Luận văn thạc sĩ HUS nghiên cứu, đánh giá và đề xuất giải pháp ứng phó ngập lụt hạ lưu hồ đồng mỏ, tỉnh vĩnh phúc do xả lũ trong bối cảnh biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC NGUYỄN VĂN ÂN NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ NGẬP LỤT HẠ LƯU HỒ ĐỒNG MỎ, TỈNH VĨNH PHÚC DO XẢ LŨ TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA SAU ĐẠI HỌC

NGUYỄN VĂN ÂN

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ NGẬP LỤT HẠ LƯU HỒ ĐỒNG MỎ, TỈNH VĨNH PHÚC

DO XẢ LŨ TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

LUẬN VĂN THẠC SỸ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Hà Nội - 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA SAU ĐẠI HỌC

NGUYỄN VĂN ÂN

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ NGẬP LỤT HẠ LƯU HỒ ĐỒNG MỎ, TỈNH VĨNH PHÚC

DO XẢ LŨ TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

LUẬN VĂN THẠC SỸ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Mã số: Chương trình đào tạo thí điểm

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Ngọc Nam

Hà Nội - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Nguyễn Ngọc Nam, không sao chép các công trình nghiên cứu của người khác Kết quả của luận văn chưa từng được công bố

ở bất kỳ một công trình khoa học nào

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực của nội dung luận văn

Tác giả

Nguyễn Văn Ân

LỜI CẢM ƠN

Luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu, đánh giá và đề xuất giải pháp ứng phó ngập lụt hạ lưu hồ Đồng Mỏ, tỉnh Vĩnh Phúc do xả lũ trong bối cảnh biến đổi khí hậu” đã được hoàn thành tại Khoa Sau Đại học - Đại học Quốc gia Hà

Nội tháng 12 năm 2015 Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tác giả nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy cô, bạn bè và gia đình

Trước hết tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Tiến sĩ Nguyễn Ngọc Nam đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn

Xin cảm ơn đến các thầy cô giáo Khoa Sau Đại học - Đại học Quốc gia Hà Nội và toàn thể các thầy cô giảng dạy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian học tập cũng như thực hiện luận văn

Tác giả chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp Sở Tài nguyên và Môi trường Vĩnh Phúc, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Vĩnh Phúc, Phòng thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực học sông biển - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, đã hỗ trợ chuyên môn, thu thập tài liệu liên quan để luận văn được hoàn thành

Trong khuôn khổ luận văn, do thời gian và điều kiện còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được những ý kiến quý báu của thầy cô và đồng nghiệp

Hà Nội, tháng 12 năm 2015

Tác giả

Nguyễn Văn Ân

MỤC LỤC

MỤC ỤC i

DANH SÁCH CÁC HÌNH iii

DANH SÁCH CÁC BẢNG v

DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Một số khái niệm chung 4

1.2 Một số nghiên cứu trong nước và ngoài nước 4

1.2.1 Một số nghiên cứu ngoài nước 4

1.2.2 Một số nghiên cứu trong nước 6

1.3 Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu 8

1.3.1 Giới thiệu về hồ Đồng Mỏ 9

1.3.2 Đặc điểm tự nhiên 11

1.3.3 Đặc điểm dân sinh kinh tế vùng nghiên cứu 17

1.3.4 Đặc điểm thủy văn, nước mặt 18

1.4 Tổng quan các tác động và thiệt hại do thiên tai tỉnh Vĩnh Phúc 19

CHƯƠNG 2 22

CƠ SỞ KHOA HỌC ĐÁNH GIÁ NGẬP LỤT HẠ LƯU HỒ ĐỒNG MỎ 22

2.1 Biểu hiện của biến đổi khí hậu ở Việt Nam [4] 22

2.2 Biểu hiện của biến đổi khí hậu tỉnh Vĩnh Phúc 24

2.2.1 Nhiệt độ 24

2.2.2 Lượng mưa 25

2.3 Phương pháp nghiên cứu 28

2.3.1 Điều tra, thống kê, thu thập tài liệu 28

2.3.2 Phương pháp bản đồ và GIS 28

2.3.3 Phương pháp mô hình toán 29

2.4 Sử dụng mô hình Mike Nam, Mike 11, Mike 21, Mike Flood phục vụ tính toán ngập lụt 30

2.4.1 Giới thiệu về các mô hình 30

2.4.2 Sử dụng mô hình Mike Nam: Tính toán điều kiện đầu vào cho lưu vực hạ lưu hồ

Đồng Mỏ………35

2.4.3 Sử dụng mô hình Mike11, Mike 21, Mike Flood 40

CHƯƠNG 3 52

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ 52

3.1 Kết quả mô hình 52

3.2 Xây dựng bản đồ ngập lụt 56

3.3 Đề xuât giải pháp giảm ứng phó khi xảy ra ngập lụt 60

3.3.1 Giải pháp thường xuyên 60

3.3.2 Giải pháp ứng phó khẩn cấp 61

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……… 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1 1 Bản đồ vị trí và khu vực hạ lưu hồ Đồng Mỏ 11

Hình 1 2 Bản đồ hành chính huyện Tam Đảo 12

Hình 1 3 Sự phân bố nhiệt độ theo không gian của tỉnh Vĩnh Phúc 15

Hình 1 4 Sự phân bố lượng mưa theo không gian của tỉnh Vĩnh Phúc 17

Hình 2 1 Mức tăng nhiệt độ trung bình năm (oC) trong 50 năm qua 22

Hình 2 2 Mức thay đổi lượng mưa năm (%) trong 50 năm qua 22

Hình 2 3 Xu hướng thay đổi nhiệt độ trung bình mùa mưa giai đoạn 1975 - 2010 24

Hình 2 4 Xu hướng thay đổi nhiệt độ trung bình mùa khô giai đoạn 1970 - 2010 25

Hình 2 5 Xu hướng thay đổi nhiệt độ trung bình năm giai đoạn 1975 - 2010 25

Hình 2 6 Xu hướng thay đổi lượng mưa trung bình năm giai đoạn 1960 - 2010 26

Hình 2 7 Xu hướng thay đổi lượng mưa theo tháng giai đoạn 1960 - 1984 26

Hình 2 8 Xu hướng thay đổi lượng mưa theo tháng giai đoạn 1985 – 2009 26

Hình 2 9 Xu thế biến đổi lượng mưa 01 ngày lớn nhất giai đoạn (1960 - 2012) 27

Hình 2 10 Xu thế biến đổi lượng mưa 3 ngày lớn nhất giai đoạn (1960 - 2012) 27

Hình 2 11 Sơ đồ mô tả cấu trúc mô hình NAM 30

Hình 2 12 Sơ đồ mô tả kết nối trong Mike 11 32

Hình 2 13 Kết nối tiêu chuẩn 33

Hình 2 14 Kết nối bên 34

Hình 2 15 Kết nối công trình 34

Hình 2 16 Hướng dòng chảy trong mô hình dòng chảy 8 hướng 35

Hình 2 17 Lưu vực hồ Đồng Mỏ 35

Hình 2 18 Chia lưu vực hồ Đồng Mỏ bằng phương pháp đa giác Theisson 36

Hình 2 19 Kết quả hiệu chỉnh mô hình Mike Nam lưu vực sông Vực Chuông 37

Hình 2 20 Kết quả hiệu chỉnh mô hình Mike Nam lưu vực suối Thai Léc 38

Hình 2 21 Kết quả hiệu chỉnh mô hình Mike Nam trạm Quảng Cư 1971 - 1972 38

Hình 2 22 Kết quả kiểm định mô hình Mike Nam lưu vực sông Vực Chuông 39

Hình 2 23 Kết quả kiểm định mô hình lưu vực suối Thai Léc trận lũ 10/1978 39

Hình 2 24 Kết quả kiểm định mô hình trạm Quảng Cư (1973 - 1975) 40

Hình 2 25 Mạng thủy lực 1 chiều Mike 11 41

Hình 2 26 Các biên nhập lưu dọc sông trên mô hình 43

Hình 2 27 Tạo mới công cụ Mesh Generator 45

Hình 2 28 Lựa chọn hệ qui chiếu cho miền tính 45

Hình 2 29 Thiết lập lưới tính toán cho khu vực hạ lưu hồ Đồng Mỏ 45

Hình 2 30 Các giá trị cao độ địa hình được đưa vào 46

Hình 2 31 Địa hình 2D khu vực nghiên cứu 46

Hình 2 32 Địa hình 3D khu vực nghiên cứu 47

Hình 2 33 Sơ hoạ kết nối Mike 11 và Mike 21 49

Hình 2 34 Vị trí các điểm khảo sát vết lũ năm 2008 50

Hình 2 35 Hình ảnh thu thập vết lũ năm 2008 50

Hình 3 1 Diễn biến ngập lụt hạ lưu hồ Đồng Mỏ phút sau 30 phút 53

Hình 3 2 Diễn biến ngập lụt hạ lưu hồ Đồng Mỏ phút sau 60 phút 54

Hình 3 3 Diễn biến ngập lụt hạ lưu hồ Đồng Mỏ phút sau 1h30 phút 54

Hình 3 4 Diễn biến ngập lụt hạ lưu hồ Đồng Mỏ phút sau 2 h 55

Hình 3 5 Thời gian duy trì độ ngập sâu tại các vị trí khu vực hạ lưu hồ Đồng Mỏ 55

Hình 3 6 Bản đồ nền hành chính 57

Hình 3 7 Bản đồ nền sông suối 57

Hình 3 8 Bản đồ nền giao thông 58

Hình 3 9 Kết quả mô phỏng ngập lụt trên mô hình Mike Flood 58

Hình 3 10 Quy trình xây dựng bản đồ ngập lụt 59

Hình 3 11 Bản đồ phân vùng ngập lụt do xả lũ qua tràn 59

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1 1 Mục tiêu và nhiệm vụ 9

Bảng 1 2 Thông số thiết kế chính của công trình 9

Bảng 1 3 Nhiệt độ không khí trung bình tháng giai đoạn 1970 - 2010 15

Bảng 1 5 Tổng lượng bốc hơi trung bình tháng và năm giai đoạn 1962 - 2010 16

Bảng 1 6 Tốc độ gió trung bình tháng và năm 1962 - 2010 16

Bảng 1 8 Cơ cấu diện tích, dân số năm 2010 khu vực nghiên cứu 18

Bảng 1 9 Dân số trung bình năm 2010 khu vực nghiên cứu 18

Bảng 1 10 Thống kê diện tích bị ngập úng theo lượng mưa 19

Bảng 1 11 Thống kê thiệt hại của mưa bão và lũ lụt giai đoạn 2008 - 2014 20

Bảng 2 1 Mức tăng nhiệt độ và mức thay đổi lượng mưa trong 50 năm qua ở các vùng khí hậu của Việt Nam 24

Bảng 2 2 Bảng kết quả phân chia diện tích lưu vực hồ Đồng Mỏ 36

Bảng 2 3 Kết quả tính toán hệ số NASH giai đoạn hiệu chỉnh 37

Bảng 2 4 Kết quả tính toán hệ số NASH giai đoạn kiểm định 39

Bảng 2 5 Bảng thông số hiệu chỉnh mô hình 40

Bảng 2 6 Vị trí kết nối trong mô hình Mike 11 42

Bảng 2 7 Vị trí các nút nhập lưu khu giữa trên mô hình 44

Bảng 2 8 Thông số kết nối mô hình Mike Flood 48

Bảng 2 9 Kết quả hiệu chỉnh mô hình 51

Bảng 2 10 Kết quả kiểm định mô hình 51

Bảng 3 1 Tổng hợp các kịch bản, TH tính toán ngập lụt với xả lũ qua tràn 52

Bảng 3 2 Thống kê diện tích ngập theo độ sâu ngập trường hợp xả lũ qua tràn 53

Bảng 3 3 Độ sâu ngập và vận tốc dòng chảy lớn nhất tại các vị trí, xả lũ qua tràn 56

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

1 BĐKH Biến đổi khí hậu

2 IPCC Ủy ban liên Chính phủ về biến đổi khí hậu

3 IMHEN Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và Môi trường

4 NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn

6 TNMT Tài nguyên môi trường

7 UBND Uỷ ban nhân dân

8 PCTT&TKCN Phòng chống thiên tai và tìm kiếm cứu nạn

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu

Thời gian qua, công tác ứng phó với biến đổi khí hậu, phòng tránh thiên tai, quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường đã được quan tâm, có bước chuyển biến và đạt được một số kết quả bước đầu quan trọng Tuy nhiên, việc ứng phó với biến đổi khí hậu còn bị động, lúng túng; thiên tai ngày càng bất thường, gây nhiều thiệt hại về người và tài sản [1]

Tỉnh Vĩnh Phúc là cửa ngõ Tây Bắc của thủ đô Hà Nội, một trong 7 tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ Trong những năm gần đây, do tác động của biến đổi khí hậu các hiện tượng thời tiết cực đoan diễn biến bất thường, trong đó một số trận lũ lớn đã gây ra những sự cố đáng tiếc đối với một số hồ chứa thủy lợi làm ngập lụt vùng hạ lưu và gây thiệt hại đáng kể về kinh tế của địa phương Năm 2008, từ ngày 31/10 đến 09/11 tổng lượng mưa 2 đợt liên tục

10 ngày là 500 - 710 mm, mực nước các hồ chứa tăng rất nhanh, cao hơn mực nước thiết kế như hồ Đại Lải 21,70 m, hồ Xạ Hương 93,75 m (vượt mực nước thiết kế 0,75 m), hồ Thanh Lanh 76,90 m (vượt mực nước thiết kế 0,3 m) Các

hồ chứa đều đã phải xả lũ khẩn cấp với lưu lượng xả tràn lớn nhất như hồ Xạ Hương 259 m3/s, hồ Đại Lải 200 m3/s, hồ Làng Hà 147 m3/s dẫn đến mực nước các sông nội đồng đã cao lại càng cao hơn gây ra ngập úng trên diện rộng [15]

Theo thiết kế hồ Đồng Mỏ đang được xây dựng trên địa bàn xã Đạo Trù, huyện Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc Với dung tích hữu ích của hồ chứa là 5,301 triệu m3 thì khi đi vào vận hành hồ Đồng Mỏ sẽ có hiệu quả tích cực trong việc điều tiết nước cho hạ du [16] Tuy nhiên, việc tích nước cũng có thể gây ra những hiểm họa nhất định, nhất là trong thời kỳ mưa lũ diễn biến khó lường do tác động của biến đổi khí hậu

Mặt khác, sự thay đổi nhanh của cơ sở hạ tầng, đặc biệt là hệ thống đường giao thông cùng với việc phát triển cơ sở hạ tầng khác như san lấp nền xây dựng các khu đô thị, dân cư đã làm thay đổi rất lớn đến các bãi trữ lũ, ô chứa lũ của

dòng chảy trước đây, cũng như làm tăng thêm mức độ phơi bày trước hiểm họa của hạ lưu

Trong quá trình xả lũ, nếu không được tính toán kỹ lưỡng cũng dễ xảy ra tình trạng ngập lụt cho các khu vực hạ lưu hồ Đồng Mỏ Đây là các khu vực tập trung dân cư khá đông đúc dẫn đến những thiệt hại, mất mát về con người, sinh

kế, cơ sở hạ tầng, tài sản, kinh tế, xã hội, an ninh, chính trị sẽ là không nhỏ Vì vậy cần thiết phải có các nghiên cứu tính toán đánh giá nguy cơ ngập lụt và những thiệt hại cho vùng hạ lưu, đồng thời đưa ra các giải pháp cơ bản nhằm giảm thiểu những thiệt hại do ngập lụt gây ra

Xuất phát từ thực trạng này, tác giả tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Nghiên cứu, đánh giá và đề xuất giải pháp ứng phó ngập lụt hạ lưu hồ

Đồng Mỏ, tỉnh Vĩnh Phúc do xả lũ trong bối cảnh biến đổi khí hậu”

Mục tiêu đề tài

- Xác định hoặc dự kiến được các tình huống nguy hiểm, khẩn cấp trong trường hợp xả lũ Tính toán xác định được phạm vi ngập lụt ứng với tình huống nguy hiểm nói trên

- Xây dựng bản đồ phân vùng ngập lụt làm cơ sở để dự báo, cảnh báo sớm mức độ ngập lụt và thiệt hại có thể xảy ra

- Đề xuất các giải pháp kỹ thuật, các phương án phòng tránh ngập lụt, cứu

hộ cứu nạn giúp cho cơ quan phòng chống lụt bão của địa phương chuẩn bị tốt các điều kiện về nhân lực, vật lực ứng phó kịp thời với mọi tình huống khi xả lũ khẩn cấp

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Ngập lụt hạ lưu hồ Đồng Mỏ do xả lũ trong bối cảnh biến đổi khí hậu

- Phạm vi nghiên cứu: Hồ chứa nước Đồng Mỏ là công trình hồ chứa cấp II

có diện tích lưu vực 17,5 km2, dung tích hữu ích là 5,301 triệu m3; Hạ lưu hồ Đồng Mỏ gồm các xã Đạo Trù, Bồ Lý, Yên Dương của huyện Tam Đảo và các khu vực lân cận

Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp được sử dụng trong luận văn gồm: Phương pháp điều tra, thống kê, thu thập, phân tích tổng hợp các tài liệu, số liệu; Phương pháp bản đồ GIS; Phương pháp mô hình toán để thực hiện các mục tiêu của đề tài đặt ra Các kết quả nghiên cứu sẽ được trình bày cụ thể trong từng phần của luận văn

Kết cấu của luận văn

Mở đầu Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở khoa học đánh giá ngập lụt hạ lưu hồ Đồng Mỏ Chương 3: Kết quả nghiên cứu và đề xuất giải pháp ứng phó Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Một số khái niệm chung

Biến đổi khí hậu - Climate change: Sự thay đổi khí hậu (định nghĩa của Công ước khí hậu) mà hoặc 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 Biến đổi khí hậu (BĐKH) xác định sự khác biệt giữa các giá trị trung bình dài hạn của một tham số hay thống kê khí hậu Trong đó, trung bình được thực hiện trong một khoảng thời gian xác định, thường là vài thập kỷ

Hệ thống khí hậu - Climate change system: Toàn bộ các quyển khí quyển, thủy quyển, băng quyển, sinh quyển và thạch quyển cùng các tương tác của chúng thể hiện các điều kiện trung bình và cực trị của khí quyển trong một thời

kỳ dài tại một khu vực của bề mặt trái đất

Kịch bản biến đổi khí hậu - Scenario, theo IPCC 4: Là giả định có cơ sở khoa học và tính tin cậy về sự tiến triển trong tương lai của các mối qua hệ giữa kinh tế - xã hội, GDP, phát thải khí nhà kính, biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng

Ứng phó với biến đổi khí hậu là các hoạt động của con người nhằm thích ứng và giảm nhẹ các tác hại gây ra do BĐKH Bao gồm hai hợp phần là thích ứng với BĐKH và giảm nhẹ BĐKH

Thích ứng với BĐKH là sự điều chỉnh hệ thống tự nhiên, cấu trúc xã hội, thể chế và các hoạt động của con người nhằm ứng phó với các điều kiện khí hậu hiện tại hoặc tiềm tàng để hạn chế tác hại và tận dụng các cơ hội của nó

Giảm nhẹ BĐKH là sự can thiệp của con người nhằm giảm nhẹ áp lực hệ thống khí hậu, bao gồm các chiến lược giảm nguồn phát thải khí nhà kính và tăng bể chứa khí nhà kính

1.2 Một số nghiên cứu trong nước và ngoài nước 1.2.1 Một số nghiên cứu ngoài nước

Biến đổi khí hậu là khái niệm đến nay không còn là vấn đề xa lạ với cộng đồng trên toàn thế giới Với việc ra đời của Ban liên Chính Phủ về BĐKH

(IPCC) năm 1988, đã đánh dấu một bước tiến quan trọng trong nhận thức và hành động của tất cả các nước trước tác động của BĐKH toàn cầu Từ năm 1990 đến năm 2007, IPCC đã công bố 4 báo cáo, đã cho chúng ta thấy được bức tranh tương đối đầy đủ tác động của BĐKH đến mọi mặt của đời sống, kinh tế, xã hội trên toàn thế giới Theo IPCC4, mưa dữ dội hơn và lũ quét thường xuyên hơn trong mùa mưa sẽ dẫn đến gia tăng dòng chảy mặt và giảm lượng nước ngấm xuống đất Đặc biệt là các vùng đất ven biển đông dân cư của Châu Á sẽ có nguy cơ gia tăng lũ lụt cao nhất từ biển và các vùng đất gia tăng lũ lụt từ các dòng sông [27]

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc thiếu hụt hệ thống giảm thiểu rủi ro

lũ lụt hay hệ thống quản lý lũ lụt khi chúng xảy ra ở sáu thành phố ở Châu Phi [28] Lũ lụt đã và đang tác động lớn đến các thành phố và các đô thị nhỏ ở nhiều quốc gia Châu Phi, ví dụ như trận lụt ở Mozambique vào năm 2000 gồm lũ lớn

ở Maputo và ở Algiers vào năm 2001 (900 người chết và 45.000 người bị ảnh hưởng); Mưa lớn ở Đông Phi vào năm 2002 đã gây ra lũ lụt và lở đất khiến cho 10.000 người phải rời bỏ nhà cửa ở Rwanda, Kenya, Burundi, Tanzania, Uganda

và một loạt những trận lũ ở Port Harcourt và Addis Ababa năm 2006 [28,29]

Theo nghiên cứu của UN Habibat năm 2007, các quốc gia thu nhập thấp - trung bình chiến đến ¾ dân số thế giới Dân số đô thị tại các quốc gia này cũng phải chịu rủi ro lớn nhất đối với các tác động của biến đổi khí hậu như bão thường xuyên, lũ lụt, lở đất và sóng nhiệt Số người tử vong do các hiện tượng thời tiết cực đoan tại các quốc gia có thu nhập thấp - trung bình cũng chiếm tỉ lệ lớn trên tổng số người tử vong trên toàn thế giới [29]

Biến đổi khí hậu có khả năng làm tăng rủi ro lũ lụt ở các đô thị theo ba cách từ biển, từ mưa và từ những thay đổi gây ra tăng lưu lượng dòng chảy

Nhóm công tác số hai của IPCC nhấn mạnh rằng những trận mưa lớn có xu hướng ngày càng xảy ra thường xuyên hơn và sẽ làm tăng thêm nguy cơ lũ lụt, đồng thời có bằng chứng về việc tăng lưu lượng dòng chảy sớm hơn của những dòng sông lấy nước từ băng [24]

Theo báo cáo đánh giá của ADB năm 2009, Việt Nam chịu thiệt hại và tổn

thất rất lớn do lũ lụt gây ra ở vùng đồng bằng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long và khu vực miền Trung Chỉ riêng từ năm 1996 đến năm 2001, hàng triệu ngôi nhà bị hư hỏng do lũ lụt bao gồm hàng ngàn lớp học và hàng trăm bênh viện Ít nhất 1.684 người chết, vùng trồng lúa từ 20.690ha đến 401.342ha bị ngập và hư hại Hàng ngàn hecta đất nông nghiệp cũng bị thiệt hại và ao hồ nuôi tôm cá bị ngập và thiệt hại, với tổng thiệt hại ước tính khoảng 680 triệu USD

Trong thập kỷ qua số người chết và bị thương do lũ quét và sạt lở đất ở các khu vực miền núi diễn ra thường xuyên hơn [18]

Một số nghiên cứu về ngập lụt điển hình như: Xây dựng hệ thống giám sát

và cảnh báo ngập lụt trên cơ sở sử dụng mô hình thủy văn, thủy lực Mike 11 kết hợp với sử dụng dữ liệu viễn thám GMS, NOAA-12 và NOAA-14 như ở Bangladest Thái Lan đã sử dụng mô hình thủy lực HEC-RAS và khảo sát thực địa các mặt cắt ngang sông ở sông Mae Chaem dựa vào trạm đo D-GPS để xây dựng mô hình phục vụ cho công tác cảnh báo và dự báo lũ Ứng dụng công nghệ viễn thám vào nghiên cứu ngập lụt như ở Thái Lan với “Dự án phát triển hệ thống cảnh báo ngập lụt cho vùng lòng chảo Chao Phraya” Các nước Châu Phi

đã sử dụng mô hình thủy văn FEWS NET kết hợp với hệ thống thông tin địa lý GIS, từ đó xây dựng hệ thống giám sát và cảnh báo ngập lụt với sự giúp đỡ của

tổ chức USGS/EROS [6]

1.2.2 Một số nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam, dưới tác động của biến đổi khí hậu đã làm gia tăng các hiện tượng thời tiết cựu đoan, lũ lụt thường xuyên xảy ra hơn với cường độ và tần xuất ngày càng khốc liệt

Theo kết quả nghiên cứu của Trần Tiễn Khanh và Nguyễn Khoa Diệu-Lê năm 2011 Lũ lụt là thiên tai lớn nhất đe dọa nước Việt Nam ta, nhất là ở miền Bắc vì tổn thất nhân mạng có thể đến mức độ khủng khiếp Cơn lũ vào tháng 8 năm 1971 đã làm vỡ đê Sông Hồng và 100.000 người đã bị thiệt mạng Đây là cơn lũ lớn nhất trong vòng 50 năm ở miền Bắc, và số tổn thất nhân mạng vượt quá sức tưởng tượng so với tổn thất chừng 1.000 người trong các cơn lũ lịch sử vào năm 1999 ở miền Trung và năm 2000 ở miền Nam Trận lũ năm 1971 được

liệt kê trong danh sách các trận lụt lớn nhất thế kỷ 20 của Cơ Quan quản Trị Hải Dương và Khí Tượng Hoa Kỳ (“Top Global Weather, Water and Climate Events

of the 20th Century”, U.S National Oceanic & Atmospheric Administration) Lũ

lịch sử năm 1971 đứng hàng nhì sau trận lụt năm 1931 ở Sông Dương Tử làm thiệt mạng gần 3 triệu 700 ngàn người ở Trung Quốc [18]

Trong vòng 100 năm qua, đồng bằng sông Hồng đã có 26 trận lũ lớn Các trận lũ lớn này đa số xảy ra vào tháng 8, nhằm vào cao điểm của mùa mưa bão

Trận lũ năm 1971 đã gây vỡ đê ở ba địa điểm, làm thiệt mạng 100.000 nguời, úng ngập 250.000 ha và hơn 2,7 triệu người bị thiệt hại Một trận lũ lớn khác vào tháng 8 năm 1945 gây vỡ đê tại 79 điểm, gây ngập 11 tỉnh với tổng diện tích 312.000 ha, ảnh hưởng tới cuộc sống của 4 triệu người Gần đây lũ lụt kèm theo gió to hơn 100 km/giờ do bão Frankie gây nên vào ngày 24 tháng 7 năm 1996 làm 100 người bị thiệt mạng, 194.000 căn nhà bị hư hại và hơn 177.000 ha bị úng ngập [18]

Hiện nay, Việt Nam đã có rất nhiều nghiên cứu về ngập lụt, tập trung chủ yếu vào 3 khu vực là đồng bằng sông Hồng, khu vực miền Trung và đồng bằng sông Cửu Long

Năm 2006, Lê Văn Nghinh, Hoàng Thanh Tùng và nnk cũng đã thực hiện

đề tài “Nghiên cứu điển hình ứng dụng kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý vào phân tích ngập lụt và đánh giá ảnh hưởng ngập lụt ở tỉnh Thừa Thiên Huế - Việt Nam” Kết quả nghiên cứu giới thiệu các phương thức để thu thập dữ liệu, xây dựng bản đồ ngập lụt và đánh giá ngập lụt trên cơ sở ứng dụng kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin địa lý, đồng thời cũng đã xây dựng bản đồ ngập lụt cho địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế [8];

Năm 2012, Lê Văn Nghị, Đặng Thị Hồng Huệ, Hoàng Đức Vinh thực hiện dự án “Mô hình đánh giá ngập lụt hạ du hệ thống hồ Cửa Đạt, Thanh Hóa, kiến nghị giải pháp giảm thiểu thiệt hại trong trường hợp hệ thống hồ chứa có sự cố” đã nghiên cứu tính toán toán, lập bản đồ rủi ro ngập lụt cho lưu vực sông Chu do các kịch bản xả lũ khác nhau của hồ Cửa Đạt [9]

Năm 2012, Nguyễn Thanh Sơn đã thực hiện nghiên cứu ảnh hưởng của

biến đổi khí hậu đến biến động tài nguyên nước và vấn đề ngập lụt lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy trên địa bàn thành phố Hà Nội [13]

Năm 2014, Nguyễn Ngọc Nam và nnk đã “Lập phương án phòng, chống lũ, lụt cho vùng hạ lưu hồ chứa Suối Hành tỉnh Khánh Hòa” Trong đó, nhóm nghiên cứu đã đánh giá về tình hình lũ lụt suối Hành, xây dựng các đánh giá về tình hình lũ lụt suối Hành, mức độ ngập lụt của vùng hạ lưu, xây dựng các bản

đồ ngập lụt phục vụ công tác quản lý và giảm thiểu rủi ro cũng như đề ra các giải pháp ứng phó trong các trường hợp khẩn cấp [12]

Về mặt thể chế

Việt Nam đã thành lập Ban chỉ đạo phòng chống thiên tai và tìm kiếm cứu nạn từ Trung ương đến địa phương theo Nghị định số 14/2010/NĐ-CP ngày 27/02/2010 của Chính Phủ quy định về tổ chức, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ chế phối hợp của của các cơ quan chủ chốt về quản lý rủi ro thiên tai, cơ chế phối hợp vận hành trong ứng phó với các tình huống thiên tai xảy ra [17]

Luật phòng chống thiên tai có hiệu lực từ ngày 01/4/2014 đã đưa ra các quy định cụ thể về khung quản lý, điều hành trong công tác phòng chống và ứng phó với thiên tai, trong đó có phòng chống mưa lũ [14]

Qua một số kết quả tổng hợp trên cho thấy, ở Việt Nam cũng như trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về ngập lụt cũng như các giải pháp ứng phó ngập lụt

hạ lưu công trình thủy lợi, thủy điện Đây cũng là vấn đề đã và đang được quan tâm nhiều hơn về cả quy mô và mức độ, các nghiên cứu có xu hướng ngày càng tập trung, chi tiết cho từng khu vực, địa phương Tuy nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu chuyên sâu đánh giá ảnh hưởng của BĐKH đến các công trình hồ chứa nước cũng như ngập lụt hạ lưu hồ Mặc dù, vấn đề ngập lụt nói chung và ngập lụt do xả lũ hồ chứa nói riêng có mối quan hệ khăng khít với vấn đề an sinh, kinh tế của tỉnh Vĩnh Phúc cũng như của cả nước, nhất là trong hoàn cảnh Việt Nam là một nước có nền nông nghiệp với rất nhiều hồ chứa nước Vì vậy, việc đánh giá ảnh hưởng của BĐKH tới hồ chứa nước và ngập lụt hạ lưu hồ là một hướng nghiên cứu cần được chú trọng trong thời gian tới

1.3 Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu

1.3.1 Giới thiệu về hồ Đồng Mỏ

Hồ chứa nước Đồng Mỏ là công trình hồ chứa cấp II có diện tích lưu vực 17,5km2, dung tích hữu ích là 5,301 triệu m3 Công trình có nhiệm vụ cấp nước tưới cho 531 ha đất canh tác, 11,9 ha đất nuôi trồng thủy sản, cấp nước sinh hoạt cho 15.000 dân, đồng thời cấp nước cho công nghiệp và chăn nuôi với mức 2.650m3/ngày đêm của các xã Đạo Trù, Bồ Lý, Yên Dương của huyện Tam Đảo [16] Hồ Đồng Mỏ có nguồn sinh thủy lớn, có khả năng trữ nước vào mùa mưa

và điều tiết nước thuận lợi phục vụ sản xuất, sinh hoạt nhân dân các xã lân cận

Bảng 1 1 Mục tiêu và nhiệm vụ

1 Cấp nước tưới cho đất canh tác 531 ha

3 Cấp nước cho nuôi trồng thuỷ sản 11.9 ha

4 Cấp nước cho công nghiệp và chăn nuôi 2650 m3/ngđ

* Quy mô và các thông số chính của công trình

- Cấp công trình: Công trình đầu mối cấp II

- Cụm công trình đầu mối hồ Đồng Mỏ gồm 5 tuyến đập: 01 tuyến đập chính và 4 tuyến đập phụ

+ Tuyến đập chính kết cấp đập đất 3 khối, dưới đập chính là cống lấy nước

số 1 dẫn nước tưới cho vùng hạ lưu

+ Tuyến đập phụ số 1, 2 và 3: Kết cấu đập đất, đắp chặn các yên ngựa nối các đồi cao trên cao trình +71.20m

+ Tuyến đập phụ số 4: Kết cấu BTCT chắn ngang suối Thai Léc, dẫn nước vào hồ thông qua kênh dẫn phía thượng lưu đập Bố trí tràn xả lũ và cống xả cát trên đập phụ số 4

- Các thông số chính của công trình:

Bảng 1 2 Thông số thiết kế chính của công trình

7 Mực nước dâng bình thường m + 68.70

8 Mực nước dâng gia cường m + 69.39

3/s 385.86 Cống xả cát

+ Chiều dài đoạn xi phông qua suối Thai Léc (L) m 68.11 + Kích thước xi phông (D) m 100

5 Kênh dẫn nước từ suối Thai Léc vào hồ

+ Cao trình đáy cửa vào m + 64.70

+ Lưu lượng thiết kế m3/s 72.09

(Nguồn: Sở Nông nghiệp và PTNN tỉnh Vĩnh Phúc, 2013)

Đông và 21031’ vĩ độ Bắc Các đối tượng hưởng lợi thuộc các xã Đạo Trù, Bồ

Lý và một phần xã Đại Đình, huyện Tam Đảo Toàn bộ lưu vực của hồ chứa nước Đồng Mỏ nằm ở phần bán sơn địa của dãy núi Tam Đảo nên có địa hình dốc, thảm phủ thực vật ở đây dày, cây cối rậm rạp Độ cao trung bình tại trung tâm lưu vực khoảng 500m so với mực nước biển, khu tưới của dự án này là một vùng thấp, có nhiều đồi trọc, thảm phủ thực vật ở đây mỏng, xen kẽ là những vùng đất bằng phẳng, có nhiều cây ăn quả được trồng trên các sườn đồi Với một địa hình phức tạp như trên làm cho sản xuất nông nghiệp gặp nhiều khó khăn, đồng thời đất màu thường bị xói mòn do mưa lũ, từ đó diện tích đất bạc màu ngày càng gia tăng

(Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường Vĩnh Phúc)

Hình 1 2 Bản đồ hành chính huyện Tam Đảo

Hồ Đồng Mỏ

b) Đặc điểm địa hình, địa mạo

- Đặc điểm địa hình: Khu vực nghiên cứu nằm ở sườn Tây Nam của dãy

núi Tam Đảo, có dáng hình lòng chảo Trong đó phía Bắc - Đông Bắc hồ Đồng

Mỏ giáp với sườn của các dãy núi cao trên +1.000m, phía Tây - Tây Nam của hồ được ngăn bởi các dải núi thấp có cao độ khoảng trên +80m Tuyến đập chính là phần nối tiếp của các đồi thấp với cao trình khoảng +60m Phía hạ lưu hồ Đồng

Mỏ là dải đồng bằng khá bằng phẳng, cao độ trong khoảng từ +45m đến +50m

Đây là khu vực có độ dốc lớn, trung bình lên đến 250, bị chia cắt bởi mạng suối

và các khe nước với mật độ lớn

- Vùng công trình đầu mối gồm đập chính, phần đập chính qua yên ngựa, cống lấy nước số 1, tuyến đập phụ số 4 ngăn nước từ suối Thai Léc qua tuyến kênh dẫn nước vào hồ chứa, tuyến đập phụ này kết hợp làm tràn xả lũ

+ Tuyến đập chính có phương khoảng 480, gần song song và cách khoảng 50m về phía hạ lưu so với đập cũ của hồ Hú Cốc, vai đập phía bờ trái gối vào vách núi cao, sườn dốc (góc dốc α=300 ÷ 400) có cao trình đỉnh khoảng +122m

Phía dưới là khoảng bãi bồi và các đồi nhỏ, cao độ thấp (cao độ dao động trong khoảng +47m ÷ +59m) Phía bờ phải đập gối vào sườn núi có độ dốc trung bình (góc dốc α=200 ÷ 300) Đoạn đập chính qua yên ngựa nằm phía bờ phải đập, có chiều dài khoảng 70m, khu vực này địa hình tương đối thoải, cao độ thấp nhất khoảng +66m

+ Tuyến cống lấy nước số 1 được xây dựng gần giữa tuyến đập chính chếch

về phía vai trái Cao độ dao động trong khoảng từ +47m đến +51m, phía đuôi cống chạy qua khe suối có cao trình khoảng +47m

+ Tuyến đập phụ số 4 kết hợp với tràn xả lũ nằm vuông góc với suối Thai Léc, có phương khoảng 3020, có địa hình dạng chữ V lệch Phía vai trái đập gối vào sườn núi có độ dốc khác nhau (góc dốc dao động α=200 ÷ 400), cao trình đỉnh núi khoảng +130m Khu vực lòng suối chiều rộng khoảng 12m, cao độ khoảng +56m Phía bờ phải đập có độ dốc lớn (góc dốc dao động α=350 ÷ 550)

+ Tuyến kênh dẫn nước từ suối Thai Léc vào lòng hồ và ngược lại: Tuyến kênh dẫn nước chạy dọc theo sườn núi tương đối dốc, góc dốc dao động α=250 ¸

400 và cao độ đỉnh khoảng +130m

+ Tuyến kênh dẫn nước phía sau cống lấy nước số 1: Tuyến kênh dẫn nước phía sau cống lấy nước chạy trên địa hình khá bằng phẳng, với chiều dài khoảng 477m Cao độ dao động trong khoảng từ +45m đến +51.0m, đoạn K0+120m làm

xi phông do kênh đi qua suối Thai Léc

- Đặc điểm địa mạo: Với đặc điểm địa hình khu vực nghiên cứu như trên,

thì địa mạo khu vực đặc trưng là dạng địa mạo xâm thực bóc mòn, thể hiện rõ nét tại các khe suối và các sườn dốc Kèm theo dạng địa mạo xâm thực bóc mòn

là dạng địa mạo tích tụ, phân bố dọc các thềm suối, các khu vực đồng bằng phía

hạ lưu, ở vị trí địa hình tương đối bằng phẳng

c) Đặc điểm khí hậu, thời tiết

Do địa hình phức tạp, nhất là sự khác biệt về địa hình giữa vùng núi cao với vùng đồng bằng thấp ven sông nên khí hậu, thời tiết của huyện Tam Đảo được chia thành nhiều vùng rõ rệt, cụ thể:

Tiểu vùng miền núi, gồm toàn bộ vùng núi Tam Đảo thuộc thị trấn Tam Đảo và các xã Minh Quang, Hồ Sơn, Tam Quan, Đại Đình, Đạo Trù có khí hậu mát mẻ, nhiệt độ trung bình 180C - 190C, độ ẩm cao, quanh năm có sương mù tạo cảnh quan đẹp Khí hậu tiểu vùng miền núi mang sắc thái của khí hậu ôn đới, tạo lợi thế phát triển nông nghiệp với các sản vật ôn đới và hình thành các khu nghỉ mát, phát triển du lịch sinh thái, du lịch nghỉ dưỡng vào mùa hè

Tiểu vùng khí hậu vùng thấp, bao gồm phần đồng bằng các xã Minh Quang, Hồ Sơn, Tam Quan, Đại Đình, Đạo Trù và toàn bộ diện tích các xã còn lại Tiểu vùng khí hậu của vùng mang các đặc điểm khí hậu gió mùa nội chí tuyến Bắc Nhiệt độ của tiểu vùng trung bình ở mức 220C - 230C, độ ẩm tương đối trung bình khoảng 85 - 86%

Nhiệt độ

Theo số liệu thống kê giai đoạn 1970 - 2010, nhiệt độ trung bình hàng năm trạm Vĩnh Yên 23,90C, nhiệt độ tháng cao nhất đạt 29,20C, thấp nhất là 16,80C

Riêng vùng Tam Đảo ở độ cao trên 900m nên có sự khác biệt, nhiệt độ trung bình khoảng 18,20C, nhiệt độ tháng cao nhất đạt 23,10C, thấp nhất là 11,50C (Bảng 1.3)

Bảng 1 3 Nhiệt độ không khí trung bình tháng giai đoạn 1970 - 2010

(Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường Vĩnh Phúc, 2012)

Hình 1 3 Sự phân bố nhiệt độ theo không gian của tỉnh Vĩnh Phúc

Độ ẩm không khí

Độ ẩm không khí trung bình nhiều năm (1970-2010) dao động từ 78 - 91%, nơi có độ ẩm cao nhất là vùng núi Tam Đảo (90,7%), độ ẩm cao nhất tại trạm Vĩnh Yên gần 85%, độ ẩm thấp nhất tại trạm Vĩnh Yên 78,5%, trạm Tam Đảo xấp xỉ 82% (Bảng 1.4)

Th¸i Nguyªn

105°50'0"E 105°50'0"E

105°40'0"E 105°40'0"E

105°30'0"E 105°30'0"E

/

0 1,750 3,500 7,000 Meters

Bảng 1 4 Độ ẩm tương đối của không khí giai đoạn 1970 - 2010

Đơn vị: %

Trạm/

Trung bình năm Vĩnh

Bảng 1 5 Tổng lượng bốc hơi trung bình tháng và năm giai đoạn 1962 - 2010

Đơn vị: mm

Trạm/

Trung bình năm Vĩnh

Bảng 1 6 Tốc độ gió trung bình tháng và năm 1962 - 2010

Đơn vị: m/s

Trạm/

Trung bình năm Vĩnh

Tam

Lượng mưa

Lượng mưa tại Vĩnh Phúc phân bố không đồng đều theo không gian và thời gian Theo số liệu thống kê giai đoạn 1962 - 2010, mưa tập trung chủ yếu từ tháng 5 đến tháng 10 (chiếm 80% tổng lượng mưa của cả năm) Về không gian,

ở miền núi lượng mưa thường lớn hơn ở đồng bằng và trung du, lượng mưa bình quân cả năm tại trạm Vĩnh Yên đại diện cho vùng đồng bằng và trung du là 1574,8 mm trong khi đó lượng mưa bình quân cả năm tại trạm Tam Đảo đại diện cho vùng núi là 2439,4 mm (Hình 1.4, Bảng 1.7)

(Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường Vĩnh Phúc, 2012)

Hình 1 4 Sự phân bố lượng mưa theo không gian của tỉnh Vĩnh Phúc

Bảng 1 7 Lượng mưa trung bình tháng và năm giai đoạn 1962 - 2010

Đơn vị: mm

Trạm/

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Trung bình năm Vĩnh Yên 28,2 22,7 39,8 91,0 179,2 235,4 282,1 301,0 207,8 121,6 47,2 18,9 1574,8

Th¸i Nguyªn

105°50'0"E 105°50'0"E

105°40'0"E 105°40'0"E

105°30'0"E 105°30'0"E

/

0 1,750 3,500 7,000 Meters

Bảng 1 8 Cơ cấu diện tích, dân số năm 2013 khu vực nghiên cứu Địa phương Diện tích (km 2 ) Dân số(người) Mật độ dân số

Bảng 1 9 Dân số trung bình năm 2013 khu vực nghiên cứu

Đơn vị: người

Địa phương Tổng

số

Trong tổng số Trong độ tuổi

Thành thị Nông thôn

(Nguồn: UBND huyện Tam Đảo, 2013)

1.3.4 Đặc điểm thủy văn, nước mặt

Nguồn nước mặt chủ yếu được cung cấp bởi các suối Thai Léc, suối Tân Lập, Vực Chuông, hồ Hú Cốc và các kênh, rạch, ao, hồ nhỏ trong khu vực Các sông, suối có hướng chảy ngoằn ngèo theo địa hình khu vực Do địa hình khu vực có độ dốc lớn, chia cắt mạnh nên vào mùa mưa, vận tốc dòng chảy mặt rất lớn, hàm lượng cặn lơ lửng cao do lượng đất sườn tích vận chuyển xuống, về mùa khô nước trong hơn, không mùi vị, ít vẫn đục

Trong vùng nghiên cứu có một số trạm khí tượng như Tam Đảo, Vĩnh Yên, một số trạm đo mưa như Quảng Cư, Đạo Trù Một số trạm thủy văn như Quảng

Cư trên sông Phó Đáy và trạm Ngọc Thanh trên sông Thanh Lộc

1.4 Tổng quan các tác động và thiệt hại do thiên tai Vĩnh Phúc

Do nằm sâu trong đất liền, tỉnh Vĩnh Phúc không chịu ảnh hưởng nhiều từ các cơn bão và áp thấp nhiệt đới trực tiếp từ biển Tuy nhiên do nằm ở phía Tây Nam của dãy núi Tam Đảo nên Vĩnh Phúc là một trong những trung tâm mưa lớn của cả nước (bình quân lượng trung bình mưa năm tại trạm Tam Đảo là 2.140mm/năm, riêng năm 2013 đạt 2.921mm/năm Đồng thời do tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu, trong những năm gần đây cùng với cả nước thì trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc áp thấp nhiệt đới hoạt động bất thường, không theo quy luật (riêng năm 2013 cả nước xuất hiện 15 cơn bão, nhiều hơn trung bình năm của nhiều năm là 6 cơn/năm, siêu bão Hải Yến năm 2013 và trận lụt lịch sử năm

2008 đã gây thiệt hại nặng nề về người và tài sản và khó khăn cho công tác dự báo và phòng tránh bão) [15]

Qua theo dõi hàng năm, mỗi năm Vĩnh Phúc có từ 3 - 5 trận mưa gây ngập úng, mức độ ngập và thời gian ngập tùy thuộc lượng mưa trên lưu vực cụ thể:

Bảng 1 10 Thống kê diện tích bị ngập úng theo lượng mưa

Lượng mưa (mm)

Diện tích ngập úng (ha)

Lượng mưa (mm)

* Đánh giá tình hình thiệt hai do mưa bão và ngập lụt

Trong giai đoạn 2008 - 2014, tổng số cơn bão và áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng đến tỉnh Vĩnh Phúc là 98 cơn, trong đó ảnh hưởng đáng kể nhất gây thiệt hại nặng về người và tài sản là trận mưa lũ lịch sử do áp thấp nhiệt đới từ ngày 31/10 đến 9/11 năm 2008 gây lũ lớn, ngập úng trên diện rộng, làm chết 10 người, bị thương 08 người, sập đổ 150 căn nhà, làm ngập 5.373 nhà, nhiều công trình giao thông, thuỷ lợi, đê điều bị hư hỏng nặng, ngập úng 27.947 ha cây

trồng vụ đông, 5.487 ha diện tích nuôi trồng thuỷ sản bị ngập, gần 140.000 gia cầm và hơn 4.000 gia súc bị chết Tổng thiệt hại ước tính trên 650 tỷ đồng

Năm 2013 là năm ghi nhận kỷ lục về số cơn bão và áp thấp nhiệt đới đồng thời cũng là năm có số bão và áp thấp nhiệt đới diễn ra trái quy luật với các điểm chính như xuất hiện rất sớm (ngày 04/01) và kết thúc muộn (ngày 15/11) Đặc biệt Bão số 14 (cơn bão Hải Yến) có gió giật cấp 17 với tốc độ gió 380km/h) đổ

bộ vào miền Bắc nước ta trong đó có tỉnh Vĩnh Phúc Bão Hải Yến đã làm hàng trăm nhà bị đổ sập, 4.000 ha lúa mất trắng, bão cũng gây sạt, vỡ đập tràn của hồ chứa nước Phân Lân hạ, đuôi tràn hồ Vĩnh Thành, sập vỡ đập Đề Mới (xã Văn Quán, huyện Lập Thạch), thiệt hại về người và tài sản

Bảng 1 11 Thống kê thiệt hại của mưa bão và lũ lụt giai đoạn 2008 - 2014

Năm Số cơn bão và áp thấp nhiệt đới

(ATNĐ)

Thiệt hại

về người (số người chết)

Thiệt hại

về kinh tế (tỷ đồng)

Ghi chú

2008 10 cơn bão và 04 ATNĐ 16 817 Trận mưa lũ lịch sử, gây thiệt hai nặng về người và tài sản

Năm 2009 là năm có nền nhiệt

độ cao hơn trung bình nhiều năm và cao hơn cùng kỳ năm

2008 (Từ 0,7 0c ÷ 01 0c)

2011 07 cơn bão và 07 ATNĐ 3 5,1 Mùa bão năm 2011 đến muộn và kết thúc muộn (9/6÷ 20/12)

(Nguồn: Sở NN&PTNT tỉnh Vĩnh Phúc,2014)

Tóm lại: Nhìn chung, do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu toàn cầu nên

những diễn biến của thời tiết trong những năm gần đây ở Vĩnh Phúc nói riêng và

cả nước nói chung diễn biến hết sức phức tạp Các cơn bão và áp thấp nhiệt đới xuất hiện không theo quy luật ngày càng tăng về số lượng và mức độ diễn biến

về cường độ và tần suất Bên cạnh đó các điều kiện về cơ sở hạ tầng ứng phó với biến đổi khí hậu của tỉnh Vĩnh Phúc còn nhiều hạn chế, đặc biệt là hệ thống hạ

tầng về nông nghiệp, thủy lợi và tiêu thoát nước Do đó : “Nghiên cứu, đánh giá

và đề xuất giải pháp ứng phó ngập lụt hạ lưu hồ Đồng Mỏ, tỉnh Vĩnh Phúc do xả

lũ trong bối cảnh biến đổi khí hậu” càng trở nên cần thiết Với điều kiện cụ thể của hạ lưu hồ Đồng Mỏ có hạ tầng phát triển nóng, không đồng bộ trong thời gian gần đây làm ảnh hưởng đến khả năng tiêu thoát lũ Trong phần tiếp theo của luận văn, tác giả sẽ nghiên cứu các ảnh hưởng BĐKH tác động lên khu vực

để làm cơ sở khoa học cho việc lựa chọn các phương pháp nghiên cứu, công cụ nghiên cứu, kịch bản tính toán ngập lụt hạ lưu hồ Đồng Mỏ

bỡnh năm tăng khoảng 0,5oC trờn phạm vi

cả nước và lượng mưa cú xu hướng giảm

ở nửa phần phớa Bắc, tăng ở phớa Nam lónh thổ

Nhiệt độ thỏng I (thỏng đặc trưng cho mựa đụng), nhiệt độ thỏng VII (thỏng đặc trưng cho mựa hố) và nhiệt độ trung bỡnh năm tăng trờn phạm vi cả nước trong

50 năm qua Nhiệt độ vào mựa đụng tăng nhanh hơn so với vào mựa hố và nhiệt độ vựng sõu trong đất liền tăng nhanh hơn nhiệt độ vựng ven biển và hải đảo

Vào mựa đụng, nhiệt độ tăng nhanh hơn cả là Tõy Bắc Bộ, Đụng Bắc Bộ, Đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ (khoảng 1,3 - 1,5oC/50 năm) Năm Trung

Bộ, Tõy Nguyờn và Nam Bộ cú nhiệt độ thỏng I tăng chậm hơn so với cỏc vựng khớ hậu phớa Bắc (khoảng 0,6-0,9OC/50 năm)

Tớnh trung bỡnh cho cả nước, nhiệt độ mựa đụng ở nước ta đó tăng lờn 1,2oC trong 50 năm qua Nhiệt độ thỏng VII tăng khoảng 0,3-0,5oC/50 năm trờn tất cả cỏc vựng khớ hậu của nước ta Nhiệt độ trung bỡnh năm tăng 0,5 - 0,6oC/50 năm ở Tõy Bắc, Đụng

8°N 10°N 12°N 14°N 16°N 18°N 20°N 22°N

QĐ T rường

Sa -2°C

-1°C -0.5°C 0°C 0.5°C 1°C 2°C

8°N 10°N 12°N 14°N 16°N 18°N 20°N 22°N

Hỡnh 2 1 Mức tăng nhiệt độ trung bỡnh

năm ( o C) trong 50 năm qua

Hỡnh 2 2 Mức thay đổi lượng mưa năm (%) trong 50 năm qua

Bắc Bộ, đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ còn mức tăng nhiệt độ trung bình năm ở Nam Trung Bộ thấp hơn, chỉ vào khoảng 0,3oC/50 năm (Hình 2.1 và Bảng 2.1)

Xu thế chung của nhiệt độ là tăng trên hầu hết các khu vực trên cả nước, tuy nhiên có những khu vực nhỏ thuộc vùng ven biển Trung Bộ và Nam Bộ như Thừa Thiên - Huế, Quảng Ngãi, Tiền Giang có xu hướng giảm của nhiệt độ Vai trò điều hoà của đại dương và các quá trình khí quyển liên quan có thể đã làm giảm tác động chung của BĐKH toàn cầu đến các khu vực kể trên

Mức thay đổi nhiệt độ cực đại trên toàn Việt Nam nhìn chung dao động trong khoảng từ -3oC đến 3oC Mức thay đổi nhiệt độ cực tiểu chủ yếu dao động trong khoảng -5oC đến 5oC Xu thế chung của nhiệt độ cực đại và cực tiểu là tăng, tốc độ tăng của nhiệt độ cực tiểu nhanh hơn nhiều so với nhiệt độ cực đại, phù

hợp với xu thế chung của biến đổi khí hậu toàn cầu

Lượng mưa mùa khô (tháng XI-IV) tăng lên chút ít hoặc không thay đổi đáng kể ở các vùng khí hậu phía Bắc và tăng mạnh mẽ ở các vùng khí hậu phía Nam trong 50 năm qua Lượng mưa mùa mưa (tháng V-X) giảm từ 5 đến trên 10% trên đa phần diện tích phía Bắc nước ta và tăng khoảng 5 đến 20% ở các vùng khí hậu phía Nam trong 50 năm qua Xu thế diễn biến của lượng mưa năm hoàn toàn tương tự như lượng mưa mùa mưa, tăng ở các vùng khí hậu phía Nam

và giảm ở các vùng khí hậu phía Bắc Khu vực Nam Trung Bộ có lượng mưa mùa khô, mùa mưa và lượng mưa năm tăng mạnh nhất so với các vùng khác ở

nước ta, nhiều nơi đến 20% trong 50 năm qua (Hình 2.2 và Bảng 2.1)

Lượng mưa ngày cực đại tăng lên ở hầu hết các vùng khí hậu, nhất là trong những năm gần đây Số ngày mưa lớn cũng có xu thế tăng lên tương ứng, nhiều biến động mạnh xảy ra ở khu vực miền Trung Tồn tại mối tương quan khá rõ giữa sự nóng lên toàn cầu và nhiệt độ bề mặt biển khu vực Đông xích đạoThái Bình dương với xu thế biến đổi của số ngày mưa lớn trên các vùng khí hậu phía Nam

Bảng 2 1 Mức tăng nhiệt độ và mức thay đổi lượng mưa trong 50 năm qua ở

các vùng khí hậu của Việt Nam

(Nguồn: Bộ tài nguyên và môi trương, 2012)

2.2 Biểu hiện của biến đổi khí hậu tỉnh Vĩnh Phúc

Để xem xét biểu hiện của biến đổi khí hậu trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc, tác giả đã sử dụng số liệu nhiệt độ và lượng mưa của trạm khí tượng Vĩnh Yên làm đại diện

Nhiệt độ TB mùa mưa

Hình 2 4 Xu hướng thay đổi nhiệt độ trung bình mùa khô giai đoạn 1970 - 2010

Hình 2 5 Xu hướng thay đổi nhiệt độ trung bình năm giai đoạn 1975 - 2010 2.2.2 Lượng mưa

- Từ (Hình 2.6, Hình 2.7, Hình 2.8) cho thấy lượng mưa trung bình năm giai đoạn 1960-2012 có xu hướng giảm, tuy nhiên lượng mưa lại có xu hướng tăng lên vào mùa khô và giảm vào mùa mưa, mùa mưa đến sớm hơn, xuất hiện nhiều hơn những đợt mưa lớn trái mùa Phân bố lượng mưa giai đoạn 1985-2009

có xu hướng đều hơn cho các tháng trong năm

Trung bình mưa tháng 3 của 2 giai đoạn có sự thay đổi khá rõ rệt, tổng số năm có lượng mưa trung bình trên 50mm giai đoạn (1960 - 1984) và (1985- 2009) lần lượt là 3 (năm) và 13 (năm)

26.500 27.00 27.500 28.00 28.500 29.00 29.500

Nhiệt độ TB mùa mưa

22.500 23.00 23.500 24.00 24.500 25.00 25.500

Nhiệt độ TB năm

Hình 2 6 Xu hướng thay đổi lượng mưa trung bình năm giai đoạn 1960 - 2010

Hình 2 7 Xu hướng thay đổi lượng mưa theo tháng giai đoạn 1960 - 1984

Hình 2 8 Xu hướng thay đổi lượng mưa theo tháng giai đoạn 1985 – 2009

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 800.00

.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00

- Xu thế biến đổi lượng mưa 1 ngày lớn nhất, 3 ngày lớn nhất trạm khí tượng thủy văn Vĩnh Yên

Hình 2 9 Xu thế biến đổi lượng mưa 01 ngày lớn nhất giai đoạn (1960 - 2012)

Hình 2 10 Xu thế biến đổi lượng mưa 3 ngày lớn nhất giai đoạn (1960 - 2012)

Từ (Hình 2.9, Hình 2.10) cho thấy lượng mưa thời kỳ dài đo được tại trạm khí tượng Vĩnh Yên 1 ngày Max và 3 ngày Max có xu thế tăng Lượng mưa ngày lớn nhất (ngày 31/10/2008) và mưa 3 ngày lớn nhất (từ ngày 31/10 đến 2/11/2008) lần lượt là 332.1 mm và 497.5 mm, đây là lượng mưa 1 ngày lớn nhất và 3 ngày lớn nhất xuất hiện trong vòng 40 năm, thể hiện sự gia tăng tính cực đoạn, khó lường của khí hậu trong giai đoạn hiện nay Những trận mưa lớn

có xu hướng xảy ra thường xuyên trong khu vực sẽ làm gia tăng lưu lượng dòng chảy sẽ làm gia tăng thêm hiểm họa lũ lụt, gây áp lực cho công tác bảo đảm an toàn hồ chứa nước

Xu thế thay đổi về nhiệt độ và lượng mưa tỉnh Vĩnh Phúc diễn biến phù hợp với xu thế thay đổi nhiệt độ và lượng mưa của khu vực

Mưa lũ trên khu vực nghiên cứu cũng như mưa lũ ở các tỉnh miền núi khác trong khu vực có đặc điểm nước tập trung nhanh, lên xuống đột ngột, đường quá

0 50 100 150 200 250 300 350

trình lũ thường có dạng răng cưa Những trận mưa lũ đầu mùa hoặc mưa lũ muộn gây ra là lũ sớm và lũ muộn thường có đỉnh nhọn Mưa lũ do sự phối hợp nhiều hình thế thời tiết gây ra mưa lớn thường là lũ chính vụ, hay xảy ra vào tháng VII, VIII, đường quá trình lũ thường có nhiều ngọn kế tiếp nhau hình răng cưa và biểu hiện cho các trận mưa lũ có tốc độ tập trung dòng chảy lũ rất nhanh trong thời gian ngắn Hình thái mưa lũ này gây ra áp lực rất lớn trong việc chủ động xả lũ khẩn cấp bảo đảm an toàn hồ chứa, gây ra tình trạng ngập lụt khó lường cho khu vực khu vực hạ lưu hồ Đồng Mỏ Mực nước lũ cao nhất trung bình nhiều năm trên sông Phó Đáy tại Quảng Cư đạt 29,31m Mực nước lũ cao nhất quan trắc được tại Quảng Cư trên sông Phó Đáy đạt 31,39m (4/7/2001)

Việc mực nước tại hạ lưu dâng cao cũng gây trở ngại không nhỏ trong quá trình tiêu lũ, càng làm gia tăng thiệt hại cho khu vực hạ lưu hồ Đồng Mỏ

Việc xây dựng hồ Đồng Mỏ trên lưu vực sông làm thay đổi quy luật tự nhiên của dòng chảy, đồng thời ảnh hưởng trực tiếp của BĐKH đến công tác phòng chống lũ và ngập lụt hạ lưu Để có các giải pháp ứng phó ngập lụt hạ lưu đạt hiệu quả cao, cần có phương pháp nghiên cứu đánh giá cụ thể quá trình vận hành hồ chứa đến dòng chảy hạ lưu, đặc biệt trong thời kỳ có mưa - lũ Dưới đây

là các phương pháp nghiên cứu chính của đề tài luận văn

2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Điều tra, thống kê, thu thập tài liệu

Phương pháp này được thực hiện trên cơ sở kế thừa, phân tích và tổng hợp các nguồn tài liệu và số liệu thông tin có liên quan một cách có chọn lọc Từ đó

sử dụng các tài liệu theo yêu cầu và mục đích nghiên cứu

Thống kê là phương pháp xử lý số liệu một cách định hướng Ở giai đoạn đầu, tiến hành thống kê thu thập các số liệu, các kết quả nghiên cứu của các chương trình, dự án đã được thực hiện có liên quan Đồng thời thống kê, thu thập các số liệu đo đạc, khảo sát ngoài thực địa, tính toán trên bản đồ

2.3.2 Phương pháp bản đồ và GIS

Phương pháp bản đồ và GIS được sử dụng trong đề tài này để thể hiện các kết quả thu được trong quá trình thực hiện (chỉ ra phạm vi, mức độ của các đối

tượng bị ảnh hưởng) và được dùng để tạo ra các nền tảng cơ sở đầu vào mô hình toán

2.3.3 Phương pháp mô hình toán

Hiện nay trên thế giới có ba phương pháp thường được ứng dụng để xây dựng bản đồ ngập lụt, đó là:

* Phương pháp truyền thống: Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào điều tra thủy văn và địa hình

* Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào điều tra các trận lũ lớn đã xảy ra

* Xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào việc mô phỏng các mô hình thủy văn, thủy lực

Mỗi một phương pháp trên đây đều có các ưu nhược điểm riêng trong việc xây dựng và ước lượng diện tích ngập lụt Bản đồ ngập lụt xây dựng theo phương pháp truyền thống chỉ tái hiện lại hiện trạng ngập lụt, chưa mang tính dự báo nhưng nó vẫn mang ý nghĩa to lớn về nhiều mặt trong công tác chỉ huy phòng chống lũ lụt cũng như làm cơ sở để đánh giá, so sánh các nghiên cứu tiếp theo Tuy vậy phương pháp này tốn công, mất nhiều thời gian, không đáp ứng được nhu cầu thực tế và có những điểm người nghiên cứu không thể đo đạc được hoặc không thu thập được số liệu đo đạc

Việc xây dựng bản đồ ngập lụt dựa vào số liệu điều tra, thu thập từ nhiều trận lũ đã xảy ra là đáng tin cậy nhất, tuy nhiên dữ liệu và thông tin điều tra cho các trận lũ lớn là rất ít lại không có tính dự báo trong tương lai, do vậy nên hạn chế vào tính ứng dụng trong thực tế

Sử dụng công cụ mô phỏng, mô hình hóa bằng các mô hình thủy văn, thủy lực là rất cần thiết và có hiệu quả hơn rất nhiều và cũng là cách tiếp cận hiện đại

và đang được sử dụng rộng rãi trong thời gian gần đây cả trên thế giới và ở Việt Nam trong sự kết hợp với cả các lợi thế của phương pháp truyền thống Mặt khác, với sự phát triển của máy tính và các hệ thống thông tin, cơ sở dữ liệu, ngày càng có nhiều ứng dụng phát triển dựa trên nền hệ thống thông tin địa lý (GIS), mà xây dựng bản đồ ngập lụt là một trong những ứng dụng quan trọng, mạng lại nhiều lợi ích thiết thực trong thực tiễn công tác phòng chống lụt bão và

giảm nhẹ thiên tai Do vậy, trong nội dung của luận văn sẽ sử dụng các nhóm

mô hình thủy văn, thủy lực có khả năng ứng dụng trong xây dựng bản đồ ngập lụt, nhằm làm cơ sở lựa chọn phương pháp sử dụng cho khu vực nghiên cứu cùng với việc giới thiệu các quy trình và công cụ xây dựng bản đồ ngập lụt tích hợp kết quả mô phỏng bằng mô hình với hệ thống cơ sở dữ liệu GIS

- Phương pháp mô hình toán thủy văn:

Sử dụng mô hình thủy văn Mike Nam để tính toán xác định dòng chảy biên đầu vào cho các lưu vực sông, suối khu vực hạ lưu hồ Đồng Mỏ

- Phương pháp mô phỏng ngập lụt:

Sử dụng mô hình Mike Flood kết hợp giữa mô hình thủy lực 1 chiều Mike

11 và mô hình 2 chiều Mike 21 mô phỏng quá trình lan truyền sóng lũ và diễn biến ngập lụt vùng hạ lưu hồ Đồng Mỏ với các trường hợp khác nhau

2.4 Sử dụng mô hình Mike Nam, Mike 11, Mike 21, Mike Flood phục vụ tính toán ngập lụt

2.4.1 Giới thiệu về các mô hình

a) Giới thiệu vê mô hình Mike Nam (NAM)

- Tác giả sử dung mô hình NAM để mô phỏng quá trình mưa - dòng chảy diễn ra trên lưu vực Là một mô hình toán thủy văn, mô hình Nam bao gồm một tập hợp các biểu thức toán học đơn giản để mô phỏng các quá trình trong chu trình thuỷ văn Đây là một modul tính mưa từ dòng chảy trong bộ phần mềm thương mại Mike 11 do Viện Thủy lực Đan Mạch xây dựng và phát triển

Hình 2 11 Sơ đồ mô tả cấu trúc mô hình NAM