Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE BASIN đánh giá cân bằng nước cho tỉnh phú thọ trong bối cảnh biến đổi khí hậu

- Ứng dụng thành công mô hình CROPWAT tính nhu cầu nước nông nghiệp và xác định nhu cầu nước của các ngành hiện trạng và tương lai - Kết quả tính toán cân bằng nước theo quy hoạch phát t

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE BASIN ĐÁNH GIÁ CÂN BẰNG NƯỚC CHO TỈNH PHÚ THỌ

TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

CHUYÊN NGÀNH: KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

VŨ KHẮC TÚ

HÀ NỘI - 2019

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE BASIN ĐÁNH GIÁ CÂN BẰNG NƯỚC CHO TỈNH PHÚ THỌ

TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

CHUYÊN NGÀNH: KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

VŨ KHẮC TÚ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS TRƯƠNG VÂN ANH

HÀ NỘI - 2019

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: TS.Trương Vân Anh

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Kiên Dũng

Cán bộ chấm phản biện 2: PGS.TS Hoàng Minh Tuyển

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Ngày 21 tháng 01 năm 2019

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Họ và tên học viên : Vũ Khắc Tú

Lớp : CH2BT Khóa: 2016- 2018

Cán bộ hướng dẫn: Ts Trương Vân Anh

Tên đề tài : Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE BASIN đánh giá cân bằng nước cho tỉnh Phú Thọ trong bối cảnh biến đổi khí hậu

Tóm tắt

Tóm tắt luận văn cao học Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE BASIN đánh giá cân bằng nước cho tỉnh Phú Thọ trong bối cảnh biến đổi khí hậu

1 Mục tiêu của luận văn

Nghiên cứu công cụ mô hình MIKE BASIN trong bài toán cân bằng nước

Đánh giá trữ lượng tài nguyên nước hiện trạng và trong tương lai trong bối cảnh biến đổi khí hậu

2 Phạm vi nghiên cứu

Tài nguyên nước tỉnh Phú Thọ

3 Ý nghĩa của luận văn

- Về ý nghĩa khoa học: Đã sử dụng mô hình MIKE BASIN cân bằng nước tỉnh Phú Thọ hiện trạng và trong tương lai trong bối cảnh biến đổi khí hậu

- Về ý nghĩa thực tiễn: Từ đó làm cơ sở cho việc quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên nước

4 Kết quả

- Đã ứng dụng thành công mô hình MIKE NAM, MIKE MUSKINGUM tính toán dòng chảy đến từng tiểu lưu vực

- Ứng dụng thành công mô hình CROPWAT tính nhu cầu nước nông nghiệp

và xác định nhu cầu nước của các ngành hiện trạng và tương lai

- Kết quả tính toán cân bằng nước theo quy hoạch phát triển kinh tế xã hội đến năm 2030 bằng mô hình MIKE BASIN trong bối cảnh biến đổi khí hậu cho thấy tình trạng thiếu nước tập chung vào mùa kiệt tại 5 tiểu lưu vực là PT_TNG1, PT_TNG2, PT_TPL53, PT_TDD, PT_TPL61 với tổng lượng thiếu hụt là 8,71.106

m3/năm so với hiện trạng là 1,83 106 m3/năm

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS.Trương Vân Anh

Các số liệu, những kết luận được trình bày trong luận văn này trung thực và chưa từng được công bố dưới bất kì hình thức nào

Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Học viên

Vũ Khắc Tú

LỜI CẢM ƠN

Qua một thời gian nghiên cứu thực hiện, đến nay luận văn thạc sĩ đề tài

“Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE BASIN đánh giá cân bằng nước cho tỉnh Phú Thọ trong bối cảnh biến đổi khí hậu” đã hoàn thành

Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.Trương Vân Anh, người đã tận tình và hướng dẫn, góp ý chỉ bảo trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

Học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, cô giáo trong Khoa Khí tượng – Thủy văn, Phòng Đào tạo sau Đại học – Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức chuyên môn trong suốt quá trình học tập

Với thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, học viên rất mong nhận được sự góp ý của các thầy, cô giáo, các cán bộ khoa học và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn

Hà Nội, tháng năm 2018

Học viên

Vũ Khắc Tú

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu của luận văn 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Nội dung nghiên cứu 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG NƯỚC VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về cân bằng nước hệ thống 3

1.2 Các nghiên cứu trước đây liên quan đến cân bằng nước 4

1.3 Tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước 6

1.3.1 Trên thế giới 6

1.3.2 Việt Nam 7

1.4 Giới thiệu một số mô hình 8

1.4.1 Các mô hình tính lượng nước đến 8

1.4.2 Mô hình tính nhu cầu nước 10

1.4.3 Các mô hình tính cân bằng nước 10

1.5 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 12

1.5.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 12

1.5.2 Đặc điểm khí hậu và mạng lưới sông ngòi 15

1.5.3 Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội 23

1.6 Mục tiêu phát triển và các chỉ tiêu kinh tế xã hội chủ yếu 27

1.6.1 Mục tiêu phát triển xã hội 27

1.6.2 Định hướng phát triển các ngành 28

1.7 Hiện trạng khai thác, sử dụng nước 30

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 Tóm tắt cơ sở lý thuyết mô hình 34

2.1.1 Mô hình NAM 34

2.1.2 Mô hình CROPWAT 37

2.1.3 Mô hình MIKE BASIN 39

2.2 Cơ sở số liệu 41

2.2.1 Số liệu tính toán 41

2.3 Phương pháp nghiên cứu 42

2.3.1 Cơ sở lựa chọn phương pháp 42

2.3.2 Phương án cân bằng tài nguyên nước mặt 43

1.2 Kịch bản BĐKH tỉnh Phú Thọ 43

2.4 Chỉ tiêu cấp nước 44

2.4.1 Hiện trạng 44

2.4.2 Tương lai 48

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE BASIN CÂN BẰNG NƯỚC CHO TỈNH PHÚ THỌ 51

3.1 Phân vùng tiểu vùng dùng nước 51

3.3.1 Nguyên tắc phân vùng sử dụng nước 51

3.3.2 Phân vùng sử dụng nước tỉnh Phú Thọ 51

3.2 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 54

3.2.1 MIKE NAM 54

3.2.2 MIKE 11-Muskingum 57

3.3 Tính toán cân bằng nước điều kiện hiện tại 60

3.3.1 Lượng nước đến các tiểu vùng 62

3.3.2 Tính toán nhu cầu nước của các tiểu vùng 63

3.3.4 Tính toán cân bằng nước hiện trạng cho tỉnh Phú Thọ 66

3.4 Tính toán cân bằng nước trong điều kiện BĐKH 72

3.4.1 Lượng nước đến các tiểu vùng 72

3.4.2 Lượng nước đến theo kịch bản BDKH 75

3.4.3 Nhu cầu nước theo kịch bản BĐKH 76

3.4.4 Tính toán cân bằng nước tương lai theo kịch bản BĐKH 80

Hình 3.22 Bản đồ % lượng thiếu hụt nước cấp năm 2030 87

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89

1 Kết luận 89

2 Kiến nghị 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

PHỤ LỤC 94

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

MIKE: Bộ mô hình thủy lực và thủy văn lưu vực Viện Thủy lực Đan Mạch; NAM: Mô hình dòng chảy của Đan Mạch (Nedbor-AfstromningsModel); SWAT: Mô hình mô phỏng dòng chảy mặt qua độ ẩm đất (Soil and Water Assessment Tool);

IPPC: Công ước bảo vệ thực vật quốc tế (International Plant Protection Convention);

IMRR: Integrated and sustainable water Management of Red- Thai Binh Rivers System in changing climate;

SRES: Báo cáo về các kịch bản phát thải (Special Report on Emissions Scenarios);

WEAP: Mô hình hệ thống đánh giá và phát triển nguồn nước (Water Evaluation and Planning System);

CROPWAT: Mô hình tính nhu cầu tưới của cây trồng theo chỉ tiêu sinh thái; BASINS: Mô hình được xây dựng bởi Cơ quan Bảo vệ Môi trường (Hoa Kỳ); MIKE BASIN: Mô hình tính cân bằng nước hệ thống cho lưu vực;

BĐKH: Biến đổi khí hậu;

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ hành chính tỉnh Phú Thọ 13

Hình 1.2 Diện tích đất đai tỉnh Phú Thọ giai đoạn 2005 – 2017 15

Hình 1.3 Sơ đồ mạng lưới trạm khí tượng thủy văn trên tỉnh Phú Thọ 19

Hình 1.4 Phân phối mưa theo mùa 20

Hình 1.5 Phân phối mưa theo tháng 21

Hình 1.6 Phân phối mùa mưa theo 3 tháng lớn nhất và nhỏ nhất 21

Hình 3.1 Vị trí các tiểu vùng 53

Hình 3.2 Đường quá trình lưu lượng tính toán và thực đo trạm Thanh Sơn năm 1999 (hiệu chỉnh) 55

Hình 3.4 Đường quá trình tính toán thực đo trên sông Thao (hiệu chỉnh) 56

Hình 3.5 Đường quá trình tính toán thực đo trên sông Thao (kiểm định) 56

Hình 3.6 Đường quá trình tính toán thực đo trạm Hàm Yên trên sông Lô (hiệu chỉnh) 57

Hình 3.7 Đường quá trình tính toán thực đo trạm Hàm Yên trên sông Lô (kiểm định) 57

Hình 3.8 Đường quá trình tính toán và thực đo trạm Vụ Quang trên sông Lô (Hiệu chỉnh) 59

Hình 3.9 Đường quá trình tính toán và thực đo trạm Vụ Quang trên sông Lô (Kiểm định) 59

Hình 3.10 Sơ đồ hóa tính cân bằng nước tỉnh Phú Thọ 61

Hình 3.11 Nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt tỉnh Phú Thọ theo năm hiện trạng 63

Hình 3.12 Nhu cầu nước công nghiệp tỉnh Phú Thọ theo năm hiện trạng 64

Hình 3.13 Tổng hợp nhu cầu nước nông nghiệp năm hiện trạng 65

Hình 3.14 Tổng hợp nhu cầu nước cho các tiểu vùng theo năm hiện trạng 65

Hình 3.15 Số hóa hệ thống sông suối khu vực nghiên cứu 66

Hình 3.16 Thiết lập số liệu các ngành sử dụng nước 67

Hình 3.17 Bản đồ phần trăm lượng nước thiếu hụt năm hiện trạng 71

Hình 3.18 Dự báo nhu cầu nước sinh hoạt, dịch vụ tỉnh Phú Thọ năm 2030 77 Hình 3.19 Dự báo nhu cầu nước công nghiệp tỉnh Phú Thọ năm 2030 78 Hình 3.20 Tổng hợp nhu cầu nước nông nghiệp tỉnh Phú Thọ năm 2030 79 Hình 3.21 Tổng hợp nhu cầu nước cho các tiểu vùng theo năm 2030 theo kịch bản BKKH 79 Hình 3.22 Bản đồ % lượng thiếu hụt nước cấp năm 2030 87

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Nhiệt độ bình quân tháng, năm tại các trạm quan trắc thời kỳ 1959 -2017 15

Bảng 1.2 Tổng số giờ nắng tháng, năm tại trạm quan trắc thời kỳ 1959- 2017 16

Bảng 1.3 Lượng bốc hơi tháng, trung bình năm tại các trạm quan trắc thời kỳ 1959 -2017 16

Bảng 1.4 Độ ẩm bình quân tháng, năm tại các trạm quan trắc thời kỳ 1959-2017 17 Bảng 1.5 Danh sách mạng lưới trạm khí tượng và lượng mưa bình quân trên địa bàn tỉnh Phú Thọ 17

Bảng 1.6 Cơ cấu kinh tế và cơ cấu lao động một số năm 25

Bảng 1.7 Tổng hợp một số chỉ tiêu phát triển kinh tế xã hội đến năm 2030 28

Bảng 2.1 Các trạm khí tượng, thủy văn được đưa vào tính toán 41

Bảng 2.2 Tiêu chuẩn cấp nước cho hoạt động dịch vụ, công cộng 45

Bảng 2.3 Mức tưới của các loại cây trồng năm hiện trạng 46

Bảng 2.4 Tiêu chuẩn cấp nước cho các loại vật nuôi 47

Bảng 2.5 Tiêu chuẩn cấp nước cho thủy sản nước ngọt 47

Bảng 2.6 Tiêu chuẩn cấp nước cho hoạt động dịch vụ, công cộng 49

Bảng 2.7 Mức tưới của các loại cây trồng tương lai theo kịch bản BĐKH 50

Bảng 3.1 Bộ thông số mô hình MIKE NAM 54

Bảng 3.2 Chỉ số NASH hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE NAM 54

Bảng 3.3 Hệ số NASH hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE 11 59

Bảng 3.4 Kết quả tính toán lượng dòng chảy đến tại các tiểu lưu vực năm 2017 bằng mô hình MIKE NAM 62

Bảng 3.5 Tổng hợp kết quả cân bằng nước cho năm hiện trạng (năm 2017) 68

Bảng 3.6 Biến đổi nhiệt độ trung bình các mùa theo kịch bản RCP4.5 so với thời kỳ cơ sở 72

Bảng 3.7 Biến đổi lượng mưa (%) các mùa theo kịch bản RCP4.5 so với thời kỳ cơ sở 72

Bảng 3.8 Kết quả tính toán lượng dòng chảy đến tại các tiểu lưu vực năm 2030 bằng mô hình MIKE NAM 75 Bảng 3.9 Kết quả tính toán lượng dòng chảy đến trên sông Lô năm 2030 76 Bảng 3.10 Tổng hợp kết quả cân bằng nước cho tương lai ứng với kịch bản BDKH (năm 2030) 84

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Phú Thọ là một tỉnh trung du miền núi, cửa ngõ phía Tây của thủ đô Hà Nội,

và là nơi trung chuyển và giao lưu kinh tế giữa các tỉnh đồng bằng và miền núi phía Bắc Tài nguyên nước tỉnh Phú Thọ tương đối phong phú, phần lớn là do lượng nước mặt từ bên ngoài chảy vào Trong tỉnh Phú Thọ có 3 hệ thống sông lớn là: sông Đà, sông Lô, sông Thao Mặc dù có lượng nước tương đối phong phú nhưng phân bố không đều theo không gian và thời gian Cộng với việc chất lượng nước sông trên một số sông đang có dấu hiệu giảm sút làm ảnh hưởng đến lượng nước cấp cho các nhu cầu thiết yếu để phát triển kinh tế trong vùng

Trong quá trình phát triển kinh tế xã hội, tỉnh là nơi tập chung nhiều các khu công nghiệp, cụm công nghiệp, các công ty xí nghiệp, làng nghề, du lịch v v Để thực hiện những bước đi này cần phải sử dụng nguồn nước với lượng khai thác là lớn Cộng với việc dân số ngày một tăng nhanh do đó nhu cầu nước sinh hoạt của người dân lại là một vấn đề cần giải quyết Mặc dù những năm gần đây được quan tâm đầu tư nhiều công trình cấp nước để phục vụ sinh hoạt, phục vụ công nghiệp, xây dựng nhiều công trình thủy lợi, hồ chứa phục vụ cho nông nghiệp và thủy điện Tuy nhiên Phú Thọ là tỉnh nằm trong khu vực Trung du miền núi Bắc Bộ có nhiều đồi núi, địa hình, địa mạo rất phức tạp Bề mặt địa hình bị phân cắt mạnh mẽ, độ dốc địa hình vùng núi tương đối lớn, các suối ngắn, hẹp và có nơi chỉ tồn tại nước theo mùa Do đó, tình trạng lũ lụt trong mùa mưa, hạn hán trong mùa khô vẫn thường xuyên xảy ra tại nhiều địa phương miền núi trong Tỉnh Thêm vào đó ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đang có những tác động nhất định đến trữ lượng nước của tỉnh Hơn hết nguyên nhân chính gây ra tình trạng thiếu nước là do thiếu tính đánh giá về nguồn nước Việc sử dụng tài nguyên nước chưa cân đối, chưa đưa ra các mục tiêu ưu tiên để đạt được những lợi ích cao, khai thác sao cho hợp lý

Trước tình hình đó để tháo gỡ vấn đề trên tác giả đưa ra nghiên cứu “Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE BASIN đánh giá cân bằng nước cho tỉnh Phú Thọ trong bối cảnh biến đổi khí hậu” để từ đó tìm ra phương án giải quyết cho các vấn

đề an sinh và phát triển kinh tế của Tỉnh

2 Mục tiêu của luận văn

Nghiên cứu công cụ mô hình MIKE BASIN trong bài toán cân bằng nước;

Đánh giá trữ lượng tài nguyên nước hiện trạng và trong tương lai trong bối cảnh biến đổi khí hậu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Tài nguyên nước mặt tỉnh Phú Thọ

4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thống kê, phân tích tài liệu:

Thu thập các thông tin, tài liệu gồm các tài liệu có liên quan đến kinh tế - xã hội, thủy văn, lượng mưa hàng năm, tài nguyên môi trường của khu vực nghiên cứu được sử dụng

Cropwat: Tính toán nhu cầu nước cho nông nghiệp;

MIKE NAM: Tính toán tương quan giữa lượng mưa – dòng chảy mặt theo thời gian và không gian trong vùng;

MIKE 11 –Muskingum: Tính toán dòng chảy mặt theo thời gian

5 Nội dung nghiên cứu

Xác định lượng nước trên mỗi tiểu lưu vực hiện trạng và tương lai

Xác định các tiêu chuẩn và chỉ tiêu dùng nước của các ngành hiện trạng và tương lai;

Xác định nhu cầu sử dụng nước hiện trạng và dự báo nhu cầu ứng

Áp dụng mô hình MIKE BASIN đánh giá cân bằng nước từ đó đưa ra các giải pháp cụ thể

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG NƯỚC VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về cân bằng nước hệ thống

Theo Van te Chow người đầu tiên sử dụng thuật ngữ hệ thống nguồn nước để

mô tả các lĩnh vực kỹ thuật của thuỷ văn, thủy lực và tài nguyên nước Hệ thống nguồn nước cũng đồng thời được sử dụng để đề cập tới các dự án nước bao gồm các

hệ thống trữ nước mặt, hệ thống nước ngầm, hệ thống phân phối nước, hệ thống kiểm soát lũ, và hệ thống tiêu nước

Theo quan điểm hệ thống, hệ thống nguồn nước được định nghĩa như sau: “Hệ thống nguồn nước là một hệ thống phức tạp bao gồm tài nguyên nước, các công trình khai thác nguồn nước, các yêu cầu về nước cùng với mối quan hệ tương tác giữa chúng và chịu tác động của môi trường lên nó”

Cân bằng nước hệ thống là một vấn đề rất xưa nhưng lại luôn mới, nó vừa là phương pháp, vừa là đối tượng nghiên cứu Cân bằng nước là mối quan hệ định lượng giữa nước đến và đi của hệ thống nguồn nước Lượng nước đi gồm bốc thoát hơi nước, ngấm xuống tầng sâu, nước cấp cho các nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực và dòng chảy ra khỏi lưu vực Lượng nước đến hệ thống được thể hiện dưới các dạng nước mưa, dòng chảy và nước hồi quy sau khi sử dụng

Cân bằng nước hệ thống là sự cân bằng tổng thể giữa tài nguyên nước của hệ thống; định lượng nước đến, đi khỏi hệ thống, trong đó đã bao gồm các yêu cầu về nước và khả năng điều tiết chúng Từ đó đánh giá sự tương tác về nước giữa các thành phần trong hệ thống, các tác động của môi trường lên nó và đề ra các biện pháp khai thác, bảo vệ nguồn nước một cách hợp lý

Việc nghiên cứu cân bằng nước có ý nghĩa rất lớn cả về lý thuyết và thực tiễn

Từ góc độ lý thuyết, phương trình cân bằng nước cho phép ta cắt nghĩa nguyên nhân, các hiện tượng, chế độ thủy văn của một khu vực xác định, đánh giá các số hạng trong cán cân nước và mối quan hệ tương tác giữa chúng Nghiên cứu cân

bằng nước cho phép định lượng đầy đủ và chính xác tài nguyên nước để tìm ra phương thức sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên quý giá này

Trên quan điểm đó bài toán cân bằng nước hệ thống đã tập trung giải quyết các vấn đề: Phân các khu dùng nước khác nhau; Nhu cầu nước của của các đơn vị

sử dụng nguồn nước; từ đó tính toán cân bằng nước cho khu dùng nước

1.2 Các nghiên cứu trước đây liên quan đến cân bằng nước

Ngoài nước

Mingan, S., M Huang, L Zhang và Y Li, đã ứng dụng mô hình WAVES tính toán cân bằng nước lưu vực sông Hoàng Hà từ đó làm cơ sở quản lý nông nghiệp bền vững ở Trung Quốc

A Abu-Saleem, Y.Al-Zubi, O.Rimawi N.Alouran,[4] đã ứng dụng được mô hình WetSpass để cân bằng nước lưu vực Hasa từ đó làm cơ sở cho việc quy hoạch

sử dụng hợp lý tài nguyên nước

A Ghandhari and S.M.R Alavi Moghaddam [5] đã ứng dụng mô hình Weap cân bằng nước cho năm lưu vực sông lớn ở phía Đông Bắc Iran từ đó làm cơ sở cho việc quy hoạch quản lý tài nguyên nước một cách hợp lý

Najjar, RG, [6] Kết quả đạt được đã ứng dụng mô hình Weap cân bằng nước cho sông Susquehanna và ứng phó với BĐKH

Agung Budipriyantoa, Mohamad Khoiria, Wien Lestaria, Askur Rahman,

2015, [7] đã sử dụng được phương pháp Thornthwaite để tính toán được sự thoát hơi trong cân bằng nước tại đảo nhỏ ở Indonesia

Trong nước

Hệ thống mạng lưới sông ngòi nước ta rất lớn và bao trùm gần như toàn bộ diện tích đất tự nhiên toàn quốc Nhưng phần lớn lưu vực các con sông lớn lại nằm ngoài lãnh thổ nước ta nên gặp nhiều khó khăn trong việc quản lý tổng hợp lưu vực sông Trong khi các hoạt động khai thác tài nguyên nước ngày một tăng cao thì công tác quản lý tài nguyên nước vẫn chưa được đồng bộ dẫn đến thiếu hụt nước cho một số nhu cầu thiết yếu

Năm 1993 ban hành luật Bảo vệ Môi trương, năm 1998 ban hành luật Tài nguyên Nước, ngày 16 tháng 5 năm 2000 Thủ tướng Chính phủ đã ra quyết định thành lập Hội đồng Quốc gia về Tài nguyên Nước, do Phó Thủ Tướng làm chủ tịch

Ở nước ta, hiện tượng thiếu nước trên lưu vực sông đã, đang là một thực tế Những nghiên cứu, báo cáo chỉ mới dùng lại ở mức độ áp dụng cho lưu vực nghiên cứu mà chưa đánh giá được tổng quát cho các lưu vực khác Từ đó dẫn đến việc quản lý tổng hợp tài nguyên nước vẫn còn hạn chế, chưa có độ chính xác cao

Tình hình nghiên cứu

- Hà Thị Hồng Vân [14] đã ứng dụng mô hình Weap tính toán phân bổ nước mặt cho các lưu vực song tỉnh Hà Nam từ đó làm cơ sở cho việc quy hoạch hợp lý tài nguyên nước;

- Ngô Chí Tuấn[15] đã ứng dụng mô hình MIKE BASIN để cân bằng nước hệ thống lưu vực sông Thạch Hãn từ đó làm cơ sở cho việc quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên nước;

- Hoàng Thanh Sơn[16] đã tính toán cân bằng nước hệ thống lưu vực sông làm

cơ sở cho việc quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên nước của lưu vực sông này;

- Nguyễn Phương Nhung [17] đã khôi phục được số liệu mưa từ mô hình Mike Nam và tính toán được nhu cầu dùng nước cho tưới của các tiểu lưu lực bằng mô hình Cropwat kết hợp với mô hình Mike Basin từ đó cân bằng nước hệ thống sông Cầu trong luận văn thạc sĩ của mình;

- Trần Kim Châu [18] đã kết hợp được các phần mềm Swat, Cropwat và Weap thành công cụ tính toán cân bằng nước hoàn chỉnh cho lưu vực Sesan, Tây Nguyên; Đặng Đình Khá, Trần Ngọc Anh, Mai Thị Nga [19] đã ứng dụng mô hình Weap đánh giá và phân tích cân bằng nước hiện tại (2012) và tương lai (2020) Nhìn chung, các nghiên cứu trên đã bước đầu ứng dụng thành công các mô hình trong việc tính toán cân bằng nước hệ thống Đây sẽ là tiền đề cho tính khả thi của luận văn “Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE BASIN đánh giá cân bằng nước cho tỉnh Phú Thọ trong bối cảnh biến đổi khí hậu”

1.3 Tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước

Như đã biết, nguyên nhân gây ra BĐKH mà cốt lõi là sự nóng lên toàn cầu chính là do sự tăng lên không ngừng của lượng “khí nhà kính” nhân tạo, phát thải từ nhiều nguồn khác nhau như công nghiệp, giao thông vận tải, phá rừng,… do sự tăng dân số thế giới, tốc độ phát triển kinh tế vv

Sự biến đổi khí hậu toàn cầu đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng, có ảnh hưởng rất lớn đến tài nguyên nước Biểu hiện rõ nhất là băng tan, nước biển dâng cao, xuất hiện nhiều hiện tượng thời tiết cực đoan, bất thường không theo quy luật như hạn hán kéo dài, sóng thần, động đất gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường sống cũng như phát triển kinh tế xã hội

1.3.1 Trên thế giới

Theo báo cáo đánh giá của IPCC, Biến đổi khí hậu toàn cầu sẽ tiếp tục diễn biến phức tạp trong thế kỷ 21 do lượng phát thải các khí nhà kính đang tiếp tục tăng:

Nồng độ CO2 tăng khoảng 60% vào năm 2050 và đạt 535– 983 ppm vào năm

100 (tăng 41-158% so với năm 2006);

Nồng độ CH4 đạt 1.46-3.39 ppm vào năm 2100 (giảm 18% hoặc tăng 91% so với năm 2006);

Theo như cuốn sách “ Tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước Việt Nam, 2011” của tác giả Hoàng Minh Tuyển và cộng sự, do ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính, nhiệt độ Trái đất tiếp tục tăng Nhiệt độ tăng làm băng ở hai cưc tan

đó là nguyên nhân cốt lõi của việc nước biển dâng Rất nhiều thành phố trên thế giới sẽ biến mất một phần diện tích đất do nước biển dâng, điển hình như các nước Bangladesh, Ấn Độ, Trung Quốc Các lớp băng ở Châu Á đang tan nhanh hơn trong những năm gần đây, đặt biệt là các lớp băng Zerafshan, Abramove và các lớp băng khác trên cao nguyên Tây Tạng; Băng tan sẽ làm gia tăng lượng bùn, lũ lụt, trượt lở

đá và ảnh hưởng bất lợi đến các nguồn tài nguyên nước trong 2- 3 thập kỷ tới cũng như ảnh hưởng đến người dân có điều kiện sản xuất sinh hoạt phụ thuộc vào nguồn nước từ băng tan;

1.3.2 Việt Nam

Cũng như các nước trong khu vực Đông Nam Á, biến đổi khí hậu đã, đang tác động rất lớn tới lãnh thổ Việt Nam Theo cuốn “Tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước Việt Nam, 2011” Những tác động của biến đổi khí hậu như sau:

- Dòng chảy năm: Dòng chảy năm trên các sông ở Bắc Bộ, phần phía bắc của Bắc Trung Bộ có xu thế tăng phổ biến dưới 2% vào thời kỳ 2040 – 2059; Trái lại, dòng chảy năm của các sông ở phần phía Nam từ Hà Tĩnh trở vào lại có xu thế giảm dưới 4,0 % vào thời kỳ 2040 -2059; Tác động của biến đổi khí hậu cũng sẽ làm cho dòng chảy năm của sông Mê Công tăng lên 7,0 % vào thời kỳ 2010 -2050 so với thời kỳ 1985- 2000

- Dòng chảy mùa lũ: Dưới tác động của biến đổi khí hậu, dòng chảy mùa lũ của phần lớn các sông, đều có xu thế tăng, chỉ riêng sông Đồng Nai giảm so với thời kỳ 1980-1999 Dòng chảy mùa lũ tăng khoảng 2,0 -4,0% ở hai hệ thống sông Thu Bồn, sông Ba, riêng sông Thao tăng khá nhiều, vào khoảng 8,7% tại Yên Bái,

- Lưu lượng đỉnh lũ: Nhìn chung, biến đổi khí hậu sẽ làm gia tăng mức độ nguy hiểm của lũ lụt Giá trị Qmax với tần suất 1% trên các sông đều tăng khoảng 1,0 -5,0 so với thời kỳ 1980-1999, tăng mạnh ở một số nhanh sông thuộc hệ thống sông Hồng, nhưng có xu thế giảm ở sông La Ngà

- Dòng chảy mùa cạn: Dưới tác động của biến đổi khí hậu, dòng chảy năm và dòng chảy mùa lũ, dòng chảy mùa cạn trong tương lai của tất cả các sông trên lãnh thổ Việt Nam đều giảm, nhưng mức giảm sẽ khác nhau khá lớn ở các sông Vào thời kỳ 2040-2059, mức độ giảm của dòng chảy trung bình vào mùa cạn dao động trong phảm vi từ dưới 1,5% ở các sông: Đà, Gâm, Hiếu, đến trên 10% tại sông Ba

- Lũ lụt, ngập lụt: Dưới tác động của BĐKH, lượng dòng chảy lũ cùng với lưu lượng đỉnh lũ có xu thế gia tăng, dẫn đến khả năng xảy ra các trận lũ lớn hơn trong tương lai và do đó gia tăng mức độ nguy hiểm của lũ lụt Ở đồng bằng sông Cửu Long các hiện tượng thời tiết như mưa, bão kết hợp với nước biển dâng làm cho các thành phố thị xã bị ngập lụt như Châu Đốc, Long Xuyên

- Xâm nhập mặn: Theo dự báo, nước biển dâng khoảng 30 cm vào năm 2050 kết hợp với dòng chảy kiệt phía thượng lưu ngày càng giảm sẽ làm cho nước biển xâm nhập sâu vào trong đất liền

1.4 Giới thiệu một số mô hình

1.4.1 Các mô hình tính lượng nước đến

Để tính toán lượng nước đến cho lưu vực cụ thể có rất nhiều mô hình tính toán

đã được xây dựng và phát triển như HEC-HMS, MIKE NAM, TANK

* HEC- HMS

Mô hình HEC-HMS (Hydrologic Engineering Center -Hydrologic Modeling System) được phát triển từ mô hình HEC-1, do tập thể các kỹ sư thuỷ văn thuộc quân đội Hoa Kỳ nghiên cứu Mô hình được sử dụng để mô phỏng quá trình mưa - dòng chảy khi có mưa xảy ra trên một lưu vực

Cấu trúc của mô hình: lưu vực được diễn tả như một chuỗi các bể chứa sắp xếp theo 2 phương thẳng đứng và nằm ngang Giả thiết cơ bản của mô hình là dòng chảy cũng như dòng thấm và các hàm số của lượng nước trữ trong các tầng đất Mô hình có hai dạng cấu trúc đơn và kép

Mô hình NAM được viết tắt từ chữ Đan Mạch "Nedbor Afstromming

-Model", nghĩa là mô hình mưa - dòng chảy NAM thuộc loại mô hình thuỷ văn tất định - nhận thức - gộp, được xây dựng vào năm 1982 tại Khoa Thuỷ văn, Viện Kỹ thuật Thuỷ động lực, trường Đại học Kỹ thuật Đan Mạch

Thuận tiện giải quyết cho các bài toàn vừa và nhỏ;

Sử dụng chế độ tự động chạy của mô hình để tìm ra bộ thông số phù hợp

Nhược điểm

Là một phần mềm thương mại nên giá thành rất đắt để có được bản quyền của người sử dụng

Tổng hợp các ưu nhược điểm của các mô hình nêu trên, luận văn đã sử dụng

mô hình MIKE NAM để tính toán dòng chảy đến cho các tiểu lưu vực trong nghiên cứu

1.4.2 Mô hình tính nhu cầu nước

* CROPWAT

Chương trình CROPWAT ra đời vào năm 1992, được Tổ chức Lương thực thế giới (FAO) xây dựng để tính toán nhu cầu nước cho cây trồng và lập kế hoạch tưới dựa trên dữ liệu được cung cấp bởi người sử dụng

Ưu điểm

Phần mềm miễn phí sử dụng, đã và đang được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới Giao diện phần mềm rất thuân tiện cho người sử dụng

Cho phép người dùng sử dụng dễ dàng các dữ liệu về đất, cây trồng, khí hậu

để tính toán ra nhu cầu tưới cho cây trồng

Từ ưu điểm trên luận văn đã sử dụng mô hình Crop Wat để tính toán nhu cầu nước tưới cho nông nghiệp

1.4.3 Các mô hình tính cân bằng nước

Để tính toán cân bằng nước cho một vùng cụ thể thì rất nhiều mô hình tính toán cân bằng nước được xây dựng và phát triển như WEAP, BASINS, MIKE BASIN

* Mô hình WEAP

WEAP (The Water Evaluation and Planning System) – Hệ thống đánh giá và quản lý nguồn nước Là sản phẩm của Viện Nghiên Cứu Môi trường Stockholm có trụ sở ở Boston (Mỹ) (SEL – Boston: Stockholm Environment Institute – Boston) nghiên cứu và phát triển

Phần mềm miễn phí sử dụng và gia hạn khóa phần mềm trong vòng nhiều năm

Một công cụ rất mạnh trong việc lựa chọn hướng phát triển và đề xuất các chiến lược quản lý tài nguyên nước trong lưu vực Sử dụng WEAP có thể quản lý tài nguyên nước ở đô thị cũng như nông thôn, cho một lưu vực nhỏ hay cả một hệ thống sông

Theo dõi ô nhiễm và nhu cầu sinh thái của từng vùng Ngoài ra, phần mềm này còn có thể phân tích và tính toán kinh tế các dự án quản lý tài nguyên nước

* Mô hình BASINS

Mô hình BASINS được xây dựng bởi Cơ Quan Bảo vệ Môi trường (USEPA)

Mô hình được xây dựng để đưa ra một công cụ đánh giá tốt hơn và tổng hợp hơn các nguồn phát thải tập trung và không tập trung trong công tác quản lý chất lượng nước trên lưu vực Đây là một mô hình hệ thống phân tích môi trường đa mục tiêu,

có khả năng ứng dụng cho một quốc gia, một vùng để thực hiện các nghiên cứu về nước bao gồm cả lượng và chất trên lưu vực Mô hình được xây dựng để đáp ứng 3 mục tiêu: Thuận tiện trong công tác kiểm soát thông tin môi trường; Hỗ trợ công tác phân tích hệ thống môi trường; Cung cấp hệ thống các phương án quản lý lưu vực;

Mô hình BASINS là một công cụ hữu ích trong công tác nghiên cứu về chất và lượng nước Với nhiều môđun thành phần trong hệ thống, thời gian tính toán được rút ngắn hơn, nhiều vấn đề được giải quyết hơn và các thông tin được quản lý hiệu quả hơn trong mô hình Với việc sử dụng GIS, mô hình BASINS thuận tiện hơn trong việc biểu thị và tổ hợp các thông tin (sử dụng đất, lưu lượng các nguồn thải, lượng nước hồi quy, ) tại bất kỳ một vị trí nào Các thành phần của mô hình cho phép người sử dụng có thể xác định ảnh hưởng của lượng phát thải từ các điểm tập trung và không tập trung

* MIKE BASIN

Viện Thuỷ lực Đan Mạch (DHI) xây dựng các phần mềm để đánh giá và phân tích các vấn đề về chất lượng và số lượng nước, đây là các phần mềm hữu ích trong công tác lập kế hoạch phát triển và quản lý nguồn nước theo quan điểm bền vững Phần mềm MIKE BASIN với giao diện MIKE HYDRO là một hệ thống mô hình vật lý và khái niệm cho lưu vực, sông và đồng bằng ngập nước

Trong MIKE- HYDRO có thể liên kết nhiều modules khác nhau để phục vụ giải quyết bài toán với nhiều yêu cầu và số liệu đầu vào kèm theo.Hơn nữa có thể sử dụng các layer dạng Vector hay Raster của GIS để tổ hợp cơ sở dữ liệu, xác định lưu vực, và trình diễn kết quả một cách thuận lợi cho người sử dụng

MIKE BASIN đòi hỏi với một số lượng số liệu không nhiều, với các môđun tính toán đơn giản để đưa ra các kịch bản tính toán các biến đổi của các đặc trưng

dòng chảy theo không gian và thời gian, xác định các nhu cầu dùng nước, vận hành

hồ chứa đa mục tiêu, công trình chuyển nước và đánh giá chất lượng nước Trong luận văn này, mô hình MIKE BASIN với các tính năng vượt trội về xử lý số liệu gắn với GIS, đa dạng về số liệu đầu vào, giao diện dễ sử dụng, đã được lựa chọn làm công cụ để tính cân bằng nước cho lưu vực sông Lô

1.5 Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.5.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

1.5.1.1 Vị trí địa lý

Phú Thọ là tỉnh thuộc vùng miền núi trung du Bắc Bộ với diện tích tự nhiên 3.534,5 km2, có tọa độ địa lý từ 20o55’ đến 21o43’ vĩ độ Bắc; 104o48’ đến 105o27’ kinh độ Đông Địa giới hành chính của tỉnh: Phía Bắc tiếp giáp với tỉnh Tuyên Quang; Phía Nam tiếp giáp với tỉnh Hòa Bình; Phía Đông tiếp giáp với tỉnh Vĩnh Phúc và thành phố Hà Nội; Phía Tây tiếp giáp với tỉnh Sơn La và tỉnh Yên Bái Toàn tỉnh hiện có 13 đơn vị hành chính cấp huyện gồm thành phố Việt Trì, thị

xã Phú Thọ và 11 huyện: Thanh Sơn, Tân Sơn, Yên Lập, Cẩm Khê, Tam Nông, Thanh Thủy, Hạ Hòa, Thanh Ba, Đoan Hùng, Lâm Thao, Phù Ninh với 277 đơn vị hành chính cấp xã

miền núi thấp, gò đồi, độ cao giảm dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam Căn cứ vào địa hình, có thể chia Phú Thọ thành hai tiểu vùng cơ bản sau:

- Tiểu vùng Tây Nam hay hữu ngạn sông Hồng: gồm các huyện Thanh Sơn, Tân Sơn, Yên Lập, Tam Nông, Thanh Thủy, Cẩm Khê và một phần của Hạ Hòa có diện tích tự nhiên gần 2.400 km2, bằng 67,94% diện tích tự nhiên toàn tỉnh; độ cao trung bình so với mặt nước biển từ 200 - 500 m

- Tiểu vùng Đông Bắc hay tả ngạn sông Hồng: gồm thành phố Việt Trì, thị xã Phú Thọ và các huyện Lâm Thao, Phù Ninh, Thanh Ba, Đoan Hùng và phần còn lại của Hạ Hòa, có diện tích tự nhiên 1.134,5 km2, bằng 32,06% diện tích tự nhiên toàn tỉnh Địa hình đặc trưng của tiểu vùng này là các đồi gò thấp, phát triển trên phù sa

cổ, độ cao trung bình so với mực nước biển từ 50 - 200m

Đất của tỉnh Hà Nam gồm 7 nhóm đất chính như sau: Đất cát, đất phù sa, đất giây, đất tầng sét loang lổ, đất xám, đất tầng mỏng, đất đỏ

Nhóm đất có diện tích lớn nhất là đất xám, với 241.696 ha chiếm tới 80,03% tổng diện tích đất;

Nhóm đất có diện tích nhỏ nhất là đất tầng sét loang lổ khoảng 248 ha chỉ chiếm 0,08% tổng diện tích đất điều tra, chủ yếu nằm trên địa bàn huyện Lâm Thao; Vùng đồng bằng có đất phù sa không được bồi, đất phù sa được bồi và đất phù

sa Glây Đất đồng bằng úng trũng thuộc loại chua, nghèo lân với pH từ 4-5 Đất ở vùng này có thể thích hợp với các loại cây lương thực, cây rau màu, cây công nghiệp, một số loại cây ăn quả và dược liệu

Theo niên giám thống kê tỉnh Phú Thọ năm 2017, tổng diện tích đất tự nhiên toàn tỉnh là 353.455,57 ha, trong đó:

- Diện tích đất nông nghiệp là 297.175,42 ha, chiếm 84,07% tổng diện tích đất

Hình 1.2 Diện tích đất đai tỉnh Phú Thọ giai đoạn 2005 – 2017

Nguồn: Niên giám thống kê tỉnh Phú Thọ năm 2017

1.5.2 Đặc điểm khí hậu và mạng lưới sông ngòi

1.5.2.1 Đặc điểm khí hậu

a Nhiệt độ

Phú Thọ nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, điểm nổi bật là mùa đông khô, lượng mưa ít, hướng gió thịnh hành là gió mùa đông bắc; mùa hè nắng, nóng, mưa nhiều, hướng gió thịnh hành là gió mùa đông nam Nhiệt độ trung bình năm khoảng 23,3 oC Những tháng có nhiệt độ trung bình nhiều năm cao nhất thường rơi vào tháng VII đạt 29.2 oC Nhiệt độ trung bình nhiều năm thấp nhất thường rơi vào tháng I, nhiệt độ trung bình chỉ đạt 16.2 oC

Bảng 1.1 Nhiệt độ bình quân tháng, năm tại các trạm quan trắc thời kỳ 1959 -2017

Đơn vị: o C

Tháng

Việt Trì 16,3 17,6 19,8 23,7 27,1 29,0 29,1 28,5 27,1 24,7 21,6 17,9 23,4 Thanh Sơn 16,1 16,9 20.1 23,5 27,3 28,6 29,3 28,3 27,0 24,5 21,4 17,8 23,3

Nguồn: Trung tâm khí tượng thủy văn Quốc Gia

b Số giờ nắng

Tổng số giờ trung bình nhiều năm tại trạm Việt Trì và khu vực lân cận xung quanh khoảng 1364,2 giờ Những tháng có số giờ nắng lớn rơi vào liên tục 3 tháng

V, VI, VII, trung bình số giờ nắng mỗi tháng từ 166 đến 174 giờ Những tháng có

số giờ nắng trung bình nhiều năm ít tháng II, III chỉ từ 37 đến 46 giờ mỗi tháng Bảng 1.2 Tổng số giờ nắng tháng, năm tại trạm quan trắc thời kỳ 1959- 2017

174,3

166,4

165,9

143,6

154,3

134,3

110,4

69,

3

1364,2

Nguồn: Trung tâm khí tượng thủy văn Quốc Gia

60 mm/tháng, lượng bốc hơi tháng lớn nhất vào tháng VI -VII đạt 93,5 -97.3 mm/tháng

Bảng 1.3 Lượng bốc hơi tháng, trung bình năm tại các trạm quan trắc

d Độ ẩm không khí

Độ ẩm không khí có quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ không khí và lượng mưa

Độ ẩm tương đối cao đạt 80 đến 85%

Bảng 1.4 Độ ẩm bình quân tháng, năm tại các trạm quan trắc thời kỳ 1959-2017

Nguồn: Trung tâm khí tượng thủy văn Quốc Gia

STT Trạm Xã Huyện Thời kỳ tính toán Loại trạm X o (mm)

1 Yên Lương Yên Lương,

STT Trạm Xã Huyện Thời kỳ tính toán Loại trạm X o (mm)

Ghi chú: KH - trạm khí tượng; ĐM - trạm đo mưa

Nguồn: Trung tâm mạng lưới KTTV và Môi trường

Hình 1.3 Sơ đồ mạng lưới trạm khí tượng thủy văn trên tỉnh Phú Thọ

Nguồn: Trung tâm mạng lưới KTTV và Môi trường

Phân bố mưa theo không gian

Sự phân bố mưa phụ thuộc vào đặc điểm địa hình và hoàn lưu khí quyển, do địa hình tỉnh Phú Thọ không có sự chênh lêch quá lớn như các tỉnh vùng núi phía Bắc nên lượng mưa ở Phú Thọ phân bố khá đều theo không gian Sự chênh lệch lượng mưa năm thời kỳ nhiều năm giữa các khu vực không lớn khoảng 257mm trong đó vùng có lượng mưa cao nhất là Đông Cửu với lượng mưa năm trung bình nhiều năm 2.821 mm và nơi có lượng mưa nhỏ nhất là khu Việt Trì (trạm Lâm Thao) 1.485 mm

Phân bố mưa theo thời gian

Theo tài liệu quan trắc mưa nhiều năm cho thấy lượng mưa ở Phú Thọ biến động theo thời gian rõ rệt Mùa mưa vùng quy hoạch bắt đầu từ tháng V và kết thúc vào cuối tháng IX, các tháng còn lại là mùa khô, mưa ít Lượng mưa mùa mưa chiếm tỷ trọng lớn so với lượng mưa cả năm (chiếm khoảng từ 70 đến 80% tổng lượng mưa năm) Ba tháng mưa nhiều nhất thường rơi vào tháng VII - IX, có nơi rơi vào tháng VI-VIII (Đoan Hùng, Lâm Thao, Phú Hộ, Phú Thọ, Việt Trì) với lượng mưa trung bình ba tháng VII, VIII và IX khoảng 700-850 mm Lượng mưa trong cả mùa khô chỉ chiếm khoảng 20 - 30% tổng lượng mưa năm

Hình 1.4 Phân phối mưa theo mùa

Nguồn: Tổng hợp số liệu từ Trung tâm mạng lưới KTTV và Môi trường

Hình 1.5 Phân phối mưa theo tháng

Nguồn: Tổng hợp số liệu từ Trung tâm mạng lưới KTTV và Môi trường

Hình 1.6 Phân phối mùa mưa theo 3 tháng lớn nhất và nhỏ nhất

Nguồn: Tổng hợp số liệu từ Trung tâm mạng lưới KTTV và Môi trường

Số liệu quan trắc của các trạm khí tượng do Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia quản lý, quan trắc chỉnh biên theo một quy trình - quy phạm rất rõ ràng nên bảo đảm về chất lượng tài liệu, thời kỳ đo liên tục và ổn định có thể dùng để tính toán và đánh giá tài nguyên nước mưa trên địa bàn tỉnh

Nhìn chung, khí hậu Phú Thọ phù hợp cho sinh trưởng và phát triển đa dạng hóa các loại cây trồng nông nghiệp, lâm nghiệp và chăn nuôi gia súc Tuy nhiên, do lượng mưa tập trung vào mùa hè (70%) là điều kiện hình thành lũ ở những vùng đất dốc, gây khó khăn cho canh tác và đời sống của nhân dân Vùng miền núi phía Tây thường xuất hiện sương muối vào mùa đông nên tác động xấu tới sinh trưởng của cây trồng, vật nuôi và đời sống con người

1.5.2.2 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi

Nằm ở trung lưu của hệ thống sông Hồng, hệ thống sông ngòi của tỉnh phân

bố tương đối đồng đều, gồm 3 con sông lớn là Sông Hồng, Sông Đà và Sông Lô cùng với hàng chục sông, suối nhỏ khác đã tạo ra nguồn cung cấp nước chủ yếu cho sản xuất và sinh hoạt của nhân dân Đặc điểm chủ yếu của hệ thống sông ngòi trên địa bàn tỉnh như sau:

a Sông Đà: Có lưu vực khoảng 52.900 km2, chảy qua Phú Thọ từ Tinh Nhuệ (Thanh Sơn) đến Hồng Đà (Tam Nông) dài 41,5 km, diện tích lưu vực trong tỉnh khoảng 367,4 km2; các ngòi chính gồm ngòi Lạt, ngòi Cái, suối Rồng

b Sông Thao: Có lưu vực đến Việt Trì khoảng 51.800 km2, chiều dài chảy qua Phú Thọ từ Hậu Bổng (Hạ Hòa) đến Bến Gót (Việt Trì) là 109,5 km, chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Các sông suối nhỏ gồm Ngòi Vần, Ngòi Mỹ, Ngòi Lao, Ngòi Giành, Ngòi Me, Ngòi Cỏ, sông Bứa và ngòi Mạn Lạn

c Sông Lô: Có lưu vực đến Việt Trì khoảng 39.040 km2, chiều dài chảy qua địa phận Phú Thọ từ Chí Đám (Đoan Hùng) đến Bến Gót (Việt Trì) là 73,5 km, chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam gần như song song với sông Hồng, diện tích lưu vực trong tỉnh khoảng 502,8 km2; các sông suối nhỏ gồm sông Chảy, ngòi Rượm, ngòi Dầu, ngòi Tiên Du và ngòi Tranh

d Hệ thống sông ngòi nội địa: Ngoài sông Chảy và sông Bứa đổ vào 3 sông

lớn, trong tỉnh còn có rất nhiều sông suối, ngòi khác Tổng cộng có 72 sông, suối chảy vào sông Đà, sông Hồng, sông Lô với chiều dài trung bình ≥ 10 km mỗi sông, mật độ trung bình sông suối nhỏ từ 0,5 - 1,5 km/km2

Hệ thống sông ngòi của tỉnh có các đặc điểm đáng chú ý như sau:

- Biên độ nước dao động giữa mùa lũ và mùa kiệt lớn (tại Bến Gót - Việt Trì),

có mực nước nhỏ nhất ứng với tần suất 75% là + 5,92 m; mực nước trung bình ứng với tần suất 1% là +18,17 m Như vậy biên độ trung bình là +9,65 m, dao động lớn nhất là: +12,25 m Đặc điểm này là khó khăn lớn cho việc xây dựng các công trình tưới

- Về mùa lũ, nước trên sông luôn cao hơn mực nước trong đồng, mực nước lớn nhất theo tần suất 10% tại Bến Gót (Việt Trì là + 16,25 m và mực nước báo động số I: + 13,63 m, số II: + 14,85 m và số III: + 15,85 m trong khi đó mực nước cao nhất trong đồng chỉ là + 13,50 m) Do vậy các công trình tiêu tự chảy không phát huy được vào mùa lũ, để tiêu nước có hiệu quả cần phải xây dựng các công trình tiêu động lực

- Hệ thống sông, suối của tỉnh mang theo hàm lượng phù sa khá lớn, khoảng 1kg/m3, làm cho các dòng chảy thường bị bồi lấp Đặc điểm này đã gây khó khăn cho công tác quản lý khai thác các trạm bơm ven sông, ảnh hưởng lớn đến thời gian phục vụ, hạn chế khả năng phục vụ của nhiều trạm bơm

1.5.3 Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội

1.5.3.1 Đặc điểm dân cư

Theo số liệu niên giám thống kê năm 2017, dân số của tỉnh là 1.381.710 người, mật độ dân số là 391 người/km2 nhưng phân bố không đồng đều giữa các huyện Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên toàn tỉnh có xu hướng tăng dần đạt 1,1% trong năm 2017 Dân số thành thị 276.381 người (chiếm 18,03%), dân số nông thôn 1.234.383 người (chiếm 81,97%) Đơn vị hành chính có số dân lớn nhất là thành phố Việt Trì với dân số là 213.341 người, đơn vị hành chính có số dân ít nhất là thị

xã Phú Thọ với dân số là 75.497 người

Sự phân bố dân cư ở Phú Thọ không đồng đều giữa các vùng, các khu vực Hầu hết dân cư sinh sống ở địa bàn nông thôn (chiếm 81,97%), dân số thành thị chiếm 18,03% (thấp hơn nhiều so với trung bình của cả nước là 31,7%) Điều đó cho thấy mức độ đô thị hóa, phát triển công nghiệp và dịch vụ ở Phú Thọ trong những năm qua còn thấp

1.5.3.2 Hiện trạng phát triển kinh tế

a Nông, lâm nghiệp, thủy sản

Trong 5 năm (2011 - 2015), ngành nông lâm nghiệp và thủy sản của tỉnh phát triển tương đối toàn diện, đạt tốc độ tăng trưởng khá cao (5,31%), góp phần quan trọng vào phát triển kinh tế, bảo đảm ổn định chính trị, xã hội trong bối cảnh có nhiều khó khăn do suy giảm kinh tế

So với ngành công nghiệp - xây dựng và dịch vụ, nông lâm thủy sản tuy chiếm

tỷ trọng thấp hơn (26,8%) nhưng tương đối ổn định, là trụ đỡ cho nền kinh tế những lúc khó khăn bởi đã giữ được vai trò quan trọng, đảm bảo nguồn sống chính cho trên 80% dân số nông thôn trong tỉnh

Bên cạnh đó, kết cấu hạ tầng kinh tế - xã hội nông thôn từng bước được tăng cường, xây dựng nông thôn mới được quan tâm, tái cơ cấu ngành nông nghiệp theo hướng nâng cao giá trị gia tăng và phát triển bền vững được triển khai thực hiện, phát triển nông nghiệp cận đô thị được hình thành, việc huy động mọi nguồn lực đầu tư vào hạ tầng nông nghiệp nông thôn được coi trọng đã góp phần làm thay đổi

cơ bản diện mạo nông thôn Giá trị gia tăng và cơ cấu nông, lâm nghiệp, thuỷ sản liên tục tăng và tiếp tục chuyển dịch theo hướng sản xuất hàng hoá, phù hợp với tiến trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá Đến năm 2014 giá trị tăng thêm ngành nông lâm thủy sản (giá SS 2010) là 6.942 tỷ đồng, tăng trưởng bình quân giai đoạn 2005 -

2014 đạt 5,21%/năm

b Công nghiệp

Công tác khuyến công bước đầu phát huy hiệu quả; tiểu thủ công nghiệp được chú trọng phát triển Quy hoạch phát triển công nghiệp đến năm 2025, định hướng đến năm 2030 nhằm phát huy các ngành truyền thống có thế mạnh, khai thác tiềm

năng lợi thế phát triển các ngành và sản phẩm mới Đến nay trên địa bàn tỉnh đã có

7 khu công nghiệp với tổng diện tích quy hoạch là 2.256 ha với diện tích và 26 cụm công nghiệp với tổng diện quy hoạch là 1.182,8 ha và diện tích đã đăng ký là 286,66

Bảng 1.6 Cơ cấu kinh tế và cơ cấu lao động một số năm

2017

Công nghiệp - Xây dựng 13,46 18,79 21,86 21,86

- Chuyển dịch cơ cấu sản xuất đi đôi với phát triển các thành phần kinh tế, tạo điều kiện cho người sản xuất, kinh doanh phát huy tính năng động, sáng tạo và đạt hiệu quả cao hơn Kinh tế ngoài nhà nước và kinh tế có vốn đầu tư nước ngoài tăng nhanh

- Phát triển sản xuất và đẩy mạnh chuyển dịch cơ cấu kinh tế góp phần phân công lại lao động, giải quyết việc làm và xóa đói giảm nghèo Lao động làm việc trong khu vực nông lâm thuỷ sản giảm từ 72,88% (năm 2005) xuống 64,11% (năm 2010) và còn 56,29% năm 2016; lao động công nghiệp, xây dựng tăng từ 13,46% (năm 2005) lên 18,79% (năm 2010), đạt 21,86% năm 2017; các ngành dịch vụ tăng

từ 13,66% (năm 2005) lên 21,85% (năm 2016)

Các ngành dịch vụ có lợi thế tiếp tục phát triển, dịch vụ vận tải cơ bản đáp ứng nhu cầu sản xuất, đi lại của nhân dân; hạ tầng viễn thông tiếp tục được đầu tư mở rộng, phát triển nhanh đi đôi với nâng cao chất lượng dịch vụ; các dịch vụ về tín dụng, ngân hàng, y tế, đào tạo, dạy nghề… đều có bước phát triển đồng bộ và từng bước hiện đại, phát huy được vai trò trung tâm vùng; hạ tầng du lịch được quan tâm đầu tư, bố trí nguồn vốn để xây dựng các công trình hạ tầng du lịch then chốt, đồng thời thu hút tạo điều kiện thuận lợi nhất cho các nhà đầu tư triển khai xây dựng hạ tầng và kinh doanh du lịch

Các hoạt động du lịch thời gian qua nhìn chung có chuyển biến tích cực, đã gắn kết được các hoạt động lễ hội với các chương trình du lịch; công tác tuyên