Kịch bản biến đổi nhiệt độ và lượng mưa được xây dựng dựa trên kết quả sử dụng phương pháp tổ hợp (MAGICC/SCENGEN 5.3) và phương pháp chi tiết hóa thống kê.
Nhiệt độ: Các kịch bản phát thải khí nhà kính được chọn để tính tốn xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu là kịch bản phát thải thấp (kịch bản B1), kịch bản phát thải trung bình của nhóm các kịch bản phát thải trung bình (kịch bản B2) và kịch bản phát thải trung bình của nhóm các kịch bản phát thải cao (kịch bản A2). Ở đây tính tốn BĐKH theo kịch bản phát thải trung bình B2.
Nhiệt độ ở tỉnh Lào Cai (đại diện là trạm Sa Pa) có xu hướng tăng lên theo kịch bản B2. Kết quả tính tốn sự thay đổi nhiệt độ được trình bày trong Bảng 2.1 và 2.2.
Bảng 2.1: Mức tăng nhiệt độ (°C) trung bình năm so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch bản phát thải trung bình (B2)
Đơn vị : °
C
Tỉnh, thành phố
Các mốc thời gian của thế kỷ 21
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 Lào Cai 0.5 0.8 1.1 1.4 (1.2 - 1.6) 1.7 2 2.3 2.5 2.7 (2.2 - 3.1)
Bảng 2.2: Mức tăng nhiệt độ (°C) trung bình mùa so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch bản phát thải trung bình (B2)
Đơn vị : °
C
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 Mùa đông (XII-II) 0.6 0.9 1.3 1.6 2 2.3 2.6 2.9 3.1
Mùa xuân (III-V) 0.5 0.8 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.6 2.9
Mùa hè (VI-VIII) 0.4 0.6 0.9 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2
Mùa thu (IX-XI) 0.5 0.8 1.1 1.4 1.7 1.9 2.2 2.4 2.6
Theo kịch bản B2, trong giai đoạn tới 2020 so với thời kỳ nền, nhiệt độ trung bình năm tăng 0,5°C, và nhiệt độ tăng vào các mùa đông, mùa xuân, mùa hè và mùa thu tương ứng là : 0,6°C, 0,5°C, 0,4°C và 0,5°C. Dự báo đến năm
2030 nhiệt độ trung bình của tỉnh tăng lên 0,8°C đến năm 2040 là 1,1°C. Nhiệt độ trong năm dự báo tăng mạnh vào mùa đông (XII-II) tới năm 2020 sẽ tăng 0,6°C, và có thể tăng 0,9°C, 1,3°C vào năm 2030 và 2040.
Hình 2.6. Sự thay đổi nhiệt độ trung bình mùa so với thời kỳ 1980-1999 tại trạm Phố Ràng
Hình 2.7. Sự thay đổi nhiệt độ trung bình mùa so với thời kỳ 1980-1999 tại trạm Sa Pa
Hình 2.8. Mức tăng nhiệt độ trung bình tháng trong thế kỷ 21 ở Sa Pa theo kịch bản trung bình
Lượng mưa: BĐKH làm thay đổi rõ rệt lượng mưa mùa trong thế kỷ 21.
Lượng mưa trung bình năm có xu hướng tăng lên ở cả 3 kịch bản A2, B1, B2. Tuy nhiên, lượng mưa khơng tăng đều mà có xu hướng tăng rõ rệt vào mùa mưa và giảm vào mùa khô.
Bảng 2.3: Mức thay đổi (%) lượng mưa năm so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch bản phát thải trung bình (B2)
Tỉnh, thành phố
Các mốc thời gian của thế kỷ 21
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 Lào Cai 1 1.5 2.1 2.7 (2.0 - 4.0) 3.3 3.8 4.3 4.8 5.2 (5.0 - 6.0)
Bảng 2.4: Mức thay đổi (%) lượng mưa các mùa trong năm so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch bản phát thải trung bình (B2)
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 Mùa đông (XII-II) 0.4 0.6 0.8 1.1 1.4 1.6 1.7 1.9 2.1
Mùa xuân (III-V) -0.4 -0.6 -0.9 -1.1 -1.4 -1.6 -1.8 -2 -2.2
Mùa hè (VI-VIII) 2 2.9 4 5.2 6.3 7.4 8.3 9.2 9.9
Bảng 2.5: Mức thay đổi lượng mưa trong năm tại trạm Lào Cai theo kịch bản phát thải trung bình (B2) Đơn vị: mm I II III IV V VI VII VII I IX X XI XI I nă m 1980- 1999 63. 8 75. 8 120 .7 204 .9 373 .1 393 .1 456 .6 419 .8 261 .9 201 .6 123 .3 47. 6 274 2 2020 64. 0 76. 1 120 .2 204 .1 371 .6 401 .0 465 .7 428 .2 263 .5 202 .8 124 .0 47. 8 276 9 2030 64. 2 76. 3 120 .0 203 .7 370 .8 404 .5 469 .8 432 .0 264 .0 203 .2 124 .3 47. 9 278 1 2040 64. 3 76. 4 119 .6 203 .1 369 .7 408 .8 474 .8 436 .6 264 .8 203 .8 124 .6 48. 0 279 5
Nhìn chung về xu hướng của lượng mưa trung bình năm trong tương lai có xu hướng tăng dần nhưng sự tăng về lượng này không đều theo các tháng. Dự báo theo kịch bản B2 lượng mưa tại Lào Cai vào năm 2020 sẽ tăng 1% so với kịch bản 1980-1999 và tăng 1,5% và 2,1% vào năm 2030 và 2040 và sẽ tăng mạnh hơn vào các năm tiếp theo.
Lượng mưa giảm mạnh vào mùa xuân ( tháng III – V) so với kịch bản nền 1980-1999 vào năm 2020 tại Lào Cai lượng mưa trong mùa xuân sẽ giảm khoảng 0,4 % và đến năm 2030 và 2040 sẽ tiếp tục giảm tương ứng là 0,6% và 0,9%.
Lượng mưa tăng mạnh vào các tháng mùa hè (tháng VI – VIII) so với kịch bản 1980 – 1999 lượng mưa cả mùa sẽ tăng khoảng 2% vào năm 2020, và 2,9% và 4% vào năm 2030, 2040. Và lượng mưa cũng có xu thế tăng nhẹ vào mùa đơng (từ 0,4% tới 0,8% tính tới năm 2040) mùa thu tăng mạnh hơn so với mùa đông (dao động trong khoảng 0,6% tới 1,1% cho tới năm 2040).
Nhìn chung lượng mưa của Lào Cai dự báo theo kịch bản B2 vẫn tăng từ 2742 mm lên 2795 mm tuy nhiên lượng mưa không tăng đều trong các tháng mà tăng mạnh vào mùa hè và giảm vào mùa xuân và tăng nhẹ vào các mùa cịn lại trong năm.
Hình 2.9. Mức thay đổi lượng mưa tháng trong thế kỷ 21 ở Sa Pa theo kịch bản trung bình
Hình 2.10. Sự thay đổi nhiệt độ và lượng mưa tại Phố Ràng theo kịch bản B2
2.1.2 Tác động của BĐKH đến dịng chảy sơng ngịi
Sơng ngịi là sản phẩm của khí hậu. Mọi sự thay đổi của khí hậu đều tác động mạnh mẽ lên nguồn nước sông. Hai yếu tố cơ bản của tự nhiên ảnh hưởng trực tiếp tới dịng chảy sơng ngịi là mưa và bốc hơi. BĐKH làm thay đổi lượng mưa, nhiệt độ tăng thì bốc hơi tiềm năng cũng tăng theo, điều đó cho thấy ảnh hưởng của BĐKH tới dòng chảy mặt tỉnh Lào Cai. BĐKH tác động đặc biệt mạnh mẽ tới sơng ngịi, gây ra những thái cực trái ngược, mùa lũ nước dâng cao còn mùa hạn lại giảm sâu.
2.1.3 Tác động của BĐKH đến dịng chảy trung bình năm
Xét dịng chảy tại các trạm đo lưu lượng trên sơng Thao (trạm Lào Cai), trên sông Chảy (trạm Bảo Yên). Dịng chảy năm của các sơng chính chảy qua địa bàn tỉnh có xu hướng tăng ở cả 3 kịch bản.
774 775 776 777 778 779 780 781 1980-2000 2001-2020 2021-2040 m3/s Giai đoạn
Dòng chảy năm - Trạm Lào Cai
B1 B2 A2 146.7 146.8 146.9 147.0 147.1 147.2 147.3 147.4 147.5 147.6 147.7 1980-2000 2001-2020 2021-2040 m3/s giai đoạn
Dịng chảy năm - Trạm Bảo n
B1 B2 A2
Hình 2.11. Xu thế thay đổi của dịng chảy năm theo các kịch bản BĐKH
Thời kỳ 2001-2020: theo kết quả tính tốn cho thấy mức độ biến đổi lưu lượng trung bình nhiều năm giữa các kịch bản phát thải cao A2, trung bình B2 và thấp B1 so với thời kỳ nền không khác nhau nhiều, lưu lượng trung bình năm theo thời kỳ thay đổi không đáng kể. Tại trạm Lào Cai trên sông Thao, dịng chảy trung bình năm tăng khoảng 0,3 m3
/s đến 0,6 m3/s (chưa đến 0,1%); tại trạm Bảo Yên trên sông Chảy, tăng khoảng chỉ khoảng 0,6 m3
/s – 0,8 m3/s (chưa được 0,1%) so với thời kỳ nền.
Thời kỳ 2021 – 2040, lưu lượng trung bình năm tại các trạm có tăng lên so với giai đoạn 2021 – 2040 và giai đoạn tiếp theo (2001-2020), nhưng mức tăng rất nhỏ, không đáng kể, và vẫn nằm trong giới hạn sai số tính tốn. Tại trạm Lào Cai tăng từ 0,1 m3
/s – 0,7 m3/s (khoảng 0,2%-0,4% so với thời kỳ nền); tại trạm Bảo Yên tăng từ 0,1 m3
/s – 0,9 m3/s (0,1%-0,2%). Dịng chảy năm có giá trị tăng dần theo các kịch bản B1, B2, A2.
Sự biến thiên dịng chảy trên các sơng là khác nhau theo từng kịch bản biến đổi khí hậu. Nhưng có thể nhận thấy rằng, xu thế của dịng chảy trung bình năm là tăng lên so với thời kỳ nền và thời kỳ sau lớn hơn thời kỳ trước.
2.1.4 Tác động của BĐKH đến dòng chảy lũ
Theo các kịch bản biến đổi khí hậu, dịng chảy trung bình mùa lũ trên các lưu vực sơng đi qua địa bàn tỉnh đều có xu hướng tăng lên, tuy nhiên mức độ gia tăng là khơng đáng kể. Nhìn chung, dịng chảy lũ theo kịch bản A2 có mức độ gia tăng lớn nhất so với thời kỳ nền. Trong khi đó, dịng chảy lũ được tính tốn cho kịch bản B1 cho thấy mức độ tăng thấp nhất trong 3 kịch bản.
1300 1305 1310 1315 1320 1325 1330 1335 1980-2000 2001-2020 2021-2040 m3/s Giai đoạn
Dòng chảy lũ - Trạm Lào Cai
B1 B2 A2 249.0 250.0 251.0 252.0 253.0 254.0 255.0 1980-2000 2001-2020 2021-2040 m3/s giai đoạn
Dòng chảy lũ - Trạm Bảo Yên
B1 B2 A2
Hình 2.12. Xu thế thay đổi của dịng chảy mùa lũ theo các kịch bản BĐKH.
Thời kỳ 2001-2022: So với thời kỳ nền, dịng chảy trung bình mùa lũ tại các trạm tăng, tuy nhiên với mức độ không lớn (từ 0,2% đến 0,7%) . Lưu lượng trung bình mùa lũ tại trạm Lào Cai theo kịch bản A2 là 1315,93 m3
/s tăng 0,6% so với thời kỳ nền, tại trạm Bảo Yên là 252,47m3
/s tăng 0,8%. Mức tăng của dòng chảy lũ tương ứng với kịch bản khác tại 2 trạm Lào Cai và Bảo Yên là là 0,65%, 0,1% (kịch bản B1), 0,62%, 0,9% (kịch bản B2).
Thời kỳ 2021-2040: Lưu lượng dòng chảy lũ tăng lớn hơn so với thời kỳ trước. Theo đó, kịch bản A2 cho dịng chảy lũ tăng nhanh nhất. Tại trạm Lào Cai là 1332,19 m3/s (tăng 1,38%), tại trạm Bảo Yên là 254,61 m3/s (tăng 0,18%). Kịch bản B2 cho kết quả dòng chảy lũ thấp hơn của A2, với mức tăng so với thời kỳ nền lần lượt là 1,26% tại Lào Cai, 0,16% tại trạm Bảo Yên. Với kịch bản B1 mức tăng tương ứng là 1,26%, 0,17%.
Xét về phân phối dòng chảy trong năm, dịng chảy mùa lũ có xu hướng giảm vào tháng đầu mùa (tháng VI), nhưng sau đó gia tăng vào các tháng giữa mùa lũ (tháng VII, VIII, IX); vào tháng cuối mùa lũ (tháng X) lại có sự giảm nhẹ.
2.1.5 Tác động của BĐKH đến dịng chảy kiệt
Nhìn chung, lưu lượng trung bình mùa kiệt các sơng chảy qua địa bàn tỉnh biểu hiện có xu thế giảm dần theo thời gian, tuy nhiên, lượng giảm này là rất nhỏ. 774 775 776 777 778 779 780 781 1980-2000 2001-2020 2021-2040 m3/s Giai đoạn
Dòng chảy năm - Trạm Lào Cai
B1 B2 A2 69.0 69.5 70.0 70.5 71.0 71.5 72.0 72.5 73.0 1980-2000 2001-2020 2021-2040 m3/s giai đoạn
Dòng chảy kiệt - Trạm Bảo Yên
B1 B2 A2
Hình 2.13. Xu thế thay đổi của dịng chảy mùa kiệt theo các kịch bản BĐKH
So với giai đoạn 1980-2000, đến giai đoạn cuối trong thời kỳ tính tốn (2040) dịng chảy mùa kiệt tại trạm Lào Cai giảm thấp nhất là 195,29 m3/s (A2) tương đương 5%; tại trạm Bảo Yên là 33,45 m3
/s (1%).
Dịng chảy mùa kiệt trên các sơng theo kịch bản A2 giảm nhiều nhất và B1 là ít nhất.
cuối mùa kiệt, giảm mạnh nhất vào các tháng cuối (tháng III,V,V), các tháng đầu mùa lũ có sự giảm nhẹ khơng đáng kể.
Mùa lũ, theo các kịch bản BĐKH thì dịng chảy mùa lũ trên các lưu vực sơng thuộc tỉnh Lào Cai đều có xu hướng tăng lên. Xét về phân phối dòng chảy trong năm, dịng chảy mùa lũ có xu hướng giảm vào tháng đầu mùa lũ, nhưng sau đó tăng mạnh vào các tháng giữa các tháng giữa mùa lũ; vào các tháng cuối mùa lũ có sự khác biệt giữa các lưu vực sơng, có lưu vực giảm nhẹ, có lưu vực tăng lên nhưng không đáng kể.
Dịng chảy mùa kiệt, có xu hướng chung là giảm dần từ giữa mùa kiệt đến cuối mùa kiệt, giảm mạnh nhất vào các tháng cuối (tháng III,V,V), các tháng đầu mùa lũ có sự giảm nhẹ khơng đáng kể.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. – NAM
Mơ hình NAM là mơ hình thuỷ văn mơ phỏng q trình mưa – dịng chảy diễn ra trên lưu vực. Là một mơ hình tốn thủy văn, mơ hình NAM bao gồm một tập hợp các biểu thức tốn học đơn giản để mơ phỏng các quá trình trong chu trình thuỷ văn. Mơ hình NAM là mơ hình nhận thức, tất định, thơng số tập trung. Đây là một modun tính mưa từ dịng chảy trong bộ phần mềm thương mại MIKE 11 do Viện Thủy lực Đan Mạch xây dựng và phát triển.
2.2.2. –GIS
MIKE 11 GIS là một cơng cụ trình diễn và phân tích khơng gian kết quả tính tốn của mơ hình thủy lực một chiều sử dụng trong công tác quản lý lũ. Hệ thống MIKE 11 GIS tích hợp các cơng nghệ mơ hình hóa hệ thống sơng của MIKE 11 với khả năng phân tích khơng gian của ArcView GIS. MIKE 11 GIS là công cụ hỗ trợ ra quyết định lý tưởng trong công tác quản lý lũ bằng cách cung cấp một cách trực quan các tác động của lũ lên cộng đồng dân cư, hệ thống cơ sở hạ tầng, nông nghiệp, thủy sản và môi trường.
MIKE 11 GIS được xây dựng dựa trên việc trao đổi dữ liệu 2 chiều giữa MIKE 11 và ArcView:
MIKE 11 GIS xác định các hệ thống sông, profile mặt cắt ngang và quan hệ diện tích – cao độ của các khu chứa từ bản đồ địa hình DEM và xuất các kết quả này làm đầu vào cho mơ hình MIKE 11.
Áp dụng mơ hình MIKE 11 GIS xây dựng bản đồ ngập lụt
Dữ liệu đầu vào của mơ hình Mike 11 GIS bao gồm:
1) Bản đồ số hóa độ cao (DEM): Được xây dựng từ bản đồ địa hình tỉ lệ 1: 50.000 được Trung tâm thơng tin (nay là Cục Thông tin) Bộ Tài nguyên và Môi trường cung cấp.
Từ bản đồ trên qua phần mềm GIS mà cụ thể là phần mềm Microstation, Mapinfo, Arcview, ArcGis tiến hành gắn thuộc tính, chuẩn hóa hệ tọa độ, ghép nối lớp thơng tin và tiến hành thành lập bản đồ cao độ số (DEM).
2) Kết quả tính tốn thủy lực từ mơ hình Mike 11 cho dưới dạng file *.res11 thể hiện cao độ mực nước tại các mặt cắt theo thời gian. Kết quả này sẽ nhập tự động vào cơ sở dữ liệu trong MIKE 11GIS và thông qua một số thao tác tiến hành thành lập bản đồ ngập lụt theo thời gian hoặc lớn nhất tùy theo người sử dụng lựa chọn.
Các bước xây dựng bản đồ ngập lụt được thực hiện theo sơ đồ khối sau:
Hình 2.14. Sơ đồ các bước xây dựng bản đồ ngập lụt
T¹o mét Project míi. NhËn sè liƯu tõ MIKE 11 GIS.
Bổ sung thơng tin về các cơng trình và số liệu về dịng chảy.
Tính tốn thuỷ văn, thuỷ lực.
Ch¹y MIKE 11 Tạo file đầu vào cho mơ
hình MIKE 11 No Giảm kích th-ớc ơ l-íi Yes Yes
Khởi động MIKE 11 GIS
DEM Module
Nhập dữ liu về địa hình. Nhập dữ liệu mặt c¾t ngang. Xác định tham số của các ơ l-íi. Tạo các lớp đ-ờng hoặc vùng để xác định các ô chứa, đê hoặc đ-ờng giao th«ng
Điều chỉnh cao độ phù hợp cho cđa c¸c líp võa t¹o.
TD Module (Mơ dun địa hình)
T¹o và xuất số liệu mặt cắt. Tạo và xuất quan hÖ diÖn tÝch - cao độ của các khu chứa.
Có đủ mặt cắt khơng ?
No
Yes
FM Module
NhËp file kÕt qu¶ cđa MIKE 11. Tạo l-ới bản đồ ngËp lơt.
Diện tích ngập lụt có đúng ko? Yes Bản đồ có chi tiết kh«ng? Bản đồ ngập lơt Có đủ mặt cắt không No No
2.2.3. BASIN
Viện Thuỷ lực Đan Mạch (DHI) xây dựng các phần mềm để đánh giá và phân tích các vấn đề về chất lượng và số lượng nước, đây là các phần mềm hữu ích trong cơng tác lập kế hoạch phát triển và quản lý nguồn nước theo quan điểm bền vững. Phần mềm MIKE BASIN với giao diện ArcView GIS là một mơ hình mơ phỏng nguồn nước lưu vực sơng.
MIKE BASIN địi hỏi với một số lượng số liệu không nhiều, với các mô