Tài liệu đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế đến khả năng cấp nước của hồ chứa láng trẽ, huyện chí linh, tỉnh hải dương

LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian thực hiện, dưới sự hướng dẫn tận tình của TS. Lê Văn Chín, được sự ủng hộ động viên của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, cùng sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật Tài nguyên nước đúng thời hạn và nhiệm vụ với đề tài: “ Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế đến khả năng cấp nước của hồ chứa Lãng Trẽ, huyện Chí Linh, tỉnh Hải Dương’’ Tuy nhiên do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do đó, tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo cũng như những ý kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp. Qua đây tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS. Lê Văn Chín, người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cung cấp những tài liệu, những thông tin cần thiết cho tác giả hoàn thành luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Thủy Lợi, các thầy cô giáo Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, các thầy cô giáo bộ môn đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các cơ quan, đơn vị đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong quá trình điều tra thu thập tài liệu cho Luận văn này. Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, cơ quan, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện và khích lệ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2014 Tác giả Kim Thị Chúc Mai LỜI CAM KẾT Tên tác giả : Kim Thị Chúc Mai Học viên cao học : CH21Q11 Người hướng dẫn : TS Lê Văn Chín Tên đề tài luận văn : ’’ Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế đến khả năng cấp nước của hồ chứa Lãng Trẽ, huyện Chí Linh, tỉnh Hải Dương ’’ Tác giả xin cam đoan đề tài luận văn được làm dựa trên các số liệu, tư liệu được thu thập từ nguồn thực tế, được công bố trên báo cáo của các cơ quan nhà nước.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 ,ngày tháng 11 năm 2014 Tác giả Kim Thị Chúc Mai 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: ...........................................................................................2 3. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: .................................3 3.1. Cách tiếp cận: ....................................................................................................3 3.2. Theo phương pháp nghiên cứu: .........................................................................3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN .....................................................................................4 1.1. TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU .........................................................4 1.1.1 Quan niệm về biến đổi khí hậu .....................................................................4 1.1.2 Các nguyên nhân chính gây ra BĐKH .........................................................4 1.1.3 Tình hình biến đổi khí hậu trên thế giới .......................................................5 1.1.4. Tình hình biến đổi khí hậu tại Việt Nam......................................................6 1.2. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ............................................16 1.2.1 Trong nước .................................................................................................16 1.2.2 Ngoài nước .................................................................................................17 CHƯƠNG 2 HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH VÀ KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC CỦA HỒ CHỨA LÃNG TRẼ ................................................................................22 2.1. HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI HỒ LÃNG TRẼ, HUYỆN CHÍ LINH, TỈNH HẢI DƯƠNG ............................................................22 2.1.1. Vị trí công trình và các thông số kỹ thuật .................................................22 2.1.2. Tóm tắt các đặc trưng thiết kế ...................................................................24 2.1.3. Nhiệm vụ công trình ..................................................................................26 2.1.4. Đặc điểm địa hình......................................................................................26 2.1.5.Các yếu tố khí tượng thủy văn ....................................................................26 2.2. TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN .............................32 2.3 TÍNH TOÁN NHU CẦU NƯỚC CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG DÙNG NƯỚC TRONG HỆ THỐNG Ở HIỆN TẠI .......................................................................36 2.3.1. Ý nghĩa tính toán nhu cầu nước .................................................................36 2.3.2. Cơ sở tính toán chế độ tưới cho lúa chiêm ................................................37 2.3.3. Cơ sở tính toán chế độ tưới cho lúa mùa ..................................................41 2.3.4. Cơ sở tính toán chế độ tưới cho cây trồng cạn .........................................42 2.3.5. Tài liệu về thời vụ, cây trồng .....................................................................43 2.3.6.Nhu cầu nước cho cây trồng thời kỳ nền 1980-1999 .................................49 2.3.7. Tính toán nhu cầu nước cho thời kỳ hiện tại 2000-2012...........................60 2.4 TÍNH TOÁN SƠ BỘ CÂN BẰNG NƯỚC VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC CỦA HỒ CHỨA LÃNG TRẼ TRONG ĐIỀU KIỆN HIỆN TẠI ....69 CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC CỦA HỒ CHỨA LÃNG TRẼ ...................................70 3.1. TÍNH NHU CẦU NƯỚC THEO CÁC KỊCH BẢN BĐKH CỦA BỘ TM&MT NĂM 2012..............................................................................................70 3.1.1. Lựa chọn kịch bản BĐKH .........................................................................70 3.1.2. Tính toán yêu cầu dùng nước của toàn hệ thống trong tương lai .............73 3.2. TÍNH TOÁN NGUỒN NƯỚC ĐẾN VÀ ĐIỀU TIẾT HỒ ............................84 3.2.1. Mục đích, ý nghĩa tính toán .......................................................................84 3.2.2. Các hạng mục tính toán .............................................................................85 3.2.3. Tính toán dòng chảy năm và phân phối dòng chảy năm thiết kế cho lưu vực hồ Láng Trẽ ...................................................................................................85 3.2.4. Tính toán lượng bốc hơi thiết kế................................................................94 3.2.5 Xác định dung tích chết của hồ chứa .........................................................97 3.2.6. Xác định dung tích hiệu dụng với yêu cầu cấp nước cố định ..................101 3.3. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC THEO CÁC KỊCH BẢN BĐKH .........110 3.4. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BĐKH ĐẾN KHẢ NĂNG CẤP NƯỚC CỦA HỆ THỐNG HỒ CHỨA LÃNG TRẼ. .......................................................111 3.5. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH PHÙ HỢP ỨNG PHÓ VỚI ẢNH HƯỞNG CỦA BĐKH..........................................................................................112 3.6. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP PHI CÔNG TRÌNH HỢP LÝ ỨNG PHÓ VỚI ẢNH HƯỞNG CỦA BĐKH..........................................................................................113 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ....................................................................................115 I. KẾT LUẬN .......................................................................................................115 II. KIẾN NGHỊ .....................................................................................................116 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................117 PHỤ LỤC ...............................................................................................................118 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Vị trí hồ chứa nước Láng Trẽ - Thị Xã Chí Linh- Hải Dương .................24 Hình 2.2. Bảng nhập dữ liệu khí tượng và kết quả tính toán ET0 ............................49 Hình 2.3. Bảng nhập dữ liệu và kết quả tính toán mưa hiệu quả lúa vụ chiêm ........50 Hình 2.4. Bảng nhập dữ liệu về cây lúa chiêm ........................................................51 Hình 2.5. Bảng dữ liệu về đất vụ Chiêm ...................................................................51 Hình 2.6: Bảng kết quả tính chế độ tưới cho lúa vụ chiêm 1980-1999 ....................52 Hình 2.7. Nhập dữ liệu về cây lúa mùa 1980-1999 .................................................53 Hình 2.8. Kết quả tính mức tưới cho lúa mùa1980-1999 .........................................54 Hình 2.9: Nhập dữ liệu về đậu tương 1980-1999 ...................................................55 Hình 2.10: Kết quả tính mức tưới cho đậu tương .....................................................55 Hình 2.11: Nhập dữ liệu về ngô ...............................................................................56 Hình 2.12: Kết quả tính mức tưới cho ngô ...............................................................56 Hình 2.13: Nhập dữ liệu cho khoai tây .....................................................................57 Hình 2.14: Kết quả tính mức tưới cho khoai tây.......................................................58 Hình 2.15: Bảng nhập dữ liệu và kết quả tính toán mưa hiệu quả 2000-2012 .........60 Hình 2.16: Kết quả tính mức tưới lúa vụ chiêm........................................................61 Hình 2.17: Kết quả tính mức tưới cho lúa vụ mùa 2000-2012 ................................62 Hình 2.18: Kết quả tính mức tưới cho đậu tương 2000-2012 ..................................63 Hình 2.19: Kết quả tính mức tưới cho ngô 2000-2012 .............................................64 Hình 2.20: Kết quả tính mức tưới cho khoai tây 2000-2012 ....................................65 Hình3.1 : Mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế ..............................................93 Hình 3.2. Các mực nước đặc trưng và thành phần dung tích hồ chứa ......................97 Hình 3.4 Biểu đồ đường quan hệ W~ Z ~ F............................................................104 DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1: Mức thay đổi kịch bản về nhiệt độ và lượng mưa theo kịch bản B2 .......20 Bảng 1-2: Mức tăng nhiệt độ trung bình năm (0C)...................................................20 Bảng 2.1. Thông số hồ chứa nước.............................................................................25 Bảng 2.2. Nhiệt độ trung bình tháng và năm các trạm trong và lân cận tỉnh Hải Dương ........................................................................................................................27 Bảng 2.3. Độ ẩm tương đối trung bình tại khu vực nghiên cứu................................28 Bảng 2.4 Lượng mưa trung bình năm tại khu vực nghiên cứu ................................28 Bảng 2.5 Số giờ nắng trung bình năm tại khu vực nghiên cứu ................................29 Bảng 2.6 Bốc hơi trung bình tháng ..........................................................................29 Bảng 2.8: Số cơn bão đổ bộ vào các đoạn bờ và số lần xuất hiện các cấp nước dâng .31 Bảng2-9: Kết quả tính toán các thông số thống kê Xtb;Cs; Cv ................................33 Bảng 2-10: Bảng thống kê chọn mô hình mưa đại diện ứng với từng thời vụ .........33 Bảng 2-11: Mô hình mưa vụ chiêm ứng với tần suất thiết kế P=85% ......................34 Bảng 2.12: Mô hình mưa vụ mùa ứng với tần suất thiết kế P=85% .........................34 Bảng 2-13: Mô hình mưa vụ đông ứng với tần suất thiết kế P=85%........................34 Bảng 2-14: Mô hình mưa phân phối lại ứng với tần suất thiết kế P=85%................34 Bảng 2-15: Kết quả tính toán các thông số thống kê Xtb;Cs; Cv .............................35 Bảng 2-16: Bảng thống kê chọn mô hình mưa đại diện ứng với từng thời vụ .........35 Bảng 2-17: Mô hình mưa vụ chiêm ứng với tần suất thiết kế P=85% ......................35 Bảng 2-18: Mô hình mưa vụ mùa ứng với tần suất thiết kế P=85% .........................35 Bảng 2-19: Mô hình mưa vụ đông ứng với tần suất thiết kế P=85%........................36 Bảng 2-20: Mô hình mưa phân phối lại ứng với tần suất thiết kế P=85%................36 Bảng 2.22:. Diện tích phục vụ của Hồ ......................................................................44 Bảng 2.23: Thời kỳ sinh trưởng và hệ số cây trồng của lúa .....................................44 Bảng 2.26: Chỉ tiêu cơ lý của đất ..............................................................................46 Bảng 2.27: Tổng hợp mức tưới cho lúa vụ chiêm 1980-1999 ..................................52 Bảng 2.28: Tổng hợp mức tưới cho lúa vụ mùa 1980-1999 .....................................54 Bảng 2.29: Tổng hợp mức tưới cho đậu tương .........................................................56 Bảng 2.31: Tổng hợp mức tưới cho khoai tây ..........................................................58 Bảng2.32: Tổng hợp kết quả tính toán nhu cầu nước ...............................................58 Bảng 2.33: Tổng mức tưới cho cây trồng vùng nghiên cứu thời kỳ nền ..................59 Bảng 2.34: Tổng hợp mức tưới cho lúa vụ chiêm 2000-2012 ..................................61 Bảng 2.35: Tổng hợp mức tưới cho lúa vụ mùa 2000-2012 .....................................62 Bảng 2.36: Tổng hợp mức tưới cho đậu tương 2000-2012 .......................................63 Bảng 2.37: Tổng mức tưới cho ngô 2000-2012 ........................................................64 Bảng 2.38 : Tổng mức tưới cho khoai tây 2000-2012 ..............................................65 Bảng 2.39: Tổng hợp kết quả tính toán nhu cầu nước ..............................................65 Bảng 2.41 : Bảng kết quả yêu cầu nước dùng cho sinh hoạt (103m3) .....................67 Bảng 2.42 : Bảng kết quả yêu cầu nước dùng cho ngành du lịch (103m3) ............68 Bảng 2.43 : Bảng kết quả yêu cầu nước dùng cho công nghiệp (103m3) ..............68 Bảng 2.44: Tổng hợp nhu cầu nước dùng toàn hệ thống (103m3) ...........................68 Bảng 3.1: Mức tăng nhiệt độ trung bình ( 0C ) so với các thời kỳ 1980-1999 ở các vùng khí hậu của Việt Nam theo các kịch bản phát thải trung bình B2 ...................70 Bảng 3.2: Nhiệt độ ở hồ Lãng Trẽ các năm trong tương lai theo kịch bản phát thải o trung bình ( C ) ..........................................................................................................71 Bảng 3.3: Mức thay đổi lượng mưa (%) so với thời kỳ 1980- 1999 ở các vùng khí hậu của Việt Nam theo các kịch bản phát thải trung bình (B2) ................................72 Bảng 3.4: Lượng mưa trong tương lai lưu vực hồ Lãng Trẽ theo kịch bản phát thải trung bình (B2) ..........................................................................................................72 Bảng 3.5: Tổng lượng dòng chảy đến hồ Lãng Trẽ các năm trong tương lai kịch bản phát thải trung bình(B2). ...........................................................................................73 Bảng 3.6: Cơ cấu cây trồng giai đoạn 2020 và 2050 ................................................74 Bảng 3.7: Tổng hợp kết quả tính toán nhu cầu nước cho cây trồng thời kỳ 2020 ....74 Bảng 3.8: Tổng mức tưới cho cây trồng thời kỳ 2020 ..............................................75 Bảng 3.9: Tổng hợp kết quả tính toán nhu cầu nước cho cây trồng thời kỳ 2050 ....75 Bảng 3.10: Tổng mức tưới cho cây trồng thời kỳ 2050 ............................................76 Bảng 3.11: Tổng mức tưới cho cây trồng thời kỳ 2020 khi diện tích thay đổi .........76 Bảng 3.12: Tổng mức tưới cho cây trồng thời kỳ 2050 khi diện tích thay đổi .........77 Bảng 3.13: Bảng yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ 2020 (10 3 m3 ) ......................78 Bảng 3.14: Bảng yêu cầu nước cho ngành du lịcht thời kỳ 2020 (10 3 m3 ) ..............78 Bảng 3.15: Bảng yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ 2050 (10 3 m3 ) .......................78 Bảng 3.16: Bảng yêu cầu nước cho ngành du lịch thời kỳ 2050 (10 3 m3 ) ................79 Bảng 3.17: Bảng yêu cầu nước cho công nghiệp thời kỳ 2020 (10 3 m3 ) ..................79 Bảng 3.18: Bảng yêu cầu nước cho công nghiệp thời kỳ 2050 (10 3 m3 ) ..................79 Bảng3.19: Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước toàn hệ thống thời kỳ 2020 .80 Bảng 3.20: Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước toàn hệ thống thời kỳ 2050 80 Bảng 3.21: Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước toàn hệ thống thời kỳ 2020 81 Bảng 3.22: Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước toàn hệ thống thời kỳ 2050 81 Bảng 3-23: Bảng so sánh nhu cầu nước các loại cây trồng trong tương lai so với thời kỳ nền có kể đến biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế ............................................82 Bảng 3-24: Bảng so sánh nhu cầu nước của toàn hệ thống trong tương lai so với thời kỳ nền có kể đến biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế ............................................83 Bảng 3-25: Bảng so sánh nhu cầu nước các ngành trong tương lai có kể đến biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế ................................................................................84 Bảng3.26 : Tổng hợp các thông số dòng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Láng Trẽ ...................................................................................................................................89 Bảng3.27. Phân phối dòng chảy mùa lũ, mùa giới hạn, mùa chuyển tiếp ...............93 Bảng 3.28: Phân phối bốc hơi mặt nước hồ chứa nước Láng Trẽ ............................95 Bảng3.29: Bảng phân phối bốc hơi phụ thêm theo tháng khi có hồ chứa ................96 Bảng 3.31 – Xác định dung tích hiệu dụng Vhd khi chưa tính tổn thất..................105 Bảng3.32– Xác định tổn thất do thấm và bốc hơi ...................................................107 Bảng 3.33: Xác định dung tích hiệu dụng Vhd khi tính đến tổn thất .....................108 Bảng 3.35: So sánh các thông số kỹ thuật của hồ Lãng Trẽ ...................................110 Bảng 3.36: So sánh các thông số kỹ thuật của hồ Lãng Trẽ thời kỳ nền và nhu cầu nước thời kỳ 2020-2050 ..........................................................................................110 Bảng 3.37: So sánh nhu cầu tổng cộng của hệ thống và lượng nước đến khi kể đến ảnh hưởng của BĐKH và phát triển kinh tế xã hội .................................................110 1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: Biến đổi khí hậu (BĐKH), mà trước hết 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. Ở Việt Nam, trong khoảng 50 năm qua, nhiệt độ trung bình năm đã tăng khoảng 0,70C, mực nước biển đã dâng khoảng 20 cm. Hiện tượng El-Nino, La-Nina ngày 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 1 m, khoảng 40 nghìn km2 đồng bằng ven biển Việt Nam sẽ bị ngập hàng năm, trong đó 90% diện tích thuộc các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long bị ngập hầu như hoàn toàn (Bộ TNMT, 2003). Hậu quả của BĐKH đối với Việt Nam là nghiêm trọng và là một nguy cơ hiện hữu cho mục tiêu xoá 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 biến đổi khí hậu là: tài nguyên nước, nông nghiệp và an ninh lương thực, sức khoẻ; các vùng đồng bằng và dải ven biển. Hiện nay, có rất ít nghiên cứu chi tiết về ảnh hưởng của BĐKH tới hệ thống thuỷ lợi nói chung và hệ thống tưới nói riêng, đặc biệt là khu vực tỉnh Hải Dương một tỉnh có nền sản xuất nông nghiệp là chủ yếu thì chưa có một nghiên cứu nào về ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến hệ thống tưới và đặc biệt là hệ thống hồ chứa. Tỉnh Hải Dương là một trong những tỉnh miền Bắc nước ta bị ảnh hưởng bởi thiên tai. Vào mùa hạ 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 xuyên uy hiếp các huyện thị gần sông và ngập úng vùng nội đồng, hạ du các hồ chứa nước lớn như Lãng Trẽ, Đáp Khê… gây thiệt hại nặng nề về người và tài sản, ảnh hưởng đến phát triển kinh tế- xã hội và đời sống dân sinh. 2 Hệ thống tưới hồ Lãng Trẽ huyện Chí Linh, tỉnh Hải Dương là một trong số những hồ có dung tích khá lớn, quan trọng và là hệ thống điển hình của tỉnh Hải Dương. Công trình thủy lợi Hồ chứa nước Láng Trẽ nằm trên địa bàn phường Hoàng Tiến, Thị xã Chí Linh – tỉnh Hải Dương. Công trình được nhà nước đầu tư xây dựng năm 1961 với nhiệm vụ thiết kế: Cung cấp nước tưới cho 170ha diện tích đất canh tác của xã Hoàng Tiến, thuộc công trình cấp III. Hệ thống hồ Lãng Trẽ có tầm quan trọng hết sức to lớn tới việc phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Hải Dương nói chung và thị xã Chí Linh nói riêng. Tuy nhiên hồ được xây dựng đã lâu, nay bị suy yếu, có vấn đề sạt lở, rò rỉ, thêm vào đó là việc khai thác lòng hồ một cách quá mức, hơn nữa trước đây khi quy hoạch xây dựng hồ chưa đề cập đến ảnh hưởng của BĐKH, phát triển kinh tế - xã hội và các khu công nghiệp trong tương lai, do đó nhu cầu nước cho khu vực dùng nước từ hồ Lãng Trẽ cho các giai đoạn sau này là vấn đề phức tạp, cần được giải quyết. Trước những thực trạng và biến động thời tiết như hiện nay, vấn đề đặt ra là phải đánh giá được những ảnh hưởng của BĐKH, đồng thời phải có biện pháp, kế hoạch dài hạn nhằm phòng ngừa, giảm thiểu các thiên tai, lũ lụt sau đó là có biện pháp ứng phó kịp thời và khắc phục các ảnh hưởng của BĐKH. 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 đến khả năng cấp nước của hồ chứa Lãng Trẽ, huyện Chí Linh, tỉnh Hải Dương” là hết sức cần thiết. 2. MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: 2.1 Mục đích: - Phân tích và đánh giá các nhân tố ảnh hưởng của BĐKH và phát triển kinh tế- xã hội tới hệ thống hồ chứa Lãng Trẽ, huyện Chí Linh, tỉnh Hải Dương. - Đánh giá mức độ ảnh hưởng của BĐKH và phát triển kinh tế đến nhu cầu nước và khả năng cấp nước của hồ Láng Trẽ, huyện Chí Linh, tỉnh Hải Dương; - Đưa ra một số giải pháp phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả quản lý vận hành hồ nhằm ứng phó với các kịch bản BĐKH trong tương lai. 2.2 Phạm vi nghiên cứu: Huyện Chí Linh, tỉnh Hải Dương 3 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. Theo phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp điều tra, thu thập phân tích, xử lý, tổng hợp số liệu. - Phương pháp kế thừa có chọn lọc. - Phương pháp chuyên gia. - Phương pháp phân tích hệ thống, phương pháp thống kê xác xuất. - Phương pháp điều tra xã hội học. - Phương pháp mô hình toán, thủy văn, thủy lực. 4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC - Phân tích được hiện trạng công trình thủy lợi hồ Lãng Trẽ, huyện Chí Linh, tỉnh Hải Dương - Tính toán nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước trong hệ thống ở hiện tại và các kịch bản BĐKH - Tính toán nguồn nước đến và điều tiết hồ - Tính toán cân bằng nước của hồ chứa Lãng Trẽ trong điều kiện hiện tại và theo các kịch bản BĐKH - Đánh giá ảnh hưởng của BĐKH đến khả năng cấp nước của hệ thống hồ chứa Lãng Trẽ - Đề xuất giải pháp công trình và phi công trình phù hợp ứng phó với ảnh hưởng của BĐKH 4 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 1.1.1 Quan niệm về biến đổi khí hậu Biến đổi khí hậu là sự thay đổi trạng thái khí hậu có thể nhận biết được thông qua sự thay đổi giá trị trung bình hoặc sự biến thiên các đặc tính của nó, và duy trì trong các thời đoạn kéo dài, theo tiêu chuẩn thường là hàng thập niên hoặc dài hơn (UNIPCC,2007). Biến đổi khí hậu nhằm chỉ những thay đổi có xu thế dài hạn so với giá trị trung bình. Sự thay đổi các hình thế thời tiết hiện tại có liên quan chặt chẽ với các ảnh hưởng do hoạt động của con người làm thay đổi thành phần của khí quyển hay trong khai thác sử dụng đất. 1.1.2 Các nguyên nhân chính gây ra BĐKH 1.1.2.1 Nguyên nhân do con người Một số hoạt động của con người được coi là nguyên nhân làm trầm trọng thêm hiện tượng BĐKH. Trong đó đặc biệt là việc đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch, thay đổi mục đích sử dụng đất và phá rừng làm tăng thêm lượng khí cacbonic. Đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch: như dầu mỏ, khí gas và than đá sản sinh ra nhiều khí cacbonic. Việc sử dụng các nhiên liệu hóa thạch đóng góp 80-85% lượng khí cacbonic tăng thêm vào bầu khí quyển. Vì vậy, hạn chế việc sử dụng các nhiên liệu hóa thạch là cần thiết nếu về lâu dài muốn giảm sự nóng lên toàn cầu. Thay đổi mục đích sử dụng đất và phá rừng: có thể dẫn đến việc gia tăng phát khí cacbonic. Cây cối hấp thụ khí cacbonic và thải ra khí oxi. Khi càng nhiều rừng bị phá, lượng khí cacbonic sẽ gia tăng. Hơn nữa khi thực vật bị phân hủy hoặc bị đốt cháy để canh tác, nó giải phóng khí cacbonic. Hiện nay, việc thay đổi mục đích sử dụng đất đóng góp 15-20% lượng khí thải cacbonic. 5 1.1.2.2 Nguyên nhân tự nhiên Sự biến động của năng lượng mặt trời: mặt trời cung cấp năng lượng nhiệt cho trái đất, do đó sự biến động của hoạt động mặt trời có thể gây ra việc toàn cầu nóng lên hoặc lạnh đi. Sự biến động quỹ đạo trái đất: Trái đất quay xung quanh mặt trời theo quỹ đạo hình elip, đóng vai trò quan trọng trong việc phân bố lượng ánh sáng mặt trời đến bề mặt trái đất, gây tác động trực tiếp đến hoạt động băng tuyết và tạo ra sự thay đổi theo mùa. Kiến tạo địa tầng: Các lục địa trên hành tinh được cấu tạo bởi các mảng kiến tạo địa tầng dịch chuyển về gần nhau hoặc trôi dạt ra xa nhau. Điều này dẫn đến việc thay đổi vị trí của các châu lục, nâng lên hoặc hạ xuống của những ngọn núi, lưu trữ cacbon với quy mô lớn và gia tăng đóng băng. Hoạt động của núi lửa: trong quá trình núi lửa hoạt động, do hơi nóng và áp lực được tạo ra bên trong dẫn đến vật liệu từ lõi trái đất và lớp vỏ được đưa lên khỏi bề mặt. Các hiện tượng giống như phun trào núi lửa và các mạch nước nóng phun các hạt nước vào bầu khí quyển của trái đất có thể ảnh hưởng đến khí hậu. 1.1.3 Tình hình biến đổi khí hậu trên thế giới Sự nóng lên toàn cầu là rất rõ ràng với những biểu hiện của sự tăng nhiệt độ không khí và đại dương. 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 0.74C, tốc độ tăng của nhiệt độ trong 50 năm gần đây gần gấp đôi so với 50 năm trước đó. Theo báo cáo gần đây của WMO, năm 2010 là năm nóng nhất trong lịch sử, với mực độ tương tự như các năm 1998 và năm 2005. Ngoài ra, trong 10 năm qua tính từ năm 2001, nhiệt độ trung bình toàn cầu đã cao hơn nửa độ so với giai đoạn 1961-1990, trung bình toàn cầu mức cao nhất từng được ghi nhận đối với bất kỳ một giai đoạn 10 năm nào kể từ khi bắt đầu quan trắc khí hậu bằng thiết bị đo đạc (Michel Jarraud, 2011). Theo số liệu của NOAA (Hoa Kỳ) tháng 6 năm 2010 được ghi nhận là tháng nóng nhất trên thế giới kể từ những năm 1880, khi các quan trắc khí tượng được thực hiện một cách tương đối hệ thống. 6 Trên phạm vi toàn cầu, lượng mưa tăng lên ở các đới phía bắc vĩ độ 30B thời kỳ 1901-2005 và giảm đi ở các vĩ độ nhiệt đới kể từ 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. Tần số mưa lớn tăng lên trên nhiều khu vực, kể cả những nơi lượng mưa có xu thế giảm đi. 1.1.4. Tình hình biến đổi khí hậu tại Việt Nam Ở Việt Nam, trong khoảng 50 năm qua, nhiệt độ trung bình năm đã tăng khoảng 0,70C, mực nước biển đã dâng khoảng 20 cm. Hiện tượng El-Nino, La-Nina ngày 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 1 m, khoảng 40 nghìn km2 đồng bằng ven biển Việt Nam sẽ bị ngập hàng năm, trong đó 90% diện tích thuộc các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long bị ngập hầu như hoàn toàn (Bộ TNMT, 2003). Hậu quả của BĐKH đối với Việt Nam là nghiêm trọng và là một nguy cơ hiện hữu cho mục tiêu xoá 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 biến đổi khí hậu là: tài nguyên nước, nông nghiệp và an ninh lương thực, sức khoẻ; các vùng đồng bằng và dải ven biển. 1.1.4.1. Xu thế biến đổi khí hậu ở Việt Nam a. Dâng mực nước biển trung bình Mực nước biển dâng đã được quan trắc trong những thập niên qua dọc theo bờ biển của Việt Nam. Sự dâng mực nước biển trung bình ngày càng nhanh và sẽ ảnh hưởng đến đồng bằng sông Cửu Long và thành phố Hồ Chí Minh, các vùng thuộc đồng bằng sông Hồng và cũng như các dải ven biển quan trọng, bao gồm các cửa sông nhỏ. Dự đoán chính thức của Việt Nam về mức tăng tối đa mực nước biển trung bình là 75cm (dựa trên các kịch bản phát thải trung bình B2) vào năm 2100. Tuy 7 nhiên, tham số kế hoạch riêng của Việt Nam là mực nước biển trung bình dâng một mét vào năm 2100. Số liệu này phù hợp với dự đoán theo kịch bản phát thải cao A2 do sự giãn nở nhiệt của vùng nước biển ấm hơn có kể đến sự băng tan. Con số này được sử dụng trong Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với BĐKH. Mực nước biển trung bình tăng 1 m vào năm 2100 là có khả năng. Theo một số dữ liệu được công bố sau Báo cáo đánh giá lần thứ tư của IPCC, mực nước biển trung bình có thể tăng đến 1,5 m vào cuối thế kỷ này. Nếu không có những biện pháp bảo vệ như củng cố hệ thống đê điều và cải thiện hệ thống thoát nước, mức tăng mực nước biển trung bình 1m dọc theo bờ biển của Việt Nam sẽ gây ngập 17.423 km2, tương đương với 5,3% tổng diện tích đất của Việt Nam. Trong đó, 82% diện tích đồng bằng sông Cửu Long sẽ bị ngập, 9% diện tích đồng bằng sông Hồng sẽ bị ngập và hơn 4% diện tích khu vực Bắc Trung Bộ và khu vực Đông Nam Bộ sẽ bị ngập. Khu vực Đông Nam Bộ bao gồm thành phố Hồ Chí Minh và vùng đất dọc sông Sài Gòn/Nhà Bè. b. Thay đổi lượng mưa BĐKH sẽ làm tăng tổng lượng mưa năm ở tất cả các vùng của Việt Nam. Tuy nhiên, sự thay đổi lượng mưa rất phức tạp tùy theo mùa và khu vực cụ thể. Xác suất xuất hiện của các trận mưa cực đoan và lũ lụt cũng sẽ tăng, đặc biệt là ở các vùng phía Bắc bao gồm Hà Nội, và tăng rủi ro sạt lở đất ở vùng núi. Tuy nhiên, người ta cho rằng lượng mưa sẽ chỉ tăng trong những tháng mùa mưa thậm chí với mức độ nhiều hơn hiện nay, trong những tháng mùa khô (tháng mười hai – tháng năm), lượng mưa trung bình sẽ giảm khoảng 20% làm cho hạn hán trở nên trầm trọng hơn, đặc biệt là sẽ ảnh hưởng đến khu vực phía Nam bao gồm cả đồng bằng sông Cửu Long. Việc giảm lượng mưa trong các tháng mùa khô sẽ kéo theo sự gia tăng các rủi ro hạn hán đồng thời cũng làm tăng lượng bốc hơi do nhiệt độ cao. c. Nhiệt độ trung bình gia tăng Theo kịch bản phát thải B2, nhiệt độ trung bình năm ở Việt Nam tăng khoảng 2,30C vào cuối thế kỷ 21 so với những thập niên cuối thế kỷ 20 (trong những tháng mùa mưa 2009). Sự gia tăng nhiệt độ sẽ được cảm nhận rõ ở phía Bắc. 8 Tuy nhiên, các số liệu khoa học gần đây cho thấy rằng thế giới vẫn còn trong quá trình phát thải cao. Theo kịch bản phát thải cao A2, đến năm 2100, nhiệt độ trung bình hàng năm sẽ tăng 3,60C ở vùng ven biển trung tâm phía bắc. Nhiệt độ trung bình gia tăng sẽ làm tăng số lượng các đợt nóng và giảm số lượng các đợt lạnh. Nếu nhiệt độ tăng là 100C, số lượng sóng nhiệt sẽ tăng từ 100 đến 180%, trong khi số lượng các đợt lạnh giảm từ 20 đến 40%. Ở đồng bằng sông Hồng, nơi nhiệt độ mùa hè năm 2100 dự kiến tăng 1,60C theo kịch bản phát thải trung bình B2 và tăng 2,40C theo kịch bản phát thải cao A2, số lượng sóng nhiệt tương ứng sẽ tăng gấp đôi và gấp ba lần (MoNRE 2010). d. Gia tăng lũ lụt Thiệt hại lũ lụt dự kiến sẽ trầm trọng hơn do lượng mưa ngày sẽ tăng khoảng 12-19% vào năm 2070 tại một số khu vực, tác động đến cả lưu lượng đỉnh lũ và tần suất xuất hiện mưa lũ (MoNRE 2003). Rủi ro lũ lụt cũng có khả năng gia tăng bởi những thay đổi về tần số và cường độ mưa lớn , mưa nội đồng kèm theo nước dâng do bão vùng bờ biển. e. Thay đổi hình thế bão Rất khó dự kiến về tần suất xuất hiện của bão trong thế kỷ tới. Hàng năm Việt Nam phải chịu những cơn áp thấp nhiệt đới và bão nhiệt đới (UNEP 2007). Trong những năm ElNino, bão xuất hiện thường xuyên hơn, mạnh hơn và bao phủ một khu vực rộng lớn hơn trên đất liền. Các quan sát trong quá khứ chưa chứng tỏ được sự thay đổi về cơ cấu các hình thế hay cường độ bão ở khu vực Tây Thái Bình Dương/ Đông Nam Á là do BĐKH, nhưng đã quan sát được sự tăng số lượng các cơn bão ở khu vực phía Nam Đại Tây Dương/ Caribê. Tuy nhiên, theo Báo cáo đánh giá thứ tư của IPCC, có khả năng tăng cường dần dần số lượng các cơn bão nhiệt đới (Markku et al. 2010). Ví dụ, có thể là do sự gia tăng nhiệt độ, miền Bắc bão sẽ xuất hiện nhiều hơn và cường độ của bão sẽ tăng lên, dẫn đến tốc độ gió lớn nhất tăng và mưa với cường độ cao hơn. Vùng ven biển sẽ chịu nhiều trận bão lớn, đe doạ hơn tới cuộc sống, sinh kế của người dân, cơ sở hạ tầng và sản xuất nông nghiệp. Cộng đồng miền núi sẽ phải 9 đối mặt với sự gia tăng nguy cơ lũ quét và sạt lở đất do mưa lớn. Hơn nữa, thiệt hại tiềm tàng từ các cơn bão nhiệt đới sẽ gia tăng do mật độ dân số sinh sống ở khu vực dễ xảy ra bão gia tăng và xuất hiện nhiều cơ sở hạ tầng có giá trị kinh tế cao tại các khu vực này. Ngoài ra BĐKH có tác động khác như làm tăng khả năng sạt lở đất. Các đợt nóng và lạnh cũng như lốc xoáy cũng có thể xảy ra, mặc dù khó có thể ước tính được mức độ tác động của các sự kiện này (World Bank 2011). f. Xâm nhập mặn và thiếu nước ngọt Theo các quan sát và dự báo, các vùng ven biển miền Trung và đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) sẽ là khu vực bị tác hại nặng nề nhất tình trạng xâm nhập mặn và thiếu nước ngọt cho sản xuất và sinh hoạt đã và đang xảy ra nghiêm trọng. Trong các tháng mùa khô, nhiều tỉnh vùng ven biển miền Trung và ĐBSCL đang bị nước biển xâm nhập mặn sâu làm thiệt hại cho sản xuất nông nghiệp, và nhiều khu vực đã thiếu nước ngọt phục vụ sản xuất và sinh họat. Theo kịch bản biến đổi khí hậu của thế giới và Việt Nam, trong các thập kỷ tới khi nước biển dâng cao, vùng ĐBSCL sẽ phải đối mặt với tình trạng xâm nhập mặn và tình trạng ngập lũ hạ lưu sông Cửu Long với qui mô lớn. Hệ sinh thái rừng ngập mặn cũng sẽ chịu tác động xấu khi chế độ nước ngập sâu bị thay đổi do nước biển dâng cao. Quá trình xâm nhập mặn ở mức độ cao có thể hủy diệt thảm thực vật và tính đa dạng sinh học của hệ sinh thái rừng tràm ở các tỉnh như Cà Mau, Kiên Giang... An ninh lương thực quốc gia sẽ bị đe dọa và đời sống nông dân nghèo trong khu vực sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. 1.1.4.2. Tác động tiềm tàng của BĐKH ở Việt Nam a. Tác động của biến đổi khí hậu đến điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên - Tác động của biến đổi khí hậu đến chế độ nhiệt Trong các kịch bản biến đổi khí hậu đã được công bố, nhiệt độ trung bình đều tăng. So với nhiệt độ trung bình thời kỳ 1980 – 1999, nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng 0,3 – 0,5 0C vào năm 2020; 0,9 – 1,50C vào năm 2050 và 2,0 – 2,8 0C vào năm 2100. 10 Tác động của BĐKH bao trùm lên toàn bộ chế độ nhiệt (trị số trung bình, phân bố theo không gian, thời gian của các trị số đó) Vào cuối thế kỷ 20, nhiệt độ trung bình năm phổ biến từ 14 đến 260C. Năm 2050 sẽ không còn những khu vực dưới 140C, xuất hiện những khu vực nhiệt độ năm trên 280C - Tác động của BĐKH đến chế độ mưa. So với lượng mưa trung bình thời kỳ 1980 – 1999, lượng mưa các vùng tăng lên 0,3 – 1,6 % vào năm 2020; 0,7 – 4,1 % vào năm 2050 và 1,4 – 7,9 % vào năm 2100 Theo kịch bản phát thải trung bình, vào giữa đến cuối thế kỷ 21, phân bố lượng mưa năm trên cả nước không có nhiều thay đổi, các trung tâm mưa lớn và các trung tâm mưa bé vẫn tồn tại trên các vùng khí hậu của Bắc Bộ, Trung Bộ cũng như Nam Bộ. Xu thế và mức độ thay đổi lượng mưa vào các mùa khác nhau trên các vùng khí hậu không hoàn toàn như nhau, phân bố lượng mưa các mùa trong nửa cuối thế kỷ 21 có một số đặc điểm khác với hiện tại - Tác động của BĐKH đến chế độ bốc hơi Mức tăng lượng bốc hơi trên các vùng là 13 – 19 mm vào năm 2020, Miền Nam tăng nhiều hơn Miền Bắc và miền đồng bằng tăng nhiều hơn miền núi; vào năm 2050 tăng khoảng 35 – 55 mm và vào năm 2100 khoảng 71 – 103 mm. Tỷ suất tăng lượng bốc hơi trên các vùng lại giảm dần từ Bắc vào Nam. Vào năm 2020, lượng bốc hơi tăng xấp xỉ 2 % ở các vùng khí hậu phía Bắc; 10 – 15 % ở các vùng khí hậu phía Nam. Vào năm 2050, lượng bốc hơi tăng 4,4 – 6,5 % ở các vùng - khí hậu phía Bắc; 2,8 – 3,6 % ở các vùng khí hậu phía Nam. Vào năm 2100, lượng bốc hơi tăng 9,8 – 12,7 % ở các - vùng khí hậu phía Bắc; 5,7 – 7,1 % ở các vùng khí hậu phía Nam. - Tác động của BĐKH đến chỉ số ẩm ướt Có thể đánh giá tác động của BĐKH đến các chỉ số ẩm ướt thông qua mức thay đổi của lượng mưa theo kịch bản BĐKH và mức tăng của lượng bốc hơi