V. Cấu trúc của luận án
2.4. Xây dựng phần mềm hỗ trợ đánh giá tình trạng dễ bị tổn thương
2.4.1. Giới thiệu chung
2.4.1.1. Mục tiêu
Phần mềm được xây dựng nhằm hỗ trợ việc đánh giá tình trạng dễ bị tổn thương do biến đổi khí hậu đối với nhu cầu nước phục vụ trồng trọt vùng đồng bằng sông Hồng dưới tác động của biến đổi khí hậu.
2.4.1.2. Chức ă g cơ bản của phần mềm:
Các chức năng chính của phần mềm hỗ trợ đánh giá gồm có:
Cơ sở dữ liệu bao gồm: Kịch bản biến đổi khí hậu; Thiệt hại do thiên tai; Điều kiện tự nhiên, kinh tế -xã hội; Cơ cấu cây trồng, mùa vụ; Cơ cấu sử dụng đất, nguồn nước cho sản xuất nông nghiệp; Cơ sở hạ tầng nông nghiệp; Định hướng phát triển sản xuất nông nghiệp; và các loại bản đồ.
Chức năng tính toán: Nhằm để tính toán mức độ tiếp xúc (E); Tính toán
mức độ nhạy cảm (S); Tính toán khả năng thích ứng (AC); và tính toán chỉ số tình trạng dễ bị tổn thương (CVI).
Chức năng hiển thị kết quả: Nhằm để hiển thị bộ chỉ số tình trạng dễ bị tổn
thương; Bản đồ dễ bị tổn thương; và các loại biểu đồ liên quan.
Với mục tiêu và các chức năng cơ bản của phần mềm đánh giá tình trạng dễ bị tổn thương như đã đề cập ở trên thì phần mềm sẽ có 3 modules chính đó là module nhập dữ liệu, module tính toán và module hiển thị kết quả.
2.4.2. Sơ đồ khối phần mềm
2.4.3. Module nhập dữ liệu
2.4.3.1. Chức ă g
Module nhập dữ liệu cho phép nhập các dữ liệu đầu vào để tính toán các chỉ số thành phần và từ đó tính toán được chỉ số phụ, chỉ số chính E, S, AC và chỉ số CVI. Số liệu sử dụng có thể được gọi từ cơ sở dữ liệu của phần mềm hoặc có thể nhập trực tiếp trên phần mềm. Module nhập dữ liệu bao gồm các chức năng chính như sau:
- Nhập các dữ liệu, thông tin chung về dự án như tên dự án, quy mô, phạm vi và thời điểm đánh giá;
- Hiển thị ô nhập dữ liệu để tính toán các chỉ số thành phần với 2 sự lựa chọn là: i) gọi dữ liệu từ cơ sở dữ liệu của phần mềm và ii) Nhập dữ liệu trực tiếp;
- Các dữ liệu khác nhau sẽ có các ô nhập dữ liệu khác nhau tương ứng;
- Thông báo lỗi khi dữ liệu nhập sai hoặc chưa đủ hay thiếu dữ liệu;
2.4.3.2. Các item chính
Item File trong module nhập dữ liệu bao gồm các sub-item sau:
- Open: Để mở các file dự án đã lưu trữ từ trước nhằm mục đích cập nhật, bổ sung số liệu;
- New: Dùng để khởi tạo một dự án mới với các thông tin liên quan đến dự án bao gồm: Tên dự án; Phạm vi đánh giá: Đánh giá theo vùng, tỉnh, huyện hay xã; Lĩnh vực đánh giá: Chọn theo lĩnh vực hoặc đánh giá chung; và Kiểu đánh giá: Hiện tại hoặc tương lai; trong trường hợp đánh giá cho tương lai sẽ có các mốc thời gian cụ thể để đánh giá theo kịch bản biến đổi khí hậu (Bộ TN&MT, 2011) từ 2020 đến 2100;
Save & Save: Lưu trữ thông tin và lưu trữ bằng tên khác; Close project: Đóng dự án;
Exit: Thoát khỏi chương trình.
Thiết lập tính toán: nhằm cung cấp ô nhập thông tin, dữ liệu để tính toán các chỉ số chính, chỉ số phụ và chỉ số các thành phần của các chỉ E, S và AC. Như đã đề cập ở phần trên, các chỉ số chính E, S và AC được hợp thành bởi các chỉ số phụ và mỗi chỉ số phụ lại có thể có các chỉ số thành phần, do đó việc nhập số liệu phục vụ tính toán sẽ được bắt đầu từ chỉ số thành phần. Như vậy, item thiết lập tính toán sẽ gồm các sub-item sau:
- Nhập thông số E (Exposure): Dùng để nhập các thông tin nhằm phụ vụ tính toán độ khắc nghiệp/phơi nhiễm E. File sẽ được lưu trữ để phục vụ tính toán CVI;
- Nhập thông số S (Sensitivity): Dùng để nhập các thông tin nhằm phụ vụ tính toán độ nhạy cảm. File sẽ được lưu trữ để phục vụ tính toán CVI; và
- Nhập thông số AC (Adaptive Capacity): Dùng để nhập các thông tin nhằm phụ vụ tính toán mức độ thích ứng. File sẽ được lưu trữ để phục vụ tính toán CVI.
Ghi chú: Việc nhập số liệu chưa đủ hoặc không phù hợp sẽ được phần mềm
báo lỗi để kiểm tra.
Tính toán CVI: dùng để tính toán chỉ số dễ bị tổn thường bằng cách gọi các file dữ liệu E, S và AC. Kết quả tính toán sẽ bao gồm các chỉ số E, S, AC và CVI riêng biệt và các file kết quả này sẽ được lưu trữ phục vụ việc hiển thị kết quả tính toán.
Hiển thị kết quả: dùng để hiện thị kết quả dưới dạng bản đồ, đồ thị hay bảng số liệu. Các file sử dựng cho việc hiện thị kết quả chính là các file lưu trữ kết quả tính toán E, S, AC và CVI. Chi tiết hiển thị kết quả được trình bày chi tiết tại Module hiển thị kết quả.
2.4.4. Module tính toán
Module tính toán là module ẩn, không có giao diện và để tính toán các chỉ số mức độ tiếp xúc (E), độ nhạy cảm (S), khả năng thích ứng (AC) và chỉ số tình trạng dễ bị tổn thương (CVI). Module tính toán sử dụng các công thức 1, 2, 3 và 4 theo thứ tự như đã đề cập tại Hình 2.4: Quy trình xác định và tính toán chỉ số dễ bị tổn
thương để tính toán.
2.4.5. Module hiển thị kết quả
2.4.5.1. Chức ă g
Module hiển thị kết quả cho phép trình bày kết quả được tính toán dưới nhiều dạng khác nhau như bản đồ, bảng biểu, đồ thị hay có thể là kết quả đánh giá. Module hiển thị kết quả bao gồm các chức năng sau:
- Hiển thị kết quả tính toán của từng chỉ số E, S, và AC của vùng nghiên cứu ứng với từng thời điểm cụ thể dưới dạng bảng, biểu đồ và bản đồ;
- Hiển thị kết quả tính toán CVI của vùng nghiên cứu ứng với từng thời điểm cụ thể dưới dạng bảng, biểu đồ và bản đồ;
- Hiển thị so sánh kết quả CVI hoặc E, S và AC dưới dạng bản đồ vùng nghiên cứu ứng với từng thời điểm cụ thể và thể hiện các mức độ khác nhau bằng màu sắc khác nhau trong từng vùng và giữa các vùng khác nhau;
- Hiển thị thông tin chi tiết vùng đánh giá theo từng quy mô, phạm vi và thời điểm cụ thể đã được thiết lập ban đầu;
- Phóng to, thu nhỏ, dịch chuyển bản đồ, xuất bản đồ dưới dạng ảnh.
2.4.5.2. Các item chính
Item file trong module hiển thị kết quả gồm có các Sub-item sau:
- Open: Để mở file kết quả đã được tính toán, file kết quả có thể là kết quả tính toán cho từng chỉ số chính E, S, AC hay kết quả tính toán CVI;
- Convert file: Cho phép chuyển file kết quả sang dạng ảnh.
- Exit: Để thoát khỏi module hiển thị kết quả;
Item View cho phép xem file kết quả dưới nhiều kiểu khác nhau, bao gồm các sub-item như sau:
- Kết quả: Thể hiện kết quả E, S, AC và CVI dưới dạng bản đồ, bảng và đồ thị;
- So sánh kết quả: Cho phép so sánh E, S, AC và CVI giữa các vùng đánh giá và giữa các năm. Sub-item này gồm có: So sánh giữa các vùng và so sánh giữa các năm.
Công cụ: Cho phép kích hoạt các công cụ như phóng to, thu nhỏ, view bản đồ, truy vấn thông tin trên bản đồ;
Help
Item help bao gồm các sub-item phụ như sau: Reference: Thể hiện hướng dẫn sử dụng
About: Thể hiện các thông tin phần mềm như phiên bản, địa chỉ liên hệ, nhóm tác giả, logo phần mềm…
CHƯƠNG III KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG DỄ BỊ TỔN THƯƠNG DO BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐỔI VỚI NHU CẦU NƯỚC PHỤC VỤ TRỒNG TRỌT TẠI MỘT SỐ TỈNH ĐIỂN HÌNH VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG
3.1. Lựa chọn vùng đánh giá thí điểm và kịch bản biến đổi khí hậu
3.1.1. Lựa chọn vùng và mốc thời gian đánh giá
3.1.1.1. Vù g đ h gi
Đồng bằng sông Hồng chịu tác động tổng hợp do nước biển dâng và sự biến đổi của các yếu tố khí tượng thuỷ văn. Như vậy, có thể chia đồng bằng sông Hồng ra làm hai vùng:
- Vùng 1: Chịu tác động của biến đổi khí hậu nói chung và tác động của nước biển dâng, bao gồm các tỉnh: Nam Định, Hải Phòng, Ninh Bình, Thái Bình; - Vùng 2: Chịu tác động của biến đổi khí hậu nói chung, bao gồm các tỉnh: Hà
Nam, Hưng Yên, Hải Dương, Vĩnh Phúc, Bắc Ninh, Hà Nội.
Căn cứ vào cơ sở phân vùng tác động trên, căn cứ điều kiện tự nhiên và tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng của từng vùng và đặc biệt là sự sẵn có
và khả thi về số liệu đầu vào, luận án chỉ chọn các tỉnh sau đây cho từng vùng để
đánh giá TTDBTT:
- Vùng 1: Nam Định (xã Giao Xuân và Giao Lạc, huyện Giao Thủy), Hải Phòng (xã Tân Trào, huyện Kiến Thụy);
- Vùng 2: Hà Nam (xã Liên Sơn, huyện Kim Bảng), Hải Dương (xã Tiền Tiến và xã Phượng Hoàng, huyện Thanh Hà).
3.1.1.2. Mốc hời điểm đ h gi
Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam cung cấp kịch bản theo từng thập kỷ, gồm 9 mốc thời gian từ năm 2020 đến năm 2100. Việc đánh giá tình trạng dễ bị tổn thương do biến đổi khí hậu tối ưu nhất là tuân thủ theo các mốc thời gian của kịch bản này. Tuy nhiên điều sẽ phụ thuộc vào nguồn số liệu sẵn có của từng năm cũng như thời gian cho việc thu thập nguồn số liệu này là rất lâu. Bên cạnh đó, hiện tại hầu hết các tỉnh/thành phố đều đã xây dựng được chiến lược, kế hoạch phát triển kinh tế xã hội cũng như kế hoạch, quy hoạch phát triển nông nghiệp, thủy lợi đến năm 2030, hơn nữa hầu hết các tỉnh/thành phố đều đã xây dựng
được kế hoạch hành động ứng phó BĐKH trong lĩnh vực nông nghiệp. Do đó luận
án chỉ chọn 2 mốc thời điểm để đánh giá đó là mốc thời điểm hiện tại (2010) và mốc năm 2030. Việc chọn mốc thời điểm 2030 trong tương lai là do hiện tại hầu hết
các địa phương đều đã xây dựng được chiến lược quy hoạch định hướng phát triển sản xuất nông nghiệp cũng như phát triển kinh tế xã hội của địa phương mình.
Hình 3.1: Các tỉnh/thành phố được lựa chọn đánh giá thí điểm
3.1.2. Kịch bản biến đổi khí hậu cho vùng đánh giá thí điểm
3.1.2.1. Kịch bả hiệ độ (oC) heo kịch bả ph hải g bì h (B2)
Kịch bản nhiệt độ trung bình năm
Bảng 3.1: Mức tăng nhiệt độ (oC) trung bình năm
Tỉnh/thành phố
Các mốc thời gian của thế kỷ 21
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Hải Phòng 0,5 0,7 1,0 1,3 (1,2 - 1,4) 1,6 1,9 2,1 2,3 2,5 (2,2 - 2,8) Nam Định 0,5 0,8 1,1 1,4 (1,2 - 1,6) 1,7 2,0 2,3 2,5 2,7 (2,5 - 2,8) Hà Nam 0,4 0,6 0,9 1,1 (1,0 - 1,4) 1,4 1,6 1,8 2,0 2,3 (2,2 - 2,8) Hải Dương 0,5 0,8 1,1 1,4 (1,2 - 1,6) 1,7 1,9 2,2 2,4 2,6 (2,2 - 2,8)
Kịch bản nhiệt độ (oC) trung bình theo mùa
Bảng 3.2: Mức tăng nhiệt độ (oC) trung bình theo mùa
Tỉnh/thành
phố Mùa
Các mốc thời gian của thế kỷ 21
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 Hải Phòng Đông (XII-II) 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 1,9 2,2 2,4 2,6 Xuân (III-V) 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 1,9 2,2 2,4 2,6 Hè (VI-VIII) 0,5 0,7 1,0 1,3 1,5 1,8 2,0 2,2 2,4 Thu (IX-XI) 0,5 0,7 1,0 1,3 1,5 1,8 2,0 2,2 2,4 Nam Định Đông (XII-II) 0,5 0,7 1,0 1,3 1,6 1,9 2,1 2,4 2,6 Xuân (III-V) 0,6 0,8 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,6 2,8 Hè (VI-VIII) 0,5 0,7 1,0 1,3 1,6 1,9 2,1 2,3 2,5 Thu (IX-XI) 0,6 0,9 1,2 1,6 1,9 2,2 2,5 2,8 3,0 Hà Nam Đông (XII-II) 0,5 0,7 1,0 1,3 1,6 1,8 2,1 2,3 2,5 Xuân (III-V) 0,5 0,7 1,0 1,4 1,6 1,9 2,2 2,4 2,6 Hè (VI-VIII) 0,3 0,5 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4 1,5 1,6 Thu (IX-XI) 0,4 0,6 0,8 1,0 1,3 1,5 1,7 1,8 2,0 Hải Dương Đông (XII-II) 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 2,0 2,3 2,5 2,8 Xuân (III-V) 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 2,0 2,2 2,4 2,6 Hè (VI-VIII) 0,5 0,7 1,0 1,3 1,6 1,8 2,1 2,3 2,5 Thu (IX-XI) 0,5 0,8 1,1 1,4 1,7 2,0 2,2 2,5 2,7
(Nguồn: Kịch bả BĐKH v NBD cho Việt Nam – Bộ TN&MT, 2011) 3.1.2.2. Kịch bả ha đổi ợ g m a (%) heo kịch bả ph hải g bì h (B2)
Kịch bản mức thay đổi (%) lượng mưa năm
Bảng 3.3: Mức thay đổi (%) lượng mưa năm
Tỉnh, thành phố
Các mốc thời gian của thế kỷ 21
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 Hải Phòng 0,9 1,3 1,8 2,3 (2,0 - 4,0) 2,8 3,3 3,7 4,1 4,4 (4,0 - 6,0)
Nam Định 1,3 1,9 2,7 3,5 (2,0 - 4,0) 4,2 4,9 5,6 6,1 6,6 (5,0 - 7,0)
Hà Nam 1,1 1,7 2,4 3,0 (2,0 - 4,0) 3,7 4,3 4,9 5,4 5,8 (6,0 - 7,0)
Hải Dương 1,1 1,6 2,3 2,9 (2,0 - 4,0) 3,5 4,1 4,7 5,1 5,6 (5,0 - 6,0)
Kịch bản mức thay đổi (%) lượng mưa mùa
Bảng 3.4: Mức thay đổi (%) lượng mưa theo mùa
Tỉnh,
thành phố Mùa
Các mốc thời gian của thế kỷ 21
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 Hải Phòng Đông (XII-II) 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Xuân (III-V) -0,4 -0,6 -0,9 -1,1 -1,4 -1,6 -1,8 -2,0 -2,2 Hè (VI-VIII) 1,6 2,3 3,3 4,2 5,1 6,0 6,7 7,4 8,1 Thu (IX-XI) 0,7 1,1 1,5 2,0 2,4 2,8 3,1 3,5 3,7 Nam Định Đông (XII-II) 0,8 1,1 1,5 1,9 2,4 2,8 3,1 3,5 3,8 Xuân (III-V) -0,6 -0,8 -1,2 -1,5 -1,9 -2,2 -2,5 -2,7 -2,9 Hè (VI-VIII) 2,6 3,9 5,4 7,0 8,5 9,9 11,2 12,3 13,4 Thu (IX-XI) 0,9 1,3 1,8 2,3 2,8 3,3 3,7 4,1 4,4 Hà Nam Đông (XII-II) 1,2 1,7 2,4 3,1 3,8 4,4 4,9 5,5 5,9 Xuân (III-V) -0,5 -0,8 -1,1 -1,4 -1,7 -2,0 -2,2 -2,4 -2,6 Hè (VI-VIII) 2,1 3,1 4,3 5,6 6,8 8,0 9,0 9,9 10,7 Thu (IX-XI) 0,8 1,2 1,6 2,1 2,5 3,0 3,4 3,7 4,0 Hải Dương Đông (XII-II) 0,4 0,6 0,8 1,0 1,3 1,5 1,6 1,8 2,0 Xuân (III-V) -0,6 -0,9 -1,3 -1,6 -2,0 -2,3 -2,6 -2,9 -3,1 Hè (VI-VIII) 2,1 3,1 4,3 5,6 6,8 7,9 8,9 9,9 10,7 Thu (IX-XI) 0,7 1,1 1,5 1,9 2,3 2,7 3,0 3,4 3,6
(Nguồn: Kịch bả BĐKH v NBD cho Việt Nam – Bộ TN&MT, 2011)
3.1.2.3. Kịch bả ớc biể dâ g
Do Hải Ph ng, Nam Định, Hà Nam và Hải Dương đều thuộc vùng đồng bằng sông Hồng do đó kịch bản nước biển dâng tính toán cho Hải Phòng và Nam Định được tính theo mốc tại Móng Cái – Hòn Dấu.
Bảng 3.5: Mực nước biển dâng theo kịch bản phát thải trung bình (cm)
Khu vực
Các mốc thời gian của thế kỷ 21
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Móng Cái-Hòn Dấu
7-8 11-12 15-17 20-24 25-31 31-38 36-47 42-55 49-64
Nguy cơ ngập (% diện tích) ứng với mực nước biển dâng 1m đối với các tỉnh nghiên cứu thí điểm.
Bảng 3.6: Diện tích có nguy cơ bị ngập (%) ứng với mực nước biển dâng 1m
Tỉnh Hải Phòng Nam Định Hà Nam Hải Dương
% 17,4 24,4 6,0 7,2
(Nguồn: Kịch bản BĐKH v ớc biển dâng cho Việt Nam, Bộ TN&MT,2011)
3.2. Kết quả đánh giá tình trạng dễ bị tổn thương do biến đổi khí hậu đến nhu cầu nước phục vụ trồng trọt cấp tỉnh/thành phố nhu cầu nước phục vụ trồng trọt cấp tỉnh/thành phố
3.2.1. Các điều kiện sử dụng để đánh giá
Trên cơ sở đánh giá tác động của BĐKH đến các hệ thống lấy nước chính trên đồng bằng sông Hồng, việc đánh giá tác động của BĐKH đến nhu cầu nước phục vụ trồng trọt cho các tỉnh nghiên cứu điển hình được thực hiện như sau:
- Phân khu thủy lợi đối với từng tỉnh nghiên cứu điển hình;
- Sử dụng mô hình thủy lực Mike 11 để tính toán. (Chi tiết xem Phụ lục 1)
Hình 3.2: Sơ đồ tính toán thuỷ lực và mô phỏng diễn biến thủy lực, mặn trên
mạng sông Hồng-Thái Bình
- Nam Định: gồm các hệ thống công trình cấp nước sau: Khu Trung Nam Định,
Khu Nam Nam Định. Các hệ thống công trình cấp nước này đều thuộc vùng thủy lợi hữu sông Hồng. Nguồn cung cấp nước cho các hệ thống công trình gồm các sông: Hồng, sông Đáy, sông Ninh Cơ, sông Đào, sông S . Ngoài ra, còn có một phần nhỏ diện tích phục vụ bởi trạm bơm Hữu Bị và Nam Hà thuộc Khu 6 trạm
bơm lớn Nam Hà.
Bảng 3.7: Phân khu thủy lợi tỉnh Nam Định
TT Khu thuỷ lợi DT đã được tưới (ha)