Nghiên cứu các cơ sở khoa học và thực tiễn để đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước mặt tỉnh ninh thuận và đề xuất các giải pháp thích ứng (tóm tắt)

Ứng dụng công nghệ GIS đánh giá chỉ số tổn thương tài nguyên nước ứng với các kịch bản BĐKH lưu vực sông Cái Ninh Thuận.. MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN Xây dựng phương pháp đánh giá tính dễ bị t

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

BÁO VĂN TUY

NGHIÊN CỨU CÁC CƠ SỞ KHOA HỌC

VÀ THỰC TIỄN ĐỂ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT TỈNH NINH THUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

Công trình được hoàn thành tại:

VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Địa chỉ: 142 Tô Hiến Thành, Quận 10, TP.Hồ Chí Minh Điện thoại: 08.38651132; Fax: 08.38655670

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn

Người hướng dẫn khoa học 2: GS.TS Nguyễn Kỳ Phùng

Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3:

Phản biện độc lập 1: PGS.TS Nguyễn Văn Thắng

Phản biện độc lập 2: PGS.TS Lê Anh Tuấn

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại vào lúc giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện

Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp.HCM

Thư viện Viện Môi trường và Tài nguyên - ĐHQG-HCM

CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CÁC BÀI BÁO

ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

Các bài báo

1/ Báo Văn Tuy Nguyễn Đinh Tuấn Đánh giá tính dễ bị tổn

thương tài nguyên nước mặt tỉnh Ninh Thuận Tạp chí Tài nguyên và

Môi trường 2016 (ISSN:1859-1477) Số 21 (251), 11-2016

2/ Báo văn Tuy, Nguyễn Đinh Tuấn Tính toán cân bằng nước tỉnh

Ninh Thuận ứng với các kịch bản Biến đổi khí hậu Tạp chí Môi

trường, 2016 (ISSN:1859-042X) Số chuyên đề 3, 11-2016

3/ Báo Văn Tuy, Trần Tuấn Hoàng, Lê Việt Hùng Ứng dụng

MIKE 11 mô phỏng xâm nhập mặn lưu vực sông cái theo các kịch bản BĐKH và nước biển dâng Tạp chí Rừng và Môi trường, 2015 (ISSN:

1859 - 1248) Số 71 trang 75

4/ Nguyễn Đinh Tuấn, Báo Văn Tuy, Nguyễn Kỳ Phùng Tác động

của BĐKH đến lĩnh vực NN tỉnh Ninh Thuận và giải pháp ứng phó

Tạp chí Tài nguyên và Môi trường, 2012 (ISSN: 1859 - 1477) Số 23 –(157) trang 23

Các tham luận liên quan luận án

1/ Báo Văn Tuy Ứng dụng MIKE 11 mô phỏng xâm nhập mặn lưu

vực sông cái theo các kịch bản BĐKH và nước biển dâng Tham luận

Hội thảo Khoa học thường niên, Phân viện KTTV-BĐKH Tp.HCM,

2014

2/ Nguyễn Đinh Tuấn, Báo văn Tuy Tác động của BĐKH và giải

pháp thích ứng ở Ninh Thuận Tham luận Hội thảo “Sử dụng hợp lý

và bảo vệ tài nguyên-môi trường khu vực Nam bộ” Đại học KHXH&NV, 2014

Các đề tài nghiên cứu khoa học

1/ Báo Văn Tuy Đánh giá xu thế xâm nhập mặn khu vực ven biển

Ninh Thuận trong bối cảnh biến đổi khí hậu và đề xuất giải pháp ứng phó Đề tài cấp trường 2015

2/ Báo Văn Tuy Ứng dụng GIS đánh giá tác động môi trường

trong qui hoạch sử dụng đất Đề tài cấp cơ sở 2012

3/ Báo văn Tuy Ứng dụng công nghệ GIS đánh giá chỉ số tổn thương tài nguyên nước ứng với các kịch bản BĐKH lưu vực sông Cái (Ninh Thuận) Đề tài cấp trường 2016

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN

Do tác động của BĐKH, tình trạng hạn hán thiếu nước thường xuyên xảy ra, làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến đến sản xuất và các hoạt động kinh tế của địa phương Hạn hán kéo theo xâm nhập mặn xảy ra trầm trọng Mặc dù đã có nhiều biện pháp khắc phục như xây

hồ, ngăn đập, theo dõi hạn hán, trồng rừng nhưng cũng không thể tránh khỏi khí hậu khắc nghiệt trong mùa khô với những đợt nắng nóng kéo dài làm suy giảm nhanh chóng lượng dòng chảy trên các sông suối trong tỉnh, dẫn đến tình trạng hạn hán và thiếu nước kéo dài trong suốt mùa khô hàng năm Bên cạnh đó, việc gia tăng dân số, phát triển kinh tế - xã hội cũng đang đặt tài nguyên trước nhiều sức ép lớn Trong bối cảnh như vậy, thì đánh giá tác động của BĐKH đến tài nguyên nước và đề xuất các giải pháp quản lý và khai thác bền vững là rất cần thiết, đóng góp cho phát triển của tỉnh

2 MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN

Xây dựng phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương tài nguyên nước; Đánh giá mức độ dễ bị tổn thương của tài nguyên nước trước các tác động của BĐKH và phát triển KT-XH và đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng tối ưu tài nguyên nước, thích ứng với biến đổi khí hậu

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước về phương pháp đánh giá tác động của BĐKH đến tài nguyên nước

- Tổng quan về điều kiện tự nhiên, KT-XH, tác động của BĐKH

- Xây dựng phương pháp tính toán chỉ số dễ bị tổn thương tài nguyên nước

- Tính toán dòng chảy và XNM ứng với các kịch bản BĐKH

- Tính toán chỉ số dễ bị tổn thương tài nguyên nước ở một số tiểu lưu vực chính

- Đề xuất giải pháp thích ứng trong điều kiện BĐKH

4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

- Đối tượng nghiên cứu của luận án: Tài nguyên nước mặt

- Phạm vi: tỉnh Ninh Thuận

5 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN

- Luận án xây dựng bộ chỉ thị đánh giá tính dễ bị tổn thương phù hợp với những vùng do tác động của BĐKH mà lượng mưa giữa

02 mùa có sự phân cực lớn Hơn nữa, phương pháp đánh giá còn tích hợp cả yếu tố xâm nhập mặn

- Kết quả luận án là nghiên cứu hoàn chỉnh về tác động của BĐKH đến tài nguyên nước từ trước đến nay tại tỉnh Do đó, nó sẽ là tài liệu tham khảo tốt nhất cho các nhà quản lý, nhà khoa học trong việc quản lý và qui hoạch, khai thác bền vững tài nguyên nước mặt của tỉnh

6 Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA LUẬN ÁN

Xây dựng phương pháp đánh giá tác động của BĐKH đến tài nguyên nước, làm cơ sở đề xuất giải pháp khai thác sử dụng nước tối

ưu, thích ứng với biến đổi khí hậu

7 Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN

Việc đánh giá tác động nhằm giúp các nhà quản lý có được một bức tranh toàn cảnh về tác động tổng hợp của BĐKH và quá trình phát triển KT-XH đến tài nguyên nước Từ đó, đề xuất giải pháp phù hợp nhất để quản lý

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH

Các phương pháp đánh giá có thể tóm tắt bằng bảng sau:

Qui mô và phạm vi tác động nhỏ, môi trường có thể kiểm soát

Khí hậu có thể khác so với quá khứ,

do đó không còn sự tương đồng giữa các khu vực hay thời gian nghiên cứu nữa

[10]

4 Phương pháp

mô hình

+ Đánh giá tác động tổng thể cho một ngành/lĩnh vực hoặc khu vực + Tính toán nhanh với nhiều kịch bản khác nhau

+ Không tương thích cho khu vực nhỏ do độ phân giải của các mô hình GCM hiện có

+ Không đánh giá được cực trị

[10]; [11]; [17];

[18];[19]

+ Số liệu để hiệu chỉnh và kiểm chứng mô hình không phải luôn có sẵn

+ Kết quả của mô hình khác nhau rất khác nhau

+ Phức tạp, khó sử dụng + Không có sự tham gia của cộng đồng, cá nhân có liên quan

+ Ít xem xét đến các yếu tố khác (non climatic stressor)

+ Chưa thực sự quan tâm đến sự tham gia của cộng đồng

+ Chưa đánh giá các yếu tố khác, ngoài BĐKH trong quá trình đánh giá tác động

[20]; [21]; [22]

5 + Có quan tâm đến sự tham gia của

cộng đồng như phương pháp đánh giá của UNDP-GEF

+ Có đề cập đến các tác nhân khác, ngoài tác nhân BĐKH (phương pháp đánh giá của UNDP-GEF, hoặc Klein(1999))

+ Tích hợp đánh giá rủi ro trong việc ra quyết định (phương pháp của UKCIP)

+ Chưa đánh giá được năng lực thích ứng của cộng đồng trong Đây

là phần rất quan trọng trong quá trình đánh giá tổn thương Cũng 1 tác động, nhưng giữa các cộng các nước phát triển và các nước đang hoặc chậm phát triển sẽ có những tổn thương khác nhau

- Chỉ đánh giá tổn thương vật lý của nguồn nước

[23]; [24]; [25]

- Dễ sử dụng

- Có thể kết hợp với các mô hình toán, nên có thể tính toán nhanh với các kịch bản khác nhau

- Chỉ đánh giá tổn thương tài nguyên nước theo năm khó chính xác

- Không tính đến xâm nhập mặn

- Không tích hợp cộng đồng

[27]; [29]; [30]; [31]

Nhận xét và chọn lựa các phương pháp đánh giá tài nguyên nước Ninh Thuận

Phương pháp đánh giá IPCC (E,S,AC) có nhiều ưu điểm như::

- Đánh giá tổng quan cho một khu vực, một ngành/lĩnh vực

- Tích hợp năng lực thích ứng trong đánh giá tổn thương

- Có thể kết hợp với các mô hình toán, tính toán nhanh với các kịch bản khác nhau

Vì vậy phương pháp đánh giá tổn thương f(E,S,AC) của IPCC là thích hợp nhưng cần xây dựng tham số E, S,

AC thế nào để có thể tích hợp được yếu tố xâm nhập mặn và tránh được khuyết điểm khi đánh giá theo năm

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC

2.1 KHUNG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH ĐẾN TNN

Phương pháp đánh giá tài nguyên nước cần thỏa mãn:

+ Đánh giá tổng quan cho một khu vực, một ngành/lĩnh vực + Tích hợp năng lực thích ứng trong đánh giá tổn thương

+ Kết hợp với mô hình toán, tính nhanh với nhiều kịch bản + Tính toán theo mùa

+ Lồng ghép yếu tố tham gia của cộng đồng

+ Tận dụng dữ liệu có sẵn

Hình 2.1 Sơ đồ đánh giá tác động tài nguyên nước

2.2 Xây dựng tham số cho hàm đánh giá tổn thương f(E, S, AC)

Hình 2.6 Liên kết mô hình DPSIR và tính dễ tổn thương IPCC

2.3 XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ

Các tham số đánh giá theo mô hình IPCC (2007) Vì vậy, sẽ có 3 tham

số chính là mức độ bị tác động (exposure), độ nhạy cảm (sensitivity)

và năng lực thích (adaptive capapcity) Mỗi thông số chính sẽ là hàm

tổ hợp của các tham số phụ

Tham số phụ dùng đánh giá tổn thương tài nguyên nước được đề xuất như sau:

Bảng 2.1 Các tham số đánh giá tổn thương Tham

Nguồn tham khảo

sẽ ảnh hưởng lớn đến nguồn nước cung cấp Dân số càng tăng, lượng nước trung bình trên mỗi đầu người càng giảm Từ đó, gia tăng tính dễ bị tổn thương

[25]

WPo (Water

pollution): Mức độ ô

nhiễm nguồn nước

Mức độ ô nhiễm nguồn nước ảnh hưởng rất lớn đến số lượng có thể sử dụng Ô nhễm càng cao, lượng nước sử dụng cho các ngành

ít đi, gia tăng áp lực Từ đó, dẫn đến khả năng dễ bị tổn thương của nguồn nước càng cao

[51]

Tham

Nguồn tham khảo

LC (Land cover):

Thảm phủ

Một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chế độ thủy văn, gia tăng bổ cập nguồn nước ngầm, giảm thiểu xói mòn và lũ lụt là thảm phủ Diện tích thực phủ càng ít thì khả năng dễ bị tổn thương càng lớn

Khả năng khai thác được tính thông qua tham số đại diện HDI:

Chỉ số phát triển con người (HDI1: Chỉ số GDP đầu người; HDI2: Chỉ số về tỷ lệ biết chữ; HDI3: Chỉ số về tuổi thọ trung bình) HDI càng lớn, khả năng khai thác nguồn nước tốt

[51]

3 Các tính các tham số cho hàm đánh giá tổn thương f(E, S, AC)

Bảng 2.2 Cách tính các tham số trong mô hình đánh giá tổn thương

WS (Water shortage): Hệ số khan hiếm

nguồn nước được thể hiện bởi lượng

nước khả thi theo mùa (mùa khô và mùa

mưa) trên toàn lưu vực tính theo đầu

người (lượng nước tính theo đầu người

trung bình trên toàn thế giới là 1.700m3/

0

)(

Rtb R

Rtb R Rtb

R Rtb WS

R: Lượng mưa theo mùa Rtb: lượng nước tính trên đầu người theo mùa (trên thế giới)

WS: 0-1 0: Không 1: Cực kỳ khan hiếm

WV (Water variability): Hệ số biến

động nguồn nước, thể hiện mức độ tác

động của BĐKH Hệ số thể hiện bằng tỷ

số độ lệch chuẩn mưa lượng mưa trung

bình theo mùa và tổng lượng mưa trung

) 3 0 ( 3 0

V V V

C C C WV

Cv= (Độ lệch chuẩn mưa lượng mưa trung bình theo mùa/Tổng lượng mưa trung bình theo mùa)

WV: 0-1 0: Không 1: Biến thiên lớn

WPr (Water pressure): Hệ số sức ép

nguồn nước là phần trăm nhu cầu nước

so với tổng lượng nước tự nhiên W

W

WPr u

Wu Tổng nhu cầu nước trên toàn lưu vực;

W: Tổng lượng nước tự nhiên trên toàn lưu vực

WPr: 0-1 0: Không 1: Sức ép lớn

WPo (Water pollution): Hệ số này được

tính bằng tổng lượng nước thải không

qua xử lý được thải vào nguồn nước và

tổng lượng nước trên toàn lưu vực

W

W WPo w

Ww Tổng lượng nước thải trên toàn lưu vực;

W: Tổng lượng nước tự nhiên trên toàn lưu vực

WPo: 0-1 0: Không 1: Cực kỳ ô nhiễm

LC (Land cover): Diện tích thực phủ

SWI (Sea water intrusion):Sự gia tăng

xâm nhập mặn là nguồn nước ngọt ít đi,

WG (Water governance): Khả năng

Tham số phụ Cách tính Ngưỡng 4/Năng lực thưc thi (0-0,25) (4)

năng khai thác nguồn nước được tính

thong quant ham số đại diện HDI

(Human Development Index): Chỉ số

phát triển con người bao gồm 03 chỉ số:

HDI1: Chỉ số GDP đầu người

HDI2: Chỉ số về tỷ lệ biết chữ

HDI3: Chỉ số về tuổi thọ trung bình

) HDI + HDI + HDI ( 3

lg(GDPmax)

lg(GDPmin)-

lg(GDP)

=HDI1

HDI2: Chỉ số về tỷ lệ biết chữ và đi học (chỉ số trí thức)

Bảng 2.3 Tham số năng lực quản lý Yếu tố

Thể chế chặt chẽ

Có chính sách chi tiết Năng lực

Cơ chế cộng đồng thực thi hiệu quả Năng lực

Phối hợp triển khai các chương trình hiệu quả Chỉ số tổn thương được tính

Exposure (E) E = WS*e1 + WV*e2

Sensitivity(S) S = WPr*s1 + WPo*s2+ LC*s3 + SWI*s4

Adaptive capacity(AC) AC = HDI*ac1+ WG*ac2

Chỉ số tổn thương (WVI) WVI = [(E + S + (1-AC)]/3

Trong đó: ei, si, aci (i = 1,2,3,4): trọng số các tham số thành phần

Bảng 2.4 Phân cấp mức độ dễ bị tổn thương

(0,0 - 0.2) Khả năng dễ bị tổn thương thấp Lưu vực phát triển

bền vững

(0,2 - 0,4) Khả năng dễ bị tổn thương trung bình thấp

(0,4 - 0,6) Khả năng dễ bị tổn thương trung bình cao Cần nâng

cao năng lực quản lý TNN

(0,6 - 0,8) Khả năng dễ bị tổn thương cao Lưu vực đang bị sức

ép nghiêm trọng về nguồn nước Chú trọng khả năng khai thác và quản lý TNN

(0,8 - 1,0) Khả năng dễ bị tổn thương rất cao Lưu vực đang bị

sức ép nghiêm trọng về nguồn nước Cần đầu tư hoàn thiện cơ sở hạ tầng khai thác TNN cũng như chuyển đổi cách quản lý TNN

2.4 PHÂN VÙNG CÂN BẰNG

Cơ sở để phân vùng cân bằng nước là: (1) Dựa vào điều kiện tự nhiên, địa hình; (2) Căn cứ nhu cầu, đặc điểm sử dụng nước, các hộ ngành sử dụng nước và nguồn cấp nước; (3) Dựa theo các hệ thống công trình khai thác, sử dụng tài nguyên nước kết hợp với địa giới hành chính và đơn vị quản lý hệ thống công trình khai thác sử dụng nước

Hình 2.14 Bản đồ phân vùng cân bằng tính toán

Bảng 2.11 Phân chia các tiểu lưu vực

Diện tích lưu vực (km2) Trong tỉnh

Ngoài tỉnh

1 Tiểu lưu vực sông Ông và thượng

TT Lưu vực

Diện tích lưu vực (km2) Trong tỉnh Ngoài tỉnh

2 Tiểu lưu vực sông Sắt - Trà Co 418

3 Tiểu lưu vực sông Than 424 159,7

4 Tiểu lưu vực Cho Mo – Suối Ngang 188

5 Tiểu sông Trâu và các lưu vực sông

6 Tiểu lưu vực sông suối ven Biển phía

7 Tiểu lưu vực sông Quao 261

8 Tiểu lưu vực sông Lu 390 47

9 Tiểu lưu vực sông suối ven biển phía

10 Tiểu lưu vực Phan Rang 112

2.5 CÁC MÔ HÌNH ĐƯỢC SỬ DỤNG

a/ Mô hình thủy văn: Mô hình NAM được sử dụng để khôi phục

số liệu và tính toán dòng chảy, là dữ liệu đầu vào tính toán các tham

số thành phần của chỉ số tổn thương

b/ Mô hình thủy lực: Mô hình MIKE 11 được sử dụng để tính toán, đánh giá tác động của BĐKH đến xâm nhập mặn và là dữ liệu đầu vào tính toán tham số thành phần của chỉ số tổn thương

2.6 PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN

a/ Kịch bản BĐKH dùng trong tính toán lượng nước đến: kịch bản trung bình B2 của Bộ TN&MT 2012

b/ Tính toán lượng nước đến ở các thời điểm 2014, 2020 và

2030 ở tần suất 85% khi không và có xét đến qui hoạch hồ chứa c/ Tính toán kịch bản xâm nhập mặn ở 2014, 2020, 2030 theo kịch bản nước biển dâng của Bộ TN&MT 2012

d/ Tính toán chỉ số dễ bị tổn thương

- KB1: Tính toán cho từng mùa (khô và mưa) ở 2014, 2020 và

2030 trong trường hợp chưa xét đến qui hoạch hồ chứa trong tương lai

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG ỨNG VỚI KỊCH BẢN BĐKH 3.1.1.LƯỢNG NƯỚC ĐẾN

3.1.1.1 Lượng nước tiềm năng (chưa xét đến công trình hồ chứa)

Tổng lượng nước tiềm năng cả năm ở tần suất 85% ở 2014 là 1.892 triệu m3, 2020 là 1.912 triệu m3, tăng 20 triệu m3

giai đoạn 2014-2020 và 2030 là 1.926 triệu m3, tăng 14 triệu m3 2020-3020 Tuy nhiên, lượng nước phân bố không đều Chỉ riêng lượng nước đến

từ các tiểu lưu vực thượng nguồn sông Cái (tiểu lưu vực sông Sắt, sông Than, sông Cho Mo và sông Ông) chiếm khoảng 1.600 triệu m3(2014 là 1.584 triệu m3, 2020 1.599 triệu m3

3.1.1.2 Lượng nước tính toán có xét đến công trình hồ chứa

Kết quả tính toán lượng nước đến ứng với tần suất 85% với số

hồ hiện ở 2014, 2020 và 2030 là 1.184 triệu m3, 1.194 triệu m3 và