Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến ngập lụt lưu vực sông nhật lệ, tỉnh quảng bình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA SAU ĐẠI HỌC

NGUYỄN XUÂN HẬU

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
ĐẾN NGẬP LỤT LƯU VỰC SÔNG NHẬT LỆ,
TỈNH QUẢNG BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Hà Nội – 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA SAU ĐẠI HỌC

NGUYỄN XUÂN HẬU

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
ĐẾN NGẬP LỤT LƯU VỰC SÔNG NHẬT LỆ,
TỈNH QUẢNG BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Mã số: chương trình đào tạo thí điểm

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Phan Văn Tân

Hà Nội - 2015

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép
của ai. Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải trên
các ấn phẩm, tạp chí và các trang web đều được trích dẫn đầy đủ, các số liệu sử dụng
đều là các số liệu điều tra chính thống.
Tác giả luận
văn
Nguyễn Xuân Hậu


LỜI CẢM ƠN
Luận văn được hoàn thành tại Khoa sau đại học, Đại học Quốc gia Hà Nội
dưới sự hướng dẫn của GS.TS. Phan Văn Tân. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc
tới thầy, người đã luôn tận tình quan tâm hướng dẫn trong suốt quá trình học tập và
hoàn thành luận văn.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Khoa sau đại học, Đại học Quốc gia Hà Nội,
cùng gia đình đã luôn hết lòng chăm lo, quan tâm và tạo điều kiện tốt nhất cho tác giả
trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo, PGS.TS. Trần Văn Ý và các đồng
nghiệp tại Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt
Nam đã tạo điều kiện và giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận văn. Xin chân thành
cảm ơn những ý kiến đóng góp khoa học quý báu của PGS. TS. Tomohiko Tomita, Đại
học Kumamoto, TS. Nguyễn Văn Hiệp, Viện Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu,
PGS.TS. Trần Ngọc Anh, Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐH QGHN.
Để thực hiện luận văn, tác giả đã nhận được hỗ trợ tài chính từ chương trình
học bổng thạc sỹ của Đại học Nairobi và IDRC về "Innovative Application of ICTs in
Addressing Water-related Impacts of Climate Change" và nhận được hỗ trợ về mô
hình hóa khí hậu khu vực từ Dự án DANIDA, mã số 11-P04-VIE “Climate ChangeInduced Water Disaster and Participatory Information System for Vulnerability
Reduction in North Central Vietnam” do GS.TS. Phan Văn Tân làm chủ nhiệm. Xin

được trân trọng cảm ơn !
Hà nội, tháng 12/2014
Nguyễn Xuân Hậu


MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC HÌNH....................................................................................................iii
DANH MỤC BẢNG................................................................................................... vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................vii
MỞ ĐẦU...................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN............................................................................. 5

1.1.

Vấn đề đánh giá tác động của biến đổi khí hậu........................................5

1.2.

Vấn đề đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến lũ lụt......................... 7

1.3.

Đánh giá tác động BĐKH đến lũ lụt ở Việt Nam................................... 13

1.4.

Giới thiệu vùng nghiên cứu.................................................................... 14

1.5.

Tình hình lũ lụt trên hệ thống sông Nhật Lệ........................................... 16

CHƯƠNG 2.

PHƯƠNG PHÁP VÀ NGUỒN SỐ LIỆU...............................20

2.1.

Đặt bài toán............................................................................................ 20

2.2.

Nguồn số liệu......................................................................................... 23

2.2.1. Số liệu khí tượng thủy văn................................................................. 23
2.2.2. Cơ sở dữ liệu GIS............................................................................... 25
2.3.

Cách tiếp cận và phương pháp luận........................................................ 27

2.3.1. Cách tiếp cận trong đánh giá tác động của BĐKH.............................27
2.3.2. Phương pháp luận............................................................................... 28
2.4.

Phương pháp nghiên cứu........................................................................ 29

2.4.1. Phương pháp xây dựng bản đồ ngập lụt............................................. 29

2.4.2. Phương pháp hạ quy mô mô hình khí hậu.......................................... 32
2.4.3. Phương pháp thống kê........................................................................ 33
2.4.4. Phương pháp tính toán lượng mưa trên lưu vực................................. 36
2.4.5. Phương pháp tính toán lượng tổn thất................................................ 38
2.4.6. Phương pháp tính toán dòng chảy trực tiếp........................................ 41
2.4.7. Phương pháp tính toán dòng chảy cơ sở............................................. 43
2.4.8. Phương pháp diễn toán lũ trong sông................................................. 46

-i-


2.4.9. Phương pháp tính toán độ cao bề mặt nước........................................ 51
2.4.10. Phương pháp Viễn thám và GIS.......................................................... 55
CHƯƠNG 3.
3.1.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................. 57

Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình.......................................................... 57

3.1.1. Kết quả hiệu chỉnh.............................................................................. 58
3.1.2. Kết quả kiểm định.............................................................................. 59
3.2.

Biến đổi về lượng mưa........................................................................... 62

3.3.

Biến đổi về dòng chảy lũ........................................................................ 65

3.4.

Biến đổi về diện tích và độ sâu ngập lụt................................................. 68

3.5.

Thảo luận............................................................................................... 74

KẾT LUẬN................................................................................................................ 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 78
PHỤ LỤC................................................................................................................... 83

-ii-


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1.
Hình 1.2.

Các thảm họa tự nhiên trên thế giới, 1980-2010 ....................................... 5
Phân bố các dạng thiên tai chính ở Việt Nam ........................................... 6

Hình 1.3.

Biến đổi tần suất lũ lụt toàn cầu ................................................................ 7

Hình 1.4.

Vùng nghiên cứu lưu vực sông Nhật Lệ .................................................. 14

Hình 2.1.

Mô hình độ cao địa hình lưu vực sông Nhật Lệ ...................................... 26

Hình 2.2.

Khung đánh giá tác động của BĐKH ...................................................... 28

Hình 2.3.

Phương pháp luận áp dụng cho nghiên cứu ............................................. 29

Hình 2.4.

Quy trình xây dựng bản đồ ngập lụt ........................................................ 31

Hình 2.5.

Xu thế tập trung khí nhà kính theo các kịch bản RCP ............................. 33

Hình 2.6.

Lưới đa giác Thiesen lưu vực Nhật Lệ .................................................... 37

Hình 2.7.

Quy trình thủy văn được áp dụng trong HEC-HMS ............................... 38

Hình 2.8.

Đường cong dòng chảy CN lưu vực sông Nhật Lệ ................................. 40

Hình 2.9.

Đường quá trình đơn vị tổng hợp SCS: ................................................... 42

Hình 2.10.

Đường quá trình dòng chảy trong trận mưa rào và các phương pháp xác
định dòng chảy cơ sở. .............................................................................. 44

Hình 2.11.

Phương pháp đường thẳng xác định dòng chảy cơ sở từ đường lưu lượng
trong sông tại trạm Kiến Giang (01-08 tháng 11 năm 1999) .................. 45

Hình 2.12.

Các thành phần trong phương trình cân bằng năng lượng giữa hai mặt cắt
................................................................................................................. 52

Hình 2.13.

Hệ thống dữ liệu hình học phân tích thủy lực ......................................... 54

Hình 2.14.

Dữ liệu dòng chảy cho phân tích dòng chảy ổn định một chiều trong
HEC-RAS ................................................................................................ 55

Hình 3.1.

Giản đồ tụ điểm giữa Q tính toán và quan trắc trạm Kiến Giang, năm
1976 ......................................................................................................... 58

-iii-


Hình 3.2.

Đường quá trình lưu lượng quan trắc và tính toán tại trạm Kiến Giang,
năm 1999 (hệ số NSE đạt 0.77).............................................................. 58

Hình 3.3.

Giản đồ tụ điểm giữa Q quan trắc và tính toán tại trạm Kiến Giang, năm
1999 (hệ số tương quan R=0.92)............................................................ 59

Hình 3.4.

Đường quá trình lưu lượng quan trắc và tính toán tại trạm Kiến Giang,
năm 1999 (chỉ số NSE đạt 0.83)............................................................. 59

Hình 3.5.

Mô phỏng lại tình trạng ngập lụt trận lũ năm 1999 (trên nền ảnh vệ tinh
Landsat chụp ngày 11/11/1999)............................................................. 60

Hình 3.6.

Kết quả so sánh diện ngập các xã trong vùng lũ năm 1999....................61

Hình 3.7.

Diện ngập theo tính toán (a) và vệ tinh Landat (b) ngày 11/11/1999.....61

Hình 3.8.

Sự biến đổi của Rx1day và Rx3day so với thời kỳ chuẩn (tính trung bình
lưu vực).................................................................................................. 62

Hình 3.9.

Sự biến đổi (% chênh lệch) theo không gian của Rx3day so với thời kỳ
chuẩn (tính trung bình trên mỗi giai đoạn)............................................. 63

Hình 3.10.

Đường phân bố tần suất lượng mưa 3 ngày cực đại (tính trung bình trên
lưu vực).................................................................................................. 64

Hình 3.11.

Sự biến đổi (% chênh lệch) theo không gian của Rx3day tần suất 1% so
với thời kỳ chuẩn (tính trung bình trên mỗi giai đoạn)........................... 65

Hình 3.12.

Mức độ gia tăng theo tần suất 10%, 2% và 1%: (a) lượng mưa 3 ngày
cực đại; (b) lưu lượng dòng chảy đỉnh lũ tại cửa ra của lưu vực............66

Hình 3.13.

Sự biến đổi (% chênh lệch) theo không gian của lưu lượng dòng chảy
đỉnh lũ tại mỗi phụ lưu với tần suất 1% so với thời kỳ chuẩn................67

Hình 3.14.

Lưu lượng dòng chảy đỉnh lũ tại cửa ra của lưu vực theo tần suất........68

Hình 3.15.

Sự biến đổi diện tích ngập < 5m (đồ thị phía dưới) và >6m (đồ thị phía
trên) so với thời kỳ chuẩn...................................................................... 70

Hình 3.16.
RCP4.5

Diện và độ sâu ngập lụt giữa và cuối thế kỷ 21 dưới các kịch bản
và RCP8.5 với tần suất 10%.................................................................. 71

-iv-


Hình 3.17.
RCP4.5
Hình 3.18.

Diện và độ sâu ngập lụt giữa và cuối thế kỷ 21 dưới các kịch bản
và RCP8.5 với tần suất 2% ......................................................................

72
Diện và độ sâu ngập lụt giữa và cuối thế kỷ 21 dưới các kịch bản RCP4.5
và RCP8.5 với tần suất 1% ......................................................................

73

Hình 1.

Đường quan hệ Q-H năm 1976 ...............................................................

83

Hình 2.

Xu thế giảm mạnh tổng lượng mưa năm trong các ngày ẩm ướt
PRCPTOT, hệ số gốc (đường phương trình hồi quy tuyến tính) a=-4.474
.................................................................................................................

Hình 3.

Xu thế tăng nhẹ lượng mưa lớn nhất 1 ngày R1day, hệ số góc

84
a=0.672

.................................................................................................................
Hình 4.

85

Xu thế tăng mạnh tổng lượng mưa trong những ngày cực kỳ ẩm ướt R99,
hệ số góc a=3.115 ...................................................................................

85

Hình 5.

Xu thế biến đổi mực nước lớn nhất năm trạm Kiến Giang .....................

86

Hình 6.

Xu thế biến đổi mực nước lớn nhất năm trạm Lệ Thủy ..........................

86

Hình 7.

Xu thế biến đổi mực nước lớn nhất năm trạm Đồng Hới ........................

87

Hình 8.

Lưu lượng dòng chảy tại cửa ra (cửa Nhật Lệ) ứng với các tần suất 1%,
2% và 10% của lưu vực ứng với thời kỳ chuẩn (trục x là thời gian từng
giờ trong 3 ngày xảy ra trận lũ giả định trong thời kỳ chuẩn) .................

Hình 9.

87

Lưu lượng dòng chảy tại cửa Nhật Lệ ứng với các tần suất 1%, 2% và
10% của lưu vực ứng với giai đoạn giữa thế kỷ 21 (trục x là thời gian
từng giờ trong 3 ngày xảy ra trận lũ giả định trong giai đoạn giữa thế kỷ
21) ............................................................................................................

Hình 10.

88

Lưu lượng dòng chảy tại cửa Nhật Lệ ứng với các tần suất 1%, 2% và
10% của lưu vực ứng với giai đoạn cuối thế kỷ 21 (trục x là thời gian
từng giờ trong 3 ngày xảy ra trận lũ giả định trong giai đoạn cuối thế kỷ
21) ............................................................................................................

-v-

88


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1.

Thống kê thiệt hại gây ra bởi lũ lụt một số trận lụt lịch sử tại Quảng Bình
16

Bảng 2.1.

Kịch bản nước biển dâng của IPCC....................................................... 25

Bảng 2.2.

Các thành phần của quy trình xây dựng bản đồ ngập lụt.......................32

Bảng 2.3.

Tổng kết về hệ phương trình Saint Venant.............................................. 47

Bảng 2.4.

Thông số cho phương pháp Muskingum-Cunge lưu vực sông Nhật Lệ . 51

Bảng 3.1.

Tổng hợp kết quả tính toán và mức biến đổi của lượng mưa, lưu lượng và
diện ngập dưới các kịch bản BĐKH....................................................... 69

Bảng 3.2.

Thống kê độ sâu ngập tính toán và mức độ biến đổi diện ngập..............69

Bảng 1.

Thống kê diện ngập trong trận lũ tháng 11 năm 1999............................83

-vi-

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BĐKH
CN
CS
CSDL
DEM
E21
GCM
GIS
HEC
IPCC
KNK
KTTV
M21
MAE
NN&PTNN
NSE
OAGCM
RCM
RCP
RMSE
Rx1day
Rx3day
SCS

SRES
SST
TIN
TN&MT
UNDP

Biến đổi khí hậu
Curve Number: chỉ số đường cong dòng chảy
Cộng sự, chỉ những người cùng tham gia vào một công trình nghiên
cứu
Cơ sở dữ liệu
Digital Elevation Model: mô hình số địa hình
Cuối thế kỷ 21
Global Climate Model: mô hình khí hậu toàn cầu
Geography Information System: Hệ thông tin địa lý
Hydrology Enginner Central: Trung tâm thủy văn công trình quân
đội Mỹ
Intergovernmental Panel on Climate Change:
Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu
Khí nhà kính
Khí tượng - Thủy văn
Giữa thế kỷ 21
Mean Absolute Error: sai số tuyệt đối trung bình
Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
Nash Sutcliffe Efficiency: chỉ số phù hợp mô hình
Ocean-Atmosphere Global Climate Model:
Mô hình khí hậu toàn cầu khí quyển đại dương
Regional Climate Model: mô hình khí hậu khu vực
Representative Concentration Pathways: Kịch bản mới về nồng độ
tập trung khí nhà kính của IPCC
Root Mean Square Error: Sai số căn bình phương trung bình
Mưa cực đại 1 ngày
Mưa cực đại 3 ngày
Soil Conservation Server: cơ quan bảo vệ thổ nhưỡng Hoa kỳ
Special Report Emissions Scenarios: Báo các đặc biệt của IPCC về

kịch bản phát thải khí nhà kính
Sea Surface Temperature: Nhiệt độ bề mặt nước biển
Triangle Inregurlar Network: Lưới tam giác bất quy tắc
Tài nguyên và Môi trường
United Nations Development Programme: Chương trình Phát triển
liên Hiệp quốc

-vii-



MỞ ĐẦU
Hàng năm, lũ lụt là nguyên nhân gây thiệt hại to lớn trên toàn thế giới. Trong
những thập nhiên cuối của thế kỷ 20 lũ lụt làm chết khoảng 100.000 người và ảnh
hưởng đến 1,4 tỷ người [39]. Các số liệu thống kê chỉ ra rằng lũ lụt có tác động to lớn
đến con người trên phạm vi toàn cầu và đang gia tăng nhanh chóng trong vài thập kỷ
gần đây [39, 42]. Ngoài gây tổn thất về sinh mạng và sức khỏe con người, lũ lụt còn
dẫn đến các thiệt hại về kinh tế, sản lượng nông nghiệp, hệ sinh thái, lịch sử và giá trị
văn hóa. Handmer J. và cs (2012) [33] chỉ ra rằng thiệt hại do lũ lụt tính trên toàn thế
giới đang có xu hướng tăng từ những năm 1970. Kundzewicz và cs (2013) [41] chỉ ra
thiệt hại do lũ lụt trung bình năm của những năm 1980 là 7 tỷ USD đã tăng lên 24 tỷ
USD vào năm 2013.
Lũ trong sông là hiện tượng phức tạp, chịu ảnh hưởng bởi điều kiện bề mặt đất,
kinh tế - xã hội và hệ thống khí hậu [42]. Sự thay đổi của bất cứ điều kiện nào trong
các điều kiện đó đều có thể gây ra các tác động đến cả tần suất và độ lớn của lũ lụt.
Trong các điều kiện đó, khí hậu được xem là nhân tố có vai trò ảnh hưởng lớn nhất đến
lũ lụt trên rất nhiều hệ thống sông. Những thay đổi của hệ thống khí hậu và khí quyển
liên quan trực tiếp đến lũ lụt thường do sự biến động của các đặc trưng giáng thủy như
thời gian, cường độ, độ lớn, tính mùa. Các dao động khí hậu khác như El Nino và La
Nina, hay những thay đổi của tần suất bão nhiệt đới cũng là những nguyên nhân quan

trọng ảnh hưởng đến lũ lụt.
Sự phát triển về kinh tế - xã hội kết hợp với những thay đổi trong tương lai của
hệ thống khí hậu cũng làm gia tăng tính rủi ro ngập lụt trên toàn cầu [39]. Sự phát triển
kinh tế - xã hội thường thể hiện mức độ phát triển kinh tế, mức độ sử dụng năng lượng
và mức độ gia tăng dân số. Sự thay đổi trong hệ thống khí hậu thể hiện qua sự gia tăng
nồng độ khí nhà kính (KNK) như là hậu quả của quá trình phát triển kinh tế-xã hội đó.
Những biến đổi trong hệ thống khí hậu có liên quan đến lũ lụt thường là tổ hợp của: sự
gia tăng nhiệt độ, nước biển dâng và lượng mưa. Ngập lụt trở nên nghiêm trọng hơn
khi lượng mưa gia tăng kết hợp nước biển dâng ở các đồng băng ven biển. Thêm vào
đó, mức độ thiệt hại ở đây cũng nghiêm trọng hơn do quá trình phát triển kinh tế
thường kèm theo sự tập trung đông hơn dân cư và của cải vật chất trong vùng ngập lụt.

-1-


Việc đánh giá những tác động của BĐKH đến ngập lụt nhằm nắm bắt các xu thế
và mức độ biến đổi từ đó tăng khả năng cảnh báo, dự báo là thách thức mới cần được
giải quyết. Khi bài toán này được giải quyết sẽ góp phần nâng cao năng lực ứng phó,
giảm thiểu tác động bất lợi của chúng cũng như cung cấp cơ sở khoa học cho các nhà
hoạch định nhà quyết sách trong công tác xây dựng chiến lược phát triển kinh tế của
đất nước, đảm bảo đời sống cho người dân, đặc biệt người dân sống trực tiếp trong
vùng lũ.
Việt Nam với đường bờ biển dài (hơn 3.200 km), nằm trong khu vực châu Á gió
mùa, hàng năm phải đối mặt với sự hoạt động của bão, xoáy thuận nhiệt đới trên khu
vực Tây bắc Thái Bình Bương và Biển Đông, chịu tác động của nhiều loại hình thế
thời tiết phức tạp [18]. Do đó, không lấy gì làm lạ khi Việt Nam được xem là một trong
các nước phải hứng chịu thiên tai nhiều nhất thế giới. Trong các dạng thiên tai mà Việt
Nam phải hứng chịu thì lũ lụt nguyên nhân bởi mưa lớn cực đoan chính là dạng thiên
tai thường xuyên nhất đã gây thiệt hại nặng nề về người và tài sản, đặc biệt là khu vực
miền Trung nơi hằng năm phải chịu ảnh hưởng nặng nề của lũ lụt nhất so với cả nước.

Bài toán đánh giá tác động của BĐKH đến ngập lụt đòi hỏi phải xem xét sự
biến đổi về độ lớn, tần suất các đặc trưng ngập lụt như: lượng mưa, lưu lượng dòng
chảy; độ sâu, diện ngập và thời gian ngập lụt. Từ đó, mới có thể đánh giá mức độ tác
động của ngập lụt đến kinh tế -xã hội như số người, diện tích đất ở, đất sản xuất….bị
ảnh hưởng. Có khá nhiều công trình thực hiện đánh giá tác động đến lũ lụt ở các quy
mô khác nhau. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu thường chỉ tập trung cho một vài đặc
trưng ngập lụt. Ở Việt Nam cũng có một số các công trình [8, 12-16, 22] thực hiện
đánh giá cho các lưu vực sông. Tuy nhiên, các công trình này [12-16] chủ yếu dừng lại
ở đánh giá tác động đến lưu lượng dòng chảy với quy mô thời gian lớn (dòng chảy
năm hay mùa), không nhiều công trình thực hiện xem xét một cách đầy đủ đến các đặc
trưng ngập lụt. Chỉ có số ít các công trình [8, 22] thực hiện đánh giá tác động đến độ
sâu và diện tích ngập lụt. Trong đó, công trình “Đánh giá tác động của BĐKH đến
nguồn nước”của Trần Thanh Xuân, Trần Thục và Hoàng Minh Tuyển [22], thuộc dự án
DANINA do Viện Khoa học Khí tượng-Thủy văn và Biến đổi khí hậu (Viện Khoa học
Khí tượng Thủy văn và Môi trường trước đây) thực hiện đã đánh giá một cách đầy

-2-


đủ nhất đến các đặc trưng của ngập lụt. Tuy nhiên, công trình này cũng chỉ thực hiện
đánh giá cho một số hệ thống sông chính của Việt Nam.
Các lưu vực sông nhỏ và trung bình của Việt Nam, đặc biệt các lưu vực sông
miền Trung nơi lũ lụt có tần suất cũng như tính bất thường cao, trong khi năng lực
phòng lũ thấp (các hồ chưa cắt được lũ lớn, hệ thống đê thì ít và yếu kém chỉ có tác
dụng với lũ 10%) lại chưa được quan tâm nghiên cứu. Điều này có thể do các nguyên
nhân như: Các lưu vực sông này thường thiếu hay không có trạm quan trắc, gây nên
tình trạng thiếu căn cứ cũng như khó khăn trong bước áp dụng cũng và thử nghiệm
phương pháp; Bài toán đánh giá tác động của BĐKH thường phải xem xét những biến
đổi cho giai đoạn tương lai. Để đánh giá được cho giai đoạn tương lai thường phải sử
dụng nguồn số liệu trực tiếp từ các mô hình dự tính khí hậu toàn cầu hoặc gián tiếp

thông qua các kỹ thuật hạ quy mô. Tuy nhiên, nguồn số liệu này còn rất thô so với yêu
cầu độ phân giải của bài toán thủy văn trên các lưu vực nhỏ và trung bình; Ngoài ra, sự
thiếu nguồn lực về tài chính phục vụ cho nghiên cứu cũng là một nguyên nhân giải
thích cho tình trạng này khi mà các tỉnh miền Trung kinh tế còn khó khăn.
Do đó, trong luận văn này chúng tôi lựa chọn đề tài "Đánh giá tác động của
BĐKH đến ngập lụt lưu vực sông Nhật Lệ tỉnh Quảng Bình" nhằm góp phần làm sáng
tỏ một vài khía cạnh về tác động của BĐKH đến ngập lụt lưu vực sông Nhật Lệ. Mục
tiêu chủ yếu của luận văn gồm: 1) Tính toán, mô phỏng được mức độ ngập lụt lưu vực
sông bằng bộ mô hình thủy văn thủy lực. 2) Ứng dụng được kết quả dự tính khí hậu từ
mô hình RegCM (Regional Climate Model) làm số liệu đầu vào cho các mô hình thủy
văn-thủy lực để tính toán, mô phỏng để xây dựng bộ bản đồ ngập lụt lưu vực sông
Nhật Lệ theo các kịch bản BĐKH. 3) Đánh giá được tác động của BĐKH đến tần suất,
lưu lượng dòng chảy lũ, độ sâu và diện ngập, từ đó đưa ra các khuyến nghị.
Để đạt được các mục tiêu đó, những nội dung công việc được thực hiện gồm: 1)
Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến vấn đề quan tâm;
2) Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu gồm các đặc trưng lòng sông và bề mặt lưu vực, mô hình
địa hình, các nguồn số liệu quan trắc khí tượng thủy văn cần thiết, và bộ số liệu dự tính
khí hậu cho các giai đoạn trong tương lai; 3) Mô phỏng, hiệu chỉnh và kiểm nghiệm
mô hình cho các trận lũ lịch sử các năm 1976, 1999; 4) Đánh giá sự biến đổi các đặc
trưng lũ lụt dựa trên việc so sánh kết quả tính toán các đặc trưng cho giai đoạn quá khứ
1980-1999 (lấy làm thời kỳ chuẩn) và giai đoạn tương lai 2046-2065 và 2080-2099,
-3-


với hai kịch bản BĐKH mới nhất của IPCC được đưa vào xem xét là RCP4.5 và
RCP8.5.
Ngoài phần mở đầu, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn được bố cục thành
ba chương, gồm:
Chương 1. Tổng quan. Trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan đến
các vấn đề nghiên cứu trong và ngoài nước. Giới thiệu, phân tích các đặc điểm hệ

thống sông, phân tích tình hình lũ lụt và năng lực các công trình phòng lũ trên lưu vực
nghiên cứu.
Chương 2. Phương pháp và nguồn số liệu. Trình bày và phân tích một cách tuần
tự và logic về đặt bài toán, nguồn số liệu, cách tiếp cận, phương pháp luận và một loạt
các phương pháp được sử dụng trong nghiên cứu để đánh giá tác động của BĐKH đến
ngập lụt lưu vực sông Nhật Lệ.
Chương 3. Kết quả và thảo luận. Trình bày các kết quả chính mà nghiên cứu đạt
được gồm: Kiểm nghiệm và hiệu chỉnh mô hình cho các trận lũ lịch sử; tác động của
BĐKH đến lượng mưa, lưu lượng, độ sâu và diện tích ngập lụt.
Cuối cùng là kết luận cùng một số thảo luận.

-4-


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Trong chương này sẽ trình bày khái quát một số vấn đề liên quan đến bài toán
đánh giá tác động của BĐKH, các cách tiếp cận trong đánh giá tác động của BĐKH.
Và đặc biệt, tập trung cho bài toán đánh giá tác động đến ngập lụt các lưu vực sông.
Tiếp theo, các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước đã thực hiện dựa trên cách
tiếp cận thống kê và mô hình hóa sẽ được tổng quan.

1.1. Vấn đề đánh giá tác động của biến đổi khí hậu
Theo IPCC (2013) [38] nhiệt độ trung bình toàn cầu đã tăng lên 0.85 [0.65o

1.06] C trong giai đoạn (1880 – 2012). Tốc độ gia tăng mực nước biển từ giữa thế kỷ
19 đã lớn hơn tốc độ gia tăng trung bình trong suốt hai thiên niên kỷ trước. Tính trong
giai đoạn (1901- 2010), mực nước biển trung bình toàn cầu đã dâng lên 0.19 [0.170.21] m. Sự ấm lên toàn cầu đã gây nên những thay đổi nhiều hơn trong hệ thống khí
hậu, biểu hiện rõ nhất qua sự gia tăng nhiệt độ, biến động lượng mưa và nước biển
dâng. BĐKH cũng được cho là nguyên nhân gây nên sự gia tăng của tần suất, cường
độ, tính biến động và tính cực đoan của các hiện tượng thời tiết nguy hiểm như bão,

lốc, lũ lụt, hạn hán…Theo thống kê từ năm 1980 đến 2010 cho thấy rằng các thảm họa
liên quan đến khí tượng thủy văn đang có xu thế tăng lên rõ rệt (Hình 1.1).

Số lượng

Hình 1.1.

Sự kiện

Sự kiện

Sự kiện

Sự kiện

địa chất

khí tượng

thủy văn

khí hậu

Các thảm họa tự nhiên trên thế giới, 1980-2010 (Nguồn: www.MunichRE.com)

BĐKH đang có những tác động mạnh mẽ đến hệ thống tự nhiên, kinh tế - xã hội
và môi trường nhiều vùng trên Trái đất. Thế giới đang phải đối mặt với nhiều hơn
-5-

thiên tai do BĐKH gây ra như: sự xuất hiện càng nhiều của các trận xoáy lốc nhiệt đới
tại vùng Tây Thái Bình Dương; sự gia tăng của tần suất lũ lụt, hạn hán; dịch bệnh bùng
phát nhiều nơi trên thế giới; tính đa dạng sinh học bị suy giảm; an ninh lương thực và
an ninh nguồn nước bị đe dọa... [37]. Khu vực Đông Nam Á, đặc biệt là Việt Nam, sẽ
là khu vực có nguy cơ chịu tác động nhiều nhất từ BĐKH [37]. Do đó, không lấy gì
làm lạ khi Việt Nam luôn được xếp là nước phải hứng chịu thiên tai vào loại nhiều
nhất thế giới. Do vị trí địa lý và đặc trưng địa hình mà các dạng thiên tai gần như có ở
khắp Việt Nam (Hình 1.2), thêm vào đó đây cũng là nơi có khả năng thích ứng thấp
dẫn đến tăng tính dễ bị tổn thương trước BĐKH.
Do đó, cần thiết phải thực hiện
đánh giá tác động của BĐKH khí hậu
đến hệ thống tự nhiên, kinh tế - xã hội
cho các đối tượng, lĩnh vực và vùng
miền khác nhau. Theo IPCC (1994)
[35], các lý do khác nhau cần phải
thực hiện đánh giá tác động của
BĐKH gồm: Thứ nhất, cần phải ước
lượng (evaluate) được khí hậu ảnh
hưởng thế nào đến hoạt động của con
người và hệ thống tự nhiên tính đến
tính không chắc chắn xung quanh các
ảnh hưởng đó. Các ảnh hưởng có thể
là về mặt vật lý, sinh học, kinh tế, xã
hội hay kết hợp giữa các mặt đó. Thứ
Hình 1.2.
Việt

hai, nó hỗ trợ cho việc đánh giá tính

Phân bố các dạng thiên tai chính ở

Nam (nguồn: Natural Disaster

Mitigation

Partnership)

nhạy cảm, tính tổn thương…Thứ ba,
nó có thể xác định hay ước lượng những phương án lựa chọn cho thích ứng với các
ảnh hưởng của BĐKH. Thứ tư, nó có thể giúp lượng giá những tác động và giải pháp
thích ứng giảm nhẹ. Từ đó, so sánh chi phí để có thể giúp thực thi một cách cân bằng
các chính sách ứng phó. Thứ năm, nó có thể xác đinh các giới hạn tác động hay
phương án thích ứng. Thứ sáu, nó có thế hỗ trợ cho việc chỉ ra các lỗ hổng về mặt
khoa học trong nghiên cứu khí hậu. Cuối cùng, đánh giá tác động có thể cảnh báo nhận
-6-


thức xã hội cho các vấn đề của mối quan tâm (ví dụ như, giáo dục về sự cần thiết của
việc cải thiện sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên) và hình thành cơ sở cho
quyết định chính sách.
Đã có nhiều công trình thực hiện đánh giá tác động của BĐKH. Các công trình
nghiên cứu đã đánh giá được một cách khá đầy đủ về tác động của BĐKH đến các lĩnh
vực (như: nguồn nước, hệ sinh thái, lương thực và rừng, hệ thống ven biển, công
nghiệp, và sức khỏe con người) và các vùng miền (gồm: Châu Phi, Châu Á, Câu Úc và
New Zealand, Châu Âu, Châu Mỹ La tinh, Nam Mỹ, các vùng cực và các đảo nhỏ).
Các kết quả có thể tìm thấy trong các bản báo cáo thuộc nhóm II của IPCC. Tuy nhiên,
các đánh giá này là ở quy mô không gian lớn nên các kết quả đánh giá thường bị lu mờ
tính địa phương. Do đó, đối với mỗi lĩnh vực, mỗi khu vực cụ thể cần có các đánh giá
chi tiết để có thể phản ánh chính xác hơn các ảnh hưởng của BĐKH cũng như đưa ra
những chiến lược thích ứng phù hợp hơn.
BĐKH tác động mạnh mẽ và gây ảnh hưởng hầu hết các ngành, các lĩnh vực và

các vùng miền. Trong đó, tài nguyên nước là lĩnh vực chịu tác động nghiêm trọng nhất
của BĐKH [22]. Một trong các biểu hiện rõ nhất của ảnh hưởng BĐKH đến tài nguyên
nước là sự bất thường của các hiện tượng lũ lụt và hạn hán. Trong phần dưới đây sẽ tập
trung tổng quan các công trình nghiên cứu liên quan đến bài toán tác động của BĐKH
đến lũ lụt.

1.2. Vấn đề đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến lũ lụt
BĐKH được cho là ảnh hưởng đến
ngập lụt thông qua một loạt cơ chế gồm:
những biến đổi về lượng mưa, nhiệt độ,
mực nước biển và các thay đổi lòng sông
[48]. Trong đó, ảnh hưởng chủ yếu của
BĐKH đến lũ lụt thường đến từ việc gia
tăng lượng mưa cực đoan. Kundzewicz và
cs (2010) [42] dự tính cho tương lai dựa

Hình 1.3. Biến đổi tần suất lũ lụt toàn cầu

trên các mô hình khí hậu chỉ ra rằng rủi ro [37]
ngập lụt gia tăng trên nhiều vùng miền trên phạm vi toàn cầu. Tính trên các vùng rộng
lớn thì lũ với tần suất 100 năm trong chu kỳ xuất hiện được dự tính là trở nên thường
xuyên hơn trong tương lai. Mặc dù thực tế tính không chắc chắn của việc dựa trên mô
-7-


hình dự tính là cần cân nhắc và khó để định lượng hóa. IPCC (2014) [37] cũng chỉ ra
trong bản báo cáo thứ năm rằng tai biến lũ lụt gia tăng trên hơn nửa phần thế giới, tuy
nhiên sự gia tăng là không đồng nhất mà biến động lớn giữa các quy mô lưu vực khác
nhau.
Đối với Việt Nam, theo kịch bản BĐKH của Bộ TN&MT năm 2012 [3], với

kịch bản phát thải trung bình, tính đến cuối thế kỷ 21, lượng mưa năm tăng trên hầu
hết khắp lãnh thổ, mức tăng phổ biến từ 2 đến 7%. Xu thế chung là lượng mưa mùa
khô giảm và lượng mưa mùa mưa tăng [3]. Do lượng mưa sẽ tập trung hơn vào các
tháng mùa mưa, dẫn đến sự gia tăng tần suất, độ lớn và thời gian ngập lụt. Ngoài ra,
mức độ ngập lụt còn trở nên nghiêm trọng hơn, ở vùng đồng bằng ven biển khi có sự
kết hợp ngập lụt do lượng mưa đổ trên lưu vực với mực nước biển dâng (được dự tính
sẽ tăng khoảng 57-73cm [3], theo kịch bản phát thải trung bình).
Tuy nhiên, mối quan hệ giữa sự gia tăng lượng mưa và mức độ ngập lụt phụ
thuộc vào nhiều nhân tố và không tuyến tính. Ví dụ, lượng mưa dự tính là tăng 7% ở
trên không có nghĩa sẽ dẫn đến làm gia tăng 7% lưu lượng đỉnh lũ, nó cũng không có
nghĩa sẽ dẫn tới tăng 7% độ sâu và diện tích ngập lụt. Trong rất nhiều trường hợp, sự
gia tăng dòng chảy và mức độ ngập lụt sẽ cần được đánh giá cẩn thận dựa trên những
hiểu biết về mối quan hệ giữa sự ấm lên toàn cầu và quá trình lượng mưa – dòng chảy
– ngập lụt.
Những năm gần đây, đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu tác động của BĐKH
đến tài nguyên nước nói chung và lũ lụt nói riêng. Các công trình nghiên cứu tập trung
giải quyết một phần hay cả chuỗi mối quan hệ trên dựa trên hai cách tiếp cận chính là:
cách tiếp cận thống kê với việc sử dụng các công cụ thống kê thực hiện phân tích sự
biến đổi trong thời gian dài của số liệu thủy văn và khí tượng quan trắc để đánh giá tác
động biến đổi khí hậu; và cách tiếp cận mô hình hóa dựa trên các mô hình khí hậu,
thủy văn và thủy lực.
Hướng tiếp cận thống kê: Jean-Luc Probst và Yves Tardy (1987, 1989) [53, 54]
đã xem xét những dao động chu kỳ dài của dòng chảy lục địa toàn cầu từ 50 con sông
lớn phân bố khắp nơi trên thế giới. Với chuỗi số liệu các yếu tố nhiệt độ, lượng mưa,
dòng chảy, bốc hơi và độ ẩm của 50 lưu vực sông giai đoạn (1900-1980), bằng cách sử
dụng các các phương pháp thống kê các tác giả đã xây dựng được phương
-8-


trình quan hệ giữa các yếu tố này cho mỗi khu vực. Dựa trên hàm phụ thuộc của dòng

chảy theo thời gian các tác giả đã phân tích sự biến đổi của dòng chảy cho mỗi khu
vực. Đối với quy mô toàn cầu, các tác giả chỉ ra rằng dòng chảy toàn cầu đã dao động
và có xu hướng tăng với mức độ tăng trung bình khoảng 3% trong giai đoạn (19101975), các tác giả cũng nhận thấy khí hậu dường như nóng hơn và ẩm hơn từ đầu thế
kỷ này. Tuy nhiên, do sử dụng các phương pháp thống kê dựa trên bộ số liệu có độ
phân giải thời gian thô (số liệu hằng năm) cho giai đoạn quá khứ nên các kết quả chỉ
có thể phản ánh sự biến đổi hay mối quan hệ trong quá khứ mà chưa thể đưa ra được
sự biến đổi trong tương lai. Các nghiên cứu này cũng chưa thể đánh giá được những
biến đổi đối với dòng chảy lũ.
Sau công trình của Jean-Luc Probst và Yves Tardy (1987, 1989) [53, 54] có
không nhiều công trình tiếp tục hướng tiếp cận này. Năm 2000, Michael D. Dettinger
và Henry F. Diaz [47] sử dụng số liệu dòng chảy tháng từ 1324 trạm quan trắc trên
toàn thế giới để xem xét sự biến đổi của dòng chảy quy mô toàn cầu. Nghiên cứu này
đã đưa ra được sự biến động theo mùa của dòng chảy trong sông nhưng chưa xem xét
được sự biến động trong tương lai cũng như chưa xem xét được các đặc trưng khác của
dòng chảy. Năm 2004, David Labat và cs [44] cùng sự tham gia của chính Jean-Luc
Probst đã tiếp tục đưa ra các bằng chứng cho sự gia tăng dòng chảy liên quan đến sự
ấm lên của khí hậu. Với việc mở rộng số lượng các lưu vực sông nghiên cứu lên 221
con sông và sử dụng bộ số liệu tháng, sử dụng phương pháp thống kê “wavelet” các
tác giả đã xây dựng được hàm quan hệ giữa lượng mưa toàn cầu và nhiệt độ toàn cầu.
Đối với dòng chảy, công trình này chỉ ra mối quan hệ hồi quy với nhiệt độ rằng dòng
o

chảy toàn cầu tăng lên 4% khi nhiệt độ toàn cầu tăng lên 1 C. Tuy nhiên, công trình
cũng chưa đưa ra được các đánh giá cho giai đoạn tương lai và chưa đưa ra được các
đánh giá cho dòng chảy lũ. Ngoài ra, để giải quyết bài toán này, các tác giả đã phải giải
quyết nhiều vấn đề nảy sinh khi sử dụng chuỗi dữ liệu quan trắc toàn cầu như sự
không đồng bộ trong độ dài chuỗi dữ liệu, hay sự thiếu thốn số liệu. Các kết quả công
bố của công trình này sau đó đã gây nên một cuộc tranh luận trái chiều. Đặc biệt là các
phản hồi của David R. Legates và cs (2005) [45] khi cho rằng kết luận đưa ra trong
nghiên cứu của David Labat và cs (2004) [44] là không được minh chứng bởi nguồn số

liệu đưa ra.

-9-


Theo M.J. Booij (2005) [26] bài toán đánh giá BĐKH đến lũ lụt với không thể
hoàn toàn thực hiện dựa trên phương pháp thống kê, bởi vì lũ lụt là hiện tượng cực
đoan và các phân bố của các giá trị cực đoan có thể thay đổi trong tương lai. Do đó,
cần phải sử dụng một cách tiếp cận khác dựa trên bản chất vật lý với việc kết hợp được
các thông tin khí hậu và thủy văn cho cả giai đoạn quá khứ và tương lai. Đó là cách
tiếp cận mô hình hóa.
Trong phần tiếp sau đây sẽ tổng quan về các công trình nghiên cứu liên quan
đến bài toán đánh giá lũ lụt dựa trên cách tiếp cận mô hình hóa với việc kết hợp các
mô hình khí hậu để dự tính khí hậu trong tương lai với mô hình thủy văn để xem xét
những thay đổi đến các đặc trưng của lũ lụt.
Hướng tiếp cận mô hình hóa: Đây là hướng được nhiều tác giả sử dụng, hầu
hết các kết quả nghiên cứu đều được tổng quan và có thể tìm trong các báo cáo của
IPCC. Hướng tiếp cận này cho phép dự tính được những thay đổi các giá trị cực đoan,
qua đó giải quyết được những hạn chế trong cách tiếp cận thống kê. Cùng với việc cho
phép thể hiện mối quan hệ tương tác giữa khí hậu và thủy văn, dẫn tới các kết quả tính
toán thủy văn tin cậy hơn. Hầu hết các nghiên cứu theo hướng tiếp cận này dựa trên
việc sử dụng kết quả đầu ra từ các mô hình toàn cầu (GCM hay OAGCM) sau đó kết
hợp với các mô hình thủy văn-thủy lực. Đây là hướng đang ngày được hoàn thiện với
việc nâng cao độ phân giải cho các GCM hay hạ quy mô bằng RCM để phù hợp với
các mô hình thủy văn quy mô nhỏ.
Đã có khá nhiều các công trình của các tác giả trên thế giới đánh giá biến đổi
đến tai biến lũ lụt ở các quy mô khác nhau. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu này
thường dừng lại ở việc đánh giá tác động dựa trên những thay đổi của dòng chảy,
không có nhiều công trình xem xét sự thay đổi chi tiết đến độ sâu và diện ngập lụt.
Để xem xét sự biến đổi dòng chảy dưới tác động của BĐKH các tác giả thường

sử dụng dữ liệu đầu vào là số liệu dự tính khí hậu (nhiệt độ, giáng thủy, bốc hơi, nước
biển dân…) từ các mô hình khí hậu cho mô hình hình thủy văn. Các giá trị lưu lượng
cho các giai đoạn và kịch bản khác nhau sẽ được so sánh phân tích để nhận ra những
biến đổi. Các nghiên điển hình trong trường hợp này có thể kể ra như: Slobodan
P.Simonovic và Lanhai Li (2004) [52] thực hiện đánh giá tác động của BĐKH đến hệ
thống tổ hợp phòng lũ lưu vực sông Red (Manitoba, Canada). Các tác giả đã sử dụng
-10-


số liệu dự tính giáng thủy và nhiệt độ từ mô hình khí hậu toàn cầu HadCM3 và phát
triển mô hình DYHAM thực hiện đánh giá tác động của BĐKH đến các đặc trưng
dòng chảy lũ gồm: dòng chảy năm; thời gian xuất hiện lũ; thời gian và độ lớn đỉnh lũ.
Ngoài ra, nghiên cứu còn thực hiện đánh giá đến độ tin cậy, tính dễ bị tổn tương và
tính chống chịu của hệ thống phòng lũ lưu vực sông Red; M.J. Booij (2005) [26] sử
dụng mô hình toàn cầu HadCM3 kết hợp với mô hình thủy văn HBV ở ba độ phân giải
không gian khác nhau để đánh giá tác động của BĐKH đến tần suất và lưu lượng lũ lụt
lưu vực sông Meuse; Hans Estrup Andersen và cs (2006) [23] sử dụng mô hình khí hậu
khu vực HIRRAM4 kết hợp với tổ hợp hai mô NAM và Mike 11-TRANS để đánh giá
tác động của BĐKH đến lưu lượng và thủy dưỡng ở vùng hạ lưu sông Danish; HyunHan Kwon và cs (2011) [43] sử dụng kỹ thuật hạ quy mô bằng LMNHMM (Nonhomogeneous Hidden Markov chain Mode) từ mô hình toàn cầu kết hợp với mô hình
tương quan mưa dòng chảy SAC-SMA (Sacramento Soil Moisture Accounting) để
thực hiện đánh giá tác động của BĐKH đến tần suất lũ thiết kế cho lưu vực đập
Soyang (Hàn Quốc); Christian Dobler, Gerd Bürger và Johann Stötter (2012) [32] thực
hiện đánh giá tác động của BĐKH đến tai biến lũ cho lưu vực sông Alpine Lech (Áo).
Các tác giả sử dụng số liệu khí hậu từ mô hình toàn cầu với phương pháp hạ quy mô
thống kê. Các số liệu này sau đó được đưa vào mô hình thủy văn HQsim để dự tính
dòng chảy lũ cho giai đoạn tương lai. Nghiên cứu đưa ra được những biến đổi của
dòng chảy lũ theo mùa và năm dưới các kịnh bản biến đổi khí hậu trong tương lai;
Lehner, Bernhard và cs (2006) [46] sử dụng mô hình toàn cầu HadCM3 và
ECHAM4/OPYC3 kết hợp với mô hình thủy văn toàn cầu WaterGAP đã thực hiện
đánh giá tác động của BĐKH đến lũ lụt (tần suất và dòng chảy) và hạn hán trên quy

mô toàn Châu Âu.
Với cách tiếp cận mô hình hóa, các công trình nghiên cứu đã thu được những
thành tựu quan trọng. Tuy nhiên, cách tiếp cận này cũng phải đối mặt với những ảnh
hưởng của tính không chắc chắn. Để đánh giảm tính không chắc chắn đến từ việc sử
dụng một mô hình dự tính khí hậu hay việc sử dụng một kịch bản, một số tác giả thực
hiện đánh giá với việc sử dụng nhiều mô hình khí hậu và nhiều kịch bản. Các nghiên
cứu tiêu biểu trong trường hợp này có thể kể ra như: Samiran Das và Slobodan P.
Simonovic (2012) [31] đã sử dụng dự tính khí hậu từ sáu mô hình AOGCM và sử dụng
ba kịch bản A1B, B1 và A2, kết hợp với mô hình thủy văn HEC-HMS thực hiện
-11-


đánh giá cho sông Thames (Canada); Shaochun Huang và cs (2013) sử dụng ba RCM
khác nhau gồm REMO, CCLM và Wettreg kết hợp với mô hình thủy văn sinh thái
SWIM để nghiên cứu cho năm lưu vực sông lớn nhất ở Đức.
Việc xem xét được những biến đổi đến độ sâu và diện ngập là rất quan trọng.
Bởi vì có dự tính được những biến đổi về diện ngập thì mới có thể đưa ra được các
chiến lược sử dụng đất phù hợp, và có dự tính được những biến đổi về độ sâu ngập thì
mới có thể đưa ra các tính toán chiều cao công trình. Tuy nhiên, không nhiều công
trình đánh giá đặc trưng diện và độ sâu ngập của lũ lụt. Để xem xét được sự biến đổi
các đặc trưng này thường phải sử dụng thêm mô hình thủy lực. Mô hình thủy lực sẽ
cho phép tính toán được độ cao mực nước từ giá trị lưu lượng tính được từ mô hình
thủy văn. Một công cụ phân tích không gian như GIS kết hợp với các dữ liệu địa hình
sẽ cho phép đưa ra được các thông tin về độ sâu và diện tích ngập.
Các nghiên cứu điển hình trong trường hợp này có thể kể ra như: Nicola Ranger
(2011) [49] sử dụng mưa dự tính từ mô hình PRECIS hạ quy mô từ mô hình toàn cầu
HadCM3 kết hợp với SWMN (Storm Water Management Model) để đánh giá tác động
của BĐKH đến rủi ro ngập lụt ở Mumbai. Với bản đồ diện và độ sâu ngập lụt thể hiện
theo tần suất lũ cực đoan, nghiên cứu đã ước lượng được tổn thất kinh tế, cũng như
những dân số bị ảnh hưởng bởi BĐKH dưới kịch bản phát thải A2; Hsiao-Wen Wang,

Pin-Han Kuo và Jenq-Tzong Shiau (2013) [34] thực hiện đánh giá tác động của BĐKH
đến tính dễ bị tổn thương do lũ lụt cho mục đích quản lý vùng đất thấp ở Tây Nam Đài
Loan. Các tác giả sử dụng số liệu mưa thiết kế ứng với trường hợp không có BĐKH và
có BĐKH theo kịch bản A1B. Sử dụng mô hình ngập lụt địa hình hai chiều (PHD)
được phát triển bởi Chen và cộng sự (2007) để mô phỏng ngập lụt theo kịch bản
BĐKH và các kịch bản biến đổi sử dụng đất. Nghiên cứu đã đánh giá được mức độ
biến đổi của độ sâu và diện tích ngập lụt cũng như tính dễ bị tổn thương với các tình
huống chịu tác động của BĐKH và không với BĐKH; Sangam Shrestha (2014)
[51] sử dụng dự tính khí hậu từ PRECIS kết hợp với mô hình thủy văn và mô hình
thủy lực (HEC-RAS) để đánh giá tác động của BĐKH dưới kịch bản A2 đến tai biến lũ
lụt lưu vực sông Yang ở Thái Lan. Kết quả của nghiên cứu này chỉ ra rằng diện tích đất
sản xuất bị ảnh hưởng nặng nề nhất; Nigel.W Arnell và Simon.N Gosling (2013)
[24] sử dụng dự tính khí hậu từ 21 mô hình khí hậu khác nhau kết hợp với mô hình
thủy văn toàn cầu để xem xét những thay đổi của các đặc trưng lũ lụt trên phạm vi toàn
-12-


cầu. Nghiên cứu này đã chỉ ra được các tác động của BĐKH đến độ lớn và tần suất
dòng chảy lũ, số người bị ảnh hưởng bởi ngập lụt, diện tích đất sản xuất bị ảnh hưởng
và tổn thất do lũ lụt; Arnell Nigel.W và Ben L.loyd-Hughes (2014) [25] sử dụng dự
tính khí hậu từ 19 mô hình khí hậu kết hợp với mô hình thủy văn toàn cầu đã đánh giá
những ảnh hưởng của BĐKH dựa trên các kịch bản RCP đến cả số người ảnh hưởng
bởi lũ lụt.

1.3. Đánh giá tác động BĐKH đến lũ lụt ở Việt Nam
Hiện nay, vấn đề đánh giá sự biến đổi khí hậu tới các mặt phát triển của kinh tế
- xã hội đang được quan tâm ở Việt Nam. Đã có nhiều công trình nghiên cứu tác động
của BĐKH đến lũ lụt nhằm đưa ra các giải pháp giảm nhẹ và ứng phó với BĐKH cho
các lưu vực sông. Tuy nhiên, các công trình chủ yếu thực hiện đánh giá tác động của
BĐKH đến tài nguyên nước, dòng chảy trung bình và cực trị dòng chảy. Các nghiên

cứu điển hình có thể kể ra như: Mukta Sapkota và cs (2011) [50] sử dụng số liệu khí
hậu từ đầu ra của mô hình GCM với độ phân giải cao (20km) kết hợp với mô hình
thủy văn phân bố Hydro-BEAM (Hydrological River Basin Environment Assessment
Model) để nghiên cứu tác động của BĐKH ở sông Hồng. Các công trình của Nguyễn
Thanh Sơn (2011) [16] và cs, Nguyễn Ý Như và cs (2011) [12, 14, 15] đã sử dụng sản
phẩm từ các mô hình khí hậu và các mô hình thủy văn thực hiện đánh giá tác động của
BĐKH đến tài nguyên nước, dòng chảy trung bình và cực trị dòng chảy các lưu vực
sông. Đây là các công trình rất có ý nghĩa khoa học, các kết quả là sơ sở khoa học cho
các nghiên cứu về đánh giá tác động của BĐKH đến tài nguyên nước cũng như lũ lụt ở
Việt Nam.
Một số các công trình [2, 4, 5, 6, 11] đã mạnh dạn thực hiện nghiên cứu cho lưu
vực sông miền Trung như: sông Hoàng Long, sông Mã, sông Cả, sông Gianh, sông
Nhật Lệ, sông Bến Hải, sông Thạch Hãn. Các công trình này đã kết hợp mô hình thủy
văn-thủy lực và hệ thông tin địa lý (GIS) để xây dựng bản đồ cảnh báo, dự báo ngập
lụt cho các lưu vực sông. Tuy nhiên, các nghiên cứu này chưa kết hợp với mô hình khí
hậu và cũng chưa đánh giá được tác động của BĐKH đến ngập lụt.
Một số ít công trình [8, 22] đã thực hiện đánh giá được đến độ sâu và diện ngập
lụt cho các lưu vực sông Việt Nam. Trong đó, công trình của Trần Thanh Xuân và cs
(2011) [22] đã thực hiện đánh giá tác động của BĐKH đến một loạt các lưu vực sông
lớn của Việt Nam. Đây là một nghiên cứu khá đầy đủ, ngoài việc tập trung vào dòng
-13-