(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Giải Pháp Nâng Cao Hiệu Quả Sử Dụng Tài Nguyên Nước Của Hệ Thống Thủy Lợi Liễn Sơn Khi Xét Đến Biến Đổi Khí Hậu.pdf

LỜI CAM ĐOAN
Học viên xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân học viên. Các kết
quả nghiên cứu và các kết luận trong Luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ
một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu
có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận văn
Chữ ký

Bùi Văn Thi

i


LỜI CÁM ƠN
Sau một quá trình nghiên cứu, đến nay Luận văn Thạc sĩ với đề tài việc “Nghiên cứu
Giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên nước của hệ thống thủy lợi Liễn Sơn
khi xét đến biến đổi khí hậu” đã được hồn thành với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp
đỡ của các thầy, cô giáo, bạn bè và đồng nghiệp.
Tôi xin Trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo Trường Đại học Thuỷ lợi cùng tồn thể các
thầy cơ giáo trong khoa Kỹ thuật tài nguyên nước đã truyền đạt kiến thức trong quá trình
học tập cũng như giúp đỡ rất nhiều trong q trình làm luận văn tại trường.
Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo PGS.TS. Phạm Việt Hịa người đã trực
tiếp, tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Công ty TNHH MTV thủy lợi Liễn Sơn đã
tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả có điều kiện học tập, nghiên cứu chun sâu,
nâng cao trình độ chun mơn nghiệp vụ nhằm hoàn thành tốt hơn nữa nghiệm vụ
trong lĩnh vực đang công tác.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, và tập thể các anh, chị lớp Cao học
23Q11 đã nhiệt tình giúp đỡ, cổ vũ và động viên tơi trong q trình thực hiện luận văn.
Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới anh Vũ Minh Cường, lớp trưởng lớp Cao
học 23Q11 đã nhiệt tình giúp đỡ, hướng dẫn và chia sẻ những kinh nghiệm q báu

trong việc vận dụng mơ hình thủy lực MIKE 11 vào đề tài này.
Đây là lần đầu tiên nghiên cứu khoa học, với thời gian và kiến thức có hạn, chắc chắn
khơng tránh khỏi những khiếm khuyết, tác giả rất mong nhận được nhiều ý kiến góp ý của
các thầy cơ giáo, các cán bộ khoa học và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội,

tháng

năm 2018

Tác giả

Bùi Văn Thi

ii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG NGHIÊN
CỨU.................................................................................................................................4
1.1 Tổng quan về Biến đổi khí hậu trên thế giới và tại Việt Nam...................................4
1.1.1 Khái niệm về Biến đổi khí hậu ...............................................................................4
1.1.2 Biến đổi khí hậu trên thế giới .................................................................................4
1.1.3 Biến đổi khí hậu ở Việt Nam ................................................................................10
1.2 Các nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến đề tài ..................................13
1.2.1 Nghiên cứu ngoài nước ........................................................................................ 13
1.2.2. Nghiên cứu trong nước ........................................................................................ 14
1.3 Tổng quan về vùng nghiên cứu ...............................................................................16

1.3.1 Điều kiện tự nhiên của hệ thống thủy lợi Liễn Sơn: ............................................16
1.3.2 Tình hình dân sinh, kinh tế và các yêu cầu phát triển của khu vực ...................... 24
1.3.3 HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THỦY NƠNG ....................................................... 32
CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH CƠ SỞ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ
SỬ DỤNG NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THỦY LỢI LIỄN SƠN KHI XÉT ĐẾN BIẾN
ĐỔI KHÍ HẬU ..............................................................................................................40
2.1. Lựa chọn kịch bản Biến đổi khí hậu .......................................................................40
2.2. Dự báo dân số và sự phát triển của nền kinh tế đến năm 2030, 2050 ....................42
2.2.1. Dự báo phát triển dân số ...................................................................................... 42
2.2.2. Sự phát triển của nền kinh tế đến năm 2030, 2050 .............................................42
2.3. Phân vùng cấp nước của hệ thống thủy lợi Liễn Sơn .............................................46
2.3.1 Hiện trạng cơng trình tưới: ...................................................................................46
2.3.2. Phân vùng cấp nước của Hệ thống thủy lợi Liễn Sơn: ........................................46
2.4. Xác định nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước trong hệ thống khi xét đến
biến đổi khí hậu: ............................................................................................................50
2.4.1. Tài liệu, số liệu khí tượng ....................................................................................50
2.4.2. Tài liệu nơng nghiệp ............................................................................................ 51
2.4.3. Kết quả tính tốn nhu cầu nước cho các đối tượng dùng nước năm 2016 ..........53
2.4.4. Tổng nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước năm 2016.............................. 67
iii


2.5 Đánh giá sự biến đổi về nhu cầu nước khi xét đến biến đổi khí hậu ...................... 68
2.5.1 Đánh giá sự biến đổi về nhu cầu nước trong nông nghiệp năm 2030-2050 ........ 68
2.5.2 Đánh giá sự biến đổi về nhu cầu nước tổng cộng: ............................................... 71
2.6 . Đánh giá nguồn nước cung cấp cho hệ thống thuỷ lợi Liễn Sơn. ......................... 73
2.7 Tính tốn cân bằng nước của hệ thống thủy lợi Liễn Sơn khi xét đến biến đổi khí
hậu ................................................................................................................................. 76
2.7.1 Tính tốn WKn ..................................................................................................... 76
2.7.2 Tính toán cân bằng nước ....................................................................................86

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ
DỤNG NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THỦY LỢI LIỄN SƠN KHI XÉT ĐẾN BĐKH .. 85
3.1. Đề xuất và lựa chọn giải pháp công trình: ............................................................. 85
3.1.1 Phương pháp lựa chọn giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng nước ..................... 86
3.1.2. Phân tích lựa chọn giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng nước ........................ 103
3.2 Giải pháp phi cơng trình: ....................................................................................... 104
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 115
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 111

iv


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Diễn biến gia tăng lượng khí CO2 trong khí quyển [3] .................................5
Hình 1.2 Đồ thị thể hiện sự thay đổi của bức xạ tác động với mỗi kịch bản [5]............6
Hình 1.3 Biểu đồ thay đổi nhiệt độ trung bình của Trái Đất từ năm 1880 - 2015 [7].....7
Hình 1.4 Sự ảnh hưởng của nước biển dâng đến khu vực Đơng Nam Á [9] ..................8
Hình 1.5. Đường cầu ván và hạ tầng cơ sở ở Atlantic City, New Jersey bị phá hoại
nặng nề sau bão Sandy vào tháng 10/2012. Ảnh: EPA .................................................10
Hình 1.6 Ngập lụt do mưa lớn tại TP.Hà Nội................................................................ 12
Hình 1.7 Bản đồ hệ thống tưới thủy nơng Liễn Sơn ....................................................18
Hình 2.1 Biểu đồ lượng bốc hơi mặt ruộng ETo năm 2016 và các năm 2030-2050 ..69
Hình 2.2 Biểu đồ về sự thay đổi mức tưới cho trồng trọt năm 2030-2050 (mm/ha) ....70
Hình 2.3 Biểu đồ về sự thay đổi nhu cầu sử dụng nước cho ngành trồng trọt năm 20302050 (106 m3) ...............................................................................................................71
Hình 2.4 Biểu đồ về sự thay đổi nhu cầu sử dụng nước cho ngành cơng nghiệp và ....72
Hình 2.5 Mức nước bể hút bình quân nhiều năm trạm bơm Đại Định (2002-2016) ....75
Hình 2.6 Mực nước bể hút bình quân nhiều năm trạm bơm Bạch Hạc (2002-2016)....75
Hình 3.1 Mơ hình hố kênh với các nhánh kênh, các điểm và cơng trình trên kênh ....89
Hình 3.2 Dạng mặt cắt của hệ thống thủy lợi Liễn Sơn ................................................90
Hình 3.3 Quá trình mực nước các cơng trình trên hệ thống từ 01/02/2016 đến

29/2/2016 ....................................................................................................................... 92
Hình 3.4 Phương pháp thử dần để xác định bộ thơng số của mơ hình .......................... 93
Hình 3.5 Biểu đồ quan hệ mực nước thực đo và tính tốn tại điều tiết Đạo Tú
(K12+714) chỉ số Nash đạt 93,77% ..............................................................................94
Hình 3.6 Biểu đồ quan hệ mực nước thực đo và tính tốn tại điều tiết Báo Văn
(K23+120) chỉ số Nash đạt 89,78% ..............................................................................94
Hình 3.7 Biểu đồ quan hệ mực nước thực đo và tính tốn tại điều tiết Đạo Tú
(K12+714) chỉ số Nash đạt 85% ...................................................................................96
Hình 3.8 Biểu đồ quan hệ mực nước thực đo và tính tốn tại điều tiết Báo Văn
(K23+120) chỉ số Nash đạt 82% ...................................................................................96

v


Hình 3.9 Biểu đồ lưu lượng đầu mối tại K0+635 KCTN trước khi xây thêm trạm bơm
Liễn Sơn ........................................................................................................................ 98
Hình 3.10 Kết quả mô phỏng mực nước, lưu lượng tại điều tiết Báo Văn (K23+120KCTN) khi chưa có trạm bơm Liễn Sơn ....................................................................... 99
Hình 3.11 kết quả mơ phỏng lưu lượng đầu mối tại K0+635 KCTN sau khi xây thêm
trạm bơm Liễn Sơn Qtk=15m3/s ................................................................................. 100
Hình 3.12 Kết quả mơ phỏng mực nước, lưu lượng tại điều tiết Báo Văn (K23+120KCTN) sau khi xây trạm bơm Liễn Sơn ..................................................................... 100
Hình 3.13 Kết quả mô phỏng mực nước, lưu lượng tại điều tiết Đại Tự (K35+174)
KCTN sau khi xây trạm bơm Liễn Sơn ...................................................................... 101
Hình 3.14 Kết quả mơ phỏng mực nước, lưu lượng tại điều tiết Báo Văn (K23+120)
sau khi xây thêm trạm bơm Bạch Hạc 1 ..................................................................... 102
Hình 3.15 Kết quả mô phỏng mực nước, lưu lượng tại điều tiết Đại Tự (K35+174)
KCTN khi xây thêm trạm bơm Bạch Hạc 1 ................................................................ 103
Hình 3.16 Van AMIL điều khiển tự động mực nước thượng lưu ............................... 106
Hình 3.17 Van AVIO điều khiển tự động mực nước hạ lưu ....................................... 107

vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Đặc trưng kịch bản, mức tăng nhiệt độ so với thời kì cơ sở (1986-2005) .......6
Bảng 1.2. Nhiệt độ trung bình năm các tháng ............................................................... 22
Bảng 1.3. Độ ẩm trung bình các tháng trong năm ......................................................... 22
Bảng 1.4. Số giờ nắng trung bình tháng nhiều năm ...................................................... 23
Bảng 1.5. Lượng mưa trung bình tháng nhiều năm....................................................... 23
Bảng 1.6 Tổng số gia súc, gia cầm năm 2016 trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc ..................26
Bảng 1.7 Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp trên hệ thống đến ngày 1/1/2009 .........28
Bảng 1.8 Số lượng và diện tích các khu công nghiệp năm 2016 trên Hệ thống ...........29
Bảng 1.9 Kênh vượt cấp tương đương kênh cấp 2 ........................................................ 34
Bảng 1.10 Thống kê cơng trình trên hệ thống. .............................................................. 35
Bảng 1.11 Đặc trưng cống điều tiết ...............................................................................35
Bảng 1.12 Bảng thông kê diện tích các vụ năm 2016 của hệ thống thủy lợi Liễn Sơn 37
Bảng 2.1 Dự báo mức thay đổi nhiệt độ của khu vực nghiên cứu tại thời điểm năm
2030-2050 so với thời kì nền 1986-2005 ......................................................................40
Bảng 2.2 Dự báo mức thay đổi về lượng mưa ngày của khu vực nghiên cứu tại thời
điểm năm 2030-2050 so với thời kì nền 1986-2005 ..................................................... 41
Bảng 2.3: Dự báo dân số các huyện trong khu vực đến năm 2030-2050 ...................... 42
Bảng 2.4 Dự báo sự biến đổi diện tích nơng nghiệp trong khu vực năm 2030-2050 ...43
Bảng 2.5 Dự báo sự biến đổi số lượng gia súc, gia cầm trong khu vực năm 2030-2050
.......................................................................................................................................44
Bảng 2.6 Dự báo sự biến đổi diện tích thủy sản trong khu vực năm 2030-2050 ..........45
Bảng 2.7 Dự báo sự biến đổi diện tích khu cơng nghiệp trong khu vực năm 2030-2050
.......................................................................................................................................46
Bảng 2.8 Thống kê các cơng trình trên hệ thống thủy lợi Liễn Sơn ............................. 47
Bảng 2.9 Các chỉ tiêu phục vụ tính tốn chế độ tưới cây lúa ........................................51
Bảng 2.10 Thời vụ và công thức tưới tăng sản lúa vụ chiêm. .......................................51
Bảng 2.11 Thời vụ và công thức tưới tăng sản lúa vụ mùa. ..........................................52

Bảng 2.12 Thời vụ và công thức tưới tăng sản ngô vụ đông.........................................52
Bảng 2.13 Thời vụ và công thức tưới tăng sản ngô vụ xuân. ........................................52
vii


Bảng 2.14 Năm đại diện ứng với tần suất 85% của các trạm đo trong khu vực ........... 54
Bảng 2.15 Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước cho trồng trọt năm 2016 .......................... 64
Bảng 2.16 Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước cho trồng trọt theo thời vụ năm 2016 ..... 64
Bảng 2.17 Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước cho chăn nuôi năm 2016 ......................... 64
Bảng 2.18 Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước cho thủy sản năm 2016 ........................... 65
Bảng 2.19 Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước cho công nghiệp, dịch vụ năm 2016 ....... 66
Bảng 2.20 Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt năm 2016 .......................... 67
Bảng 2.21 Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước các ngành năm 2016 ............................... 67
Bảng 2.22 Lượng bốc hơi tiềm năng ETo năm 2030-2050 (mm/ngày) ........................ 68
Bảng 2.23 Dự báo sự thay đổi mức tưới ngành trồng trọt năm 2030 -2050 ................. 69
Bảng 2.24 Dự báo nhu cầu sử dụng nước ngành trồng trọt năm 2030 -2050 ............... 70
Bảng 2.25 Dự báo nhu cầu sử dụng nước ngành nông nghiệp năm 2030 -2050 .......... 71
Bảng 2.26 Nhu cầu sử dụng nước của ngành Công nghiệp và sinh hoạt ...................... 72
Bảng 2.27 Nhu cầu sử dụng nước của hệ thống (106 m3) ............................................. 73
Bảng 2.28 Lưu lượng đến của sơng Phó Đáy................................................................ 76
Bảng 2.29 Bảng kết quả tính (WKn) hồ chứa của hệ thống thuỷ nông Liễn Sơn ......... 77
Bảng 2.30 Bảng kết quả tính (WKn) 02 trạm bơm của hệ thống thuỷ nông Liễn Sơn . 81
Bảng 2.31 Bảng kết quả tính (WKn) 02 trạm bơm của hệ thống thuỷ nông Liễn Sơn
theo từng tháng (106 m3) ................................................................................................ 81
Bảng 2.32 Bảng kết quả tính (WKn) có khả năng cấp của cơng trình đầu mối đập dâng
Liễn Sơn thuộc hệ thống thuỷ lợi Liễn Sơn .................................................................. 82
Bảng 2.33 Bảng tính kết quả cân bằng nước 2016 ........................................................ 82
Bảng 2.34 Bảng kết quả tính cân bằng nước năm 2030 ................................................ 83
Bảng 2.35 Bảng kết quả tính kết quả cân bằng nước năm 2050 ................................... 84
Bảng 3.1 Thông số thiết lập các cơng trình trong hệ thống trong thời đoạn tính tốn.. 92

Bảng 3.2: Kết quả tính tốn theo mơ hình so sánh với tài liệu thực đo tại các điểm
kiểm tra điều tiết Đạo Tú (K12+714) và cống Báo Văn (K23+120) ............................ 95
Bảng 3.3: Kết quả tính tốn theo mơ hình so sánh với tài liệu thực đo tại các điểm
kiểm tra điều tiết Đạo Tú (K12+714) và cống Báo Văn (K23+120) ............................ 97

viii


DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ
BNNPTNT

Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

BOD5

Nhu cầu ôxy hóa sinh học (Biochemical Oxygen Demand)

BTNMT

Bộ Tài ngun và Mơi trường

CCN

Cụm cơng nghiệp

CLN

Chất lượng nước

COD

Nhu cầu ơxy hóa hóa học (Chemical Oxygen demand)

ĐTH

Đơ thị hố

EPA

Cơ quan bảo vệ mơi trường Hoa Kỳ

FDI

Đầu tư trực tiếp nước ngoài (Foreign Direct Investment)

GDP

Tổng sản phẩm quốc nội (Gross Domestic Product)

HTTL

Hệ thống thuỷ lợi

IPCC

Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu

KCN

Khu cơng nghiệp

NASA

Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ

NASA GISS

Viện nghiên cứu không gian Goddard- NASA

QCVN

quy chuẩn Việt Nam

RPC

Đường phân bố nồng độ khí nhà kính đại diện
(Representative Concentration Pathwayst)

SRES

Báo cáo đặc biệt về kịch bản phát thải
(Special Report on Emissions Scenarios)

WHO

Tổ chức y tế thế giới

KCTN

Kênh chính tả ngạn

BĐKH

Biến đổi khí hậu

ix



MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của Đề tài
Nước là nguồn tài ngun hữu hạn, đóng vai trị quan trọng cho mọi sự sống trên trái
đất, là nhân tố quyết định sự tồn tại và phát triển đối với một quốc gia. Hiện nay,
Nước ngọt ngày càng trở lên khan hiếm do q trình khai thác, sử dụng của con
người có xu hướng tăng nhanh. Bên cạnh đó Biến đổi khí hậu đang diễn ra ở quy mơ
tồn cầu, khu vực và ở Việt Nam đang trở nên khó lường hơn bao giờ hết, nó đã trở
thành nỗi lo chung của toàn nhân loại. Việt Nam của chúng ta là một trong những
nước chịu ảnh hưởng nặng nề do BĐKH, đặc biệt là ngành Nông nghiệp sẽ phải
hứng chịu nhiều tác động do BĐKH gây ra. Trước những khó khăn do diễn biến bất
thường của BĐKH, chúng ta cần có sự đánh giá chính xác để tìm ra các phương án
nhằm đối phó, khắc phục làm giảm nhẹ thiệt hại do BĐKH gây ra cho hiện tại và có
thể xảy ra trong tương lai.
Cùng với sự gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan, dịng chảy lũ đến các cơng
trình sẽ tăng lên đột biến, nhiều khi vượt quá thông số thiết kế làm ảnh hưởng nghiêm
trọng tới an toàn của các hệ thống thủy lợi, dòng chảy năm biến động với biên độ lớn;
lượng mưa, độ bốc thoát hơi đều tăng, lũ lụt và hạn hán sẽ xuất hiện mật độ dày hơn và
gây hậu quả ngày càng trầm trọng. Chế độ mưa thay đổi cùng với quá trình đơ thị hóa
và cơng nghiệp hóa dẫn đến nhu cầu sử dụng nước cũng thay đổi. Hệ thống thủy lợi
Liễn Sơn cũng như các hệ thống thủy lợi trên cả nước hiện nay đã và đang đứng trước
khó khăn, thách thức do BĐKH gây ra vì khơng đáp ứng được đủ nhu cầu sử dụng

nước của các ngành nông nghiệp, công nghiệp và các ngành dịch vụ...
Công ty TNHH một thành viên thủy lợi Liễn Sơn với nhiệm vụ được giao phục vụ tưới
tiêu cho hơn 63.000 ha diện tích đất sản xuất nông nghiệp và cấp nước cho nuôi trồng
thuỷ sản của 7 huyện, thị thành trong tỉnh. Ngoài ra còn cung cấp nước tưới cho vùng
Mê Linh - Hà Nội và phường Bạch Hạc thành phố Việt Trì - Phú Thọ. Tuy nhiên, cùng
với quá trình phát triển kinh tế xã hội và BĐKH, lượng nước phụ thuộc vào xả các hồ
thủy điện, thời tiết ít mưa, lượng mưa phân bố không đều cả về không gian lẫn thời
gian dẫn đến có những thời điểm các trạm bơm lớn như Bạch Hạc, Đại Định, Liễu Trì
khơng vận hành được do mực nước sông xuống thấp dưới mực nước thiết kế; Vụ mùa,
nắng, nóng, nhiệt độ cao, cộng thêm ảnh hưởng của bão cùng áp thấp nhiệt đới gây
1


mưa lớn ngập úng một số diện tích và nhiều vị trí cơng trình bị hư hỏng ảnh hưởng đến
phục vụ tưới tiêu cho sản xuất nông nghiệp.
Xuất phát từ tình hình nêu trên cho thấy rằng việc “Nghiên cứu Giải pháp nâng cao
hiệu quả sử dụng tài nguyên nước của Hệ thống thủy lợi Liễn Sơn khi xét đến biến đổi
khí hậu” nhằm đánh giá tình hình hiện trạng khả năng cung cấp nước của hệ thống
thủy lợi Liễn Sơn theo các kịch bản biến đổi khí hậu là rất cần thiết.
II. Mục đích của đề tài
Phân tích, đánh giá và dự báo nhu cầu sử dụng nước, khả năng đáp ứng nhu cầu của hệ
thống và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng nước của Hệ thống thủy lợi Liễn
Sơn khi xét đến BĐKH.
III. Đối tượng, hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài: đánh giá nhu cầu sử dụng nước, khả năng đáp ứng
nhu cầu của Hệ thống thủy lợi Liễn Sơn thời điểm hiện tại, dự báo nhu cầu sử dụng
nước của Hệ thống trong tương lai giai đoạn từ năm 2030 – 2050 dưới ảnh hưởng của
BĐKH, đề ra giải pháp đảm bảo khả năng đáp ứng nhu cầu nước.
2. Hướng tiếp cận

- Tiếp cận tổng hợp và liên ngành: Hướng nghiên cứu này xem xét các đối tượng
nghiên cứu trong một hệ thống quan hệ phức tạp vì thế đề cập đến rất nhiều đối tượng
khác nhau như nông nghiệp, thủy sản, du lịch, trồng trọt, vv…
- Tiếp cận kế thừa có chọn lọc và bổ sung: Tiếp cận lịch sử là cách tiếp cận truyền
thống của hầu hết các ngành khoa học. Một phần ý nghĩa của cách tiếp cận này là nhìn
vào quá khứ, để dự báo tương lai qua đó xác định được các mục tiêu cần hướng tới
trong nghiên cứu khoa học.
- Tiếp cận các phương pháp, công cụ hiện đại trong nghiên cứu: Đề tài này ứng dụng
mơ hình Mike 11.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp kế thừa, áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học và công nghệ.
- Phương pháp điều tra, thu thập.
- Phương pháp phân tích thống kê các số liệu đã có.
- Phương pháp ứng dụng các mơ hình hiện đại.
2


IV. Nội dung của luận văn
- Đánh giá tình hình hiện trạng, khả năng cung cấp nước của Hệ thống thủy lợi Liễn Sơn.
- Dự báo nhu cầu nước của Hệ thống thủy lợi Liễn Sơn trong tương lai theo các kịch
bản BĐKH.
- Đề xuất giải pháp giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên nước của Hệ
thống thủy lợi Liễn Sơn khi xét đến BĐKH.

3


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan về Biến đổi khí hậu trên thế giới và tại Việt Nam

1.1.1. Khái niệm về Biến đổi khí hậu
Theo định nghĩa của CTMTQG về Ứng phó với BĐKH thì Biến đổi khí hậu: là sự
biến đổi trạng thái của khí hậu so với trung bình và/hoặc dao động của khí hậu duy trì
trong một khoảng thời gian dài, thường là vài thập kỷ hoặc dài hơn. Biến đổi khí hậu
có thể là do các q trình tự nhiên bên trong hoặc các tác động bên ngoài, hoặc do hoạt
động của con người làm thay đổi thành phần của khí quyển hay trong khai thác sử
dụng đất.
Theo IPCC [2](Ủy ban liên chính phủ về BĐKH) thì Biến đổi khí hậu: đề cập đến sự
thay đổi về trạng thái của khí hậu mà có thể xác định được (ví dụ như sử dụng các
phương pháp thống kê) diễn ra trong một thời kỳ dài, thường là một thập kỷ hoặc lâu
hơn. Biến đổi khí hậu đề cập đến bất cứ biến đổi nào theo thời gian, có hay không theo
sự biến đổi của tự nhiên do hệ quả các hoạt động của con người.
1.1.2. Biến đổi khí hậu trên thế giới
Nguyên nhân chính làm BĐKH trên Trái Đất là do sự gia tăng các hoạt động tạo ra các
chất thải khí nhà kính, các hoạt động khai thác quá mức các bể hấp thụ và bể chứa khí
nhà kính như sinh khối, rừng, các hệ sinh thái biển, ven bờ và đất liền khác tạo ra hiệu
ứng nhà kính.
Hiệu ứng nhà kính được định nghĩa là hiệu quả giữ nhiệt ở tầng thấp của khí quyển
nhờ sự hấp thụ và phát xạ trở lại bức xạ sóng dài từ mặt đất bởi mây và các khí như
hơi nước, các-bon điôxit, nitơ ôxit, mêtan và chlorofluorocarbon (CFC), làm giảm
lượng nhiệt thốt ra khơng trung từ hệ thống trái đất, giữ nhiệt một cách tự nhiên, duy
trì nhiệt độ trái đất cao hơn khoảng 30C so với khi không có các chất khí đó.[1]

4


Hình 1.1 Diễn biến gia tăng lượng khí CO2 trong khí quyển [3]
Theo báo cáo của Cơ quan Bảo vệ Mơi trường (EPA), nhiệt độ trung bình của Trái Đất
ở cuối thế kỉ thứ 19 đã tăng +0,8 °C và thế kỉ 20 tăng 0,6 ± 0,2 °C. Các dự án mơ hình
khí hậu của IPCC chỉ ra rằng nhiệt độ bề mặt Trái Đất sẽ có thể tăng 1,1 đến 6,4 °C

trong suốt thế kỷ 21 phụ thuộc vào lượng phát thải khí nhà kính tương lai. [4]
Năm 2013, IPCC [5] công bố kịch bản cập nhật, đường phân bố nồng độ khí nhà kính
đại diện (Representative Concentration Pathways - RCP) được sử dụng để thay thế cho
các kịch bản SRES (Special Report on Emissions Scenarios). Các RCP được lựa chọn
sao cho đại diện được các nhóm kịch bản phát thải và đảm bảo bao gồm được khoảng
biến đổi của nồng độ các khí nhà kính trong tương lai một cách hợp lý. Các RCP cũng
đảm bảo tính tương đồng với các kịch bản SRES.
Các tiêu chí để xây dựng RCP, bao gồm:
- Các RCP phải cung cấp thông tin về tất cả các thành phần của bức xạ tác động cần
thiết để làm đầu vào của các mô hình khí hậu và mơ hình hóa khí quyển (phát thải khí
nhà kính, ơ nhiễm khơng khí và sử dụng đất). Hơn nữa, những thơng tin này là có sẵn
đối với các khu vực địa lý.
- Các RCP có thể được xác định theo số liệu trong thời kỳ cơ sở đối với phát thải và
sử dụng đất, cho phép chuyển đổi giữa các phân tích trong thời kỳ cơ sở và tương lai.
5


- Các RCP có thể được xây dựng cho khoảng thời gian tới năm 2100 và vài thế kỷ sau
2100.Trên cơ sở các tiêu chí trên, bốn kịch bản RCP (RCP8.5, RCP6.0, RCP4.5,
RCP2.6) đã được xây dựng. Tên các kịch bản được ghép bởi RCP và độ lớn của bức xạ
tác động tổng cộng của các khí nhà kính trong khí quyển đến thời điểm vào năm 2100.

Hình 1.2 Đồ thị thể hiện sự thay đổi của bức xạ tác động với mỗi kịch bản [5]
Bức xạ tác động được định nghĩa là sự thay đổi trong cân bằng năng lượng bức xạ
(năng lượng nhận được từ mặt trời trừ đi năng lượng thốt vào khơng gian, W/m2) tại
đỉnh tầng đối lưu (ở độ cao 10-12 km so với mặt đất) do sự có mặt của các khí nhà
kính hoặc chất khác (mây, hơi nước, bụi,...) trong khí quyển [5]
Bảng 1.1 Đặc trưng kịch bản, mức tăng nhiệt độ so với thời kì cơ sở (1986-2005)
RPC

Bức xạ tác
động năm
2100

Nồng độ
CO2
tựdo năm
2100
(ppm)

Tăng nhiệt độ toàn
cầu (oC) vào năm
2100 so với thời kì
cơ sở (1986-2005)

Đặc điểm
đường phân
bố cưỡng bức
bức xạ tới
năm 2100

Kịch bản
SERI
tương
đương

RPC8.5

8,5 W/m2

1370

4,9

Tăng liên tục

A1F1

RPC6.0

6,0 W/m2

850

3,0

Tăng dần rồi
ổn định

B2

RPC4.5

4,5 W/m2

650

2,4

Tăng dần rồi

ổn định

B1

1,5

Đạt cực đại 3,0
W/m2 rồi giảm

Khơng có
tương
đương

RPC2.6

2,6 W/m2

490

6


Cùng với việc tăng phát thải làm nhiệt độ toàn cầu ấm dần lên là nguyên nhân dẫn đến
băng tan ở hai cực và cùng với nó là sự gia tăng mực nước biển. Mực nước biển theo
tài liệu quan trắc được của Viện Nghiên cứu Không gian Goddard – NASA [6] thì từ
năm1995 đến năm 2015 mực nước biển trung bình trên tồn cầu đã tăng 8 cm và dự
báo sẽ còn tăng cao hơn nữa trong tương tai. Cũng theo cơ quan này thì đến năm 2100
có thể đến 55% diện tích các lãnh thổ bị ngập chìm trong nước biển.

Hình 1.3 Biểu đồ thay đổi nhiệt độ trung bình của Trái Đất từ năm 1880 - 2015 [7]

Những vùng nước ấm đã làm tăng sức mạnh cho các cơn bão. Chính mức nhiệt cao
trên đại dương và trong khí quyển, đẩy tốc độ cơn bão đạt mức kinh hồng. Số liệu
thống kê cho thấy, chỉ trong vịng 30 năm gần đây, những cơn bão mạnh cấp 4 và cấp
5 đã tăng lên gấp đôi. [8] Các siêu bão xuất hiện thường xuyên và có sức tàn phá càng
ngày càng mạnh hơn.
♦ Tác động tiêu cực của BĐKH
a. Nước biển dâng và xâm nhập mặn
Đáng báo động là tình trạng mực nước biển ngày một dâng cao, dần lấn sâu vào đất
liền, do nền nhiệt độ trung bình năm tăng lên làm băng tuyết tan ra, đặc biệt là ở hai
cực của Trái Đất. Theo trung tâm Dữ liệu Băng tuyết quốc gia Hoa Kỳ, tính đến ngày
16/9/2012, diện tích băng ở Bắc Cực chỉ cịn 3,4 triệu km2. Nói cách khác, băng ở Bắc
Cực đã bị mất 80% khối lượng của nó ở thời điểm hiện tại. Đây là nguyên nhân hàng
đầu khiến mực nước biển dâng cao, xâm thực vào đất liền, ảnh hưởng trực tiếp đến
nơng nghiệp cũng như việc tiêu thốt nước.
Bên cạnh đó đa dạng sinh học của khu vực bị ảnh hưởng sẽ chịu sự suy giảm nghiêm
trọng về số lượng và chất lượng. Nhiều loài động thực vật sẽ bị tuyệt chủng hoặc có
7


nguy cơ bị tuyệt chủng tăng cao, con người sẽ bị mất nơi cư trú, dịch bệnh và các căn
bệnh lạ, hiểm nghèo trong các cộng đồng dân cư sẽ xuất hiện khó kiểm sốt, đặc biệt
đối với những người có khả năng thích ứng kém như trẻ em và người cao tuổi.

Hình 1.4 Sự ảnh hưởng của nước biển dâng đến khu vực Đơng Nam Á [9]
Hình ảnh băng tan khiến mực nước biển dâng cao ở châu Á. (Màu xanh nhạt biểu
trưng cho mức nước biển dâng cao). [9] Impact of Climate change on Asean
international Affairs - Risk and Opportunity Multiplier (2017)
b. Biến đổi về lượng mưa
BĐKH gây nhiều thay đổi bất lợi về lượng mưa, sự phân bố mưa theo khơng gian, thời
gian và sẽ có những ảnh hưởng tới việc cấp và thoát nước. Lượng mưa trung bình ngày

tăng cao dễ gây ra tình trạng ngập úng, gây áp lực cho hệ thống tiêu, tương ứng với nó
khơ hạn cũng xảy ra với tần suất thường xuyên hơn, ảnh hưởng trực tiếp tới các ngành
sử dụng nước. Các chun gia ước tính tình trạng hạn hán sẽ tăng ít nhất 66% do khí
hậu ngày càng ấm hơn. Hạn hán xảy ra thường xuyên sẽ thu hẹp nguồn cung cấp nước,
làm giảm chất lượng các sản phẩm nơng nghiệp, khiến nguồn cung ứng lương thực
trên tồn cầu trở nên bấp bênh. [8]
Thay đổi về phân bố mưa trong năm sẽ ảnh hưởng đến lượng nước có thể khai thác.
Kết quả của các mơ hình dự báo BĐKH cho thấy tại nhiều khu vực lượng mưa sẽ tập
trung hơn vào mùa mưa và giảm vào mùa khô. Mưa lớn tập trung sẽ làm tăng lượng
dòng chảy mặt, giảm lượng nước ngấm xuống các tầng chứa nước dưới đất. Điều này
8


làm gia tăng lũ lụt vào mùa mưa và thiếu nước vào mùa khô, trữ lượng nước ngầm sẽ
suy giảm. Ngồi ra, khả năng sinh thủy của lưu vực cịn bị gián tiếp ảnh hưởng của
BĐKH, do điều kiện khí hậu thay đổi khiến cho thảm phủ thực vật bị thay đổi theo.
Các hồ chứa, đập dâng, trạm bơm và giếng khai thác nước ngầm cũng bị ảnh hưởng.
Mưa lớn kéo theo gia tăng trượt lở đất và xói mịn sẽ làm tăng lượng phù sa chuyển
tớivà lắng đọng trong lịng hồ, làm giảm dung tích hữu ích của các hồ chứa. Chế độ
dòng chảy thay đổi cũng làm cho vấn đề điều tiết của hồ trở lên khó khăn hơn, khả
năng cung cấp nước giảm đi. Do trữ lượng nước ngầm thay đổi, khả năng khai thác
của nhiều giếng ngầm cũng bị giảm sút. Chế độ dòng chảy thay đổi cũng làm cho
nhiều cơng trình khơng hoạt động đúng điều kiện thiết kế, năng lực cơng trình có thể
bị suy giảm.
c. Ảnh hưởng nền kinh tế
Tài liệu nghiên cứu mang tên “Kiểm soát sức tàn phá của biến đổi khí hậu: Phép tính
lạnh cho một hành tinh nóng” do tổ chức nhân đạo quốc tế DARA và Diễn đàn Các
nước dễ bị tổn thương vì Biến đổi khí hậu (CVF) thực hiện đã đưa ra ước tính hiện
tượng Trái đất nóng dần lên, ngồi việc lấy đi sinh mạng của gần 40.000 người mỗi
năm, còn gây thiệt hại kinh tế lên đến 1.200 tỷ USD, tương đương 1,6% Tổng sản

phẩm quốc nội (GDP) hàng năm của thế giới.Chưa dừng lại ở đó, tài liệu này cịn dự
báo đến năm 2030, thiệt hại kinh tế gây ra bởi biến đổi khí hậu và ơ nhiễm khơng khí
sẽ tăng lên 3,2% GDP tồn cầu, trong đó những nước kém phát triển nhất sẽ chịu ảnh
hưởng nặng nề hơn cả với mức thiệt hại có thể lên đến 11% GDP. Đồng thời, ô nhiễm
không khí, gây ra bởi việc sử dụng các nhiên liệu hóa thạch, cũng là nguyên nhân gây
ra cái chết của 4,5 triệu người/năm. Nhận định về vấn đề này, Thủ tướng Bangladesh
Sheikh Hasina cho biết năng suất nông nghiệp của nước này sẽ giảm 10% nếu nhiệt độ
toàn cầu tăng thêm 1 độ C. Điều này có nghĩa là Dhaka sẽ mất đi khoảng 4 triệu tấn
lương thực, tương đương 2,5 tỷ USD và 2% GDP. Thậm chí, nếu tính cả những thiệt
hại về cơ sở vật chất và những mất mát khác, con số này có thể còn tăng lên 3-4%
GDP. Khi nhắc đến những “cơn giận” của thiên nhiên, không thể không kể tên cơn bão
Sandy, một trong những cơn bão kinh hoàng nhất lịch sử thế giới đã càn quét qua bờ
Đông nước Mỹ và vùng Caribe hồi cuối năm 2012, khiến hàng triệu người thiệt mạng
đồng thời gây thiệt hại kinh tế lên đến 62 tỷ USD cho nước Mỹ và ít nhất 315 tỷ USD
9


cho khu vực Caribe. Trước Sandy còn rất nhiều cơn bão lớn khác như cơn bão Katrina
hay siêu bão Haiyan..., đã để lại nỗi ám ảnh to lớn về sức tàn phá của biến đổi khí hậu
đối với cả nhân loại, mà trong đó, ngồi thiệt hại về người, những mất mát kinh tế ln
là rất lớn.

Hình 1.5. Đường cầu ván và hạ tầng cơ sở ở Atlantic City, New Jersey bị phá hoại
nặng nề sau bão Sandy vào tháng 10/2012. Ảnh: EPA
1.1.3. Biến đổi khí hậu ở Việt Nam
Việt Nam là một trong 5 quốc gia trên thế giới bị tác động nhiều nhất của hiện tượng
BĐKH mà cụ thể là hiện tượng nước biển dâng cao - hậu quả tăng nhiệt độ làm bề mặt
trái đất nóng lên do phát thải khí nhà kính. Ở Việt Nam, xu thế biến đổi của nhiệt độ
và lượng mưa là rất khác nhau trên các vùng.
Các phương pháp và nguồn số liệu để xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển

dâng cho Việt Nam được kế thừa từ các nghiên cứu trước đây và được cập nhật đến
năm 2016. Thời kỳ 1986 - 2005 được chọn là thời kỳ cơ sở để so sánh sự thay đổi của
khí hậu và nước biển dâng.
a. Sự thay đổi về nhiệt độ
Trong 50 năm qua, nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0,5°C trên phạm vi cả nước
và lượng mưa có xu hướng giảm ở phía Bắc và tăng ở phía Nam lãnh thổ. Nhiệt độ
mùa đơng thì tăng nhanh hơn so với mùa Hè và nhiệt độ vùng sâu trong đất liền tăng
nhanh hơn so với nhiệt độ vùng ven biển và hải đảo. Lượng mưa ngày một tăng cao.
Nhiệt độ: Trong 50 năm qua (1958-2007) nhiệt độ trung bình ở Việt Nam tăng lên
khoảng 0,5-0,70C. Nhiệt độ mùa đông tăng nhanh hơn nhiệt độ mùa hè và nhiệt độ ở
10