Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy về hồ thủy điện rào quán, Tỉnh Quảng Trị

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN HOÀNG VIỆT

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
ĐẾN DÒNG CHẢY VỀ HỒ THỦY ĐIỆN RÀO QUÁN,
TỈNH QUẢNG TRỊ

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Mã số: 60.58.02.02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng - Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. NGUYỄN THANH HẢI
2. PGS.TS NGUYỄN CHÍ CÔNG
Phản biện 1: TS. KIỀU XUÂN TUYỂN
Phản biện 2: TS. LÊ HÙNG
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc
sĩ kỹ thuật xây dựng công trình thủy họp tại Trường Đại học Bách khoa
vào ngày 10 tháng 11 năm 2018.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
− Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách khoa.

−Thư viện Khoa Xây dựng Thủy Lợi – Thủy điện, Trường Đại học Bách
khoa – Đại học Đà Nẵng.


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Hồ Rào Quán là hồ chứa đa mục tiêu lớn nhất tỉnh Quảng Trị,
nằm trên thượng nguồn lưu vực sông Thạch Hãn, mà hạ du là nơi tập
trung các đô thị quan trọng nhất, các khu kinh tế và dân cư trọng điểm
cùng nhiều địa điểm di tích lịch sử như thành phố Đông Hà, thị xã
Quảng Trị, Thánh địa La Vang, khu tưởng niệm Tổng bí thư Lê
Duẩn,...vì thế, trong trường hợp có sự cố đập, tác động của sóng lũ sẽ
gây nên những thiệt hại nghiêm trọng, ảnh hưởng đến các hoạt động
dân sinh kinh tế của nhân dân địa phương.
Hơn nữa trong bối cảnh biến đổi khí hậu diễn ra ngày càng phức
tạp và dự đoán ảnh hưởng nặng nề đến vấn đề thiên tai ngập lụt ở nước
ta, đặc biệt là khu vực miền Trung, trong đó có lưu vực sông Thạch
Hãn. Vệc nghiên cứu dòng chảy ở lưu vực sông Rào Quán là cần thiết
nhằm đánh giá tác động của thiên tai đến đời sống của người dân trong
khu vực cũng như cung cấp tổng quan về sự thay đổi dòng chảy sông
để quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, đồng thời đánh giá mức độ
ảnh hưởng của biến đổi khí hậu nhằm giảm thiểu tác động của vấn đề
này đến lưu vực hạ du sông Rào Quán, đưa ra giải pháp thích ứng với
vấn đề nêu trên.
Với yêu cầu thực tế như trên, nhằm đánh giá tổng quan sự thay
đổi dòng chảy hạ du trong bối cảnh biến đổi khí hậu đến dòng chảy
đến hồ thủy điện Rào Quán, tác giả đề xuất đề tài: “ĐÁNH GIÁ TÁC
ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN DÒNG CHẢY VỀ HỒ
THỦY ĐIỆN RÀO QUÁN, TỈNH QUẢNG TRỊ.”.

Kết quả nghiên cứu hy vọng cung cấp cho chính quyền địa
phương và các cơ quan quản lý thiên tai trên địa bàn những thông tin
cần thiết để giúp chủ động đối phó giảm thiểu thiệt hại do ảnh hưởng
của biến đổi khí hậu cũng như xây dựng kế hoạch khai thác thủy điện
Rào Quán hiệu quả hơn trong bối cảnh biến đổi khí hậu.


2
2. Mục đích nghiên cứu:
- Nghiên cứu sự thay đổi dòng chảy do tác động của biến đổi
khí hậu đến dòng chảy về hồ thủy điện Rào Quán.
- Cung cấp thông tin và đưa ra các kiến nghị cần thiết cho các
cơ quan quản lý nhà nước và phòng chống thiên tai giúp ứng phó kịp
thời và giảm nhẹ thiệt hại cho khu vực hạ du sông Thạch Hãn.
- Cung cấp các thông tin về sự thay đổi dồng chảy trong tương
lai cho Công ty Thủy điện Quảng Trị để có phương án vận hành hiệu
quả, an toàn.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Chế độ dòng chảy sông Thạch Hãn và
lưu vực sông Thạch Hãn.
- Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng
Trị.
4. Nội dung nghiên cứu:
Mô phỏng dòng chảy sông Thạch Hãn khi xét đến biến đổi khí
hậu.
5. Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu:
❖ Cách tiếp cận:
- Sưu tập các tư liệu về lý thuyết cũng như các giải pháp xử lý,
các mô hình thủy văn để tham khảo, chọn lọc, từ đó xây dựng mô hình
thủy văn cho lưu vực sông Thạch Hãn.

- Hiện trạng và Quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh
Quảng Trị và lưu vực sông Thạch Hãn.
❖ Phương pháp nghiên cứu:
Đề tài sẽ sử dụng các phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp phân tích tài liệu;
- Phương pháp kế thừa các kết quả nghiên cứu liên quan;
- Phương pháp mô hình hóa;
- Phương pháp nghiên cứu trường hợp điển hình;
- Phương pháp thống kê khách quan.


3
6. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
- Mô phỏng dòng chảy ứng với các kịch bản, trong đó cung cấp
được các thông tin cần thiết về sự thay đổi dòng chảy tương ứng với
các kịch bản.
- Từ các kết quả trên, việc nghiên cứu dòng chảy lưu vực sông
Thạch Hãn đối với hồ Rào Quán có xét đến biến đổi khí hậu sẽ giúp
đánh giá sự thay đổi của dòng chảy sông Thạch Hãn và đưa ra các kiến
nghị các hướng cải thiện bản đồ ngập lụt sau này và đề ra chương trình
đầu tư liên quan. Đề xuất định hướng, cơ chế và pháp quy quy hoạch
cho quản lý lưu vực sông cần thiết cho các cơ quan quản lý nhà nước
và phòng chống thiên tai trên địa bàn.
7. Bố cục và nội dung luận văn:
Luận văn gồm: phần Mở đầu, 03 chương và phần Kết luận và
kiến nghị.
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về khu vực nghiên cứu.
Chương 2: Xây dựng mô hình thủy văn mô phỏng dòng chảy sông
Thạch Hãn.

Chương 3: Mô phỏng dòng chảy trong các kịch bản xét đến biến
đổi khí hậu.
Kết luận và kiến nghị.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.1.
Tổng quan về lưu vực sông Thạch Hãn
1.1.1. Vị trí địa lý
Tuyến công trình đầu mối công trình thủy điện Rào Quán nằm
trên sông Rào Quán cách hợp lưu sông Rào Quán và Khe Xa Bai
khoảng 800m về phía hạ lưu. Vị trí nhà máy thủy điện nằm gần quốc lộ
9, cách biên giới Việt Lào (cửa khẩu Lao Bảo) khoảng 20km và cách
thị xã Đông Hà 53km về phía Tây Nam.


4

Hình 1.3. Vị trí hồ thủy điện Rào Quán (thủy điện Quảng Trị)
1.1.2. Đặc điểm khí tượng thủy văn lưu vực sông Thạch Hãn
- Mạng lưới trạm quan trắc khí tượng: Trên lưu vực sông
Thạch Hãn chỉ có 2 trạm khí tượng và 1 trạm đo mưa ở lân cận, đang
hoạt động là trạm Đông Hà, Khe Sanh và Gia Vòng.
- Độ ẩm: độ ẩm tương đối của không khí thay đổi theo mùa
với biên độ trong khoảng 83% đến 91% độ ẩm trung bình năm là 87%.
- Nhiệt độ: Mùa khô từ tháng 4 đến tháng 8 chịu tác động mạnh
của gió mùa Tây Nam khô nóng. Mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 3 năm
sau chịu tác động của gió mùa Đông Bắc lạnh ẩm, các tháng nhiệt độ
thấp nhất thường rơi vào tháng 12 hoặc tháng 1 năm sau. Xen giữa là
các tháng ở thời kỳ chuyển tiếp là mùa xuân và mùa thu khí hậu mát
mẻ.
- Lượng mưa: Theo số liệu trạm khe Sanh, lượng mưa trung

5
bình là 2.119 mm. Ba tháng có lượng mưa lớn nhất là 8- 10, với lượng
mưa 1.141mm.
- Bốc hơi: Lượng bốc hơi năm là 808mm, tháng lớn nhất trung
bình là 105,2mm xuất hiện vào tháng 5, lượng bốc hơi tháng nhỏ nhất
trung bình là 40,4mm, xuất hiện vào tháng 12.
1.2.
Tình hình biến đổi khí hậu trong thời gian qua
1.2.1. Tình hình thiên tai tại Việt Nam
Trong những năm qua, khắp các khu vực trên cả nước đã phải
hứng chịu tất cả các loại hình thiên tai (trừ sóng thần), gây tổn hại nặng
nề về người, tài sản, cơ sở hạ tầng, tác động xấu đến môi trường sống,
sản xuất kinh doanh của người dân.
1.2.2. Tổng quan thiên tai tỉnh Quảng Trị
Theo số liệu thống kê từ năm 2009 - 2017, trên địa bàn tỉnh
chịu ảnh hưởng của 39 cơn bão, ATNĐ (Trong đó, chịu ảnh hưởng
trực tiếp và gây thiệt hại lớn là 14 cơn, trung bình 02 cơn bão/năm),
có 34 đợt lũ, 38 đợt lốc xoáy, mưa đá, dông sét đã xảy ra. Thiên tai đã
làm 43 người chết, 246 người bị thương và giá trị thiệt hại về tài sản
lên đến khoảng trên 7.986 tỷ đồng
1.2.3. Tình hình thiên tai lưu vực sông Thạch Hãn
a) Tổng quan lưu vực:
Sông Thạch Hãn (Flv=2.660 km2) là con sông lớn nhất tỉnh
Quảng Trị, chiếm 56% diện tích toàn tỉnh Quảng Trị. Lưu vực sông
Thạch Hãn nằm trong phạm vi từ 16º18’ đến 16º54’ vĩ độ Bắc và từ
106º36’ đến 107º18’ kinh độ Đông. Phía Đông giáp Biển Đông, phía
Tây giáp lưu vực sông Sê Pôn, phía Nam giáp lưu vực sông Ô Lâu và
tỉnh Thừa Thiên Huế, phía Bắc giáp lưu vực sông Bến Hải.

b) Đặc điểm lũ lưu vực
Lũ tiểu mãn: Lũ tiểu mãn xuất hiện vào các tháng V, VI hàng
năm; mưa tiểu mãn gây ra lũ tiểu mãn..
Lũ sớm: Lũ sớm thường xuất hiện vào cuối tháng VIII đến
tháng IX.


6
Lũ muộn: Lũ muộn thường xuất hiện vào tháng XII đến nửa
đầu tháng I năm sau.
Lũ chính vụ: Lũ chính vụ là lũ lớn nhất trong năm; chủ yếu
xuất hiện vào tháng X và tháng XI, trùng với thời kỳ hoạt động của
bão, áp thấp nhiệt đới trên biển Đông, ảnh hưởng đến tỉnh Quảng Trị
kết hợp với các nhiễu động thời tiết khác.
c) Tình hình thiên tai
Trong phạm vi sông Thạch Hãn, chuẩn dòng chảy năm phân
phối không đều theo không gian, biến đổi phù hợp với sự biến đổi của
lượng mưa năm, nghĩa là cũng theo xu thế tăng dần theo độ cao địa
hình với phạm vi biến đổi từ 30l/s.km2 đến 60 l/s.km2. Hằng năm, trên
toàn bộ sông suối trên lưu vực sông Thạch Hãn có tổng lượng dòng
chảy trên lưu vực khoảng 3,92 km3.
d) Tình hình thiệt hại do lũ trên lưu vực
Theo số liệu Báo cáo tình hình thiệt hại do lũ trên lưu vực sông
Thạch Hãn năm 2017, tổng giá trị thiệt hại ước tính 1.086 tỷ đồng.
1.3.
Tình hình cơ sở dữ liệu
1.3.1. Bản đồ
Thu thập đủ bản đồ số, bản đồ giấy phục vụ cho đề tài như:
- Bản đồ hành chính tỉnh Quảng Trị;
- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất;

- Bản đồ hiện trạng rừng;
- Bản đồ hệ thống sông ngòi và các trạm khí tượng thủy văn;
- DEM 30x30m.
1.3.2. Số liệu Khí tượng thủy văn
Số liệu của các trạm đo do Đài Khí tượng thủy văn tỉnh cung
cấp.
1.3.3. Các tài liệu liên quan khác
- Báo cáo thiết kế kỹ thuật – Phần xây dựng do Công ty Thủy
điện Quảng Trị cung cấp;
- Báo cáo tổng kết công tác PCTT hàng năm của Ban Chỉ huy


7
PCTT & TKCN tỉnh Quảng Trị;
- Trang thông tin


điện

tử

tỉnh

Quảng

Trị:

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỦY VĂN MÔ PHỎNG
DÒNG CHẢY SÔNG THẠCH HÃN
2.1. Lựa chọn mô hình thủy văn

2.1.1. Tổng hợp các mô hình thủy văn
Có thể kể đến các mô hình sau: HYRROM (Hydrological
Rainfall-Runoff Model); SWM4 (Stanford Watershed Model); HBV
(Hydrologiska Byråns Vattenbalansavdelning); TOPMODEL;
SLURP (Semi-distributed Land Usebased Runoff Processes); SWAT
(Soil and Water Assessment Tool); HEC-HMS
Hydrologic
Engineering Center-Hydrologic Modeling System; WATFLOOD;
SHETRAN; MIKE SHE.
2.1.2. Phân tích lựa chọn mô hình
Việc lựa chọn mô hình được thực hiện căn cứ vào các tiêu chí
lựa chọn mô hình của tổ chức khí tượng thế giới (WMO) đưa ra và
dựa trên các yếu tố chính của lưu vực nghiên cứu như sau: Phạm vi
nghiên cứu, điều kiện khí tượng thủy văn, dữ liệu sẵn có và mục đích
sử dụng mô hình. Học viên đề xuất sử dụng mô hình thủy văn phân bố
tất định (MIKE SHE) cho nghiên cứu lưu vực sông Thạch Hãn.
2.2.
Giới thiệu mô hình MIKE SHE
2.2.1. Tổng quan về mô hình MIKE SHE
MIKE SHE là một sản phẩm nổi tiếng của Viện Thủy lực Đan
Mạch (DHI). Được phát triển từ năm 1969 và tiếp tục hoàn thiện trong
các năm sau đó, ngày nay MIKE SHE được xem như là một công cụ
hiệu quả trong mô phỏng chế độ thủy văn lưu vực, đặc biệt là những
lưu vực lớn, thiếu dữ liệu nghiên cứu như lưu vực sông Thạch Hãn.
Đặc điểm nổi trội của MIKE SHE là khả năng mô phỏng đầy đủ các
thành phần trong quá trình thủy văn lưu vực: mưa, bốc hơi, dòng chảy


8
mặt, dòng chảy ngầm… cũng như tương tác giữa các thành phần này

từ đó giúp giảm thiểu sự không chắc chắn, nâng cao hiệu quả của mô
phỏng. Một điểm vượt trội nữa của MIKE SHE là khả năng truy xuất
dữ liệu. Với đặc tính của mô hình phân bố, các dữ liệu đầu vào và đầu
ra đều ở dạng ô lưới. Đặc tính này giúp chúng ta có thể khai thác dữ
liệu đầu ra tại bất cứ vị trí nào trên lưu vực nghiên cứu. Điều này tạo
điều kiện cho chúng ta khai thác dữ liệu trên địa bàn lưu vực phục vụ
cho các mục đích tiếp sau. Chính những vượt trội này mà MIKE SHE
đã được áp dụng để nghiên cứu chế độ thủy văn cho nhiều lưu vực lớn
trên thế giơi. Phân tích dựa trên tình hình thực tế, cơ sở dữ liệu, lịch
sử phát triển và áp dụng, MIKE SHE là mô hình hợp lý nhất đối với
nghiên cứu chế độ thủy văn lưu vực.
2.2.2. Lý thuyết cơ bản mô hình MIKE SHE
Quá trình thủy văn trong mô hình MIKE SHE được chia thành
8 phần: Mưa, Bốc hơi, Dòng chảy vùng không bão hòa, Dòng chảy
mặt, Dòng chảy trên sông, Dòng chảy trong ống và trong cống thoát
nước, Dòng chảy vùng bão hòa, Tưới.
2.3. Thiết lập mô hình MIKE SHE
Để thể hiện được đặc tính của lưu vực sông Thạch Hãn, mô
hình MIKE-SHE được thiết lập với tất các thành phần cấu thành dòng
chảy lưu vực như: Dòng chảy mặt, dòng chảy ngầm, dòng chảy trong
sông, bốc hơi, dòng bão hòa, dòng chưa bão hòa.
2.3.1. Phạm vi mô phỏng
Áp dụng mô hình MIKE SHE để mô phỏng khu vực tính toán
như hình 2.13. Kích thước ô lưới mô phỏng: 30mx30m
2.3.2. Hiện trạng cơ sở dữ liệu phục vụ tính toán
a) Dữ liệu độ cao
b) Dữ liệu về sử dụng đất
c) Bản đồ đất
d) Mạng lưới sông ngòi
e) Số liệu khí tượng thủy văn

9
(1) Số liệu mưa:
Số liệu mưa bình quân ngày được dùng trong tính toán, trong
đó có các trạm mưa: Khe Sanh, Thạch Hãn, Đông Hà, Cửa Việt, Gia
Voòng. Các trạm đo mưa này có số liệu tương đối đủ dài, sử dụng số
liệu đo mưa tại các trạm này từ năm 1997 đến năm 2013 đưa vào mô
hình MIKE SHE để tính toán dòng chảy đến.
(2) Số liệu lưu lượng:
Số liệu lưu lượng trung bình ngày của trạm Gia Voòng trên
sông Bến Hải, số liệu có được từ năm 1997 đến năm 2013.
f) Một số dữ liệu cần thiết khác
- Đặc tính cây trồng: được kế thừa dữ liệu từ Sở NN và PTNT
Quảng Trị.
- Dữ liệu bốc hơi: trạm khí tượng Khe Sanh và Đông Hà.
- Dữ liệu về nước ngầm: bản đồ nước ngầm của Tổ chức FAO.
2.4. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
2.4.1. Hiệu chỉnh mô hình
Với cơ sở dữ liệu hiện có, mô hình được chạy trong vòng 7
năm, từ năm 1997 đến 2004. Kết quả hiệu chỉnh được thể hiện như
sau:
- Về các tham số thống kê:
Bảng 2.1. Các chỉ số của mô hình MIKE SHE sau khi hiệu chỉnh
Thông số

Trạm

MAE

Hiệu chỉnh (1997-2004)
R2 (hệ số
RMSE
R
NASH)

Lưu lượng
Gia
7.873 18.688 0.867
0.729
3
(m /s)
Voòng
2.4.2. Kiểm định mô hình
Tương tự quá trình hiệu chỉnh, quá trình kiểm định mô hình
cũng được chạy trong 8 năm từ 2005 đến 2013. Kết quả so sánh được
thể hiện như sau:
- Về các tham số thống kê:


10
Bảng 2.2. Các chỉ số của mô hình MIKE SHE sau khi kiểm định
Kiểm định (2005-2013)
Thông số
Trạm
R2 (hệ số
MAE RMSE
R
NASH)
Lưu lượng

Gia
9.511 27.998 0.828
0.672
3
(m /s)
Voòng
2.4.3. Nhận xét kết quả hiệu chỉnh và kiểm định
Kết quả mô phỏng ở cả hai giai đoạn hiệu chỉnh và kiểm định
cho thấy, mặc dù thay đổi phạm vi mô phỏng, nhưng nếu các số liệu
đầu vào như nhau, các tham số mô hình giống nhau thì kết quả mô
phỏng sẽ giống nhau đối với mô hình thủy văn phân phối. Thông qua
so sánh quá trình dòng chảy cũng như qua đường quá trình mực nước
ta thấy không có sự sai khác nhiều giữa giá trị thực đo và mô phỏng.
Đồng thời, các chỉ số thống kê như hệ số tương quan (R) hệ số Nash
sutcliffe (R2) đạt khá cao (hệ số Nash bằng 0,729 ở quá trình hiệu
chỉnh và 0,672 ở giai đoạn kiểm định), điều này một lần nữa thể hiện
sự ổn định và mức độ tin cậy của ứng dụng mô hình phân bố MIKESHE cho mô phỏng dòng chảy lưu vực. Đây cùng là một trong những
luận chứng quan trọng giúp khôi phục dữ liệu (mực nước, lưu
lượng…) cho những lưu vực gần như không có dữ liệu đo đạc.
2.5. Mô phỏng dòng chảy thời kỳ nền
Trên cơ sở kết quả mô hình đã được hiệu chỉnh và kiểm định,
đáng tin cậy, ta tiến hành mô phỏng dòng chảy thời kỳ nền (19972013). Kết quả mô phỏng thời kỳ nền được thể hiện như sau:


11
ĐƯỜNG QUÁ TRÌNH TẠI TRẠM GIA VÒONG KỊCH BẢN NỀN
900
800
700
600

500
400
300
200
100

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

2003

2002

2001

2000

1999

1998

1997

0

Hình 2.21. Kết quả mô phỏng của MIKE SHE cho lưu lượng tại
trạm Gia Vòong thời kỳ nền.
DÒNG CHẢY TRUNG BÌNH THÁNG TẠI TRẠM GIA VÒONG
60.0
50.0
40.0
30.0
20.0
10.0
0.0
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Hình 2.22. Dòng chảy trung bình tháng tại trạm Gia Vòong thời kỳ
nền (1997-2013).


12
TỔNG LƯỢNG DÒNG CHẢY TRUNG BÌNH THÁNG
TẠI TRẠM GIA VÒONG (triệu m3)
140.0
120.0
100.0
80.0
60.0
40.0
20.0

0.0
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Hình 2.23. Tổng lượng dòng chảy trung bình tháng tại trạm Gia
Vòong thời kỳ nền (1997-2013).
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY TRONG CÁC KỊCH
BẢN XÉT ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU.
3.1.

Tổng quan về biến đổi khí hậu
Vấn đề biến đổi khí hậu đã, đang và sẽ làm thay đổi toàn diện,
sâu sắc quá trình phát triển và an ninh toàn cầu như lương thực, nước,
năng lượng, các vấn đề về an ninh xã hội, văn hóa, môi trường, ngoại
giao và thương mại.
3.1.1. Cơ sở khoa học của biến đổi khí hậu
3.1.1.1. Nguyên nhân của biến đổi khí hậu
a) Biến đổi khí hậu do yếu tố tự nhiên
- Thay đổi của các tham số quỹ đạo trái đất;
- Biến đổi trong phân bố lục địa – biển của bề mặt trái đất;
- Sự biến đổi về phát xạ của mặt trời và hấp thụ bức xạ của
trái đất;
- Hoạt động của núi lửa.


13
b) Biến đổi khí hậu do tác động của con người
❖ Hiệu ứng nhà kính
❖ Hoạt động của con người và sự nóng lên toàn cầu
3.1.1.2. Kịch bản nồng độ khí nhà kính
Thay đổi nồng độ khí nhà kính trong khí quyển là yếu tố quan
trọng trong dự tính biến đổi khí hậu. Kịch bản biến đổi khí hậu được
xây dựng từ các giả định về sự thay đổi trong tương lai và quan hệ
giữa phát thải khí nhà kính và các hoạt động kinh tế - xã hội, tổng thu
nhập quốc dân, sử dụng đất,...
Trên cơ sở các tiêu chí xây dựng RCP, bốn kịch bản RCP
(RCP8.5, RCP 6.0, 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.
3.1.2. Biến đổi khí hậu quy mô toàn cầu

a) Nhiệt độ
b) Lượng mưa
3.1.3. Biểu hiện của biến đổi khí hậu ở Việt Nam
a) Nhiệt độ
Trung bình cả nước, nhiệt độ trung bình năm thời kỳ 19582014 tăng khoảng 0,62oC, riêng giai đoạn 1985-2014 nhiệt độ tăng
khoảng 0,42oC. Tốc độ tăng trung bình mỗi thập kỷ khoảng 0,10oC,
thấp hơn giá trị trung bình toàn cầu (0,12oC/thập kỷ, IPCC 2013).
b) Lượng mưa
Trong thời kỳ 1958-2014, lượng mưa năm tính trung bình cả
nước có xu thế tăng nhẹ. Trong đó, tăng nhiều nhất vào các tháng mùa
đông và mùa xuân; giảm vào các tháng mùa thu.
3.1.4. Kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam
Năm 2016 Bộ Tài nguyên và Môi trường đã xây dựng và công
bố kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam dựa trên
các kịch bản phát thải khí nhà kính khác nhau đó là: Kịch bản phát thải
trung bình thấp (kịch bản RCP4.5), kịch bản phát thải cao (kịch bản


14
RCP8.5). Trong đó đã đưa ra những ảnh hưởng của biến đổi khí hậu
cho Việt Nam trong thế kỷ 21.
a) Về nhiệt độ
Nhiệt độ ở tất cả các vùng của Việt Nam đều có xu thế tăng so
với thời kỳ cơ sở (1986-2005), với mức tăng lớn nhất là khu vực phía
Bắc.
Theo kịch bản RCP4.5, nhiệt độ trung bình năm trên toàn
quốc vào đầu thế kỷ có mức tăng phổ biến từ 0,6÷0,8oC; vào giữa thế
kỷ có mức tăng 1,3÷1,7oC.
Theo kịch bản RCP8.5, nhiệt độ trung bình năm trên toàn
quốc vào đầu thế kỷ có mức tăng phổ biến từ 0,8÷1,1oC, vào giữa thế

kỷ có mức tăng 1,8÷2,3oC.
b) Về lượng mưa
Lượng mưa năm có xu thế tăng trên phạm vi toàn quốc.
Theo kịch bản RCP4.5, lượng mưa năm vào đầu thế kỷ có xu
thế tăng ở hầu hết cả nước, phổ biến từ 5÷10%; vào giữa thế kỷ có
mức tăng 5÷15%.
Theo kịch bản RCP8.5, lượng mưa năm có xu thế tăng tương
tự như kịch bản RCP4.5. Đáng chú ý là vào cuối thế kỷ mức tăng nhiều
nhất có thể trên 20% ở hầu hết Bắc Bộ, Trung Trung Bộ, một phần
Nam Bộ và Tây Nguyên.
3.2. Mô phỏng dòng chảy ứng với các trường hợp biến đổi khí
hậu
3.2.1. Xây dựng các kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực nghiên
cứu
Số liệu biến đổi khí hậu được xác định theo kịch bản nền và
nhân với hệ số thay đổi lượng mưa theo các mùa Xuân, Hè, Thu, Đông
dựa trên các kết quả trong báo cáo “Kịch bản biến đổi khí hậu và nước
biển dâng cho Việt Nam – Bộ Tài nguyên và Môi trường” năm 2016,
thời kỳ mô phỏng dùng để đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu là
giai đoạn 1997-2013, thời kỳ tương lai được chọn đánh giá ở đây là


15
các giai đoạn 2016-2035, 2046-2065, 2080-2099. Kịch bản được chọn
để đánh giá là kịch bản RCP4.5 và RCP8.5.
Giá trị biến đổi trung bình lượng mưa của Quảng Trị phân theo
mùa ứng với các giai đoạn 2016-2035, 2046-2065, 2080-2099 như
sau:
Bảng 3.2. Biến đổi cực đại của lượng mưa các mùa (%) so với thời
kỳ cơ sở

(Nguồn: Bảng A5 - Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho
Việt Nam – Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2016).
Mùa
Đông
Xuân
Hè
Thu

Kịch bản RCP4.5
2016-2035 2046-2065 2080-2099
7.8
4.6
7.4
15.6

16.8
9.4
11
21

19.7
7.4
4.2
30.6

Kịch bản RCP8.5
2016-2035 2046-2065 2080-2099
2.7
12
30.6

15

7.6
19.1
16.4
19.8

24.4
25.6
10.6
18.3

Dựa vào số liệu từ bảng trên, ta tính toán hệ số thay đổi lượng
mưa các giai đoạn so với thời kỳ cơ sở, từ đó tính toán hệ số thay đổi
lượng mưa cho từng mùa, từng tháng, từng ngày trong các kịch bản,
cụ thể như sau:
Bảng 3.3. Hệ số thay đổi lượng mưa các thời kỳ so với thời kỳ cơ
sở theo kịch bản RCP4.5
Tháng
Thời
đoạn

1

2

3

4

5

6

20162035

1.078

1.078

1.046

1.046

1.046

1.074

20462065

1.168

1.168

1.094

1.094

1.094

20802099

1.197

1.197

1.074

1.074

1.074

7

8

9

10

11

1.074

1.074

1.156

1.156

1.156

1.078

1.11

1.11

1.11

1.21

1.21

1.21

1.168

1.042

1.042

1.042

1.306

1.306

1.306

1.197

Bảng 3.4. Hệ số thay đổi lượng mưa các thời kỳ so với thời kỳ cơ
sở theo kịch bản RCP8.5

12


16
Tháng
1

2

20162035

1.027

1.027

1.12

1.12

1.12

1.306

20462065

1.076

1.076

1.191

1.191

1.191

20802099

1.244

1.244

1.256

1.256

1.256

Thời
đoạn

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1.306

1.306

1.15

1.15

1.15

1.027

1.164

1.164

1.164

1.198

1.198

1.198

1.076

1.106

1.106

1.106

1.183

1.183

1.183

1.244

Trên cơ sở kết quả mô hình đã được hiệu chỉnh và kiểm định,
đáng tin cậy, ta tiến hành mô phỏng dòng chảy thời kỳ nền (19972013) và các giai đoạn tương lai (2016-2035; 2046-2065; 2080-2099),
ứng với các kịch bản biến đổi khí hậu RCP4.5 và RCP8.5, từ đó phân
tích, so sánh các kết quả mô phỏng tại những vị trí đánh giá.
3.2.2. Tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy sông Thạch

Hãn
Dựa trên kết quả so sánh, dễ dàng nhận thấy dòng chảy trong
tương lai ở lưu vực sông Thạch Hãn dưới tác động của biến đổi khí
hậu đều có xu hướng tăng cao cả hai mùa lũ và mùa kiệt. Sự thay đổi
này tùy thuộc vào giai đoạn và tùy thuộc vào kịch bản.Kết quả đánh
giá được thể hiện thông qua sự thay đổi dòng chảy tháng và sự thay
đổi dòng chảy lũ và dòng chảy kiệt. Kết quả mô phỏng thời kỳ nền
được thể hiện như sau:


17
ĐƯỜNG QUÁ TRÌNH TẠI HỒ RÀO QUÁN
KỊCH BẢN NỀN

400
350
300

250
200
150
100
50

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

2003

2002

2001

2000

1999

1998

1997

0

Hình 3.16. Kết quả mô phỏng của MIKE SHE cho lưu lượng hồ
Rào Quán thời kỳ nền.
DÒNG CHẢY TRUNG BÌNH THÁNG
TẠI HỒ RÀO QUÁN (m3/s)

16.0
14.0
12.0
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Hình 3.17. Dòng chảy trung bình tháng tại hồ Rào Quán thời kỳ
nền (1997-2013).


18

45.0

TỔNG LƯỢNG DÒNG CHẢY TRUNG BÌNH THÁNG
TẠI HỒ RÀO QUÁN (triệu m3)

40.0
35.0
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Hình 3.18. Tổng lượng dòng chảy trung bình tháng tại hồ Rào
Quán thời kỳ nền (1997-2013).
- Về kết quả mô phỏng các thời kỳ tương lai ứng với các kịch
bản biển đổi khí hậu tại các vị trí so sánh như sau:
Sự thay đổi lưu lượng trung bình tháng:
•
Kịch bản RCP4.5
Theo kịch bản RCP4.5 với giá trị biến đổi khí hậu, dòng chảy

ở các thời kỳ tương lai tăng hơn so với thời kỳ nền, tăng dần từ đầu
thế kỷ (tăng từ 1% đến 21%) và tăng nhiều ở cuối thế kỷ (từ 8% đến
39%). Lưu lượng dòng chảy tăng nhiều ở các tháng 7 đến tháng 11 (từ
8% đến 39%), tăng ít hơn ở các tháng từ tháng 1 đến tháng 6 và tháng
12 (từ 1% đến 18%). Điều này cho thấy, trong tương lai với phương
án RCP 4.5, dòng chảy sông Thạch Hãn có xu hướng tăng lên. Xu
hướng này góp phần đảm bảo nhu cầu tăng cao về nguồn nước trong
tương lai do yêu cầu sản xuất và sinh hoạt của dân cư trong khu vực.
•
Kịch bản RCP8.5
Theo kịch bản RCP8.5 với giá trị biến đổi khí hậu, dòng chảy
ở các thời kỳ tương lai tăng hơn so với thời kỳ nền. Tăng nhiều từ đầu
thế kỷ (tăng từ 6% đến 53%) và tăng ít hơn ở cuối thế kỷ (từ 10% đến


19
46%); tuy nhiên từ tháng 8 đến tháng 10 không có sự chênh lệch nhiều
giữa 3 thời kỳ (đều tăng từ 18% đến 46% so với thời kỳ nền). Lưu
lượng dòng chảy tăng nhiều ở các tháng 7 đến tháng 11 (từ 14% đến
51%), và tăng ít hơn ở các tháng từ tháng 1 đến tháng 8 (từ 10% đến
44%). So với phương án RCP 4.5 thì tỷ lệ % thay đổi so với dòng chảy
hiện tại ở phương án RCP 8.5 là cao hơn nhiều. Điều này thể hiện rằng,
ở phương án RCP 8.5 dòng chảy cực đoan sẽ xuất hiện nhiều, ngập lụt
sẽ vô cùng phức tạp nếu chúng ta không có phương án chủ động ứng
phó, cũng như thích nghi.
3.2.3. Dòng chảy lũ
Trong tương lai, do tác động của Biến đổi khí hậu, dòng chảy
về hồ thủy điện Rào Quán thay đổi. Sự thay đổi này được thể hiện qua
sự thay đổi lưu lượng ứng với các tần suất khác nhau như hình vẽ.
Theo đó:

- Với kịch bản RCP 4.5: đối với các giai đoạn 2016-2035,
2046-2065, 2080-2099 thì Q0,1% tăng lần lượt là 13,2%; 21,6%; 31,8%
so với Q0,1% kịch bản nền.
- Với kịch bản RCP 8.5: đối với các giai đoạn 2016-2035,
2046-2065, 2080-2099 thì Q0,1% tăng lần lượt là 13,8%; 19,7%; 16,7%
so với Q0,1% kịch bản nền.
3.2.4. Dòng chảy kiệt
Trong tương lai, do tác động của Biến đổi khí hậu, dòng chảy
về hồ thủy điện Rào Quán thay đổi. Sự thay đổi này được thể hiện qua
sự thay đổi lưu lượng ứng với các tần suất khác nhau như hình vẽ.
Theo đó:
- Với kịch bản RCP 4.5: đối với các giai đoạn 2016-2035,
2046-2065, 2080-2099 thì Q0,1% tăng lần lượt là 25,0%; 21,7%; 19,3%
so với Q0,1% kịch bản nền.
- Với kịch bản RCP 8.5: đối với các giai đoạn 2016-2035,
2046-2065, 2080-2099 thì Q0,1% tăng lần lượt là 33,2%; 35,0%; 31,9%
so với Q0,1% kịch bản nền.


20
KẾT LUẬN
Trên cơ sở số liệu đo mưa trong các năm từ 1997 đến 2013
của các trạm đo trong lưu vực, số liệu đo lưu lượng tại trạm đo Gia
Voòng trên sông Bến Hải từ 1997 đến 2013, dùng mô hình thủy văn
MIKE SHE tiến hành tính toán hiệu chỉnh bộ thông số phù hợp cho
lưu vực sông Thạch Hãn, với thời gian hiệu chỉnh từ năm 1997-2004,
và thời gian kiểm định là giai đoạn 2005-2013.
Dựa vào bộ thông số mô hình đã được hiệu chỉnh và kiểm định
có độ tin cậy cao, với hệ số NASH của quá trình hiệu chỉnh là 0.729
và của quá trình kiểm định là 0.672, từ đó mô phỏng kịch bản nền cho

lưu vực sông Thạch Hãn. Trên cơ sở kịch bản nền, tiến hành đánh giá
sự thay đổi dòng chảy sông Thạch Hãn vào mùa kiệt, khả năng cắt lũ
cho hạ du vào mùa lũ, dòng chảy trung bình các tháng mùa kiệt ở hạ
du sông Thạch Hãn.
Cũng từ kịch bản nền đã được mô phỏng, tiến hành mô phỏng
các kịch bản biến đổi khí hậu tương ứng với các giai đoạn tương lai,
với 2 kịch bản phát thải là RCP4.5 và RCP8.5. Trên cơ sở các kết quả
mô phỏng, đánh giá sự thay đổi dòng chảy của sông Thạch Hãn khi
chịu tác động của biến đổi khí hậu. Theo các kịch bản biến đổi khí hậu
do Bộ Tài nguyên và Môi trường cung cấp, lượng mưa vào các thời
kỳ tương lai sẽ tăng từ 3% đến trên 20%, dẫn đến dòng chảy trên sông
Thạch Hãn tăng đến 53% tùy vào từng vị trí và từng thời điểm. Điều
này dự báo, thiên tai ngập lụt sẽ diễn ra khá phức tạp trong tương lai
và sẽ gây những thiệt hại nghiêm trọng cho địa phương. Đối với dòng
chảy mùa kiệt, dễ dàng nhận thấy, dòng chảy các tháng mùa kiệt có xu
hướng chung là tăng lên, dự báo hạn hán có thể diễn ra trầm trọng, gia
tăng áp lực thiếu nước cho việc phát triển kinh tế xã hội của địa
phương.
KIẾN NGHỊ


21
Nhằm tăng mức độ tin cậy cần nghiên cứu với các kịch bản
Biến đổi khí hậu từ các nguồn khác, tiếp tục có những nghiên cứu sâu
hơn, đầy đủ chi tiết hơn và đặc biệt là yêu cầu về việc đồng bộ của dữ
liệu đầu vào, cũng như xét đầy đủ các yếu tố có ảnh hưởng đến chu
trình thủy văn (như sự vận hành của các hồ chứa, yếu tố chuyển nước
trên các lưu vực sông, sự thay đổi thường xuyên của thảm thực vật, sử
dụng đất,…).
Kiến nghị xem đây là một bên tham khảo trong các nghiên

cứu tiếp sau về biến đổi khí hậu cho khu vực này cũng như quy hoạch
sử dụng nước trong tương lai.
Cần có kế hoạch thích ứng cũng như các biện pháp công trình
phù hợp nhằm giảm thiểu tác động của Biến đồi khí hậu tới khu vực.
Kết quả nghiên cứu cho thấy dòng chảy đến hồ chứa thủy điện
Rào Quán dưới tác động của Biến đồi khí hậu sẽ tăng nhanh trong
tương lai, do đó cần xác định lại quy trình vận hành nhà máy thủy điện
Rào Quán sao cho tăng cao năng suất phát điện của nhà máy, nâng cao
hiệu quả kinh tế của nhà máy.
Cần có các nghiên cứu ngập lụt hạ lưu đập Rào Quán trong
bối cảnh biến đổi khí hậu. Đồng thời, cần nâng cao biện pháp an toàn
đập, đảm bảo đập hoạt động an toàn trong các tình huống trên.
Cần đặt thêm các trạm đo tại các vị trí thượng lưu và hạ lưu
để kết quả dự báo được chính xác hơn.