Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước tỉnh hà giang và đề xuất giải pháp ứng phó

Nguyễn Văn Thắng Năm bảo vệ: 2012 Abstract: Thu thập tài liệu, số liệu tổng hợp thông tin về điều kiện tự nhiên, môi trường, sự phát triển kinh tế - xã hội, diễn biến, dao động và xu

1

Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước tỉnh Hà Giang và đề xuất

giải pháp ứng phó Nguyễn Long Biên

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn Thạc sĩ ngành: Khoa học Môi trường; Mã số: 60 85 02

Người hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Văn Thắng

Năm bảo vệ: 2012

Abstract: Thu thập tài liệu, số liệu tổng hợp thông tin về điều kiện tự nhiên, môi

trường, sự phát triển kinh tế - xã hội, diễn biến, dao động và xu thế diễn biến của các yếu tố khí hậu, xây dựng kịch bản (biến đổi khí hậu) BĐKH của tỉnh Hà Giang Đánh giá tác động của BĐKH đến tài nguyên thiên nhiên (TNN) (trừ nước ngầm) tỉnh Hà Giang bao gồm: lượng mưa, dòng chảy và nước mặt, lũ quét – lũ ống, bốc

hơi nước và hạn hán Đề xuất một số biện pháp ứng phó

Keywords: Khoa học môi trường; Biến đổi khí hậu; Tài nguyên nước; Hà Giang Content

MỞ ĐẦU

Đánh giá tác động của BĐKH và nghiên cứu đưa ra các giải pháp ứng phó với BĐKH nhằm thích ứng và giảm thiểu tác động của BĐKH đến môi trường tự nhiên và các hoạt động kinh tế - xã hội là một việc làm cấp bách cần thực hiện

Hà Giang là một tỉnh miền núi phía Đông Bắc Việt Nam điển hình, có những hậu quả rõ ràng về BĐKH đó là sự thay đổi của lượng mưa (mưa bão có kèm theo sấm chớp và những trận mưa lớn xuất hiện thường xuyên hơn với số lượng cũng như cường độ ngày càng tăng, lượng mưa hàng năm tăng trong hai năm gần đây), lũ lụt dữ dội (đặc biệt là lũ quét), hạn hán, sạt lở bờ sông, sạt lở đất và những đợt không khí lạnh Môi trường nước chịu tác động rõ rệt của BĐKH với sự thay đổi dòng chảy cùng với đó các hoạt động kinh

tế - xã hội của người dân cũng gặp nhiều khó khăn, thiệt hại về người và của do thiên tai lên tới hàng chục tỷ đồng

Việc kịp thời đưa ra những nhận định, đánh giá các tác động của BĐKH đối với môi trường tự nhiên có ảnh hưởng lớn tới sự phát triển kinh tế , đời sống của người dân là

vô cùng quan trọng Do đó, đề tài “Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến tài

2

nguyên nước tỉnh Hà Giang và đề xuất giải pháp ứng phó” với mục tiêu đánh giá tác

động của BĐKH đối với tài nguyên nước tại Hà Giang bao gồm tác động đến lượng mưa, dòng chảy, lũ quét - lũ ống, bốc hơi nước và hạn hán, là nghiên cứu có ý nghĩa, mang tính thiết thực đối với các nhà quản lý tại địa phương, hỗ trợ việc ra quyết định Đó cũng là những đề xuất ban đầu làm tiền đề để ứng dụng nghiên cứu trong các lĩnh vực, dự án, công trình nghiên cứu khác về BĐKH tại địa phương và cho các địa phương khác trong cả nước

Cấu trúc trong đề tài khóa luận này gồm có 3 chương chính:

Chương 1 Tổng quan về biểu hiện, tác động của BĐKH và điều kiện tự nhiên, kinh

tế - xã hội tỉnh Hà Giang

Chương 2 Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Đánh giá tác động của BĐKH đến TNN tỉnh Hà Giang và đề xuất một

số giải pháp ứng phó

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BIỂU HIỆN, TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH HÀ GIANG

1.1 Biểu hiê ̣n và tác đô ̣ng của biến đổi khí hâ ̣u

1.1.1 Khái niệm biến đổi khí hậu và các nghiên cứu trước đây

Theo công ước khí hậu thì BĐKH (Climate Change) là sự thay đổi của khí hậu được quy trực tiếp hay gián tiếp là do hoạt động của con người làm thay đổi thành phần của khí quyển toàn cầu và đóng góp thêm vào sự biến động khí hậu tự nhiên trong các thời gian có thể so sánh được

Các nghiên cứu về BĐKH và về tác động của BĐKH đến TNN đã thực hiện tại Việt Nam như: Nghiên cứu tác động của BĐKH ở lưu vực sông Hương và chính sách thích nghi ở huyện Phú Vang (tỉnh Thừa Thiên Huế); Tác động của BĐKH lên tài nguyên nước và các biện pháp thích ứng; Các kịch bản về nước biển dâng và khả năng giảm thiểu rủi ro do thiên tai ở Việt Nam; “Thông báo quốc gia lần thứ nhất của Việt Nam cho Công ước BĐKH” và nhiều nghiên cứu khác

1.1.2 Biểu hiện, diễn biến và xu thế diễn biến khí hậu

1.1.2.1 Biểu hiện khí hậu

a Biểu hiện khí hậu trên thế giới

b Biểu hiện khí hậu tại Việt Nam

c Biểu hiện biến đổi khí hậu tại Hà Giang

3

Ở Hà Giang, những hậu quả rõ ràng về BĐKH:

- Lượng mưa hàng năm ở Hà Giang có xu hướng gia tăng, đặc biệt là trong hai năm gần đây Nhưng sự thay đổi của lượng mưa trong năm cũng rất khắc nghiệt Mưa tập trung trong 1 - 2 tháng với lượng mưa rất lớn, gây ra lũ quét

- Do điều kiện địa lý và thổ nhưỡng đặc biệt ở huyện Hoàng Su Phì, sạt lở đất dễ dàng xuất hiện sau một cơn mưa lớn hoặc một cơn giông bão Tháng 7 năm 2008, một trận sạt lở đất ở trung tâm Hoàng Su Phì làm 4 người chết Lượng mưa lớn là hậu quả của biến đổi khí hậu sẽ gây ra nhiều trận sạt lở đất ở vùng có độ dốc lớn

- Giông bão bất thường và lốc xoáy xuất hiện bất ngờ trong các thung lũng

- Những đợt lạnh bất thường trong mùa đông năm 2007 - 2008, nhiệt độ giảm xuống tới 5 0C, làm chết nhiều trâu, bò

- Lòng sông ở Hà Giang rất dốc, do đó lũ lụt không gây ngập úng Tuy nhiên, có hiện tượng sạt lở bờ sông do tốc độ dòng chảy lớn Hiện tượng này không phổ biến như ở vùng đồng bằng vì hầu hết bờ sông nằm trong vùng núi có lòng đá, trừ một số khu vực ở huyện Hoàng Su Phì

- Sự thay đổi của lượng mưa gây thiếu nước ở 4 huyện vùng cao: Đồng Văn, Mèo Vạc, Yên Minh và Quản Bạ

1.1.2.2 Diễn biến và xu thế biến đổi khí hậu

a Diễn biến và xu thế biến đổi khí hậu trên thế giới

b Diễn biến và xu thế biến đổi khí hậu tại Hà Giang

1.1.2.3 Tác động của BĐKH đến nguồn nước

1.2 Điều kiê ̣n tự nhiên, kinh tế – xã hội tỉnh Hà Giang

1.2.1 Điều kiện tự nhiên

4

1.2.1.4 Thủy văn

1.2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

1.2.2.1 Thực trạng phát triển một số ngành kinh tế

a Khu kinh tế nông – lâm – ngư nghiệp

 Ngành sản xuất nông nghiệp

 Ngành lâm nghiệp

 Ngành thuỷ sản

b Khu kinh tế công nghiệp – xây dựng – thương mại

 Ngành công nghiệp

5

CHƯƠNG 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

- TNN tỉnh Hà Giang (trừ nước ngầm) Đối tượng nghiên cứu là nguồn TNN Hà Giang bao gồm: lượng mưa, dòng chảy và nước mặt, lũ quét - lũ ống, bốc hơi nước và hạn hán

- BĐKH nói chung, những diễn biến, xu thế của BĐKH và tác động của BĐKH đến TNN (trừ nước ngầm) tỉnh Hà Giang

2.2 Mục tiêu nghiên cứu

Phân tích, đánh giá tác động của BĐKH đến TNN (trừ nước ngầm) tỉnh Hà Giang Qua đó, đề xuất một số biện pháp giảm thiểu tác động của BĐKH đến TNN Hà Giang có ảnh hưởng đến các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội của người dân

2.3 Nội dung nghiên cứu

- Thu thập tài liệu, số liệu tổng hợp thông tin về điều kiện tự nhiên, môi trường, sự phát triển kinh tế - xã hội, diễn biến, dao động và xu thế diễn biến của các yếu tố khí hậu, xây dựng kịch bản BĐKH của tỉnh Hà Giang

- Đánh giá tác động của BĐKH đến TNN (trừ nước ngầm) tỉnh Hà Giang bao gồm: lượng mưa, dòng chảy và nước mặt, lũ quét – lũ ống, bốc hơi nước và hạn hán Từ đó đề xuất một số biện pháp ứng phó

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp chọn lọc, kiểm định tài liệu, số liệu có liên quan

2.4.2 Phương pháp ứng dụng GIS

2.4.3 Phương pháp chuyên gia

2.4.4 Phương pháp thống kê, tổng hợp số liệu, kế thừa các nghiên cứu đã công bố

6

2.4.5 Phương pháp đánh giá tác động của BĐKH

Các bước thực hiện bao gồm:

Bước 1: Xác định các kịch bản BĐKH đối với tỉnh Hà Giang Kịch bản BĐKH tỉnh

Hà Giang được xây dựng năm 2011 Đây là cơ sở, căn cứ khoa học cho việc đánh giá tác động của BĐKH đến TNN

Bước 2: Xác định kịch bản phát triển Kịch bản phát triển kinh tế được sử dụng là kịch bản phát thải trung bình B2

Bước 3: Xác định các ngành và đối tượng ưu tiên và phạm vi đánh giá Đối tượng

ưu tiên ở đây là TNN, chịu tác động và ảnh hưởng lớn nhất của BĐKH Những ảnh hưởng của BĐKH đến TNN Hà Giang như sự thay đổi lượng mưa, dòng chảy – nước mặt, lũ quét

- lũ ống, bốc hơi nước và hạn hán

Bước 4: Lựa chọn và phân tích các công cụ đánh giá tác động BĐKH Các công

cụ được sử dụng là các mô đun trong Arcgis 10 để xây dựng nên các bản đồ về lượng mưa,

lũ quét, hạn hán và bốc hơi nước

Bước 5: Đánh giá tác động do BĐKH, nước biển dâng theo kịch bản Do kịch bản BĐKH tỉnh Hà Giang được tính theo kịch bản phát thải trung bình B2 nên những đánh giá đến TNN cũng được thực hiện theo kịch bản phát thải trung bình B2

7

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC TỈNH HÀ GIANG

VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ

3.1 Tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước tỉnh Hà Giang

3.1.1 Tác động đến lượng mưa

Sự thay đổi tổng lượng mưa năm tại 4 trạm Hà Giang, Bắc Mê, Bắc Quang, Hoàng

Su Phì giai đoạn 1991 - 2010 được thể hiện dưới hình 11 Lượng mưa có sự thay đổi, nhưng thay đổi này không rõ ràng qua các năm Lượng mưa trong những năm gần đây có

xu hướng tăng

Hình 11 Sự thay đổi tổng lượng mưa năm giai đoạn 1991 - 2010 tại 4 trạm

Bản đồ hình 13 cho biết lượng mưa trung bình nhiều năm thời kỳ 1980 - 1999 tập trung chủ yếu ở huyện Bắc Quang, Quang Bình, một phần huyện Vị Xuyên, Hoàng Su Phì, Xín Mần Lượng mưa tăng trên toàn miền từ năm 2020 đến năm 2100 (từ 0,94% đến 7,84%) Lượng mưa tăng mạnh về chủ yếu tập trung tại huyện Hoàng Su Phì, tiếp đến là 4 huyện giáp danh gồm phía tây bắc của huyện Bắc Quang, đông bắc của huyện Quang Bình, phía đông của huyện Xín Mần, phía tây của huyện Vị Xuyên, các huyện Bắc Mê, thành phố Hà Giang, Bắc Mê, Quản Bạ, Mèo Vạc, Đồng Văn có mức tăng nhỏ Qua bản đồ phân

bố lượng mưa năm 2020 hình 17, lượng mưa tập trung chủ yếu ở huyện Bắc Quang và Quang Bình với lượng mưa trung bình từ 2311 mm đến gần 2500 mm bao gồm địa bàn các

xã Tân Lập, Tân Quang, Việt Vinh, Quang Minh, Kim Ngọc, Đồng Tâm, Việt Quang Ngoài ra lượng mưa cao còn phân bố chủ yếu ở thành phố Hà Giang, một phần huyện Vị Xuyên và Hoàng Su Phì Các huyện Đồng Văn, Yên Minh, Quản Bạ, Mèo Vạc là những huyện có lượng mưa trung bình thấp (< 1750 mm)

8

Hình 13 Bản đồ lượng mưa năm trung bình nhiều năm

khu vực nghiên cứu

Hình 17 Bản đồ phân bố lượng mưa trên địa bàn tỉnh Hà

Giang năm 2020

9

3.1.2 Tác động đến dòng chảy và nguồn nước mặt

Giữa giá trị lượng mưa trung bình nhiều năm X0 và độ sâu dòng chảy năm trung bình thời kỳ nhiều năm (Y0) tại các lưu vực tính đến trạm thủy văn xây dựng được quan hệ

Y0 = f(x0) như sau: Y0 = 0,973X0 - 519 (2) Quan hệ lượng mưa với dòng chảy mùa kiệt:

Ymc= -35,633 Xmc + 17325 (3) và được biểu diễn qua hình 19 Quan hệ lượng mưa với dòng chảy mùa lũ: Yml = 0,59Xml + 850 (4) và được biểu diễn qua hình 20

Hình 18 Quan hệ dòng chảy năm (Y0) với

lượng mưa năm trung bình thời kỳ nhiều

năm (Xo)

Hình 19 Quan hệ dòng chảy trung bình mùa cạn (Ymc) với lượng mưa năm trung bình mùa cạn thời kỳ nhiều năm (X mc )

Hình 20 Quan hệ dòng chảy trung bình mùa lũ (Y ml ) với lượng mưa năm trung

bình mùa lũ thời kỳ nhiều năm (X ml )

Qua 3 biểu đồ trên, ta thấy giữa lớp dòng chảy trung bình mùa kiệt với lượng mưa

có mối quan hệ nghịch đảo, trong khi lớp dòng chảy trung bình mùa mưa với lượng mưa có tương quan thuận

Giữa modun dòng chảy M và lớp dòng chảy Y có mối quan hệ với nhau dựa trên phương trình:

10

M (l/s.km2 ) = 0,0317 * Y (Y tính theo mm) (6)

Từ phương trình mối tương quan giữa lượng mưa X và dòng chảy Y thay các giá trị lượng mưa tính toán được ở trên suy ra được Y rồi tính M Mặt khác giữa môđun dòng chảy M và lưu lượng Q (m2

/s) có mối quan hệ với nhau dựa trên công thức sau [8]:

Hình 21 Thay đổi dòng chảy năm với các

Nhìn vào biểu đồ hình 21 và hình 22 cho thấy sự tăng dòng chảy năm theo các thời

kỳ Theo xu hướng trên, có thể thấy sang thế kỷ 21 lượng nước trên địa bàn tỉnh tăng cao

Mô đun dòng chảy năm tăng theo thời gian trên tất cả các huyện thuộc tỉnh Hà Giang Tính trên địa bàn toàn tỉnh đến năm 2020 mô đun dòng chảy tăng 2% so với thời kỳ 80 - 99; đến năm 2060 tăng 6% so với thời kỳ 80 - 99 và tính đến năm 2100 tăng 8,5% Như vậy có thể thấy nếu tính toán cho cả năm với kịch bản phát thải trung bình B2 của Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố năm 2011 thì lượng dòng chảy trên toàn tỉnh tính đến năm 2100 tăng đáng kể; lượng nước này có thể đáp ứng được nhu cầu phát triển kinh tế xã hội trên địa bàn tỉnh

Tương tự, ở biểu đồ hình 23 và hình 24 thể hiện sự gia tăng lượng nước (mô đun dòng chảy) của các tháng mùa lũ theo thời gian so với thời kỳ 80 - 99 của các giai đoạn kịch bản phát thải trung bình B2 Dòng chảy mùa lũ tăng khá cao, tỷ lệ tăng dao động từ 2,5% đến 10% tính đến năm 2100 so với thời kỳ 80 - 99 Dòng chảy mùa lũ có sự thay đổi lớn nhất; càng những năm sau của thế kỷ 21 lưu lượng càng tăng nhanh, từ bảng kết quả, biểu đồ mô đun dòng chảy lũ cho thấy dòng chảy lũ huyện Vị Xuyên, Bắc Quang và Quang Bình có xu hướng tăng mạnh, các tháng mùa lũ với mô đun dòng chảy tăng cao tạo nguy cơ dẫn đến tình hình lũ quét - lũ ống ngày càng nghiêm trọng

Tuy nhiên, khi xét riêng cho mùa cạn thể hiện ở biểu đồ hình 25 và hình 26 cho thấy

mô đun dòng chảy mùa cạn giảm mạnh so với thời kỳ 80 - 99 theo các giai đoạn của kịch bản phát thải trung bình B2 Đối với các huyện Hà Giang, Vị Xuyên, Bắc Quang, Xín

12

Mần, Quang Bình, Hoàng Su Phì mô đun dòng chảy mùa kiệt giảm tương đối mạnh, tính đến năm 2100, mô đun dòng chảy tại các huyện trên giảm đến 5% so với thời kỳ 80 - 99 còn lại khoảng 22 l/s.km2

đến 33 l/s.km2 Đặc biệt đối với các huyện Đồng Văn, Mèo Vạc, Yên Minh, Quản Bạ, Bắc Mê tuy tỷ lệ giảm không lớn nhưng do lượng nước ở thời kỳ 80 -

99 đã khá nhỏ do vậy theo tính toán của kịch bản đến năm 2100 lượng nước chỉ còn 11 l/s.km2 thậm chí có huyện mô đun dòng chảy chỉ đạt 8 l/s.km2

(huyện Đồng Văn, Mèo Vạc, Yên Minh) quá nhỏ không đáp ứng được nhu cầu dung nước ngày tăng trên địa bàn và là nguyên nhân lớn dẫn tới hiện tượng khô hạn và tình trạng thiếu nước ngày càng nghiêm trọng Nguồn nước mặt chắc chắn chịu ảnh hưởng của thay đổi dòng chảy, đặc biệt tại các huyện điển hình khô hạn như Đồng Văn, Mèo Vạc nguồn nước mặt đang khan hiếm Do vậy, Ủy ban nhân dân tỉnh Hà Giang đã có kế hoạch xây dựng thêm 293 hồ chứa nước sinh hoạt cho bà con các dân tộc 4 huyện vùng cao núi đá phía Bắc Hà Giang (Đồng Văn, Mèo Vạc, Yên Minh, Quản Bạ) với tổng dung tích nước gần 939.000 m3

trong giai đoạn 2012 -

2020 Trong đó, giai đoạn 2012 - 2014 xây dựng 99 hồ, giai đoạn 2015 - 2020 xây dựng

194 hồ

3.1.3 Tác động đến lũ quét, lũ ống

Địa bàn huyện Quang Bình và Hoàng Su Phì là 2 huyện có nhiều trận lũ quét xảy ra gây thiệt hại lớn đến kinh tế - xã hội Như vậy trong vùng tam giác mưa tập trung tại một phần huyện Hoàng Su Phì và đa phần ở Bắc Quang, Quang Bình thì chỉ có Bắc Quang là địa bàn xảy ra ít lũ quét hơn bao gồm các xã Vĩnh Hảo, Đức Xuân và Việt Vinh Quang Bình là huyện có nhiều điểm xảy ra lũ quét nhất bao gồm các xã: Bản Rịa, Tân Nam, Yên Thành, Yên Bình, Bằng Lãng, Xuân Giang, Tiên Yên, Hương Sơn, Tân Bắc, Tân Trịnh, Xuân Minh

13

Hình 27 Bản đồ hiện trạng lũ quét tỉnh Hà Giang

Theo Sarah Skelton (2009), ta có thể dựa vào lượng mưa trung bình năm để nghiên cứu đánh giá nguy cơ xảy ra lũ quét Lượng mưa được phân thành 5 cấp tương ứng với mức độ xảy ra lũ quét: Nguy cơ rất thấp, nguy cơ thấp, nguy cơ trung bình, nguy cơ cao, và nguy cơ rất cao Trên hình 28 là bản đồ nguy cơ lũ quét - lũ ống theo yếu tố lượng mưa và hình 29 là bản đồ nguy cơ lũ quét - lũ ống tổng hợp 6 yếu tố (lượng mưa, độ dốc, thổ nhưỡng, sử dụng đất, mức độ che phủ rừng và độ cao địa hình)