Thạc Sĩ Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu lên các đặc trưng khí tượng và nhu cầu nước cho cây trồng trê

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1
2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 2
3. HƯỚNG TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 2
4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC . 2
5. NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN . 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC NGHIÊN CỨU 4
1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG MÃ 4
1.1.1. Vị trí địa lý 4
1.1.2. Đặc điểm địa hình . 5
1.1.3. Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng và thảm phủ thực vật lưu vực sông Mã 6
1.1.3.1. Đặc điểm địa chất 6
1.1.3.2. Đặc điểm thổ nhưỡng . 7
1.1.3.3. Đặc điểm thảm phủ 7
1.1.4. Đặc điểm sông ngòi, lòng dẫn 8
1.1.4.1.Hình thái lưới sông . 8
1.1.4.2. Đặc điểm các sông suối chính trong hệ thống sông Mã 9
1.3. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG, KHÍ HẬU . 12
1.3.1. Đặc điểm khí hậu . 12
1.3.1.1. Đặc điểm mưa 12
1.3.1.2. Gió, bão. . 13
1.3.2. Đặc điểm khí tượng 13
1.3.2.1. Nhiệt độ. . 13
1.3.2.2. Độ ẩm không khí. . 14
1.3.2.3. Bốc hơi. 14
1.4. ĐẶC ĐIỂM CHẾ ĐỘ THỦY VĂN VÀ TÀI NGUYÊN NƯỚC 14
1.4.1. Dòng chảy năm 14
1.4.2. Chế độ dòng chảy 17
1.4.3. Đặc điểm tài nguyên nước 21
Học viên: Thái Quỳnh Như - Cao học 18PN
Luận văn thạc sĩ ii Chuyên ngành Phát triển nguồn nước
1.5. QUY HOẠCH VÀ KHAI THÁC SỬ DỤNG NƯỚC TRÊN LƯU VỰC . 24
1.5.1. Tình hình khai thác sử dụng nước trên lưu vực 24
1.5.1.1. Tình hình khai thác sử dụng nước cho nông nghiệp 24
1.5.1.2. Tình hình khai thác sử dụng nước cho sinh hoạt . 25
1.5.1.3. Tình hình khai thác sử dụng nước cho nuôi trồng thủy sản 26
1.5.1.4. Tình hình khai thác sử dụng nước cho du lịch-dịch vụ và môi
trường 26
1.5.2. Quy hoạch sử dụng nước trên lưu vực 27
CHƯƠNG 2. ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN
CÁC ĐẶC TRƯNG KHÍ TƯỢNG TRÊN LƯU VỰC SÔNG MÃ . 29
2.1. TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN NHIỆT ĐỘ 30
2.2. TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN BỐC THOÁT HƠI
TIỀM NĂNG (PET) 39
2.3. TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN MƯA . 46
CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC
CHO NÔNG NGHIỆP DO TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 55
3.1. NGUYÊN TẮC 55
3.2. PHÂN VÙNG TƯỚI . 56
3. 3. CÔNG CỤ TÍNH 58
3.4. KẾT QUẢ TÍNH NHU CẦU NƯỚC CHO NÔNG NGHIỆP THEO
CÁC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 64
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC TRÊN LƯU VỰC . 67
4.1. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH NAM . 67
4.1.1. Yêu cầu dữ liệu đầu vào . 70
4.1.2. Dữ liệu đầu ra của mô hình . 71
4.1.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 71
4.1.4. Kết quả tính toán dòng chảy cho các nút cân bằng trên sông Mã 73
4.2. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH MIKEBASIN 74
4.2.1. Số liệu đầu vào của mô hình . 80
Học viên: Thái Quỳnh Như - Cao học 18PN

Luận văn thạc sĩ iii Chuyên ngành Phát triển nguồn nước
4.2.2. Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình 85
4.2. KẾT QUẢ 86
CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ
HẬU TÁC ĐỘNG ĐẾN NGUỒN NƯỚC . 88
5.1. CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ . 89
5.2. CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO 94
PHỤ LỤC 97
Học viên: Thái Quỳnh Như - Cao học 18PN

Luận văn thạc sĩ iv Chuyên ngành Phát triển nguồn nước
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Vị trí địa lý lưu vực sông Mã 4
Hình 1.2: Sơ đồ mạng lưới sông và lưới trạm thuỷ văn lưu vực sông Mã . 12
Hình 1.3. Sơ đồ đường đẳng trị mô đun dòng chảy năm trung bình thời kỳ 15
1977-2008 trong hệ thống sông Mã (phần lãnh thổ Việt Nam) [10] 15
Hình 1.4. Sơ đồ đường đẳng trị lượng mưa năm trung bình . 22
thời kỳ 1977-2008 trong hệ thống sông Mã [10] 22
Hình 2.1: Xu thế biến đổi của nhiệt độ năm qua các thời kỳ tại các trạm khí
tượng trên lưu vực sông Mã 36
Hình 2.2: Xu thế biến đổi của nhiệt độ mùa mưa qua các thời kỳ tại các trạm
khí tượng trên lưu vực sông Mã 37
Hình 2.3: Xu thế biến đổi của nhiệt độ mùa khô qua các thời kỳ tại các trạm
khí tượng trên lưu vực sông Mã 38
Hình 2.4: Mức biến đổi bốc hơi tiềm năng (PET) năm qua các thời kỳ tại các
trạm khí tượng trên lưu vực sông Mã 44
Hình 2.5: Mức biến đổi bốc hơi tiềm năng (PET) mùa mưa qua các thời kỳ
tại các trạm khí tượng trên lưu vực sông Mã 45
Hình 2.6: Mức biến đổi bốc hơi tiềm năng (PET) mùa khô qua các thời kỳ tại
các trạm khí tượng trên lưu vực sông Mã . 46
Hình 2.7: Xu thế biến đổi của lượng mưa năm qua các thời kỳ tại một số trạm
khí tượng trên lưu vực sông Mã 51
Hình 2.8: Xu thế biến đổi của lượng mưa mùa mưa qua các thời kỳ tại một số
trạm khí tượng trên lưu vực sông Mã 52
Hình 2.9: Xu thế biến đổi lượng mưa mùa khô qua các thời kỳ tại một số
trạm khí tượng trên lưu vực sông Mã 53
Hình 3.1: Sơ đồ khối đánh giá tác động của biến đổi khí hậu lên dòng chảy,
nhu cầu nước trên lưu vực sông Mã (phần lãnh thổ Việt Nam) [17] 56
Hình 3.2: Bản đồ phân vùng tưới lưu vực sông Mã 58
Hình 3.3: Xu thế biến đổi nhu cầu nước cho nông nghiệp theo từng giai đoạn
. 65
Hình 4.1: Cấu trúc của mô hình NAM 68
Hình 4.2: Đường luỹ tích lưu lượng tính toán và thực đo tại các trạm thuỷ văn
trên lưu vực sông Mã 73
Hình 4.3. Minh họa mạng lưới tính toán trong mô hình Mike Basin . 75
Hình 4.4: Bản đồ vị trí hồ chứa trên lưu vực sông Mã (phần lãnh thổ Việt
Nam) 84
Hình 4.5: Sơ đồ tính toán cân bằng nước Mike Basin cho lưu vực sông Mã . 84
Hình 4.6: Tổng lượng nước thiếu của kịch bản A2, B2, B1 . 87


Học viên: Thái Quỳnh Như - Cao học 18PN

Luận văn thạc sĩ v Chuyên ngành Phát triển nguồn nước

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Diện tích mặt bằng theo địa giới hành chính và theo dạng địa hình thuộc
lưu vực sông Mã . 6
Bảng 1.2: Đặc trưng hình thái sông ngòi một số nhánh lớn thuộc hệ thống sông Mã
(thuộc lãnh thổ Việt Nam) 9
Bảng 1.3: Danh sách trạm khí tượng, thuỷ văn trên lưu vực nghiên cứu 11
Bảng 1.4: Lượng mưa trung bình tháng, năm trong thời kỳ quan trắc tại một số trạm
trong hệ thống sông Mã 13
Bảng 1.5: Nhiệt độ, số giờ nắng, bốc hơi trung bình nhiều năm lưu vực sông Mã . 14
Bảng 1.6. Lưu lượng trung bình tháng, năm trong thời kỳ quan trắc tại một số trạm
trong hệ thống sông Mã [10] 15
Bảng 1.7: Đặc trưng thống kê dòng chảy năm ở một số trạm trên sông Mã [10] 17
Bảng 1.8: Đặc trưng dòng chảy năm trung bình nhiều năm ở một số trạm [10] . 17
Bảng 1.9. Đặc trung dòng chảy cạn tại các trạm thủy văn trong hệ thống sông Mã
(phần lãnh thổ Việt Nam) [10] . 21
Bảng 1.10. Lượng mưa trung bình tháng, năm trong thời kỳ quan trắc tại một số
trạm trong hệ thống sông Mã [10] 23
Bảng 1.11. Tỉ lệ chênh lệch lượng nước giữa mùa lũ và mùa cạn, giữa tháng lớn
nhất và nhỏ nhất trong năm tại một số trạm thuỷ văn . 23
Bảng 2.1: Mức thay đổi nhiệt độ trung bình năm ( 0
C), lượng mưa năm (%) ở các
kịch bản (A2, B2, B1) so với thời kỳ nền 1980-1999 30
Bảng 2.2: Nhiệt độ không khí trung bình giai đoạn nền (1980-1999), tại các trạm
khí tượng trên lưu vực sông Mã . 31
Bảng 2.3: Mức thay đổi nhiệt độ so với thời kỳ nền (1980 – 1999) tại các trạm khí
tượng trên lưu vực sông Mã . 32
Bảng 2.4: Mức biến đổi của bốc hơi tiềm năng theo các thời kỳ so với thời kỳ nền
(1980 – 1999) tại một số trạm khí tượng trên lưu vực sông Mã 41
Bảng 2.5. Tỉ lệ thay đổi lượng mưa (%) so với thời kỳ nền (1980 – 1999) tương
ứng với các kịch bản (A2, B2, B1) trên lưu vực sông Mã . 48
Bảng 3.1: Các tiểu lưu vực trên lưu vực sông Mã (phần lãnh thổ Việt Nam) . 57
Bảng 3.2: Nhu cầu nước cho nông nghiệp theo các kịch bản (A2, B2, B1) 64
Học viên: Thái Quỳnh Như - Cao học 18PN

Luận văn thạc sĩ vi Chuyên ngành Phát triển nguồn nước
Bảng 3.3: Thay đổi nhu cầu nước cho nông nghiệp theo các kịch bản (A2, B2, B1)
so với kịch bản nền (%) 64
Bảng 3.4: Tổng nhu cầu nước cho nông nghiệp theo các kịch bản (A2, B2, B1) trên
lưu vực sông Mã (phần lãnh thổ Việt Nam) 64
Bảng 4.1. Các trạm đo khí tượng dùng trong tính toán mô hình NAM trên lưu vực
Sông Mã . 70
Bảng 4.2. Kết quả kiểm định và hiệu chỉnh mô hình NAM của lưu vực sông Mã tại
các trạm thủy văn chính . 72
Bảng 4.3. Bộ thông số mô hình NAM các lưu vực của sông Mã 72
Bảng 4.4: Lưu lượng đến trung bình tháng của các tiểu vùng (m 3
/s) 74
Lưu vực 74
Bảng 4.5: Nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt theo vùng 81
Bảng 4.6: Nhu cầu sử dụng nước cho công nghiệp theo giá trị sản xuất công nghiệp
82
Bảng 4.7: Nhu cầu sử dụng nước cho chăn nuôi trên 10 tiểu vùng . 82
Bảng 4.8. Chỉ tiêu kỹ thuật các công trình hồ chứa đưa vào tính toán 83
Bảng 4.9: Kết quả hiệu chỉnh mô hình Mike Basin cho các điểm kiểm tra 85
Bảng 4.10: Tổng lượng nước thiếu các kịch bản của lưu vực sông Mã 86
Học viên: Thái Quỳnh Như - Cao học 18PN

Luận văn thạc sĩ 1 Chuyên ngành Phát triển nguồn nước
MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Lưu vực sông Mã - Chu nằm ở phần phía Bắc Trung Bộ, trải rộng trên địa
giới hành chính của 2 quốc gia: Cộng hoà dân chủ nhân dân Lào (PDR) và Cộng
hoà Xã hội chủ nghĩa Việt Nam. Trên lãnh thổ Việt Nam, lưu vực sông Mã – Chu
nằm gọn trong 5 tỉnh: Lai Châu, Sơn La, Hoà Bình, Nghệ An và Thanh Hoá. Lưu
vực sông Mã - Chu kéo dài khoảng 370 km và rộng khoảng 68,8 km, với tổng diện
tích là 28490 km
2
.
Lưu vực sông Mã – Chu nằm trong phạm vi tọa độ địa lý: từ 22 0 37’30” đến
20
0 37’30” độ vĩ Bắc, và 103 0 05’10” đến 106 0 05’10” độ kinh Đông; phía Bắc giáp
lưu vực sông Đà, sông Bôi, chạy suốt từ Sơn La về đến Cầu Điền Hộ; phía Nam
giáp lưu vực sông Hiếu, sông Yên, sông Đơ; phía Tây giáp lưu vực sông Mê Kông;
phía Đông là Vịnh Bắc Bộ chạy dài từ cửa sông Càn đến cửa sông Mã với chiều dài
bờ biển 40 km.
Hiện nay, kinh tế trên lưu vực đang phát triển theo xu thế chuyển dịch
cơ cấu kinh tế và chuyển đổi cơ cấu cây trồng. Vùng có tốc độ phát triển kinh tế
cao và chuyển dịch mạnh cơ cấu kinh tế là ở hạ du nằm trên địa phận tỉnh Thanh
Hoá. Ở đây đang hình thành các khu công nghiệp lớn, đang mở rộng các thành phố,
thị xã. Đây cũng là nơi đòi hỏi nhiều nguồn nước và yêu cầu giảm nhẹ thiên tai do
nguồn nước gây ra.
Mấy năm gần đây, do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đã làm cho chế độ khí
hậu có sự biến đổi sâu sắc, như mùa đông ngắn lại, nhiệt độ có xu thế tăng lên, mùa
mưa cũng ngắn lại, nhưng cường độ mưa dường như tăng lên đáng kể, làm cho tình
hình lũ lụt, hạn hán trầm trọng hơn. Các biến đổi này dẫn tới nhu cầu nước tăng lên
đáng kể, trong khi mức độ chênh lệch nguồn nước đến giữa các mùa ngày càng lớn,
dẫn tới sự thay đổi các vùng sinh thái, ảnh hưởng nhiều nhất đến sản xuất nông
nghiệp- ngành mà cho đến nay tỉ trọng đóng góp của nó vẫn rất đáng kể.
Vì vậy, việc nghiên cứu đánh giá tác động của biến đổi khí hậu lên các đặc
trưng khí tượng và ảnh hưởng của nó tới nhu cầu dùng nước của cây trồng để từ đó
đề xuất các giải pháp cấp nước phục vụ nhu cầu dùng nước của cây trồng, phát triển
kinh tế xã hội trên lưu vực là hết sức cấp thiết và có ý nghĩa khoa học, thực tiễn to
lớn.

Học viên: Thái Quỳnh Như - Cao học 18PN

Luận văn thạc sĩ 2 Chuyên ngành Phát triển nguồn nước
2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Luận văn được thực hiện nhằm các mục đích chính sau đây:
-Nghiên cứu và đánh giá được tác động của biến đổi khí hậu lên các đặc trưng
khí tượng và ảnh hưởng của biến đổi khí hậu tới nhu cầu nước (với nông nghiệp là
lớn nhất).
-Trên cơ sở đó, nghiên cứu đề xuất định hướng các giải pháp ứng phó với biến
đổi khí hậu, phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội lưu vực sông Mã.
3. HƯỚNG TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
a. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ứng dụng
- Đối tượng nghiên cứu là mưa, nhiệt độ, bốc hơi, dòng chảy, nhu cầu dùng
nước và tác động của biến đổi khí hậu lên các đặc trưng khí tượng chính và nhu cầu
dùng nước của cây trồng chính (cây lúa + ngô).
- Phạm vi nghiên cứu là lưu vực sông Mã thuộc lãnh thổ Việt Nam.
b. Phương pháp nghiên cứu, công cụ sử dụng
+ Phương pháp
- Kế thừa, áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa h ọ c và công nghệ hiện có trên
thế giới và trong nước . Kế thừa các nghiên cứu khoa học, các dự án liên
quan trên lưu vực sông Mã.
- Phương pháp điều tra phân tích tổng hợp số liệu.
- Phương pháp phân tích thống kê.
- Phương pháp mô hình toán thuỷ văn.
- Phương pháp chuyên gia.
+ Công cụ sử dụng
Khai thác, sử dụng phần mềm IQQM (Integrated Quantity and Quality Model),
MIKE BASIN, MIKE NAM (Nedbør - Afstrømnings – Models) tính toán nhu cầu
nước, dòng chảy và cân bằng nước lưu vực sông Mã.
4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
- Đánh giá tổng hợp các đặc điểm tự nhiên, hệ thống tài nguyên nước trên lưu vực
sông Mã.
Học viên: Thái Quỳnh Như - Cao học 18PN

Luận văn thạc sĩ 3 Chuyên ngành Phát triển nguồn nước
- Đánh giá sự biến đổi của các đặc trưng khí hậu do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu.
- Tính cân bằng nước theo mô hình MikeBasin ứng với kịch bản nền và các kịch
bản biến đổi khí hậu
- Đề xuất các giải pháp ứng phó với biến đổi khí hậu để từ đó có hướng phát triển
kinh tế xã hội lưu vực.
- Báo cáo luận văn và những kết luận, kiến nghị cuối cùng.
5. NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN
Ngoài lời mở đầu và kết luận, luận văn gồm có 5 chương:
\
Chương 1: Tổng quan về lưu vực nghiên cứu.
Chương 2: Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến các đặc trưng khí tượng
trên lưu vực.
Chương 3: Đánh giá sự thay đổi nhu cầu sử dụng nước cho nông nghiệp do tác
động của biến đổi khí hậu.
Chương 4: Tính toán cân bằng nước trên lưu vực.
Chương 5: Đề xuất các giải pháp ứng phó với biến đổi khí hậu tác động đến
nguồn nước.