Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu tới dòng chảy hệ thống sông KON - Hà Thanh, Bình Định

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------

NGUYỄN ĐỨC CHÁNH

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TỚI
DÒNG CHẢY HỆ THỐNG SÔNG KON - HÀ THANH,
BÌNH ĐỊNH

Chuyên ngành : Xây dựng công trình thuỷ
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: TS. Võ Ngọc Dương
TS. Vũ Huy Công

Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Chí Công
Phản biện 2: TS. Hoàng Nhật Tuấn

Luận văn sẽ được bảo vệ cấp khoa trước Hội đồng chấm Luận
văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày ....
tháng ..... năm 2018.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Trường Đại học Bách
Khoa,Đại học Đà Nẵng.
- Thư viện Khoa Xây dựng Thủy Lợi – Thủy Điện, Trường
Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng


1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

Kon – Hà Thanh là hệ thống sông lớn nhất tỉnh Bình Định.
Tương tự các sông trong khu vực, Kon – Hà Thanh bắt nguồn từ
vùng núi cao của sườn phía đông dãy Trường Sơn. Ở thượng lưu có
nhiều dãy núi bám sát bờ sông nên độ dốc rất lớn, lũ lên xuống rất
nhanh, thời gian truyền lũ ngắn, Ở đoạn đồng bằng lòng sông rộng và
nông có nhiều luông lạch, mùa kiệt nguồn nước rất nghèo nàn;
nhưng khi lũ lớn nước tràn ngập mênh mông vùng hạ lưu gây ngập
úng dài ngày vì các cửa sông nhỏ và các công trình che chắn nên
thoát lũ kém. Với diện tích lưu vực lên đến 3.131 km2, dòng chảy
của hệ thống sông Kon Hà Thanh đã có tác động không nhỏ đến sự
phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Bình Định.
Những trận lũ trên địa bàn tỉnh Bình Định nói chung và trên
lưu vực sông Kon Hà Thanh nói riêng những năm gần đây diễn biến
phức tạp là thiệt hại ngày càng gia tăng. Trận lũ năm 1987 đã làm
trôi 664 ngôi nhà, 3.081 ngôi nhà bị sập hoàn toàn, 513 trường học,
nhà trẻ, mẫu giáo bị trôi hoàn toàn, thiệt hại nặng nề về nông lâm
ngư nghiệp, tổng thiệt hại ước tính 18 tỉ đồng (theo thống kê của Ban
chỉ huy PCLB Nghĩa Bình). Trận lũ năm 1999 đã làm 22 người chết,
630 ngôi nhà bị sập hoàn toàn, tổng thiệt hại ước tính 228 tỉ đồng.

Năm 2003 thiên tai đã làm cho tỉnh Bình Định 29 người bị chết,
2233 ha lúa bị mất trắng, 1746 ha ao cá bị thiệt hại, 124 phòng học bị
ngập, 232 cầu cống bị hỏng, tổng thiệt hại là 198 tỉ đồng. Năm 2005
thiệt hại do thiên tại gây ra tại tỉnh Bình Định với 39 người bị chết,
2001 ha lúa bị mất trắng, 2737 ha ao cá bị thiệt hại, 30 lớp học bị
ngập, 253 cầu cống bị hỏng, tổng thiệt hại lên đến 219 tỷ đồng. Đợt
mưa lũ lịch sử từ ngày 14 - 18/11/2013 đã gây thiệt hại nặng nề: 19
người chết, 14 người bị thương; hơn 101.900 nhà bị ngập nước với
510.00 người bị ảnh hưởng, trong đó 292 nhà sập, 418 nhà bị hư


2
hỏng nặng; cơ sở hạ tầng giao thông, thủy lợi, đê điều bị tàn phá,
Quốc lộ 1A, QL 19 bị ngập nước và đứt vỡ nhiều đoạn; hệ thống
điện, cấp nước, cơ sở kinh tế, văn hóa -xã hội đều bị thiệt hại nghiêm
trọng. Thiệt hại vật chất 2.125 tỷ đồng. Đặc biệt trong những năm
gần đây, thiên tai tự nhiên có xu hướng tăng lên và diễn biến phức
tạp hơn trên địa bàn tỉnh Bình Định. Gần đây nhất, các đợt lũ năm
2016, năm 2017 đã gây nhiều thiệt hại cho nhân dân và các công
trình giao thông thủy lợi... trên địa bàn tỉnh Bình Định (11/11 huyện,
thành phố bị ngập sâu từ 0.5 -1.5, có nơi trên 1.5m). Xu hướng này
được dự báo là sẽ tăng nhanh trong thời gian tới.
Theo kịch bản biến đổi khí hậu của Bộ Tài nguyên và Môi
trường năm 2016 thì đến giai đoạn từ năm 2046 – 2065 theo kịch bản
RCP4.5 thì nhiệt độ tại Bình Định tăng từ 0,9 đến 2,0oC; lượng mưa
tăng từ 10,9 đến 30,8%. Theo Chỉ số về Tính Tổn thương với BĐKH
(Climate Change Vulnerability Index—CCVI), Việt Nam được coi là
một trong 30 “nước cực rủi ro” trên thế giới. Việt Nam đã trải
nghiệm nhiệt độ tăng, mực nước biển dâng, những trận bão có cường
độ ngày càng cao, lụt lội và khô hạn ngày càng thường xuyên, gây ra

tổn thất về người và tài sản cho nền kinh tế. Do đó việc nghiên cứu
tính toán đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố biến đổi khí hậu đến vấn
đề dòng chảy hệ thống sông Kon Hà Thanh là hết sức cấp thiết, làm
cơ sở để các cấp quản lý nhà nước chỉ đạo và điều hành xây dựng các
phương án cảnh báo, chủ động ứng phó kịp thời với các loại hình
thiên tai trên địa bàn tỉnh Bình Định. Đây là động lực giúp tác giả
thực hiện đề tài: “ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ
HẬU TỚI DÒNG CHẢY HỆ THỐNG SÔNG KON - HÀ THANH,
BÌNH ĐỊNH”.
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 cũng như giảm thiểu thiệt hại do
các tác động của biến đổi khí hậu trong thời gian tới.


3
CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỦY VĂN CHO LƯU
VỰC SÔNG KÔN- HÀ THANH
2.2. Mô hình thủy văn
2.2.1. Tổng quan về mô hình thủy văn
Quá trình thủy văn có ý nghĩa vô cùng quan trọng với đời sống
con người, quá trình này thể hiện gần như tất cả các diễn biến liên
quan tới nguồn nước trên bề mặt trái đất. Quá trình thủy văn bao
gồm rất nhiều thành phần phức tạp cũng như là sự tương tác giữa các
thành phần này. Do đó rất khó để đưa ra các định nghĩa chính xác
nhất cho quá trình này. Dựa trên các nghiên cứu hiện nay, các nhà
nghiên cứu thủy văn đã đưa ra những khái niệm khái quát về quá
trình thủy văn, theo đó có thể khái quát đơn giản thủy văn là một tập
hợp các quá trình vật lý, hóa học và sinh học tác động lên các yếu tố
đầu vào, chuyển đổi thành các yếu tố đầu ra [37]. Quá trình chuyển

đổi diễn ra liên tục và có thể gọi là chu trình thuỷ văn, trong đó nước
là thành tố chính của chu trình này.
Do đặc trưng của quá trình thủy văn, bên cạnh những mặt tích
cực, quá trình này có những tác động tiêu cực lên đời sống con
người. Để giảm các tác động tiêu cực của hệ thống này đến con
người, người ta luôn nghiên cứu quá trình này để hiểu sâu hơn về
hoạt động của nó và có thể đưa ra dự đoán tương đối. Tuy nhiên, với
sự phức tạp của nó, cho đến nay, con người cũng chỉ khám phá ra
một phần nhỏ của quá trình này. Ngày nay, với sự phát triển của các
công cụ toán học và khoa học máy tính, mô hình được xem là công
cụ hiệu quả để nghiên cứu những gì xảy ra trong các quá trình thủy
văn và tác động của các yếu tố biến đổi khí hậu lên hệ thống thủy
văn [38]. Mô hình là một công cụ dùng để tái hiện các hiện tượng tự
nhiên, giúp nghiên cứu các quá trình này đơn giản và hiệu quả hơn,
theo Dingman, 2002, có thể có mô hình vật lý, mô hình tương tự
hoặc mô hình toán học. Brooks [16] thể hiện rằng các mô hình thuỷ


4
văn, là đại diện đơn giản hóa của các hệ thống thuỷ văn thực tế, cho
phép dự đoán phản ứng thủy văn từ đó giúp nghiên cứu chức năng và
tương tác của các đầu vào khác nhau, từ đó hiểu rõ hơn về diễn biến
của quá trình thủy văn trong lưu vực. Nói chung, mô hình hệ thống
thuỷ văn có thể được giải thích như là một chức năng biến đổi các
yếu tố đầu vào thành kết quả đầu ra. Kết quả mô hình có thể giúp
chúng ta hiểu rõ hơn về các hiện tượng thuỷ văn đang hoạt động
trong lưu vực và sự thay đổi lưu vực có thể ảnh hưởng đến những
hiện tượng này. Hơn nữa, chúng giúp cho các nhà thủy văn học có
bằng chứng khoa học để dự báo các kịch bản trong tương lai như
biến đổi khí hậu hoặc thay đổi sử dụng đất cũng như đề xuất thiết kế

xây dựng trong lưu vực. Tuy nhiên, mô hình không thể diễn tả được
tất cả các thành phần của hệ thống thuỷ văn cũng như mối quan hệ
giữa chúng. Nó chỉ có khả năng mô tả phác hoạ hệ thống này. Từ đó,
Xu [37] đã định nghĩa mô hình thủy văn là đại diện đơn giản của một
hệ thống phức tạp có nhiều biến ví dụ: Lượng mưa, thoát nước, thoát
hơi nước, nhiệt độ, độ thấm, đất, độ ẩm, ...Vì vậy, mô hình này chỉ
đại diện cho một mô hình tương đương của hệ thống thực tế. Nó
không thể truyền tải hoàn toàn được những điều xảy ra trong tự
nhiên. Do hạn chế trong khả năng tính toán, chu trình thủy văn của
lưu vực đầu nguồn được phân lập để nghiên cứu trong quy mô đầu
nguồn. Công việc này giống như một trong những bước đơn giản hóa
cơ bản khi làm gián đoạn sự liên tục không gian của hệ thống thủy
văn. (Hình 2.1)


5

(Lượng mưa)

Phân chia
đầu nguồn

(Bề mặt
lưu vực)

(Ranh giới
hệ thống)

(Dòng chảy)
Hình 2.1: Lưu vực sông như một hệ thống thủy văn [19]

2.2.2 Các loại mô hình thủy văn phổ biến hiện nay
Hiện nay, đã có rất nhiều phần mềm thủy văn được phát triển.
Những phần mềm này rất đa dạng được phát triển trên cơ sở nhiều
nền tảng lý thuyết khác nhau và cũng đặt những trọng tâm giải quyết
khác nhau. Những trong khuôn khổ của luận văn này tác giả chỉ đi
sâu vào một số mô hình thủy văn thông dụng như: MIKE-NAM,
HEC-HMS, SWAT và MIKE-SHE.
c. Mô hình SWAT
▪ Tổng quan về mô hình SWAT
SWAT là mô hình thủy văn bán phân phối được thiết kế để dự
báo những ảnh hưởng của thực hành quản lý sử dụng đất đến nước,
sự bồi lắng và lượng hóa chất sinh ra từ hoạt động nông nghiệp trên
những lưu vực rộng lớn và phức tạp trong khoảng thời gian dài. Một
trong những mô-đun chính của mô hình này là mô phỏng dòng chảy
từ mưa và các đặc trưng vật lý trên lưu vực. Kết quả mô phỏng dòng
chảy từ SWAT có thể hỗ trợ cho cảnh báo lũ trên lưu vực sông.


6
SWAT là công cụ đánh giá nước và đất, được xây dựng bởi
tiến sĩ Jeff Arnold ở Trung tâm phục vụ nghiên cứu nông nghiệp
(ARS) thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA). SWAT là mô hình ở
cấp độ lưu vực, được thiết kế để dự báo nhữngảnh hưởng của thực
hành quản lý sử dụng đất đến nước, sự bồi lắng và lượng hóa chất
sinh ra từ hoạt động nông nghiệp trên những lưu vực rộng lớn và
phức tạp trong khoảng thời gian dài. Mô hình là sự tập hợp những
phép toán hồi quy để thể hiện mối quan hệ giữa giá trị thông số đầu
vào và thông số đầu ra. Các thành phần chính của mô hình bao gồm
thời tiết, thủy văn, tính chất và nhiệt độ của đất, sự phát triển cây
trồng, dưỡng chất, thuốc trừ sâu, vi khuẩn và mầm bệnh, và quản lý

đất đai. (Chi tiết như hình 2.5)

Hình 2.5. Cấu trúc tổng quát của
mô hình SWAT


7
2.2. Phân tích lựa chọn mô hình
Trên cơ sở căn cứ các tiêu chuẩn khuyến nghị của tổ chức khí
tượng thế giới đưa ra ở bảng Tiêu chuẩn lựa chọn mô hình do WMO
đề xuất Wittwer [38]. Xét các tiêu chí cụ thể cũng như căn cứ vào
đặc trưng của lưu vực nghiên cứu, ta có thể so sánh như sau:
▪ Với 3.131 km2 Kon Hà Thanh được xếp vào loại lưu vực trung bình
lớn. Với diện tích như vậy nếu ứng dụng các mô hình thủy văn tập
trung khi mà về cơ bản đồng nhất dữ liệu cho một diện tích rộng lớn
thì sẽ dẫn tới sự không chắc chắn của mô phòng. Từ đó giảm độ tin
cậy của mô hình và cũng theo tiêu chí của WMO thì ứng với diện
tích này thì chúng ta nên sử dụng mô hình thủy văn phân bố hoặc
bán phân bố.
▪ Xét về điều kiện địa hình, với địa hình lưu vực tương đối phức tạp.
Phần lớn diện tích là phần đối núi và trung du, phần đồng bằng phân
bố theo dải ở phía tây. Sự thay đổi địa hình tương đối lớn, do đó theo
tiêu chí của WMO, ứng với lưu vực sông Kon Hà Thanh, việc lựa
chọn mô hình phân bố hoặc bán phân bố là được khuyến nghị.
▪ Căn cứ vào điều kiện thổ nhưỡng, sự phân bố thảm phủ, diễn tiến của
các quá thủy văn như thấm, bốc hơi, mô hình tập trung gần như
không phù hợp.
▪ Về mặt dữ liệu nghiên cứu, dữ liệu sẵn có ở khu vực này đủ đáp ứng
yêu cầu để xây dựng một mô hình thủy văn bán phân bố.
▪ Về mặt mục đích sử dụng, trên cơ sở xây dựng mô hình thủy văn

nhằm phục vụ cho công tác nghiên cứu chế độ thủy văn lưu vực hệ
thống sông Kon – Hà Thanh tại thời điểm hiện tại, cũng như tương
lai, đánh giá các tác động biến đổi khí hậu nhằm cung cấp một cái
nhìn tổng quan về các hiện tượng xảy ra trong lưu vực, quy hoạch
phát triển cũng như là phòng chông thiên tai, do đó một mô hình
càng chi tiết, càng chính xác, phản ảnh đầy đủ các đặc trưng lưu vực


8
là cần phải lựa chọn để xây dựng.
Căn cứ trên những đặc điểm về yếu tố diện tích lưu vực, địa
hình, địa chất, sự sẵn có của dữ liệu, khả năng sử dụng trong tương
lai, học viên đề xuất sử dụng mô hình thủy văn bán phân bố cho lưu
vực sông Kon Hà Thanh trong khuôn khổ luận văn này.
2.2.1. Xây dựng, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
a. Xây dựng mô hình.
Để chạy được mô hình cần có đầy đủ các dữ liệu vào của mô
hình đã nêu ở trên. Sau khi vào số liệu bản đồ địa hình dưới dạng
DEM, giới hạn lưu vực cần tính toán và mạng lưới sông suối trên lưu
vực đó, chương trình SWAT sẽ tính toán các thông số như số thứ tự,
độ dốc, chiều rộng, diện tích... của các lưu vực con trong lưu vực
tính toán đó. Tỷ lệ bản đồ ảnh hưởng lớn đến kết quả tính toán, có
thể làm tăng hay giảm số lượng các sông suối, diện tích lưu vực cũng
như các đặc trưng khác của lưu vực.
Sau khi tính toán các tham số của lưu vực con, tiến hành
chồng ghép bản đồ sử dụng đất và bản đồ đất để tính toán % từng
diện tích sử dụng đất và % từng loại đất trên các lưu vực con đó. Sau
đó tiến hành vào các số liệu về khí tượng, số liệu thực đo tại trạm
thuỷ văn. Sau khi thực hiện đầy đủ các bước nhập số liệu đó, chương
trình SWAT có thể tiến hành chạy thử nghiệm được.

Căn cứ trên quy trình khái quát chạy SWAT như vừa trình
bày, mô hình SWAT lưu vực sông Kon- Hà Thanh được xây dựng
như sau:
▪ Phạm vi mô phòng 3.131 km2, được thể hiện như hình 2.9.


9

▪

Hình 2.9. Bản đồ khu vực nghiên cứu

▪ Số liệu địa hình: Bản đồ số độ cao DEM được sử dụng trong nghiên
cứu ngày có độ phân giải 25x25m. DEM này được xây dựng từ bản
đồ số độ cao có tỷ lệ 1/10000 kế thừa từ các dự án nghiên cứu trước
đây.
▪ Bản đồ sử dụng đất sử dụng trong mô hình SWAT được kế thừa từ
các dự án trước đây. Theo đó, có 9 loại sử dụng đất cơ bản. Theo đó,
đất rừng hỗn hợp chiếm 42.47% đất trồng cây lâu năm chiếm
24.38%, đất trồng hằng năm chiếm 16.87%, Đất phục vụ mục đích


10
giao thông xây dựng... chiếm 15.82% Mặt nước chiếm 0.46%. (Hình
2.10)
▪ Địa chất: Bản đồ đất với 5 loại đất khác nhau khai báo trong mô hình
SWAT được kế thừa từ các dự án trước đây. Theo đó, Sét nhẹ chiếm
18.77%, phù sa 10.41%, sét chiếm 6.08%), á cát 41.62%, Cát
23.12%. Hình vẽ 2.11
▪ Số liệu mưa tính toán: Nghiên cứu sử dụng số liệu của 11 trạm đo

mưa trong khu vực. Phương pháp phân phối mưa theo đa giác Thái
Sơn được lựa chọn cho phân phối mưa trong mô hình swat ( Hình vẽ
2.12)
▪ Số liệu khí tượng và bốc hơi: Được sử dụng từ số liệu của trạm đo
Quy Nhơn
b. Hiệu chỉnh mô hình.
Mô hình được hiệu chỉnh thông qua dữ liệu lưu lượng ngày
thực đo của Trạm Bình Tường từ 1/1/1990 đến 31/12/1999. Quá
trình hiệu chỉnh các thông số mô hình được xác định theo phương
pháp dò tìm thông số Rosenbrok. Các thông số được chia làm các
nhóm thông số sau:
▪ Thông số tính quá trình hình thành dòng chảy mặt bao gồm: tính
lượng mưa hiệu quả, tính lưu lượng đỉnh lũ, tính hệ số trễ dòng chảy
mặt
▪ Thông số tính toán dòng chảy ngầm
▪ Thông số diễn toán trong kênh
Để so sánh giá trị tính toán với giá trị thực đo, đồ án dùng chỉ
số NASH ( E) và chỉ số tương quan (R) làm hàm mục tiêu. E và
càng tiến đến 1 thì kết quả tính toán càng chính xác.


11

 (X
 (X
n

R=

i=1

obs,i

n

i=1

obs,i

− X obs ) .( X model,i − X model )

− X obs ) . i=1 ( X model,i − X model )
2

n

2

(1)

 (X
E = 1 (X
n

i =1
n

i=1

obs,i

− X model,i )

obs,i

− X obs )

2

2

(2)
Trong đó:
+ Xobs là giá trị thực đo và Xmodel là giá trị mô phỏng tại thời điểm
tính toán i
Trong quá trình hiệu chỉnh mô hình, ngoài việc hiệu chỉnh các
thông số sao cho đường quá trình lưu lượng thực đo và tính toán phù
hợp, ta cần phải chú ý tới đường quá trình tổng lượng tích luỹ bởi
đây là bài toán cân bằng nước nên cần quan tâm đến vấn đề này
nhiều hơn.
Kết quả so sánh giữa giá trị thực đo và tính toán tại trạm
Bình Tường được thể hiện như biểu đồ. So sánh giữa yếu tố thực đo
và mô phỏng cho thấy khả năng mô phòng của mô hình SWAT, khi
mà quá trình dòng chảy từ mô hình bám sát với thực đo, các chỉ số
thống kê đạt tương đối cao. Hệ số NASH tại trạm Bình Tường là E=
0,76 , hệ số tương quan khá cao R đạt 0.87.
c. Kiểm định mô hình
Sau khi đã hiệu chỉnh mô hình cho kết quả có thể chấp nhận
đuợc, ta lấy bộ thông số đó tính toán kiểm định cho chuỗi số liệu từ
1/1/2000 đến 31/12/2008 ứng với số liệu rừng năm 2008. Kết quả

tính toán kiểm định được thể hiện như trong hình. Kết quả so sánh
giữa lưu lượng thực đo và tính toán tại trạm Bình Tường bằng chỉ số


12
NASH là E = 0.77, hệ số tương quan R đạt 0.88. (Chi tiết thể hiện
như hình 2.13 và hình 2.14)

Bảng 2.2. Kết quả hệ số NASH
Hiệu chỉnh (1990-1999)
Trạm
Bình
Tường

Kiểm định (2000-2008)

RMSE
(m3/s)

R

E

RMSE
(m3/s)

R

E

93.38

0.87

0.76

50.96

0.88

0.77

Hình 2.13. Quá trình dòng chảy thực đo và mô phỏng tại trạm Bình
Tường trong giai đoạn hiệu chỉnh (1990-1999).


13

Hình 2.14. Quá trình dòng chảy thực đo và mô phỏng tại trạm Bình
Tường trong giai đoạn kiểm định (2000-2008)
CHƯƠNG 3
MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY TRONG CÁC KỊCH BẢN KHI
XÉT ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
3.1. Tổng quan về biến đổi khí hậu
Biến đổi khí hậu mà biểu hiện chính là sự nóng lên toàn cầu và
mực nước biển dâng, là một thách thức lớn nhất đối với nhân loại
trong thế kỷ 21. Thiên tai và các hiện tượng khí hậu cực đoan khác
đang gia tăng ở hầu hết các nơi trên thế giới, nhiệt độ và mực nước
biển toàn cầu tiếp tục tăng và đang là mối lo ngại của các quốc gia
trên thế giới. 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.


14
3.2. Cơ sở khoa học của biến đổi khí hậu
3.2.1. Nguyên nhân của biến đổi khí hậu
Biến đổi khí hậu có thể do các quá trình tự nhiên và cũng có
thể do tác động của con người.
a. Biến đổi khí hậu do yếu tố tự nhiên
b. Biến đổi khí hậu do tác động của con người
3.1.3. Biểu hiện của biến đổi khí hậu ở Việt Nam
3.1.4. Kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam
Là một trong những nước chịu tác động nặng nề nhất của biến
đổi khí hậu, Việt Nam coi ứng phó với biến đổi khí hậu là vấn đề có
ý nghĩa sống còn. 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 trên cơ sở cập nhật kịch bản năm 2012 có tính kế thừa và chi
tiết hóa các số liệu quan trắc, các nghiên cứu trong và ngoài nước.
Theo đó Bộ Tài nguyên và Môi trường đã xây dựng các kịch bản về
biến đổi khí hậu và 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
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. (Hình 3.9)

▪ 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, trong đó khu vực Bắc Bộ (Tây Bắc, Đông Bắc,


15
đồng bằng Bắc Bộ) có mức tăng 1,6÷1,7oC, khu vực Bắc Trung Bộ
1,5÷1,6oC, khu vực Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ
1,3÷1,4oC; đến cuối thế kỷ có mức tăng 1,9÷2,4oC ở phía Bắc và
1,7÷1,9oC ở phía Nam.
▪ 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, trong đó, tăng 2,0÷2,3oC ở khu vực phía Bắc và
1,8÷1,9oC ở phía Nam; đến cuối thế kỷ có mức tăng 3,3÷4,0oC ở
phía Bắc và 3,0÷3,5oC ở phía Nam.
Nhiệt độ thấp nhất trung bình và cao nhất trung bình ở cả hai
kịch bản đều có xu thế tăng rõ rệt.
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%, trong đó một số tỉnh ven biển đồng bằng Bắc Bộ, Bắc
Trung Bộ, Trung Trung Bộ có thể tăng trên 20%; đến cuối thế kỷ có
phân bố tương tự như giữa thế kỷ, tuy nhiên vùng có mức tăng trên
20% mở rộng hơn.
▪ 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. Lượng mưa 1 ngày lớn nhất và 5 ngày lớn nhất
trung bình có xu thế tăng từ 40 ÷ 70% so với trung bình thời kỳ cơ sở

ở phía tây của Tây Bắc, Đông Bắc, đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung
Bộ, Thừa Thiên - Huế đến Quảng Nam, phía đông Nam Bộ, nam Tây
Nguyên. Các khu vực khác có mức tăng phổ biến từ 10 ÷ 30%.


16
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 1995-2014, thời kỳ tương lai được chọn
đánh giá ở đây là 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 cực đại của lượng mưa của Bình Định phân
theo mùa ứng với các giai đoạn 2016-2035, 2046-2065, 2080-2099
như bảng 3.2.

Bảng 3.2. Biến đổi cực đại của lượng mưa các mùa (%) so với thời kỳ cơ sở
Kịch bản RCP4.5

Kịch bản RCP8.5

Mùa

20162035

20462065

20802099

20162035

20462065

20802099

Đông

16.4

28.0

94.7

11.4

33.7

59.2

Xuân

28.4

13.6

50.6

17.6

0.3

45.5

Hè

13.2

7.3

15.5

47.4

15.0

15.4

Thu

24.8

40.7

33.2

26.5

32.8

31.3


17
(Nguồn: Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam
– Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2016)
3.2.2 Đánh giá sự thay đổi dòng chảy trên hệ thống sông
Kon – Hà Thanh.
Trên cơ sở mô hình thủy văn SWAT đã được hiệu chỉnh và
kiểm định, với kết quả các chỉ số thống kê tương đó cao, điều này
chứng tỏ mô hình thủy văn SWAT đủ độ tin cậy để sử dụng cho việc
đánh giá diễn biến dòng chảy ở khu vực dưới tác động của biến đổi
khí hậu. Các kịch bản biến đổi trong tương lai ở các kịch bản RCP4.5
và RCP8.5 ở ba giai đoạn 2016-2035, 2046-2065, 2080-2099 được
mô phỏng để so sánh với kịch bản nền 1984-2014. So sánh này được
thực hiện tại 4 vị trí phân bố đều trên toàn lưu vực ( hình vẽ). Những
vị trí này được lựa chọn tại cửa ra của lưu vực hoặc là tiểu lưu vực
lớn hoặc vị trí về các hồ chứa lớn trên địa bàn nhằm đánh giá tồng
quan tình hình tài nguyên nước trong tương lai. Các vị trí so sánh
được biểu diễn như hình vẽ 3.15.


18

Hình 3.15. Bản đồ các vị trí so sánh sự thay đổi của dòng chảy dưới

tác động của biến đổi khí hậu


19
Bảng 3.5. Diện tích lưu vực so sánh
TT

Tiểu lưu vực

Nhánh sông

Diện tích lưu vực
(km2)

1

Định Bình

Kôn

1012.6

2

Bình Tường

Kôn

1615

3

Kôn

Kôn

2582

4

Hà Thanh

Hà Thanh

549.3

Kết quả so sánh được phân tích trên cơ sở ba phương diện
chính: sự thay đổi trong dòng chảy lũ, dòng chảy kiệt và sự dịch
chuyển mùa.
3.2.3. Dòng chảy lũ
▪ Sự khác nhau về dòng chảy lũ ở hệ thống sông Kon – Hà Thanh
được trình bày thông qua trạm đo lưu lượng Bình Tường. Theo kết
quả tại hình 6, dễ nhận thấy sự thay đổi đáng kể về dòng chảy trong
mùa mưa. Sự gia tăng là vào các tháng trong mùa mưa, kết quả này
là hậu quả của sự gia tăng lượng mưa trong mùa mưa.
▪ Trong cả hai kịch bản, thời kỳ 2046 – 2065 đều có đỉnh dòng chảy
lớn nhất, xuất hiện trong mùa mưa (tháng 11), cụ thể là 280.6m3/s,
272.65m3/s tương ứng với kịch bản RCP4.5, RCP8.5. Ngược lại
trong mùa khô (tháng 5) lại có đỉnh dòng chảy nhỏ hai so với hai thời
kỳ còn lại và thời kỳ hiện tại, tương ứng 27.66m3/s, 24.2m3/s (Figure

6). Xu hướng kết quả này ngược lại với thời kỳ 2080 – 2099. Kết quả
lưu lượng dòng chảy tháng trong cả ba thời kỳ của kịch bản RCP4.5
có xu hướng cao hơn so với RCP8.5.
▪ Để đánh giá chính xác hơn dòng chảy lũ, phân tích tần suất được sử
dụng dựa trên chuỗi dữ liệu với thời gian 32 năm. Sự thay đổi dòng


20
chảy lũ theo tần suất được thể hiện chi tiết trong Hình 7. Trong cả
hai kịch bản, đỉnh lũ ứng với từng tần suất tăng dần theo ba thời kỳ
tương ứng là 2016-2035, 2046-2065, 2080-2099.
▪ Cả ba thời kỳ trong kịch bản RCP4.5, lưu lượng dòng chảy lũ thay
đổi đều theo tần suất và xu hướng của cả ba thời kỳ tương đối đều
nhau (hình 7a). Ngược lại trong kịch bản RCP8.5, lưu lượng dòng
chảy thay đổi khá lớn, đường tần suất thời kỳ 2080-2099, khác xa so
với hai thời kỳ còn lại (hình 7b).
▪ Giá trị lưu lượng của kịch bản RCP8.5 luôn lớn hơn kịch bản
RCP4.5. Cụ thể, trong thời kỳ 2080-2099, ứng với chu kỳ lặp lại 200
năm, lưu lượng đỉnh lũ tương ứng với hai kịch bản là 2452.15m3/s,
2235.62m3/s.
3.2.4. Dòng chảy kiệt
▪ Với áp lực đáp ứng đủ nguồn nước phát triển kinh tế xã hội nhanh
chóng và sự gia tăng dân số, nhu cầu sử dụng nước vào mùa khô trở
nên cấp bách hơn. Vì vậy, yêu cần phải tính toán dòng chảy vào mùa
khô dưới sự thay đổi của khí hậu là vô cùng cần thiết cho lưu vực
sông Kon – Hà Thanh. So sánh với tần suất dòng chảy kiệt thể hiện
trong hình 8, dòng chảy kiệt thể hiện xu hướng ngày càng giảm đối
với lưu vực, đó là kết quả của sự gia tăng nhiệt độ và bốc thoát hơi
nước trong mùa khô.
▪ Kết quả từ biểu đồ cho thấy, giai đoạn thiếu nước lớn nhất sẽ xuất

hiện vào hai thời kỳ 2016 – 2035 và 2080 – 2099 trên lưu vực sông
Kon – Hà Thanh. Đặc biệt vào giai đoạn cuối của thế kỉ, dòng chảy
trong mùa kiệt ứng với tần suất P = 0.5% chỉ còn 2.48m3/s, 1.53m3/s,
tương ứng với kịch bản RCP4.5 và RCP8.5. Điều này đặt ra một
thách thức lớn cho các nhà quản lý lưu vực trong công tác quy hoạch
và sử dụng nguồn nước.


21
KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ
I. KẾT LUẬN
Kon – Hà Thanh là hệ thống sông lớn nhất tỉnh Bình Định.
Dòng chảy của hệ thống sông Kon Hà Thanh đã có tác động không
nhỏ đến sự phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Bình Định, tuy nhiên
bên cạnh những mặt tích cực thì dòng chảy hệ thống sông Kon Hà
Thanh cũng gây ra những tác động tiêu cực tới đời sống nhân dân
trong khu vực. Trong điều kiện biến đổi khí hậu, với sự gia tăng của
lượng mưa trong tương lai, thì các hình thái thời tiết cực đoan được
dự báo sẽ gia tăng nhiều so với hiện nay. Điều này được dự báo gây
những tác động tiêu cực đến dân sinh kinh tế của địa phương.
Với mục đích, cung cấp một cái nhìn tổng quan về sự thay đổi
dòng chảy trong tương lai tại khu vực sông Kôn Hà Thanh, làm cơ sở
cho việc thích ứng một cách chủ động với vấn đề Biến đổi khí hậu
trong tương lai, luận văn đã tiến hành xây dựng một mô hình thủy
văn bán phân bố SWAT cho lưu vực nghiên cứu. Mô hình này được
hiệu chỉnh và kiểm định thông qua dữ liệu thực đo của trạm thủy văn
Bình Tường từ 1990- 1999 và từ 2000 đến 2008. Với các chỉ số
thông kê đạt được khá cao, hệ số nash E đạt 0.76 trong giai đoạn hiệu
chỉnh và 0.77 trong thời kỳ kiểm định, hệ số tương quan đạt 0.87
trong thời kỳ hiệu chỉnh và 0.88 trong thời kỳ kiểm định. Kết quả

thông kê cho thấy mô hình thủy văn SWAT có độ tin cậy cần thiết
cho việc đánh giá tác động của Biến đổi khí hậu trong khu vực. Dựa
trên mô hình SWAT, học viên tiến hành đánh giá giá tác động của
biến đổi khí hậu cho lưu vực Kôn – Hà Thanh với 2 kịch bản RCP
4.5 và RCP 8.5 do bộ Tài Nguyên Môi Trường phát hành trong ba
giai đoạn 2016-2035, 2046-2065, 2080-2099.
Kết quả đánh giá tác động biến đổi khí hậu cho thấy, trong
tương lai dòng chảy tại lưu vực Kôn Hà Thanh có các xu hướng khác


22
nhau. Trong đó dòng chảy lũ ở các sông đều có xu hướng tăng cao.
Sự gia tăng này gần như giống nhau ở các phương án và đạt tới hơn
200% ở một số vị trí. 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. Chúng ta dễ dàng nhận
thấy, dòng chảy các tháng mùa kiệt có xu hướng chung là tăng lên,
tuy nhiên ứng với một vài khu vực trong những tháng cao điểm mùa
kiệt như tháng 5, 6 lưu lương có xu hướng giảm, và xu hướng giảm
tới hơn 11%. Điều này dự báo thiên tai 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, nhất là các khu công nghiệp đang được mở rộng và
dân cư thành phố Quy Nhơn.
II. KIẾN NGHỊ
Trong khuôn khổ luận văn, tác giả chỉ mới đánh giá biến đổi
khí hậu trên các kịch bản do Việt Nam ban hành, do đó chứa đựng
một mức độ không chắc chắn nhất định. Nhằm tăng mức độ tin cậy
cần nghiên cứu với các kịch bản BĐKH từ các nguồn khác.
Do thời gian ngắn, nên mô hình SWAT chưa hiệu chỉnh đạt
hiệu xuất cao, do đó cần tiếp tục hiệu chỉnh để nâng cao hiệu suất

của mô hình.
Kết quả nghiên cứu cũng phần nào thể hiện diễn biến dòng
chảy của hệ thống sông Kôn Hà Thanh, do đó 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
Diễn biến dòng chảy sông Kôn Hà Thanh trong tương lai khá
là phức tạp, do đó cần có kế hoạch thích ứng cũng như các biện pháp
công trình phù hợp nhằm giảm thiểu tác động của BĐKH tới khu
vực.