƣợng mƣa trung bình năm ở trạm Phƣớc Long trong cả giai đoạn 1984-2010 có xu thế tăng với tốc độ tăng bình quân 21,48 mm/năm.
Hình 3.3 Biến trình lƣợng mƣa năm tại trạm Phƣớc Long giai đoạn 1984-2010
b. Mức độ biến đổi
Trong giai đoạn từ 1984-2010, lƣợng mƣa trung bình nhiều năm tại trạm Phƣớc Long khoảng 2.007 mm, lƣợng mƣa tập trung chủ yếu trong các tháng IX, X. Lƣợng mƣa cao nhất tại Phƣớc Long trong giai đoạn này là 2.663 mm (năm 1997), vƣợt trung bình nhiều năm 656 mm; lƣợng mƣa thấp nhất là 1.525 mm (năm 1990) thấp hơn so với trung bình nhiều năm 482mm.
50
Bảng 3.3 Các đặc trƣng của lƣợng mƣa trung bình (RTB), độ lệch chuẩn (SD) và biến suất (Sr) của nó tại trạm Phƣớc Long giai đoạn 1984-2010 [8]
Đặc
trƣng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII TBnăm
RTB
(mm) 7,9 10,1 24,8 108,3 233,2 245,4 280,4 289,4 282,0 307,3 164,4 53,8 2007 SD
(mm) 17,2 24,3 37,6 100,2 93,0 63,6 131,2 96,0 103,4 116,1 103,8 45,4 77,7 Sr (%) 217,1 241,5 151,6 92,6 39,9 25,9 46,8 33,2 36,7 37,8 63,1 84,5 89,2
Độ lệch chuẩn năm giai đoạn 1984 – 2010 vào khoảng 77,7 mm, tƣơng ứng với biến suất 89,2%. Biến suất trong các tháng mùa khô cao hơn nhiều so với mùa mƣa. Biến xuất cao nhất là 217,1% (tháng I) và thấp nhất là tháng VI (25,9%).
Phân bố lƣợng mƣa theo không gian
Phân bố lƣợng mƣa theo không gian trên địa bàn tỉnh Bạc Liêu trong các năm 2000 và 2010 đƣợc thể hiện trên các hình sau:
51
Hình 3.5 Phân bố lƣợng mƣa tại Bạc Liêu năm 2010
52
Theo thời gian, sự phân bố lƣợng mƣa trên toàn tỉnh Bạc Liêu có sự thay đổi đáng kể. So sánh thay đổi lƣợng mƣa năm 2010 so với năm 2000 cho thấy có sự thay đổi không đồng đều trong tỉnh. Khu vực có lƣợng mƣa giảm mạnh nhất thuộc các huyện phía Tây của tỉnh với mức thay đổi từ –100mm đến –600mm, các huyện phía Đông của tỉnh lƣợng mƣa tăng từ 50 mm đến 500 mm. Từ đó ta thấy sự phân bố mƣa ở Bạc Liêu có xu hƣớng dịch chuyển về phía Đông của tỉnh.
3.1.2 Tác động của biến đổi khí hậu đến xu thế biến đổi mực nước
Số liệu mực nƣớc đƣợc áp dụng trong phân tích này là số liệu mực nƣớc quan trắc từng giờ tại trạm Gành Hào (thuộc huyện Đông Hải, tỉnh Bạc Liêu) từ 0 giờ ngày 01/01/1987 đến 23 giờ ngày 31/12/2009, số liệu liên tục từng giờ (Phụ lục II).
Các kết quả phân tích, tính toán
Các đặc trƣng mực nƣớc tại trạm Gành Hào Đặc trƣng mực nƣớc tại trạm Gành Hào:
Giá trị mực nƣớc cực đại : 217 (cm)
Giá trị mực nƣớc trung bình : 4,45 (cm)
53
Bảng 3.4 Tần suất mực nƣớc từng giờ tại trạm Gành Hào (1987 – 2009) [8]
Ghi chú: N = Số lần xuất hiện; P = Tần suất xuất hiện (%); F = Tần suất tích lũy hay Suất đảm bảo (%). Mực nƣớc (cm) N P(%) F(%) Mực nƣớc (cm) N P(%) F(%) -250 – -240 14 0.00726 100 0 – 10 6180 3.20473 58.2213