Subbasin ND1 ND2 ND3
P Baseline A1B A2 Baseline A1B A2 Baseline A1B A2
5% 1.61 1.75 1.89 0.64 0.65 0.68 0.8 0.70 0.75 10% 1.95 2.15 2.37 0.75 0.76 0.82 0.99 0.83 0.94 25% 2.69 3.03 3.46 0.99 0.99 1.10 1.42 1.11 1.38 50% 3.85 4.42 5.27 1.34 1.34 1.53 2.11 1.54 2.11 75% 5.50 6.46 8.02 1.83 1.79 2.12 3.15 2.13 3.24 90% 7.60 9.09 11.72 2.41 2.34 2.86 4.52 2.85 4.75 95% 9.21 11.16 14.71 2.84 2.75 3.41 5.61 3.40 5.97 Subbasin ND4 ND5
P Baseline A1B A2 Baseline A1B A2
5% 1.27 1.07 1.01 0.91 0.65 0.58 10% 1.54 1.23 1.26 1.06 0.75 0.72 25% 1.95 1.47 1.82 1.29 0.93 1.04 50% 3.04 2.04 2.74 1.86 1.20 1.57 75% 4.35 2.67 4.13 2.50 1.53 2.37 90% 6.00 3.39 5.98 3.27 1.92 3.43 95% 7.28 3.91 7.47 3.83 2.19 4.28
3.2.3.5 Đặc trưng thiếu hụt
Cả đƣờng cong thời khoảng dòng chảy và đƣờng tần suất dịng chảy kiệt đều khơng cung cấp thông tin về độ dài một giai đoạn liên tục dƣới một giá trị dịng chảy đƣợc quan tâm. Phƣơng pháp mơ tả cũng không đƣa ra chỉ số về lƣợng thiếu hụt có thể của dịng chảy, mà đƣợc xây dựng trong một giai đoạn dòng chảy kiệt liên tục. Lý thuyết thời đoạn thiếu hụt đƣợc sử dụng để đánh giá khả năng của hồ chứa cần thiết đề cung cấp một lƣợng xác định.
Hình 3. 15a. Dịng chảy kiệt và đặc trƣng khơ hạn năm 1977
Một cách tiếp cận phổ biến là sử dụng khái niệm ngƣỡng (Yevjevich, 1967) [39]. Một thời đoạn trong phạm vi dòng chảy kiệt là số ngày trong đó dịng chảy duy trì dƣới một dịng chảy ngƣỡng xác định. Giá trị ngƣỡng cho dòng chảy thƣờng niên là dải lƣu lƣợng với xác suất vƣợt quá từ 70 – 90% từ đƣờng cong FDC, nghiên cứu lựa chọn giá trị Q90 của dòng chảy tháng nhiều năm trên lƣu vực (5.5 m3/s với lƣu vực Nhuệ Đáy) do dƣới ngƣỡng này lƣu lƣợng q thấp để duy trì mơi trƣờng sinh thái bình thƣờng cho lƣu vực. Ba đặc trƣng chính đƣợc xem xét trong lý thuyết thời đoạn là khoảng thời gian, tính nghiêm trọng (tổng thiếu hụt tích lũy) và
cƣờng độ. Tổng lƣợng dòng chảy thiếu hụt trong một giai đoạn Qdefđƣợc xác định bằng tổng của (Qthreshold-Qday) cho tất cả những ngày Qday< Qthreshold từ chuỗi giá trị lƣu lƣợng trung bình ngày Qday.
Dịng chảy năm khô nhất trong 30 năm trên toàn bộ lƣu vực giảm mạnh 56.4%, 28.27% theo kịch bản A1B và A2, trong khi dòng chảy năm ẩm nhất tăng 5.57% trên toàn bộ dƣới tác động kịch bản A1B, tăng 15.3% dƣới tác động kịch bản A2, mặc dù có sự khác biệt giữa 5 tiểu lƣu vực. Dựa vào tính tốn dịng chảy, năm 1977 đƣợc xác định là năm khô nhất trong giai đoạn 1971 -1999, với dòng chảy năm 355 m3/s. Trong giai đoạn 2010 – 2049 năm 2040 là năm khơ nhất với dịng chảy năm chỉ đạt 87.79 m3/s. Vì thế chuỗi dịng chảy ngày trong 2 năm 1977 và 2040 sẽ đƣợc phân tích chi tiết. Hình 3. 15a cho thấy lƣu lƣợng dƣới ngƣỡng Q90 trong năm 1977 xuất hiện vài đợt diễn ra trong khoảng thời đoạn rất ngắn, đợt dài nhất chỉ kéo dài 1 tuần, và thể tích thiếu hụt tích lũy rất nhỏ. Năm 2040, bức tranh hoàn toàn khác, mức độ hạn tăng nghiêm trọng với nhiều đợt kéo dài với đợt 1 kéo dài 85 ngày từ 21/5 đến 13/8/2040, đợt 2 kéo dài từ 29/9 đến 12/11 (45 ngày), đợt 3 kéo dài 149 ngày từ 3/12/2040 đến 30/4/2041 với tổng lƣợng nƣớc thiếu hụt ở 3 đợt tƣơng ứng là 185.3 m3, 141.7 m3 và 235.35 m3 tƣơng ứng (hình 3. 15b).
KẾT LUẬN
1/. Qua tổng quan đã tìm hiểu các phƣơng pháp đánh giá tài nguyên nƣớc dƣới tác động của biến đổi khí hậu cũng nhƣ phƣơng pháp hiệu chỉnh số liệu khí tƣợng, từ đó lựa chọn cách tính tốn thủy văn offline, đƣợc nhận định là một phƣơng pháp thực tiễn và hiệu quả trong nghiên cứu biến đổi khí hậu đến tài nguyên nƣớc cho đến nay, lựa chọn phƣơng pháp hạ quy mô thống kê kết hợp với kết quả đã đƣợc hạ quy mô động lực thông qua hệ số hiệu sai nhằm cải thiện kết quả đầu ra của mơ hình khí hậu.
Qua nghiên cứu đặc điểm địa lý tự nhiên lƣu vực và tình hình phát triển kinh tế xã hội sơng Nhuệ Đáy có thể thấy rằng khu vực đóng vai trị là vùng kinh tế trọng điểm , tập trung đông dân dẫn đến tăng nhu cầu nƣớc, q trình đơ thị hóa diễn ra mạnh, Hà Nội có khả năng phải chịu những tác động nghiêm trọng hơn do biến đổi khí hậu. Một điểm cần chú ý nữa là hiện tượng úng ngập ở Hà Nội thường xuyên xảy ra, nhiều trận mƣa thậm chí với cƣờng độ 50 mm/giờ đã gây úng ngập ở nhiều
khu vực, gây những hậu quả nghiêm trọng đối với nhiều ngành kinh tế quốc dân. 2/. Đã tìm hiểu về các kịch bản biến đổi khí hậu và các mơ hình tốn mơ phỏng khí hậu – dịng chảy, đặc biệt là mơ hình NAM, mơ hình đƣợc lựa chọn làm cơng cụ chính khảo sát 2 kịch bản biến đổi khí hậu A1B và A2 trên lƣu vực sơng Nhuệ Đáy. Kết quả cho thấy mơ hình có khả năng phân tích tác động của biến đổi
khí hậu đối với cực trị cũng nhƣ đại lƣợng trung bình của dịng chảy và 2 kịch bản
đƣợc sử dụng là nhân tố khí hậu trong mơ hình hóa.
3/. Mơ hình NAM đã khảo sát các tác động của biến đổi khí hậu thơng qua 2 kịch bản cho kết quả nhƣ sau:
Tác động của biến đổi khí hậu có tính phân kỳ mạnh theo không gian. Ở các
tiểu lƣu vực thƣợng lƣu, dạng biểu đồ thủy văn biến đổi đáng kể, dòng chảy lũ tập trung vào 4 tháng từ tháng VII đến tháng X, trong đó tháng đỉnh lũ dịch chuyển về
cuối năm, tháng X. Dòng chảy lũ cũng nhƣ cƣờng độ đỉnh lũ đều thể hiện xu thế tăng trung bình 6% và 16% so với hiện tại.
Trong dịng chảy lũ thì yếu tố càng mang tính cực trị biến đổi càng lớn, thể hiện qua cƣờng độ thay đổi của dòng chảy lũ tăng 6% trong khi dòng chảy 3 tháng tăng 11% và dòng chảy tháng lớn nhất tăng 16%. Phân tích tần suất dịng chảy lũ cho thấy sự kiện lũ càng hiếm biến đổi càng lớn, và diễn ra thường xuyên hơn với cƣờng độ của trận lũ với tần suất 1% là 1200 m3/s và 2800 m3/s (so với 698 m3/s hiện tại) dƣới tác động của kịch bản A1B và A2, cƣờng độ lũ với thời gian lặp lại là 100 năm ở hiện tại có khả năng sẽ xuất hiện lại với tần suất 20 năm trong tƣơng lai. Kết luận này cũng phù hợp với xu thế biến đổi theo nghiên cứu của IPCC.
Trên các tiểu lƣu vực hạ lưu, các đặc trưng lũ thể hiện 2 xu hướng biến đổi
đối lập dưới tác động của 2 kịch bản BDKH. Không giống với kịch bản A2 gây ra
tác động tƣơng tự ở thƣợng lƣu, kịch bản A1B có thiên hướng làm giảm rủi ro lũ so với hiện tại, với dòng chảy lũ và cƣờng độ tháng đỉnh lũ giảm 5%, 21% tƣơng ứng, cƣờng độ lũ tần suất 1% giảm xuống 342 m3/s (hiện tại là 528 m3/s), độ lặp lại của trận lũ 10 năm tăng lên 40 năm.
Kết quả phân tích dịng chảy kiệt cũng cho thấy một bức tranh hồn tồn tương tự dịng chảy lũ nhƣng khác về cƣờng độ, điều này cho thấy lƣu vực Nhuệ
Đáy mặc dù thuộc hệ thống sơng Hồng - Thái Bình nhƣng lại biến đổi theo quy luật riêng dƣới tác động của biến đổi khí hậu.
Dịng chảy kiệt cũng thể hiện tác động phân kỳ theo khơng gian. Mặc dù có sự xen kẽ chu kỳ nhiều nước và ít nước 10 năm của dịng chảy nhƣng thể hiện 2 xu
thế biến đổi chính, tăng ở thượng lưu và giảm ở hạ lưu. Với trung binh 25% tăng,
8% giảm ở thƣợng và hạ lƣu tƣơng ứng. Cực trị kiệt có xu hướng dao động thiên
giảm hơn so với đại lƣợng trung bình kiệt, với khoảng biến đổi trung bình từ +23%
Hàm phân bố log chuẩn được đề nghị sử dụng trong phân tích tần suất cực trị dịng chảy trên lƣu vực Nhuệ Đáy vì nó thể hiện mức độ phù hợp tốt nhất so với những hàm phân bố đƣợc xét đến (Weibull, Gumbel, Pearson III).
Đặc trƣng thiếu hụt trong năm khô nhất của giai đoạn hiện tại và tƣơng lai đƣợc xem xét cho thấy năm 2040 xuất hiện năm kiệt nhất trong khoảng từ 1970 đến
2050. Xảy ra 3 đợt kiệt liên tục với đợt dài nhất là 149 ngày với tổng lƣợng nƣớc
thiết hụt khoảng 600 m3 so với giá trị ngƣỡng Q90 lấy từ đƣờng cong thời khoảng dòng chảy tháng giai đoạn hiện tại.
Một cách tổng quát có thể thấy rõ tác động của biến đổi khí hậu trội hơn hẳn
với sự biến đổi theo không gian, trong khi biến đổi dòng chảy thể hiện sự phân kỳ
theo khơng gian thì đối với biến đổi theo thời gian chúng diễn ra theo xu thế tƣơng tự nhau với biên dao động tăng ở cả dòng lũ và kiệt nhƣng khác nhau về cƣờng độ.
Từ khía cạnh quản lý lũ, kết quả cho thấy biến động lớn, đại diện bởi khoảng chênh lệch giữa các kết quả từ 2 kịch bản. Trong khi hƣớng thay đổi đƣợc biết đến trên tồn lƣu vực, cƣờng độ thay đổi có thể biến đổi đáng kể theo độ phân giải thời gian đƣợc xem xét. Các kết quả dƣờng nhƣ ít phân tán trong lƣu vực sông Đáy hơn sông Nhuệ, biểu hiện qua khoảng biến động bé hơn trong tính tốn biến đổi khí hậu, đi cùng với khả năng khoảng biến đổi nhỏ hơn trong chế độ dòng chảy tƣơng lai ở lƣu vực này.
Với các chỉ số từ biến đổi khí hậu cho thấy xu hƣớng này có khả năng tiếp tục và có thể biến đổi lớn hơn trong tƣơng lai, chính sách quy hoạch nên đặt ra những quy trình mới để thực hiện. Cần thiết phải có những kế hoạch quản lý lũ trong thời gian dài để kết hợp các yếu tố của biến đổi khí hậu và các chiến lƣợc đánh giá rủi ro bao gồm những thay đổi khí hậu trong khoảng biến động.
4/. Một số hƣớng nghiên cứu tiếp theo
Phải thừa nhận rằng những nghiên cứu về tác động biến đổi khí hậu cịn nhiều bất định khơng chỉ do mơ hình hóa thủy văn mả cả trong đánh giá tác động
Đối với mơ hình hóa thủy văn, luận văn đã cố gắng loại bỏ những bất định thơng qua việc hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình thủy văn trong tính tốn nhằm mục đích tối thiểu hóa sai số từ mơ hình, nhƣng những biến đổi trong quá trình mƣa – dòng chảy sẽ diễn ra dƣới những điều kiện biến đổi trong tƣơng lai, do đó việc thay đổi thơng số của mơ hình theo thời gian là cần thiết. Những thay đổi này có thể là khơng đáng kể so với cƣờng độ của chế độ lũ nhƣng hồn tồn khác với dịng chảy kiệt và việc tìm ra quy luật của những thay đổi này sẽ góp phần cung cấp kết quả đánh giá chính xác, có độ tin cậy cao hơn.
Đối với khía cạnh mơ hình hóa khí hậu và đánh giá tác động, độ phân giải cả về thời gian và khơng gian của các q trình thủy văn rất khác so với đầu ra của mơ hình khí hậu, bƣớc đầu khắc phục vấn đề này đã đƣợc thực hiện trong luận văn tuy nhiên do hạn chế về mặt thời gian, cũng nhƣ hệ thống máy móc, kết quả của luận văn vẫn chỉ mới dừng lại ở một mức độ nhất định. Do đó việc cải thiện kết quả đầu ra của mơ hình khí hậu cũng nhƣ cải thiện cầu nối giữa thủy văn và khí hậu là một vấn đề cịn cần đƣợc nghiên cứu nhiều, trong đó có 2 hƣớng tiếp cận để có thể khắc phục đƣợc những vấn đề này, một là từ khía cạnh thủy văn xây dựng mơ đun thủy văn tích hợp vào mơ hình khí hậu sử dụng mƣa dạng lƣới ở độ phân giải cao, hai là từ khía cạnh khí tƣợng nghiên cứu phƣơng pháp chuyển đổi dữ liệu khí tƣợng sang dữ liệu đáp ứng u cầu của mơ hình thủy văn với độ tin cậy cao hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, 2009. Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng
cho Việt Nam, Hà Nội.
2. Nguyễn Văn Cƣ, 2005. Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước: Xây dựng đề án
tổng thể bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ và sông Đáy – Hà Nội, Lƣu trữ
Viện Địa lý.
3. Hồ Thị Minh Hà, 2008. Nghiên cứu khả năng mô phỏng mùa các yếu tố khí tượng trên lãnh thổ Việt Nam bằng phương pháp thủy động và thống kê, Luận
án tiến sỹ khí tƣợng học, Trƣờng Đại học KHTN Hà Nội.
4. Văn Thị Hằng 2010, Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến biến động tài
nguyên nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy thuộc thành phố Hà Nội, Luận văn thạc
sỹ khoa học, Trƣờng Đại học KNTN Hà Nội.
5. Vũ Văn Minh, Nguyễn Hoàng Minh, Trần Hồng Thái, 2011. Đánh giá tác động của Biến đổi khí hậu đến dịng chảy lũ lƣu vực sơng Hồng - Thái Bình. Tuyển
tập Báo cáo Khoa học lần thứ XIII, tr. 72 – 78.
6. Nguyễn Ý Nhƣ, 2009. Ứng dụng mơ hình SWAT nghiên cứu ảnh hưởng của biến
đổi khí hậu và sử dụng đất đến dịng chảy sơng Bến Hải. Khóa luận tốt nghiệp,
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên.
7. Nguyễn Ý Nhƣ, Lê Văn Linh, Nguyễn Thanh Sơn, Trần Ngọc Anh, 2011. Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đến dịng chảy lƣu vực sơng Đáy trên địa bàn thành phố Hà Nội. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và
Công nghệ Tập 27, số 1S, tr. 192.
8. Nguyễn Ý Nhƣ, Nguyễn Thanh Sơn, 2011. Biến đổi dòng chảy kiệt trong bối cảnh Biến đổi khí hậu trên lƣu vực sơng Nhuệ Đáy. Tạp chí Khoa học
ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Tập 27, số 3S, tr. 39 – 43.
9. Nguyễn Ý Nhƣ, Nguyễn Thanh Sơn, Trần Ngọc Anh, Nguyễn Quang Trung, 2011. The potential impacts of climate change on flood flow in Nhue – Day
river basin. The second International MAHASRI/HyARC Workshop, August 22- 24, 2011, Nha Trang, Vietnam.
10. Lê Vũ Việt Phong, 2006. Nghiên cứu áp dụng mơ hình tốn MIKE 11 tính tốn
chất lượng nước sơng Nhuệ và sơng Đáy. Khóa luận tốt nghiệp trƣờng Đại học
Thủy lợi.
11. Nguyễn Thanh Sơn, 2008. Nghiên cứu mơ phỏng q trình mưa – dòng chảy phục vụ sử dụng hợp lý tài nguyên nước và đất một số lưu vực sông thượng nguồn miền Trung. Luận án tiến sỹ Địa lý, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên
Hà Nội.
12. Nguyễn Thanh Sơn, Ngơ Chí Tuấn, Văn Thị Hằng, Nguyễn Ý Nhƣ, 2011. Ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu đến biến đổi tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Nhuệ - Đáy. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Tập 27, số 1S, tr. 218.
13. Nguyễn Thanh Sơn, Nguyễn Ý Nhƣ, Trần Ngọc Anh, Lê Thị Hƣờng, 2011. Khảo sát hiện trạng tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Nhuệ - Đáy, Tạp chí Khoa
học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Tập 27, số1S, tr. 227.
14. Nguyen Thanh Son, Nguyen Y Nhƣ, 2009, Applying SWAT model to simulate streamflow in BenHai River Basin in response to climate change scenarios.
Journal of Science, Earth Sciences, VNU, V25, No3, tr. 161.
15. Trung tâm Tƣ vấn Khí tƣợng Thủy văn và Mơi trƣờng, Viện KH KTTV & MT, 2010. Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu lên tài nguyên nước và các biện
pháp thích ứng – Lưu vực sơng Hồng – Thái Bình, Lƣu trữ Viện KH KTTV &
MT.
16. Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn & Mơi trƣờng, 2010. Tác động của biến đổi
khí hậu lên tài nguyên nước và các biện pháp thích ứng, Lƣu trữ Viện KH
KTTV & MT.
17. Trần Thanh Xuân, Hoàng Minh Tuyển, Lê Tuấn Nghĩa, Lƣơng Hữu Dũng, 2011. Tác động của Biến đổi khí hậu đến dịng chảy trong sơng Tuyển tập Báo
cáo Khoa học lần thứ XIII, tr. 146 – 153.