Tài liệu đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu (bđkh) và phát triển kinh tế xã hội đến sự thiếu hụt nước cấp hồ chứa quan sơn, huêện mỹ đức, thành phố hà nội

LỜI CAM ĐOAN Tôi là Bùi Đình Hoàng, tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi là do tôi làm. Những kết quả nghiên cứu là trung thực.Trong quá trình làm tôi có tham khảo các tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm sự tin cậy và cấp thiết của đề tài. Các tài liệu trích dẫn rõ nguồn gốc và các tài liệu tham khảo được thống kê chi tiết. Những nội dung và kết quả trình bày trong Luận văn là trung thực, nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, tháng 5 năm 2016 Tác giả Bùi Đình Hoàng i LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập, nghiên cứu, được sự giảng dạy, giúp đỡ của các thầy cô giáo trường Đại học Thủy Lợi và sự cố gắng, nỗ lực của bản thân, đến nay luận văn “Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu (BĐKH) và phát triển kinh tế - xã hội đến sự thiếu hụt nước cấp hồ chứa Quan Sơn, huyện Mỹ Đức, Tp Hà Nội” đã hoàn thành. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo điều kiện cho tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo, TS. Lê Văn Chín, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận văn. Với thời gian và kiến thức có hạn, chắc chắn không tránh khỏi những sai sót và khiếm khuyết, tác giả rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của thầy cô giáo, các cán bộ khoa học và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 5 năm 2016 Tác giả Bùi Đình Hoàng ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ...............................................................................1 2. MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI .......................................2 2.1. Mục đích ...................................................................................................................2 2.2. Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................................3 3. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .........................................3 3.1. Cách tiếp cận ............................................................................................................3 3.2. Phương pháp nghiên cứu: .........................................................................................3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ...........................................................................................4 1.1. Tổng quan về biến đổi khí hậu .................................................................................4 1.1.1. Tình hình biến đổi khí hậu trên thế giới ................................................................4 1.1.2. Tình hình biến đổi khí hậu tại Việt Nam ...............................................................5 1.2. Các nghiên cứu về Biến đổi khí hậu .......................................................................11 1.2.1. Tổng quan các nghiên cứu về BĐKH trên thế giới ............................................11 1.2.2. Tổng quan các nghiên cứu về BĐKH ở Việt Nam ..............................................11 1.2.3. Các kịch bản BĐKH ở Việt Nam ........................................................................12 CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG CẤP NƯỚC CỦA HỒ CHỨA QUAN SƠN ...............17 2.1. Đặc điểm tự nhiên, hiện trạng hệ thống công trình thuỷ lợi hồ chứa Quan Sơn, huyện Mỹ Đức, Hà Nội. ................................................................................................17 2.1.1. Đặc điểm tự nhiên................................................................................................17 2.1.2. Hiện trạng công trình thủy lợi hồ chứa Quan Sơn ..............................................20 2.2. Tính toán các yếu tố khí tượng thủy văn ................................................................23 2.2.1. Nhiệt độ không khí ..............................................................................................23 2.2.2. Chế độ gió ............................................................................................................23 2.2.3. Độ ẩm không khí .................................................................................................24 2.2.4. Nắng.....................................................................................................................24 2.2.5. Bốc hơi.................................................................................................................24 2.2.6. Tính toán mưa tưới thiết kế .................................................................................24 2.2.7. Tính toán nguồn nước đến hồ Quan Sơn .............................................................30 2.3. Tính toán nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước trong hệ thống ..................42 iii 2.3.1. Tính toán nhu cầu nước cho cây trồng thời kỳ nền ............................................. 42 2.3.2. Tính toán nhu cầu nước cho sinh hoạt ................................................................ 55 2.3.3. Tính toán nhu cầu nước cho sinh hoạt của khách du lịch ................................... 56 2.3.4. Tổng hợp nhu cầu dùng nước toàn hệ thống ....................................................... 58 2.4. Tính toán sơ bộ cân bằng nước của hồ chứa Quan Sơn trong điều kiện hiện tại. .. 59 2.5. Đánh giá, xác định sự thiếu hụt nước cấp của hồ chứa Quan Sơn ......................... 60 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC CỦA HỒ CHỨA QUAN SƠN.................................................... 62 3.1. Tính toán nhu cầu nước theo các kịch bản BĐKH và chiến lược phát triển kinh tế của vùng ........................................................................................................................ 62 3.1.1. Lựa chọn kịch bản BĐKH ................................................................................... 62 3.1.2. Tính toán yêu cầu dùng nước của toàn hệ thống trong tương lai ........................ 65 3.1.3. Tổng hợp nhu cầu dùng nước toàn hệ thống trong tương lai .............................. 69 3.2. Tính toán nguồn nước đến dưới ảnh hưởng của BĐKH và chiến lược phát triển kinh tế của vùng ............................................................................................................ 71 3.2.1. Tính toán nguồn nước đến thời kỳ 2030 dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu . 71 3.2.2. Tính toán nguồn nước đến thời kỳ 2050 dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu . 71 3.3. Tính toán cân bằng nước theo các kịch bản BĐKH và phát triển kinh tế - xã hội. 72 3.3.1. Mục đích, ý nghĩa ................................................................................................ 72 3.3.3. Xác định dung tích chết của hồ chứa .................................................................. 73 3.3.4. Xác định dung tích hữu ích với yêu cầu cấp nước cố định ................................. 76 3.3.5.Tính toán cân bằng nước, xác định dung tích hữu ích V hi thời kỳ 2030 ............. 83 3.3.6. Tính toán cân bằng nước, xác định dung tích hữu ích Vhi thời kỳ 2050 ........... 85 3.3.7. So sánh sự tăng, giảm dung tích hữu ích tại các thời kỳ 2030, 2050 so với thời kỳ nền. ........................................................................................................................... 86 3.4. Đánh giá và xác định lượng nước thiếu hụt của hồ chứa theo các kịch bản BĐKH và PTKT ........................................................................................................................ 87 3.5. Đề xuất các giải pháp công trình và phi công trình phù hợp nhằm giảm nhỏ sự thiếu hụt nước cấp của hồ chứa Quan Sơn trong điều kiện BĐKH và phát triển kinh tế - xã hội ........................................................................................................................... 87 3.5.1. Giải pháp công trình ............................................................................................ 87 iv 3.5.2 Giải pháp phi công trình .......................................................................................88 3.6. Áp dụng các giải pháp đã đề xuất vào tính toán .....................................................89 3.6.1. Đối với thời kỳ hiện tại ........................................................................................89 3.6.2. Đối với thời kỳ 2030............................................................................................90 3.6.3. Đối với thời kỳ 2050............................................................................................91 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ .............................................................................................93 I. Kết luận ......................................................................................................................93 II. Kiến nghị ...................................................................................................................94 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................97 PHỤ LỤC ......................................................................................................................98 PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN TẦN SUẤT LÝ LUẬN ..................................98 PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NHU CẦU NƯỚC CHO CÂY TRỒNG .....108 PHỤ LỤC 3: THÔNG SỐ HỒ CHỨA NƯỚC ..........................................................115 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Mức thay đổi kịch bản về nhiệt độ (oC) và lượng mưa năm (%) theo kịch bản B2............................................................................................................................ 15 Bảng 1.2. Mức tăng nhiệt độ trung bình năm (0C) ....................................................... 15 Bảng 1.3. Mức thay đổi lượng mưa năm (%)................................................................ 16 Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật hồ Quan Sơn ................................................................... 21 Bảng 2.2: Thông số đập chính ....................................................................................... 21 Bảng 2.3: Thông số tràn xả lũ ....................................................................................... 21 Bảng 2.4. Thông số kỹ thuật các cống lấy nước ........................................................... 22 Bảng 2.5. Đặc trưng nhiệt độ không khí trạm Mỹ Đức. ............................................... 23 Bảng 2.6. Tốc độ gió trung bình, lớn nhất trạm khí tượng Mỹ Đức ............................. 24 Bảng 2.7. Đặc trưng độ ẩm tương đối trung bình, nhỏ nhất trạm Mỹ Đức................... 24 Bảng 2.8. Số giờ nắng trung bình ngày tại trạm Mỹ Đức ............................................. 24 Bảng 2.9. Bốc hơi trung bình tháng nhiều năm ............................................................ 24 Bảng 2.10. Kết quả tính toán các thông số thống kê X , C v ,C s thời kỳ nền .................. 27 Bảng 2.11. Bảng thống kê chọn mô hình mưa đại diện ứng với từng thời vụ trong thời kỳ nền ............................................................................................................................ 28 Bảng 2.12. Bảng tổng hợp mưa thiết kế theo tháng thời kỳ nền (1980 –1999) ứng với tần suất P=85% .............................................................................................................. 29 Bảng 2.13. Kết quả tính toán các thông số thống kê X , C v ,C s thời kỳ hiện tại............ 30 Bảng 2.14. Bảng thống kê chọn mô hình mưa đại diện ứng với từng thời vụ trong thời kỳ hiện tại ...................................................................................................................... 30 Bảng 2.15. Bảng tổng hợp mưa theo tháng thiết kế ứng với tần suất P=85% thời kỳ hiện tại ........................................................................................................................... 30 Bảng 2.16.Tổng hợp các thông số dòng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Quan Sơn thời kỳ nền ..................................................................................................................... 36 Bảng 2.17: Phân phối dòng chảy đến hồ Quan Sơn thời kỳ nền.................................. 40 Bảng 2.18.Tổng hợp các thông số dòng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Quan Sơn thời kỳ hiện tại ............................................................................................................... 41 Bảng 2.19: Phân phối dòng chảy đến hồ Quan Sơn thời kỳ hiện tại ........................... 41 Bảng 2.20. Thời vụ cây trồng ........................................................................................ 50 vi Bảng 2.21. Độ ẩm đất canh tác ......................................................................................50 Bảng 2.22. Thời kỳ sinh trưởng và hệ số cây trồng của lúa ..........................................50 Bảng 2.23. Thời kỳ và hệ số cây trồng của cây trồng cạn .............................................51 Bảng 2.24. Chiều sâu bộ rễ của cây trồng cạn...............................................................51 Bảng 2.25. Chỉ tiêu cơ lý của đất ..................................................................................51 Bảng 2.26: Cơ cấu cây trồng thời kỳ nền ......................................................................52 Bảng 2.27: Cơ cấu cây trồng thời kỳ hiện tại ................................................................52 Bảng 2.28: Tổng hợp mức tưới cho lúa vụ chiêm thời kỳ nền ......................................52 Bảng 2.29: Tổng hợp mức tưới cho lúa vụ mùa thời kỳ nền .........................................52 Bảng 2.30: Tổng hợp mức tưới cho ngô chiêm thời kỳ nền ..........................................53 Bảng 2.31: Tổng hợp mức tưới cho cây đậu tương mùa thời kỳ nền ............................53 Bảng 2.32: Tổng hợp mức tưới cho rau vụ đông ..........................................................53 Bảng 2.33: Tổng hợp nhu cầu nước cho các loại cây trồng ..........................................53 Bảng 2.34: Tổng hợp nhu cầu nước cho nông nghiệp thời kỳ nền ...............................54 Bảng 2.35: Tổng hợp nhu cầu nước cho các loại cây trồng ..........................................54 Bảng 2.36: Tổng hợp nhu cầu nước cho nông nghiệp thời kỳ hiện tại .........................55 Bảng 2.37. Bảng kết quả yêu cầu nước cho sinh hoạt ( 103m3) ....................................56 Bảng 2.38. Bảng kết quả yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ hiện tại ( 103m3) ...........56 Bảng 2.39. Bảng kết quả yêu cầu nước cho khách du lịch ...........................................57 Bảng 2.40. Bảng kết quả yêu cầu nước cho khách du lịch thời kỳ hiện tại ................58 Bảng 2.41. Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước tại mặt ruộng của hệ thống thời kỳ nền ............................................................................................................................58 Bảng 2.42. Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước tại công trình đầu mối của toàn hệ thống thời kỳ nền ......................................................................................................58 Bảng 2.43. Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước tại mặt ruộng của hệ thống thời kỳ hiện tại ......................................................................................................................59 Bảng 2.44. Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước tại công trình đầu mối của toàn hệ thống thời kỳ hiện tại ................................................................................................59 Bảng 2.45. Kết quả tính toán cân bằng nước sơ bộ trong thời kỳ hiện tại – hồ Quan Sơn .................................................................................................................................60 Bảng 3.1: Mức tăng nhiệt độ trung bình (°C) so với thời kỳ 1980-1999 ở các vùng khí vii hậu theo các kịch bản phát thải trung bình B2 .............................................................. 63 Bảng 3.2: Nhiệt độ trạm Mỹ Đức các năm trong tương lai theo kịch bản phát thải trung bình (°C) ........................................................................................................................ 63 Bảng 3.3: Mức thay đổi lượng mưa (%) so với thời kỳ 1980-1999 ở các vùng khí hậu theo các kịch bản phát thải trung bình (B2) .................................................................. 64 Bảng 3.4: Lượng mưa trong tương lai theo kịch bản phát thải trung bình (B2) ........... 64 Bảng 3.5: Tổng hợp nhu cầu nước cho các loại cây trồng thời kỳ 2030....................... 65 Bảng 3.6: Cơ cấu sử dụng đất thời kỳ 2030 ................................................................. 65 Bảng 3.7. Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước tại mặt ruộng của hệ thống thời kỳ 2030 .......................................................................................................................... 65 Bảng 3.8: Tổng hợp nhu cầu nước cho các loại cây trồng thời kỳ 2050....................... 66 Bảng 3.9: Cơ cấu sử dụng đất thời kỳ 2050 ................................................................. 66 Bảng 3.10. Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước tại mặt ruộng của hệ thống thời kỳ 2050 .......................................................................................................................... 66 Bảng 3.11: Bảng kết quả yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ 2030( 103m3)................ 68 Bảng 3.12: Bảng kết quả yêu cầu nước cho khách du lịch thời kỳ 2030( 103 m3)....... 68 Bảng 3.13: Bảng kết quả yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ 2050 (103 m3)............... 68 Bảng 3.14: Bảng kết quả yêu cầu nước cho ngành du lịch thời kỳ 2050 (103 m3) ...... 69 Bảng 3.15: Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước toàn hệ thống thời kỳ 2030 .... 69 Bảng 3.16. Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước tại công trình đầu mối của toàn hệ thống thời kỳ 2030 .................................................................................................... 70 Bảng 3.17: Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước toàn hệ thống thời kỳ 2050 .... 70 Bảng 3.18. Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước tại công trình đầu mối của toàn hệ thống thời kỳ 2050 .................................................................................................... 70 Bảng 3.19. Tổng hợp các thông số dòng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Quan Sơn thời kỳ 2030 ................................................................................................................... 71 Bảng 3.20. Phân phối dòng chảy đến hồ Quan Sơn thời kỳ 2030 kịch bản phát thải trung bình(B2). .............................................................................................................. 71 Bảng 3.21. Tổng hợp các thông số dòng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Quan Sơn thời kỳ 2050 ................................................................................................................... 72 Bảng 3.22. Phân phối dòng chảy đến hồ Quan Sơn thời kỳ 2050 kịch bản phát thải viii trung bình(B2). ..............................................................................................................72 Bảng 3.23. Quan hệ giữa cao trình và dung tích hồ, diện tích hồ .................................77 Bảng 3.24. Xác định dung tích hữu ích V hi khi chưa tính tổn thất ...............................78 Bảng 3.25. Xác định tổn thất do thấm và bốc hơi .........................................................80 Bảng 3.26. Xác định dung tích hữu ích V hi khi tính đến tổn thất .................................81 Bảng 3.27. Xác định tổn thất do thấm và bốc hơi (lần 2)..............................................82 Bảng 3.28. Xác định dung tích hiệu dụng V hd khi tính đến tổn thất (lần 2) .................82 Bảng 3.29. Kết quả tính toán dung tích hữu ích của hồ chứa nước Quan Sơn khi tính đến tổn thất thời kỳ 2030 dưới tác động của Biến đổi khí hậu......................................83 Bảng 3.30. Kết quả tính toán dung tích hữu ích V hi khi tính đến tổn thất thời kỳ 2030 dưới tác động của BĐKH và phát triển kinh tế xã hội ..................................................84 Bảng 3.31. Kết quả tính toán dung tích hữu ích của hồ chứa nước Quan Sơn khi tính đến tổn thất thời kỳ 2050 dưới tác động của Biến đổi khí hậu......................................85 Bảng 3.32. Kết quả tính toán dung tích hữu ích V hi khi tính đến tổn thất thời kỳ 2050 dưới tác động của BĐKH và phát triển kinh tế xã hội ..................................................86 Bảng 3.33. Bảng so sánh dung tích hữu ích của hồ Quan Sơn thời kỳ 2030 và 2050 so với thời kỳ nền dưới tác động của biến đổi khí hậu ......................................................86 Bảng 3.34. Bảng so sánh dung tích hữu ích của hồ Quan Sơn thời kỳ 2030 và 2050 so với thời kỳ nền dưới tác động của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội ..........86 Bảng 3.35. Xác định dung tích hiệu dụng V hd khi tính đến tổn thất thời kỳ hiện tại ....90 (trường hợp thay đổi cơ cấu cây trồng từ 10% lúa sang ngô) .......................................90 Bảng 3.36. Xác định dung tích hiệu dụng V hd khi tính đến tổn thất thời kỳ 2030........90 (trường hợp thay đổi cơ cấu cây trồng từ 21% lúa sang ngô) .......................................90 Bảng 3.37. Xác định dung tích hiệu dụng V hd khi tính đến tổn thất thời kỳ 2050........91 (trường hợp thay đổi cơ cấu cây trồng từ 40,1% lúa sang ngô) ....................................91 ix DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Môi trường trước đây ...................................................................................... 4 Hình 1.2: Môi trường hiện tại ......................................................................................... 4 Hình 1.3. Mức thay đổi nhiệt độ (oC) tháng trong thế kỷ 21 ở khu vực Hà Nội theo kịch bản trung bình [7] .................................................................................................. 15 Hình 1.4. Mức thay đổi lượng mưa (%) tháng trong thế kỷ 21 ở khu vực Hà Nội theo kịch bản trung bình [7] .................................................................................................. 16 Hình 2.1: Vị trí hồ Quan Sơn, xã Hợp Tiến, huyện Mỹ Đức, Hà Nội .......................... 17 Hình 2.2: Mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế thời kỳ nền ............................... 40 Hình 2.3: Mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế thời kỳ hiện tại ........................ 42 Hình 3.1. Các mực nước đặc trưng và thành phần dung tích hồ chứa .......................... 73 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý điều tiết năm một lần, phương án trữ sớm ......................... 77 Hình 3.3: Biểu đồ đường quan hệ W~ Z ~ F................................................................. 78 x DANH MỤC VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu IPCC Ủy ban liên chính phủ về Biến đổi khí hậu SRES Báo cáo về kịch bản phát thải TNMT Tài nguyên môi trường ĐBSH Đồng bằng sông Hồng ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long UNDP Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc tại Việt Nam WMO Tổ chức khí tượng thế giới xi MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Biến đổi khí hậu (BĐKH) là một trong những thách thức lớn nhất đối với nhân loại trong thế kỷ 21. Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về BĐKH tác động đến các lĩnh vực và đời sống của con người. Hiện tượng thực tế và kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng BĐKH tác động nghiêm trọng tới sản xuất, đời sống và môi trường trên phạm vi toàn cầu, đặc biệt là lĩnh vực nông nghiệp dễ bị tổn thương nhất. Hiện tượng hạn hán khốc liệt và trong thời gian dài đã dẫn đến tình trạng nghèo đói trên diện rộng. Việt Nam trong khoảng 50 năm qua, diễn biến của khí hậu theo chiều hướng cực đoan. Cụ thể, lượng mưa tăng mạnh vào mùa lũ và giảm vào mùa kiệt cùng với nhiệt độ trung bình năm đã tăng khoảng 0,5-0,7 oC; mực nước biển đã dâng khoảng 0,2m. Hiện tượng El-Nino, La-Nina càng tác động mạnh mẽ đến Việt Nam. BĐKH thực sự đã làm cho các thiên tai, đặc biệt là bão, lũ, hạn hán ngày càng ác liệt. Theo tính toán, nhiệt độ trung bình ở Việt Nam có thể tăng lên 3oC và mực nước biển có thể dâng 1,0m vào năm 2100. Nếu mực nước biển dâng (NBD) 1,0m thì hàng năm sẽ có khoảng 40 nghìn km2 đồng bằng ven biển Việt Nam sẽ bị ngập. Hậu quả của BĐKH đối với Việt Nam là rất nghiêm trọng và là một nguy cơ hiện hữu cho mục tiêu xóa đói - giảm nghèo, cho việc thực hiện các mục tiêu thiên niên kỷ và sự phát triển bền vững của đất nước. Các lĩnh vực, ngành, địa phương dễ bị tổn thương và chịu tác động mạnh mẽ nhất của BĐKH là tài nguyên nước, nông nghiệp và an ninh lương thực, sức khỏe con người ở các vùng đồng bằng và dải ven biển. Nó làm tăng các thiên tai lũ lụt và hạn hán ngày càng khốc liệt như hạn hán năm 2008 và lũ tháng 10 năm 2010 làm cho đời sống của người dân vô cùng khó khăn, sản xuất nông nghiệp thiệt hại to lớn, ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế xã hội của nước ta. Thành phố Hà Nội là một thành phố thuộc miền Bắc nước ta bị ảnh hưởng nhiều bởi thời tiết khắc nhiệt và thiên tai. Vào mùa Hè thường bị hạn hán, dẫn đến tình trạng thiếu nước ngọt cho sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp. Mùa mưa thường xuất hiện lũ lớn kéo dài, gây ngập lụt nghiêm trọng. Hàng năm, bão, áp thấp nhiệt đới thường 1 xuyên uy hiếp các huyện thị gần sông và ngập úng vùng nội đồng, hạ du các hồ chứa nước lớn gây thiệt hại nặng nề về người và tài sản, ảnh hưởng lớn đến phát triển kinh tế - xã hội và đời sống dân sinh. Trước những thực trạng và biến động thời tiết khó lường như vậy, vấn đề đặt ra là chúng ta phải đánh giá được những ảnh hưởng của BĐKH, đồng thời phải có kế hoạch dài hạn nhằm trước hết là phòng ngừa, giảm thiểu các thiên tai, lũ lụt sau đó là có biện pháp ứng phó kịp thời trợ giúp ngành nông nghiệp khắc phục các ảnh hưởng của BĐKH. Hiện nay, có rất ít nghiên cứu về ảnh hưởng của BĐKH tới hệ thống thuỷ lợi nói chung và hệ thống tưới nói riêng, đặc biệt là nghiên cứu đồng thời ảnh hưởng của BĐKH và PTKT đến sự thiếu hụt nước phục vụ sản xuất phát triển kinh tế của hạ du hồ chứa. Hồ chứa Quan Sơn thuộc huyện Mỹ Đức – TP Hà Nội được xây dựng từ năm 1960. Những năm gần đây, trong quy hoạch phát triển đô thị của thành phố Hà Nội, dân số tăng nhanh và sự phát triển nhanh chóng về cơ sở hạ tầng trên địa bàn huyện Mỹ Đức cùng với chiến lược phát triển kinh tế, công, nông nghiệp phía hạ du hồ Quan Sơn đã đặt ra yêu cầu cấp nước rất lớn. Hơn nữa khi quy hoạch để xây dựng hồ trước đây chưa đề cập đến ảnh hưởng của BĐKH và phát triển kinh tế - xã hội trong tương lai, do đó nhu cầu nước cho hạ lưu hồ Quan Sơn cho các giai đoạn sau này là vấn đề phức tạp, cần được giải quyết. Xuất phát từ những vấn đề trên, tôi thấy rằng việc nghiên cứu: “Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu (BĐKH) và phát triển kinh tế - xã hội đến sự thiếu hụt nước cấp hồ chứa Quan Sơn, huyện Mỹ Đức, Tp Hà Nội” là hết sức cần thiết. 2. MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 2.1. Mục đích Trên cơ sở phân tích xác định mức độ ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến nhu cầu nước của hạ du hồ chứa Quan Sơn theo các kịch bản biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế; xác định mức độ ảnh hưởng của BĐKH và phát triển kinh tế đến sự thiếu hụt nước, qua đó đề xuất giải pháp để hạn chế và khắc phục những ảnh hưởng của BĐKH 2 đến việc sản xuất nông nghiệp cũng như các ngành kinh tế khác, nhằm nhằm đảo bảo khả năng cấp nước của hồ chứa. 2.2. Phạm vi nghiên cứu Huyện Mỹ Đức, Hà Nội. 3. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Cách tiếp cận - Theo quan điểm hệ thống. - Theo quan điểm thực tiễn và tổng hợp đa mục tiêu. - Theo quan điểm bền vững. - Theo sự tham gia của người hưởng lợi. 3.2. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp điều tra, thu thập phân tích, xử lý, tổng hợp số liệu. Phương pháp này ứng dụng trong chương 1 và 2. Cụ thể, điều tra, thu thập và phân tích số liệu cơ bản về khí tượng thủy văn, thổ nhưỡng đất đai và cây trồng... - Phương pháp kế thừa có chọn lọc. Phương pháp này kế thừa những một số nội dung, phương pháp nghiên cứu của các nghiên cứu và công trình đã được công bố. - Phương pháp phân tích hệ thống, phương pháp thống kê xác xuất. Phương pháp này ứng dụng trong tính toán các yếu tố khí tượng thủy văn, phân tích kết quả tính toán. - Phương pháp mô hình toán, thủy văn, thủy lực. Phương pháp này ứng dụng trong nghiên cứu của chương 2 và 3 trong tính toán nhu cầu nước, cân bằng nước, điều tiết... 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về biến đổi khí hậu Hình 1.2: Môi trường hiện tại Hình 1.1: Môi trường trước đây Khí hậu là trạng thái khí quyển ở nơi nào đó, được đặc trưng bởi các trị số trung bình nhiều năm về nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, lượng bốc thoát hơi nước, mây, gió... Như vậy, khí hậu phản ánh giá trị trung bình nhiều năm của thời tiết và nó thường có tính chất ổn định, ít thay đổi. Định nghĩa: “Biến đổi khí hậu trái đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thủy quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi các nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo”. Biến đổi khí hậu là những biến đổi trong môi trường vật lý hoặc sinh học gây ra những ảnh hưởng có hại đáng kể đến thành phần, khả năng phục hồi hoặc sinh sản của các hệ sinh thái tự nhiên hoặc đến hoạt động của các hệ thống kinh tế - xã hội hoặc đến sức khỏe và phúc lợi của con người (Theo công ước chung của LHQ về biến đổi khí hậu). 1.1.1. Tình hình biến đổi khí hậu trên thế giới Trong lịch sử địa chất của trái đất chúng ta, sự biến đổi khí hậu đã từng nhiều lần xảy ra với những thời kỳ lạnh và nóng kéo dài hàng vạn năm mà chúng ta gọi là thời kỳ băng hà. Xét về nguyên nhân gây nên sự thay đổi khí hậu này, chúng ta có thể thấy đó là do sự biến động và thay đổi độ nghiêng trục quay trái đất, sự thay đổi quỹ đạo quay 4 của trái đất quanh mặt trời, vị trí các lục địa và đại dương và đặc biệt là sự thay đổi trong thành phần khí quyển. Trong khi những nguyên nhân đầu là những nguyên nhân hành tinh, thì nguyên nhân cuối cùng lại có sự tác động rất lớn của con người mà chúng ta gọi đó là sự làm nóng bầu khí quyển hay hiệu ứng nhà kính. Chính lượng khí CO 2 chứa nhiều trong khí quyển sẽ tác dụng như một lớp kính giữ nhiệt lượng tỏa ngược vào vũ trụ của trái đất. Cùng với khí CO 2 còn có một số khí khác cũng được gọi chung là khí nhà kính như NO x , CH 4 , CFC. Với những gia tăng mạnh mẽ của nền sản xuất công nghiệp và việc sử dụng các nhiên liệu hoá thạch (dầu mỏ, than đá..), theo kịch bản phát thải B2 –Bộ Tài nguyên Môi trường 2012 cho thấy nhiệt độ toàn cầu sẽ gia tăng từ 1,4oC đến 5,8oC từ 1990 đến 2100 và vì vậy sẽ kéo theo những nguy cơ ngày càng sâu sắc đối với chất lượng sống của con người. Sự biến đổi khí hậu toàn cầu đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng. Thời tiết khắc nghiệt, lượng mưa thay đổi: Cũng như những thay đổi khí hậu, thời tiết cực đoan như sóng nhiệt, hạn hán, mưa lớn và tuyết, bão và lũ lụt đang trở nên thường xuyên hơn hoặc mạnh hơn. Phía nam và trung tâm châu Âu đã thấy sóng nhiệt thường xuyên hơn, cháy rừng và hạn hán. Lượng mưa cũng thay đổi. Tại châu Âu, khu vực Địa Trung Hải đang trở nên khô hơn, thậm chí còn dễ bị hạn hán và cháy rừng. Trong khi đó ở Bắc Âu lượng mưa lại nhiều hơn và lũ lụt mùa đông xảy ra phổ biến. Biến đổi khí hậu dự kiến sẽ gây ra những thay đổi đáng kể về chất lượng và nguồn dồi dào sẵn có của tài nguyên nước. 1.1.2. Tình hình biến đổi khí hậu tại Việt Nam 1.1.2.1 Xu thế Biến đổi khí hậu ở Việt Nam Theo các kịch bản biến đổi khí hậu, vào cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm ở nước ta tăng khoảng 2 - 3oC, tổng lượng mưa năm và lượng mưa mùa mưa tăng, trong khi đó lượng mưa mùa khô lại giảm, mực nước biển có thể dâng khoảng từ 75 cm đến 1 m so với thời kỳ 1980 - 1999. Nếu mực nước biển dâng cao 1m, khoảng 10 - 12% dân số nước ta bị ảnh hưởng trực tiếp và tổn thất khoảng 10% GDP. Tác động của biến đổi khí hậu đối với nước ta là rất nghiêm trọng, là nguy cơ hiện hữu cho mục tiêu xoá 5 đói giảm nghèo, cho việc thực hiện các mục tiêu thiên niên kỷ và sự phát triển bền vững của đất nước. Trong những năm qua, dưới tác động của biến đổi khí hậu, tần suất và cường độ thiên tai ngày càng gia tăng, gây ra nhiều tổn thất to lớn về người, tài sản, các cơ sở hạ tầng về kinh tế, văn hoá, xã hội, tác động xấu đến môi trường. Chỉ tính trong 10 năm gần đây (2001 - 2010), các loại thiên tai như: Bão, lũ, lũ quét, sạt lở đất, úng ngập, hạn hán, xâm nhập mặn và các thiên tai khác đã làm thiệt hại đáng kể về người và tài sản, đã làm chết và mất tích hơn 9.500 người, giá trị thiệt hại về tài sản ước tính chiếm khoảng 1,5% GDP/năm. Hiện tượng El Nino và La Nina ảnh hưởng mạnh đến nước ta trong vài thập kỷ gần đây, gây ra nhiều đợt nắng nóng, rét đậm rét hại kéo dài có tính kỷ lục. Dự đoán vào cuối thế kỷ XXI, nhiệt độ trung bình nước ta tăng khoảng 3oC và sẽ tăng số đợt và số ngày nắng nóng trong năm; mực nước biển sẽ dâng cao lên 1m. Như vậy có thể thấy thách thức từ biến đổi khí hậu đối với Việt Nam là rất lớn. Nếu Việt Nam không có những giải pháp ứng phó phù hợp hiệu quả thì hậu quả sẽ rất lớn, có thể là 8-10% GDP theo một số nghiên cứu gần đây. 1.1.2.2. Tác động tiềm tàng của Biến đổi khí hậu ở Việt Nam tới phát triển kinh tế-xã hội a. Tác động của nước biển dâng Việt Nam có bờ biển dài 3.260km, hơn một triệu km2 lãnh hải và trên 3.000 hòn đảo gần bờ và hai quần đảo xa bờ, nhiều vùng đất thấp ven biển. Những vùng này hàng năm phải chịu ngập lụt nặng nề trong mùa mưa và hạn hán, xâm nhập mặn trong mùa khô. Biến đổi khí hậu và nước biển dâng có thể làm trầm trọng thêm tình trạng nói trên, làm tăng diện tích ngập lụt, gây khó khăn cho thoát nước, tăng xói lở bờ biển và nhiễm mặn nguồn nước ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và nước sinh hoạt, gây rủi ro lớn đến các công trình xây dựng ven biển như đê biển, đường giao thông, bến cảng, các nhà máy, các đô thị và khu vực dân cư ven biển. Hiện tượng nước biển dâng dẫn đến sự xâm thực của nước mặn vào nội địa, ảnh hưởng trực tiếp đến nguồn nước ngầm, nước sinh hoạt cũng như nước và đất sản xuất nông - công nghiệp. Nếu nước 6 biển dâng lên 1m sẽ làm mất 12,2% diện tích đất là nơi cư trú của 23% dân số (17 triệu người) của nước ta. b. Tác động của các hiện tượng thời tiết cực đoan Sự gia tăng của các hiện tượng thời tiết cực đoan và thiên tai, cả về tần số và cường độ do Biến đổi khí hậu là mối đe doạ thường xuyên, trước mắt và lâu dài đối với tất cả các lĩnh vực, các vùng và các cộng đồng. Bão, lũ lụt, hạn hán, mưa lớn, nắng nóng, tố, lốc là thiên tai xảy ra hàng năm ở nhiều vùng trong cả nước, gây thiệt hại cho sản xuất và đời sống. Thống kê của Bộ Tài nguyên Môi trường cho thấy, trong 10 năm trở lại đây, thiên tai làm chết và mất tích khoảng 9.500 người, thiệt hại về tài sản ước tính chiếm khoảng 1,5% GDP mỗi năm. Chỉ trong năm 2013 cho đến thời điểm này, đã có hơn 10 cơn bão xuất hiện trên biển Đông, trong đó có 5 cơn bão đổ bộ vào đất liền. Trong tháng 11/2013, thiên tai làm 54 người chết, mất tích và 93 người bị thương; hơn 600 ngôi nhà bị sập, cuốn trôi; gần 260.000 ngôi nhà bị ngập nước, sạt lở, tốc mái, v.v... BĐKH sẽ gia tăng mạnh ở Bắc Trung Bộ với nhiều loại thiên tai khắc nghiệt hơn ảnh hưởng tới nhiều lĩnh vực trong đời sống. c. Tác động của sự nóng lên toàn cầu Nhiệt độ tăng lên ảnh hưởng đến các hệ sinh thái tự nhiên, làm dịch chuyển các ranh giới nhiệt của các hệ sinh thái lục địa và hệ sinh thái nước ngọt, làm thay đổi cơ cấu các loài thực vật và động vật ở một số vùng, một số loài có nguồn gốc ôn đới và á nhiệt đới có thể bị mất đi dẫn đến suy giảm tính đa dạng sinh học. Đối với sản xuất nông nghiệp, cơ cấu cây trồng vật nuôi và mùa vụ có thể thay đổi ở một số vùng, trong đó vụ đông ở miền Bắc có thể bị rút ngắn lại, thậm chí không có vụ đông, vụ mùa thì kéo dài hơn. Điều đó đòi hỏi phải thay đổi kỹ thuật canh tác. Nhiệt độ tăng và tính biến động của nhiệt độ lớn hơn, kể cả các nhiệt độ cực đại và cực tiểu, cùng với biến đổi của các yếu tố thời tiết khác và thiên tai làm tăng khả năng phát triển sâu bệnh, dịch bệnh, dẫn đến giảm năng suất và sản lượng, tăng nguy cơ rủi ro đối với nông nghiệp và an ninh lương thực. 7 Nhiệt độ và độ ẩm tăng cao làm gia tăng sức ép về nhiệt độ với cơ thể con người, nhất là người già và trẻ em, làm tăng bệnh tật, đặc biệt là các bệnh nhiệt đới, bệnh truyền nhiễm. Sự gia tăng nhiệt độ còn ảnh hưởng đến các lĩnh vực khác như năng lượng, giao thông vận tải, công nghiệp, xây dựng, du lịch, thương mại. 1.1.2.3. Tác động tiềm tàng của biến đổi khí hậu ở Việt Nam đối với tài nguyên nước và các công trình thủy lợi. (1).Tác động tới tài nguyên nước Do tác động của biến đổi khí hậu, tài nguyên nước phải chịu thêm nguy cơ suy giảm do hạn hán ngày một tăng ở một số vùng, mùa, ảnh hưởng trực tiếp đến nông nghiệp, cung cấp nước ở nông thôn, thành thị và sản xuất thủy điện. Chế độ mưa thay đổi có thể gây lũ lụt nghiêm trọng vào mùa mưa, và hạn hán vào mùa khô, tăng mâu thuẫn trong khai thác và sử dụng tài nguyên nước. Những thay đổi về mưa sẽ dẫn tới những thay đổi về dòng chảy của các sông, tần suất và cường độ các trận lũ, hạn hán. Nhiệt độ tăng lên sẽ làm tan băng tuyết ở nhiều núi cao, dẫn đến tăng dòng chảy ở các sông và gia tăng lũ lụt. Sau một thời gian khi băng trên núi tan hết. nguồn cung cấp nước sẽ cạn, lũ lụt sẽ giảm và dòng chảy các sông sẽ giảm đi rất nhiều. Những đợt hạn hán trầm trọng kéo dài có thể ảnh hưởng đến xã hội với quy mô rộng hơn nhiều so với lũ lụt. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến nguồn tài nguyên nước. Nguồn nước mặt khan hiếm trong mùa khô gây hạn hán, và quá dư thừa trong mùa mưa gây lũ lụt. Nguồn nước ngầm bị suy giảm do thiếu nguồn bổ sung. Sự gia tăng nhanh chóng diện tích hoang mạc ở các vùng khô hạn, bán khô hạn, kể cả một số vùng ẩm ướt do khí hậu và BĐKH. Tại các tỉnh miền núi phía Bắc, nơi còn nhiều vùng đồi núi trọc đang bị mưa lũ làm lở đất, xói mòn và suy thoái đến khô cằn hoang mạc. Đây là những vấn đề đáng lo ngại, là thách thức lớn cho việc sử dụng đất của nước ta hiện nay. 8