Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE BASIN đánh giá cân bằng nước cho tỉnh Phú Thọ trong bối cảnh biến đổi khí hậu (Luận văn thạc sĩ)

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE BASIN
ĐÁNH GIÁ CÂN BẰNG NƯỚC CHO TỈNH PHÚ THỌ
TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

CHUYÊN NGÀNH: KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

VŨ KHẮC TÚ

HÀ NỘI - 2019


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE BASIN
ĐÁNH GIÁ CÂN BẰNG NƯỚC CHO TỈNH PHÚ THỌ
TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
CHUYÊN NGÀNH: KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

VŨ KHẮC TÚ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRƯƠNG VÂN ANH

HÀ NỘI - 2019

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: TS.Trương Vân Anh

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Kiên Dũng

Cán bộ chấm phản biện 2: PGS.TS. Hoàng Minh Tuyển

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Ngày 21 tháng 01 năm 2019


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Họ và tên học viên : Vũ Khắc Tú
Lớp : CH2BT

Khóa: 2016- 2018

Cán bộ hướng dẫn: Ts. Trương Vân Anh
Tên đề tài : Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE BASIN đánh giá cân bằng nước
cho tỉnh Phú Thọ trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
Tóm tắt
Tóm tắt luận văn cao học Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE BASIN đánh giá
cân bằng nước cho tỉnh Phú Thọ trong bối cảnh biến đổi khí hậu
1. Mục tiêu của luận văn
Nghiên cứu công cụ mô hình MIKE BASIN trong bài toán cân bằng nước.
Đánh giá trữ lượng tài nguyên nước hiện trạng và trong tương lai trong bối cảnh

biến đổi khí hậu
2. Phạm vi nghiên cứu
Tài nguyên nước tỉnh Phú Thọ
3. Ý nghĩa của luận văn
- Về ý nghĩa khoa học: Đã sử dụng mô hình MIKE BASIN cân bằng nước tỉnh
Phú Thọ hiện trạng và trong tương lai trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
- Về ý nghĩa thực tiễn: Từ đó làm cơ sở cho việc quy hoạch sử dụng hợp lý tài
nguyên nước.
4. Kết quả
- Đã ứng dụng thành công mô hình MIKE NAM, MIKE MUSKINGUM tính
toán dòng chảy đến từng tiểu lưu vực.
- Ứng dụng thành công mô hình CROPWAT tính nhu cầu nước nông nghiệp
và xác định nhu cầu nước của các ngành hiện trạng và tương lai
- Kết quả tính toán cân bằng nước theo quy hoạch phát triển kinh tế xã hội đến
năm 2030 bằng mô hình MIKE BASIN trong bối cảnh biến đổi khí hậu cho thấy
tình trạng thiếu nước tập chung vào mùa kiệt tại 5 tiểu lưu vực là PT_TNG1,
PT_TNG2, PT_TPL53, PT_TDD, PT_TPL61 với tổng lượng thiếu hụt là 8,71.106
m3/năm so với hiện trạng là 1,83 106 m3/năm


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân,
được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS.Trương Vân Anh.
Các số liệu, những kết luận được trình bày trong luận văn này trung thực và
chưa từng được công bố dưới bất kì hình thức nào.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Học viên

Vũ Khắc Tú

LỜI CẢM ƠN
Qua một thời gian nghiên cứu thực hiện, đến nay luận văn thạc sĩ đề tài
“Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE BASIN đánh giá cân bằng nước cho tỉnh
Phú Thọ trong bối cảnh biến đổi khí hậu” đã hoàn thành.
Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.Trương Vân Anh, người đã tận
tình và hướng dẫn, góp ý chỉ bảo trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận
văn này.
Học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, cô giáo trong Khoa Khí
tượng – Thủy văn, Phòng Đào tạo sau Đại học – Trường Đại học Tài nguyên và
Môi trường Hà Nội đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức chuyên môn trong suốt
quá trình học tập.
Với thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những khiếm
khuyết, học viên rất mong nhận được sự góp ý của các thầy, cô giáo, các cán bộ
khoa học và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Hà Nội,

tháng

Học viên

Vũ Khắc Tú

năm 2018


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề ...............................................................................................................1
2. Mục tiêu của luận văn .............................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................2
5. Nội dung nghiên cứu ...............................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG NƯỚC VÀ KHU
VỰC NGHIÊN CỨU ..................................................................................................3
1.1. Tổng quan về cân bằng nước hệ thống ................................................................3
1.2 Các nghiên cứu trước đây liên quan đến cân bằng nước ......................................4
1.3. Tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước............................................6
1.3.1. Trên thế giới ......................................................................................................6
1.3.2. Việt Nam ...........................................................................................................7
1.4. Giới thiệu một số mô hình....................................................................................8
1.4.1. Các mô hình tính lượng nước đến .....................................................................8
1.4.2. Mô hình tính nhu cầu nước .............................................................................10
1.4.3. Các mô hình tính cân bằng nước .....................................................................10
1.5. Tổng quan về khu vực nghiên cứu .....................................................................12
1.5.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên .................................................................................12
1.5.2. Đặc điểm khí hậu và mạng lưới sông ngòi .....................................................15
1.5.3. Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội ..............................................................23
1.6. Mục tiêu phát triển và các chỉ tiêu kinh tế xã hội chủ yếu.................................27


1.6.1. Mục tiêu phát triển xã hội ...............................................................................27
1.6.2. Định hướng phát triển các ngành ....................................................................28
1.7. Hiện trạng khai thác, sử dụng nước ...................................................................30
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................32

2.1. Tóm tắt cơ sở lý thuyết mô hình ........................................................................34
2.1.1. Mô hình NAM .................................................................................................34
2.1.2. Mô hình CROPWAT.......................................................................................37
2.1.3. Mô hình MIKE BASIN ...................................................................................39
2.2. Cơ sở số liệu .......................................................................................................41
2.2.1. Số liệu tính toán ..............................................................................................41
2.3. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................42
2.3.1. Cơ sở lựa chọn phương pháp ..........................................................................42
2.3.2. Phương án cân bằng tài nguyên nước mặt ......................................................43
1.2. Kịch bản BĐKH tỉnh Phú Thọ ...........................................................................43
2.4. Chỉ tiêu cấp nước ...............................................................................................44
2.4.1 Hiện trạng .........................................................................................................44
2.4.2. Tương lai .........................................................................................................48
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE BASIN CÂN BẰNG
NƯỚC CHO TỈNH PHÚ THỌ .................................................................................51
3.1. Phân vùng tiểu vùng dùng nước .........................................................................51
3.3.1. Nguyên tắc phân vùng sử dụng nước ..............................................................51
3.3.2. Phân vùng sử dụng nước tỉnh Phú Thọ ...........................................................51
3.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ......................................................................54
3.2.1. MIKE NAM ....................................................................................................54
3.2.2. MIKE 11-Muskingum .....................................................................................57
3.3. Tính toán cân bằng nước điều kiện hiện tại .......................................................60
3.3.1. Lượng nước đến các tiểu vùng ........................................................................62
3.3.2. Tính toán nhu cầu nước của các tiểu vùng ......................................................63
3.3.4. Tính toán cân bằng nước hiện trạng cho tỉnh Phú Thọ ...................................66


3.4. Tính toán cân bằng nước trong điều kiện BĐKH ..............................................72
3.4.1. Lượng nước đến các tiểu vùng ........................................................................72
3.4.2. Lượng nước đến theo kịch bản BDKH ...........................................................75

3.4.3. Nhu cầu nước theo kịch bản BĐKH ...............................................................76
3.4.4. Tính toán cân bằng nước tương lai theo kịch bản BĐKH ..............................80
Hình 3.22. Bản đồ % lượng thiếu hụt nước cấp năm 2030 .......................................87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................89
1. Kết luận .................................................................................................................89
2. Kiến nghị ...............................................................................................................90
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................91
PHỤ LỤC ..................................................................................................................94


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
MIKE: Bộ mô hình thủy lực và thủy văn lưu vực Viện Thủy lực Đan Mạch;
NAM: Mô hình dòng chảy của Đan Mạch (Nedbor-AfstromningsModel);
SWAT: Mô hình mô phỏng dòng chảy mặt qua độ ẩm đất (Soil and Water
Assessment Tool);
IPPC: Công ước bảo vệ thực vật quốc tế (International Plant Protection
Convention);
IMRR: Integrated and sustainable water Management of Red- Thai Binh
Rivers System in changing climate;
SRES: Báo cáo về các kịch bản phát thải (Special Report on Emissions
Scenarios);
WEAP: Mô hình hệ thống đánh giá và phát triển nguồn nước (Water
Evaluation and Planning System);
CROPWAT: Mô hình tính nhu cầu tưới của cây trồng theo chỉ tiêu sinh thái;
BASINS: Mô hình được xây dựng bởi Cơ quan Bảo vệ Môi trường (Hoa Kỳ);
MIKE BASIN: Mô hình tính cân bằng nước hệ thống cho lưu vực;
BĐKH: Biến đổi khí hậu;
CCN: Cụm công nghiệp;
KCN: Khu công nghiệp;
KNK: Khí nhà kính;

FAO: Tổ chức lương thực và nông nghiệp Liên Hợp Quốc (Food and
Agriculture Organization of the United Nations).


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Bản đồ hành chính tỉnh Phú Thọ ...............................................................13
Hình 1.2. Diện tích đất đai tỉnh Phú Thọ giai đoạn 2005 – 2017 .............................15
Hình 1.3. Sơ đồ mạng lưới trạm khí tượng thủy văn trên tỉnh Phú Thọ ...................19
Hình 1.4. Phân phối mưa theo mùa ...........................................................................20
Hình 1.5. Phân phối mưa theo tháng .........................................................................21
Hình 1.6. Phân phối mùa mưa theo 3 tháng lớn nhất và nhỏ nhất ............................21
Hình 3.1. Vị trí các tiểu vùng ....................................................................................53
Hình 3.2. Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo trạm Thanh Sơn năm
1999 (hiệu chỉnh) ......................................................................................................55
Hình 3.4. Đường quá trình tính toán thực đo trên sông Thao (hiệu chỉnh) ..............56
Hình 3.5. Đường quá trình tính toán thực đo trên sông Thao (kiểm định) ...............56
Hình 3.6. Đường quá trình tính toán thực đo trạm Hàm Yên trên sông Lô (hiệu
chỉnh) .........................................................................................................................57
Hình 3.7. Đường quá trình tính toán thực đo trạm Hàm Yên trên sông Lô (kiểm
định) ..........................................................................................................................57
Hình 3.8. Đường quá trình tính toán và thực đo trạm Vụ Quang trên sông Lô (Hiệu
chỉnh) .........................................................................................................................59
Hình 3.9. Đường quá trình tính toán và thực đo trạm Vụ Quang trên sông Lô (Kiểm
định) ..........................................................................................................................59
Hình 3.10. Sơ đồ hóa tính cân bằng nước tỉnh Phú Thọ ...........................................61
Hình 3.11. Nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt tỉnh Phú Thọ theo năm hiện trạng .....63
Hình 3.12. Nhu cầu nước công nghiệp tỉnh Phú Thọ theo năm hiện trạng...............64
Hình 3.13. Tổng hợp nhu cầu nước nông nghiệp năm hiện trạng.............................65
Hình 3.14. Tổng hợp nhu cầu nước cho các tiểu vùng theo năm hiện trạng ............65
Hình 3.15. Số hóa hệ thống sông suối khu vực nghiên cứu ......................................66

Hình 3.16. Thiết lập số liệu các ngành sử dụng nước ...............................................67
Hình 3.17. Bản đồ phần trăm lượng nước thiếu hụt năm hiện trạng ........................71


Hình 3.18. Dự báo nhu cầu nước sinh hoạt, dịch vụ tỉnh Phú Thọ năm 2030 ..........77
Hình 3.19. Dự báo nhu cầu nước công nghiệp tỉnh Phú Thọ năm 2030 ...................78
Hình 3.20. Tổng hợp nhu cầu nước nông nghiệp tỉnh Phú Thọ năm 2030 ...............79
Hình 3.21. Tổng hợp nhu cầu nước cho các tiểu vùng theo năm 2030 theo kịch bản
BKKH........................................................................................................................79
Hình 3.22. Bản đồ % lượng thiếu hụt nước cấp năm 2030 .......................................87


Luận văn đầy đủ ở file: Luận văn Full