Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đến cực trị dòng chảy trên lưu vực sông nhuệ đáy thuộc thành phố hà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

------------------

Nguyễn Ý Như

NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN CỰC TRỊ
DỊNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SƠNG NHUỆ ĐÁY THUỘC THÀNH
PHỐ HÀ NỘI

Chuyên ngành: Thủy văn học
Mã số: 60 44 90

Bản tóm tắt
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. Nguyễn Thanh Sơn

Hà Nội - 2011


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................3
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT..................................................................6
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................9
Chƣơng 1 TỔNG QUAN ..........................................................................................10
1.1 Tình hình nghiên cứu tài nguyên nước trên thế giới liên quan tới biến đổi
khí hậu ..................................................................................................................10

1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................................13
1.3 Một số thảo luận ............................................................................................14
1.4 Điều kiện địa lý tự nhiên – kinh tế xã hội lưu vực sông Nhuệ - Đáy thuộc
địa phận thành phố Hà Nội ................................................................................15
1.4.1 Điều kiện địa lý tự nhiên ..........................................................................15
1.4.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội .........................................................................20
1.4.3 Hiện trạng tài nguyên nƣớc ......................................................................21
1.4.4 Một số nghiên cứu tiêu biểu trong lƣu vực sông Nhuệ - Đáy ..................22
Chƣơng 2 LỰA CHỌN KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ MƠ HÌNH MƠ
PHỎNG KHÍ HẬU – DỊNG CHẢY .......................................................................24
2.1 Kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực nghiên cứu ..................................24
2.1.1 Lựa chọn kịch bản biến đổi khí hậu .........................................................24
2.1.2 Một số công cụ đƣợc sử dụng xây dựng kịch bản ...................................25
2.1.3 Phƣơng pháp nội suy ................................................................................26
2.1.4 Hệ số chỉnh sai .........................................................................................27


2.2 Các mơ hình khí hậu – dịng chảy ...............................................................29
2.2.1 Giới thiệu một số mơ hình khí hậu – dịng chảy ......................................29
2.2.2 Nhận xét và lựa chọn mơ hình .................................................................35
2.3 Mơ hình thủy văn cho lưu vực nghiên cứu .................................................36
2.3.1 Cấu trúc của mơ hình NAM .....................................................................36
2.3.2 Các yếu tố chính ảnh hƣởng đến dịng chảy trong mơ hình NAM ..........38
2.3.3 Các thơng số cơ bản của mơ hình NAM ..................................................41
2.3.4 Điều kiện ban đầu của mơ hình ................................................................42
2.3.5 Hàm mục tiêu ...........................................................................................42
Chƣơng 3 ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG CỰC TRỊ DỊNG CHẢY DƢỚI TÁC ĐỘNG
CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ......................................................................................43
3.1 Cơ sở dữ liệu ..................................................................................................43
3.1.1 Số liệu đầu vào mô hình NAM ................................................................43

3.1.2 Số liệu sử dụng đánh giá biến đổi ............................................................44
3.2 Áp dụng mơ hình cho khu vực nghiên cứu .................................................46
3.2.1 Chỉ tiêu đánh giá hoạt động mơ hình .......................................................47
3.2.2 Hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình mƣa dịng chảy NAM ........................48
3.3 Đánh giá biến động cực trị dòng chảy .........................................................50
3.3.1 Biến động các đặc trƣng dòng chảy lũ .....................................................50
3.3.2 Biến động các đặc trƣng dòng chảy kiệt ..................................................63
KẾT LUẬN ...............................................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................81

2


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1. Sơ đồ lƣu vực hệ thống sơng Nhuệ - Đáy ................................................17
Hình 2. 1. Sơ đồ nội suy lƣỡng tuyến tính. ...............................................................26
Hình 2. 2. So sánh mƣa, bốc hơi tháng nhiều năm quan trắc và nội suy từ mơ hình
RegCM3 ....................................................................................................................28
Hình 2. 3. Cấu trúc của mơ hình NAM .....................................................................37
Hình 3. 1. Lƣu vực cơ sở và mạng lƣới trạm trên lƣu vực sơng Nhuệ Đáy..............44
Hình 3. 2. So sánh độ lệch chuẩn của chuỗi quan trắc, RegCM và RegCM đã hiệu
sai ..............................................................................................................................45
Hình 3. 3a. Hiệu chỉnh mơ hình NAM xây dựng cho tiểu lƣu vực ND1 - Ba Thá
(1972-1974).. .............................................................................................................49
Hình 3. 3b. Kiểm định mơ hình NAM xây dựng cho tiểu lƣu vực ND1 - Ba Thá
(1976-1978).. .............................................................................................................49
Hình 3. 4. Diễn biến dịng chảy tháng trung bình nhiều năm trên các tiểu lƣu vực
cho từng thời kỳ thuộc lƣu vực sơng Nhuệ Đáy .......................................................51
Hình 3. 5a. Tỉ lệ biến động dòng chảy 6 tháng và 4 tháng mùa lũ giữa kịch bản A1B
và giai đoạn nền (1970 – 1999) .................................................................................52

Hình 3. 5b. Tỉ lệ biến động dòng chảy 6 tháng và 4 tháng mùa lũ giữa kịch bản A2
và giai đoạn nền (1970 – 1999) .................................................................................52
Hình 3. 6. Biến động theo khơng gian của các đặc trƣng dịng chảy lũ trên hệ thống
lƣu vực sơng Nhuệ Đáy theo kịch bản A1B .............................................................54
Hình 3. 7. Đƣờng q trình dịng chảy tháng cực đại tại các tiểu lƣu vực sông Nhuệ
Đáy cho thời kỳ nền, kịch bản A1B và kịch bản A2.................................................56
Hình 3. 8. Biến động dịng chảy ngày cực đại theo thập niên trên lƣu vực Nhuệ Đáy
theo kịch bản A1B .....................................................................................................57

3


Hình 3. 9a. So sánh mức độ phù hợp giữa đƣờng tần suất lý luận và đƣờng thực
nghiệm của dòng chảy tháng kiệt nhất – lƣu vực ND1 – Giai đoạn nền ..................59
Hình 3. 9b. So sánh mức độ phù hợp giữa đƣờng tần suất lý luận và đƣờng thực
nghiệm của dòng chảy tháng kiệt nhất – lƣu vực ND1 – Kịch bản A1B..................59
Hình 3. 9c. So sánh mức độ phù hợp giữa đƣờng tần suất lý luận và đƣờng thực
nghiệm của dòng chảy tháng kiệt nhất – lƣu vực ND1 – Kịch bản A2 ....................61
Hình 3. 10. Thay đổi cƣờng độ dòng chảy ứng với các tần suất khác nhau trên 5 tiểu
lƣu vực cho 2 kịch bản A1B và A2 ...........................................................................62
Hình 3. 11. Biến động dịng chảy kiệt theo không gian kịch bản A1B trên lƣu vực
sông Nhuệ Đáy thuộc địa phân thành phố Hà Nội. ...................................................65
Hình 3. 12. Biến động dòng chảy kiệt trên các tiểu vùng thuộc lƣu vực sông Nhuệ
Đáy theo kịch bản A1B qua từng thập niên và từng thời kỳ.....................................66
Hình 3. 13a. Đƣờng cong thời khoảng dòng chảy tháng theo các điều kiện khí hậu
khác nhau tại lƣu vực ND1 .......................................................................................68
Hình 3. 13b. Đƣờng cong thời khoảng dòng chảy tháng theo điều kiện khí hậu giai
đoạn nền cho từng tiểu lƣu vực .................................................................................68
Hình 3. 14a. So sánh mức độ phù hợp giữa đƣờng tần suất lý luận và đƣờng thực
nghiệm của dòng chảy tháng kiệt nhất – lƣu vực ND1 – Giai đoạn nền ..................72

Hình 3. 14b. So sánh mức độ phù hợp giữa đƣờng tần suất lý luận và đƣờng thực
nghiệm của dòng chảy tháng kiệt nhất – lƣu vực ND1 – Kịch bản A1B..................72
Hình 3. 14c. So sánh mức độ phù hợp giữa đƣờng tần suất lý luận và đƣờng thực
nghiệm của dòng chảy tháng kiệt nhất – lƣu vực ND1 – Kịch bản A2 ....................72
Hình 3. 15a. Dịng chảy kiệt và đặc trƣng khơ hạn năm 1977 ..................................74
Hình 3. 15b. Dịng chảy kiệt và đặc trƣng khơ hạn năm 2040..................................74

4


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3. 1. Trạm đo mƣa và trọng số theo phƣơng pháp đa giác Thiessen đƣợc sử
dụng để tính tốn dịng chảy cho các tiểu lƣu vực thuộc lƣu vực Nhuệ Đáy ...........46
Bảng 3. 2. Mức độ mô phỏng của mơ hình tƣơng ứng với chỉ số Nash ...................47
Bảng 3. 3. Bộ thông số tối ƣu cho lƣu vực sông Nhuệ Đáy......................................50
Bảng 3. 4. Thay đổi của một số đặc trƣng dòng chảy lũ của lƣu vực ND1 ..............53
Bảng 3. 5. Phân bố tần suất dòng chảy 3 ngày lớn nhất ...........................................61
Bảng 3. 6. Thay đổi cƣờng độ vƣợt quá của Qx .......................................................70
Bảng 3. 7. Tần suất dòng chảy tháng kiệt nhất .........................................................73

5


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
A1B, A2

Các kịch bản phát thải khí nhà kính IPCC

ANN

Artificial Neural Network (Mạng thần kinh nhân tạo)

AQUASIM

A Computer Program for the Identification and
Simulation of Aquatic Systems (Phần mềm sinh thái)

BĐKH

Biến đổi khi hậu

BOD

Biochemical oxygen demand (Nhu cầu oxy sinh hóa)

COD

Chemical oxygen demand (Nhu cầu oxy hóa học)

DEM

Digital Elevation Model (Mơ hình độ cao số hóa)

DHI

Danish Hydraulic Institute (Viện nghiên cứu thủy lực
Đan Mạch)

ECHAM

European Centre Hamburg Model (Mơ hình khí hậu
tồn cầu của Trung tâm châu Âu tại Hamburg)

ESRI

Environmental Systems Research Institute (Viện nghiên
cứu hệ thống mơi trƣờng)

FDC

Flow duration curve (Đƣờng cong thời khoảng dịng
chảy)

GCM

Global Climate Model (Mơ hình khí hậu tồn cầu)

HBV

Hydrologiska Byråns Vattenbalansavdelning (Mơ hình
cân bằng nƣớc thủy văn)

HEC-HMS

Hydrologic Engineering Center’s Hydrologic Modelling
System (Hệ thống mơ hình hóa thủy văn trung tâm kỹ
thuật thủy văn)

HIRLAM

High Resolution Limited Area Model (Mơ hình khu vực
hạn chế độ phân giải cao)

Hydro-BEAM

Hydrological River Basin Environment Assessment
Model (Mô hình đánh giá mơi trƣờng lƣu vực sơng)

6


IHMS

Integrated Hydrological Modelling System hệ thống mơ
hình thủy văn kết hợp

IPCC

Intergovernmental Panel on Climate Change (Ban Liên
chính phủ về Biến đổi khí hậu)

KNK

Khí nhà kính

KT – XH

Kinh tế - Xã hội

MIKE – SHE

Système Hydrologique Européen (Mơ hình hệ thống
thủy văn Châu Âu)

NAM

Nedbør - Afstrømnings – Models (Mơ hình mƣa – dịng
chảy)

NASIM

Niederschlag – Abfluss Simulation Model (Mơ hình
tính mƣa – dịng chảy

ND1 – ND5

Tiểu lƣu vực thuộc Lƣu vực sông Nhuệ - Đáy

ND

Nhuệ - Đáy

NNK

những ngƣời khác (chỉ các đồng tác giả của một cơng
trình, bài báo …)

NSE

Nash–Sutcliffe efficiency (hệ số Nash–Sutcliffe)

NWSRFS

National Weather Service River Forecasting System (Hệ
thống dự báo thời tiết quốc gia)

OPYC

Ocean General Circulation Model (Mơ hình hồn lƣu
chung đại dƣơng)

QUAL2E

Enhanced Stream Water Quality Models (Mơ hình chất
lƣợng nƣớc)

RegCM

REGional Climate Model (Mơ hình khí hậu khu vực của
ICTP)

SAC – SMA

Sacramento Soil Moisture Accounting (Mơ hình tính
tốn hàm lƣợng ẩm đất)

SCS

Soil Conservation Service (Phƣơng pháp bảo tồn đất)

SWAT

Soil and Water Assessment Tool

7


KH KTTV& MT

Khoa học Khi tƣợng Thủy văn và Môi trƣờng

WHO

World Health Organization

8


MỞ ĐẦU
Lƣu vực sông Nhuệ - sông Đáy không phải là một lƣu vực lớn, nhƣng có vị
trí địa lý đặc biệt, đóng vai trị quan trọng trong nền kinh tế của cả nƣớc nói chung,
của vùng đồng bằng sơng Hồng nói riêng. Sơng Nhuệ và sơng Đáy là hai con sông
cung cấp nguồn nƣớc ngọt quan trọng cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và
dân sinh cho cộng đồng dân cƣ, đang chịu áp lực mạnh mẽ của sự gia tăng dân số,
q trình đơ thị hố, cũng nhƣ các hoạt động kinh tế xã hội (KT – XH) diễn ra trên
lƣu vực. Trƣớc những yêu cầu lớn đặt ra với nguồn nƣớc của lƣu vực này để đáp
ứng nhu cầu sử dụng nƣớc ngày càng cao về số lƣợng do sự phát triển dân sinh KT XH cũng nhƣ địi hỏi nguồn nƣớc để duy trì hệ sinh thái, hạn chế ô nhiễm nguồn
nƣớc, trong xu thế tài nguyên nƣớc đang suy giảm cả về chất và lƣợng, dƣới tác
động của các yếu tố tự nhiên và hoạt động của con ngƣời và cả tác động của biến
đổi khí hậu. Đối với lƣu vực vấn đề đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến các

cực trị dịng chảy trên lƣu vực sơng Nhuệ Đáy thuộc địa bàn thành phố Hà Nội
nhằm tạo tiền đề cho việc xây dựng các giải pháp giảm thiểu những tác hại do biến
đổi khí hậu, giúp các nhà quản lý, các nhà hoạch định chính sách xác định chiến
lƣợc phát triển kinh tế bền vững và đảm bảo an sinh xã hội là vấn đề có ý nghĩa
khoa học và thực tiễn. Luận văn đƣợc bố cục thành 3 chƣơng, ngoài mở đầu, kết
luận, tài liệu tham khảo nhƣ sau:
 Chƣơng 1. Tổng quan
 Chƣơng 2. Lựa chọn kịch bản biến đổi khí hậu và mơ hình mơ phỏng khí hậu
– dòng chảy
 Chƣơng 3. Đánh giá biến động của dòng chảy cực đoan dƣới tác động của
biến đổi khí hậu

9


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN NƢỚC TRÊN THẾ GIỚI LIÊN
QUAN TỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Vấn đề biến đổi khí hậu (BĐKH) đã đƣợc Svante Arrhenius, một nhà khoa
học ngƣời Thủy Điển, đề cập đến lần đầu tiên năm 1896, cho rằng sự đốt cháy nhiên
liệu hóa thạch sẽ dẫn đến khả năng cao hiện tƣợng nóng lên toàn cầu. Nghiên cứu
về vấn đề này bị gián đoạn do vào thời điểm đó ảnh hƣởng của con ngƣời là không
đáng kể so với yếu tố thiên nhiên. Đến cuối thập niên 1980, khi nhiệt độ bắt đầu
tăng lên nhanh thì hiện tƣợng nóng lên tồn cầu lại đƣợc chú ý đến. Lý thuyết về
hiệu ứng nhà kính ra đời và Tổ chức Liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu của Liên
Hiệp quốc (IPCC) đã đƣợc thành lập qua Chƣơng trình Mơi trƣờng Liên Hiệp quốc
và Tổ chức Khí tƣợng thế giới.
Năm 1990, các nghiên cứu về biến đổi khí hậu của IPCC đƣợc cơng bố, bao
gồm hiện tƣợng nóng lên tồn cầu, khí nhà kính, hiệu ứng nhà kính, nƣớc biển

dâng, các tác nhân khí hậu, lịch sử thay đổi của khí hậu Trái Đất và trở thành một
cơ sở khoa học khi nghiên cứu về vấn đề này. Dựa trên việc mở rộng, cải thiện khối
lƣợng lớn dữ liệu quan trắc và phân tích có độ tin cậy cao, IPCC đã đƣa ra những
bằng chứng mạnh mẽ rằng hiện tƣợng nóng lên tồn cầu quan trắc thấy trong 50
năm qua là do các hoạt động của con ngƣời. Đồng thời, sự hợp nhất cả nhân tố tự
nhiên và con ngƣời trong kết quả quan trắc và tính tốn mơ hình trong 140 năm
Những thay đổi trong khí hậu khu vực cho thấy tác động đến hệ thống sinh thái, vật
lý và có dấu hiệu về tác động của nó đối với hệ thống kinh tế, xã hội. Xu hƣớng
tăng nhiệt độ đã tác động đến hệ thống tài nguyên nƣớc và các hệ sinh thái ven biển,
trong lục địa ở nhiều nơi trên thế giới, dẫn tới chi phí kinh tế xã hội tăng lên do biến
đổi khí hậu khu vực và thời tiết nguy hiểm tăng lên [30].
Biến đổi khí hậu có khả năng ảnh hƣởng đến rất nhiều lĩnh vực trong đó có
tài nguyên nƣớc. Trong khoảng 10 – 15 năm qua đã có nhiều nhà thủy văn trên thế

10


giới nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đối với tài nguyên nƣớc. Trong
những nghiên cứu này vận dụng nhiều cách tiếp cận các mơ hình khác nhau. Dù là
theo cách tiếp cận nào thì mục tiêu chính của các hoạt động nghiên cứu tài nguyên
nƣớc liên quan đến biến đổi khí hậu là nhằm đánh giá tác động của biến đổi khí hậu
đối với tài nguyên nƣớc.
Liên quan tới bài tốn biến đổi khí hậu, nhiều nghiên cứu đã kết hợp mơ hình
khí hậu tồn cầu với các mơ hình thủy văn quy mơ lớn. Feddes & nnk (1989) [23]
đã đề cập đến khả năng sử dụng mơ hình khí quyển – cây trồng – nƣớc – đất 1 chiều
nhƣ một cơ sở cho việc thông số hóa trong các mơ hình thủy văn. Với cách tiếp cận
này, mơ hình thủy văn đƣợc xây dựng có thể phù hợp với quy mơ lƣới của mơ hình
khí hậu toàn cầu (30x30km), khác một cách cơ bản so với quy mô lƣới đƣợc sử
dụng trong đa số các mô hình thủy văn hiện tại. Nó cho phép thể hiện q trình
tƣơng tác giữa khí tƣợng và thủy văn, dẫn tới kết quả tính tốn các đặc trƣng khí

hậu và thủy văn đáng tin cậy hơn. Tuy nhiên, để thực hiện bài tốn hiệu chỉnh và
các thơng số là những hàm chƣa biết của khí hậu, đất, thực vật, địa lý, sử dụng đất
và địa mạo nên khối lƣợng dữ liệu đƣợc yêu cầu là rất lớn. Hƣớng tiếp cận này
không thể thực hiện cho các lƣu vực quy mô nhỏ vì độ phân giải lƣới thơ. Vì thế,
các mơ hình thủy văn qui mơ dƣới lƣới vẫn cần thiết để giải quyết bài tốn biến đổi
khí hậu liên quan đến các hiện tƣợng thủy văn trên quy mô nhỏ.
Một số nghiên cứu thơng qua phân tích sự biến đổi trong thời gian dài của số
liệu thủy văn và khí tƣợng quan trắc để đánh giá tác động biến đổi khí hậu. Labat D.
& nnk (2004) [21], tập trung vào tác động của biến đổi khí hậu lên vịng tuần hồn
thủy văn trên quy mơ tồn cầu, dựa trên dữ liệu quan trắc chứng minh mối liên kết
giữa hiện tƣợng ấm lên và sự gia tăng của vịng tuần hồn thủy văn trên tồn cầu.
Trên cơ sở đó, ơng đƣa ra những kết luận cho thấy dịng chảy tồn cầu có xu hƣớng
tăng mạnh trong 75 năm qua với bƣớc thời gian thay đổi là 15 năm. Để giải quyết
bài toán này, phải giải quyết nhiều vấn đề nảy sinh khi sử dụng chuỗi dữ liệu tồn
cầu nhƣ sự khơng đồng bộ trong độ dài chuỗi dữ liệu, hay thiếu số liệu. Mặc dù đã
cung cấp một cái nhìn tổng quan về xu hƣớng biến đổi dịng chảy tồn cầu, dòng

11


chảy tăng 4% với 1oC tăng lên của nhiệt độ; thực tế phần lớn các nghiên cứu theo
hƣớng này lại đƣợc thực hiện trên quy mơ khu vực, vì thế vấn đề cần chuỗi số liệu
dài và tƣơng đối đầy đủ là bức thiết. Hƣớng nghiên cứu chuỗi lịch sử đƣợc thực
hiện ở hầu hết các nghiên cứu. Những thay đổi nhiệt độ khơng khí trung bình đƣợc
bổ sung bằng cách tăng những lƣợng cụ thể vào chuỗi nhiệt độ lịch sử và thay đổi
lƣợng mƣa bằng phép tốn tích với hệ số xác định.
Hƣớng tiếp cận này có khả năng cung cấp những thơng tin hữu ích về các
đặc tính thủy văn trong điều kiện khí hậu tƣơng lai. Tuy nhiên, do hầu hết các mơ
hình thủy văn sử dụng các giá trị điểm hay trung bình lƣu vực của dữ liệu khí tƣợng
nên đã vấp phải một vấn đề là đầu ra của mơ hình khí hậu tồn cầu (GCM) quá lớn,

phải đƣợc chuyển sang phạm vi nhỏ hơn phù hợp với các đánh giá tác động trên quy
mô địa phƣơng. Xu Z.X. (2008) [38] sử dụng 4 kết quả của mơ hình khí hậu tồn
cầu GCMs, và phƣơng pháp chi tiết hóa thống kê để xây dựng các biến khí hậu địa
phƣơng mƣa và nhiệt độ trong tƣơng lai. Dữ liệu này đƣợc sử dụng làm đầu vào cho
mơ hình thủy văn phân bố SWAT để tính tốn chế độ dịng chảy tƣơng lai tƣơng
ứng trong lƣu vực thƣợng nguồn Yellow. Kết quả cho thấy xu hƣớng giảm dịng
chảy trung bình năm và tăng lƣợng thiếu hụt tài nguyên nƣớc trên lƣu vực nghiên
cứu, tuy nhiên biến động thủy văn tƣơng ứng với mỗi số liệu biến đổi GCMs tƣơng
đối lớn. Kim U. & nnk (2008) [29] đã đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đối
với cả chế độ thủy văn và tài nguyên nƣớc trên lƣu vực thƣợng lƣu sông Blue Nile ở
Ethiopia, khu vực có dữ liệu quan trắc hạn chế. Nghiên cứu này cũng sử dụng đầu
ra của mơ hình khí hậu GCMs làm đầu vào cho mơ hình thủy văn 2 bể chứa đơn.
Điểm đáng chú ý ở đây là đã sử dụng tổ hợp kết quả của 6 mơ hình GCMs khác
nhau theo trọng số dựa trên độ chính xác của từng mơ hình trong kết quả tính tốn
mƣa và nhiệt độ cho khu vực nghiên cứu, theo nguyên tắc sai số tuyệt đối trung
bình của từng mơ hình càng nhỏ thì trọng số càng lớn. Trong nghiên cứu của
Andersen H.E. & nnk (2006) [18], sử dụng dữ liệu biến đổi khí hậu đƣợc dự đốn
bằng mơ hình ECHAM4/OPYC và đƣợc chi tiết hóa động lực bằng mơ hình khí hậu
khu vực HIRHAM với độ phân giải lƣới 25 km và sử dụng số liệu này làm đầu vào

12


cho mơ hình thủy văn Mike 11 – TRANS với cố gắng cải thiện kết quả từ mơ hình
khí hậu khu vực bằng hệ số tỉ lệ thay đổi giá trị mƣa, nhiệt độ và bốc hơi theo tháng.
Mặc dù nghiên cứu có đề cập đến giá trị cực đoan, nhƣng chỉ mới dừng lại ở dịng
chảy trung bình mùa lũ và mùa kiệt. Ngồi ra cịn dùng chỉ số dòng chảy cơ sở và
thấy xu hƣớng tăng dòng chảy lũ và giảm dòng chảy kiệt mặc dù nƣớc ngầm vẫn
giữ xu hƣớng tăng.
1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƢỚC

Việt Nam là một trong 5 quốc gia trên thế giới bị tác động nhiều nhất của
BĐKH mà cụ thể là hiện tƣợng nƣớc biển dâng cao - hậu quả của sự tăng nhiệt độ
làm bề mặt Trái Đất nóng lên do phát thải khí nhà kính (KNK). Đã có rất nhiều
chƣơng trình nghiên cứu nhằm đƣa ra các giải pháp giảm nhẹ và ứng phó với
BĐKH trên các quy mơ khác nhau. Sapkota M. & nnk (2010) [35] đã nghiên cứu
tác động của biển đổi khí hậu đối với dịng chảy sông Hồng ở Hà Nội - Việt Nam,
sử dụng mơ hình thủy văn phân bố Hydro-BEAM (Hydrological River Basin
Environment Assessment Model). Mơ hình sử dụng số liệu khí tƣợng từ đầu ra của
mơ hình GCM với độ phân giải cao (20km không gian và từng giờ theo thời gian)
ứng với kịch bản A1B của IPCC. Nghiên cứu giả thiết số liệu đầu ra của mơ hình và
số liệu quan trắc có cùng một hàm phân bố, và số liệu khí tƣợng đƣợc hiệu chỉnh
bằng phƣơng pháp dựa thống kê để cải thiện mƣa và nhiệt độ, sử dụng phƣơng pháp
nội suy kriging. Với mơ hình tồn cầu có độ phân giải cao 20km có lợi thế là nghiên
cứu khơng cần phải thực hiện thêm bất cứ một mơ hình chi tiết hóa nào, đồng thời
phƣơng pháp này yêu cầu một hệ thống máy tính lớn để lƣu trữ và thực hiện các
phép tính tốn. Tuy nhiên trong nghiên cứu lại khơng đề cập đến phƣơng pháp tính
hệ số tỉ lệ cho việc chỉnh sai. Với phƣơng pháp nội suy phi tuyến yêu cầu phải nắm
rõ tác động từ các nút đến điểm trạm. Trong trƣờng hợp không xác định rõ đƣợc
trọng số của các nút thì việc sử dụng phƣơng pháp này sẽ ảnh hƣởng đến kết quả
nội suy. Kết quả đều rất tốt đối với cả mƣa và nhiệt độ tháng. Kết quả hiệu chỉnh
mơ hình thủy văn khá tốt thông qua chỉ số Nash 0.77 với sai số dòng chảy tổng vƣợt
5.5%, đƣợc thực hiện tại trạm Hà Nội. Phƣơng pháp chỉnh sai có thể mơ phỏng tốt

13


hơn khi kịch bản GCM qua giai đoạn đỉnh lũ và có xu thế đƣờng q trình. Xét về
thời gian trễ, mơ hình hiện chƣa đáp ứng đƣợc, ở đây chỉ có cƣờng độ mƣa đƣợc
hiệu chỉnh mà bỏ qua tần suất. Kết quả bƣớc đầu của nghiên cứu cho thấy xu hƣớng
ngày càng ác liệt của lũ và sự thay đổi khác biệt trong mùa mƣa.

Nghiên cứu của Vũ Văn Minh & nnk (2011) [5] đã thực hiện đánh giá xu
hƣớng thay đổi của dòng chảy lũ, nhƣng chỉ dừng lại ở phân tích mực nƣớc lũ lớn
nhất trên phạm vi rộng của cả lƣu vực sông Hồng – Thái Bình. Kết quả cho thấy
dịng chảy lũ dự tính trên lƣu vực sơng Hồng-Thái Bình tăng dần qua từng thời kỳ.
Một nghiên cứu khác, của cùng nhóm tác giả, mặc dù đề cập đến cả dòng chảy kiệt
và dòng chảy lũ, nhƣng chỉ dừng ở giá trị trung bình của mùa lũ, kiệt mà chƣa phân
tích các đặc trƣng của chúng. Kết quả cũng cho thấy dòng chảy trung bình có xu
hƣớng tăng trên lƣu vực sơng Hồng – Thái Bình, trong đó dịng chảy lũ có xu
hƣớng tăng, dịng chảy kiệt có xu hƣớng giảm.
Trần Thanh Xn (2011) [17] ngồi việc tập trung vào dịng chảy trung bình
năm, mùa, còn đề cập đến dòng chảy lớn nhất tƣơng ứng với các tần suất khác nhau.
Kết quả cho thấy giá trị lƣu lƣợng đỉnh lũ lớn nhất năm (Qmax) tƣơng ứng với các
tần suất đều tăng trên phần lớn các sơng với mức tăng khoảng 5 ÷ 22%, nhất là ở
các sông nhánh.
1.3 MỘT SỐ THẢO LUẬN
Từ việc tổng quan các tài liệu nghiên cứu có thể đƣa ra các kết luận rằng:
1/. Khơng có sự thống nhất trong các phƣơng pháp đánh giá tài nguyên nƣớc
dƣới tác động của biến đổi khí hậu.
2/. Mặc dù có nhiều phƣơng pháp khác nhau để hiệu chỉnh số liệu khí tƣợng,
nhƣng phần lớn các nhà nghiên cứu đều sử dụng phƣơng pháp hạ quy mơ để thực
hiện bài tốn.
3/. Một trong những vấn đề của hệ thống thủy văn đối với biến đổi khí hậu là
tính tốn những dao động cực trị, thông qua các đặc trƣng của lũ và hạn hán. Hầu

14


hết các cơng trình khoa học đã cơng bố rộng rãi ở Việt Nam gần đây chỉ mới tập
trung sự thích ứng này ở đại lƣợng dịng chảy trung bình.
4/. Các nghiên cứu trong nƣớc hiện chỉ tập trung vào những lƣu vực có quy

mơ lớn hệ thống sơng Hồng – Thái Bình hay sơng Mê Cơng mà chƣa có những
nghiên cứu cho các lƣu vực nhỏ, nhƣ lƣu vực sơng Nhuệ - Đáy, một lƣu vực đóng
vai trị đặc biệt với Thủ đô Hà Nội, nơi tập trung đông dân cƣ và q trình đơ thị
hóa diễn ra mạnh.
Đề tài luận văn Nghiên cứu tác động của Biến đổi khí hậu đến cực trị dịng
chảy trên lưu vực sơng Nhuệ Đáy thuộc địa bàn Thành phố Hà Nội đã đƣợc hình
thành, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc. Tiếp theo, luận văn đi vào tổng
quan các đặc điểm địa lý tự nhiên và tài nguyên nƣớc của lƣu vực sông Nhuệ - Đáy
trong phần tiếp theo.
1.4 ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI LƢU VỰC SÔNG
NHUỆ ĐÁY THUỘC ĐỊA PHẬN THÀNH PHỐ HÀ NỘI
1.4.1 Điều kiện địa lý tự nhiên
Vị trí địa lý: Lƣu vực sông Đáy trên địa bàn thành phố Hà Nội có diện tích là
1900km2, lƣu vực sơng Nhuệ có diện tích khoảng 603km2. Lƣu vực nằm trong
phạm vi: phía Bắc và phía Đơng đƣợc bao bởi đê sơng Hồng kể từ ngã ba Trung Hà
tới cửa Ba Lạt với chiều dài khoảng 242 km, phía Tây Bắc giáp sơng Đà từ Ngịi
Lát tới Trung Hà với chiều dài khoảng 33 km, phía Tây giáp Hịa Bình, phía Nam
giáp Hà Nam [4].
Địa hình: Xét về mặt cấu trúc ngang đi từ Tây sang Đơng có thể chia địa
hình khu vực nghiên cứu thành vùng chính nhƣ sau:
a) Vùng đồi núi. Địa hình núi phân bố ở phía Tây và Tây Nam, chiếm
khoảng 30% diện tích, có hƣớng thấp dần từ Đông Bắc xuống Tây Nam ra biển và
thấp dần từ Tây sang Đơng. Địa hình đồi núi đƣợc tách ra với địa hình núi và đồng

15


bằng độ chênh cao <100m, độ phân cắt sâu từ 15-100m. Trong phạm vi lƣu vực
sông Nhuệ - Đáy, địa hình đồi chiếm khoảng 10% diện tích có độ cao dƣới 200m.
b) Vùng đồng bằng. Diện tích vùng đồng bằng chiếm khoảng 60% lãnh thổ,

địa hình khá bằng phẳng có độ cao < 20m và thấp dần từ Tây sang Đông, từ Tây
Bắc xuống Đông Nam. Hƣớng chảy của sông Nhuệ - Đáy luôn thay đổi: thƣợng
nguồn hƣớng Bắc-Nam; trung lƣu và hạ lƣu hƣớng Tây Bắc-Đông Nam. Thƣợng
lƣu sông uốn khúc quanh co, hẹp và dốc, nhiều thác ghềnh, nƣớc chảy xiết là nguy
cơ tạo ra các hiện tƣợng xói lở, lũ quét.
Địa chất – Thổ nhưỡng: Lƣu vực sông Nhuệ - Đáy đƣợc cấu thành bởi các
đá biến chất, trầm tích, trầm tích phun trào, các đá xâm nhập và trầm tích bở rời tuổi
từ Protezozoi đến hiện đại. Dựa vào thành phần thạch học, các thông số địa chất
thuỷ văn và đặc điểm thuỷ động lực có thể phân chia vùng nghiên cứu thành 7 tầng
chứa nƣớc.
Lƣu vực sơng Nhuệ - Đáy gồm có các nhóm đất chính: Nhóm đất mặn; phù
sa; xám; vàng đỏ; đất xói mòn trơ sỏi đá.
Thảm phủ thực vật: Do lƣu vực sơng Nhuệ - Đáy có địa hình đa dạng, với
các vùng đồi, núi và 2/3 diện tích là đồng bằng, nên trên lƣu vực có nhiều hệ sinh
thái khác nhau nhƣ rừng trên núi đất, núi đá vôi, các hệ sinh thái thủy vực nƣớc
ngọt, các vùng đất ngập nƣớc. Hiện nay rừng đầu nguồn lƣu vực sông đang bị tàn
phá nghiêm trọng. Diện tích rừng tự nhiên bị thu hẹp đáng kể. Theo số liệu khảo sát
gần đây nhất, diện tích rừng trên lƣu vực thuộc địa bàn Hà Nội chiếm 160.84km2,
trong đó có 55.2km2 là rừng dự trữ; 105.64km2 là rừng dày – nghèo.
Khí hậu lƣu vực sơng Nhuệ - Đáy khá tiêu biểu cho kiểu khí hậu Bắc Bộ với
đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa, mùa hè nóng, mƣa nhiều và mùa đơng lạnh,
mƣa ít. Lƣợng mƣa phân bố khơng đồng đều, trung bình hàng năm 1.800mm. Hữu
ngạn của lƣu vực mƣa khá lớn (X > 1800mm), nhất là vùng đồi núi phía Tây (X
>2000mm). Trung tâm mƣa lớn nhất ở thƣợng nguồn sơng Tích thuộc núi Ba Vì
(X=2200-4000mm). Phần tả ngạn lƣu vực lƣợng mƣa tƣơng đối nhỏ (X=1500-

16


1800mm), nhỏ nhất ở thƣợng nguồn sông Đáy, sông Nhuệ (X=1500mm), và lại tăng

dần ra phía biển (1800-2000mm).

Hình 1. 1. Sơ đồ lưu vực hệ thống sông Nhuệ - Đáy

17


Khu vực ô trũng đầm lầy về mùa mƣa, thƣờng xuyên bị úng ngập, đặc biệt
những khu vực nằm trong vùng phân lũ của sông Đáy, bởi vậy mỗi khi có báo động
III hoặc phân lũ thì bị ngập nƣớc ở độ sâu từ 1- 4m.
Trên toàn lƣu vực, mùa mƣa bắt đầu từ tháng IV-V và kết thúc vào tháng XXI, tập trung tới 70-90% lƣợng mƣa cả năm.
Chế độ nhiệt phân hoá khá rõ rệt theo đai cao trong khu vực nghiên cứu.
Nhiệt độ trung bình năm ở vùng thấp đạt từ 25 – 27oC, ở vùng đồi núi phía Tây và
Tây Bắc nhiệt độ trung bình năm xấp xỉ 24oC.
Lƣợng bức xạ tổng cộng trung bình hàng năm là 122,8 kcal/cm2 và nhiệt độ
khơng khí trung bình hàng năm từ 15-24oC. Mùa đơng gió có hƣớng thịnh hành là
Đông Bắc, tần suất đạt 60 - 70%. Một số nơi do ảnh hƣởng của địa hình, hƣớng gió
đổi thành Tây Bắc và Bắc, tần suất đạt 25 - 40%. Mùa hè các tháng V, VI, VII
hƣớng gió ổn định, thịnh hành là Đông và Đông Nam, tần suất đạt khoảng 60 70%. Tháng VIII hƣớng gió phân tán, hƣớng thịnh hành nhất cũng chỉ đạt tần suất
20 - 25%. Các tháng chuyển tiếp hƣớng gió khơng ổn định, tần suất hƣớng thay đổi
trung bình từ 10 - 15%.
Bốc hơi là một trong những thành phần chính của cán cân nhiệt và cán cân
nƣớc. Lƣợng bốc hơi từ bề mặt trải trên lƣu vực chủ yếu quyết định bởi tiềm năng
nhiệt và ẩm. Do đó, sự phân bố của lƣợng bốc hơi năm phụ thuộc vào sự phân bố
không gian của nhiệt và ẩm. Ngoài yếu tố mƣa, yếu tố bốc hơi từ bề mặt lƣu vực
cũng tham gia trực tiếp vào cán cân nƣớc, ảnh hƣởng rõ rệt tới sự hình thành dịng
chảy. Do nền nhiệt độ trên lƣu vực cao làm cho quá trình bốc hơi trên lƣu vực diễn
ra đều khá lớn. Lƣợng bốc năm dao động trong khoảng 900-1000mm. Do chịu ảnh
hƣởng của biển độ ẩm tƣơng đối trung bình hàng năm của lƣu vực là 75-80%, lớn
nhất vào đầu mùa mƣa, và thấp nhất trong mùa khơ.

Thủy văn Mạng lƣới sơng ngịi khu vực nghiên cứu tƣơng đối phát triển, mật
độ lƣới sông đạt 0,7 - 1,2km/km2 Lƣu vực có dạng dài, hình nan quạt, gồm:

18


Sông Đáy nguyên là một phân lƣu lớn đầu tiên ở hữu ngạn sông Hồng, bắt
đầu từ cửa Hát Môn chảy theo hƣớng Đông Bắc - Tây Nam. Nhƣng đến năm 1937,
sau khi xây dựng xong đập Đáy nƣớc sông Hồng không thƣờng xuyên vào sông
Đáy qua cửa đập Đáy trừ những năm phân lũ, vì vậy phần đầu nguồn sông (từ km 0
đến Ba Thá dài 71km) sông Đáy coi nhƣ đoạn sông chết. Lƣợng nƣớc để nuôi sông
Đáy chủ yếu là do các sông nhánh, quan trọng nhất là sơng Tích.
Sơng Nhuệ lấy nƣớc từ sơng Hồng qua cống Liên Mạc để tƣới cho hệ thống
thủy nông Đan Hồi. Sơng Nhuệ cịn tiêu nƣớc cho thành phố Hà Nội, thị xã Hà
Đông và chảy vào sông Đáy tại thành phố Phủ Lý . Nƣớc sông Tô Lịch thƣờng
xuyên xả vào sơng Nhuệ với lƣu lƣợng trung bình từ 11-17m3/s, lƣu lƣợng cực đại
đạt 30m3/s. Các sơng chính trong lƣu vực: sơng Nhuệ, sơng Thanh Hà, sơng Tích,
sơng Bùi và Sơng Tơ Lịch là nhánh chính của sơng Nhuệ, nhận nƣớc từ sơng Lừ,
Kim Ngƣu, Sét.
Ngồi 2 sơng chính ra có rất nhiều các chi lƣu nhƣ: sơng Tích, sơng Bùi,
sơng Thanh Hà. Sơng Tích có chiều dài 91 km, bắt nguồn từ vùng đồi núi Ba Vì, đổ
vào sơng Đáy tại Ba Thá. Dịng chảy năm của sơng Tích và sơng Đáy đo tại trạm Ba
Thá là 1,35 tỉ m3, chiếm 4,7% tổng lƣợng dòng chảy năm tại cửa ra lƣu vực. Sông
Thanh Hà bắt nguồn từ dãy núi đá vơi gần Kim Bơi – Hịa Bình, chảy vào vùng
đồng bằng từ ngã ba Đông Chiêm ra đến Đục Khê, đƣợc ngăn cách giữa cánh đồng
và núi bởi kênh Mỹ Hà, đƣa nƣớc chảy thẳng vào sông Đáy. Diện tích lƣu vực là
271 km2, sơng dài 40 km, chiều rộng trung bình lƣu vực 9 km.
Chế độ thủy văn lƣu vực sông Đáy không những chịu ảnh hƣởng của các yếu
tố mặt đệm trên bề mặt lƣu vực, các yếu tố khí hậu mà cịn phụ thuộc vào chế độ
dịng chảy của nƣớc sơng Hồng và các sơng khác. Vì thế mà chế độ thủy văn ở đây

rất phức tạp và có sự khác nhau nhất định giữa các đoạn sơng. Dịng chảy trên lƣu
vực sơng phân bố không đều theo không gian và thời gian. Theo không gian, dịng
chảy lớn nhất là ở núi Ba Vì, phần hữu ngạn lƣu vực có dịng chảy lớn hơn phần tả
ngạn. Sự phân bố theo thời gian thể hiện rõ nét thơng qua phân phối dịng chảy

19


trong năm. Phân phối dòng chảy năm phụ thuộc vào sự phân phối theo mùa của
lƣợng mƣa năm nên dòng chảy trong năm cũng phân phối không đều và thể hiện hai
mùa rõ rệt là mùa mƣa và mùa khô. Mùa mƣa từ tháng V đến tháng X chiếm 8085% lƣợng mƣa cả năm . Mùa khô từ tháng XI đến tháng IV năm sau.
Lƣợng nƣớc mùa lũ ở hầu hết các sông chiếm từ 70- 80% lƣợng nƣớc năm.
Trong mùa cạn, mực nƣớc và lƣu lƣợng nƣớc nhỏ. Lƣợng dòng chảy trong 7 tháng
mùa cạn chỉ chiếm khoảng 20- 25% lƣợng dịng chảy cả năm. Ngồi các nhánh
sơng lớn chi phối chế độ thủy văn trên hệ thống, sông Đáy cịn nhận nƣớc từ các
sơng tiêu, sơng tƣới qua các cống La Khê, Ngoại Độ…Các sơng này thƣờng phải
đóng lại khi có phân lũ trong thời gian dài, ngắn tùy thuộc vào thời gian lũ. Sơng
Đáy có vị trí rất quan trọng, nó vừa là đƣờng thốt nƣớc chính của sông Hồng, vừa
là đƣờng tiêu lũ của bản thân lƣu vực sông Đáy
1.4.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội
Phân bố dân cư Dân số trên lƣu vực sông Nhuệ - sơng Đáy trên lƣu vực
nghiên cứu ƣớc tính đến năm 2009 là 10,77 triệu ngƣời, mật độ trung bình đạt 1405
ngƣời/km2, cao gấp 5,5 lần so với bình quân chung của cả nƣớc (252 ngƣời/km2).
Đặc biệt là thủ đô Hà Nội, nơi tập trung đông dân nhất, tổng số dân của Hà Nội tính
đến 1/4/2009 là 6472200 ngƣời, mật độ dân số trung bình là 1979 ngƣời/ km2. Kết
quả điều tra dân số 4/2009 cho thấy, nguồn nhân lực lao động của toàn lƣu vực tăng
nhanh, đặc biệt là ở thành thị. Cho đến năm 2009 tốc độ tăng của lực lƣợng lao
động đạt 2,5%/năm, ở thành thị tốc độ tăng của lực lƣợng lao động là 5,7%, trong
khi đó vùng nơng thơn chỉ đạt 1,75%.
Tốc độ tăng lao động nhanh không phù hợp với tốc độ tăng trƣởng của nền

kinh tế, nên số ngƣời thất nghiệp và thiếu việc làm ở đây khá cao, tác động xấu đến
môi trƣờng tự nhiên, môi trƣờng xã hội.
Sự phân bố nguồn nhân lực và tốc độ tăng trƣởng nguồn nhân lực giữa các
vùng, các địa phƣơng cũng rất khác nhau, không tƣơng ứng với nguồn tài nguyên
thiên nhiên nhƣ đất, nƣớc, rừng và khoảng sản cũng nhƣ không phù hợp với tốc độ

20


tăng của nền kinh tế. Điều đó dẫn đến những luồng di chuyển dân cƣ lao động từ
vùng này sang vùng khác, cũng là nguyên nhân gây mâu thuẫn, xung đột trong việc
khai thác, sử dụng tài nguyên trong vấn đề tìm kiếm việc làm.
Tình hình phát triển kinh tế Lƣu vực sơng Nhuệ - Đáy có nền kinh tế - xã
hội phát triển liên tục từ rất lâu đời, cho đến ngày nay đây vẫn là một vùng kinh tế xã hội phát triển nhất đồng bằng sông Hồng. Ngồi ra, vùng cịn có nhiều thị trấn,
huyện lỵ với qui mô dân số mỗi thị trấn, huyện lỵ khoảng 3000 - 5000 ngƣời.
Những năm qua các cơ sở hạ tầng của các khu đô thị đang phát triển mạnh, nhƣng
chƣa đƣợc đầu tƣ thích đáng và chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu phất triển. Trong tƣơng
lai định hƣớng phát triển đơ thị vùng đƣợc bố trí theo cụm hay theo chùm.
1.4.3 Hiện trạng tài nguyên nước
Lưu vực sông Đáy Lƣu vực sông Đáy trên địa bàn thành phố Hà Nội với
chiều dài 114 km. Các chi lƣu của sông Đáy: sơng Tích, sơng Bùi, sơng Thanh Hà.
Nói chung 85% lƣợng dịng chảy trên lƣu vực sơng Đáy trên địa bàn thành phố Hà
Nội có nguồn gốc từ sơng Hồng chuyển sang, chỉ 15% còn lại bắt nguồn từ lƣu vực.
Trong mùa mƣa, mực nƣớc và lƣu lƣợng các sông suối lớn thay đổi nhanh,
tốc độ dòng chảy đạt từ 2- 3 m/s, biên độ mực nƣớc trong từng con lũ thƣờng 4- 5
m. Mực nƣớc và lƣu lƣợng lớn nhất năm có có khả năng xuất hiện trong tháng VII,
VIII, hoặc IX, nhƣng phổ biến vào tháng VIII.
Lưu vực sông Nhuệ Sông Nhuệ là một con sông nhỏ dài 74 km, nhận nƣớc
từ sông Hồng và lƣợng mƣa trên tồn lƣu vực khống chế của sơng Nhuệ cuối cùng
đổ vào sông Đáy qua cống Lƣơng Cổ ở khu vực thành phố Phủ Lý. Về mùa kiệt

cống Liên Mạc luôn mở để lấy nƣớc sơng Hồng vào sơng Nhuệ, cịn về mùa lũ chỉ
mở khi mực nƣớc sông Hồng dƣới báo động cấp I và trong đồng có nhu cầu cấp
nƣớc. Cống Lƣơng Cổ về mùa lũ luôn luôn mở để tiêu nƣớc và chỉ đóng lại khi có
phân lũ qua đập Đáy. Nƣớc sông Tô Lịch thƣờng xuyên xả vào sơng Nhuệ với lƣu
lƣợng trung bình từ 11-17m3/s, lƣu lƣợng cực đại đạt 30m3/s.

21


1.4.4 Một số nghiên cứu tiêu biểu trong lưu vực sơng Nhuệ - Đáy
Nhƣ đã đƣợc trình bày trên, lƣu vực sông Nhuệ- sông Đáy là một khu vực
đông dân cƣ và có vị trí quan trọng đặc biệt là bao hàm thủ đơ Hà Nội. Điều đó có
nghĩa là các nguồn thải ơ nhiễm vào mơi trƣờng nói chung, đặc biệt là mơi trƣờng
nƣớc nói riêng sẽ gia tăng mạnh mẽ, và hệ quả tất yếu là chất lƣợng nƣớc ở đây suy
giảm, ảnh hƣởng nghiêm trọng tới hệ sinh thái phong phú và cuộc sống của dân cƣ
trong khu vực này. Chính vì vậy lƣu vực sơng Nhuệ Đáy đƣợc lựa chọn làm đối
tƣợng nghiên cứu của rất nhiều đề tài. Đây cũng là nguyên nhân chính của việc hầu
hết các nghiên cứu đều tập trung vào khía cạnh chất lƣợng nƣớc của lƣu vực.
Nguyễn Văn Cƣ (2005) [2] đã xây dựng đƣợc một mạng lƣới quan trắc theo
dõi chất lƣợng môi trƣờng nƣớc theo mặt cắt và tại một số vị trí quan trọng trên lƣu
vực sơng Nhuệ - sông Đáy, trên cơ sở dữ liệu thu thập từ mạng lƣới quan trắc đã
xây dựng đƣợc bức tranh tổng hợp về hiện trạng môi trƣờng nƣớc và diễn biến môi
trƣờng theo không gian và thời gian trên toàn lƣu vực bao gồm bản đồ về hiện trạng
chất lƣợng nƣớc mặt theo các tiêu chuẩn loại A và loại B, đặc biệt là đã xây dựng
bản đồ Phân đoạn và bản đồ Phân vùng ô nhiễm môi trƣờng nƣớc mặt lƣu vực sông
Nhuệ - sông Đáy. Với 3 mơ hình đƣợc sử dụng bao gồm QUAL2E, mơ hình sinh
thái AQUASIM, phƣơng pháp đánh giá nhanh của WHO do đó đánh giá tƣơng đối
đầy đủ các chỉ tiểu chất lƣợng nƣớc bao gồm COD, BOD5, DO, SS, Nitrit, Nitrat,
Coliform, Amoniac, P hữu cơ và P hòa tan, tổng N và tổng P. Bên cạnh đánh giá
hiện trạng, đề tài cũng dự báo sự biến động qua các chỉ tiêu ô nhiễm trong môi

trƣờng nƣớc và khả năng chịu tải của từng đoạn sông thông qua các kịch bản. Kết
quả nghiên cứu cho thấy chất lƣợng nƣớc sơng Nhuệ có sự biến đổi mạnh mẽ theo
chiều dài dịng sơng, hầu nhƣ nồng độ các chất ô nhiễm ở đây đều đạt đến mức ô
nhiễm cao nhất trên cả sông Nhuệ, và vƣợt trên tiêu chuẩn cho phép B từ 1,8 - 3 lần.
Từ mơ hình tính tốn lan truyền chất lƣợng nƣớc trên sơng Nhuệ có thể thấy rằng
trên 70 km chiều dài dịng sơng Nhuệ chất lƣợng nƣớc khơng thể phục vụ đƣợc cho
sinh hoạt cũng nhƣ sản xuất, ni trồng thuỷ sản, thậm chí cả tƣới cho hoa màu.

22


Trong nghiên cứu của Lê Vũ Việt Phong [10] (2006), mơ hình MIKE 11
đƣợc lựa chọn làm cơng cụ đánh giá hiện trạng chất lƣợng nƣớc sông Nhuệ Đáy,
mặc dù chỉ mới sử dụng 2 chỉ tiêu đánh giá là BOD và DO, nhƣng trên cơ sở đó tác
giả đã đề ra những giải pháp góp phần khắc phục ơ nhiễm mơi trƣờng. Nhìn chung
chất lƣợng nƣớc của cả các sơng nhánh và dịng chính sơng Đáy đều bị ơ nhiễm ở
các mức độ khác nhau tuỳ thuộc vào từng đoạn sơng và từng thời điểm, vào lƣu
lƣợng dịng chảy và đặc biệt là lƣợng và thời điểm xả thải của các nguồn thải. Chất
lƣợng nƣớc các sông nhánh chỉ đạt tiêu chuẩn chất lƣợng nƣớc mặt loại B, còn trên
sơng Nhuệ tại Cầu Tó và trên dịng chính sơng Đáy đoạn sông xung quanh thị xã
Phủ Lý thƣờng bị ô nhiễm nặng đặc biệt vào mùa cạn, hàm lƣợng của các chất hữu
cơ đều vƣợt quá giới hạn cho phép nƣớc mặt loại B.
Trong thời gian gần đây, những nghiên cứu trên lƣu vực liên quan đến khía
cạnh biến đổi khí hậu đã đƣợc chú ý nhiều hơn. Nguyễn Thanh Sơn [12] (2010) đã
sử dụng kết hợp mơ hình mƣa dòng chảy NAM và modun thủy lực MIKE 11 HD
nhằm xây dựng một bộ số liệu đầy đủ phục vụ cho bài tốn đánh giá biến đổi khí
hậu, theo nghiên cứu dịng chảy có xu hƣớng tăng nhẹ vào mùa lũ và giảm vào mùa
kiệt, tuy nhiên nghiên cứu dừng tập trung vào đại lƣợng trung bình mùa, năm.
Nguyễn Ý Nhƣ [9] (2011) đã tập trung vào phân tích cực trị lũ dựa vào chuỗi số liệu
dòng chảy đƣợc xây dựng từ mơ hình NAM cho 2 kịch bản A1B và A2, và đƣa ra

kết luận về xu hƣớng tăng của cƣờng độ và tần suất của cực trị lũ, điều này cũng
phù hợp với quy luật biến đổi của đại lƣợng trung bình ở nghiên cứu trƣớc. Tuy
nhiên phƣơng pháp hiệu sai sử dụng trong nghiên cứu thể hiện mức độ phù hợp
chƣa cao.
Nhƣ vậy các nghiên cứu thực hiện trên lƣu vực Nhuệ Đáy mặc dù đã có mở
rộng về hƣớng nghiên cứu, kết quả đạt đƣợc mới chỉ ở bƣớc đầu nhƣng đã đặt ra
những thách thức đối với các nhà quản lý tài nguyên nƣớc và cho thấy tính cấp thiết
của việc xây dựng một bức tranh đầy đủ và đáng tin cậy hơn để cung cấp cơ sở khoa
học cho các nhà quy hoạch và hoạch định chính sách.

23


Chương 2
LỰA CHỌN KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ MƠ HÌNH MƠ PHỎNG
KHÍ HẬU – DỊNG CHẢY
2.1 KỊCH BẢN BIỂN ĐỔI KHÍ HẬU CHO KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Từ tổng quan ở chƣơng 1 có thể thấy tồn tại một số giới hạn quan trọng liên
quan đến kết quả kịch bản kéo theo những tác động đối với kết quả đánh giá của mơ
hình thủy văn. Thứ nhất, mơ hình thủy văn yêu cầu số liệu dạng điểm (số liệu trạm)
thay vì số liệu quy mơ lƣới. Thứ hai, khả năng đáp ứng về độ chính xác trong dữ
liệu đầu ra các mơ hình khí tƣợng làm đầu vào của mơ hình thủy văn. Trên cơ sở đó
luận văn sẽ đề cập chi tiết đến kịch bản phát thải cũng nhƣ những công cụ đƣợc sử
dụng nghiên cứu.
2.1.1 Lựa chọn kịch bản biến đổi khí hậu
Theo Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng [1], trong việc xây dựng các kịch bản
biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng cho Việt Nam, kịch bản phát thải khí nhà kính
trung bình đƣợc khuyến nghị sử dụng. Các phân tích [1, 6, 25, 26] cho thấy kịch
bản phát thải thấp (B1, A1T) mô tả một thế giới phát triển tƣơng đối hồn hảo theo
hƣớng ít phát thải khí nhà kính nhất, tốc độ tăng dân số rất thấp, cơ cấu kinh tế thay

đổi nhanh theo hƣớng dịch vụ và thông tin, các thỏa thuận quốc tế nhằm giảm thiểu
phát thải khí nhà kính đƣợc thực hiện đầy đủ và nghiêm túc trên phạm vi toàn cầu.
Tuy nhiên, theo phân tích của nhóm REMOCLIC, với sự không đồng nhất
trong cơ cấu kinh tế giữa các khu vực trên thế giới, khác nhau trong nhận thức giữa
các nƣớc phát triển và đang phát triển về vấn đề BĐKH, những trở ngại trong việc
thực hiện những hiệp đinh quốc tế về việc giảm lƣợng khí thải nhằm hạn chế sự gia
tăng nhiệt độ ở mức dƣới 2ºC, kịch bản phát thải thấp có ít khả năng trở thành hiện
thực trong thế kỷ 21. Đồng thời, hi vọng những kịch bản phát thải cao (A2, A1FI)
mô tả một thế giới khơng đồng nhất ở quy mơ tồn cầu, có tốc độ tăng dân số rất
cao, chậm đổi mới công nghệ (A2) hoặc sử dụng tối đa năng lƣợng hóa thạch
(A1FI) ít có khả năng xảy ra nhờ những biện pháp làm giảm nhẹ tác động của nó.

24