Tài liệu Nghiên cứu đánh giá tác động của các hồ chứa và biến đổi khí hậu tới chế độ thủy văn lưu vực sông sê san

1 Mục lục 1. Tính cấp thiết của Đề tài ...................................................................................................5 2. Mục đích của Đề tài ..........................................................................................................6 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.....................................................................................6 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .......................................................................6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH VÀ HỒ CHỨA ĐẾN CHẾ ĐỘ THỦY VĂN SÔNG .........................................................................9 1.1. Tổng quan các nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu, hồ chứa đến chế độ thủy văn sông .................................................................................................................................9 1.2. Biểu hiện của BĐKH trên thế giới................................................................................11 1.3. Biểu hiện của BĐKH ở Việt Nam ................................................................................16 CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM LƯU VỰC SÔNG SÊ SAN VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN MÔ HÌNH TÍNH TOÁN TRONG LUẬN VĂN ....................................................18 2.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên..............................................................................................18 2.1.1. Vị trí địa lý..........................................................................................................18 2.1.2. Đặc điểm địa hình...............................................................................................19 2.1.3. Địa chất...............................................................................................................20 2.1.4. Thổ nhưỡng ........................................................................................................20 2.1.5. Đặc điểm thủy văn..............................................................................................21 2.1.6. Đặc điểm khí hậu................................................................................................24 2.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội..............................................................................................27 2.2.1. Tỉnh KonTum .....................................................................................................27 2.2.2. Tỉnh Gia Lai .......................................................................................................28 2.3. Phân tích lựa chọn mô hình tính toán để đánh giá tác động của hồ chứa và BĐKH đến chế độ thủy văn sông Sê San ...............................................................................................30 2.3.1. Mô hình SWAT ..................................................................................................31 2.3.2. Mô hình WEAP ..................................................................................................38 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG SESAN ......................................................................................44 3.1. Mô phỏng dòng chảy trên lưu vực sông Sesan .............................................................44 3.1.1. Yêu cầu số liệu đầu vào của mô hình .................................................................44 2 3.1.2. Tính toán dòng chảy đến theo mô hình SWAT..................................................49 3.1.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ......................................................................50 3.2. Tính toán nhu cầu sử dụng nước...................................................................................55 3.2.1. Nhu cầu tưới .......................................................................................................55 3.2.2. Nhu cầu nước cho chăn nuôi ..............................................................................61 3.2.3. Nhu cầu nước cho sinh hoạt ...............................................................................62 3.2.4. Nhu cầu nước cho công nghiệp ..........................................................................63 3.2.5. Nhu cầu nước cho sinh thái và dòng chảy môi trường.......................................63 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA CÁC HỒ CHỨA VÀ BĐKH TỚI CHẾ ĐỘ THUỶ VĂN SÔNG SÊ SAN THEO CÁC KỊCH BẢN .....................................65 4.1. Lập sơ đồ tính toán cân bằng nước hệ thống lưu vực sông Sê San ..............................65 4.2. Dữ liệu cần thiết............................................................................................................66 4.3. Tính toán mô phỏng dòng chảy theo các phương án ....................................................69 4.3.1. Tính toán khi có xét tới ảnh hưởng của hồ chứa ................................................70 4.3.3. Tính toán theo kịch bản biến đổi khí hậu ...........................................................74 4.4. Nhận xét chung .............................................................................................................77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................................79 Kết luận................................................................................................................................79 Kiến nghị..............................................................................................................................80 3 Danh mục các hình vẽ Hình 1: Diễn biến chuẩn sai nhiệt độ trung bình toàn cầu.............................................................. 12 Hình 2:Diễn biến lượng mưa năm ở các vùng khác nhau trên thế giới........................................... 13 Hình 3: Xu thế biến động mực nước biển tại các trạm trên toàn cầu .............................................. 14 Hình 4: Những bức xạ bắt buộc của các con đường dẫn đến nồng độ đại diện (RCPs): (Van Vuuren et al, 2011). [11] .............................................................................................................................. 15 Hình 5: Bản đồ vị trí lưu vực sông SeSan ........................................................................................ 18 Hình 6: Sơ đồ tổng quan hoạt động của mô hình SWAT ................................................................ 32 Hình 7: Miêu tả các quá trình thành phần trong mô hình SWAT .................................................... 33 Hình 8: Các quá trình dòng chảy trong kênh dẫn được tính toán trong mô hình............................ 35 Hình 9: Sơ đồ mô phỏng tính toán dòng chảy theo phương pháp cân bằng độ ẩm trong đất ........ 42 Hình 10: Bản đồ địa hình lưu vực sông SeSan (gồm cả phần thuộc Campuchia và Việt Nam) ...... 44 Hình 11: Bản đồ sử dụng đất trên lưu vực sông SeSan (gồm cả phần Campuchia và Việt Nam) ... 46 Hình 12: Bản đồ loại đất lưu vực sông SeSan (gồm phần Campuchia và Việt Nam)...................... 47 Hình 13: Bản đồ mạng lưới sông suối lưu vực sông SeSan (gồm cả phần Campuchia và Việt Nam) .......................................................................................................................................................... 47 Hình 14: Bản đồ phân vùng tiểu lưu vực bằng mô hình SWAT ....................................................... 49 Hình 15: Giao diện xem kết quả chạy mô hình SWAT ..................................................................... 50 Hình 16. Hình vẽ so sánh giữa thực đo và tính toán hiệu chỉnh tại trạm Kon Tum......................... 53 Hình 17. Hình vẽ so sánh giữa thực đo và tính toán kiểm định tại trạm Kon Tum.......................... 53 Hình 18: Hình vẽ so sánh giữa thực đo và tính toán hiệu chỉnh tại trạm Kon Plong...................... 54 Hình 19: Hình vẽ so sánh giữa thực đo và tính toán kiểm định tại trạm Kon Plong....................... 54 Hình 20: Sơ đồ tính toán cho lưu vực sông Sê San xây dựng trên mô hình WEAP ......................... 66 Hình 21: Lượng mưa trung bình tháng thực đo và BĐKH tại trạm Pleiku ..................................... 67 Hình 22: Lượng mưa trung bình tháng thực đo và BĐKH tại trạm Kon Tum................................. 68 Hình 23: Lượng mưa trung bình tháng thực đo và BĐKH tại trạm KonPlong ............................... 68 Hình 24: Lượng mưa trung bình tháng thực đo và BĐKH tại trạm Đăkto...................................... 69 Hình 25: Dòng chảy trung bình tại cửa ra lưu vực khi chưa chịu ảnh hưởng của hồ chứa và BĐKH .......................................................................................................................................................... 70 Hình 26: Tương quan giữa dòng chảy ra lưu vực khi có tác động của hồ chứa (có xét dòng chảy Qmt và không xét Qmt) với dòng chảy ban đầu............................................................................... 72 Hình 27: Dòng chảy qua Turbin nhà máy thủy điện trên các hồ Sê San 4, Thượng Kon Tum, Sê San 4A, PleiKrong và Ialy....................................................................................................................... 73 Hình 28: Dòng chảy qua Turbin nhà máy thủy điện Sê San 4 ......................................................... 73 Hình 29: Lượng nước thiếu tại các khu sử dụng nước trên lưu vực tính toán – khi hồ chứa đi vào hoạt động.......................................................................................................................................... 68 Hình 30: Dòng chảy trung bình năm theo kịch bản RCp 4.5 theo các các giai đoạn...................... 75 Hình 31: Dòng chảy trung bình năm theo kịch bản RCp 8.5 theo các các giai đoạn...................... 75 Hình 32: Dòng chảy trung bình năm theo kịch bản RCP 4.5 và 8.5 (Khi cả hệ thống hồ chứa hoạt động) ................................................................................................................................................ 76 Hình 33: Dòng chảy qua Turbin nhà máy thủy điện trên lưu vực sông Sê San – theo kịch bản RCP 4.5..................................................................................................................................................... 76 Hình 34: Dòng chảy qua Turbin nhà máy thủy điện trên lưu vực sông Sê San – theo kịch bản RCP 8.5..................................................................................................................................................... 77 Hình 35: Lượng nước thiếu tại các khu sử dụng nước trên lưu vực tính toán – khi hồ chứa đi vào hoạt động.......................................................................................................................................... 77 Hình 36: Tương quan dòng chảy tháng tại cửa ra lưu vực tính toán .............................................. 78    4 Danh mục các bảng biểu Bảng 1: Miêu tả và trích dẫn về 4 RCP [11] ................................................................................... 16 Bảng 2: Đặc trưng hình thái sông.................................................................................................... 22 Bảng 3: Mạng lưới trạm đo thủy văn............................................................................................... 23 Bảng 4: Mạng lưới trạm đo khí tượng ............................................................................................. 23 Bảng 5: Nhiệt độ tháng trung bình nhiều năm tại tác trạm (đơn vị oC) .......................................... 25 Bảng 6: Độ ẩm bình quân tháng nhiều năm các trạm trong lưu vực............................................... 25 Bảng 7: Tốc độ gió bình quân tháng nhiều năm các trạm trong lưu vực(m/s) ................................ 26 Bảng 8: Lượng mưa tháng trung bình nhiều năm(mm) ................................................................... 26 Bảng 9: Lượng bốc hơi bình quân tháng nhiều năm các trạm (mm) ............................................... 27 Bảng 10: Số giờ nắng bình quân tháng nhiều năm các trạm trong lưu vực (giờ) ........................... 27 Bảng 11: Các thông số đầu vào cho mô hình cân bằng độ ẩm trong đất ........................................ 43 Bảng 12: Các nhóm sử dụng đất trên lưu vực ................................................................................. 45 Bảng 13: Các loại đất trên lưu vực.................................................................................................. 46 Bảng 14: Vị trí các trạm đo khí tượng thủy văn sử dụng tính toán cho lưu vực .............................. 48 Bảng 15: Bộ thông số trong mô hình SWAT .................................................................................... 52 Bảng 16: Chỉ tiêu đánh giá .............................................................................................................. 52 Bảng 17: Diện tích canh tác vùng Pô Kô (ha) ................................................................................. 55 Bảng 18: Diện tích canh tác vùng Thượng Đăk Bla (ha) ................................................................ 56 Bảng 19: Diện tích canh tác vùng Kon Tum – Bắc Sa Thầy (ha) .................................................... 56 Bảng 20: Diện tích canh tác vùng Nam Sa Thầy (ha)...................................................................... 56 Bảng 21: Diện tích canh tác vùng Đông Pleiku (ha) ....................................................................... 56 Bảng 22: Diện tích canh tác vùng Tây Pleiku (ha) .......................................................................... 57 Bảng 23: Mô hình mưa năm thiết kế của trạm Kon Tum, Đăk Mốt................................................. 58 Bảng 24: Đặc trưng khí tượng của các trạm phục vụ cho tính toán nhu cầu tưới........................... 59 Bảng 25. Lịch thời vụ của một số cây trồng chính trong lưu vực nghiên cứu ................................. 60 Bảng 26: Hệ số cây trồng Kc của một số loại cây trồng chính........................................................ 61 Bảng 27. Kết quả tính toán nhu cầu nước cho các loại cây trồng ở các khu tưới trong lưu vực tính toán (106m3/s)................................................................................................................................... 61 Bảng 28. Tiêu chuẩn cấp nước cho các loại vật nuôi ...................................................................... 62 Bảng 29. Kết quả tính toán nhu cầu nước cho chăn nuôi ................................................................ 62 Bảng 30. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt......................................................................................... 62 Bảng 31. Nhu cầu nước cho sinh hoạt các vùng tưới trên lưu vực sông Sê San (m3) ...................... 63 Bảng 32. Lưu lượng bình quân tháng tại cửa ra lưu vực tính toán khi có tác động của hồ chứa (có xét dòng chảy Qmt và không xét Qmt) với dòng chảy ban đầu........................................................... 71 5 Mở đầu 1. Tính cấp thiết của Đề tài Nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá của mỗi quốc gia. Không có nước thì không có sự sống, nước là động lực chủ yếu cho sự phát triển kinh tế xã hội của một đất nước. Việc trị thủy dòng sông và quản lý tài nguyên môi trường nước các lưu vực sông luôn là vấn đề hàng đầu của mỗi quốc gia. Lưu vực sông Sê San là một trong 10 lưu vực sông lớn ở Việt Nam. Phần phía thượng lưu của sông nằm trong vùng đồi núi thấp, độ dốc địa hình trung bình. Trên phía Đông-Bắc của phần thượng lưu, sông tiếp giáp với vùng phân thuỷ giữa Đông và Tây của dải Trường sơn. Phần phía hạ lưu, thung lũng sông nằm trong các hẻm sâu của các dãy núi cao, độ dốc địa hình khá lớn. Đặc điểm địa hình tự nhiên tại các vùng thượng và hạ lưu khác nhau đã tạo nên các hình thái khác nhau cho việc xây dựng hồ chứa với mục đích thuỷ điện. Những hồ chứa lớn của các nhà máy thuỷ điện phía thượng lưu sẽ đóng vai trò quyết định cho việc điều tiết dòng chảy cho các nhà máy thuỷ điện phía hạ lưu. Xây dựng hồ chứa phục vụ thủy lợi và thủy điện đóng vai trò không nhỏ vào việc đảm bảo cho các hoạt động sản xuất và phục vụ đời sống, đồng thời cũng góp phần quan trọng trong cung cấp điện cho hệ thống điện quốc gia. Nhưng bên cạnh đó, những ảnh hưởng tiêu cực của các việc xây dựng hồ chứa đã và đang tác động đến môi trường tự nhiên, nhất là đối với môi trường nước là làm thay đổi chế độ thủy văn của con sông, gây ra những tác động lớn tới hệ sinh thái và hoạt động kinh tế xã hội trên lưu vực sông. Thêm nữa, hiện nay biến đổi khí hậu (BĐKH) là một trong những thách thức lớn nhất đối với nhân loại trong thế kỷ 21. Biến đổi khí hậu có tác động đến những yếu tố cơ bản của đời sống nhân loại trên phạm vi toàn cầu: nước, lương thực, sức khỏe và môi trường. Hàng trăm triệu người có thể phải lâm vào nạn đói, thiếu nước và lụt lội tại vùng ven biển do trái đất nóng lên. Nhiệt độ tăng, mực nước biển dâng gây ngập lụt, hạn hán, nhiễm mặn nguồn nước gây ảnh hưởng tới nông nghiệp. 6 Trong những năm gần đây, ở nước ta đã có nhiều đề tài, dự án nghiên cứu đánh giá tác động của BĐKH đến lãnh thổ Việt Nam. Song phần lớn vẫn dừng ở những nét khái lược, định tính nhiều hơn, những tiếp cận số trị định lượng còn hạn chế nên nhiều vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu như những dự báo hay kịch bản về BĐKH trong thế kỷ XXI cho các vùng, cho các hiện tượng cực đoan... Do mục tiêu phát triển kinh tế xã hội nhiều kịch bản BĐKH và nước biển dâng đã được định hướng để các bộ ngành địa phương đánh giá tác động đến nguồn nước trên lưu vực gây ảnh hưởng tới sự phát triển kinh tế và xã hội. Mặt khác, việc xây dựng hồ chứa lại ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ thủy văn của mỗi con sông. Chính vì vậy, đánh giá tác động của hồ chứa và BĐKH tới chế độ thuỷ văn của lưu vực sông là một trong những bài toán đầu tiên cần quan tâm để từ đó phân tích các ảnh hưởng của nó tới các lĩnh vực kinh tế - xã hội khác. 2. Mục đích của Đề tài - Mục tiêu chung: Đánh giá về sự thay đổi chế độ thủy văn sông Sê San dưới tác động của hồ chứa và biến đổi khí hậu. - Mục tiêu cụ thể: + Đánh giá tác động của việc vận hành hồ chứa và mức độ tác động của BĐKH tới các đặc trưng của tài nguyên nước mặt lưu vực sông Sê San như: Dòng chảy đến, nhu cầu nước, cân bằng nước hệ thống. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng: Dòng chảy sông Sê San. Phạm vi: Lưu vực sông Sê San thuộc lãnh thổ Việt Nam. Luận văn sẽ tập trung nghiên cứu các tác động của BĐKH và vận hành hồ chứa đến chế độ dòng chảy theo quy mô không gian và thời gian. Điểm xét đánh giá tác động chế độ thuỷ văn được lựa chọn là điểm nằm sau hồ chứa Sesan 4A sát biên giới Việt Nam – Campuchia. 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu a. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: 7 Cách tiếp cận của đề tài là đánh giá sự thay đổi của dòng chảy và chế độ thuỷ văn của lưu vực sông Sê San theo các phương án vận hành hồ chứa kết hợp kịch bản BĐKH trên thế giới và ở Việt Nam như thế nào, từ đó đề xuất các phương án quản lý và sử dụng tài nguyên nước bền vững. 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. Trong khi các hồ chứa thường thừa nước trong mùa mưa, cạn kiệt vào mùa khô, việc xây dựng hồ chứa làm thay đổi chế độ thủy văn của toàn con sông. Do đó, để nhận định quy mô ảnh hưởng của BĐKH và hồ chứa đến chế độ thủy văn của một lưu vực sông cần tiếp cận theo không gian và thời gian. - Tiếp cận hệ thống: + Chúng ta xem xét tác động của hồ chứa và 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. + Theo cách tiếp cận này, việc nghiên cứu, điều tra đánh giá ảnh hưởng của hồ chứa và 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. 8 b. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thống kê: Phương pháp này được sử dụng trong việc xử lý các tài liệu về thủy văn phục vụ cho các tính toán, phân tích của luận văn. - Phương pháp mô hình toán: Sử dụng công cụ mô hình toán thủy văn, ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS; - Phương pháp phân tích hệ thống: Dựa vào lý thuyết hệ thống để phân tích hoạt động của hệ thống và đưa ra các kịch bản tính toán. - Phương pháp kế thừa nghiên cứu: Trong quá trình thực hiện, luận văn có tham khảo và thừa kế một số tài liệu, kết quả có liên quan đến luận văn được nghiên cứu trước đây của các tác giả, cơ quan và tổ chức khác. Những thừa kế này là hết sức quan trọng trong việc định hướng và hiệu chỉnh các kết quả nghiên cứu, cũng như đưa ra các kết luận khoa học mới có giá trị, tránh trùng lặp hay kết quả nghiên cứu lỗi thời và để tính toán của luận văn phù hợp hơn với thực tiễn của vùng nghiên cứu. Công cụ sử dụng: Mô hình thông số phân bố SWAT và mô hình WEAP 9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH VÀ HỒ CHỨA ĐẾN CHẾ ĐỘ THỦY VĂN SÔNG 1.1. Tổng quan các nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu, hồ chứa đến chế độ thủy văn sông - Để đánh giá việc vận hành hồ chứa bị ảnh hưởng xấu trong điều kiện thay đổi khí hậu, Levi D. Brekke, Edwin P. Maurer, Jamie D. Anderson, Michael D. Dettinger, Edwin S. Townsley, Alan Harrison, and Tom Pruitt [12] đã có nghiên cứu vào 22 tháng 2 năm 2008, điều chỉnh vào 18 tháng 9 năm 2008, được công nhận vào 9 tháng 1 năm 2009, và phát hành ngày 11 tháng 4 năm 2009. Kế hoạch điều chỉnh rủi ro này đã mang lại một đường lối để định nghĩa chiến lược mà được chấp nhận để thích ứng với tài nguyên nước trong điều kiện thay đổi khí hậu. Bài viết này cung cấp những phương án khác nhau để làm rõ rủi ro thay đổi khí hậu trong việc ảnh hưởng đến hồ chứa. Việc ra quyết định có thể vận dụng trong những phương án trong một hệ thống trong việc lựa chọn thời kỳ trong tương lai mà rủi ro mắc phải trong các câu hỏi cho việc hoạch định bởi thu nhập đo lường hệ thống liên quan đến việc tập hợp chuyển biến của khí hậu (nặng hay nhẹ) Bài viết này làm rõ nhiều hình thức phương pháp được áp dụng trong dự án của California’s Central Valley and hệ thống State Water Project. Nhiều hình thức được áp dụng sẽ được quản lý những ảnh hưởng của rủi ro, những lựa chọn và những quyết định mang tính khả thi, có thể ảnh hưởng đến đánh giá rủi ro. Đặc biệt, rủi ro được tổ chức lại trọng tất cả các lựa chọn được phối hợp trong hai quyết định khả thi: 1 – Giả định biến đổi khí hậu sẽ ảnh hưởng đến chế độ kiểm soát lũ trong hoạt động cung cấp nước ( và làm thế nào?) 2 - Giả định sẽ xác định chế độ thay đổi khí hậu (và làm thế nào?) Kết quả cho thấy đánh giá rủi ro sẽ thúc đẩy những con đường quy hoạch khác nhau dựa trên những kế hoạch được quyết định hướng đến rủi ro. (Ví dụ rủi ro trung tính với rủi ro lớn) Kết quả cũng cho thấy rằng đánh giá rủi ro trong một chế độ rủi ro nhất định là nhạy cảm trong việc tổ chức những lựa chọn hợp lý trong hai 10 quyết định trên, với lựa chọn nào mà có thể điều chỉnh được chế độ lũ dưới thay đổi khí hậu mà xem xét có thể ảnh hưởng nhiều hơn là lựa chọn làm tăng trọng lượng kịch bản khí hậu. Tác giả Hosseini, S.H – Trường Đại học Tabriz nghiên cứu “Ảnh hưởng của BĐKH đến dòng chảy và vận hành hồ chứa” [15]: Việc vận hành các hồ chứa ở vùng khô hạn và bán khô hạn sẽ gặp thử thách dưới tác động của những thay đổi trong các thành phần của việc cân bằng nước hồ chứa do biến đổi khí hậu. Nghiên cứu này đã tập trung điều tra biến động của một trong những đập chính ở phía Tây Bắc Iran phù hợp với những thay đổi về nhiệt độ và lượng mưa sử dụng các công cụ hệ thống động lực. Đối với mục đích này 10 GCM giả định và bốn GCM tiềm năng dựa trên kịch bản đã được sử dụng. Phân tích nhanh cho thấy các hồ chứa có tiềm năng tốt để đối phó với sự tăng lên của nhiệt độ, nhưng không có đủ khả năng để đáp ứng các nhu cầu trong điều kiện giảm lượng mưa kết hợp với việc nhiệt độ tăng lên. Kịch bản xuất phát từ kết quả đầu ra của GCM trong điều kiện tăng nhiệt độ trung bình là 2C đến 2.5˚C và giảm 26% đến 39% lượng mưa cho Mid-Century. Với sự thay đổi như vậy, giả sử nhu cầu liên tục và kịch bản hoạt động tương tự, sẽ cho kết quả là giảm trung bình 14, 19, 21 và 26 % về cung cấp mức độ tin cậy nội địa, nhu cầu về môi trường, công nghiệp và nông nghiệp, tương ứng, thấp hơn tổng số trong điều kiện ban đầu (1971- 2000). Nhóm tác giả Marie Minville, Ph.D. François Brissette, Ph.D., and Robert Leconte, Ph.D., P.E đã có nghiên cứu về “Ảnh hưởng và những thay đổi của BĐKH đến quản lý tài nguyên nước của hệ thống sông Peribonca, Canada”[16]: Các tác động của BĐKH đối với các hoạt động hồ chứa trung hạn tại Peribonka của hệ thống tài nguyên nước Quebec, Canada được đánh giá bằng chỉ số sản xuất điện hàng năm và theo mùa và tiêu chí kiểm soát lũ.Theo mô phỏng của các quy tắc vận hành hiện nay trong bối cảnh biến đổi khí hậu, xu hướng là giảm sản xuất điện trung bình hàng năm và tăng tràn, bất chấp sự gia tăng dòng chảy trung bình hàng năm cho các hồ chứa. Các kết quả chính cho thấy rằng thủy điện 11 trung bình hàng năm sẽ thay đổi bởi -12 đến + 2%, và tràn bởi -49 đến + 152%.Một loạt các dự án-khí hậu kết hợp của 05 mô hình lưu thông chung và 02 kịch bản khí nhà kính được sử dụng để đánh giá sự không ổn định của các vùng khí hậu tiềm năng trong tương lai đối với lũ và sản xuất điện.Dự án khí hậu đã được thu hẹp với các phương pháp nhân tố thay đổi cũng được gọi là phương pháp Delta ở vùng trung tâm trong năm 2050. Để miêu tả sự thay đổi tự nhiên, một máy tạo thời tiết ngẫu nhiên đã được sử dụng để sản xuất 30 loại khí hậu tổng hợp của 30 năm, đại diện của mỗi kịch bản biến đổi khí hậu cũng như loại khí hậu của giai đoạn đã được kiểm soát. Lajoie và nnk (2007)[14], so sánh các đặc trưng dòng chảy tháng bao gồm sự xuất hiện của các thời kỳ dòng chảy lớn nhất và nhỏ nhất cùng với sự thay đổi trong năm của nó, độ lớn và tần suất bằng cách áp dụng phương pháp phân tích hồi quy. Kim và nnk. (2011) [13], đã sử dụng mô hình SWAT để mô phỏng dòng chảy bị điều tiết và tự nhiên của các đập đa mục tiêu Soyanggang và Chungju. Họ rút ra kết luận là phương pháp có khả năng mô tả lại khá chính xác đường quá trình dòng chảy và vì thế có thể đánh giá được tác động của việc vận hành các hồ chứa này đến chế độ dòng chảy dưới hạ lưu. Các tác động thủy văn của biến đổi khí hậu được đánh giá bằng một mô hình thủy văn tập trung và các chế độ thủy văn đã được phân tích theo đặc điểm lũ mùa xuân và các dòng chảy trung bình. Nhìn chung, những dự báo cho thấy sự gia tăng dòng chảy hàng năm, đỉnh lũ và khối lượng lớn trong suốt thời gian lũ xuân. Các phân tích cũng cho thấy rằng một nhà máy điện được quản lý với một hồ chứa là hợp lý với các quy tắc vận hành và các quy tắc này nên được kiểm tra lại để tính toán cho kịch bản thủy văn theo mùa. 1.2. Biểu hiện của BĐKH 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. 12 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. 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. Tần số mưa lớn tăng lên trên nhiều khu vực, kể cả những nơi lượng mưa có xu thế giảm đi (IPCC, 2010). (Nguồn: IPCC/2007) Hình 1: Diễn biến chuẩn sai nhiệt độ trung bình toàn cầu 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). 13 Theo các nhà khoa học về BĐKH 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 (Chuch và White, 2009). (Nguồn: IPCC/2007) Hình 2: Diễn biến lượng mưa năm ở các vùng khác nhau trên thế giới 14 (Nguồn: IPCC/2007) Hình 3: Xu thế biến động mực nước biển tại các trạm trên toàn cầu Kịch bản BĐKH: PATHWAYS ((RCPs) REPRESENTATIVE CONCENTRATION Bốn RCPs được lựa chọn và định nghĩa bởi tất cả bức xạ bắt buộc (được tích lũy đo lường con người về khí thải GHGs từ tất cả những nguồn hiện trong Watts mỗi mét vuông) lộ trình và cấp độ bởi 2100. RCP’s được chọn để đại diện một phần lớn mà thời tiết hướng tới một là dự báo hoặc quy định được nhắc tới. 15 Hình 4: Những bức xạ bắt buộc của các con đường dẫn đến nồng độ đại diện (RCPs): (Van Vuuren et al, 2011). [11] Dùng và hạn chế của RCPS: Trong khi mỗi RCP được xác đinh bởi những giả định tập quán nội bộ thích hợp, bốn RCP được đi liền không thể xử lý như một bộ với logic nội bộ kinh tế xã hội thích hợp. Ví dụ RCP 8.5 không thể được sử dụng như một loại khí hậu, không phải tài liệu tham khảo kinh tế xã hội mà kịch bản cho một RCP khác bởi vì RCP 8.5 về kinh tế xã hội, công nghệ và lịch sử đã được giả định khác với những RCP khác. Mỗi RCP có thể có kết quả từ những hệ thống khác nhau của kinh tế, công nghệ, nội quy, và những thể chế và nhân khẩu học tương lai. Ví dụ, RCP thứ hai đến cuối cùng có thể được đánh giá như một kịch bản giảm nhẹ vừa phải. Tuy nhiên, nó còn được thể hiện bằng kịch bản thích hợp mà được đảm nhiệm bởi sự phát triển của mặt đất mà tập chung vào phát triển công nghệ và được nâng cao dịch vu công nghiệp nhưng không hướng về giảm nhẹ nhà xanh khí thải của gas như là một mục tiêu của nó (đồng nghĩa với kịch bản của B1 của kịch bản SRES). 16 Bốn RCPs sử dụng một tập các dữ liệu lịch sử khí thải để khởi tạo các mô hình đánh giá tổng hợp. Những dữ liệu lịch sử có sẵn để tải về. Bốn RCPs được mô phỏng trong mô hình Đánh giá tổng hợp đến năm 2100. Các mô hình khí hậu cộng đồng yêu cầu thêm hướng dẫn kịch bản ra để nghiên cứu 2300 để đáp ứng khí hậu lâu dài. Bảng 1: Miêu tả và trích dẫn về 4 RCP [11] Miêu tả IA Model RCP8.5 Tăng đường bức xạ dẫn đến 8.5 W/m2 MESSAGE in 2100. RCP6 Con đường ổn định không vượt qua 6 AIM W/m2 ổn định sau 2100 RCP4.5 Con đường ổn định không vượt quá GCAM 4.5 W/m2 at ổn định sau 2100 (MiniCAM) RCP2.6 Cao điểm trong bức xạ buộc ~ 3 W/m2 trước 2100 và kết thúc IMAGE Công bố – IA Model Riahi et al. (2007) Rao & Riahi (2006) Fujino et al. (2006) Hijioka et al. (2008) Smith and Wigley (2006) Clarke et al. (2007) Wise et al. (2009) van Vuuren et al. (2006; 2007) Thêm vào đó những công bố trong phần trích dẫn với kịch bản mở đầu được lựa chọn để trở thành điểm khởi đầu trong việc phát triển RCPs, và được phát hành trong thay đổi khí hậu cung cấp những thông tin chi tiết trong việc phát triển hơn nữa những bước trong kịch bản của quá trình RCP (ví dụ cơ sở hài hòa khí thải của năm và việc sử dụng đất) và hướng dẫn sử dụng RCPs. 1.3. Biểu hiện của BĐKH 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 17 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. 18 CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM LƯU VỰC SÔNG SÊ SAN VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN MÔ HÌNH TÍNH TOÁN TRONG LUẬN VĂN 2.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên 2.1.1. Vị trí địa lý Sông SeSan là một trong các chi lưu lớn của sông Mê Kông. Toàn bộ lưu vực nằm trong tọa độ địa lý 13o45’ đến 15 o 14’ vĩ độ Bắc; toạ độ 107 o 10’ đến 108 o 24’ kinh độ Đông. Được bắt nguồn từ vùng núi cao Ngọc Linh tỉnh Kon Tum thuộc phía Bắc Tây Nguyên của Việt Nam, chảy sang Campuchia và sau nhập lưu với hạ lưu các sông Srêpôk, SêKông sau đó nhập vào sông Mê Kông ở StrungTreng. Hình 5: Bản đồ vị trí lưu vực sông SeSan 19 Trên lãnh thổ Việt Nam, sông SeSan nằm trên 2 tỉnh Kon Tum và Gia Lai với chiều dài 230km, diện tích lưu vực trên lãnh thổ Việt Nam là 11.620km2. Lưu vực có ranh giới với các sông: Phía Bắc giáp sông Thu Bồn; phía Nam giáp sông Ba, IaĐrăng; phía Đông giáp sông Trà Khúc, Sông Ba; phía Tây giáp Lào và Camphuchia. Lưu vực sông SeSan trên lãnh thổ Việt Nam chiếm 46,3% diện tích tự nhiên của 2 tỉnh Kon Tum và Gia Lai, trong đó nằm trên địa phân của Kon Tum 87,6% diện tích toàn tỉnh, Gia Lai 20,63%. 2.1.2. Đặc điểm địa hình Địa hình của lưu vực thuộc dạng núi cao và trung bình, hướng dốc chính Đông Bắc – Tây Nam. Độ cao phổ biến của lưu vực phần thượng nguồn từ 800 – 1000m, phần hạ lưu 400 – 600m. Nhìn chung địa hình trong cùng biến đổi khá phức tạp và bị chia cắt mạnh mẽ có thể chia thành 3 dạng địa hình chính: 2.1.2.1. Địa hình núi cao Phân bố ở phía Bắc lưu vực, độ cao dao động từ 800 đến 2000m. Khối núi phía Bắc và Đông là nhánh núi kéo dài của dẫy Trường Sơn gồm những ngọn núi cao trung bình 1200 - 1800m, với đỉnh núi cao nhất là ngọn núi Ngọc Linh(2.598m). Kế tiếp khối núi phía Tây chạy dọc biên giới Việt - Lào - Campuchia từ Bắc xuống Nam từ cao độ 1000m - 500m. Đặc điểm này tạo cho vùng có lượng mưa khá phong phú. 2.1.2.2. Địa hình cao nguyên Phân bố ở phía Nam lưu vực, đây là vùng đồi thấp có dạng bát úp kế tiếp nhau nhưng không được liên tục bời sự chia cắt của các sông, suối nhỏ. Lớp phủ thực vật chủ yếu là các bụi cây lúp xúp độ cao phổ biến 500 - 600m. Đây là vùng có tiềm năng đất nông nghiệp của lưu vực, đất đai tốt có tầng canh tác dày rất thích hợp với sự phát triển của cây công nghiệp ngắn và dài ngày. 2.1.2.3. Địa hình thung lũng 20 Phân bố chủ yếu dọc theo các con sông lớn như sông Đắc Bla, Đắc Pơ Tông, đã tạo ra những vùng địa hình tương đối bằng phẳng thích hợp với sợ phát triển của cây lương thực và hoa màu. 2.1.3. Địa chất 2.1.3.1. Tỉnh Kon Tum Kon Tum nằm trong địa khối cổ phía nam hay gọi là địa khối cổ Kon Tum. Nền địa chất được cấu tạo từ 4 nhóm đá mẹ chủ yếu: Nhóm đá Macma axit, nhóm đá sét biến chất, nhóm đá Macma kiềm, nhóm nền địa chất bồi, dốc tụ. 2.1.3.2. Tỉnh Gia Lai GiaLai nằm trên một phần của nền đá cổ rộng lớn, dày trên 4.000 m, thuộc Địa khối Kon Tum. Cuối kỷ Nêogen sang kỷ Đệ Tứ (cách ngày nay khoảng 1,6 triệu đến 0,7(triệu năm) các chuyển động tân kiến tạo làm vỏ trái đất nứt khá sâu, khiến các núi lửa hoạt động mạnh, phun các lớp bazan phủ dày từ vài chục đến 500m. Dung nham núi lửa đã lấp đầy các hố trũng của bề mặt địa hình, tạo nên cao nguyên rộng lớn và khá bằng phẳng. 2.1.4. Thổ nhưỡng 2.1.4.1. Tỉnh Kon Tum Đất đai tỉnh KonTum có 5 nhóm đất gồm 16 đơn vị đất, trong đó nhóm đất đỏ vàng và nhóm đất mùn vàng đỏ trên núi chiếm khoảng 96% tổng diện tích, phân bố theo các nhóm đất sau: - Nhóm đất phù sa: diện tích 16.663 ha chiếm tỷ lệ 1,73%. - Nhóm đất xám bạc màu: diện tích là 5.066 ha chiếm 0,53%. - Nhóm đất đỏ vàng: diện tích 579.788 ha chiếm 60,3%. - Nhóm đất mùn vàng đỏ trên núi: diện tích 343.288 ha chiếm 35,7%. - Nhóm đất thung lũng do sản phẩm dốc tụ: diện tích 1.679 ha chiếm 0,17%. 2.1.4.2. Tỉnh Gia Lai Tỉnh Gia Lai có 26 loại đất, gồm 7 nhóm chính: