2. CHƯƠNG II CÁC MÔ HÌNH Được ỨNG DỤNG TRONG TÍNHTOÁN TÁC
2.3. Mô hình phân phối nguồn nước
2.3.1. Giới thiệu mô hình Mike Basin
Mô hình Mike Basin do Viện thuỷ lực Đan Mạch (ĐHI) xây dựng, nó là một mô hình toán học thể hiện một lưu vực sông bao gồm cấu hình của các sông chính và các sông nhánh, các yếu tố thuỷ văn của lưu vực theo không gian và theo thời gian, các công trình, hệ thống sử dụng nước hiện tại và tương lai và các phương án sử dụng nước khác nhau. Mô hình cũng biểu diễn cả tài nguyên nước ngầm và quá trình diễn biến nước ngầm.
Mike Basin được xây dựng theo kiểu mô hình mạng lưới, trong đó sông và các nhánh hợp lưu chính của nó được biểu diễn bằng một mạng lưới bao gồm các nhánh và các nút. Các nhánh thể hiện các đoạn sông riêng biệt, còn các nút thể hiện các tiểu hợp lưu hoặc các vị trí mà tại đó các hoạt động liên quan đến phát triển nguồn nước có thể diễn ra như điểm của dòng chảy hồi quy từ các khu tưới, hoặc là điểm hợp lưu giữa hai hoặc nhiều sông hoặc suối hoặc tại các vị trí quan trọng cần có kết quả của mô hình.
2.3.2. Số liệu đầu vào của mô hình
Đầu vào cơ bản của mô hình bao gồm dữ liệu chuỗi thời gian về dòng chảy của lưu vực. Các file đầu vào bổ sung xác định đặc tính và quy tắc vận hành của từng hồ chứa, chuỗi thời gian khí tượng thuỷ văn và dữ liệu thích hợp cho từng công trình cấp nước hay công trình thuỷ lợi như các yêu cầu về chuyển dòng và các thông tin khác mô tả dòng chảy hồi quy.
2.3.3. Thiết lập mô hình
a) Mạng lưới sông
Mạng lưới sông Dồng Nai trong mô hình MIKE BASIN được xây dựng dựa trên những dữ liệu về mạng lưới sông đã được số hóa. Trong điều kiện bình thường, các nhánh sông được sao chép trực tiếp từ các nhánh sông đã được số hóa vào cơ sở dữ liệu mạng lưới sông của mô hình.
Hình 2-9. Sơ đồ cân bằng nước lưu vực sông Đồng Nai giai đoạn hiện trạng 1980 - 1999
Hình 2-10. Sơ đồ cân bằng nước lưu vực sông Đồng Nai giai đoạn tưong lai 2020 - 2099
1612
Các khu cân bằng nước trong báo cáo được phân chia dựa trên sự phán tích tổng hợp giữa các yếu tố: Các công trình trên lưu vực, dữ liệu về DEM, ranh giới hành chính.
Lưu vực sông Đồng Nai được chia thành 29 khu cân bằng nước Bảng 2-7. Phân khu cân bằng nước lưu vực sông Đồng Nai STT Khu cân bằng nước Diện tích
(km2) STT Khu cân bằng nước
Diện tích (ion2)
1 Bến Lức 848 15 Hạ Dầu Tiếng 1643
2 Cần Đơn 1949 16 Hàm Thuân 1293
3 Đa Nhim 1223 17 Nhà Bè 1151
4 Đai Ninh 722 18 Phước Hòa 911
5 Đồng Nai 1157 19 Sài Gòn 763
6 Đồng Nai 1 2319 20 Sông Bé 2589
7 Đồng Nai 2 1157 21 Srock Phu Miêng 588
8 Đồng Nai 3 327 22 Tà Pao 711
9 Đồng Nai 4 496 23 Tây Ninh 2190
10 Đồng Nai 5 169 24 Thác Mơ 2180
11 Đồng Nai 6 1679 25 Thượng Dầu Tiếng 2518
12 Đồng Nai 8 803 26 Tri An 1837
13 Đồng Tháp Mười 2708 27 Vàm Cỏ Tây 478
14 Gò Dầu Hạ 3270 28 Võ Đắc 1121
số liệu về nhu cầu nước trong mô hình bao gồm số liệu về nhu cầu nước cho công nghiệp, nông nghiệp, chăn nuôi, thủy sản, sinh hoạt, và nhu cầu khác (công cộng, du lịch và dịch vụ).
Số liệu nhu cầu nước được chia ra tính làm 2 phương án: phương án phát triển hiện trạng, được tính theo năm hiện trạng (2000); và phương án phát triển, phương án này được tính theo quy hoạch phát triển kinh tế xã hội đến năm 2020.
Phương án hiện trạng: theo phương án này nhu cầu nước cho các ngành được tính theo tình hình phát triển kinh tế xã hội năm 2000.
Phương án phát triển: với phương án này thì nhu cầu nước cho các ngành được tính theo quy hoạch phát triển kinh tế xã hội đến năm 2020.
Mỗi phương án trong hai phương án trên được tính cho giai đoạn hiện trạng và giai đoạn 2020 - 2100 theo 3 kịch bản B l, B2 và A2 với giả thiết là nhu cầu nước cho công nghiệp, sinh hoạt, thủy sản, nhu cầu khác và diện tích đất nông nghiệp, cơ cấu cây trồng không đổi.
Với mồi phương án phát triển hiện trạng và phương án phát triển, nhu cầu nước cho nông nghiệp được tính cho 20 năm hiện trạng từ năm 1980 đến năm 2000 và cho chuỗi 80 năm từ năm 2020 đển năm 2100 với già thiết diện tích nông nghiệp và cơ cấu cây trồng không đổi, chi có lượng mưa và bốc hơi là thay đổi.
Hình 2-12. Xu thế biến động nhu cầu dùng nước theo từng giai đoạn, phương
án phát triển hiện trạng
Dòng chảy m ôi trường
Dựa trên kết quà nghiên cứu của dự án “Quản lý tài nguyên nước trên lưu vực sông Đồng Nai” do công ty Binnies Black & Veatch International thực hiện từ 2003- 2004, nhu cầu nước cho hệ sinh thái nước ngọt tại các vị trí trên lưu vực sông Đồng Nai được tổng hợp như sau:
trieumỉ 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000
H iénưíuig £<11 g đ : g<i3 git-1
Hình 2-13. Xu thế biến động nhu cầu dùng nước theo từng giai đoạn, phương
1614
Bảng 2-8. Tống họp yêu cầu nuóc cho hệ sinh thái nuóc ngọt
Vị trí Sông Mực nước nhò nhất lrên sông (m) Lưu lượng nhò nhất phía hạ lưu (m3/s)
Đa Nhim Đồng Nai 1018 4
Đại Ninh Đông Nai 855 1.5
VỌGCTiên(Thác Khi) Đồng Nai 128 20
Trị An Đông Nai 50 200 Hàm Thuận La Ngà 575 16 Hạ La Ngà (Tà Pao) La Ngà 116 17 Cửa s. La Ngà La Ngà 50 10 Thác Mơ Bé 198 45 Cần Đơn Bé 104 45
Dầu Tiếng Sài Gòn 17 21
d) HỒ chứa
Có 12 công trình thủy điện và 2 công trình thủy lợi được mô phỏng trong mô hình cân bằng nước. Trong tổng số 14 công trình trên lưu vực sông Đồng Nai có: 8 công trình trên sông chính Đồng Nai, 1 công trình trên sông La Ngà, 4 công trình trên sông Bé và 1 công trình trên sông Sài Gòn. Trong sổ 8 hồ chứa bậc thang trên sông Đồng Nai bao gồm: thủy điện Trị An và Đa Nhim (đang hoạt động); Đại Ninh, Đồng Nai 3 và Đồng Nai 4 đang xây dựng; thủy điện Đồng Nai 2, Đồng Nai 5 và Đồng Nai 6 nằm trong quy hoạch. Có 3 bậc thang thủy điện trên sông Bé: thủy điện Thác Mơ và cà n Đơn (đang hoạt động); Srock Phu Miêng và Phước Hòa đang xây dựng. Trên sông Sài Gòn chỉ có công trình thủy lợi Dầu Tiếng (đang hoạt động).
2.3.4. Cân bằng nước giai đoạn hiện trạng
Giai đoạn hiện trạng được mô phỏng với giả thiết là các điều kiện phát triển KTXH không đổi trong suốt giai đoạn này và ỉấy theo năm 2000. Thời kỳ nền được tính với hai phương án: phương án hiện trạng và phương án phát triển 2020.
Kết quả từ mô hình trong phương án hiện trạng cho thấy tổng lượng nước thiếu hụt trung bình nhiều năm trên toàn lưu vực theo phương án hiện trạng là 6,2 triệu m3/năm và theo phương án phát triển 2020 là 12,7 triệu m3/năm. Theo cả hai phương án này thì năm 1983 là năm có tổng lượng nước thiếu nhiều nhất với tổng lượng nước thiếu tương ứng là 30 và 54 triệu m3/năm. Trong giai đoạn hiện trạng, các khu thiếu nước tập trung ở các khu Bến Lức, cần Đơn, Đa Nhim, Đại Ninh và Sông Bé.
Kết quả trên cho thấy có nhiều khu cân bằng nước luôn được cung cấp đủ nước,
t 9 / * *
nước thiêu bình quân nhiêu năm trong giai đoạn 1980 - 1999 của từng khu cân băng nước nằm trong khoảng từ 0,1 đển 5,2 triệu m3/năm đối với phương án phát triển hiện trạng và từ 0,1 đến 6 triệu m3/năm đối với phương án phát triển 2020; trong đó khu thiếu nhiều nhất là c ầ n Đơn.
Hình 2-14. Bản đồ lượng nước thiếu trung bình nhiều năm giai đoạn 1980 - 2000 theo phương án phát triển hiện trạng
LEGEND (million mA3) 2020_HT I 10. m o-'° r~-~Ị 'O-SO Ị7Jr7Ịso-3a [7^50-60 P C Ị g l-70
Hình 2-15. Bản đồ lượng nước thiếu trung bình nhiều năm giai đoạn 1980 - 2000 theo phương án phát triển 2020
1616
CHƯƠNG III. CÁC KỊCH BẢN BIÉN ĐÓI K H Í H ẬU Ở L ư u
Vực SÔNG ĐÒNG NAI VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỌNG LÊN
NGUÒN NƯỚC
3.1. Sự thay đổi cùa các yếu tố
Mưa là một quá trình quan trọng đóng vai trò chính trong sự hình thành dòng chảy trên lưu vực. Lượng mưa và quá trình mưa quyết định lưu lượng và quá trình dòng chảy. Chúng ta đã biết “Sông ngòi là sản phẩm của khí hậu”, do đó biến đổi khí hậu tất nhiên tác động trực tiếp và mạnh mẽ nguồn nước của sông ngòi.
Dòng chảy mặt trên lưu vực sông Đồng Nai chịu sự chi phối chủ yếu của chế độ mưa nên cũng biến đổi rất sâu sắc theo không gian và thời gian. Theo không gian, bên cạnh có những nơi lớp dòng chảy nhỏ, biến động cao, thì cũng có những nơi lớp dòng chảy dồi dào và ít biến động hơn. Theo thời gian, dòng chảy được phân chia thành hai mùa rõ rệt, với mùa lũ thường chậm hơn mùa mưa 1 -2 tháng và mùa kiệt trùng với mùa khô.
Từ kịch bàn biến đổi khí hậu ta có được lượng mưa và bốc hơi của các trạm khí tượng trên lưu vực. Ta sử dụng bộ thông sổ đã tìm được ở phàn trên để tính toán dòng chảy đến cho các lưu vực con trên lưu vực sông Đồng Nai theo ba kịch bản biến đổi khí hậu.
Kịch bản gốc B2: dân số tăng liên tục nhưng với tốc độ thấp hơn kịch bản A2; chú trọng đến các giải pháp địa phương thay vì toàn cầu về ổn định kinh tế, xã hội và môi trường; mức độ phát triển kinh tế trung bình; thay đổi công nghệ chậm hơn và manh mún hơn so với A2 và B 1.
Kịch bản gốc B 1: Kinh tế phát triển nhanh giống như A2 nhưng có sự thay đổi nhanh chóng theo hướng kinh tế dịch vụ và thông tin; dân số tăng đạt đỉnh vào năm 2050 và sau đó giảm dần; giảm cường độ tiêu hao nguyên vật liệu, các công nghệ sạch và sử dụng hiệu quả tài nguyên được phát triển; chú trọng đến các giải pháp toàn cầu về ổn định kinh tế, xã hội và môi trường
Kịch bản gốc A2: Thế giới không đồng nhất, các quốc gia hoạt động độc lập, tự cung tự cấp; dân số tiếp tục tăng trong thế kỷ 21; kinh tế phát triển theo định hướng khu vực; thay đổi về công nghệ và tốc độ tăng trưởng kinh tế tính theo đầu người chậm
Theo kịch bản phát thải trung bình (B2): vào cuối thế kỷ 21, lượng mưa năm có thể tăng khoảng 2-3% Nam Bộ so với trung bình thởi kỳ 1980-1999. Lượng mưa thời kỳ từ tháng III đến tháng V của các vùng khí hậu phía Nam có thể giảm tới 10-15% so với thời kỳ 1980-1999. Lượng mưa các tháng cao điểm của mùa mưa sẽ tăng trên dưới
tăng từ 1-2% ở Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Nam Bộ so với trung bình thời kỳ 1980 - 1999. Lượng mưa vào giữa mùa khô ở các vùng khí hậu phía Nam có thể giảm tới 7- 10% so với thời kỳ 1980-1999. Lượng mưa các tháng cao điểm của mùa mưa ở Tây Nguyên và Nam Bộ chi tăng khoảng 1% so với thời kỳ 1980-1999.
Theo kịch bản phát thải cao (A2): Vào cuối thế kỷ 21, lượng mưa năm có thổ táng so với trung bình thời kỳ 1980 - 1999, khoảng 4 - 5% ờ Nam Trung Bộ và khoảng 2% ở Tây Nguyên, Nam Bộ. Lượng mưa vào giữa mùa khô ở Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Nam Bộ có thể giảm tới 13-22% so với thời kỳ 1980-1999. Lượng mưa các tháng cao điểm của mùa mưa sẽ tăng khoảng 1-2% ở Tây Nguyên và Nam Bộ. Nhiệt độ trung bình năm có thể tăng lên 2,0°c ở Nam Bộ so với thời kỳ 1980-1999.
3.2. Các kịch bản khí hậu tại lưu vực sông Đồng Nai 3.2.1. Nhiệt độ
Theo kịch bản B l, cuối thể kỷ 21 nhiệt độ trung bình năm tăng từ 1,4 đến 2,2
°c. Với kịch bản B2 là từ 2.0 đến 3 ,l° c , kịch bản A2 từ 2,7 đến 3,4°c. Trong giai đoạn đầu xu thế tăng của nhiệt độ của 3 kịch bản tương đối đồng đều. Đến nữa sau thế kỷ 21 xu thế tăng mới có sự phân tách.
Nhiệt độ của cả 3 kịch bản biến đổi khí hậu đều có xu thế tăng dần theo thời gian, từ giai đoạn 1980- 1999 đến giai đoạn 2080- 2099. Nhiệt độ trung bình năm của các giai đoạn thấp nhất là 17,5° ở trạm Đà Lạt và cao nhất là 30,5° ở trạm Vũng Tàu.
Ở hai giai đoạn đầu 1980-1999 và 2020-2039, nhiệt độ của cả 3 kịch bản đều có độ tăng và độ chênh lệch tương đối giống nhau. Đến giai đoạn 2040-2059, độ tăng nhiệt độ ở 3 kịch bản bắt đầu có xu thế lệch nhau. Kịch bản A2 có xu thế tăng lên mạnh nhất, kịch bản B2 có xu thế tăng thấp hơn, và B 1 tăng thấp nhất.
Nhiệt độ trung bình các giai đoạn có độ chênh lệch giữa ở hai mùa lũ, kiệt các giai đoạn tương ứng khoảng 1° đến 2°, có nơi là 3°.
Ở giai đoạn cuối cùng 2080-2099, chênh lệch nhiệt độ giữa hai kịch bản AI và B 1 dao động trong khoảng 1 °.
Hình 3-1. Sự gia tăng của nhiệt độ của cả 3 kịch bản A2, B2, BI so vói thòi kỳ nền 24 8 T S Ĩ
Lượng mưa mùa khô giảm rõ rệt. Các Iháng mùa lũ lượng mưa đều lăng. Xu thế biển đổi lượng mưa 50 năm đầu thế kỉ không có sự khác nhau nhiều giữa các kịch bản.
Lượng mưa tăng mạnh nhất vào tháng VI, tháng XI và giảm mạnh các tháng XII đến tháng V năm sau. Các trạm khí tượng trên lưu vực sông Đồng Nai, lượng mira các tháng mùa mưa tăng nhỏ hơn, chỉ từ 1,1% đến 8.5%, trong klii các tháng mùa khô giảm mạnh đến -10% với kịch bản B l, -15,4% kịch bản B2, -19,6% kịch bản A2.
Bảng 3-1. Lượng mưa trung bình tháng theo các thòi kỳ (kịch bản A2)
Trạm Thời kỳ Lượng mưa tháng (mm) Lượng mưa
năm(mm)
Lượng mưa mùa(mm)
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Mưa Khô
Bao Loc 1980-1999 43,5 55,7 89,9 218,2 229,6 329,7 368,1 467,7 360,5 306,8 179,7 80,0 2729,4 2012,5 716,9 2000-2019 42,6 54,6 87,8 215,6 227,0 330,7 368,7 469,4 362,7 309,7 182,6 79,0 2730,4 2023,8 706,6 2020-2039 41,5 53,3 85,5 212,6 224,0 332,0 369,4 471,5 365,4 313,2 186,0 77,8 2732,1 2037,5 694,7 2040-2059 40,0 51,5 82,3 208,7 220.1 333,7 370,3 474,1 368,8 317,6 190,4 76,3 2733,9 2055,0 679,0 2060-2079 38,0 49,3 78,2 203,4 214,9 335,9 371,5 477,7 373,3 323,5 196,3 74,4 2736,5 2078,2 658,3 2080-2099 35,7 46,6 73,4 197,3 208,8 338,6 372,9 481,9 378,7 330,5 203,2 72,0 2739,8 2105,9 633,9 Da Lat 1980-1999 6,4 26,0 64,6 199,2 211,6 210,8 248,5 249,2 277,0 548,6 210,6 90,8 2343,4 1744,7 598,6 2000-2019 6,2 25,7 62,4 198,2 210,6 211,6 248,2 250,0 277,5 557,7 215,7 85,3 2349,1 1760,6 588,5 2020-2039 6,1 25,3 59,9 197,1 209,5 212,4 247,9 251,0 278,0 568,4 221,3 79,8 2356,7 1779,0 577,8 2040-2059 5,9 24,8 56,6 195,7 208,1 213,5 247,5 252,2 278,7 582,4 228,6 72,3 2366,3 1802,8 563,5 2060-2079 5,6 24,2 52,3 193,8 206,2 214,9 246,9 253,9 279,6 600,8 238,3 62,6 2379,2 1834,4 544,8 2080-2099 5,3 23,4 47,3 191,7 204,0 216,6 246,2 255,9 280,7 622,7 249,6 51,6 2394,9 1871,8 523,2 Dac Nong 1980-1999 12,3 41,4 80,8 171,9 250,0 340,4 319,0 425,8 406,8 259,7 70,5 24,5 2403,0 1822,3 580,8 2000-2019 12,0 40,7 77,8 168,1 247,8 342,3 318,6 429,4 407,7 265,4 73,5 23,8 2407,0 1836,8 570,2 2020-2039 11,7 40,0 74,6 163,8 245,1 344,6 318,1 433,7 408,7 272,3 77,1 23,2 2412,8 1854,4 558,3 2040-2059 11,2 39,0 70,3 158,1 241,6 347,6 317,5 439,2 410,0 281,1 81,8 22,3 2419,7 1877,1 542,6 2060-2079 10,7 37,8 64,7 150,7 237,1 351,5 316,6 446,5 411,7 292,8 88,0 21,2 2429,2 1907,1 522,1 2080-2099 10,0 36,3 58,1 142,0 231,6 356,2 315,6 455,2 413,7 306,7 95,3 19,9 2440,9 1942,8 498,0 Dong Phu 1980-1999 10,5 11,9 39,7 149,7 266,6 352,5 336,4 416,6 425,4 345,6 137,6 31,6 2524,1 2014,2 509,9