Embed Size (px)
Citation preview
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
NGUYỄN HOÀNG MINH
ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÀI NGUYÊN
NƯỚC LƯU VỰC SÔNG LÔ
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Hà Nội, 2013
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
NGUYỄN HOÀNG MINH
ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÀI NGUYÊN
NƯỚC LƯU VỰC SÔNG LÔ
Chuyên ngành: Thủy văn học
Mã số: 60440224
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Người hướng dẫn: PGS.TS. Trần Hồng Thái
Hà Nội, 2013
1
MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................................... 1
DANH SÁCH CÁC HÌNH ........................................................................................................... 3
DANH SÁCH CÁC BẢNG ......................................................................................................... 5
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................................... 6
A. MỞ ĐẦU ................................................................................................................................. 7
1. TÍNH CẤP THIẾT ................................................................................................................ 7 2. MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN ............................................................................................ 7 3. CÁCH TIẾP CẬN ................................................................................................................ 8 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................................................ 8 5. PHẠM VI THỰC HIỆN ....................................................................................................... 9
B. NỘI DUNG LUẬN VĂN ...................................................................................................... 10
CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC SÔNG LÔ ... 10
1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên ................................................................................................. 10
1.1.1. Vị trí địa lý ................................................................................................................ 10
1.1.2. Đặc điểm địa hình, địa mạo ..................................................................................... 10
1.1.3. Đặc điểm địa chất ..................................................................................................... 12
1.1.4. Đặc điểm thảm phủ thực vật ..................................................................................... 13
1.1.5. Đặc điểm khí hậu ...................................................................................................... 14
1.1.6. Đặc điểm thủy văn, chế độ thủy văn ......................................................................... 18 1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội ................................................................................................... 21
1.2.1. Đặc điểm dân cư – lao động ..................................................................................... 21
1.2.2. Tình hình phát triển kinh tế xã hội các tỉnh trong lưu vực sông Lô ......................... 22
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ CÁC KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ
HẬU CHO LƯU VỰC SÔNG LÔ ............................................................................................. 23
2.1. Tổng quan về BĐKH trên thế giới và ở Việt Nam .......................................................... 23
2.1.1. Biểu hiện của biến đổi khí hậu trên thế giới .............................................................. 23
2.1.2. Biểu hiện của biến đổi khí hậu ở Việt Nam .............................................................. 25
2.1.3. Kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam ................................................................... 25
2.2. Biểu hiện của biến đổi khí hậu và kịch bản biến đổi khí hậu cho lưu vực sông Lô .......... 26
2.2.1. Biểu hiện của biến đổi khí hậu ở lưu vực sông Lô .................................................... 26
2.2.2. Kịch bản biến đổi khí hậu cho lưu vực sông Lô ........................................................ 28
CHƯƠNG III: CÁC MÔ HÌNH SỬ DỤNG TRONG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN
ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG LÔ ....................................... 38
3.1. Mô hình thủy văn ............................................................................................................ 38
3.1.1. Khái quát về mô hình NAM ...................................................................................... 38
3.1.2. Các thông số cơ bản của mô hình NAM ................................................................... 39
3.1.3. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến kết quả mô hình ................................................... 39
3.1.4. Dữ liệu đầu vào ........................................................................................................ 41
3.1.5. Dữ liệu đầu ra của mô hình ...................................................................................... 42
3.1.6. Phân chia lưu vực ..................................................................................................... 42
2
3.1.7. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ............................................................................. 42 3.2. Mô hình thủy lực ............................................................................................................. 47
3.2.1. Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11 ............................................................................ 47
3.2.2. Yêu cầu số liệu đầu vào ............................................................................................ 50
3.2.3. Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình thủy lực ................................................................... 52
3.2.4. Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình thủy lực cho mùa lũ ................................... 52 3.3. Mô hình cân bằng nước ................................................................................................... 54
3.3.1. Giới thiệu mô hình MIKE BASIN ............................................................................. 54
3.3.2. Phân khu sử dụng nước ............................................................................................ 55
3.3.3. Số liệu đầu vào mô hình ........................................................................................... 55
3.3.4. Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình ................................................................................. 56
CHƯƠNG IV: ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÀI NGUYÊN
NƯỚC LƯU VỰC SÔNG LÔ .................................................................................................... 60
4.1. Tác động của BĐKH đến chế độ dòng chảy ................................................................... 60
4.1.1. Dòng chảy năm ......................................................................................................... 60
4.1.2. Dòng chảy mùa ......................................................................................................... 61 4.2. Tác động của BĐKH đến cân bằng nước hệ thống ......................................................... 63
4.2.1. Sự thay đổi nhu cầu sử dụng nước ........................................................................... 63
4.2.2. Cân bằng nước hệ thống .......................................................................................... 64 4.3. Tác động của BĐKH đến dòng chảy lũ ........................................................................... 68
4.3.1. Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế ........................................................................................ 68
4.3.2. Sự thay đổi của mực nước đỉnh lũ ............................................................................ 70
4.4. Tác động của BĐKH đến hạn hán ................................................................................... 71
4.4.1. Phương pháp tính toán hạn hán ............................................................................... 72
4.4.2. Tính toán hệ số Khạn cho giai đoạn 1980 – 1999 ...................................................... 73
4.4.3. Tính toán hệ số Khạn cho lưu vực sông Lô theo các kịch bản BĐKH ....................... 76
C. KẾT LUẬN ............................................................................................................................ 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 80
PHỤ LỤC ................................................................................................................................... 81
3
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1: Bản đồ lưu vực sông Lô ................................................................................................. 10 Hình 2: Bản đồ địa hình lưu vực sông Lô .................................................................................... 12 Hình 3: Bản đồ địa chất lưu vực sông Lô .................................................................................... 13 Hình 4: Bản đồ mạng lưới trạm KTTV lưu vực sông Lô ............................................................. 21 Hình 5: Diễn biến chuẩn sai nhiệt độ trung bình toàn cầu ........................................................... 23
Hình 6: Diễn biến lượng mưa năm ở các vùng khác nhau trên thế giới ....................................... 24 Hình 7: Xu thế biến động mực nước biển tại các trạm trên toàn cầu ........................................... 24 Hình 8: Sự thay đổi của yếu tố nhiệt độ tại một số trạm trên lưu vực sông Lô ............................ 27 Hình 9: Sự thay đổi của yếu tố lượng mưa tại một số trạm trên lưu vực sông Lô ........................ 28 Hình 10: Giao diện phần mềm SDSM ......................................................................................... 29
Hình 11: Giao diện phần mềm SIMCLIM ................................................................................... 30 Hình 12: Hệ thống Earth Simulator và mô tả kịch bản BĐKH của mô hình AGCM/MRI .......... 32 Hình 13: Mô tả vị trí của mô hình PRECIS và giao diện mô hình ............................................... 32
Hình 14: Sự thay đổi của nhiệt độ theo các kịch bản BĐKH A2, B2, B1 tại các trạm ................. 35 Hình 15: Sự thay đổi của lượng mưa theo các kịch bản BĐKH A2, B2, B1 tại các trạm.......... 36 Hình 16: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Bảo Yên ............................................................ 43 Hình 17: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Chiêm Hóa ........................................................ 43
Hình 18: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Đạo Đức ............................................................ 44 Hình 19: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Hàm Yên ........................................................... 44
Hình 20: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Ghềnh Gà .......................................................... 44 Hình 21: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Vụ Quang .......................................................... 45
Hình 22: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Bảo Yên ............................................................. 45 Hình 23: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Chiêm Hóa ........................................................ 45 Hình 24: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Đạo Đức ............................................................ 46
Hình 25: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Hàm Yên ........................................................... 46 Hình 26: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Ghềnh Gà .......................................................... 46
Hình 27: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Vụ Quang .......................................................... 47 Hình 28: Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott ................................................................... 48
Hình 29: Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phằng x~t ................................. 48 Hình 30: Nhánh sông và các điểm lưới xen kẽ ........................................................................... 49
Hình 31: Cấu trúc các điểm lưới xung quanh điểm nhập lưu ..................................................... 49 Hình 32: Cấu trúc các điểm lưới trong mạng vòng .................................................................... 49 Hình 33: Mạng lưới sông trên mô hình MIKE 11 ...................................................................... 51
Hình 34: Sơ đồ quá trình hiệu chỉnh bộ thông số mô hình ......................................................... 52 Hình 35: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Vụ Quang – VII/1996 ....... 53
Hình 36: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Vụ Quang – VIII/2002 ...... 53 Hình 37: Sơ đồ mô hình MIKE BASIN ...................................................................................... 55 Hình 38: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Hàm Yên ............................................................ 57
Hình 39: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Chiêm Hóa .......................................................... 57
Hình 40: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Ghềnh Gà ............................................................ 57 Hình 41: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Vụ Quang ........................................................... 58 Hình 42: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Hàm Yên ............................................................. 58
Hình 43: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Chiêm Hóa .......................................................... 58 Hình 44: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Ghềnh Gà ............................................................ 59 Hình 45: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Vụ Quang ............................................................ 59 Hình 46: Xu thế lưu lượng trung bình năm các trạm chính trên sông Lô theo các kịch bản ........ 61 Hình 47: Xu thế lưu lượng mùa lũ tại các trạm chính trên sông Lô theo các kịch bản ................. 62 Hình 48: Xu thế lưu lượng mùa kiệt tại các trạm chính trên sông Lô theo các kịch bản .............. 63
4
Hình 49: Sự thay đổi của nhu cầu nước trên lưu vực sông Lô qua các thời kỳ theo các KB
BĐKH ......................................................................................................................................... 64
Hình 50: Lượng nước thiếu hụt trên lưu vực sông Lô qua các giai đoạn – kịch bản A2 .............. 65 Hình 51: Lượng nước thiếu hụt trên lưu vực sông Lô qua các giai đoạn – kịch bản B2 .............. 66 Hình 52: Lượng nước thiếu hụt trên lưu vực sông Lô qua các giai đoạn – kịch bản B1 .............. 68
Hình 53: Bản đồ phân vùng hạn hán lưu vực sông Lô ................................................................. 75 Hình 54: Bản đồ hạn hán lưu vực sông Lô – Tháng 11/1992 ...................................................... 76 Hình 55: Bản đồ hạn hán lưu vực sông Lô – Tháng 3/1993 ...................................................... 76 Hình 56: Bản đồ hạn hán lưu vực sông Lô – Tháng 11/2052 .................................................... 77 Hình 57: Bản đồ hạn hán lưu vực sông Lô – Tháng 3/2053 ...................................................... 77
5
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 1: Lượng mưa trung bình tháng và năm các trạm trên lưu vực sông Lô ........................... 15 Bảng 2: Lượng bốc hơi trung bình tháng và năm các trạm trên lưu vực sông Lô ...................... 16 Bảng 3: Sự thay đổi của nhiệt độ trung bình năm so với thời kỳ nền tại các trạm ..................... 34 Bảng 4: Sự thay đổi của lượng mưa năm tại các trạm trên sông Lô so với thời kỳ nền............. 35 Bảng 5: Các thông số của mô hình NAM ................................................................................... 39
Bảng 6: Danh sách các trạm khí tượng sử dụng trong mô hình NAM ....................................... 42 Bảng 7: Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình NAM tại các trạm chính trên sông Lô ........... 43 Bảng 8: Phân chia khu sử dụng nước trên lưu vực sông Lô ....................................................... 56 Bảng 9: Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình thông qua chỉ số NASH ................................. 59 Bảng 10: Nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực sông Lô theo các kịch bản BĐKH ..................... 63
Bảng 11: Lượng nước thiếu hụt trên lưu vực sông Lô theo kịch bản A2 ................................... 64 Bảng 12: Lượng nước thiếu hụt trên lưu vực sông Lô theo kịch bản B2 ................................... 66 Bảng 13: Lượng nước thiếu hụt trên lưu vực sông Lô theo kịch bản B1 ................................... 67
Bảng 14: Lưu lượng đỉnh lũ thiết kết 1%, 5% trung bình ngày và tức thời tại một số trạm thủy
văn chính trên lưu vực sông Lô – KB A2 ................................................................................... 68 Bảng 15: Lưu lượng đỉnh lũ thiết kết 1%, 5% trung bình ngày và tức thời tại một số trạm thủy
văn chính trên lưu vực sông Lô – KB B2 ................................................................................... 69
Bảng 16: Lưu lượng đỉnh lũ thiết kết 1%, 5% trung bình ngày và tức thời tại một số trạm thủy
văn chính trên lưu vực sông Lô – KB B1 ................................................................................... 69
Bảng 17: Sự thay đổi của mực nước lớn nhất tại trạm Vụ Quang theo các KB BĐKH ............ 71 Bảng 18: Chỉ tiêu phân cấp mức độ hạn ..................................................................................... 73
Bảng 19: Danh sách các trạm khí tượng sử dụng trên sông Lô .................................................. 74 Bảng 20: Kết quả tính hệ số hạn cho lưu vực sông Lô mùa khô năm 1992/1993 ...................... 75 Bảng 21: Kết quả tính hệ số hạn cho lưu vực sông Lô mùa khô năm 1952/1953 – KB A2 ...... 76
Bảng 22: Kết quả tính hệ số hạn cho lưu vực sông Lô mùa khô năm 1952/1953 – KB B2 ....... 76 Bảng 23: Kết quả tính hệ số hạn cho lưu vực sông Lô mùa khô năm 1952/1953 – KB B1 ....... 77
6
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BĐKH Biến đổi khí hậu
KTTV Khí tượng thủy văn
KB Kịch bản
MONRE Bộ Tài nguyên và Môi trường
IPCC Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu
ĐN Hướng Đông Nam
Đ Hướng Đông
A2 Kịch bản phát thải khí nhà kính cao
B2 Kịch bản phát thải khí nhà kính trung bình
B1 Kịch bản phát thải khí nhà kính thấp
SRES Special Report on Emission Scenarios
PCMDI Program for Cliamte Model Diagnosis and Intercomparision
NTDB Nhân tố dự báo
DBHD Dự báo hạn dài
GCM Mô hình khí hậu toàn cầu
JMA Japan Meteorology Agency
JAMSTEC Agency for Marine – Earth Science and Technology
PRECIS Providing Regional Climates to Impacts Studies
7
A. MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT
Biến đổi khí hậu (BĐKH) mà biểu hiện chính là sự nóng lên toàn cầu và mực nước
biển dâng, là một trong những thách thức lớn nhất đối với nhân loại trong thế kỷ 21.
Thiên tai và các hiện tượng khí hậu cực đoan khác đang gia tăng ở hầu hết các nơi trên
thế giới, nhiệt độ và mực nước biển trung bình toàn cầu tiếp tục tăng và đang là mối lo
ngại của các quốc gia trên thế giới. Theo tính toán của Bộ Tài nguyên và Môi trường
(MONRE, 2012), ở Việt Nam, trong khoảng 50 năm qua, nhiệt độ trung bình năm đã tăng
khoảng 0,5 đến 0,7°C, mực nước biển đã dâng khoảng 20cm. Hiện tượng El-Nino, La-
Nina ngày càng tác động mạnh mẽ đến Việt Nam. Biến đổi khí hậu thực sự đã làm cho
thiên tai, đặc biệt là bão, lũ, hạn hán ngày càng nghiêm trọng. Nhiệt độ trung bình ở Việt
Nam có thể tăng lên 3°C và mực nước biển có thể dâng 1m vào năm 2100.
Từ số liệu quan trắc cho thấy, các thành phần của chu trình thủy văn đã có sự
biến đổi trong vài thập niên qua, như gia tăng hàm lượng hơi nước trong khí quyển; mưa
thay đổi cả về lượng mưa, dạng mưa, cường độ và cực trị mưa; độ ẩm đất và dòng chảy
thay đổi.
Tài nguyên nước bị tổn thương và bị tác động mạnh bởi biến đổi khí hậu và do
đó gây nên những hậu quả bất lợi đối với loài người và các hệ sinh thái. Theo Ủy ban
Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC, 2007), vào giữa thế kỷ 21, do biến đổi khí hậu
nên dòng chảy năm trung bình của sông suối sẽ tăng lên ở các khu vực vĩ độ cao và một
vài khu vực nhiệt đới ẩm, nhưng giảm ở một số khu vực nằm ở vĩ độ vừa và khu vực
nhiệt đới khô.
Lưu vực sông Lô là lưu vực có nguồn tài nguyên nước dồi dào đã, đang và có thể
phải hứng chịu những tác động của biến đổi khí hậu, điều này có thể ảnh hưởng lớn đến
kinh tế xã hội và đa dạng sinh học trên lưu vực. Do đó, cần phải có những nghiên cứu,
đánh giá định lượng, từ đó đưa ra các giải pháp ứng phó kịp thời. Nội dung của luận văn
sẽ đề cập đến vấn đề: “Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước lưu
vực sông Lô”.
2. MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN
a. Mục tiêu tổng quát
Đưa ra các đánh giá định lượng về sự thay đổi của các đặc trưng của tài nguyên
nước mặt dưới tác động của biến đổi khí hậu.
b. Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá được mức độ tác động của BĐKH đến các đặc trưng của tài nguyên
nước mặt như: dòng chảy đến, nhu cầu nước, cân bằng nước hệ thống, lưu lượng đỉnh lũ,
hạn hán.
8
- Đánh giá xu thế thay đổi của tài nguyên nước mặt theo các kịch bản BĐKH.
3. CÁCH TIẾP CẬN
Luận văn áp dụng các cách tiếp cận sau:
- Tiếp cận theo không gian và thời gian: BĐKH gây ra các hiện tượng thời tiết cực
đoan, tăng tần suất thiên tai và mực nước biển dâng, xâm nhập mặn. Các ảnh hưởng của
sự thay đổi này thường diễn ra trên diện rộng, mức độ và phạm vi ảnh hưởng thay đổi
theo không gian và thời gian. Do đó để nhận định quy mô ảnh hưởng của BĐKH đến tài
nguyên nước cần tiếp cận theo không gian và thời gian.
- Tiếp cận hệ thống:
+ Chúng ta xem xét tác động của BĐKH, các đối tượng chịu tác động và sự điều
chỉnh các chính sách, các quy hoạch là một hệ thống nhất tự nhiên - kinh tế - xã hội (khí
hậu - hệ thống tài nguyên - môi trường - sinh thái – kinh tế - xã hội), trong đó mọi thành
phần của hệ thống này có quan hệ chặt chẽ với nhau, mọi biến động của từng thành phần
trong hệ thống đều có tác động đến các thành phần khác. Hiện trạng tài nguyên môi
trường, phát triển kinh tế - xã hội liên quan rất chặt chẽ với nhau và phụ thuộc mạnh mẽ
vào các điều kiện tự nhiên nói chung, khí tượng-khí hậu nói riêng. Do đó, xu thế BĐKH
gây nên những tác động có tính chất quyết định tới các cấu phần còn lại của hệ thống.
+ Theo cách tiếp cận này, việc nghiên cứu, điều tra đánh giá ảnh hưởng của BĐKH
tới các chính sách, quy hoạch phát triển tổng thể và phát triển ngành phải được tiến hành
đồng bộ, hệ thống, toàn diện. Việc xây dựng, chỉnh sửa các chính sách, quy hoạch tài
nguyên nước trong khu vực nghiên cứu cần được thực hiện trong mối quan hệ không chỉ
của đơn lẻ từng yếu tố, hoặc chỉ tính đến các yếu tố nội địa, mà phải xem xét trong mối
quan hệ, tác động tổng hợp của các cấu thành thuộc hệ thống nội tại và các yếu tố ảnh
hưởng từ bên ngoài.
- Tiếp cận tích hợp, liên ngành: Việc nghiên cứu, xây dựng các chính sách, quy
hoạch tài nguyên nước trên lưu vực cần được xem xét trong mối quan hệ tổng thể về điều
kiện tự nhiên (khí hậu, địa chất, địa hình, địa mạo), điều kiện kinh tế - xã hội.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phương pháp thu thập, thống kê, tổng hợp tài liệu:
+ Phương pháp này được thực hiện trên cơ sở kế thừa, phân tích và tổng hợp các
nguồn tài liệu, tư liệu, số liệu thông tin có liên quan một cách có chọn lọc, từ đó, đánh giá
chúng theo yêu cầu và mục đích nghiên cứu.
+ Thống kê là phương pháp xử lý số liệu một cách định lượng. Ở giai đoạn đầu, tiến
hành thống kê, thu thập các số liệu, các kết quả nghiên cứu của các chương trình, dự án
đã được thực hiện có liên quan. Đồng thời, thống kê, thu thập các số liệu đo đạc, khảo sát
ngoài thực địa, tính toán trên bản đồ.
+ Các tài liệu cần thu thập:
9
Số liệu nhiệt độ, lượng mưa, bốc hơi, lưu lượng, mực nước tại các trạm khí
tượng thủy văn trên lưu vực sông Lô.
Kịch bản biến đổi khí hậu đối với nhiệt độ, lượng mưa cho lưu vực sông Lô.
Tài liệu niên giám thống kê năm 2011, tài liệu quy hoạch phát triển kinh tế xã
hội đến năm 2020, tài liệu quy hoạch thủy lợi của các tỉnh có diện tích tự nhiên
nằm trong lưu vực sông Lô.
Các đặc trưng của 2 hồ chứa Thác Bà và Tuyên Quang.
- Phương pháp mô hình toán: Các mô hình được sử dụng trong luận văn: Mô hình
NAM, mô hình MIKE 11, mô hình MIKE BASIN.
- Phương pháp bản đồ và GIS: Phương pháp bản đồ và GIS được sử dụng phục vụ
việc đánh giá phạm vi, đối tượng bị ảnh hưởng bởi các tác động của biến đổi khí hậu.
5. PHẠM VI THỰC HIỆN
Luận văn không nghiên cứu xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu. Luận văn chỉ
thu thập, tổng quan các kịch bản dựa trên các nghiên cứu đã và đang được tiến hành.
Luận văn sẽ tập trung nghiên cứu các tác động của biến đổi khí hậu đến các đối
tượng của tài nguyên nước mặt theo quy mô không gian và thời gian.
10
B. NỘI DUNG LUẬN VĂN
CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI LƯU VỰC
SÔNG LÔ
1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
1.1.1. Vị trí địa lý
Lưu vực sông Lô là phần lãnh thổ thuộc hai quốc gia: Việt Nam và Trung Quốc. Hệ
thống sông Lô được hình thành từ 4 con sông chính đó là dòng chính sông Lô, sông
Chảy, sông Gâm và sông Phó Đáy với tổng diện tích lưu vực là 37.878 km2, trong đó
diện tích nằm trong địa phận Trung Quốc là 15.249 km2 chiếm 40,26% diện tích của toàn
lưu vực. Bản đồ lưu vực sông Lô được thể hiện trong Hình 1.
Hình 1: Bản đồ lưu vực sông Lô
1.1.2. Đặc điểm địa hình, địa mạo
Địa hình phân bố trên lưu vực sông Lô có thể kể: cao nguyên Bắc Hà với đỉnh cao
nhất là 2267m, khối tinh thạch cổ thượng nguồn sông Chảy có đỉnh Tây Côn Lĩnh cao
2431m, về phía Đông Nam là cao nguyên đá vôi và diệp thạch: Quảng Bạ, Pu Tha Ca và
11
Đồng Văn.Vùng núi cánh cung khu trung tâm phía Đông Bắc, cánh cung Ngân Sơn và
cánh cung sông Gâm với các đỉnh cao nhất: Pia Ya 1980m, Pia uac 1930m, Pia Bioc
1587m. Khối núi Tam Đảo ở Đông Nam có đỉnh cao nhất tới 1591m. Đồi núi thấp là
dạng địa hình chủ yếu trong lưu vực sông Lô.Trong lưu vực sông Lô các dãy núi lớn đều
quy tụ về phía Nam và mở rộng vệ phía Bắc. Vì vậy nan quạt có thể đặc trưng cho hình
dạng của lưu vực sông Lô. Các đơn vị địa mạo trên đây phản ánh khá rõ sự phân bố của
nham thạch trên lưu vực.
Đoạn từ nguồn tới Hà Giang chảy theo hướng Tây Bắc- Đông Nam, thung lũng
sông Lô ở đây rất hẹp có nơi chỉ khoảng 4- 5m các bờ núi xung quanh cao từ 1000-
1500m, từ Hà Giang tới Bắc Quang sông đổi hướng thành gần Bắc Nam, lòng sông rất
nhiều thác ghềnh: chỉ kể từ biên giới về tới Vĩnh Tuy đã có tới 60 ghềnh, thác và bãi nổi.
Tới Hà Giang sông Miện ra nhập vào sông Lô ở bờ phải.
Độ sâu trung bình về mùa cạn của sông Lô thuộc thượng lưu phía Việt Nam khoảng
0,6- 1,5m và sông rộng trung bình 40- 50 m( thượng lưu sông Lô ở phái Trung Quốc có
tên là Bàn Long).
Trung lưu sông Lô có thể kể từ Bắc Quang tới Tuyên Quang dài 180km. Độ dốc
đáy sông giảm xuống còn 0.25m/km và thung lũng sông đã mở rộng.
Sông rộng trung bình là 140m, hẹp nhất là 26m, sâu trung bình từ 1- 1.5m trong
mùa cạn có khoảng 30 bãi, thác và ghềnh, trong đó có thác Cái ở dưới Vĩnh Tuy là khá
nguy hiểm. Tại Vĩnh Tuy sông Lô gặp sông con chảy từ vùng núi thượng nguồn sông
Chảy xuống, cũng từ Vĩnh Tuy sông Lô bắt đàu chảy theo hướng Tây Bắc- Đông Nam
cho tới Tuyên Quang, taị đây sông Lô chảy qua một vùng đồng bằng đệ tam khá rộng.
Phía trên Tuyên Quang, tại khe Lau sông Lô nhận sông Gâm là phụ lưu lớn nhất lưu vực.
Hạ lưu sông Lô có thể kể từ Tuyên Quang tới Việt Trì, thung lũng sông mở rộng,
lòng sông rộng, ngay trong mùa cạn lòng sông cũng rộng tới 200m và sâu tới 1,5- 3m.
Tới Đoan Hùng có sông Chảy ra nhập vào bờ phải sông Lô và trước khi đổ vào sông
Hồng ở Việt Trì, sông Lô còn nhập thêm một phụ lưu lớn nũa là sông Phó Đáy, chảy từ
phía Chự Đồn xuống.
Trên đoạn hạ lưu tàu thuyền đi lại thuận lợi, thác ghềnh không còn chỉ có những bãi
nổi. Tất cả có tới 12 bãi nổi trên đoạn này. Tới Phan Lương, sông Lô lại cắt qua một cánh
đồng bằng đệ tam nữa, lòng sông mở rộng, độ dốc nhỏ.
Phần thuộc nước ta độ dốc trung bình của đáy sông là 0,26‰. Riêng các phụ lưu thì
dốc hơi nhiều, độ dốc trung bình của sông con tới 6,18‰. Sự dao động về độ cao tương
đối đã tạo ra những thung lũng sâu và hẹp, độ dốc sườn lớn 38- 400. Địa hình núi đồi
chiếm 80% diện tích lưu vực. Trên một số phụ lưu diện tích có độ cao từ 600m trở nên
chiếm tỷ lệ lớn. Độ cao lớn hơn 600m chiếm tới 90% diện tích của hồ Thanh Thủy . Tại
Nậm Ma chiếm trên 70%.
Do điều kiện khí hậu và địa hình lên phần lớn diện tích lưu vực sông Lô phân bố
cấp mật độ lưới sông tượng đối dầy đến rất dầy 0.5 đến 1.94km/ km2. Vùng có lượng
12
mưa nhiều địa hình đồi núi và nền là diệp thạch phân phiến và diệp thạch silic, xâm thực
chia cắt diễn ra mạnh mẽ, mật độ sông suối dầy đặc 1.5 đến 1.94km/ km2, đó là các vùng
sông Con, Ngoi Xảo, Nậm Ma…
Bản đồ địa hình lưu vực sông Lô được thể hiện trong Hình 2.
Hình 2: Bản đồ địa hình lưu vực sông Lô
1.1.3. Đặc điểm địa chất
Các đới cấu trúc chính trong lưu vực sông Lô:
Đới cấu trúc Sông Hồng: thể hiện dưới dạng là một phức nếp lồi lớn kéo dài
theo phương tây bắc-đông nam, nằm ở vùng rìa phía tây lưu vực sông Chảy và ngăn cách
với đới cấu trúc sông Lô bằng đứt gãy sâu Sông Chảy. Trong đới này là các thành tạo
biến chất cao Protezozoi hệ tầng Sông Hồng được nâng lên mạnh mẽ dạng địa luỹ.
Đới cấu trúc Sông Lô: về phía bắc nối tiếp với vùng trồi Mã Quan (Trung
Quốc), ranh giới phía tây là đứt gãy Sông Chảy, ranh giới phía đông là đứt gãy Sông Phó
Đáy. Đới có dạng đẳng thước và là vùng nâng uốn nếp từ Protezozoi muộn. Thành phần
trầm tích trong đới được đặc trưng bởi nhóm thành hệ nguồn lục nguyên-cacbonat
Cambri, Silua, Devon
Đới cấu trúc Sông Gâm: Phân bố ở lưu vực sông Gâm, nằm liền kề với đới
Sông Lô. Ranh giới phía tây là đứt gãy Sông Phó Đáy, ranh giới phía đông là đứt gãy
13
Yên Minh-Phú Lương. Đới Sông Gâm là vùng chìm tương đối so với đới Sông Lô. Đới
được nâng lên hoàn toàn vào cuối hexin. Thành phần trầm tích trong đới được đặc trưng
bởi nhóm thành hệ nguồn lục nguyên-cacbonat Cambri, Ocdovic, Silua, Devon.
Hoạt động magma trong đới cấu trúc này không nhiều, chủ yếu tạo thành những thể
nhỏ, xuyên cắt các trầm tích trên.. Về địa hình đới cấu trúc Sông Gâm được đặc trưng bởi
các khối núi cao, phân cắt mạnh và thấp dần về phía Đông nam.
Đới cấu trúc Mezozoi Sông Hiến: thể hiện dưới dạng kéo dài theo phương tây
bắc - đông nam trên 200 km, hơi cong về phía đông. Ranh giới phía tây là đứt gãy Yên
Minh - Phú Lương, ranh giới phía đông là đứt gãy Cao Bằng - Tiên Yên (ở lưu vực sông
Lô, sông Chảy là rìa đông vùng nghiên cứu). Đới này được nâng vào cuối hexin. Trong
kiến trúc hiện đại đới Sông Hiến ứng với một miền phức nếp lõm.
Bản đồ địa chất lưu vực sông Lô được thể hiện trong Hình 3.
Hình 3: Bản đồ địa chất lưu vực sông Lô
1.1.4. Đặc điểm thảm phủ thực vật
Thảm phủ thực vật trên lưu vực sông Lô có các kiểu thảm phủ thực vật sau:
Rừng kín cây lá rộng thường xanh nhiệt đới ẩm: Có cấu trúc nhiều tầng ưu thế
cây lá rộng có độ che phủ kín phân bố hạn chế ở độ cao dưới 600 m ở các khu vực Bắc
Kạn, Na Hang, Bắc Mê, Quảng Ngần, Xín Mần.
14
Rừng tre nứa thứ sinh nhiệt đới ẩm: Phân bố rộng khắp ở độ cao dưới 600 m.
Trảng cây bụi cỏ thứ sinh nhiệt đới ẩm : Phân bố đan xen với rừng tre nứa thứ
sinh và phát triển rộng khắp.
Rừng kín cây lá rộng thường xanh nhiệt đới ẩm trên đá vôi : Khá thưa, cây lá
rộng, diện phân bố còn ít.
Trảng cây bụi cỏ thứ sinh nhiệt đới ẩm trên đá vôi: Phổ biến trên đá vôi ở độ cao
dưới 600 m.
Rừng kín cây lá rộng (có thể xen lẫn cây lá kim ở các đỉnh núi) thường xanh á
nhiệt đới: Phân bố rải rác ở độ cao từ 600 - 1600 m như Tây Côn Lĩnh, bắc Hoàng Xu
Phì, Xín Mần, Phia Oắc, có cấu trúc ít tầng (2 tầng), che phủ kín.
Rừng tre nứa thứ sinh á nhiệt đới: Phân bố ở độ cao 600 - 1600 m, không phổ
biến, độ phủ kín, cấu trúc 1 tầng.
Trảng cây bụi cỏ thứ sinh á nhiệt đới: Phân bố trên vùng núi, có cấu trúc thưa,
thấp.
Rừng hỗn giao cây lá rộng, lá kim á nhiệt đới: Có diện tích không lớn, phân bố
trên đá vôi, xen giữa cây lá rộng và lá kim.
Trảng cây bụi cỏ thứ sinh á nhiệt đới trên đá vôi: Cây thấp, thưa, xen với đá lộ.
Rừng kín cây lá rộng thường xanh hoặc hỗn giao cây lá kim ôn đới ẩm: Phân bố
hạn chế ở độ cao trên 1600 m, độ che phủ tốt.
Trảng cây bụi cỏ thứ sinh ôn đới ẩm: Phân bố hạn chế ở độ cao trên 1600 m, độ
che phủ thưa, cấu trúc 1 tầng.
1.1.5. Đặc điểm khí hậu
a. Nhiệt độ
Nhiệt độ trung bình năm trên lưu vực sông Lô - Chảy, kể cả những vùng núi cao
Tây Côn Lĩnh chưa có số liệu quan trắc, vào khoảng 12 – 23,3ºC, chênh lệch giữa nơi
nóng nhất và nơi lạnh nhất lên tới 12,5ºC. Nhiệt độ quan trắc được ở Việt Trì là 23,3ºC
nhiệt độ ước lượng cho độ cao 2419 m của Tây Côn Lĩnh là 12ºC dựa trên quy luật nhiệt
độ giảm dần theo độ với gradien 0,5ºC/100 m.
Do sự giảm dần nhiệt độ theo độ cao trên lưu vực sông Lô - Chảy nhiệt độ ở phía
Bắc thấp hơn hẳn nhiệt độ ở phía Nam.
Tổng nhiệt độ năm trên lưu vực, tính cho cả những vùng núi chưa quan trắc nhiệt
độ, vào khoảng 4400 – 8450ºC. Chênh lệch giữa nơi có tài nguyên nhiệt độ phong phú
nhất và nơi có ít tài nguyên nhiệt độ nhất vượt 4000ºC.
b. Chế độ mưa
15
Theo số liệu quan trắc được trên lưới trạm khí tượng và đo mưa, lượng mưa trung
bình năm của lưu vực phổ biến là 1600 - 2400 mm. Lượng mưa trung bình tính cho 14
trạm quan trắc là 1993 mm (Bảng 1).
Bảng 1: Lượng mưa trung bình tháng và năm các trạm trên lưu vực sông Lô
Đơn vị: mm
Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
Phó Bảng 21,4 23,6 38,3 93,2 184,3 301,7 379,4 317,8 178,9 114,0 65,7 26,3 1744,6
Bảo Lạc 12,6 23,7 41,3 77,0 160,3 214,5 233,8 254,3 106,6 77,6 55,0 19,3 1276,0
Hà Giang 38,5 41,6 62,4 110,1 310,6 448,0 519,8 408,7 250,0 171,1 91,1 40,5 2491,4
Hoàng Su Phì 19,6 21,5 42,6 84,9 197,1 297,1 331,2 331,6 187,2 105,1 56,3 17,8 1692,0
Bắc Mê 24,1 25,2 43,9 100,3 232,5 297,6 338,5 285,8 136,6 101,2 58,1 22,3 1666,1
Bắc Hà 18,1 30,4 42,7 120,6 165,4 259,9 328,8 362,6 237,5 124,7 64,2 19,1 1774,0
Bắc Quang 74,4 69,9 88,4 249,7 766,0 923,0 958,4 666,5 427,7 408,1 150,9 82,9 4865,9
Chợ Rã 10,9 23,7 34,6 91,6 190,5 241,6 243,1 268,7 144,6 73,8 38,7 16,5 1378,3
Na Hang 25,6 28,1 54,4 123,8 275,6 316,9 314,0 287,1 174,0 105,3 54,4 33,2 1792,4
Chợ Đồn 24,2 37,0 59,4 122,2 208,9 311,7 373,6 345,8 207,5 100,7 44,3 23,5 1858,8
Chiêm Hoá 26,7 33,5 52,3 130,7 209,8 276,3 278,6 325,6 175,9 111,1 57,4 21,7 1699,7
Lục Yên 31,2 45,0 61,7 138,9 202,8 300,6 372,6 419,6 287,1 167,2 66,8 32,6 2126,1
Hàm Yên 26,7 38,5 55,9 127,3 211,5 310,5 331,8 355,3 219,9 125,0 50,4 22,7 1875,5
Tuyên Quang 23,0 29,1 53,2 114,6 219,9 280,4 277,6 298,1 178,8 132,4 49,0 17,5 1662,0
Phú Hộ 32,1 37,1 52,2 109,7 219,4 257,7 281,5 280,0 200,3 156,3 57,7 22,3 1701,1
Việt Trì 23,5 29,8 38,9 98,3 189,7 243,4 288,8 312,4 224,0 144,6 53,9 15,7 1663,0
Trung bình toàn lưu vực 1993
Trên lưu vực sông Lô - Chảy lượng mưa ngày lớn nhất tương đối lớn ở Bắc Quang
và một số trạm phía Nam, tương đối bé ở các núi vừa, núi cao và trung tâm mưa ít Bảo
Lạc - Chợ Rã.
Trên cùng địa điểm lượng mưa ngày lớn nhất phụ thuộc vào biến trình mưa. Nhìn
chung, trị số của đặc trưng này tương đối lớn vào mùa mưa (lớn nhất vào các tháng cao
điểm VI, VII, VIII), tương đối bé vào các tháng mùa khô, bé nhất vào các tháng ít mưa
nhất (XII - I).
Từ tháng XII đến tháng III hầu như không có ngày mưa trên 100mm. Duy nhất ở
Bắc Quang có lượng mưa 102.5mm vào ngày 16/II/1993. Từ tháng V đến tháng XI, trị số
của đặc trưng này phổ biến là 100 - 300mm. Kỷ lục về lượng mưa ngày ở nhiều nơi chỉ
trên dưới 150mm. Đặc biệt ở Phú Hộ quan trắc được lượng mưa 701.2mm vào ngày
24/VII/1980. Ngoài ra, ở Bắc Quang đã nhiều lần có lượng mưa ngày trên 400mm, lớn
nhất là 427mm, xẩy ra vào ngày 29/VI/1999.
16
c. Bốc hơi
Lượng bốc hơi trung bình năm trên lưu vực sông Lô - Chảy, kể các vùng núi chưa
có quan trắc khí tượng, vào khoảng 500 - 1000mm, trung bình lưu vực là 765 mm. Ở phía
Bắc, Bắc Hà có lượng bốc hơi chỉ 578mm trở thành tâm bốc hơi bé nhất của khu vực.
Bên cạnh đó vùng núi vừa phía trước Tây Côn Lĩnh - Hoàng Xu Phì lại có lượng bốc hơi
956mm. Ở phía Nam, các huyện phía Nam tỉnh Tuyên Quang có lượng bốc hơi 543mm
trong khi lượng bốc hơi ở Phú Thọ lên tới 977mm.
Trên lưu vực này, chỉ vào thời kỳ từ tháng V đến tháng VII mới có tháng có lượng
bốc hơi trung bình trên 100mm. Chi tiết về lượng bốc hơi các trạm trên lưu vực sông Lô
được thể hiện trong Bảng 2.
Bảng 2: Lượng bốc hơi trung bình tháng và năm các trạm trên lưu vực sông Lô
Đơn vị: mm
Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
Phó Bảng 48,1 52,6 71,3 78,6 79,0 61,5 55,6 58,2 60,9 62,3 50,6 50,4 729,1
Bảo Lạc 53,2 63,2 92,6 103,3 106,8 78,7 74,8 65,9 66,0 60,7 51,9 50,9 868,0
Hà Giang 49,1 54,3 74,4 86,4 102,9 80,8 74,7 72,1 77,7 77,5 62,5 54,6 867,0
Hoàng Su Phì 61,1 68,5 97,7 106,0 111,7 86,6 81,2 71,8 72,8 73,0 64,0 61,8 956,2
Bắc Mê 48,5 56,8 73,5 82,8 88,3 68,3 65,3 62,7 63,2 60,4 50,7 51,0 771,5
Bắc Hà 31,2 32,9 47,7 56,7 70,4 58,3 56,4 49,2 49,3 50,0 39,3 36,3 577,7
Bắc Quang 33,8 37,9 49,3 55,7 70,7 60,5 61,6 59,4 59,0 54,8 44,5 39,6 626,8
Chợ Rã 51,1 57,3 71,4 76,5 86,0 69,3 66,1 59,6 62,2 57,8 50,5 50,7 758,5
Chiêm Hoá 41,9 43,1 53,0 62,6 83,2 70,2 66,1 55,9 58,9 57,0 48,0 46,4 686,3
Lục Yên 38,0 40,2 49,7 58,6 81,9 72,5 73,1 66,4 63,3 61,3 51,0 44,2 700,2
Hàm Yên 32,2 32,0 37,6 43,6 62,5 55,8 55,9 49,1 49,5 47,5 40,1 37,6 543,4
Tuyên Quang 48,8 47,2 55,2 66,4 90,7 76,1 78,6 62,9 62,5 62,0 55,0 54,9 760,3
Phú Hộ 55,2 49,9 54,7 70,7 101,2 95,4 94,2 74,3 75,3 81,3 71,7 64,6 888,5
Việt Trì 63,9 55,9 65,7 75,1 110,2 100,6 101,0 80,7 82,7 88,1 78,3 75,1 977,3
Trung bình 765
d. Độ ẩm tương đối
Độ ẩm tương đối trung bình năm trên lưu vực sông Lô - Chảy xê dịch trong khoảng
80 - 87%, tương đối thấp ở các núi cao thượng nguồn sông Chảy, trung tâm mưa nhiều
Bắc Quang và các vùng phụ cận phía Nam của tâm mưa này, tương đối thấp ở Bảo Lạc
phía Đông Bắc, Việt Trì ở phía Nam. Ngoài ra, vùng núi vừa Hoàng Su Phì cũng có độ
ẩm tương đối thấp.
17
Độ ẩm tương đối biến đổi với biên độ năm khoảng 4 - 8%, rất bé so với các lưu vực
khác và do đó sự khác nhau về độ ẩm giữa các mùa và các tháng không đáng kể.
Không ít trường hợp độ ẩm tương đối đạt mức 100%. Ngược lại, độ ẩm tương đối
có thể xuống dưới 20%, thậm chí dưới 10%, nhất là trong mùa đông.
e. Chế độ gió
Trên lưu vực sông Lô - Chảy, hướng gió không phản ánh đầy đủ đặc điểm của điều
kiện hoàn lưu và diễn biến chủ yếu của hoàn lưu qua các mùa.
Tổng tần suất gió của hướng Đông nam (ĐN) và hướng Đông (Đ) lên tới 20 - 30%
trong thời kỳ từ tháng VIII đến tháng I và chiếm 35 - 55% trong thời kỳ từ tháng II đến
tháng VII. Lưu ý rằng tần suất lặng gió các tháng lên đến 30 - 60% và do đó, tần suất gió
các hướng không thuộc hướng thịnh hành hầu như không đáng kể.
Lưu vực nghiên cứu có tốc độ gió trung bình vào loại bé nhất so với các khu vực
khác trên cả nước. Tốc độ gió trung bình năm phổ biến khoảng 1,0 - 1,5 m/s, có nơi chỉ
0,9 m/s và có nơi lên đến 1,8 m/s. Thông thường gió trong tháng III, tháng IV mạnh hơn
các tháng khác.
Tốc độ gió mạnh nhất ở nhiều nơi lên đến 34 - 35 m/s, có nơi trên 35 m/s như ở Bắc
Mê. Tốc độ gió mạnh nhất ước lượng cho chu kỳ 50 năm ở nhiều nơi đến
34 - 35 m/s, thậm chí trên 50 m/s. Rõ ràng là, gió mạnh nhất ở lưu vực sông Lô -
Chảy không thua kém mấy so với Tây bắc và khu vực đồng bằng Bắc Bộ.
f. Bức xạ mặt trời
Lưu vực sông Lô - Chảy có chế độ bức xạ của một vùng núi nằm sát chí tuyến Bắc.
Hàng năm, hai lần mặt trời qua thiên đỉnh: lần thứ nhất vào hạ tuần tháng V - trung tuần
tháng VI (29 - V ở điểm cực Nam và 17 - VI ở điểm cực Bắc) và lần thứ hai vào hạ tuần
tháng VI - trung tuần tháng VII (27 - VI ở điểm cực Bắc và 16 - VII ở điểm cực Nam), do
ở sát chí tuyến Bắc, hai lần mặt trời qua thiên đỉnh chỉ cách nhau 10 ngày ở điểm cực Bắc
và 48 ngày ở điểm cực Nam.
Độ cao mặt trời giữa trưa lên đến 800 hoặc hơn nữa trong các tháng lân cận hạ chí
(V, VI, VII, VIII) và dưới 600 trong các tháng lân cận Đông chí (XI, XII, I, II). Vào
Đông chí, độ cao mặt trời giữa trưa ở điểm cực Bắc chỉ còn 43011 và ở điểm cực Nam là
45013. Thời gian chiếu sáng ngày 15 hàng tháng lên đến 12,4 - 13,2 giờ trong các tháng
lân cận hạ chí và 10,3 - 11,2 trong các tháng lân cận đông chí. Giữa mùa Đông và mùa
Hè có sự khác nhau đáng kể về độ cao mặt trời cũng như thời gian chiếu sáng.
Lượng bức xạ tổng cộng trung bình năm ở Phú Hộ là 118,9 kcal/cm2.
g. Số giờ nắng
Số giờ nắng trung bình năm trên lưu vực sông Lô - Chảy phổ biến là
1500 - 1600. Có số giờ nắng dưới 1500 là phần lớn cao nguyên Đồng Văn - Quản
Bạ, các núi thượng nguồn sông Chảy, hầu hết vùng thấp thuộc tỉnh Hà Giang và phần
18
phía Đông của Yên Bái. Có số giờ nắng trên 1600 là Hoàng Su Phì cùng với vùng núi kế
cận ở phía Tây bắc của Hà Giang. Ngoài ra các huyện Tam Dương, thành phố Việt Trì
của Phú Thọ ở phía Nam cũng có trên 1500 giờ nắng hàng năm.
1.1.6. Đặc điểm thủy văn, chế độ thủy văn
Mạng lưới sông suối: Mật độ sông suối lưu vực sông Lô không đồng nhất giữa
các vùng từ cấp mật độ rất thưa đến dày ( 0,46- 1,94 km/km2). Phía tây và Tây Bắc lưu
vực phân bố cấp mật độ dày đến rất dày là vùng núi cao và mưa nhiều nhất lưu vực. Phía
Đông và Đông Bắc lưu vực với sa diệp thạch là chủ yếu, lượng mưa ít lên sông suối thưa
thớt. Có 162 sông với diện tích lưu vực dưới 100 km2 và 44 sông có diện tích 100 – 500
km2, chỉ có 10 sông có diện tích trên 500 km
2.
Các phụ lưu chính:
Sông Gâm:
Sông Gâm( L= 297km, F= 17.200km2 ). Là phụ lưu lớn cấp 1 của sông Lô, chiếm
khoảng 44,1% diện tích của toàn bộ lưu vực sông Lô, các phụ lưu của sông Gâm phân bố
tương đối đều dọc theon hai bên dọc sông.
Giới hạn về phía Đông Và Đông Nam lưu vực sông Gâm là cánh cung Ngân Sơn và
cánh cung sông Gâm, là đường phân nước lớn nhất trong khu vục Đông Bắc, đường giới
hạn nay cao trung bình 500- 1000m, riêng các đỉnh cao trên 1000m,cao nhất là đỉnh Pia
Uao 1930m
Mật độ sông suối trung bình trên lưu vực sông Gâm từ dưới 0,5 đến 1,5 km/km2.
Phía thượng lưu sông Gâm mật độ sông suối ít hơn cả, từ dưới 0,5 đến 1 km/km2, tại đây
mưa ít và đá vôi nhiều nhất so với các vùng khác trong lưu vực.
Sông Chảy:
Sông Chảy(L= 319km, F = 6.500 km2) là phụ lưu lớn thứ 2 trong lưu vực sông Lô
bắt nguồn từ vùng núi Tây Côn Lĩnh cao nhất khu Đông Bắc 2419m.
Diện tích sông chảy chiếm khoảng 16,7% diện tích toàn bộ lưu vực sông Lô. Lưu
vực sông chảy được giới hạn khá rõ. Phía Bắc là vùng núi cao 1500m, đường phân nước
giữa sông chảy và sông Bàn Long( Sông Lô). Dẫy núi con voi kéo dài từ Tây Bắc xuống
Tây Nam phân cách giữa hai sông Chảy và sông Thao. Phía Đông và Đông Nam là
đường sống núi của dãy Tây Côn Lĩnh và dãy núi thấp phân chia giữa hai lưu vực sông
Chảy và dòng chính sông Lô ở phía trung lưu.
Độ dốc bình quân sông Chảy tới 24%, độ cao bình quân cũng lớn khoảng 858m.
Diện tích có độ cao từ 400m trở xuống chiếm 40% diện tích toàn lưu vực. mạng lưới
sông suối phát triển rất mạnh trên 1,5 km/ km2. Vùng có mật độ sông suối tương đối dầy
từ 0.7km/ km2 đến 1 km/ km
2 , phân bố ở thượng lưu nơi có lượng mưa ít và địa hình
thấp.
19
Dòng chính sông Chảy uốn khúc quanh co, hệ số uốn khúc lớn 2.32, độ rộng bình
quân lưu vực nhỏ 26 km, hệ số không cân bằng của lưới sông nhỏ hơn 1, các phụ lưu
nhập vào sông chính tương đối đều theo hai bên bờ sông chính.
Sông Phó Đáy:
Sông Phó Đáy cũng là một sông nhánh tương đối lớn của sông Lô. Bắt nguồn từ
vùng núi Tam Tao, cao trên 1100m, ở tỉnh Bắc Kạn, sườn phía Đông nam cánh cung
Ngân Sơn, chảy theo hướng Đông bắc - Tây nam vào địa phận tỉnh Tuyên Quang (huyện
Yên Sơn, Sơn Dương), qua thị trấn Sơn Dương đổi hướng Tây bắc - Đông nam chảy vào
địa phận tỉnh Vĩnh Phúc (các huyện Lập Thạch, Tam Dương) rồi đổ vào sông Lô tại xã
Viết Xuân, huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc cách cửa sông Lô 2km về phía thượng
lưu. Sông Phó Đáy dài 170 km, diện tích lưu vực 1610 km2 có một số sông nhánh tương
đối lớn như sông Lương Quang (F =138 km2), Ngòi Le (F =106 km
2).
Sông Miện
Sông miện có( L= 124km, F= 1935 km2), bắt nguồn từ vùng Trờ Pâng Trung Quốc
chảy vào theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, tới Việt Nam sông chuyển hướng theo
hướng gần Bắc- Nam, sông Miện xả qua cao nguyên đá vôi diệp thạch Quân Ba và đổ
vào sông Lô ở bờ trái tại thị xã Hà Giang cách cửa sông Lô 258km.
Nằm trong vùng đồi núi cao nguyên trên 1000m, do đó độ dốc bình quân lưu vực
lớn 976m và độ dốc lưu vực thuộc loại trung bình 24,5% và hệ số uốn khúc lớn 1,98.
Tổng lượng nước của sông Miện là 1,62km3 ứng với lượng bình quân năm 51,4
m3/s và mô đun dòng chảy năm 26,6 l/skm
2 thuộc loại tương đối ít nước trên lưu vực
sông Lô.
Sông Con
Sông Con có ( L= 76km, F= 1368 km2), bắt nguồn từ phía Đông Nam của khối núi
cao thượng nguồn sông Chảy. Sông Con chảy theo hướng Tây Bắc- Đông Nam và nhập
vào sông Lô ở Vĩnh Tuy thuộc bờ phải, cách cửa sông Lô 176km. Độ cao bình quân lưu
vực đạt 430m, độ dốc trung bình lưu vực cũng đạt tới 23,6%, độ dốc đáy sông tới 6,18‰.
Mật độ sông suối tại đây phát triển nhất trongn lưu vực sông Lô, phù hợp với vùng
núi cao, dốc nhiều, nham thạch mềm và lượng mưa nhiều. Do đó dòng chảy của lưu vực
sông Con cũng phong phú nhất trong lưu vực sông Lô. Tổng lượng nước bình quân nhiều
năm là 2.06km3 ứng với lượng mưa bình quan năm 65,3 m
3/s và mô đun dòng chảy năm
là 47,7 l/s.km2.
So với sông Miện tuy diện tích sông Con nhỏ hơn nhưng lại nhiều nước hơn.
Chế độ thủy văn:
Do khí hậu của vùng tương đối ẩm ướt với lượng mưa cao nên dòng chảy sông ngòi
tương đối phong phú. Trong điều kiện lớp vỏ phong hoá dày, khả năng điều tiết nước lớn
20
nhất là đối với các sông nhỏ nên mặc dù các sông cắt xẻ không sâu nhưng các sông
không bị khô cạn vào mùa khô.
Môđun dòng chảy trung bình năm của vùng từ 20 - 30 l/s/km2. Nơi có môđun dòng
chảy lớn nhất là thượng lưu sông Lô 40 - 50 l/s/km2. Phù hợp với khí hậu, chế độ thuỷ
văn chia làm hai mùa rõ rệt: mùa lũ và mùa cạn.
Mùa lũ ở lưu vực sông Lô - Chảy tới sớm hơn vùng Tây Bắc một tháng, nghĩa là từ
tháng V đến tháng X, có những năm lũ bắt đầu ngay từ tháng IV và chấm dứt vào tháng
XI. Số trận lũ xảy ra liên tiếp nhiều nhất vào các tháng VI, VII, VIII, IX nhất là các tháng
VI, VII, VIII. Lũ lớn nhất thường xảy ra vào các tháng VII, VIII. Ở phía Bắc của vùng,
trên các sông nhỏ lũ lớn nhất tập trung vào tháng VI, liên quan tới thời tiết mưa dông do
đối lưu nhiệt, hội tụ kinh tuyến, front lạnh... trên các sông lớn chậm đi 1 tháng do khả
năng tích nước của lòng sông.
Dòng chảy mùa lũ của vùng lớn, nhưng dòng chảy cực đại nhỏ chứng tỏ phân phối
dòng chảy mùa lũ khá điều hoà ảnh hưởng của bão yếu và nhân tố gây mưa lũ phong phú.
Bắt đầu từ tháng XI các sông bước vào mùa kiệt. Giai đoạn đầu lưu lượng kiệt còn
khá lớn do ảnh hưởng của mưa cuối mùa nóng và nhất là lượng nước kiệt giảm đi liên tục
và đạt tới trị số cực tiểu tháng, lúc này nguồn cung cấp của sông hoàn toàn là nước ngầm.
Thời kỳ thứ ba lưu lượng kiệt bắt đầu lên liên quan với mưa cuối mùa lạnh. Tháng kiệt
nhất tới sớm trên thượng nguồn sông Chảy và sông Lô vào tháng III. Ở phần còn lại
tháng kiệt nhất là tháng IV.
Trị số dòng chảy kiệt tháng dao động từ 2 - 20 l/s/km2, trị số dòng chảy kiệt ngày từ
1 - 15 l/s/km2.
Lưu vực dòng chính sông Lô có lượng nước trung bình nhiều năm lớn nhất so với
các sông khác trong lưu vực môđun dòng chảy bình quân đạt 30,2 l/s/km2. Mùa lũ kéo dài
4 tháng (VI - IX). Lượng dòng chảy mùa lũ chiếm 74,6% dòng chảy cả năm. Vùng
thượng lưu sông Lô có môđun dòng chảy rất lớn ứng với trung tâm mưa Bắc Quang, trị
số này có thể đạt tới 50 - 70,2 l/s/km2. So với sông Lô, sông Gâm ít nước hơn tuy diện
tích lớn hơn dòng chính sông Lô. Do lượng mưa thấp nên môđun dòng chảy chỉ đạt 20,52
l/s/km2.
Mùa lũ trên toàn bộ lưu vực kéo dài trong 4 tháng (VI - IX), chiếm từ 62 - 73%
lượng dòng chảy năm. So với mưa dòng chảy ít tập trung hơn do khả năng điều tiết của
lưu vực, nổi rõ nhất là tác dụng của đá vôi và rừng. Tuy nhiên, do mật độ sông suối thưa
thớt và dòng chảy thất thoát xuống các hang động đá vôi nên cây trồng và đất canh tác
thiếu nước nghiêm trọng vào mùa khô trên khu vực thượng lưu sông Gâm.
Sông Chảy cũng là sông có nhiều nước. Lưu vực sông Chảy có môđun dòng chảy
năm 31,52 l/s/km2. Mùa lũ kéo dài 4 tháng (VI - IX), chiếm 72,6% lượng dòng chảy năm.
Các sông Phó Đáy có lưu vực nằm trong vùng mưa ít nên môđun dòng chảy năm
chỉ đạt 22 - 23,2 l/s/km2. Suối Nậm Mu có lưu vực nằm ở trung tâm mưa Hoàng Liên Sơn
21
nên có mođun dòng chảy lớn, trung bình 36,22 l/s/km2, vùng đầu nguồn có thể lên tới 50
- 70,2 l/s/km2.
Do lưu vực của các sông trong vùng lưu vực sông Lô - Chảy có độ dốc cao, lượng
mưa lớn, mùa mưa lũ dài và cường độ lũ lớn trong điều kiện lớp vỏ phong hoá dày, hoạt
động xâm thực của các sông khá mạnh mẽ. Hệ số xâm thực của lưu vực sông Hồng ở
trạm Yên Bái là 722 tấn/km2/năm, lưu vực sông Lô ở Hà Giang 600 tấn/km
2/năm, lưu
vực sông Gâm ở Chiêm Hoá 145,8 tấn/km2/năm, sông Chảy ở Thác Bà 433 tấn/km
2/năm.
Hình 4: Bản đồ mạng lưới trạm KTTV lưu vực sông Lô
1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội
1.2.1. Đặc điểm dân cư – lao động
Lưu vực sông Lô - Chảy (phần Việt Nam) có tổng diện tích tự nhiên là 22.629 km2,
chiếm 6,84% diện tích cả nước, là địa bàn cư trú của nhiều dân tộc với dân số 2.346.937
người (chiếm gần 2.86% dân số cả nước). Do đặc điểm cấu tạo địa hình, sự phân nhánh
của hệ thống sông nên lưu vực sông nghiên cứu không theo địa giới hành chính theo tỉnh,
huyện, xã.
Do vậy lưu vực sông Lô - Chảy bao gồm địa giới hành chính của 8 tỉnh: trong đó
toàn bộ hai tỉnh: Hà Giang, Tuyên Quang, một phần diện tích các tỉnh Lào Cai, Cao
Bằng, Yên Bái, Bắc Kạn, Phú Thọ, Vĩnh Phúc.
22
Mật độ dân số của lãnh thổ nghiên cứu hiện nay là 104 người/km2, vào loại thấp so
với mật độ dân số chung của cả nước (249người/km2) và các vùng khác (thấp nhất là Tây
Bắc: 68người/km2, Đông Bắc: 145người/km
2).
Kết cấu dân số: Tỷ lệ dân số phân theo giới tính không có sự chênh lệch nhiều
(49,5% nam và 50,5% nữ). Sự chênh lệch về phân bố dân cư thể hiện rõ nét ở sự phân bố
dân cư thành thị (11,8%) và nông thôn (88,2%).
Nguồn lao động: Theo số liệu của Tổng cục thống kê, trong giai đoạn 2000 - 2003
dân số trong độ tuổi lao động các tỉnh lưu vực sông Lô, sông Chảy đã tăng từ 1,3 lên 1,50
triệu người, chiếm khoảng 3,1% lao động cả nước.
Đến cuối năm 2003, lao động nông nghiệp các tỉnh lưu vực sông Lô, sông Chảy
chiếm 78,5% tổng số lao động. Khu vực công nghiệp chỉ chiếm 8,2% và lao động dịch vụ
chiếm 13,3%. Cũng như các tỉnh miền núi khác của nước ta, chất lượng của lực lượng lao
động lưu vực sông Lô - Chảy còn có những hạn chế nhất định so với các vùng đồng bằng,
thành thị. Đây là một trong những nguyên nhân quan trọng ảnh hưởng tới quá trình phát
triển kinh tế - xã hội của lưu vực.
1.2.2. Tình hình phát triển kinh tế xã hội các tỉnh trong lưu vực sông Lô
Mặc dù GDP hàng năm đều tăng nhưng mức tăng trưởng GDP của các tỉnh trong
lưu vực đạt thấp hơn mức tăng của toàn quốc. Trong 3 khu vực I, II, III theo phân vùng
kinh tế ở các tỉnh miền núi, vùng cao, vùng dân tộc thiểu số thì chỉ có khu vực I có mức
GDP bình quân đầu người cao hơn mức bình quân chung của cả nước.
Khu vực II, gồm các vùng đệm giữa các khu vực đô thị và vùng sâu, vùng xa, vùng
cao, GDP bình quân đầu người đạt 70% mức bình quân cả nước.
Khu vực III, là khu vực khó khăn nhất, hiện chiếm 85% diện tích tự nhiên và 60%
dân số của các tỉnh và huyện miền núi, gồm khu vực vùng cao, vùng sâu, GDP bình quân
đầu người chỉ đạt bằng 31% mức trung bình cả nước.
Nhìn chung, cơ cấu kinh tế chuyển dịch chậm, hiệu quả thấp, chỉ đạt 8 - 9 triệu
đồng/ha/năm, thiếu vững chắc. Diện tích đất trồng lúa nước hai vụ chỉ chiếm gần 50%
diện tích canh tác. Cây công nghiệp chủ yếu dựa vào thiên nhiên, thâm canh thấp,
phương hướng phát triển sản xuất hàng hoá tập trung có quy mô lớn còn nhiều lúng túng.
Kết cấu hạ tầng kinh tế - xã hội yếu kém so với các lưu vực khác, chưa đủ sức tạo điều
kiện cho kinh tế lưu vực phát triển nhanh, hiệu quả.
Nạn di cư tự do chưa được giải quyết triệt để, còn nhiều người chưa ổn định định
canh, định cư. Các tệ nạn xã hội như nghiện hút tồn tại ở nhiều tộc người. Hiện tượng
vượt biên, buôn bán trái phép, mê tín dị đoan và hủ tục còn tồn tại.
Hiện nay, tình trạng kinh tế tự nhiên tự cung tự cấp còn tồn tại nhiều ở các địa bàn
vùng sâu, vùng xa, kinh tế hàng hoá chậm phát triển, trình độ ứng dụng khoa học kỹ thuật
vào sản xuất (trồng trọt, chăn nuôi, nghề cá,... ) còn thấp do đặc điểm kinh tế - xã hội
truyền thống còn tác động ở nhiều vùng dân tộc thiểu số trên lưu vực.
23
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ CÁC KỊCH BẢN BIẾN
ĐỔI KHÍ HẬU CHO LƯU VỰC SÔNG LÔ
2.1. Tổng quan về BĐKH trên thế giới và ở Việt Nam
2.1.1. Biểu hiện của biến đổi khí hậu trên thế giới
Sự nóng lên của hệ thống khí hậu toàn cầu rất rõ ràng với biểu hiện là sự tăng nhiệt
độ không khí và đại dương, sự tan băng diện rộng, dẫn đến sự tăng mực nước biển trung
bình toàn cầu.
Các quan trắc cho thấy rằng nhiệt độ tăng trên toàn cầu và tăng nhiều hơn ở các vĩ
độ cực Bắc. Trong 100 năm qua (1906 – 2005), nhiệt độ trung bình toàn cầu đã tăng
khoảng 0,74°C, tốc độ tăng của nhiệt độ trong 50 năm gần đây gần gấp đôi so với 50 năm
trước đó. Diễn biến chuẩn sai của nhiệt độ trung bình toàn cầu được thể hiện trong Hình
5.
Hình 5: Diễn biến chuẩn sai nhiệt độ trung bình toàn cầu
Nguồn: IPCC/2007
Trên phạm vi toàn cầu lượng mưa tăng lên ở các đới phía Bắc vĩ độ 30° thời kỳ
1901–2005 và giảm đi ở các vĩ độ nhiệt đới, kể từ giữa những năm 1970. Ở khu vực nhiệt
đới, mưa giảm đi ở Nam Á và Tây Phi với trị số xu thế là 7,5% cho cả thời kỳ 1901–
2005. Ở đới vĩ độ trung bình và vĩ độ cao, lượng mưa tăng lên rõ rệt ở miền Trung Bắc
Mỹ, Đông Bắc Mỹ, Bắc Âu, Bắc Á và Trung Á (Hình 6). Tần số mưa lớn tăng lên trên
nhiều khu vực, kể cả những nơi lượng mưa có xu thế giảm đi (IPCC, 2007).
Sự nóng lên của hệ thống khí hậu được minh chứng bởi số liệu quan trắc ghi nhận
sự tăng lên của nhiệt độ không khí và nhiệt độ nước biển trung bình toàn cầu, sự tan chảy
nhanh của lớp tuyết phủ và băng, làm tăng mực nước biển trung bình toàn cầu (IPCC,
2007).
24
Theo các nhà khoa học về biến đổi khí hậu toàn cầu và nước biển dâng, đại dương
đã nóng lên đáng kể từ cuối thập kỷ 1950. Các nghiên cứu từ số liệu quan trắc toàn cầu
cho thấy, mực nước biển trung bình toàn cầu trong thời kỳ 1961 - 2003 đã dâng với tốc
độ 1,8 ÷ 0,5 mm/năm, trong đó, đóng góp do giãn nở nhiệt khoảng 0,42 ÷ 0,12 mm/năm
và tan băng khoảng 0,70 ÷ 0,50 (IPCC, 2007). Nghiên cứu cập nhật năm 2009 cho rằng
tốc độ dâng của mực nước biển trung bình toàn cầu khoảng 1,8 mm/năm (Hình 7).
Hình 6: Diễn biến lượng mưa năm ở các vùng khác nhau trên thế giới
Nguồn: IPCC/2007
Hình 7: Xu thế biến động mực nước biển tại các trạm trên toàn cầu
Nguồn: IPCC/2007
25
2.1.2. Biểu hiện của biến đổi khí hậu ở Việt Nam
Ở Việt Nam, xu thế biến đổi của nhiệt độ và lượng mưa rất khác nhau trên các vùng
trong 50 năm qua. Nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0,5°C trên phạm vi cả nước và
lượng mưa năm có xu hướng giảm ở nửa phần phía Bắc, tăng ở phía Nam lãnh thổ.
Nhiệt độ tháng I (tháng đặc trưng cho mùa đông), nhiệt độ tháng VII (tháng đặc
trưng cho mùa hè) và nhiệt độ trung bình năm tăng trên phạm vi cả nước trong 50 năm
qua. Nhiệt độ vào mùa đông tăng nhanh hơn so với vào mùa hè và nhiệt độ vùng sâu
trong đất liền tăng nhanh hơn nhiệt độ vùng ven biển và hải đảo. Vào mùa đông, nhiệt độ
tăng nhanh hơn cả là Tây Bắc Bộ, Đông Bắc Bộ, đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ
(khoảng 1,3 – 1,5°C/50 năm). Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ có nhiệt độ tháng
I tăng chậm hơn so với các vùng khí hậu phía Bắc (khoảng 0,6-0,9°C/50 năm). Tính
trung bình cho cả nước, nhiệt độ mùa đông ở nước ta đã tăng lên 1,2°C trong 50 năm qua.
Nhiệt độ tháng VII tăng khoảng 0,3-0,5°C/50 năm trên tất cả các vùng khí hậu của nước
ta. Nhiệt độ trung bình năm tăng 0,5 – 0,6°C/50 năm ở Tây Bắc, Đông Bắc Bộ, đồng
bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ, mức tăng nhiệt độ trung bình năm
ở Nam Trung Bộ thấp hơn, chỉ vào khoảng 0,3°C/50 năm.
Lượng mưa mùa khô (tháng XI-IV) tăng lên chút ít hoặc không thay đổi đáng kể ở
các vùng khí hậu phía Bắc và tăng mạnh mẽ ở các vùng khí hậu phía Nam trong 50 năm
qua. Lượng mưa mùa mưa (tháng V-X) giảm từ 5 đến trên 10% trên đa phần diện tích
phía Bắc nước ta và tăng khoảng 5 đến 20% ở các vùng khí hậu phía Nam trong 50 năm
qua. Xu thế diễn biến của lượng mưa năm hoàn toàn tương tự như lượng mưa mùa mưa,
tăng ở các vùng khí hậu phía Nam và giảm ở các vùng khí hậu phía Bắc. Khu vực Nam
Trung Bộ có lượng mưa mùa khô, mùa mưa và lượng mưa năm tăng mạnh nhất so với
các vùng khác ở nước ta, nhiều nơi đến 20% trong 50 năm qua.
Số liệu mực nước quan trắc cho thấy xu thế biến đổi mực nước biển trung bình năm
không giống nhau tại các trạm hải văn ven biển Việt Nam. Trên dải ven biển Việt Nam,
mặc dù ở hầu hết các trạm mực nước trung bình năm có xu hướng tăng, tuy nhiên, ở một
số trạm lại có xu hướng mực nước giảm. Mức biến đổi trung bình của mực nước biển dọc
bờ biển Việt Nam khoảng 2.8 mm/năm.
Số liệu mực nước đo đạc từ vệ tinh từ năm 1993 đến 2010 cho thấy, xu thế tăng
mực nước biển trên toàn biển Đông là 4,7mm/năm, phía Đông của biển Đông có xu thế
tăng nhanh hơn phía Tây. Chỉ tính cho dải ven bờ Việt Nam, khu vực ven biển Trung
Trung Bộ và Tây Nam Bộ có xu hướng tăng mạnh hơn, trung bình cho toàn dải ven biển
Việt Nam tăng khoảng 2,9mm/năm.
2.1.3. Kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam
Kịch bản BĐKH tại Việt Nam được xây dựng dựa trên cơ sở các kịch bản phát thải
khí nhà kính của Ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), bao gồm kịch bản phát
26
thải cao (A2), kịch bản phát thải thấp (B1) và kịch bản phát thải trung bình (B2). Sự biến
đổi của nhiệt độ và lượng mưa được tính toán cho bảy vùng khí hậu của Việt Nam là Tây
Bắc, Đông Bắc, đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam
Bộ. Thời kỳ cơ sở để so sánh là 1980 - 1999.
Theo các kịch bản, đến cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm có thể tăng từ 1.2
đến lớn hơn 3,7°C trên phần lớn diện tích nước ta. Lượng mưa có thể tăng từ 1-10%.
2.2. Biểu hiện của biến đổi khí hậu và kịch bản biến đổi khí hậu cho lưu vực sông Lô
2.2.1. Biểu hiện của biến đổi khí hậu ở lưu vực sông Lô
Để đánh giá xu thế diễn biến khí hậu trong những năm qua của lưu vực sông Lô,
luận văn đã sử dụng chuỗi số liệu lượng mưa và nhiệt độ của các trạm khí tượng trên lưu
vực.
a. Nhiệt độ
Trong 40 năm qua (1970-2010), nhiệt độ trung bình năm của các trạm trên lưu vực
sông Lô có xu hướng tăng lên, khoảng 0,95ºC. Nhiệt độ tại các trạm tăng không đồng đều
vào các mùa trong năm mà có xu hướng tăng nhanh vào mùa khô và tăng chậm hơn vào
mùa mưa. Xu thế tăng của nhiệt độ tại các trạm được trình bày trong Hình 8.
22.0
22.5
23.0
23.5
24.0
24.5
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Nhiệt độ ( C
)
Năm
XU THẾ NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH NĂM
TRẠM PHÚ HỘ
27
22.5
23.0
23.5
24.0
24.5
25.0
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Nhiệt độ ( C
)
Năm
XU THẾ NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH NĂM
TRẠM VIỆT TRÌ
21.5
22
22.5
23
23.5
24
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Nhiệt độ ( C
)
Năm
XU THẾ NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH NĂM
TRẠM HÀ GIANG
Hình 8: Sự thay đổi của yếu tố nhiệt độ tại một số trạm trên lưu vực sông Lô
b. Lượng mưa
Trong thời kỳ 1970 – 2010, lượng mưa năm trên toàn bộ lưu vực sông Lô có xu
hướng giảm, khoảng 18,46%. Phân bố lượng mưa không đều vào các mùa trong năm,
lượng mưa thường tập trung vào 6 tháng mùa mưa (80 – 85% lượng mưa năm) trong khi
lượng mưa các tháng mùa khô chỉ chiếm khoảng 15 – 20% lượng mưa năm. Tháng có
lượng mưa thấp nhất thường rơi vào khoảng tháng I, III. Xu thế thay đổi của lượng mưa
được trình bày trong Hình 9.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1960 1970 1980 1990 2000 2010
Lượng m
ưa (m
m)
Năm
XU THẾ THAY ĐỔI LƯỢNG MƯA NĂM
TRẠM PHÚ HỘ
28
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1960 1970 1980 1990 2000 2010
Lượng m
ưa (m
m)
Năm
XU THẾ THAY ĐỔI LƯỢNG MƯA NĂM
TRẠM VIỆT TRÌ
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
1960 1970 1980 1990 2000 2010
Lượng m
ưa (m
m)
Năm
XU THẾ THAY ĐỔI LƯỢNG MƯA NĂM
TRẠM HÀ GIANG
Hình 9: Sự thay đổi của yếu tố lượng mưa tại một số trạm trên lưu vực sông Lô
2.2.2. Kịch bản biến đổi khí hậu cho lưu vực sông Lô
a. Các kịch bản phát thải khí nhà kính
Như đã biết, nguyên nhân gây ra BĐKH mà cốt lõi là sự nóng lên toàn cầu chính là
do sự tăng lên không ngừng của lượng “khí nhà kính” nhân tạo, phát thải từ nhiều nguồn
khác nhau như công nghiệp, giao thông vận tải, phá rừng,…do sự tăng dân số thế giới,
tốc độ phát triển kinh tế, hiệu suất sử dụng và nguồn năng lượng toàn cầu cũng như tình
trạng triệt phá rừng. Tình hình trên do con người tạo ra nên tất yếu sẽ phụ thuộc cả vào
chính sách chung của loài người. Đứng ở góc độ của bài toán dự báo thì những đặc trưng
trên chính là thông số đầu vào đóng vai trò của nhân tố dự báo mà đối tượng dự báo là
mức độ biến đổi khí hậu, tiêu biểu là trường chuẩn sai nhiệt độ và lượng mưa cho các
thời kỳ dự báo khác nhau. Đó chính là các kịch bản BĐKH ta cần xây dựng. Từ lần đánh
giá lần thứ nhất (FAR) người ta đã đưa ra nhiều phương án khác nhau, trong đó có
phương án cực đoan là giả thiết không có sự can thiệp của con người nhằm giảm bớt tốc
độ phát thải khí nhà kính. Ở lần đánh giá lần thứ hai (SAR), các phương án đã được bổ
sung và hệ thống lại phong phú và đầy đủ hơn.
Trong báo cáo đánh giá lần thứ 3 của IPCC, các kịch bản về phát thải khí nhà kính
được phát triển khá đa dạng, được trình bày chi tiết trong tài liệu “Thông báo đặc biệt về
các kịch bản phát thải khí nhà kính” thuộc công trình “Thông báo đặc biệt của IPCC về
BĐKH”. Các kịch bản lấy k ý hiệu chung là SRES (Special Report on Emission
Scenarios). Trong đó đã đưa ra tập hợp tới 40 kịch bản, phản ánh khá đa dạng khả năng
phát thải khí nhà kính có thể xảy ra trong thế kỷ 21, được tổ hợp lại thành 4 kịch bản gốc
(storyline scenarios) là A1, A2, B1, B2. Ứng với mỗi kịch bản gốc lại là một họ các kịch
bản tương ứng. Ở đây chỉ đề cập đến 3 kịch bản A2, B1, B2 là 3 kịch bản có khả năng
xẩy ra nhất.
- Kịch bản gốc A2 và họ của nó mô phỏng một thế giới rất không đồng nhất. Chủ
đề chính là mối liên hệ và sự bảo toàn tính đồng nhất theo vùng. Mô hình phát triển giữa
các vùng hội tụ chậm, kết quả là tốc độ tăng dân số cao. Phát triển kinh tế theo vùng, tốc
độ tăng trưởng kinh tế tính theo đầu người và sự thay đổi kỹ thuật chậm và phân tán hơn
các kịch bản gốc khác.
29
- Kịch bản gốc B1 và họ của nó mô phỏng một thế giới hội tụ với tốc độ tăng dân số
thấp như kịch bản gốc A1 nhưng cấu trúc kinh tế thay đổi nhanh tiến tới một nền kinh tế
thông tin và phục vụ với cường độ tiêu hao vật tư giảm; nền kỹ thuật sạch và khai thác
hiệu quả tài nguyên được thiết lập. Vấn đề quan trọng là tính bền vững đối với các giải
pháp kinh tế, xã hội và môi trường, bảo đảm sự cân bằng nhưng không làm thay đổi khí
hậu.
- Kịch bản gốc B2 và họ của nó mô phỏng một thế giới trong đó nhấn mạnh các giải
pháp kinh tế, xã hội và môi trường bảo đảm tính bền vững. Đó là một thế giới có sự tăng
dân số vừa phải, mức độ phát triển kinh tế trung bình và một sự thay đổi kỹ thuật không
nhanh bằng và đa dạng hơn so với B1 và A1. Trong đó kịch bản cũng hướng tới sự bảo
vệ môi trường và công bằng xã hội nhưng là ở mức vùng và địa phương.
b. Phương pháp xây dựng kịch bản BĐKH
Hàng loạt phương pháp đã được sử dụng nhằm xây dựng kịch bản BĐKH cho cho
quy mô nhỏ như ứng dụng các phần mềm SDSM, SIMCLIM, ứng dụng phương pháp chi
tiết hoá thống kê, khai thác sản phẩm của các mô hình động lực toàn cầu, khu vực,… Sau
đây sẽ giới thiệu sơ lược về các phưong pháp cũng như sản phẩm mang tính minh hoạ.
Ứng dụng phần mềm SDSM
SDSM là một công cụ hỗ trợ, đánh giá sự thay đổi khí hậu ở quy mô địa phương
bằng cách sử dụng kỹ thuật downscaling thống kê.
Cấu trúc hoạt động của SDSM như sau:
- Kiểm soát chất lượng và chuyển đổi dữ liệu thống kê;
- Kiểm tra các nhân tố dự báo;
- Hiệu chỉnh mô hình;
- Tổ hợp các dữ liệu hiện tại bằng các nhân tố trong quan trắc;
- Đưa đầu ra của mô hình lên công cụ đồ họa;
- Tổ hợp các dự tính khí hậu tương lai (kịch bản BĐKH).
Hình 10: Giao diện phần mềm SDSM
Ứng dụng phần mềm SIMCLIM
30
SIMCLIM có 2 chức năng chính đó là chức năng tạo các kịch bản (Scenarios
Generation) và chức năng đánh giá tác động (Impact model).
Chức năng tạo kịch bản: dựa trên sản phẩm của các mô hình toàn cầu (GCM) theo
từng kịch bản và chuỗi số liệu của các yếu tố khí hậu, mực nước biển dâng ở các địa
phương, phần mềm SIMCLIM có thể tạo các kịch bản về các yếu tố khí hậu và mực nước
biển dâng cho các địa phương đó. Phương pháp chính được sử dụng là thống kê kết hợp
với các công cụ đồ họa. Các yếu tố khí hậu bao gồm: lượng mưa, nhiệt độ (trung bình,
cực trị) và các yếu tố khác như độ ẩm, gió,…
Hình 11: Giao diện phần mềm SIMCLIM
Sản phẩm của 21 mô hình hoàn lưu chung khí quyển được tích hợp trong mô hình
SIMCLIM và có sẵn trong cơ sở dữ liệu của tổ chức PCMDI (http://www-
pcmdi.llnl.gov/).
Chức năng đánh giá tác động bao gồm:
Đánh giá tác động lên môi trường nước: được thể hiện thông qua các tính toán
cân bằng nước. Mô hình tính toán sự khác nhau giữa lượng mưa và bốc hơi tiềm năng.
Đầu vào của mô hình là nhiệt độ trung bình, lượng mưa và bức xạ mặt trời,… và đầu ra là
giá trị cân bằng nước.
Đánh giá tác động lên nông nghiệp: sử dụng các tính toán nhiệt – ngày (degree -
day) để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu lên nông nghiệp.
Đánh giá tác động xói lở bờ và tổng lượng nước.
Phương pháp chi tiết hóa thống kê
Downscaling là một phương pháp để thu thập những thông tin khí hậu hoặc BĐKH
phân giải cao từ mô hình khí hậu toàn cầu (GCMs) có độ phân giải tương đối thô. Mặc dù
GCM ngày càng được hoàn thiện trên phạm vi không gian và thời gian, tuy nhiên vẫn
chưa đảm bảo để đánh giá tác động của BĐKH cho một khu vực nhỏ, có sự khác nhau
quan trọng giữa thực tế với mô phỏng của các mô hình GCM như điều kiện quy mô nhỏ
như địa hình, mặt đệm có ảnh hưởng lớn đến khí hậu địa phương nhưng ít được thể hiện
trong GCM.
31
Chi tiết hóa thống kê (Statistical Downscaling) là công cụ phát triển mối quan hệ
định lượng giữa các biến khí quyển quy mô lớn, đóng vai trò là các nhân tố dự báo
(NTDB) và các biến lớp bề mặt của địa phương - đối tượng dự báo (ĐTDB). Cho đến nay
chi tiết hóa thống kê đã phát triển khá mạnh trong dự báo nói chung, dự báo hạn dài
(DBHD) nói riêng. Ứng dụng phương pháp chi tiết hóa thống kê vào xây dựng các kịch
bản về BĐKH được coi như một trường hợp đặc biệt trong dự báo hạn dài. Phát triển
phương pháp chi tiết hóa thống kê trong lĩnh vực xây dựng các kịch bản BĐKH đang
được sự quan tâm ở nhiều nước trong những năm gần đây. Có 3 phương pháp được nêu
ra trong phương pháp chi tiết hóa thống kê:
Các mô hình hồi quy (Regression models);
Các sơ đồ phân loại thời tiết (Weather Classification schemes hoặc Weather
Typing);
Các "máy" tạo thời tiết (Weather Generators);
Trong các nghiên cứu xây dựng mô hình dự báo nói chung, xây dựng các kịch bản
BĐKH nói riêng, có 2 phương pháp tiếp cận được sử dụng:
Phương pháp "Thống kê từ đầu ra của mô hình" (Model Output Statistics -
MOS). Phương pháp này sử dụng đầu ra của mô hình trong quá khứ kết hợp với số liệu
quan trắc tương ứng của các trạm để xây dựng mô hình hồi quy, chuyển các kịch bản có
được từ các mô hình này cho tương lai về các khu vực nghiên cứu.
Phương pháp Perfect Prognosis. Phương pháp này sử dụng số liệu "Phân tích lại"
kết hợp với nguồn số liệu quan trắc tương ứng để thiết lập mô hình. Do nguồn số liệu tái
phân tích được coi là nguồn số liệu gần thực tế tương tự như số liệu quan trắc nên mối
quan hệ tạo ra giữa chúng gần với quan hệ thực. Dùng mối liên hệ này để chuyển tải các
kết quả dự báo trong tương lai là không thật tương thích. Vì thế phải giả thiết rằng kết
quả được dự báo sau này là hoàn hảo (perfect) tương tự như số liệu "Tái phân tích". Đó là
lý do gọi phương pháp này là "Dự báo hoàn hảo". Trong thực tế, khi chỉ có số liệu dự báo
hay ở đây là các kịch bản BĐKH cho tương lai, mà không có được các kết quả đã tích luỹ
hay mô phỏng cho quá khứ thì PP là phương pháp tất yếu phải dùng.
Khi xây dựng và lựa chọn hàm chuyển cần đánh giá mức độ tin cậy và tiêu chí để
lựa chọn. Tùy theo độ dài và đặc điểm của các chuỗi số liệu tham gia vào quá trình phát
triển mô hình để chọn phương pháp tạo và kiểm chứng mô hình thích hợp.
Ứng dụng sản phẩm của mô hình AGCM/MRI (Nhật Bản)
Mô hình AGCM/MRI được Viện Nghiên cứu Khí tượng Nhật Bản và Cục Khí
tượng Nhật Bản (JMA) phát triển. Mô hình này là sự kết hợp giữa mô hình dự báo thời
tiết thời đoạn ngắn với mô hình khí hậu thế hệ mới mô phỏng khí hậu thời gian dài tại
MRI.
32
Mô hình độ phân giải 20km và 60km được chạy bằng hệ thống mô phỏng trái đất
(Earth Simulator) tại Cục Công nghệ và khoa học Trái đất - Đại dương, Nhật Bản (Japan
Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC)). Earth Simulator là siêu
máy tính tốc độ nhanh nhất trên thế giới từ năm 2002-2004 với dung lượng 35,86.
Hình 12: Hệ thống Earth Simulator và mô tả kịch bản BĐKH của mô hình AGCM/MRI
Mô hình AGCM/MRI dùng số liệu 25 năm từ năm 1979 - 2003 để mô phỏng khí
hậu quá khứ nhằm tính toán các đặc trưng khí hậu cho thời kỳ cơ sở. Tương lai gần được
mô tả từ 2015 đến 2039 (25 năm) và tương lai xa được mô phỏng từ 2075 đến 2099 (25
năm). Sản phẩm của mô hình gồm khoảng 70 yếu tố khí hậu theo kịch bản phát thải trung
bình A1B.
Ứng dụng mô hình PRECIS của Trung tâm Hadley – Vương quốc Anh
PRECIS (Providing Regional Climates for Impacts Studies) là mô hình động lực
khí hậu khu vực, được xây dựng bởi Trung tâm Nghiên cứu Khí hậu Toàn cầu Hadley và
có thể chạy trên máy tính cá nhân (PC) nhằm phục vụ việc xây dựng các kịch bản biến
đổi khí hậu cho khu vực nhỏ. Tiền thân của mô hình PRECIS là mô hình HadRM3P xây
dựng từ năm 1991 và được phát triển, cải tiến để dự tính biến đổi khí hậu. Vị trí của mô
hình PRECIS trong bài toán chi tiết hóa động lực được mô tả ở hình dưới.
Hình 13: Mô tả vị trí của mô hình PRECIS và giao diện mô hình
Mô hình sử dụng hệ tọa độ Lai (Hybrid, η) gồm 19 mực thẳng đứng với mỗi mực η,
k (k = 1, ..., 19) xác định bởi sự kết hợp tuyến tính giữa độ cao địa hình và các mực khí
áp. Lưới ngang của mô hình là lưới xen kẽ, các biến vô hướng như nhiệt độ, khí áp, độ
33
ẩm được xác định tại tâm ô lưới còn các thành phần gió được xác định tại các điểm nút
lưới. PRECIS sử dụng phép chiếu cực quay, đảm bảo cho sự ổn định mô hình mà không
cần tới phép lọc phi vật lí.
Hệ phương trình trong mô hình được giải bằng phương pháp số 3 chiều. Mô hình
mô phỏng các biến riêng biệt, khoảng cách giữa các lưới và thời gian là như nhau. Sự
thay đổi của áp suất, gió, nhiệt độ, độ ẩm và các yếu tố khác tuân theo 3 định luật bảo
toàn chính: định luật bảo toàn mô men động lượng, bảo toàn khối lượng và định luật bảo
toàn năng lượng. Chuyển động thẳng đứng còn chịu ảnh hưởng của lực gradient khí áp và
lực trọng trường. Tuy nhiên trong mô phỏng của PRECIS vận tốc và gia tốc thẳng đứng
của các yếu tố là rất nhỏ, do đó được bỏ qua.
Các sơ đồ tham số hóa vật lí trong mô hình bao gồm: sơ đồ mây và giáng thủy; Sơ
đồ bức xạ; Sơ đồ sol khí; Sơ đồ lớp biên; Sơ đồ bề mặt đất; Sơ đồ sóng trọng trường.
Điều kiện biên xung quanh được lấy từ mô hình toàn cầu hoặc dữ liệu phân tích,
bao gồm gió, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất bề mặt,… Có khoảng hơn 100 biến khí tượng có
thể khai thác từ sản phẩm của mô hình, trong đó nhiệt độ trung bình, cao nhất, thấp nhất
bề mặt và lượng mưa theo ngày, tháng, năm được đặc biệt quan tâm nhằm xây dựng các
kịch bản BĐKH.
Miền tính cho Việt Nam được xây dựng với phạm vi không gian trong khoảng: 4N-
36ºN, 93-120ºE, độ phân giải ngang 25x25km. Kích thước lưới tính: 140x160 nút lưới.
Mô hình được thiết kế chạy cho 2 thời kỳ: 1) Thời kỳ cơ sở (baseline), được lựa
chọn theo 2 phương án là 1961-1990 và 1980-1999, và 2) Thời kỳ tương lai, được lựa
chọn là thời kỳ 2000-2100 đối với các kịch bản phát thải trung bình và cao. Các mốc thời
gian trong tương lai được xác định theo khoảng 20 năm một: 2000-2019, 2020-2039,
2040-2059, 2060-2079 và 2080-2100. Ở đây, các tính toán được thực hiện trung bình cho
các thời kỳ này và so sánh với kết quả mô phỏng trong thời kỳ cơ sở của mô hình để thu
được các mức thay đổi của các yếu tố khí hậu trong tương lai.
Như đã nêu ở trên, trong phương pháp chi tiết hóa thống kê sự phù hợp của các
hàm chuyển được nhận định thông qua độ lớn của hệ số tương quan tuyến tính giữa nhiệt
độ, lượng mưa mô phỏng, phân tích bằng mô hình toàn cầu và quan trắc ở Việt Nam. Kết
quả khảo sát cho thấy mối quan hệ của nhiệt độ trung bình tháng giữa số liệu quan trắc và
số liệu tái phân tích tại cùng một trạm khá chặt chẽ. Hầu hết các tháng có hệ số tương
quan > 0,6. Với mối quan hệ này ta có thể sử dụng một cách đơn giản hàm hồi quy tuyến
tính 1 biến làm hàm chuyển. Tuy nhiên, đối với lượng mưa thì phương trình hàm chuyển
không đủ tin cậy, do vậy, biến đổi lượng mưa của mô hình toàn cầu được sử dụng trực
tiếp không thông qua hàm chuyển.
c. Kịch bản BĐKH đối với nhiệt độ trung bình
Nhiệt độ ở tất cả các trạm trên lưu vực sông Lô đều có xu hướng tăng lên ở cả 3
kịch bản biến đổi khí hậu.
34
Theo kịch bản A2, trong giai đoạn từ 2020 đến 2099 nhiệt độ trung bình năm tăng
so với thời kỳ nền trung bình 2,8ºC, nhiệt độ trung bình mùa mưa tăng 3,0ºC trong khi
nhiệt độ trung bình mùa khô tăng 2,5ºC.
Theo kịch bản B1, nhiệt độ trung bình năm ở thời kỳ 2080-2099 tăng trung bình
1,7ºC so với thời kỳ nền; mùa mưa tăng khoảng 1,8ºC; mùa khô tăng trung bình 1,5ºC.
Theo kịch bản B2, xu thế của nhiệt độ cũng tương tự như kịch bản A2 và B1, tuy
nhiên không tăng mạnh như kịch bản A2 nhưng tăng nhiều hơn kịch bản B1. So giai đoạn
2080-2099 với thời kỳ nền ở nhiệt độ trung bình năm, trung bình mùa mưa và trung bình
mùa khô cho thấy mức tăng lần lượt như sau: 2,3ºC, 2,5ºC và 2,1ºC. Chi tiết về sự thay
đổi của nhiệt độ trung bình năm tại các trạm trên sông Lô được trình bày trong Bảng 3.
Bảng 3: Sự thay đổi của nhiệt độ trung bình năm so với thời kỳ nền tại các trạm
Đơn vị: ºC
Kịch bản Giai đoạn Chiêm Hóa Hàm Yên Tuyên Quang Phú Hộ Việt Trì Hà Giang
A2
2030-2039 0,8 0,9 0,8 0,9 0,9 0,8
2040-2059 1,3 1,4 1,4 1,5 1,4 1,2
2060-2079 1,9 2 2,0 2,2 2,1 1,8
2080-2099 2,6 2,8 2,7 3,0 3,0 2,5
B2
2030-2039 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8 0,7
2040-2059 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,2
2060-2079 1,8 1,9 1,9 2,,0 2,0 1,7
2080-2099 2,2 2,2 2,3 2,6 2,5 2,1
B1
2030-2039 0,7 0,7 0,7 0,8 0,7 0,7
2040-2059 1,1 1,2 1,2 1,3 1,3 1,1
2060-2079 1,5 1,5 1,5 1,7 1,6 1,4
2080-2099 1,6 1,6 1,6 1,8 1,8 1,5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Nhiệt độ (ºC
)
Năm
XU THẾ TĂNG CỦA NHIỆT ĐỘ Ở
TRẠM CHIÊM HÓA
A2
B2
B1
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Nhiệt độ (ºC
)
Năm
XU THẾ TĂNG CỦA NHIỆT ĐỘ Ở
TRẠM HÀM YÊN
A2
B2
B1
35
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Nhiệt độ (ºC
)
Năm
XU THẾ TĂNG CỦA NHIỆT ĐỘ Ở
TRẠM TUYÊN QUANG
A2
B2
B1
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Nhiệt độ (ºC
)
Năm
XU THẾ TĂNG CỦA NHIỆT ĐỘ Ở
TRẠM PHÚ HỘ
A2
B2
B1
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Nhiệt độ (ºC
)
Năm
XU THẾ TĂNG CỦA NHIỆT ĐỘ Ở
TRẠM VIỆT TRÌ
A2
B2
B1
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100Nhiệt độ (ºC
)Năm
XU THẾ TĂNG CỦA NHIỆT ĐỘ Ở
TRẠM HÀ GIANG
A2
B2
B1
Hình 14: Sự thay đổi của nhiệt độ theo các kịch bản BĐKH A2, B2, B1 tại các trạm
d. Kịch bản BĐKH đối với lượng mưa
Lượng mưa năm tại tất cả các trạm đều có xu hướng tăng lên ở cả 3 kịch bản A2,
B1, B2. Tuy nhiên, lượng mưa không tăng đều ở tất cả các tháng mà có xu hướng tăng
lên rất mạnh vào mùa mưa và giảm vào mùa khô.
Về lượng mưa mùa khô, lượng mưa giảm mạnh vào các tháng I (giảm so với thời
kỳ nền trung bình 18,7% ở kịch bản A2, 17,5% ở kịch bản B2 và 15,8% ở kịch bản B1),
tháng III (giảm trung bình so với thời kỳ nền 8,8% ở kịch bản A2, 8,0% ở kịch bản B2 và
4,9% ở kịch bản B1), giảm nhẹ vào tháng IV (so với thời kỳ nền lượng mưa giảm trung
bình theo các kịch bản A2, B2, B1 lần lượt vào khoảng 3,3%, 3,1% và 2,9%). Tuy nhiên,
vào các tháng đầu và cuối mùa khô (V,XI,XII) lại có xu hướng tăng lên, vào tháng XI
tăng trung bình 6,7%, 6,3% và 6,2% so với thời kỳ nền ở các kịch bản A2, B2 và B1;
tháng XII tăng khá mạnh vào khoảng trung bình 20,8%, 19,3% và 15,9% ở các kịch bản
A2, B2, B1; tương tự như vậy, tháng V có lượng mưa tăng nhẹ ở các kịch bản A2, B2, B1
vào khoảng 1,3%, 1,2% và 1,1%.
Về mùa mưa, lượng mưa có xu hướng tăng ở hầu hết các tháng mùa mưa, đặc biệt
tăng mạnh vào tháng VII, VIII, nhưng giảm đi vào giai đoạn cuối của mùa mưa (tháng
X). Chi tiết về sự thay đổi của lượng mưa tại các trạm trên lưu vực sông Lô được trình
bày trong Bảng 4.
Bảng 4: Sự thay đổi của lượng mưa năm tại các trạm trên sông Lô so với thời kỳ nền
Đơn vị: %
Kịch bản Giai đoạn Chiêm Hóa Hàm Yên Tuyên Quang Phú Hộ Việt Trì Hà Giang
A2 2030-2039 1,3 1,4 1,6 0,6 1,3 2,5
36
2040-2059 2,3 2,4 2,7 0,9 2,2 4,0
2060-2079 3,3 3,5 3,9 1,3 3,1 6,0
2080-2099 4,6 4,9 5,3 1,9 4,3 8,6
B2
2030-2039 1,2 1,3 1,4 0,5 1,2 2,3
2040-2059 2,2 2,3 2,5 0,9 2,0 4,0
2060-2079 3,1 3,3 3,6 1,2 2,9 5,8
2080-2099 3,9 4,1 4,4 1,5 3,6 7,2
B1
2030-2039 1,2 1,2 1,3 0,5 1,1 2,2
2040-2059 2,0 2,1 2,3 0,8 1,9 3,8
2060-2079 2,5 2,7 2,9 1,0 2,3 4,8
2080-2099 2,7 2,9 3,1 1,1 2,5 5,1
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Nhiệt độ (ºC
)
Năm
XU THẾ THAY ĐỔI CỦA LƯỢNG MƯA Ở
TRẠM CHIÊM HÓA
A2
B2
B1
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Nhiệt độ (ºC
)
Năm
XU THẾ THAY ĐỔI CỦA LƯỢNG MƯA Ở
TRẠM HÀM YÊN
A2
B2
B1
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Nhiệt độ (ºC
)
Năm
XU THẾ THAY ĐỔI CỦA LƯỢNG MƯA Ở
TRẠM TUYÊN QUANG
A2
B2
B1
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Lượng m
ưa (%
)
Năm
XU THẾ THAY ĐỔI CỦA LƯỢNG MƯA Ở
TRẠM PHÚ HỘ
A2
B2
B1
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Lượng m
ưa (%
)
Năm
XU THẾ THAY ĐỔI CỦA LƯỢNG MƯA Ở
TRẠM VIỆT TRÌ
A2
B2
B1
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
2020-0239 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Nhiệt độ (ºC
)
Năm
XU THẾ THAY ĐỔI CỦA LƯỢNG MƯA Ở
TRẠM HÀ GIANG
A2
B2
B1
Hình 15: Sự thay đổi của lượng mưa theo các kịch bản BĐKH A2, B2, B1 tại các trạm
37
Xét lượng mưa trung bình năm từng thời kỳ, so với giai đoạn nền, lượng mưa trung
bình năm các giai đoạn trong tương lai có xu hướng tăng lên rõ rệt, giai đoạn sau tăng
nhanh hơn giai đoạn trước. Trong giai đoạn 2020-2059, sự khác biệt giữa các kịch bản là
không nhiều, kịch bản A2 tăng so với giai đoạn nền là 2,4%, kịch bản B2 là 2,3% và B1
là 2,3%; đến giai đoạn 2060-2099, kịch bản A2 có sự gia tăng mạnh mẽ hơn so với kịch
bản B1 và B2 với lượng tăng trung bình là 4,9%, trong khi kịch bản B2 và B1 tương ứng
là 4,1% và 2,9%.
38
CHƯƠNG III: CÁC MÔ HÌNH SỬ DỤNG TRONG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG LÔ
3.1. Mô hình thủy văn
Để phục vụ cho tính toán, phân tích đánh giá tác động của biến đổi khí hậu lên tài
nguyên nước trên lưu vực sông Lô theo các kịch bản biến đổi khí hậu, luận văn đã sử
dụng mô hình mưa dòng chảy để tính toán dòng chảy đến trên toàn bộ lưu vực nhằm làm
cung cấp tài liệu đầu vào cho các mô hình khác. Mô hình NAM đã được lựa chọn mô
phỏng dòng chảy trên lưu vực.
3.1.1. Khái quát về mô hình NAM
Mô hình NAM được xây dựng tại Khoa Thuỷ văn Viện Kỹ thuật Thuỷ động lực và
Thuỷ lực thuộc Đại học Kỹ thuật Đan Mạch năm 1982. NAM là chữ viết tắt của cụm từ
tiếng Đan Mạch “Nedbør - Afstrømnings - Models” có nghĩa là mô hình mưa rào dòng
chảy. Trong mô hình NAM, mỗi lưu vực được xem là một đơn vị xử lý, do đó các thông
số và các biến là đại diện cho các giá trị được trung bình hóa trên toàn lưu vực. Mô hình
tính quá trình mưa-dòng chảy theo cách tính liên tục hàm lượng ẩm trong năm bể chứa
riêng biệt có tương tác lẫn nhau.
Cấu trúc mô hình NAM được xây dựng trên nguyên tắc các hồ chứa theo chiều
thẳng đứng và các hồ chứa tuyến tính, gồm có 5 bể chứa theo chiều thẳng đứng:
Bể chứa tuyết tan: được kiểm soát bằng các điều kiện nhiệt độ. Đối với điều kiện
khí hậu nhiệt đới ở nước ta thì không xét đến bể chứa này;
Bể chứa mặt: lượng nước ở bể chứa này bao gồm lượng nước mưa do lớp phủ thực
vật chặn lại, lượng nước đọng lại trong các chỗ trũng và lượng nước trong tầng sát mặt.
Giới hạn trên của bể chứa này được ký hiệu bằng Umax;
Bể chứa tầng dưới: là vùng đất có rễ cây nên cây cối có thể hút nước cho bốc,
thoát hơi. Giới hạn trên của lượng nước trong bể chứa này được ký hiệu là Lmax, lượng
nước hiện tại được ký hiệu là L và tỷ số L/Lmax biểu thị trạng thái ẩm của bể chứa;
Bể chứa nước ngầm tầng trên.
Bể chứa nước ngầm tầng dưới.
Mưa hoặc tuyết tan đều đi vào bể chứa mặt. Lượng nước (U) trong bể chứa mặt liên
tục cung cấp cho bốc hơi và thấm ngang thành dòng chảy sát mặt. Khi U đạt đến Umax,
lượng nước thừa là dòng chảy tràn trực tiếp ra sông và một phần còn lại sẽ thấm xuống
các bể chứa tầng dưới và bể chứa ngầm.
Nước trong bể chứa tầng dưới liên tục cung cấp cho bốc thoát hơi và thấm xuống bể
chứa ngầm. Lượng cấp nước ngầm được phân chia thành hai bể chứa: tầng trên và tầng
dưới, hoạt động như các hồ chứa tuyến tính với các hằng số thời gian khác nhau. Hai bể
chứa này liên tục chảy ra sông tạo thành dòng chảy cơ bản.
39
Dòng chảy tràn và dòng chảy sát mặt được diễn toán qua một hồ chứa tuyến tính
thứ nhất, sau đó các thành phần dòng chảy được cộng lại và diễn toán qua hồ chứa tuyến
tính thứ hai. Cuối cùng cũng thu được dòng chảy tổng cộng tại cửa ra.
3.1.2. Các thông số cơ bản của mô hình NAM
Mô hình có các thông số cơ bản sau:
Bảng 5: Các thông số của mô hình NAM
Thông số mô hình Mô tả
Lmax
Lượng nước tối đa trong bể chứa tầng rễ cây. Lmax có thể gọi là
lượng ẩm tối đa của tầng rễ cây để thực vật có thể hút để thoát hơi
nước.
Umax
Lượng nước tối đa trong bể chứa mặt. Lượng trữ này có thể gọi là
lượng nước để điền trũng, rơi trên mặt thực vật, vàchứa trong vài
cm của bề mặt của đất.
CQOF Hệ số dòng chảy mặt (0 ≤ CQOF ≤ 1). CQOF quyết định sự phân phối
của mưahiệu quả cho dòng chảy ngầm và thấm.
TOF Giá trị ngưỡng của dòng chảy mặt (0 ≤ TOF ≤ 1). Dòng chảymặt chỉ
hình thành khi lượng ẩm tương đối của đất ở tầng rễcây lớn hơn TOF.
TIF
Giá trị ngưỡng của dòng chảy sát mặt (0 ≤ TOF ≤ 1). Dòng chảy sát
mặt chỉ được hình thành khi chỉ số ẩm tương đối củatầng rễ cây lớn
hơn TIF.
TG
Giá trị ngưỡng của lượng nước bổ sung cho dòng chảy ngầm (0 ≤
TOF ≤ 1).Lượng nước bổ sung cho bể chứa ngầm chỉ được hình
thành khi chỉ số ẩm tương đối của tầng rễ cây lớn hơn TG.
CKIF
Hằng số thời gian của dòng chảy sát mặt. CKIF cùng với Umax quyết
định dòng chảy sát mặt. Nó chi phối thông số diễn toán dòng chảy
sát mặt CKIF >> CK12.
CK12
Hằng số thời gian cho diễn toán dòng chảy mặt và sát mặt.Dòng chảy
mặt và dòng chảy sát mặt được diễn toán theo cácbể chứa tuyến tính
theo chuỗi với cùng một hằng số thời gian CK12.
CKBF
Hằng số thời gian dòng chảy ngầm. Dòng chảy ngầm từ bể chứa
ngầm được tạo ra sử dụng mô hình bể chứa tuyến tínhvới hằng số
thời gian CKBF.
3.1.3. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến kết quả mô hình
Lượng trữ bề mặt
Lượng ẩm bị giữ lại bởi thực vật cũng như được trữ trong các chỗ trũng trên tầng
trên cùng của bề mặt đất được coi là lượng trữ bề mặt. Umax biểu thị giới hạn trên của
tổng lượng nước trong lượng trữ bề mặt. Tổng lượng nước U trong lượng trữ bề mặt liên
tục bị giảm do bốc hơi cũng như do thấm ngang. Khi lượng trữ bề mặt đạt đến mức tối
đa, một lượng nước thừa PN sẽ gia nhập vào sông với vai trò là dòng chảy tràn trong khi
lượng còn lại sẽ thấm vào tầng thấp bên dưới và tầng ngầm.
Lượng trữ tầng thấp hay lượng trữ tầng rễ cây
Độ ẩm trong tầng rễ cây, lớp đất bên dưới bề mặt đất, tại đó thực vật có thể hút
nước để bốc thoát hơi đặc trưng cho lượng trữ tầng thấp. Lmax biểu thị giới hạn trên của
40
tổng lượng nước trữ trong tầng này. Độ ẩm trong lượng trữ tầng thấp cung cấp cho bốc
thoát hơi thực vật. Độ ẩm trong tầng này điều chỉnh tổng lượng nước gia nhập vào lượng
trữ tầng ngầm, thành phần dòng chảy mặt, dòng sát mặt và lượng gia nhập lại.
Bốc thoát hơi nước
Nhu cầu bốc thoát hơi đầu tiên được thoả mãn từ lượng trữ bề mặt với tốc độ tiềm
năng. Nếu lượng ẩm U trong lượng trữ bề mặt nhỏ hơn yêu cầu (U < Ep) thì phần còn
thiếu được coi rằng là do các hoạt động của rễ cây rút ra từ lượng trữ tầng thấp theo tốc
độ thực tế Ea. Ea tương ứng với lượng bốc hơi tiềm năng và biến đổi tuyến tính theo quan
hệ lượng trữ ẩm trong đất, L/Lmax, của lượng trữ ẩm tầng thấp.
max
( )a p
LE E U
L
Dòng chảy mặt
Khi lượng trữ bề mặt vượt qua giới hạn trên của bể chứa mặt, U > Umax, thì lượng
nước thừa PN sẽ gia nhập vào thành phần dòng chảy mặt. Thông số QOF đặc trưng cho
phần nước thừa PN đóng góp vào dòng chảy mặt. Nó được giả thiết là tương ứng với PN
và biến đổi tuyến tính theo quan hệ lượng trữ ẩm đất, L/Lmax, của lượng trữ ẩm tầng thấp.
maxax
ax
/Õu /
1
0 Õu /
OF
OF N m OF
OFOF
m OF
L L TCQ P n L L T
TQ
n L L T
Trong đó: CQOF: hệ số dòng chảy tràn trên mặt đất (0 ≤ CQOF ≤ 1),
TOF : giá trị ngưỡng của dòng chảy tràn (0 ≤ TOF ≤ 1).
Phần lượng nước thừa PN không tham gia vào thành phần dòng chảy tràn sẽ thấm
xuống lượng trữ tầng thấp. Một phần trong đó, ∆L, của nước có sẵn cho thấm, (PN-
QOF), được giả thiết sẽ làm tăng lượng ẩm L trong lượng trữ ẩm tầng thấp. Lượng ẩm
còn lại, G, được giả thiết sẽ thấm sâu hơn và gia nhập lại vào lượng trữ tầng ngầm.
Dòng chảy sát mặt
Sự đóng góp của dòng chảy sát mặt, QIF, được giả thiết là tương ứng với U và biến
đổi tuyến tính theo quan hệ lượng chứa ẩm của lượng trữ tầng thấp.
1 maxax
ax
/( ) Õu /
1
0 Õu /
IFIF m IF
IFIF
m IF
L L TCK U n L L T
TQ
n L L T
Trong đó CKIF là hằng số thời gian dòng chảy sát mặt và TIF là giá trị ngưỡng tầng
rễ cây của dòng sát mặt (0 ≤ TIF ≤ 1).
Diễn toán dòng chảy mặt và dòng sát mặt:
41
Dòng sát mặt được diễn toán qua chuỗi hai hồ chứa tuyến tính với cùng một hằng
số thời gian CK12. Diễn toán dòng chảy mặt cũng dựa trên khái niệm hồ chứa tuyến tính
nhưng với hằng số thời gian có thể biến đổi.
12 min
12 min
min
Õu OF <
Õu OF <
CK n OF
CK OFCK n OF
OF
Trong đó OF là dòng chảy tràn (mm/giờ) OFmin là giới hạn trên của diễn toán
tuyến tính (= 0,4mm/giờ), và β = 0,4. Hằng số β = 0,4 tương ứng với việc sử dụng công
thức Manning để mô phỏng dòng chảy mặt.
Theo phương trình trên, diễn toán dòng chảy mặt được tính bằng phương pháp sóng
động học, và dòng chảy sát mặt được tính theo mô hình NAM như dòng chảy mặt (trong
lưu vực không có thành phần dòng chảy mặt) được diễn toán như một hồ chứa tuyến tính.
Lượng gia nhập nước ngầm
Tổng lượng nước thấm G gia nhập vào lượng trữ nước ngầm phụ thuộc vào độ ẩm
chứa trong đất trong tầng rễ cây.
maxmax
max
/( ) Õu /
1
0 Õu /
G
N OF G
G
G
L L TP Q n L L T
TG
n L L T
Trong đó TG là giá trị ngưỡng của tầng rễ cây đối với lượng gia nhập nước ngầm (0
≤ TG ≤ 1).
Độ ẩm chứa trong đất
Lượng trữ tầng thấp biểu thị lượng nước chứa trong tầng rễ cây. Sau khi phân chia
mưa giữa dòng chảy mặt và dòng thấm xuống tầng ngầm, lượng nước mưa còn lại sẽ
đóng góp vào lượng chứa ẩm (L) trong lượng trữ tầng thấp một lượng ∆L.
N OF
L P Q G
Dòng chảy cơ bản
Dòng chảy cơ bản BF từ lượng trữ tầng ngầm được tính toán như dòng chảy ra từ
một hồ chứa tuyến tính với hằng số thời gian CKBF.
3.1.4. Dữ liệu đầu vào
Số liệu khí tượng: Bao gồm số liệu bốc hơi tiềm năng và số liệu mưa ngày.
Số liệu thủy văn: Tất cả số liệu lưu lượng trung bình ngày đến năm 2000 của 7 trạm
thủy văn chính trên hệ thống sông được thu thập để làm cơ sở cho hiệu chỉnh và kiểm
định mô hình.
Chuỗi số liệu quan trắc KTTV trên hệ thống sông Lô thu thập được khá đồng bộ từ
1980- 2000 với số liệu của 16 trạm khí tượng.
42
Bảng 6: Danh sách các trạm khí tượng sử dụng trong mô hình NAM
STT Trạm Vĩ độ Kinh độ
Độ
cao Thời kỳ
quan trắc Độ Phút Độ Phút (m)
1 Bảo Lạc 22 57 105 40 258 1961-2012
2 Hà Giang 22 49 104 59 118 1957-2012
3 Hoàng Su Phì 22 45 104 40 553 1961-2012
4 Bắc Mê 22 44 105 22 74 1964-2012
5 Bắc Hà 22 32 104 17 957 1961-2012
6 Bắc Quang 22 29 104 52 74 1961-2012
7 Chợ Rã 22 27 105 43 210 1961-2012
8 Chiêm Hoá 22 09 105 16 50 1961-2012
9 Lục Yên 22 05 104 43 4 1961-2012
10 Hàm Yên 22 04 105 02 47 1961-2012
11 Tuyên Quang 21 49 105 13 42 1960-2012
12 Phú Hộ 21 27 105 14 36 1962-2012
13 Việt Trì 21 18 105 25 17 1961-2012
14 Lào Cai 22 30 103 57 99 1955-2012
15 Sa Pa 22 20 103 50 1570 1957-2012
16 Yên Bái 21 42 104 52 56 1956-2012
3.1.5. Dữ liệu đầu ra của mô hình
Dữ liệu đầu ra của mô hình bao gồm giá trị lưu lượng trung bình ngày tại các trạm
thủy văn chính trên lưu vực, các tiểu vùng cân bằng nước và một số hồ chứa chính trên
lưu vực phục vụ tính toán cân bằng nước và tính toán thủy lực.
3.1.6. Phân chia lưu vực
Căn cứ vào mạng lưới trạm thủy văn, bản đồ sử dụng nước và bản đồ địa hình
DEM, toàn bộ lưu vực sông Lô được chia làm 7 tiểu lưu vực như sau:
• Lưu vực 1: Lưu vực sông Lô đến trạm thủy văn Đạo Đức;
• Lưu vực 2: Từ trạm thủy văn Đạo Đức đến trạm Hàm Yên;
• Lưu vực 3: Lưu vực sông Gâm đến trạm thủy văn Chiêm Hóa;
• Lưu vực 4: Khu giữa từ trạm Hàm Yên và Chiêm Hóa tới trạm Ghềnh Gà;
• Lưu vực 5: Lưu vực sông Chảy đến trạm thủy văn Bảo Yên;
• Lưu vực 6: Khu giữa từ trạm Bảo Yên đến trạm Thác Bà;
• Lưu vực 7: Khu giữa từ trạm Ghềnh Gà và Thác Bà tới trạm Vụ Quang
3.1.7. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
Đối với các trạm thủy văn trên sông chính, số liệu khí tượng thủy văn được chia
thành 2 chuỗi: chuỗi từ 1980 đến 1990 lấy làm thời đoạn hiệu chỉnh thông số của mô
hình và từ 1991-2000 lấy làm số liệu kiểm định mô hình. Trạm Bảo Yên trên sông Chảy
43
sử dụng chuỗi số liệu từ 1982 đến 1990 để hiệu chỉnh và từ 1991 đến 2000 để kiểm định
thông số mô hình.
Các thông số mô hình được xác định theo phương pháp thử sai.
Bảng 7: Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình NAM tại các trạm chính trên sông Lô
TT Trạm Thời kỳ NASH
Hiệu chỉnh Kiểm định Hiệu chỉnh Kiểm định
1 Bảo Yên 1982-1990 1991-2000 0,76 0,70
2 Chiêm Hóa 1980-1990 1991-2000 0,85 0,83
3 Đạo Đức 1980-1990 1991-2000 0,82 0,90
4 Hàm Yên 1980-1990 1991-2000 0,74 0,93
5 Ghềnh Gà 1980-1990 1991-2000 0,86 0,84
6 Vụ Quang 1980-1990 1991-2000 0,90 0,85
Các kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình tại các trạm thủy văn chính trên Sông
Lô đểu đạt mức cho phép (NASH > 0,7). Vì vậy, có thể sử dụng bộ thông số tìm được từ
hiệu chỉnh và kiểm định mô hình để tính toán dòng chảy trên lưu vực sông Lô theo các
kịch bản BĐKH.
a. Kết quả hiệu chỉnh mô hình NAM
Hình 16: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Bảo Yên
Hình 17: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Chiêm Hóa
44
Hình 18: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Đạo Đức
Hình 19: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Hàm Yên
Hình 20: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Ghềnh Gà
45
Hình 21: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Vụ Quang
b. Kết quả kiểm định mô hình NAM
Hình 22: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Bảo Yên
Hình 23: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Chiêm Hóa
46
Hình 24: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Đạo Đức
Hình 25: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Hàm Yên
Hình 26: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Ghềnh Gà
47
Hình 27: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Vụ Quang
Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình cho thấy, mô hình NAM mô phỏng khá
tốt quá trình hình thành dòng chảy từ mưa trên lưu vực sông Lô. Vì vậy, có thể sử dụng
bộ thông số tìm được từ quá trình hiệu chỉnh và kiểm định mô hình để mô phỏng dòng
chảy từ mưa theo các kịch bản BĐKH.
3.2. Mô hình thủy lực
Để mô phỏng thủy lực trên lưu vực sông Lô, mô hình MIKE 11 đã được sử dụng.
3.2.1. Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11
a. Hệ phương trình Saint – Venant
Mô hình MIKE 11 là mô hình tính toán mạng sông dựa trên việc giải hệ phương
trình một chiều Saint –Venant, với các giả thiết cơ bản sau đây:
- Chất lỏng (nước) là không nén được và đồng nhất (xem như không có sự khác biệt
về trọng lượng riêng của nước)
- Độ dốc đáy sông (kênh) là tương đối nhỏ
- Chiều dài sóng là tương đối dài so với độ sâu dòng chảy (điều kiện nước nông –
xem rằng tại mọi điểm trong hệ thống, véc-tơ lưu tốc luôn song song với đáy kênh và
không có sự biến đổi của lưu tốc theo phương thẳng đứng, từ đó có thể áp dụng giả thiết
áp suất thủy tĩnh trong kênh)
- Dòng chảy trong hệ thống là dòng chảy êm (có số Froude lớn hơn 1)
Hệ phương trình Saint-Venant bao gồm hai phương trình:
- Phương trình liên tục:
qt
A
x
Q
- Phương trình chuyển động:
48
02
2
ARC
QgQ
x
hgA
x
A
Q
t
Q
trong đó: A là diện tích mặt cắt ngang (m2); t là thời gian (s); Q là lưu lượng nước
(m3/s); x là biến không gian; q là lưu lượng gia nhập dọc theo một đơn vị chiều dài sông
(m2/s); g là gia tốc trọng trường (m/s
2); ρ là mật độ của nước (kg/m
3); h là độ sâu dòng
nước (m); R là bán kính thủy lực (m), α là hệ số động lượng, C là hệ số Chezy yR
nC
1
theo Manning y = 1/6.
b. Phương pháp giải
Hệ phương trình Saint – Venant về nguyên lý là không giải được bằng các phương
pháp giải tích, vì thế trong thực tế tính toán người ta phải giải gần đúng bằng cách rời rạc
hóa hệ phương trình. Có nhiều phương pháp rời rạc hóa hệ phương trình, và trong mô
hình MIKE 11, các tác giả đã sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott.
Hình 28 và Hình 29 dưới đây mô tả các cách bố trí sơ đồ Abbott 6 điểm với các phương
trình và các biến trong mặt phẳng x~t.
Hình 28: Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott
Hình 29: Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phằng x~t
Trong phương pháp này, mực nước và lưu lượng dọc theo các nhánh sông được tính
trong hệ thống các điểm lưới xen kẽ như dưới đây (Hình 30).
49
Hình 30: Nhánh sông và các điểm lưới xen kẽ
Đối với mạng lưới sông phức tạp, mô hình cho phép giải hệ phương trình cho nhiều
nhánh sông và các điểm tại các phân lưu/nhập lưu. Cấu trúc của các nút lưới ở nhập lưu,
tại đó ba nhánh gặp nhau, thể hiện trong hình sau (Hình 31):
Hình 31: Cấu trúc các điểm lưới xung quanh điểm nhập lưu
Hình 32: Cấu trúc các điểm lưới trong mạng vòng
Cấu trúc các điểm lưới trong mạng vòng được thể hiện trong Hình 32. Tại một điểm
lưới, mối quan hệ giữa biến số Zj (cả mực nước hj và lưu lượng Qj) tại chính điểm đó và
tại các điểm lân cận được thể hiện bằng phương trình tuyến tính sau:
j
n
jj
n
jj
n
jj ZZZ
1
1
11
1
50
Từ giờ trở đi ta quy ước các chỉ số dưới của các thành phần trong phương trình biểu
thị vị trí dọc theo nhánh, và chỉ số trên chỉ khoảng thời gian. Các hệ số α, β, γ và δ trong
phương trình trên tại các điểm h và tại các điểm Q được tính bằng sai phân hiện đối với
phương trình liên tục và với phương trình động lượng.
Tất cả các điểm lưới theo phương trình trên được thiết lập. Giả sử một nhánh có n
điểm lưới; nếu n là số lẻ, điểm đầu và cuối trong một nhánh luôn luôn là điểm h. Điều
này làm cho n phương trình tuyến tính có n+2 ẩn số. Hai ẩn số chưa biết là do các
phương trình được đặt tại điểm đầu và điểm cuối h, tại đó Zj-1 và Zj+1 là mực nước, theo
đó phần đầu/cuối của nhánh phân/nhập lưu được liên kết với nhau.
c. Điều kiện biên và điều kiện ban đầu
Hệ phương trình Saint – Venant khi được rời rạc theo không gian và thời gian sẽ
gồm có số lượng phương trình luôn ít hơn số biến số, vì thế để khép kín hệ phương trình
này cần phải có các điều kiện biên và điều kiện ban đầu.
Trong mô hình MIKE 11, điều kiện biên của mô hình khá linh hoạt, có thể là điều
kiện biên hở hoặc điều kiện biên kín. Điều kiện biên kín là điều kiện tại biên đó không có
trao đổi nước với bên ngoài. Điều kiện biên hở có thể là đường quá trình của mực nước
theo thời gian hoặc của lưu lượng theo thời gian, hoặc có thể là hằng số.
Các điều kiện ban đầu bao gồm mực nước và lưu lượng trên khu vực nghiên cứu.
Thường lấy lưu lượng xấp xỉ bằng 0 còn mực nước lấy bằng mực nước trung bình.
d. Điều kiện ổn định
Để sơ đồ sai phân hữu hạn ổn định và chính xác, cần tuân thủ các điều kiện sau:
Địa hình phải đủ tốt để mực nước và lưu lượng được giải một cách thoả đáng. Giá
trị tối đa cho phép đối với ∆x phải được chọn trên cơ sở này.
Điều kiện Courant dưới đây có thể dùng như một hướng dẫn để chọn bước thời gian
sao cho đồng thời thoả mãn được các điều kiện trên. Điển hình, giá trị của Cr là 10 đến
15, nhưng các giá trị lớn hơn (lên đến 100) đã được sử dụng:
x
gyVtCr
)(
Với V là vận tốc.
Cr thể hiện tốc độ nhiễu động sóng tại nước nông (biên độ nhỏ). Số Courant biểu thị
số các điểm lưới trong một bước sóng phát sinh từ một nhiễu động di chuyển trong một
bước thời gian. Sơ đồ sai phân hữu hạn dùng trong MIKE 11 (sơ đồ 6 điểm Abbott), cho
phép số Courant từ 10- 20 nếu dòng chảy dưới phân giới (số Froude nhỏ hơn 1).
3.2.2. Yêu cầu số liệu đầu vào
a. Mạng lưới sông
51
Sơ đồ mạng lưới sông của lưu vực sông Lô được mô phỏng trên mô hình MIKE 11
có giao diện như trên Hình 33
Hình 33: Mạng lưới sông trên mô hình MIKE 11
b. Điều kiện biên
- Biên trên: là quá trình lưu lượng giờ thực đo tại các trạm thuỷ văn khống chế bao
gồm: trạm Thác Bà (Sông Chảy), trạm Hàm Yên (sông Lô), trạm Chiêm Hoá (sông
Gâm), trạm Quảng Cư (sông Phó Đáy).
- Biên dưới: là quá trình mực nước thực đo giờ tại trạm Việt Trì.
c. Tài liệu địa hình lòng dẫn
Tài liệu địa hình được sử dụng trong tính toán là tài liệu thực đo trong khoảng thời
gian từ 1998 – 2000 do Viện Quy hoạch Thuỷ Lợi và Đoàn Khảo sát toàn bộ sông Hồng
(sông Lô là một nhánh của sông Hồng) đo đạc bao gồm 182 mặt cắt. Hệ số nhám được
tính riêng cho từng mặt cắt tuỳ theo điều kiện thực tế của từng mặt cắt theo công thức
kinh nghiệm và thường dao động trong khoảng 0,018-0,045. Trong quá trình hiệu chỉnh
mô hình kết hợp tham khảo thông tin điều tra thực địa.
d. Tài liệu khí tượng thủy văn
Để mô phỏng lũ trên lưu vực sông Lô, số liệu lưu lượng, mực nước các trạm trên
lưu vực các tháng VIII các năm 1996 và 2002 được sử dụng để hiệu chỉnh và kiểm định
mô hình.
52
Để mô phỏng các trận lũ trong tương lai theo các kịch bản biến đổi khí hậu, các trận
lũ được thu phóng từ trận lũ lịch sử năm 1996.
3.2.3. Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình thủy lực
Việc hiệu chỉnh thông số mô hình được tiến hành bằng cách điều chỉnh các thông số
mô hình bằng phương pháp thử-sai. Trong trường hợp dòng chảy lũ có hiện tượng tràn
bãi thì trên mỗi mặt cắt còn chia ra nhám lòng dẫn và nhám bãi..
Hình 34: Sơ đồ quá trình hiệu chỉnh bộ thông số mô hình
Quá trình hiệu chỉnh có thể tóm tắt thành các bước sau đây:
Bước 1: Giả thiết bộ thông số, điều kiện ban đầu.
Bước 2: Sau khi đã có bộ thông số giả thiết, tiến hành chạy mô hình.
Bước 3: So sánh kết quả tính toán với số liệu thực đo tại các trạm có số liệu đo đạc
lưu lượng và mực nước.
Việc so sánh này có thể tiến hành bằng trực quan (so sánh hai đường quá trình tính
toán và thực đo trên biểu đồ), đồng thời kết hợp chỉ tiêu NASH để kiểm tra.
2
2
,
,,1
XoiXo
iXsiXoNASH
Xo,i: Giá trị thực đo
Xs,i: Giá trị tính toán hoặc mô phỏng.
Xo : Giá trị thực đo trung bình
Bước 4: Nếu kết quả so sánh tốt thì dừng hiệu chỉnh và lưu bộ thông số. Nếu kết
quả không đạt, tiến hành phân tích đánh giá sai lệch, sau đó tiếp tục hiệu chỉnh lại bộ
thông số.
3.2.4. Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình thủy lực cho mùa lũ
a. Kết quả hiệu chỉnh mô hình
53
Mô hình được hiệu chỉnh theo số liệu thực đo của trận lũ VIII/1996. Các bước hiệu
chỉnh mô hình được thực hiện như trên Hình 34.
Kết quả hiệu chỉnh thông số của mô hình mô phỏng dòng chảy lũ trên lưu vực sông
Lô được thể hiện như trên Hình 35.
Hình 35: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Vụ Quang – VII/1996
Kết quả hiệu chỉnh tại trạm Vụ Quang (NASH = 0,93) cho thấy với bộ thông số tìm
được, mô hình đã mô phỏng khá tốt dòng chảy lũ trên lưu vực sông Lô.
b. Kết quả kiểm định mô hình
Bộ thông số mô phỏng dòng chảy lũ tìm được trong bước hiệu chỉnh cần được kiểm
tra đối với trận lũ ở thời khoảng khác để xác định độ tin cậy của nó. Trận lũ năm
VIII/2002 được lựa chọn để kiểm định bộ thông số đã tìm được ở bước hiệu chỉnh mô
hình.
Hình 36: Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Vụ Quang – VIII/2002
54
Kết quả kiểm định cho thấy có thể sử dụng bộ thông số tìm được để mô phỏng các
trận lũ khác trên lưu vực sông Lô. Chỉ tiêu đánh giá NASH tại trạm Vụ Quang là khá cao
(NASH = 0.92). Đường quá trình thực đo và tính toán được thể hiện như trong Hình 36
cũng cho thấy mô hình bắt khá tốt đường quá trình lũ cũng như giá trị đỉnh lũ và thời gian
xuất hiện đỉnh lũ.
Từ kết quả hiệu chỉnh và kiểm định với kết quả mô phỏng đạt mức tin cậy trong bài
toán thuỷ lực, mô hình MIKE 11 được tiếp tục áp dụng cho bài toán tính toán dòng chảy
lũ cho lưu vực sông Lô theo các kịch bản biển đổi khí hậu.
3.3. Mô hình cân bằng nước
3.3.1. Giới thiệu mô hình MIKE BASIN
Việc đánh giá tài nguyên nước trong tương lai trên một lưu vực sông cần phải có sự
phân tích tổng hợp và kết quả tính toán cân bằng nước. MIKE BASIN là một công cụ
quản lý tài nguyên nước, hay nói đúng hơn MIKE BASIN là một công cụ tính toán cân
bằng giữa nhu cầu về nước và nước có sẵn theo cách tối ưu nhất, nó hỗ trợ các nhà quản
lý trong việc lựa chọn các kịch bản phát triển, khai thác và bảo vệ nguồn nước phù hợp
trong tương lai.
Tính toán cân bằng nước của lưu vực sông Hồng - Thái Bình dựa trên mô hình
MIKEBASIN trong đó có sử dụng đến mô hình NAM để tính toán dòng chảy đến. Sau
đây chúng tôi xin giới thiệu sơ bộ về mô hình này.
Có thể đưa ra các kiểu sơ đồ sau đây:
Kết hợp các sông nhỏ vào một nhánh duy nhất ở thượng lưu một điểm lấy nước.
Kết hợp các diện tích tưới nhỏ vào một hệ thống tưới duy nhất với một điểm lấy
nước.
Kết hợp cấp nước thành phố và cấp nước công nghiệp làm một.
Việc lập sơ đồ biểu diễn các hoạt động phát triển ở các mức độ chi tiết mong muốn,
đồng thời kết hợp các nhu cầu nước giống nhau và các nguồn nước nào không cần có sự
phân biệt trong tính toán sau này.
Sơ đồ lưu vực thường có dạng như sau :
55
Hình 37: Sơ đồ mô hình MIKE BASIN
Kết quả của mô hình sẽ cho ta thông tin về hoạt động của các hồ chứa và các hộ
dùng nước trong toàn bộ thời gian mô phỏng bao gồm cả mức độ thiếu nước và thời gian
thiếu nước. Hơn nữa liệt dòng chảy tháng tại tất cả các nút cũng được đưa ra cho phép ta
xác định và đánh giá được ảnh hưởng tổng hợp của các công trình cũng như các khu tưới
đối với dòng chảy trong sông.
Kết quả có thể được xem như là chuỗi thời gian tại mỗi nút hoặc chụp nhanh trong
thời gian như tổng quan của một khu vực mô hình toàn bộ trong ArcView. Người sử
dụng có thể tạo một sự mô phỏng hình hoạt và xem hình ảnh địa lý của kết quả đặc biệt
phát triển như thế nào.
3.3.2. Phân khu sử dụng nước
Dựa trên các tài liệu quy hoạch thủy lợi, toàn bộ lưu vực sông Lô được chia thành
15 khu. Chi tiết phân khu được trình bầy trong Phụ lục 1.
3.3.3. Số liệu đầu vào mô hình
a. Sơ đồ hệ thống
Hệ thống sông Lô có 4 khu lớn đó là: Lưu vực sông Chảy, Lô, Gâm và Phó Đáy đi
qua địa bàn 7 tỉnh: Hà Giang, Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ, Tuyên Quang, Cao Bằng, Bắc
Cạn, Vĩnh Phúc.
1. Sông Chảy: bao gồm các huyện Hoàng Su Phì, Xí Mần (Hà Giang), Bắc Hà,
Mường Khương, Bảo Yên (Lào Cai), Yên Bình, Lục Yên (Yên Bái), 12 xã thuộc
huyện Đoan Hùng (Phú Thọ).
2. Sông Lô: bao gồm các huyện Quản Bạ, Vị Xuyên, TX Hà Giang, Bắc Quang (Hà
Giang), Hàm Yên, 2 xã thuộc huyện Chiêm Hóa (Tuyên Quang).
3. Sông Gâm: bao gồm huyện Đồng Văn, Mèo Vạc, Yên Minh, 13 xã thuộc huyện
Bắc Mê, 1 xã thuộc huyện Vị Xuyên (Hà Giang), Bảo Lâm, Bảo Lạc 3 xã huyện
Nguyên Bình (Cao Bằng), huyện Sơn Dương, Yên Sơn,10 xã thuộc huyện Na
Hang, 26 xã thuộc huyện Chiêm Hóa (Tuyên Quang), 14 xã thuộc huyện Đoan
56
Hùng, 16 xã thuộc huyện Phong Châu, Tp. Việt Trì (Phú Thọ), huyện Ba Bể, Pắc
Nặm và 3 xã thuộc huyện Ngân Sơn, 3 xã thuộc huyện Chợ Đồn, (Bắc Cạn), 16
xã thuộc huyện Lập Thạch (Vĩnh Phúc).
4. Sông Phó Đáy: bao gồm 10 xã thuộc huyện Chợ Đồn (Bắc Cạn), 4 xã thuộc
huyện Yên Sơn, 17 xã thuộc huyện Sơn Dương (Tuyên Quang), 22 xã thuộc
huyện Lập Thạch, 8 xã thuộc huyện Tam Đảo, 6 xã thuộc huyện Vĩnh Tường
(Vĩnh Phúc).
Bảng 8: Phân chia khu sử dụng nước trên lưu vực sông Lô
TT Khu Diện tích (km2)
1 Sông Chảy 4612
2 Sông Lô 4133
3 Sông Gâm 10191
4 Sông Phó Đáy 1553
Tổng 20489
Đối với các hồ chứa hiện có trong vùng nghiên cứu, theo nguyên lý mô phỏng của
mô hình MKE BASIN có thể kết hợp các hồ chứa nhỏ vào làm một, như vậy trong sơ đồ
cân bằng nước lưu vực sông Lô giai đoạn hiện trạng sẽ bao gồm có 2 hồ chứa lớn: Tuyên
Quang và Thác Bà. Các hồ chứa nhỏ được gộp lại thành một hồ chứa lớn với các số liệu
về đường đặc tính và dung tích tượng trưng.
b. Số liệu đầu vào
Số liệu khí tượng thủy văn:bao gồm số liệu mưa và bốc hơi tại các trạm trên lưu
vực. Lưu lượng đầu vào cho các khu cân bằng là quá trình dòng chảy thời đoạn từ 1980 -
2000.
Số liệu nhu cầu nước: Nhu cầu nước của các ngành trồng trọt, chăn nuôi, thủy sản,
công nghiệp, dịch vụ du lịch, sinh hoạt.
Số liệu về hoạt động của hồ chứa: 2 hồ chứa lớn được đưa vào mô hình mô phỏng:
hồ chứa Tuyên Quang và hồ chứa Thác Bà.
3.3.4. Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình
Với dòng chảy được tính toán từ mưa thông qua mô hình NAM và số liệu nhu cầu
nước thực tế năm 1995-2000. Luận văn đã tiến hành hiệu chỉnh mô hình năm 1995-1997
và kiểm định mô hình MIKEBASIN với liệt năm 1998-2000.
Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thể hiện qua đường quá trình lưu lượng
tính toán và lưu lượng thực đo tại một số nút kiểm tra có trạm đo đạc. Qua kết quả tính
toán ta thấy quá trình hiệu chỉnh kiểm định mô hình tương đối tốt và được thể hiện như
trong Hình 38 đến Hình 45. Liệt dòng chảy mô phỏng và liệt dòng chảy thực đo tại các
nút kiểm tra tương đối trùng khớp.
57
Kết quả hiệu chỉnh trạm Hàm Yên
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Jan-95
Apr-95
Jul-95
Oct-95
Jan-96
Apr-96
Jul-96
Oct-96
Jan-97
Apr-97
Jul-97
Oct-97
Thời gian
Q(m3/s)
Thực đo
Tính toán
.
Hình 38: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Hàm Yên
Kết quả hiệu chỉnh trạm Chiêm Hoá
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Jan-95
Mar-9
5
May-9
5
Jul-95
Sep-95
Nov-95
Jan-96
Mar-9
6
May-9
6
Jul-96
Sep-96
Nov-96
Jan-97
Mar-9
7
May-9
7
Jul-97
Sep-97
Nov-97
Thời gian
Q(m3/s)
Thực đo
Tính toán
Hình 39: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Chiêm Hóa
Kết quả hiệu chỉnh trạm Ghềnh Gà
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Jan-95
Apr-95
Jul-95
Oct-95
Jan-96
Apr-96
Jul-96
Oct-96
Jan-97
Apr-97
Jul-97
Oct-97 Thời gian
Q(m3/s)
Thực đo
Tính toán
Hình 40: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Ghềnh Gà
58
Kết quả hiệu chỉnh trạm Vụ Quang
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Jan-95
Mar-9
5
May-9
5
Jul-95
Sep-95
Nov-95
Jan-96
Mar-9
6
May-9
6
Jul-96
Sep-96
Nov-96
Jan-97
Mar-9
7
May-9
7
Jul-97
Sep-97
Nov-97
Thời gian
Q(m
3/s)
Thực đo
Tính toán
Hình 41: Kết quả hiệu chỉnh mô hình tại trạm Vụ Quang
Kết quả kiểm định trạm Hàm Yên
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Jan-98
Apr-98
Jul-98
Oct-98
Jan-99
Apr-99
Jul-99
Oct-99
Jan-00
Apr-00
Jul-00
Oct-00
Thời gian
Q(m3/s)
Thực đo
Tính toán
Hình 42: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Hàm Yên
Kết quả kiểm định trạm Chiêm Hoá
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Jan-98
Mar-9
8
May-9
8
Jul-98
Sep-98
Nov-98
Jan-99
Mar-9
9
May-9
9
Jul-99
Sep-99
Nov-99
Jan-00
Mar-0
0
May-0
0
Jul-00
Sep-00
Nov-00
Thời gian
Q(m3/s)
Thực đo
Tính toán
Hình 43: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Chiêm Hóa
59
Kết quả kiểm định trạm Ghềnh Gà
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Jan-98
Apr-98
Jul-98
Oct-98
Jan-99
Apr-99
Jul-99
Oct-99
Jan-00
Apr-00
Jul-00
Oct-00
Thời gian
Q(m3/s)
Thực đo
TÍnh toán
Hình 44: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Ghềnh Gà
Kết quả kiểm định trạm Vụ Quang
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Jan-98
Mar-9
8
May-9
8
Jul-98
Sep-98
Nov-98
Jan-99
Mar-9
9
May-9
9
Jul-99
Sep-99
Nov-99
Jan-00
Mar-0
0
May-0
0
Jul-00
Sep-00
Nov-00
Thời gian
Q(m
3/s)
Thực đo
Tính toán
Hình 45: Kết quả kiểm định mô hình tại trạm Vụ Quang
Bảng 9: Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình thông qua chỉ số NASH
Trạm Hiệu chỉnh Kiểm định
Hàm Yên 0,98 0,95
Chiêm Hóa 0,95 0,92
Ghềnh Gà 0,90 0,93
Vụ Quang 0,94 0,91
60
CHƯƠNG IV: ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÀI
NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG LÔ
4.1. Tác động của BĐKH đến chế độ dòng chảy
Dòng chảy đến các trạm thủy văn và các lưu vực bộ phận trên sông Lô được tính
theo 3 kịch bản biến đổi khí hậu A1, B1, B2 và mỗi kịch bản được tính cho các thời kỳ:
nền1980 -1999, 2020 – 2039, 2040 – 2059, 2060 – 2079, 2080 – 2099. Lượng mưa và
bốc hơi tiềm năng được tính theo tỉ lệ % thay đổi lượng mưa và nhiệt độ tháng theo các
kịch bản.
4.1.1. Dòng chảy năm
Tổng dòng chảy năm trên toàn hệ thống sông Lô có xu hướng tăng ở cả 3 kịch bản.
Tuy nhiên sự biến đổi dòng chảy năm trên từng nhánh sông có sự khác biệt.
Thời kỳ 2030 – 2039: theo kết quả tính toán mô hình 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. Tại trạm Chiêm Hóa trên sông Gâm, dòng
chảy trung bình năm tăng khoảng 5 đến 6 m3/s (tương đương 1,29 -1,35%); tại trạm Hàm
Yên trên sông Lô, tăng chỉ từ 1 đến 2 m3/s (khoảng 0,2 đến 0,4%); tại trạm Ghềnh Gà
trên sông Lô, tăng khoảng khoảng 3 – 5m3/s tương đương 0,4-0,6%; tại trạm Vụ Quang,
dòng chảy trung bình tăng khoảng 0,3 đến 0,5% so với thời kỳ nền.
Thời kỳ 2080 – 2099, lưu lượng trung bình tại trạm Chiêm Hóa tăng từ 7,9 - 15,5
m3/s (khoảng 3 đến 4% so với thời kỳ nền); tại trạm Hàm Yên tăng từ 5,3-12,4 m
3/s (1,4
– 2,9%); tại trạm Ghềnh Gà, dòng chảy trung bình tăng từ 12,5 – 25,3m3/s so với thời kỳ
nền (khoảng 1,6 đến 3,2%); dòng chảy trung bình tại trạm Vụ Quang tăng từ 1,41 – 3%
so với thời kỳ nền (14,1 – 30,5 m3/s). Kết quả dòng chảy năm giảm dần theo các kịch bản
A2, B2, B1.
Lưu vực sông Lô là sự tập hợp của nhiều sông khác nhau, sự biến thiên dòng chảy
trên các lưu vực là khác nhau theo từng kịch bản biến đổi khí hậu. Nhưng có thể nhận
thấy rằng, xu thế của dòng chảy trung bình năm là tăng lên so với thời kỳ nền và thời kỳ
sau lớn hơn thời kỳ trước phù hợp với sự thay đổi của lượng mưa và bốc hơi trên lưu vực
theo các kịch bản khác nhau. Đặc biệt, sự khác biệt đó thể hiện rõ nhất trong giai đoạn
2080-2099.
380
385
390
395
400
405
410
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Lưu lượng (m
3/s)
Năm
XU THẾ LƯU LƯỢNG TRUNG BÌNH NĂM
TRẠM CHIÊM HÓA
A2
B2
B1
368
370
372
374
376
378
380
382
384
386
388
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Lưu lượng (m
3/s)
Năm
XU THẾ LƯU LƯỢNG TRUNG BÌNH NĂM
TRẠM HÀM YÊN
A2
B2
B1
61
770
775
780
785
790
795
800
805
810
815
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Lưu lượng (m
3/s)
Năm
XU THẾ LƯU LƯỢNG TRUNG BÌNH NĂM
TRẠM GHỀNH GÀ
A2
B2
B1
985
990
995
1000
1005
1010
1015
1020
1025
1030
1035
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Lưu lượng (m
3/s)
Năm
XU THẾ LƯU LƯỢNG TRUNG BÌNH NĂM
TRẠM VỤ QUANG
A2
B2
B1
Hình 46: Xu thế lưu lượng trung bình năm các trạm chính trên sông Lô theo các kịch bản
4.1.2. Dòng chảy mùa
a. Dòng chảy mùa lũ
Theo các kịch bản biến đổi khí hậu, dòng chảy mùa lũ trên lưu vực sông Lô có xu
hướng tăng lên. Nhìn chung, dòng chảy lũ theo kịch bản A2 có mức độ gia tăng lớn nhất
so với thời kỳ nền. Trong khi đó, dòng chảy lũ được tính toán cho kịch bản B1 cho thấy
mức độ tăng thấp nhất trong 3 kịch bản.
Thời kỳ 2020 – 2039: So với thời kỳ nền, dòng chảy lũ tính toán tại các trạm tăng
lên trong khoảng từ 1 đến xấp xỉ 2%. Lưu lượng trung bình mùa lũ tại trạm Hàm Yên
theo kịch bản A2 là 698 m3/s, tăng 1,5% so với thời kỳ nền; tại trạm Chiêm Hóa là 686
m3/s, tăng 1,7%; tại trạm Ghềnh Gà là 1409 m
3/s, tăng 1,5%; tại trạm Vụ Quang là 1769
tăng 1,5%. Mức tăng của dòng chảy lũ tương ứng với kịch bản B2 tại 4 trạm Hàm Yên,
Chiêm Hóa, Ghềnh Gà và Vụ Quang lần lượt là 1,3%, 1,5%, 1,4% và 1,3%; đối vối kịch
bản B1 là 1,2 %, 1,3 %, 1,2% và 1,1%. Thời kỳ này cho thấy, mức tăng của dòng chảy
theo các kịch bản không có sự chênh lệch lớn. Kịch bản A2 lại cho kết quả dòng chảy lũ
tăng nhanh nhất.
Thời kỳ 2080 – 2099: Lưu lượng dòng chảy lũ tăng khá rõ rệt so với thời kỳ nền
cũng như sự khác biệt lớn trong kết quả tính toán theo các kịch bản. Theo đó, kịch bản
A2 cho dòng chảy lũ tăng nhanh nhất. Lưu lượng mùa lũ tại các trạm Hàm Yên, Chiêm
Hóa, Ghềnh Gà và Vụ Quang lần lượt là 735 m3/s ( tăng 6,9%), 719 m
3/s (tăng 6,6%) ,
1484 m3/s (tăng 6,9%) và 1872 m
3/s (tăng 7,1%). Kịch bản B2 cho kết quả tính toán dòng
chảy lũ thấp hơn với mức tăng so với thời kỳ nền lần lượt là 5.4% tại Hàm Yên, 5.2 % tại
trạm Chiêm Hóa, 5,4% tại trạm Ghềnh Gà và 5,2% tại trạm Vụ Quang. Với kịch bản B1
mức tăng tương ứng là 3,9%, 3,4%, 3,5% và 3,3%.
Xét về phân phối dòng chảy trong năm, dòng chảy mùa lũ có xu hướng giảm vào
tháng đầu mùa (tháng VI), nhưng sau đó gia tăng mạnh vào các tháng giữa mùa lũ (tháng
VII, VIII, IX).
62
650
660
670
680
690
700
710
720
730
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Lưu lượng (m
3/s)
Năm
XU THẾ LƯU LƯỢNG MÙA LŨ
TRẠM CHIÊM HÓA
A2
B2
B1
660
670
680
690
700
710
720
730
740
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Lưu lượng (m
3/s)
Năm
XU THẾ LƯU LƯỢNG MÙA LŨ
TRẠM HÀM YÊN
A2
B2
B1
1320
1340
1360
1380
1400
1420
1440
1460
1480
1500
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Lưu lượng (m
3/s)
Năm
XU THẾ LƯU LƯỢNG MÙA LŨ
TRẠM GHỀNH GÀ
A2
B2
B1
1680
1700
1720
1740
1760
1780
1800
1820
1840
1860
1880
1900
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Lưu lượng (m
3/s)
Năm
XU THẾ LƯU LƯỢNG MÙA LŨ
TRẠM VỤ QUANG
A2
B2
B1
Hình 47: Xu thế lưu lượng mùa lũ tại các trạm chính trên sông Lô theo các kịch bản
b. Dòng chảy mùa kiệt
Nhìn chung, tổng lưu lượng trung bình mùa cạn trên toàn bộ hệ thống đều giảm dần
theo thời gian.
Thời kỳ 2020 – 2039: Theo kịch bản A2, lưu lượng trung bình mùa cạn tính tại trạm
Hàm Yên là 147 m3/s, giảm 2,2% so với thời kỳ nền; tại trạm Chiêm Hóa là 185 m
3/s,
giảm 0,6%; tại trạm Ghềnh Gà là 344 m3/s, giảm 2,1%; tại trạm Vụ Quang là 457 m
3/s,
giảm 2%. Mức giảm tương ứng theo kịch bản B2 là 2% tại trạm Hàm Yên; 0,4% tại trạm
Chiêm Hóa; 1,9% tại trạm Ghềnh Gà và 1,7% tại trạm Vụ Quang. Mức giảm theo kịch
bản B1 lần lượt là 1,6%; 0,3%; 1,7% và 1,5%.
Thời kỳ 2080 – 2099: Theo kịch bản A2, dòng chảy cạn tại Hàm Yên là 134 m3/s ,
giảm 11% so với thời kỳ nền; tại Chiêm Hóa là 180%, giảm 3,3%; tại Ghềnh Gà là 330
m3/s, giảm 6% và tại trạm Vụ Quang là 443 m
3/s, giảm 5,1%. Mức giảm tương ứng tại
các trạm theo các kịch bản B2 là 8,6%; 2,5%; 5,1% và 4,6%, theo kịch bản B1 lần lượt là
6,6%; 1,6%; 3,8% và 3,7%.
Theo kết quả tính toán, trong thời kỳ 2020-2039 dòng chảy mùa cạn trên các lưu
vực sông thuộc lưu vực sông Lô theo kịch bản A2 giảm mạnh nhất và theo kịch bản B1 là
giảm ít nhất. Đến giai đoạn 2080-2099, trên phần lớn các lưu vực thuộc hệ thống sông Lô
dòng chảy mùa cạn theo các kịch bản đều giảm mạnh so với các thời kỳ trước.
Dòng 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 không đáng kể.
63
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Lưu lượng (m
3/s)
Năm
XU THẾ LƯU LƯỢNG MÙA KIỆT
TRẠM CHIÊM HÓA
A2
B2
B1
125
130
135
140
145
150
155
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Lưu lượng (m
3/s)
Năm
XU THẾ LƯU LƯỢNG MÙA KIỆT
TRẠM HÀM YÊN
A2
B2
B1
315
320
325
330
335
340
345
350
355
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Lưu lượng (m
3/s)
Năm
XU THẾ LƯU LƯỢNG MÙA KIỆT
TRẠM GHỀNH GÀ
A2
B2
B1
430
435
440
445
450
455
460
465
470
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Lưu lượng (m
3/s)
Năm
XU THẾ LƯU LƯỢNG MÙA KIỆT
TRẠM VỤ QUANG
A2
B2
B1
Hình 48: Xu thế lưu lượng mùa kiệt tại các trạm chính trên sông Lô theo các kịch bản
4.2. Tác động của BĐKH đến cân bằng nước hệ thống
4.2.1. Sự thay đổi nhu cầu sử dụng nước
Dựa trên số liệu mưa, nhiệt độ, bốc hơi theo kịch bản B2, tài liệu niên giám thống
kê năm 2010 và tài liệu quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội của 24 tỉnh Bắc Bộ, luận văn
đã tính toán được lượng nhu cầu dùng nước trong tương lai của lưu vực sông Lô theo các
kịch bản BĐKH A2, B2 và B1. Nhu cầu dùng nước trên lưu vực theo 3 kịch bản BĐKH
đều tăng dần qua các giai đoạn, lượng tăng chủ yếu là do nhu cầu nước cho cây trồng và
nuôi trồng thủy sản tăng, nhu cầu dùng nước của các ngành khác cũng tăng nhưng so với
2 ngành có nhu cầu lớn nhất là không đáng kể. Thêm vào đó lượng mưa vào mùa kiệt có
xu hướng giảm đi dẫn đến nhu cầu dùng nước vào mùa kiệt ngày càng tăng. Kết quả tính
toán nhu cầu dùng nước theo các kịch bản được thể hiện ở Bảng 10 và Hình 49.
Bảng 10: Nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực sông Lô theo các kịch bản BĐKH
Đơn vị: 109m
3
Giai đoạn Kịch bản
A2 B2 B1
1980-1999 2,13 2,13 2,13
2020-2039 2,17 2,16 2,15
2040-2059 2,21 2,20 2,19
2060-2079 2,24 2,23 2,21
2080-2099 2,28 2,26 2,22
64
2.05
2.1
2.15
2.2
2.25
2.3
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Nhu cầu nước (tỷ m
3)
Giai đoạn
NHU CẦU NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG
LÔ THEO CÁC KỊCH BẢN
A2
B2
B1
Hình 49: Sự thay đổi của nhu cầu nước trên lưu vực sông Lô qua các thời kỳ theo các
KB BĐKH
4.2.2. Cân bằng nước hệ thống
a. Kịch bản A2
Toàn bộ lưu vực sông Lô bao gồm 4 khu lớn: lưu vực sông Chảy, Lô, Gâm, và Phó
Đáy. Các lưu vực này được phân thành 15 khu tưới nhỏ để tính toán cân bằng.
Số năm thiếu nước của từng khu tưới giai đoạn hiện trạng và các giai đoạn theo kịch
bản A2 được nêu chi tiết ở Bảng 11.
Bảng 11: Lượng nước thiếu hụt trên lưu vực sông Lô theo kịch bản A2
Đơn vị: 106m
3/năm
TT Tên Khu 1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Số
năm Vthiếu
Số
năm Vthiếu
Số
năm Vthiếu
Số
năm Vthiếu
Số
năm Vthiếu
Chảy
1 A301 8 6,0 11 7,0 12 7,5 13 8,5 15 9,1
2 A302 9 6,9 11 7,5 12 8,0 12 9,1 15 9,8
3 A303 18 45,0 20 55,5 20 57,8 20 61,0 19 63,5
4 A304 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0
Lô
1 L301 17 11,5 19 18,3 19 19,1 20 20,2 19 21,4
2 L302 0 0,0 3 0,2 4 0,2 5 0,2 2 0,1
3 L303 17 2,7 16 2,0 16 2,2 16 2,4 15 2,5
Gâm
1 L304 15 6,7 15 4,9 15 5,3 14 5,7 14 6,6
2 L305 12 5,5 12 1,6 14 1,7 16 2,3 15 2,3
3 L306 18 11,4 16 8,6 16 8,8 17 9,8 15 10,3
4 L307 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0
5 L308 20 6,4 19 6,8 20 7,5 20 7,9 19 8,1
6 L309 0 0,0 11 0,8 14 1,0 16 1,2 13 1,3
7 L310 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0
65
TT Tên Khu 1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Số
năm Vthiếu
Số
năm Vthiếu
Số
năm Vthiếu
Số
năm Vthiếu
Số
năm Vthiếu
8 L311 20 37,4 20 44,2 20 46,0 20 48,4 19 50,2
Phó Đáy
1 L313 6 68,1 20 75,6 20 79,3 20 81,8 19 82,5
Toàn lưu vực 207,6 233 244,4 258,5 267,7
189.8
233.0244.5
258.5 267.5
0
50
100
150
200
250
300
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
106 m³/năm
giai đoạn
Độ thiếu hụt trên lưu vực sông Lô _ KB A2
Hình 50: Lượng nước thiếu hụt trên lưu vực sông Lô qua các giai đoạn – kịch bản A2
b. Kịch bản B2
Kết quả tính cân bằng nước cho mỗi khu dùng nước có xu thế khác nhau, kết quả cụ
thể trên từng lưu vực như sau:
Lưu vực sông Chảy: Trong giai đoạn hiện trạng có 3/4 khu thiếu nước, khu A303
thuộc Yên Bình và Lục Yên có 18/20 năm thiếu nước lượng thiếu hụt khá lớn khoảng
25,2 triệu m³/năm, khu A304 thuộc huyện Đoan Hùng (sử dụng nước phía sau hồ Thác
Bà) thiếu nước tới 12/20 năm với tổng lượng nước thiếu không lớn lắm 1,4x106 m³/năm.
Nhu cầu nước theo các giai đoạn trong kịch bản B2 tăng dần qua các giai đoạn so với nhu
cầu nước hiện trạng 1980-1999. Song độ tăng không lớn do chỉ xét ảnh hưởng chính của
biến đổi khí hậu lên nhu cầu nước. Độ thiếu hụt trong tương lai hầu như tăng, chỉ có khu
A304 không còn tình trạng thiếu hụt nước so với giai đoạn hiện trạng.
Lưu vực sông Lô: Giai đoạn hiện trạng khu L303(Hàm Yên),khu L301 thiếu nước
tới 17/20 năm. Trong các giai đoạn kịch bản B2 sự thiếu nước vẫn tập trung chủ yếu tại
hai khu này. Tuy nhiên khu còn lại L302 cũng xuất hiện năm thiếu nước, song lượng
nước thiếu không đáng kể.
Lưu vực sông Gâm: Lưu vực này có 8 khu dùng nước, giai đoạn hiện trạng 4/8 khu
thiếu nước, trong đó khu L311 (Đoan Hùng, Vụ Quang, Lập Thạch, Việt Trì và Sơn
Dương), khu L308 năm nào cũng thiếu nước. Theo các giai đoạn kịch bản B2 các khu bị
thiếu nước trong giai đoạn hiện trạng vẫn tiếp tục thiếu nước, số năm và số lượng nước
thiếu dao động không lớn lắm. Tình trạng thiếu nước xuất hiện rộng hơn trên lưu vực
này.
66
Lưu vực sông Phó Đáy: Giai đoạn hiện trạng thiếu nước 6/20 năm, trong kịch bản
tương lai hầu như năm nào cũng thiếu nước, tổng lượng nước thiếu tăng vọt, khu thiếu
nước chủ yếu tập trung tại Lập Thạch, Yên Sơn, Chợ Đồn và Tam Dương.
Số năm thiếu nước của từng khu tưới giai đoạn hiện trạng và các giai đoạn theo kịch
bản B2 được nêu chi tiết ở Bảng 12.
Bảng 12: Lượng nước thiếu hụt trên lưu vực sông Lô theo kịch bản B2
Đơn vị: 106m
3/năm
TT Tên Khu 1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Số
năm Vthiếu
Số
năm Vthiếu
Số
năm Vthiếu
Số
năm Vthiếu
Số
năm Vthiếu
Chảy
1 A301 8 6,0 11 7,0 12 7,5 13 8,4 13 8,8
2 A302 9 6,9 11 7,5 12 8,1 12 9,0 14 9,4
3 A303 18 45,0 20 55,0 20 57,5 20 60,1 19 61,2
4 A304 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0
Lô
1 L301 17 11,5 19 18,3 19 19,2 19 19,9 18 20,8
2 L302 0 0,0 3 0,2 4 0,2 5 0,2 4 0,2
3 L303 17 2,7 16 2,0 16 2,1 16 2,4 15 2,5
Gâm
1 L304 15 6,7 15 4,9 15 5,4 14 5,6 14 5,6
2 L305 12 5,5 13 1,6 14 1,7 16 2,2 15 2,4
3 L306 18 11,4 16 8,6 16 8,8 16 9,7 16 9,6
4 L307 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0
5 L308 20 6,4 19 6,8 20 7,4 20 7,8 18 7,8
6 L309 0 0,0 11 0,8 16 1,0 16 1,1 14 1,2
7 L310 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0
8 L311 20 37,4 20 44,2 20 46,2 20 48,0 19 48,9
Phó Đáy
1 L313 6 68,1 20 75,7 20 79,4 20 81,5 19 82,3
Toàn lưu vực 207,6 232,6 244,5 255,9 260,7
201.7
232.6 244.5 255.8 260.7
0
50
100
150
200
250
300
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
106 m³/năm
giai đoạn
Độ thiếu hụt trên lưu vực sông Lô _ KB B2
Hình 51: Lượng nước thiếu hụt trên lưu vực sông Lô qua các giai đoạn – kịch bản B2
67
c. Kịch bản B1
- Lưu vực sông Chảy: Trong 4 khu thuộc lưu vực này, khu A304 không còn thiếu
nước, khu A301, A302 thiếu nước khoảng 12/20 năm. Tổng lượng nước thiếu hiện trạng
khoảng 26,6 triệu m³/năm nhưng trong tương lai tổng lượng nước thiếu tăng hơn 2 lần.
- Lưu vực sông Lô: Các khu thuộc lưu vực sông Lô cũng có kết quả cân bằng nước
tương tự các khu trong lưu vực sông Chảy. Sự chuyển dịch số năm và lượng nước thiếu
xảy ra khác nhau tại mỗi khu, trong tương lai các khu đều xuất hiện năm thiếu nước. Tuy
nhiên lượng nước thiếu vẫn tập trung tại hai khu L301 và L303 như giai đoạn hiện trạng.
- Lưu vực sông Gâm: Tình trạng thiếu nước trên lưu vực sông Gâm thay đổi không
nhiều so với hiện trạng.
- Lưu vực sông Phó Đáy: Tương tự kết quả kịch bản B2, lượng nước thiếu tại lưu
vực sông Phó Đáy tăng mạnh từ 3,1 triệu m³/năm lên gần 80 triệu m³/năm và hầu như
năm nào cũng xảy ra tình trạng thiếu nước.
Số năm thiếu nước của từng khu tưới giai đoạn hiện trạng và các giai đoạn theo kịch
bản B1 được nêu chi tiết ở Bảng 13.
Bảng 13: Lượng nước thiếu hụt trên lưu vực sông Lô theo kịch bản B1
Đơn vị: 106m
3/năm
TT Tên khu 1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Số
năm
V
thiếu
Số
năm
V
thiếu
Số
năm
V
thiếu
Số
năm
V
thiếu
Số
năm
V
thiếu
Chảy
1 A301 8 6,0 11 6,9 12 7,4 13 8,0 12 8,0
2 A302 9 6,9 11 7,5 12 8,0 12 8,5 11 8,6
3 A303 18 45,0 20 55,6 20 57,5 20 59,1 19 59,6
4 A304 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0
Lô
1 L301 17 11,5 19 18,3 19 19,1 19 19,5 18 19,4
2 L302 0 0,0 3 0,2 4 0,2 5 0,2 4 0,2
3 L303 17 2,7 16 2,1 16 2,1 16 2,3 15 2,3
Gâm
1 L304 15 6,7 15 5,0 15 5,2 14 5,5 14 5,6
2 L305 12 5,5 13 1,6 13 1,7 16 2,0 15 2,0
3 L306 18 11,4 16 8,7 16 8,7 16 9,0 15 9,6
4 L307 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0
5 L308 20 6,4 19 7,1 20 7,4 20 7,7 19 7,7
6 L309 0 0,0 12 0,9 15 1,0 15 1,0 14 1,0
7 L310 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0
8 L311 20 37,4 20 44,4 20 46,0 20 47,1 19 47,2
Phó Đáy
1 L313 6 68,1 20 76,1 20 79,3 20 80,4 19 80,9
Toàn lưu vực 207,6 234,4 243,6 250,3 252,1
68
189.8
234.5 243.8 250.2 252.1
0
50
100
150
200
250
300
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
106 m³/năm
giai đoạn
Độ thiếu hụt trên lưu vực sông Lô _ KB B1
Hình 52: Lượng nước thiếu hụt trên lưu vực sông Lô qua các giai đoạn – kịch bản B1
4.3. Tác động của BĐKH đến dòng chảy lũ
4.3.1. Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế
Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế được xác định theo phương pháp tần suất dựa trên kết
quả của mô hình NAM. Các Bảng 14 đến Bảng 16 thống kê lưu lượng đỉnh lũ thiết kế
ứng với tần suất 1% và 5% tại các trạm thủy văn chính trên lưu vực sông Lô.
Mức biến đổi của lưu lượng đỉnh lũ đều cho thấy có xu hướng tăng lên tại tất cả các
kịch bản. Càng về các giai đoạn cuối, độ biến đổi so với thời kỳ trước đó càng lớn.
Bảng 14: Lưu lượng đỉnh lũ thiết kết 1%, 5% trung bình ngày và tức thời tại một số trạm
thủy văn chính trên lưu vực sông Lô – KB A2
Trạm Sông Thời kỳ
Lưu lượng trung bình ngày lớn
nhất Lưu lượng tức thời lớn nhất
Tương ứng với
tần suất(m3/s)
Mức biển đổi
(%)
Tương ứng với
tần suất(m3/s)
Mức biển đổi
(%)
1% 5% 1% 5% 1% 5% 1% 5%
Hàm
Yên Lô
1980- 1999 5970 4727 0,00 0,00 6601 5161 0,00 0,00
2020- 2039 6148 4856 3,00 2,75 6773 5286 2,61 2,42
2040- 2059 6347 5003 6,32 5,85 6964 5427 5,50 5,16
2060- 2079 6584 5160 10,29 9,16 7193 5578 8,96 8,08
2080- 2099 6920 5397 15,93 14,19 7517 5807 13,87 12,52
Bảo
Yên Chảy
1980- 1999 3357 2447 0,00 0,00 3594 2726 0,00 0,00
2020- 2039 3536 2559 5,33 4,56 3770 2836 4,90 4,03
2040- 2059 3674 2639 9,45 7,85 3906 2915 8,69 6,94
2060- 2079 3862 2766 15,03 13,03 4091 3040 13,82 11,51
2080- 2099 4081 2897 21,56 18,37 4307 3169 19,82 16,23
Chiêm
Hóa Gâm
1980- 1999 5273 4536 0,00 0,00 7014 5755 0,00 0,00
2020- 2039 5453 4693 3,41 3,47 7193 5912 2,55 2,72
2040- 2059 5640 4848 6,95 6,88 7379 6066 5,21 5,40
2060- 2079 5982 5117 13,44 12,82 7720 6334 10,07 10,06
2080- 2099 6417 5460 21,69 20,38 8153 6676 16,25 16,00
Vụ
Quang Lô
1980- 1999 8163 7293 0,00 0,00 12549 9270 0,00 0,00
2020- 2039 8836 7793 8,25 6,86 13211 9762 5,28 5,30
69
Trạm Sông Thời kỳ
Lưu lượng trung bình ngày lớn
nhất Lưu lượng tức thời lớn nhất
Tương ứng với
tần suất(m3/s)
Mức biển đổi
(%)
Tương ứng với
tần suất(m3/s)
Mức biển đổi
(%)
1% 5% 1% 5% 1% 5% 1% 5%
2040- 2059 9500 8182 16,38 12,19 13864 10144 10,48 9,43
2060- 2079 10473 8800 28,29 20,66 14820 10752 18,09 15,98
2080- 2099 11663 9569 42,87 31,21 15989 11508 27,41 24,14
Bảng 15: Lưu lượng đỉnh lũ thiết kết 1%, 5% trung bình ngày và tức thời tại một số trạm
thủy văn chính trên lưu vực sông Lô – KB B2
Trạm Sông Thời kỳ
Lưu lượng trung bình Lưu lượng tức thời lớn nhất
ngày lớn nhất
Tương ứng với
tần suất(m3/s)
Mức biển đổi
(%)
Tương ứng với
tần suất(m3/s)
Mức biển đổi
(%)
1% 5% 1% 5% 1% 5% 1% 5%
Hàm
Yên Lô
1980- 1999 5970 4727 0,00 0,00 6601 5161 0,00 0,00
2020- 2039 6147 4856 2,98 2,73 6772 5285 2,59 2,41
2040- 2059 6359 5012 6,52 6,05 6976 5436 5,68 5,33
2060- 2079 6568 5144 10,03 8,83 7178 5563 8,74 7,78
2080- 2099 6744 5251 12,97 11,10 7347 5667 11,30 9,79
Bảo
Yên Chảy
1980- 1999 3357 2447 0,00 0,00 3594 2726 0,00 0,00
2020- 2039 3531 2559 5,17 4,57 3765 2837 4,75 4,04
2040- 2059 3687 2644 9,83 8,05 3919 2920 9,03 7,11
2060- 2079 3846 2755 14,56 12,57 4075 3029 13,39 11,11
2080- 2099 3969 2812 18,24 14,91 4197 3085 16,76 13,17
Chiêm
Hóa Gâm
1980- 1999 5273 4536 0,00 0,00 7014 5755 0,00 0,00
2020- 2039 5446 4690 3,27 3,39 7185 5908 2,45 2,66
2040- 2059 5729 4913 8,66 8,32 7468 6131 6,48 6,53
2060- 2079 5952 5091 12,87 12,25 7690 6308 9,64 9,61
2080- 2099 6162 5255 16,86 15,85 7899 6471 12,63 12,44
Vụ
Quang Lô
1980- 1999 8163 7293 0,00 0,00 12549 9270 0,00 0,00
2020- 2039 8803 7780 7,84 6,68 13178 9749 5,01 5,17
2040- 2059 9569 8217 17,23 12,66 13931 10178 11,01 9,79
2060- 2079 10401 8744 27,41 19,90 14749 10697 17,53 15,39
2080- 2099 11123 9230 36,26 26,56 15459 11174 23,19 20,54
Bảng 16: Lưu lượng đỉnh lũ thiết kết 1%, 5% trung bình ngày và tức thời tại một số trạm
thủy văn chính trên lưu vực sông Lô – KB B1
Trạm Sông Thời kỳ
Lưu lượng trung bình ngày lớn
nhất Lưu lượng tức thời lớn nhất
Tương ứng với
tần suất(m3/s)
Mức biển đổi
(%)
Tương ứng với
tần suất(m3/s)
Mức biển đổi
(%)
1% 5% 1% 5% 1% 5% 1% 5%
70
Trạm Sông Thời kỳ
Lưu lượng trung bình ngày lớn
nhất Lưu lượng tức thời lớn nhất
Tương ứng với
tần suất(m3/s)
Mức biển đổi
(%)
Tương ứng với
tần suất(m3/s)
Mức biển đổi
(%)
1% 5% 1% 5% 1% 5% 1% 5%
Hàm
Yên Lô
1980- 1999 5970 4727 0,00 0,00 6601 5161 0,00 0,00
2020- 2039 6181 4877 3,55 3,17 6805 5306 3,09 2,80
2040- 2059 6350 5003 6,38 5,85 6968 5427 5,56 5,16
2060- 2079 6457 5072 8,17 7,31 7071 5494 7,12 6,45
2080- 2099 6516 5103 9,16 7,96 7128 5524 7,97 7,02
Bảo
Yên Lô
1980- 1999 3357 2447 0,00 0,00 3594 2726 0,00 0,00
2020- 2039 3557 2567 5,95 4,92 3791 2845 5,47 4,34
2040- 2059 3678 2637 9,55 7,78 3910 2914 8,78 6,87
2060- 2079 3763 2693 12,11 10,04 3994 2968 11,13 8,87
2080- 2099 3799 2705 13,17 10,53 4029 2980 12,11 9,30
Chiêm
Hóa Lô
1980- 1999 5273 4536 0,00 0,00 7014 5755 0,00 0,00
2020- 2039 5479 4716 3,91 3,98 7219 5935 2,93 3,12
2040- 2059 5649 4850 7,13 6,93 7388 6068 5,34 5,44
2060- 2079 5833 4991 10,62 10,03 7571 6208 7,95 7,88
2080- 2099 5888 5033 11,66 10,95 7626 6250 8,73 8,60
Vụ
Quang Lô
1980- 1999 8163 7293 0,00 0,00 12549 9270 0,00 0,00
2020- 2039 8933 7856 9,44 7,72 13306 9823 6,03 5,97
2040- 2059 9522 8180 16,65 12,17 13885 10142 10,65 9,41
2060- 2079 10000 8513 22,50 16,73 14355 10469 14,39 12,93
2080- 2099 10200 8609 24,95 18,04 14551 10564 15,96 13,95
4.3.2. Sự thay đổi của mực nước đỉnh lũ
Trên lưu vực sông Lô có một hệ thống đê đồ sộ bảo vệ các vùng dân sinh kinh tế
phía trong sông. Hệ thống đê này ngày càng được bồi đắp và kiên cố hóa, nay đã thành
biện pháp chủ đạo trong công tác phòng chống lũ lụt ở hạ du. Tất cả các biện pháp nhằm
tăng cường khả năng phòng chống lũ cho hạ du hệ thống sông Hồng-Thái Bình đều phải
xem xét tới hệ thống đê này.
a. Tính toán dòng chảy đến tại các biên trên mô hình thủy lực
Sử dụng trận lũ lịch sử năm 1996 trên sông Lô và kết quả dòng chảy theo các kịch
bản BĐKH từ mô hình MIKE NAM, luận văn đã tính toán được các trận lũ trong tương
lai dưới tác động của BĐKH tại các biên trên của mô hình thủy lực: Trạm Chiêm Hóa
trên sông Gâm, trạm Hàm Yên trên sông Lô, trạm Thác Bà trên sông Chảy (vào hồ Thác
Bà).
Hệ thống các hồ chứa được mô phỏng để điều tiết lũ cho hạ du lưu vực sông Lô là
hồ chứa Tuyên Quang và hồ chứa Thác Bà. Các hồ chứa này kết hợp với hệ thống đê trên
lưu vực sẽ góp phần tích cực giảm nguy cơ lũ lụt trên lưu vực.
71
b. Sự thay đổi của mực nước lớn nhất
Dưới tác động của biến đổi khí hậu, mực nước lũ trên các sông có xu hướng tăng
lên. Sự thay đổi của mực nước lớn nhất tại trạm Vụ Quang theo các kịch bản biến đổi khí
hậu được thể hiện như trong Bảng 17.
Bảng 17: Sự thay đổi của mực nước lớn nhất tại trạm Vụ Quang theo các KB BĐKH
Trạm Sông Kịch
bản
Hmax (m)
1980-1999 2020-2039 2040-2059 2060-2079 2080-2099
Vụ
Quang Lô
A2 15,85 15,99 16,07 16,19 16,36
B2 15,85 15,97 16,06 16,18 16,24
B1 15,85 15,96 16,04 16,06 16,09
Kết quả tính toán cho thấy, mực nước lớn nhất tại trạm Vụ Quang theo các kịch bản
biến đổi khí hậu đều có xu hướng tăng dần. Sự gia tăng lớn nhất là theo kịch bản A2, tiếp
theo là kịch bản B2, kịch bản B1 là nhỏ nhất.
Cũng theo kết quả tính toán, khi 2 hồ chứa tham gia điều tiết lũ cho hạ du thì mực
nước lớn nhất tại các trạm đều giảm rõ rệt (so với mực nước không có sự điều tiết của hồ
chứa). Mực nước lớn nhất tại trạm Vụ Quang theo kịch bản A2 giai đoạn 2080-2099 là
16,36m, tăng 0,51m; kịch bản B2 là 16,24m, tăng 0,39m; kịch bản B1 là 16,09m, tăng
0,24m.
4.4. Tác động của BĐKH đến hạn hán
Trong những năm gần đây, thiệt hại về người và của do ảnh hưởng của những điều
kiện tự nhiên gia tăng. Nhiều nước trên thế giới đã phải chịu những tổn thất rất lớn do
thiên tai gây ra. Cùng với lũ lụt và bão tố, hạn hán là một trong ba thiên tai liên quan đến
khí hậu và mang tính thường xuyên đối với con người.
Việt Nam nằm ở vành đai phía Tây của Thái Bình Dương, một trong những nước
chịu nhiều ảnh hưởng của hiện tượng El-Ninô và La-Nina. Vào các năm 1982,1983,1992-
1993 và gần đây nhất là cuối năm 1997 đầu năm 1998, hiện tượng El-Ninô và La-Nina
tác động rất mạnh đã gây nên nhiều ảnh hưởng xấu đến khí hậu ở nhiều nơi trên trái đất
trong đó có nước ta.
Ở nước ta, ảnh hưởng của thiên tai hạn hán đến nền kinh tế - xã hội và môi trường
đã xảy ra từ rất lâu. Đất nước với gần 80% dân số sống ở nông thôn và thu nhập chủ yếu
từ sản xuất nông nghiệp, do vậy mỗi khi hạn há xảy ra đều tác động nhiều mặt đến đời
sống kinh tế, xã hội và môi trường không chỉ tại các vùng bị hạn mà còn ảnh hưởng đến
các vùng lân cận cũng như cả nước.
Hạn hán là một thiên tai gây tác hại nghiêm trọng tới sản xuất và đời sống của nhân
dân ta, mang đến thiệt hại lớn về tài sản và sinh mạng, chỉ đứng sau lũ lụt và bão tố.
Trước đây, hạn hán đã từng làm mất mùa, gây ra nạn đói trầm trọng và ngày nay, trong
quá trình phát triển, mặc dù có sự quan tâm đến vấn đề môi trường và tuy có hệ thống
72
thuỷ nông khá hoàn chỉnh, nhưng hạn hán vẫn thường xẩy ra gây khó khăn rất lớn cho
đời sống kinh tế - xã hội, môi sinh.
Các kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, hạn hán ở lưu vực sông Lô hầu như xảy ra từ
tháng XI năm trước đến tháng IV năm sau.
4.4.1. Phương pháp tính toán hạn hán
Có nhiều nguyên nhân gây ra hạn hán và mức độ hạn nặng hay nhẹ phụ thuộc vào
nhiều yếu tố. Do vậy, vấn đề xác định (chỉ tiêu – chỉ số) khô hạn là rất phức tạp. Các nhà
khoa học đã đưa ra nhiều loại chỉ số khô hạn, nhưng cho đến nay cũng chưa có một chỉ số
chung nào đều được mọi người thừa nhận và do đó cũng chưa có sự thống nhất. Mỗi chỉ
số hạn cho chúng ta một cái nhìn tổng quát về hạn khác nhau.
Để có thể đưa ra các biện pháp có hiệu quả phòng chống và giảm thiểu tác hạn do
hạn hán gây ra trên lưu vực sông Lô ứng với các mức độ ảnh hưởng khác nhau, luận văn
đã tiến hành phân vùng hạn hán thông qua việc tính toán hệ số hạn (Khạn ) dựa trên việc
tính toán hệ số khô (Kkhô) và hệ số cạn nước sông (Kcạn). Trong trường hợp vừa khô vừa
cạn mới có khả năng sinh hạn.
a. Hệ số khô (Kkhô)
Hệ số khô được đặc trưng bởi sự thiếu hụt nước do quá trình mất cân bằng giữa
lượng mưa và bốc hơi, do sự thiếu hụt lượng mưa và do trạng thái ít mưa trong một thời
gian dài. Ngoài lượng mưa và bốc hơi, hạn khí tượng còn chịu tác động với các nhân tố
khí quyển khác như tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm không khí và cường độ ánh sáng mặt
trời.
Quan niệm hạn hán lâu nay chủ yếu phân định theo trạng thái không bình thường về
mưa, các nhà khí hậu Việt Nam đã đúc kết các phương pháp và chỉ tiêu thống kê hạn,
thử nghiệm các chỉ tiêu và phân tích các ưu cũng như khuyết điểm của chúng và từ đó
lựa chọn xác định các chỉ số hạn. Qua quá trình tính toán, so sánh và đối chiếu với thực
tế hạn hán tại địa phương, báo cáo này chúng tôi nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng
khô hạn, xem xét trên cơ sở hạn khí tượng trong quá trình tính chỉ số khô hạn theo chỉ số
cán cân nước Kkhô của Đào Xuân Học . Chỉ số tính toán khô Kkhô được tính theo công
thức:
Trong đó: X và Z lần lượt là lượng mưa và bốc hơi của thời đoạn tính toán
Nếu lượng mưa vừa đủ để cấp nước cho quá trình bốc thoát trong thời đoạn X= Z
dẫn đến Kkhô= 0 được ấn định chưa khô.
Khi Kkhô = 1 là lúc khô nhất có khả năng sinh hạn.
Trường hợp Kkhô<0 là không khô, không thể nảy sinh hạn.
73
Tỷ số độ khô biến đổi từ 0 đến 1,0. Trong đó thể hiện tương tác hợp thành của hai
yếu tố chính là mưa và tiềm năng bốc thoát hơi nước.
b. Hệ số cạn nước sông (Kcạn)
Hệ số cạn nước sông được đặc trưng bởi sự thiếu hụt nguồn nước do quá trình mất
cân bằng giữa việc dự trữ nước bề mặt và nước ngầm, chủ yếu chịu sự tác động của các
yếu tố thủy văn khác nhau như lượng nước chảy bề mặt, mực nước ngầm tầng sâu…
Mức độ hạn thủy văn không chỉ phụ thuộc vào trạng thái khô mà còn phụ thuộc vào
mức độ cạn nước trong các sông.
Hệ số Kcạn được tính toán theo công thức:
an
0
1j
c
i
QK
Q Q
Trong đó:
Qj – lưu lượng nước sông trung bình trong thời kỳ thứ j;
Qi – Lưu lượng nước sông trung bình năm thứ i;
Q0 – Lưu lượng trung bình nhiều năm của nước sông.
c. Hệ số hạn (Khạn)
Như trên đã nêu, trong trường hợp vừa khô vừa hạn mới có khả năng sinh hạn. Hệ
số Khạn được tính toán theo công thức:
han ô ankh cK K K
Hệ số Khạn là hệ số biểu thị mức độ hạn cho thời điểm xuất hiện và nơi sinh hạn cụ
thể. Hệ số hạn được tính toán cho từng trạm khí hậu nằm trong lưu vực hoặc lân cận với
lưu vực sông. Khạn được xác định khi đồng thời Kkhô và Kcạn là dương.
Bảng 18: Chỉ tiêu phân cấp mức độ hạn
Khạn Mức độ hạn
Khạn = 0,5 Dấu hiệu sinh hạn
0,5 < Khạn ≤ 0,6 Hạn nhẹ
0,6 < Khạn ≤ 0,8 Hạn vừa
0,8 < Khạn ≤ 0,95 Hạn nặng
0,95 < Khạn ≤ 1 Hạn đặc biệt
4.4.2. Tính toán hệ số Khạn cho giai đoạn 1980 – 1999
Theo tài liệu khí tượng thủy văn từ 30 – 40 năm trở lại đây, hạn hán xảy ra ở lưu
vực sông Lô ít khắc nghiệt và ít nghiêm trọng, phổ biến hàng năm có hạn nhẹ và vài năm
có hạn vừa cục bộ ở một số nơi. Ít khi có hạn xảy ra 2 năm liên tiếp, chu kỳ xuất hiện hạn
hán khoảng 20 đến 22 năm. Từ năm 1980 đến nay đã xảy ra 5 đợt hạn đáng kể là các đợt
hạn từ cuối năm 1982 đến đầu năm 1983; cuối năm 1986 đến đầu năm 1987; cuối năm
1991 đến đầu năm 1992; cuối năm 1992 đến đầu năm 1993; cuối năm 1997 đến đầu năm
74
1998. Trong phạm vi báo cáo này chúng tôi đã áp dụng phương pháp xác định hệ số hạn
để tính toán cho đợt hạn cuối năm 1992 đầu năm 1993. Đây là năm xảy ra hạn nặng trên
diện rộng vào vụ đông xuân 1992/1993 với ảnh hưởng lớn của hiện tượng El-Ninô hoạt
động mạnh từ tháng II/1993 đến tháng VIII/1993 làm cho nhiều vùng bị hạn hán nghiêm
trọng, gây tổn thất lớn cho nền kinh tế và sự phát triển của xã hội.
a. Số liệu khí tượng thủy văn sử dụng
- Số liệu khí tượng: bao gồm số liệu lượng mưa và bốc hơi tiềm năng ngày từ năm
1980 đến năm 1999 của 16 trạm khí tượng.
Bảng 19: Danh sách các trạm khí tượng sử dụng trên sông Lô
STT Tên trạm STT Tên trạm STT Tên trạm STT Tên trạm
1 Hoàng Su Phì 5 Hà Giang 9 Bắc Mê 13 Chợ Đồn
2 Bắc Hà 6 Yên Minh 10 Bắc Quang 14 Đoan Hùng
3 Cốc Ly 7 Chiêm Hóa 11 Hàm Yên 15 Việt Trì
4 Phố Ràng 8 Bảo Lạc 12 Tuyên Quang 16 Vĩnh Yên
- Số liệu thủy văn: bao gồm số liệu lưu lượng trung bình ngày của 6 trạm thủy văn:
Bảo Yên, Đạo Đức, Chiêm Hóa, Hàm Yên, Ghềnh Gà, Vụ Quang. Trong đó, hầu hết các
trạm đều có đủ số liệu từ 1980 đến 2000, chỉ có trạm Bảo Yên và trạm Vụ Quang thiếu số
liệu, trạm Bảo Yên thiếu 2 năm 1980 và 1981; trạm Vụ Quang thiếu năm 1986. Luận văn
đã sử dụng mô hình NAM để khôi phục số liệu lưu lượng trung bình ngày cho các năm
còn thiếu của 2 trạm này.
b. Phân vùng hạn hán lưu vực sông Lô
Căn cứ vào mạng lưới trạm thủy văn và bản đồ số hóa theo độ cao (DEM), toàn bộ
lưu vực sông Lô được chia làm 6 lưu vực như sau:
Lưu vực 1: Lưu vực đến trạm thủy văn Bảo Yên. Các trạm khí tượng có trên lưu
vực này gồm: Hoàng Su Phì, Bắc Hà, Cốc Ly, Phố Ràng.
Lưu vực 2: Lưu vực đến trạm thủy văn Đạo Đức. Các trạm khí tượng có trên lưu
vực này bao gồm: Hà Giang, Yên Minh
Lưu vực 3: Lưu vực đến trạm thủy văn Chiêm Hóa. Các trạm khí tượng có trên lưu
vực gồm: Chiêm Hóa, Bảo Lạc, Bắc Mê.
Lưu vực 4: Lưu vực đến trạm thủy văn Hàm Yên. Phần lưu vực này chỉ có trạm
khí tượng Hàm Yên.
Lưu vực 5: Lưu vực đến trạm thủy văn Ghềnh Gà chịu sự ảnh hưởng của 2 trạm
khí tượng Hàm Yên và Bắc Quang
Lưu vực 6: Lưu vực đến trạm thủy văn Vụ Quang. Các trạm khí tượng có trên lưu
vực bao gồm: Tuyên Quang, Chợ Đồn, Đoan Hùng, Việt Trì và Vĩnh Yên.
75
Hình 53: Bản đồ phân vùng hạn hán lưu vực sông Lô
c. Kết quả tính toán hệ số hạn và bản đồ phân vùng hạn hán lưu vực sông Lô
Báo cáo đã sử dụng phương pháp đa giác Theissen để tính lượng mưa bình quân
cho toàn bộ lưu vực sông Lô, qua đó xác định được hệ số hạn cho mỗi lưu vực theo các
công thức ở phần trên. Kết quả tính hệ số hạn và phân vùng hạn ở lưu vực sông Lô cho
mùa khô năm 1992/1993 được trình bày ở Bảng 20, Hình 54 và Hình 55.
Bảng 20: Kết quả tính hệ số hạn cho lưu vực sông Lô mùa khô năm 1992/1993
Trạm Bảo Yên Hà Giang Chiêm Hóa Hàm Yên Ghềnh Gà Vụ Quang
11/1992 0,51 0,76 0,94 0,69 0,72 0,73
12/1992 0,13 0,47 0,54 0,38 0,17 0,62
1/1993 0,50 0,62 0,50 0,64 0,00 0,80
2/1993 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,15
3/1993 0,61 0,78 0,94 0,62 0,52 0,66
4/1993 0,00 0,27 0,41 0,56 0,00 0,55
Kết quả tính toán cho thấy, vào mùa khô 1992/1993, lưu vực sông Lô đã có một đợt
hạn khá nặng cả về không gian, thời gian lẫn quy mô. Tháng 11-1992 và tháng 3-1993 là
2 tháng đỉnh điểm trong đợt hạn, vào 2 tháng này toàn bộ lưu vực sông Lô đều xẩy ra
hạn, trong đó lưu vực trạm Chiêm Hóa đã xẩy ra hạn nặng. Vùng lưu vực trạm thủy văn
Ghềnh Gà khống chế có hệ số hạn thấp nhất (0,52 vào tháng III năm 1993); vùng lưu vực
trạm thủy văn Chiêm Hóa khống chế có hệ số hạn lớn nhất (0,94).
76
Hình 54: Bản đồ hạn hán lưu vực sông Lô –
Tháng 11/1992
Hình 55: Bản đồ hạn hán lưu vực sông Lô –
Tháng 3/1993
4.4.3. Tính toán hệ số Khạn cho lưu vực sông Lô theo các kịch bản BĐKH
Trong phạm vi của luận văn, người thực hiện đã dựa theo kịch bản thay đổi lượng
mưa và bốc hơi của 3 kịch bản để tính toán dòng chảy đến qua đó xác định được Kkhô,
Kcạn, Khạn cho lưu vực sông Lô. Kết quả tính toán hệ số hạn cho các lưu vực theo 3 kịch
bản A2, B2, B1 được trình bày trong Bảng 21 Bảng 22 và Bảng 23.
Bảng 21: Kết quả tính hệ số hạn cho lưu vực sông Lô mùa khô năm 1952/1953 – KB A2
Trạm Bảo Yên Hà Giang Chiêm Hóa Hàm Yên Ghềnh Gà Vụ Quang
11/2052 0,55 0,81 0,96 0,75 0,80 0,78
12/2052 0,33 0,52 0,68 0,51 0,35 0,69
1/2053 0,58 0,73 0,63 0,68 0,00 0,88
2/2053 0,25 0,00 0,00 0,00 0,00 0,41
3/2053 0,75 0,82 0,97 0,64 0,56 0,69
4/2053 0,00 0,46 0,50 0,60 0,00 0,60
Bảng 22: Kết quả tính hệ số hạn cho lưu vực sông Lô mùa khô năm 1952/1953 – KB B2
Trạm Bảo Yên Hà Giang Chiêm Hóa Hàm Yên Ghềnh Gà Vụ Quang
11/2052 0,53 0,80 0,95 0,72 0,77 0,76
12/2052 0,32 0,51 0,65 0,48 0,33 0,67
77
Trạm Bảo Yên Hà Giang Chiêm Hóa Hàm Yên Ghềnh Gà Vụ Quang
1/2053 0,57 0,69 0,57 0,65 0,00 0,85
2/2053 0,24 0,00 0,00 0,00 0,00 0,39
3/2053 0,71 0,81 0,95 0,62 0,54 0,67
4/2053 0,00 0,44 0,49 0,58 0,00 0,57
Bảng 23: Kết quả tính hệ số hạn cho lưu vực sông Lô mùa khô năm 1952/1953 – KB B1
Trạm Bảo Yên Hà Giang Chiêm Hóa Hàm Yên Ghềnh Gà Vụ Quang
11/2052 0,51 0,77 0,94 0,69 0,71 0,70
12/2052 0,32 0,50 0,62 0,46 0,29 0,64
1/2053 0,56 0,66 0,55 0,61 0,00 0,81
2/2053 0,22 0,00 0,00 0,00 0,00 0,36
3/2053 0,70 0,75 0,95 0,59 0,53 0,66
4/2053 0,00 0,43 0,48 0,56 0,00 0,53
Dựa trên kết quả tính toán hệ số hạn, luận văn đã xây dựng được bản đồ hạn hán
cho các tháng mùa khô từ cuối năm 2052 đến đầu năm 2053.
Hình 56: Bản đồ hạn hán lưu vực sông Lô –
Tháng 11/2052
Hình 57: Bản đồ hạn hán lưu vực sông Lô –
Tháng 3/2053
Dựa trên kết quả tính toán hệ số hạn, luận văn đã xây dựng được bản đồ phân vùng
hạn hán cho các tháng mùa khô từ cuối năm 2052 đến đầu năm 2053 được thể hiện trên
Hình 56 và Hình 57, kết quả cho thấy, trong tương lai, sự khắc nghiệt của hạn hán ở lưu
78
vực sông Lô có xu hướng tăng lên, vùng có hạn nặng mở rộng hơn so với giai đoạn 1980
- 1999. Sự chênh lệch của Khạn giữa các kịch bản không lớn.
Những thay đổi nhiệt độ và lượng mưa có thể dẫn đến thay đổi lớn tỷ lệ dòng chảy,
tăng khả năng và mức độ nghiêm trọng của hạn hán. Trong tương lai tháng III vẫn là
tháng nguy cơ hạn hán ở mức độ nặng nhất, toàn bộ lưu vực có nguy cơ xảy ra hạn, đặc
biệt là lưu vực đến trạm Chiêm Hóa sẽ chuyển từ hạn nặng thành hạn đặc biệt và lưu vực
đến trạm thủy văn Đạo Đức sẽ chuyển từ hạn vừa thành hạn nặng. Đây là thời kỳ nhu cầu
nước cho tưới là lớn nhất trong năm trong khi lại là tháng giữa mùa khô nên khả năng
sinh hạn là rất lớn.
Nhìn chung, giá trị của Khạn tháng III (tháng có mức hạn cao nhất) dao động trong
khoảng 0,52 – 0,97. Hạn hán ở lưu vực sông Lô xuất hiện chủ yếu vào tháng XI đến
tháng III năm sau và mức độ có xu hướng tăng ở tất cả các tháng mùa khô trong tương
lai.
79
C. KẾT LUẬN
Các kịch bản biến đổi khí hậu cho lưu vực sông Lô trong thế kỷ 21 đã được xây
dựng thống nhất với các lưu vực khác tại Việt Nam bao gồm: kịch bản phát thải cao,
trung bình và thấp. Các kịch bản BĐKH được lựu chọn mang tính đại diện để đánh giá
được biến đổi tài nguyên nước và tác động của biến đổi tài nguyên nước trên toàn lưu
vực.
Tác động của BĐKH lên dòng chảy khiến tổng lượng dòng chảy năm trên toàn lưu
vực tăng. Dòng chảy đến tăng về mùa lũ và giảm về mùa kiệt. Tuy nhiên sự biến thiên
không lớn, song xu thế dòng chảy ảnh hưởng tới việc đánh giá tác động của biến đổi khí
hậu khi tính cân bằng nước và hạn hán.
Theo tính toán, nhu cầu dùng nước trong giai đoạn 2020 đến 2100 khoảng 2,12 đến
2,28 tỷ m3/năm. Từ đó xác định xu thế lượng nước thiếu hụt trên mỗi lưu vực con và toàn
lưu vực. Việc đánh giá lượng thiếu hụt đã được xét tới khi có sự tham gia điều tiết của hồ
chứa và thủy điện trên toàn hệ thống. Lượng thiếu hụt tăng dần từ giai đoạn hiện trạng tới
các giai đoạn trong tương lai theo kịch bản BĐKH.
Về mùa lũ, dòng chảy lũ tăng lên theo các kịch bản biến đổi khí hậu làm mực nước
sông ở hạ lưu sông Lô tăng lên ở tất cả các kịch bản BĐKH. Sự gia tăng lớn nhất là theo
kịch bản A2, tiếp theo là kịch bản B2, kịch bản B1 là nhỏ nhất. Trên lưu vực sông Lô, do
có hệ thống đê bảo vệ và hệ thống hồ chứa cắt lũ nên hạ lưu không bị ngập lụt do nước
sông tràn vào.
Về mùa kiệt, do dòng chảy đến mùa kiệt và lượng mưa vào mùa khô có xu thế giảm
dẫn đến mức độ hạn hán tăng lên so với giai đoạn hiện trạng, đặc biệt là lưu vực đến trạm
thủy văn Chiêm Hóa sẽ tăng mức hạn từ hạn nặng thành hạn đặc biệt.
80
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bộ Khoa Học, Công Nghệ và Môi trường. 1995. Quy hoạch phòng chống lũ lụt
vùng đồng bằng sông Hồng giai đoạn 1995 – 2010.
2. Bộ tài nguyên và môi trường. 2012. Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng
cho Việt Nam.
3. Bộ xây dựng. 1998. Định hướng phát triển cấp nước đô thị đến năm 2020. Nhà
xuất bản xây dựng.
4. Bộ xây dựng. 1987. TCVN 4454-87.
5. Bộ xây dựng, 1987. TCVN 4449-1987.
6. Tổng cục thống kê. 2006. Tư liệu kinh tế- xã hội Việt Nam 671 huyện, quận, thị
xã, thành phố thuộc tỉnh.
7. Tổng cục thống kê. 2012. Niên giám thống kê 2012.
8. Trần Thanh Xuân. 2007. Đặc điểm Thủy Văn và Nguồn nước sông Việt Nam.
Nhà xuất bản Nông Nghiệp.
9. Trường đại học Thủy Lợi. 2007. Phân tích ảnh hưởng của hồ chứa Hòa Bình và
Thác Bà đến chế độ dòng chảy vùng hạ lưu sông Hồng.
10. Viện Quy hoạch Thủy lợi. 2005. Sử dụng tổng hợp nguồn nước lưu vực sông
Hồng-Thái Bình.
11. Viện Khoa học Khí tượng, Thủy văn và Môi trường. 1985. Đặc trưng hình thái
lưu vực sông Việt Nam.
12. Viện Khoa học Khí tượng, Thủy văn và Môi trường. 2003. Tài nguyên nước
Việt Nam. Nhà xuất bản Nông Nghiệp.
13. Viện Khoa học Khí tượng, Thủy văn và Môi trường. 2006. Nghiên cứu ứng
dụng mô hình toán trong quản lý tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Chảy.
14. Viện khoa học khí tượng thủy văn và môi trường. 2009. Quy hoạch tài nguyên
nước vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ.
15. Trần Thanh Xuân. 2011. Tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước
Việt Nam. NXB Khoa học – Kỹ Thuật
16. Viện Khoa học khí tượng thủy văn và môi trường. 2010. Biến đổi khí hậu và tác
động ở Việt Nam.
17. Đào Xuân Học. 2007. Hạn hán và những giải pháp giảm thiệt hại – NXB Nông
nghiệp, Hà Nội.
18. IPCC. 2007. IPCC Special Report on Climate Change. Cambridge University
Press.
81
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Phân khu sử dụng nước lưu vực sông Lô
TT Tên khu tưới Tỉnh Huyện Xã
1 A301 Hà Giang Hoàng Su Phì Tất cả các xã
Xí Mần Tất cả các xã
2 A302 Lào Cai
Bắc Hà Tất cả các xã
Mường Khương Tất cả các xã
Bảo Yên Tất cả các xã
3 A303 Yên Bái Yên Bình Tất cả các xã
Lục Yên Tất cả các xã
4 A304, A305 Phú Thọ Đoan Hùng
Đông Khê
Nghinh Xuyên
Phương Trung
Hùng Quân
Vân Du
Phong Phú
TT. Đoan Hùng
Bằng Luân
Quế Lâm
Tây Cốc
Phúc Lai
Bằng Doãn
Minh Lương
5 L301 Hà Giang
Quản Bạ Tất cả các xã
Vị Xuyên Tất cả các xã (trừ Tùng Bá)
TX. Hà Giang Tất cả các xã
6 L302
Hà Giang Bắc Quang Tất cả các xã
Tuyên Quang Hàm Yên
Yên Thuận
Bach Xa
Minh Khương
Minh Dân
Phù Lưu
Yên Hương
Tân Thành
TT. Tân Yên
Nhân Mục
Bằng Cốc
7 L303 Tuyên Quang
Hàm Yên
Thái Sơn
Thành Long
Thái Hòa
Đức Ninh
Hùng Đức
Minh Hương
Bình Xá
Chiêm Hóa Hòa Phú
Yên Nguyên
8 L304 Hà Giang
Đồng Văn Tất cả các xã
Mèo Vạc Tất cả các xã
Yên Minh Tất cả các xã
82
TT Tên khu tưới Tỉnh Huyện Xã
Cao Bằng Bảo Lâm, Bảo Lạc Tất cả các xã
9 L305 Hà Giang
Bắc Mê
Minh Sơn
Giáp Trung
Yên Phú
Yên Phong
Phú Nam
Đường Âm
Đường Hồng
Yên Cường
Phiêng Luông
Thượng Tân
Minh Ngọc
Yên Định
Lạc Nông
Na Hang
Thúy Loa
Phúc Yên
Khuôn Hà
Xuân Lập
Lăng Can
Thượng Lâm
Trùng Khánh
Năng Khả
Vị Xuyên Tùng Bá
10 L306
Tuyên Quang Na Hang
Đức Xuân
Sinh Long
Thượng Nông
Côn Lôn
Yên Hoa
Hồng Thái
Đà Vị
Khau Tinh
Sơn Phú
Công Bằng
Bắc Cạn
Ba Bể, Pắc Nặm Tất cả các xã
Ngân Sơn
Trung Hòa
TT Nà Pặc
Lãng Ngâm
Cao Bằng Nguyên Bình
Ca Thành
Mai Long
Phan Thanh
11 L307 Tuyên Quang Chiêm Hóa
Bình An
Hồng Quang
Thổ Bình
Minh Quang
Phúc Sơn
Trung Hà
Hà Lang
Tân Mỹ
Hùng Mý
83
TT Tên khu tưới Tỉnh Huyện Xã
Xuân Quang
Yên Lập
Tân An
Tân Thịnh
Phúc Thịnh
Trung Hóa
Ngọc Hồi
Phú Bình
Kiên Đài
Bình Phú
Chợ Đồn
Bản Thi
Yên Thịnh
Yên Thượng
Na Hang Thanh Tương
Vĩnh Yên
L308 Tuyên Quang
Chiêm Hóa
Hòa An
Nhân Lý
Vĩnh Quang
Bình Nhân
Kim Bình
Thi Phú
Linh Phú
Yên Sơn
Quý Quân
Lực Hành
Chiêu Yên
Phúc Ninh
Xuân Vân
Trung Trực
Kiến Thiết
12 L309, L309h Tuyên Quang
TX. Tuyên Quang Tất cả các xã
Yên Sơn
Tân Long
Tân Tiến
Đạo Viên
Công Đa
Tiến Bộ
Thái Bình
Phú Thịnh
13 L310 Tuyên Quang Sơn Dương
Tứ Quân
Thắng Quân
Lang Quán
Trung Môn
Chân Sơn
Kim Phú
Phú Lâm
Mỹ Bằng
An Khê
Đội Bình
TT. Tân Bình
Đội Cấn
84
TT Tên khu tưới Tỉnh Huyện Xã
Hoàng Khai
Thái Long
An Tường
Lương Vượng
An Khang
14 L311h, L311
Phú Thọ Đoan Hùng
Ngọc Quan
Sóc Đăng
Yên Kiện
Hùng Long
Vân Đồn
Tiêu Sơn
Minh Tiến
Chí Đám
Hữu Đô
Đại Nghĩa
Phú Thứ
Vụ Quang
Minh Phú
Chân Mộng
Tuyên Quang Sơn Dương
Đồng Quý
Vân Sơn
Văn Phú
Tân Trào
Chi Thiết
Đông Lợi
Hào Phú
Sầm Dương
Lâm Xuyên
Tam Đa
Phú Lương
Phú Thọ Phong Châu
Phú Mỹ
Liên Hoa
Trị Quận
Bảo Thanh
Hạ Giáp
Tiên Du
Gia Thanh
Phú Lộc
Phú Nham
An Đạo
Bình Bộ
Tử Đà
Phù Ninh
Kim Đức
Vĩnh Phú
Hùng Lô
Việt Trì Tất cả các xã
Vĩnh Phúc Lập Thạch Bạch Lưu
Quang Yên
85
TT Tên khu tưới Tỉnh Huyện Xã
Hải Lựu
Lãng Công
Nhân Đạo
Phương Khoan
Đồng Quế
Đôn Nhân
Tam Sơn
Nhạo Sơn
Như Thụy
Yên Thạch
Tứ Yên
Đồng Thịnh
Đức Bác
Cao Phong
15 L313, L313h
Bắc Cạn Chợ Đồn
Ngọc Phái
Bằng Lùng
Bằng Lãng
Đại Xảo
Lương Bằng
Nghĩa Tá
Phong Huân
Yên Mỹ
Yên Nhuận
Bình Trung
Tuyên Quang
Yên Sơn
Trung Minh
Hủng Lợi
Trung Sơn
Kim Quan
Sơn Dương
Trung Yên
Minh Thanh
Tân Trào
Bình Yên
Lương Thiện
Tú Thịnh
Sơn Dương
Hợp Thành
Phúc Ứng
Hợp Hòa
Kháng Nhật
Thành Phát
Tuấn Lộ
Thiện Kế
Ninh Lai
Sơn Nam
Đại Phú
Vĩnh Phúc Lập Thạch
Đạo Trủ
Yên Dương
Bồ Lý
Quang Sơn
86
TT Tên khu tưới Tỉnh Huyện Xã
Hợp Lý
Ngọc Mỹ
Bắc Bỉnh
Thái Hòa
Liễn Sơn
Xuân Hòa
Vân Trục
Tân Lập
Liên Hòa
Bản Giản
Tử Du
Xuân Lôi
Tiên Lữ
Đồng Ích
Văn Quán
ĐỈnh Chu
Triệu Để
Sơn Đông
Tam Đảo
Đại Đỉnh
Tam Quan
Đồng Tĩnh
Hoàng Hoa
Hợp Hòa
An Hòa
Hoàng Đan
Hoàng Lâu
Vĩnh Tường
Kim Xá
Yên Bỉnh
Chấn Hưng
Nghĩa Hưng
Yên Lập
Việt Xuân
