Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả cấp nước của hệ thống thủy lợi cầu sơn dưới tác động của biến đổi khí hậu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNTTRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGÔ THỊ HOA NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CẤP NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THỦY LỢI CẦU SƠN DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGÔ THỊ HOA

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CẤP NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THỦY LỢI CẦU SƠN DƯỚI TÁC

ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC

MÃ SỐ: 60.58.02.12

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.NGÔ VĂN QUẬN

Hà Nội, 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Ngô Thị Hoa, tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi là do tôi làm Những kếtquả nghiên cứu là trung thực.Trong quá trình làm tôi có tham khảo các tài liệu liênquan nhằm khẳng định thêm sự tin cậy và cấp thiết của đề tài Các tài liệu trích dẫn rõnguồn gốc và các tài liệu tham khảo được thống kê chi tiết Những nội dung và kết quảtrình bày trong Luận văn là trung thực, nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu tráchnhiệm

Hà Nội, ngày….tháng… năm 2018

Tác giả

Ngô Thị Hoa

Với thời gian và kiến thức có hạn, chắc chắn không tránh khỏi những sai sót và khiếmkhuyết, tác giả rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của thầy cô giáo, các cán bộkhoa học và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC VIẾT TẮT xi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 4

1.1 Tổng quan về Biến đổi khí hậu trên thế giới và Việt Nam 4

1.1.1 Khái niệm về Biến đổi khí hậu .4

1.1.2 Biến đổi khí hậu trên thế giới 4

1.1.3 Biến đổi khí hậu ở Việt Nam 11

1.2 Tổng quan về hệ thống thủy lợi Cầu Sơn 14

1.2.1.Điều kiện tự nhiên 14

1.2.2 Tình hình dân sinh kinh tế 25

CHƯƠNG II: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CẤP NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THỦY LỢI CẦU SƠN .33

2.1 Phân tích đánh giá nguồn nước và công trình cấp nước 33

2.1.1 Công trình cấp nước 33

2.1.2 Ưu điểm và những tồn tại của các công trình trên hệ thống 38

2.2 Tính toán các yếu tố khí tượng .40

2.2.1 Mô hình mưa thời kỳ nền 1986-2005 40

2.2.2 Mô hình mưa thời kỳ hiện tại 45

2.3 Tính toán nguồn nước đến hồ Cấm Sơn 46

2.3.1 Tính toán xác định mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế 46

2.3.2.Tính toán phân phối dòng chảy năm thời kỳ hiện tại 50

2.4 Tính toán nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước trong hệ thống 56

2.4.1 Tính toán nhu cầu nước cho cây trồng thời kỳ hiện tại 56

2.4.2 Tính toán nhu cầu cấp nước sinh hoạt thời kỳ hiện tại 64

2.4.3 Tính toán nhu cầu nước cho sinh hoạt của khách du lịch thời kỳ hiện tại 65

2.4.4.Tính toán nhu cầu nước cho chăn nuôi thời kỳ hiện tại 66

2.4.5 Nhu cầu nước đảm bảo dòng chảy môi trường 67

2.4.6 Tổng hợp nhu cầu dùng nước toàn hệ thống 68

2.5 Tính toán sơ bộ cân bằng nước của hồ chứa Cấm Sơn trong điều kiện hiện tại 68

CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN CÂN BẰNG NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THỦY LỢI CẦU SƠN 74

3.1 Tính toán nhu cầu nước theo các kịch bản BĐKH và chiến lược phát triển kinh tế của vùng 74

3.1.1 Lựa chọn kịch bản BĐKH 74

3.1.2 Tính toán yêu cầu dùng nước của toàn hệ thống trong tương lai 77

3.2 Tính toán nguồn nước đến dưới ảnh hưởng của BĐKH và chiến lược phát triển kinh tế của vùng 87

3.2.1 Tính toán nguồn nước đến thời kỳ 2016-2035 dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu 87

3.2.2 Tính toán nguồn nước đến thời kỳ 2046-2065 dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu 88

3.3 Tính toán cân bằng nước theo các kịch bản BĐKH 89

3.3.1 Tính toán cân bằng nước sơ bộ hệ thống Hồ Cấm Sơn giai đoạn 2016-2035 89

3.3.2 Tính toán cân bằng nước sơ bộ hệ thống Hồ Cấm Sơn giai đoạn 2046-2065 90

CHƯƠNG 4:NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CẤP NƯỚC CỦA HỆ THỐNG THỦY LỢI CẦU SƠN DƯỚI ẢNH HƯỞNG BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 92

4.1 Biện pháp công trình .92

4.2 Biện pháp phi công trình .93

4.2.2 Giải pháp về tổ chức quản lý 96

4.2.3 Giải pháp về áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào xây dựng và quản lý khai thác CTTL 100

4.2.4 Giải pháp tăng cường đào tạo nguồn nhân lực phục vụ cho xây dựng, quản lý và vận hành khai thác công trình 100

4.2.5 Tăng cường sự tham gia của cộng đồng 101

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102

1 Kết luận 102

1.1 Những kết quả đạt được của luận văn 103

1.2 Những hạn chế của luận văn 103

2 Kiến nghị 104

TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 PHỤ LỤC 107

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Hình trái: Nhiệt độ thay đổi theo từng kịch bản của SRES Hình phải: Dự

báo nhiệt độ thay đổi vào đầu và cuối thế kỷ 21 6

Hình 1.2:Quỹ đạo của bão ở Tây Bắc Thái Bình Dương 13

Hình 1.3 :Bản đồ hệ thống thủy nông Cầu Sơn 15

Hình 1.4:Biểu đồ nhiệt độ trung bình tháng nhiều năm tại trạm Bắc Giang 18

Hình 1.5: Biểu đồ lượng mưa trung bình tháng nhiều năm của hệ thống 19

Hình 2.1: Bản đồ hiện trạng hệ thống thủy nông Cầu Sơn – Cấm Sơn 33

Hình 2.2: Đập hồ chứa nước Cấm Sơn tại huyện Hữu Lũng tỉnh Lạng Sơn 35

Hình 2.3: Đập dâng nước Cầu Sơn 36

Hình 2.4: Mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế thời kỳ hiện tại 56

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1:Dự báo nhiệt độ bề mặt toàn cầu đến cuối thế kỷ 21 6

Bảng 1.2: Nhiệt độ không khí trung bình tháng nhiều năm tại trạm Bắc Giang 18

Bảng 1.3:Bảng lượng mưa trung bình tháng nhiều năm của hệ thống 19

Bảng 1.4:Tốc độ gió trung bình tháng, năm tại trạm Bắc Giang 20

Bảng 1.5: Lượng bốc hơi trung bình tháng, năm 21

Bảng 1.6: Số giờ nắng tổng cộng trung bình tháng, năm 21

Bảng 1.7: Độ ẩm không khí trung bình tháng nhiều năm 22

Bảng 1.8: Dân số phân theo nông thôn và thành thị 25

Bảng 1.9: Năng suất lúa bình quân một số nơi năm 2003 28

Bảng 2.1: Diện tích và chiều dài các kênh 37

Bảng 2.2 Kết quả tính toán các thông số thống kê X , Cv,Cs thời kỳ nền 43

Bảng 2.3 Bảng thống kê chọn mô hình mưa đại diện ứng với từng thời vụ trong thời kỳ nền 44

Bảng 2.4 Bảng tổng hợp mưa thiết kế theo tháng thời kỳ nền (1986 –2005) ứng với tần suất P=85% 45

Bảng 2.5 Kết quả tính toán các thông số thống kê X , Cv,Cs thời kỳ hiện tại 45

Bảng 2.6 Bảng thống kê chọn mô hình mưa đại diện ứng với từng thời vụ trong thời kỳ hiện tại 46

Bảng 2.7 Bảng tổng hợp mưa theo tháng thiết kế ứng với tần suất P=85% thời kỳ hiện tại 46

Bảng 2.8.Tổng hợp các thông số dòng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Cấm Sơn thời kỳ hiện tại 52

Bảng 2.9: Phân phối dòng chảy đến hồ Cấm Sơn thời kỳ hiện tại 56

Bảng 2.10.Các chỉ tiêu cơ lý của đất 57

Bảng 2 11 Độ ẩm đất canh tác 61

Bảng 2.12 Thời kỳ sinh trưởng và hệ số cây trồng của lúa 61

Bảng 2.13 Thời kỳ và hệ số cây trồng của cây trồng cạn 62

Bảng 2.14 Chiều sâu bộ rễ của cây trồng cạn 62

Bảng 2.15: Tổng hợp mức tưới dưỡng cho lúa vụ chiêm thời kỳ hiện tại 62

Bảng 2.16: Tổng hợp mức tưới cho lúa vụ mùa thời kỳ hiện tại 63

Bảng 2.17: Tổng hợp mức tưới cho ngô đông thời kỳ hiện tại 63

Bảng 2.18:Tổng hợp mức tưới cho nông nghiệp thời kỳ hiện tại 63

Bảng 2.19: Cơ cấu cây trồng thời kỳ hiện tại 64

Bảng 2.20: Tổng hợp nhu cầu nước cho các loại cây trồng 64

Bảng 2.21: Bảng kết quả yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ hiện tại ( 106m3) 65

Bảng 2.22: Bảng kết quả yêu cầu nước cho khách du lịch 66

Bảng 2.23: Chỉ tiêu dùng nước cho chăn nuôi 66

Bảng 2.24: Quy mô đàn gia súc, gia cầm trên địa bàn thời điểm hiện tại 67

Bảng 2 25:Tổng hợp nhu cầu nước cho chăn nuôi 67

Bảng 2.26 Tổng hợp nhu cầu nước đảm bảo dòng chảy môi trường 67

Bảng 2.27 Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước tại mặt ruộng của hệ thống thời kỳ hiện tại 68

Bảng 2.28 Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước tại công trình đầu mối của toàn hệ thống thời kỳ hiện tại 68

Bảng 2.29 Kết quả tính toán cân bằng nước sơ bộ trong thời kỳ hiện tại hồ Cấm Sơn .69

Bảng 2.30 Quan hệ giữa cao trình và dung tích hồ, diện tích hồ 69

Bảng 2.31 Lượng bốc hơi trung bình tháng tại trạm Hữu Lũng 70

Bảng 2.32 Phân phối bốc hơi phụ thêm khu vực hồ Cấm Sơn (mm) 71

Bảng 2.33 Xác định tổn thất do thấm và bốc hơi 72

Bảng 2.34 Kết quả tính toán cân bằng nước sơ bộ trong hệ thống – hồ Cấm Sơn đã kể đến tổn thất .73

Bảng 3.1: Mức tăng nhiệt độ trung bình (°C) so với thời kỳ 1986-2005 ở các vùng khí hậu theo các kịch bản RCP4.5 75

Bảng 3.2: Nhiệt độ trạm Bắc Giang các năm trong tương lai theo kịch bản 76

RCP 4.5(°C) 76

Bảng 3.3: Mức thay đổi lượng mưa (%) so với thời kỳ 1986-2005 ở các vùng khí hậu theo các kịch bản RCP4.5 76

Bảng 3.4: Lượng mưa trong tương lai theo kịch bản RCP4.5 77

Bảng 3.5.Tổng hợp mức tưới cho thời kỳ 2016-2035 77

Bảng 3.6: Cơ cấu sử dụng đất thời kỳ 2016-2035 78

Bảng 3.7: Tổng hợp nhu cầu nước cho nông nghiệp thời kỳ nền 78

Bảng 3.8.Tổng hợp mức tưới cho thời kỳ 2046-2065 79

Bảng 3.9.Cơ cấu sử dụng đất thời kỳ 2046-2065 79

Bảng 3.10 Tổng hợp nhu cầu nước cho các loại cây trồng 79

Bảng 3.11: Bảng kết quả yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ 2046-2065( 106m3) 80

Bảng 3.12: Bảng kết quả yêu cầu nước cho khách du lịch thời kỳ 2046-2065( 103 m3) .81

Bảng 3.13: Bảng kết quả yêu cầu nước cho sinh hoạt thời kỳ 2046-2065 (106 m3) 81

Bảng 3.14: Bảng kết quả yêu cầu nước cho ngành du lịch thời kỳ 2046-2065 (103 m3) 81

Bảng 3.15 Quy mô đàn gia súc, gia cầm thời kỳ 2016-2035 82

Bảng 3.16 Tổng hợp nhu cầu nước cho chăn nuôi 82

Bảng 3.17: Quy mô đàn gia súc, gia cầm thời kỳ 2046-2065 82

Bảng 3.18 Tổng hợp nhu cầu nước cho chăn nuôi 82

Bảng 3.19: Tổng hợp nhu cầu nước đảm bảo dòng chảy môi trường 83

Bảng 3.20: Tổng hợp nhu cầu nước đảm bảo dòng chảy môi trường 83

Bảng 3.21: Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước toàn hệ thống thời kỳ 2016-2035 84

Bảng 3.22 Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước tại công trình đầu mối của toàn hệ thống thời kỳ 2016-2035 84

Bảng 3.23: Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước toàn hệ thống thời kỳ 2046-2065 85

Bảng 3.24 Bảng kết quả tổng hợp yêu cầu dùng nước tại công trình đầu mối của toàn hệ thống thời kỳ 2046-2065 85

Bảng 3 25: Tống hợp dự báo yêu cầu nước 86

Bảng 3.26:Sự biến đổi về nhu cầu nước cho nông nghiệp trong các năm kịch bản so với hiện tại 87

Bảng 3.27: Biến đổi nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước so với hiện tại .87

Bảng 3.28 Tổng hợp các thông số dòng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Cấm Sơn 87

Bảng 3.29 Phân phối dòng chảy đến hồ Cấm Sơn thời kỳ 2016-2035 kịch bản RCP4.5 88

Bảng 3.30 Tổng hợp các thông số dòng chảy năm lưu vực hồ chứa nước Cấm Sơn 88

Bảng 3.31 Phân phối dòng chảy đến hồ Cấm Sơn thời kỳ 2046-2065 89

Bảng 3.32 Kết quả tính toán cân bằng nước sơ bộ hồ Cấm Sơn khi chưa tính đến tổn thất thời kỳ 2016-2035 89

Bảng 3.33 Kết quả tính toán cân bằng nước sơ bộ hồ Cấm Sơn khi tính đến tổn thất

thời kỳ 2016-2035 90Bảng 3.34: Kết quả tính toán cân bằng nước sơ bộ hồ Cấm Sơn khi chưa tính đến tổn thất thời kỳ 2046-2065 90Bảng 3.35 Kết quả tính toán cân bằng nước sơ bộ hồ Cấm Sơn khi tính đến tổn thất thời kỳ 2046-2065 91Bảng4.1 Bảng danh mục cải tạo, kiên cố hóa các kênh hệ thống Cầu Sơn- Cấm Sơn92Bảng 4.2 Cơ cấu cây trồng sau khi đã chuyển đổi 93Bảng 4.3.Tổng hợp mức tưới cho ngô vụ Chiêm Xuân thời kỳ hiện tại 93Bảng 4.4 Bảng điều tiết nước hồ thời kỳ hiện tại khi đã chuyển đổi cơ cấu cây trồng

và đã kể đến tổn thất 94Bảng 4.5: Cơ cấu cây trồng sau khi đã chuyển đổi 94Bảng 4.6.Tổng hợp mức tưới cho ngô vụ Chiêm Xuân thời kỳ 2016-2035 94Bảng 4.7 Bảng điều tiết nước hồ thời kỳ 2016-2035 khi đã chuyển đổi cơ cấu cây trồng và đã kể đến tổn thất 95Bảng 4.8: Cơ cấu cây trồng sau khi đã chuyển đổi 95Bảng 4.9.Tổng hợp mức tưới cho ngô vụ Chiêm Xuân thời kỳ 2016-2035 95Bảng 4.10 Bảng điều tiết nước hồ thời kỳ 2046-2065 khi đã chuyển đổi cơ cấu cây trồng và đã kể đến tổn thất 96

DANH MỤC VIẾT TẮT

BĐKH: Biến đổi khí hậu

CTTL: Công trình thủy lợi

HTX: Hợp tác xã

NN&PTNT: Nông nghiệp và phát triển nông thôn

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

TN&MT: Tài nguyên và Môi trường

TNHH MTV: Trách nhiệm hữu hạn một thành viên TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài.

Nước ta là một nước nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, với lượng mưa bình quânhàng năm cao và mật độ sông suối dày đặc từ Bắc xuống Nam Cùng với đó là các hệthống thủy lợi hầu như đã được phủ khắp cả nước để lấy nước từ nguồn tài nguyên dồidào ấy phục vụ cho yêu cầu dùng nước của các ngành nghề đa dạng như nông nghiệp,công nghiệp, dịch vụ, sinh hoạt, nuôi trồng thủy sản, …

Hệ thống thủy nông Cầu Sơn nằm giữa hai dòng sông Thương và sông Lục Nam, phụtrách tưới cho 3 huyện và một thành phố gồm: huyện Lạng Giang, huyện Lục Nam (16

xã ở hữu sông Lục Nam), huyện Yên Dũng (8 xã) và một phần Thành phố Bắc Giang

Hệ thống công trình thuỷ lợi hiện có qua nhiều năm khai thác, do tác động của thiênnhiên và con người cùng với sự hạn chế của nguồn vốn đầu tư hiện đã và đang ở trongtình trạng xuống cấp: Trạm bơm xây dựng từ trước năm 1990 của thế kỷ 20, máy mócthiết bị cũ nát, công nghệ lạc hậu; hệ thống trục tưới tiêu và kênh mương nội đồng bịsụt sạt, bồi lắng, thu hẹp dòng chảy, tình trạng vi phạm Pháp lệnh khai thác và bảo vệcông trình ngày càng nghiêm trọng Một số công trình hồ, đập nhỏ miền núi sử dụngnhiều năm do thiếu kinh phí không được tu bổ sửa chữa thường xuyên nên bị hư hỏngxuống cấp Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội của tỉnh, trước sức ép của sự gia tăngdân số Yêu cầu sinh hoạt, vui chơi giải trí, yêu cầu giảm thiểu tình trạng ô nhiễm môitrường, nguồn nước, sự phát triển ngày càng tăng của các khu đô thị, dân cư… Hệthống công trình thuỷ lợi không đơn thuần chỉ phục sản suất nông nghiệp mà còn phảiphục vụ đa mục tiêu tạo điều kiện phát triển cho các ngành kinh tế khác

Bên cạnh đó, biến đổi khí hậu là một thực trạng mà Việt Nam là một trong nhữngnước có ảnh hưởng nghiêm trọng nhất Sự thay đổi về khí hậu, thủy văn ảnh hưởngđến nguồn nước và nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước Các kịch bản biến đổikhí hậu được xây dựng cho Việt Nam đều cho thấy những bất lợi về nguồn nước ngọttrong tương lai Hệ thống thủy lợi Cầu Sơn cũng là vùng chịu ảnh hưởng của biến đổikhí hậu Nguồn nước của vùng thay đổi theo hướng bất lợi, những tháng có mưa lớn

lại không rơi vào đúng thời điểm cần nước của nông nghiệp Những tháng mùa khô lạigần như không có mưa làm cho nguồn nước sông cạn kiệt, không đủ nước cung cấpcho sinh hoạt và sản xuất Những biến đổi này khiến cho nhu cầu nước phải thay đổi

và hệ thống thủy lợi cũng phải làm việc căng thẳng hơn Vì vậy, đề tài: “Nghiên cứu

giải pháp nâng cao hiệu quả cấp nước của hệ thống thủy lợi Cầu Sơn dưới tác động của biến đổi khí hậu”là cần thiết nhằm đưa ra giải pháp cấp nước phù hợp trong điều

kiện biến đổi khí hậu hiện nay

II Mục đích và phạm vi của đề tài

- Mục đích: Đánh giá khả năng cấp nước của hệ thống, qua đó đề xuất giải pháp nâng

cao hiệu quả cấp nước của hệ thống trong điều kiện biến đổi khí hậu

- Tiếp cận thực tế: Tiến hành thu thập số liệu thực đo về các yếu tố khí tượng – thủy

văn, hiện trạng định hướng phát triển kinh tế xã hội, cơ sở hạ tầng của vùng nghiêncứu làm cơ sở cho việc tính toán chính xác khả năng nguồn nước đến và nhu cầu cấpnước đến và nhu cầu cấp nước cho các đối tượng sử dụng nước phù hợp tiến trình pháttriển kinh tế xã hội

- Tiếp cận kế thừa: Trong những năm qua đã có một số nghiên cứu về giải pháp nângcao hiệu quả cấp nước dưới tác động của Biến đổi khí hậu Việc kế thừa có chọn lọccác kết quả nghiên cứu này sẽ giúp đề tài có định hướng giải quyết vấn đề một cáchkhoa học hơn

- Tiếp cận tổng hợp đa mục tiêu

2 Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp điều tra, thu thập phân tích, xử lý, tổng hợp số liệu Phương pháp nàyứng dụng trong chương 1 và 2 Cụ thể, điều tra, thu thập và phân tích số liệu cơ bản vềkhí tượng thủy văn, thổ nhưỡng đất đai và cây trồng

Phương pháp kế thừa có chọn lọc Phương pháp này kế thừa những một số nội dung, phương pháp nghiên cứu của các nghiên cứu và công trình đã được công bố

Phương pháp phân tích hệ thống, phương pháp thống kê xác xuất Phương pháp này ứng dụng trong tính toán các yếu tố khí tượng thủy văn, phân tích kết quả tính toán.Phương pháp mô hình toán, thủy văn, thủy lực Phương pháp này ứng dụng trong nghiên cứu của chương 2 và 3 trong tính toán nhu cầu nước, cân bằng nước, điều tiết

IV Kết quả dự kiến đạt được.

- Tính toán cân bằng nước của hệ thống tại thời điểm hiện tại

- Tính toán cân bằng nước của hệ thống trong điều kiện BĐKH

- Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả cấp nước của hệ thống Cầu Sơn trong điều kiện biến đổi khí hậu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ KHU VỰC

NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về Biến đổi khí hậu trên thế giới và Việt Nam

1.1.1 Khái niệm về Biến đổi khí hậu

Khí hậu của trái đất luôn luôn thay đổi Trước đây, sự thay đổi này mang tính tựnhiên Kể từ đầu thế kỷ 19 thuật ngữ biến đổi khí hậu bắt đầu được sử dụng khi nóiđến những sự thay đổi khí hậu được so sánh tại thời điểm nói đến và những dự báotrong vòng khoảng 80 năm sau đó mà nguyên nhân thay đổi chủ yếu là do những hoạtđộng của con người gây ra hơn là những thay đổi tự nhiên trong bầu khí quyển

Theo định nghĩa của CTMTQG về Ứng phó với BĐKH thì Biến đổi khí hậu: là sự

biến đổi trạng thái của khí hậu so với trung bình và/hoặc dao động của khí hậu duy trìtrong một khoảng thời gian dài, thường là vài thập kỷ hoặc dài hơn Biến đổi khí hậu

có thể là do các quá trình tự nhiên bên trong hoặc các tác động bên ngoài, hoặc dohoạt động của con người làm thay đổi thành phần của khí quyển hay trong khai thác

sử dụng đất

Theo định nghĩa của Công ước khung của Liên hợp quốc về BĐKH thì Biến đổi khí

hậu: là sự biến đổi của trạng thái khí hậu do các hoạt động trực tiếp hay gián tiếp của

con người gây ra sự thay đổi thành phần của khí quyển toàn cầu và nó được thêm vào

sự biến đổi khí hậu tự nhiên quan sát được trong các thời kỳ có thể so sánh được

Theo IPCC (Ủy ban liên chính phủ về BĐKH) thì Biến đổi khí hậu: đề cập đến sự

thay đổi về trạng thái của khí hậu mà có thể xác định được (ví dụ như sử dụng cácphương pháp thống kê) diễn ra trong một thời kỳ dài, thường là một thập kỷ hoặc lâuhơn Biến đổi khí hậu đề cập đến bất cứ biến đổi nào theo thời gian, có hay khôngtheo sự biến đổi của tự nhiên do hệ quả các hoạt động của con người

1.1.2 Biến đổi khí hậu trên thế giới

Biến đổi khí hậu do hiện tượng nhà kính bắt nguồn từ sự phát thải quá mức vào khíquyển các khí có hiệu ứng nhà kính do các hoạt động kinh tế xã hội của con người.Theo dự báo của các nhà khoa học nếu như tình hình phát thải khí nhà kính không

giảm thì vào năm 2030 mật độ của khí CO2 trong khí quyển sẽ tăng gấp đôi so vớithời kỳ tiền công nghiệp Hiệu ứng nhà kính làm nhiệt độ trái đất tăng lên kéo theohàng loạt các yếu tố khí hậu khác như: lượng mưa, độ ẩm, bức xạ thay đổi theo.Theo dự báo, nhiệt độ mặt đất và tầng đối lưu tăng lên, tại tầng bình lưu nhiệt độ lạigiảm, từ độ cao 15÷18 km xuống mặt đất nhiệt độ tăng lên từ lên 1÷40C, từ vĩ độ

500B đến Bắc cực tăng thêm 1 độ, từ vĩ độ 500N đến Nam cực tăng thêm từ 1÷20C sovới vùng vĩ độ thấp Ở vùng Bắc bán cầu từ vĩ độ 300B trở lên, về mùa Đông (tháng

10 đến tháng 4 năm sau) nhiệt độ tăng thêm 4÷120C Ngược lại vào mùa hè (tháng6,7,8) chỉ tăng thêm khoảng 20C, vào các tháng 11, 12 cũng có thể tăng 40C

Mưa trở nên thất thường hơn Cường độ mưa thay đổi Những vùng mưa nhiều, lượngmưa trở nên nhiều hơn, cường độ mưa lớn hơn Các vùng hạn trở nên hạn hơn Khităng gấp đôi lượng phát thải khí CO2, lượng mưa tăng ở các vùng vĩ tuyến cao và cácvùng nhiệt đới trong tất các các mùa trong năm, còn ở vĩ tuyến trung bình về mùađông, lượng mưa tăng 10 ÷ 20%, ở các vùng từ vĩ độ 35 ÷ 550N lượng mưa tăngkhông đáng kể Theo các kết quả nghiên cứu cho thấy bốc hơi thay đổi theo 4 mùa,nếu lượng mưa tăng 10÷30% thì lượng bốc hơi tăng 10÷15% Cụ thể, nghiên cứu đãchỉ ra trong 3 thập niên tới tại Hàn Quốc ở các lưu vực nhỏ sẽ tăng từ 6,6% đến 9,3%lượng mưa và nhiệt độ không khí có xu hướng tăng thêm từ 0,80C đến 3,20C

Theo bản Báo cáo về kịch bản phát thải của IPCC, 2000 (SRES,2000) thì lượng phátthải khí CO2 từ việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch sẽ tăng lên khoảng 40-110% trongkhoảng thời kỳ 2000-2030 Thêm vào đó tương ứng với kịch bản phát thải của SRESthì trong vòng 2 thập kỷ tới nhiệt độ trái đất sẽ ấm lên khoảng 0,20C giai đoạn 2090-

2099 so với thời kỳ 1980-1999, nhiệt độ tăng lên tương ứng với từng kịch bản phátthải khác nhau Cùng với việc tăng phát thải làm nhiệt độ toàn cầu ấm dần lên sẽ lànguyên nhân của sự gia tăng mực nước biển Mực nước biển theo SRES được dự báo

sẽ tăng 0,1-0,2m giai đoạn 2090-2099 so với thời kỳ 1980-1999

Bảng 1.1:Dự báo nhiệt độ bề mặt toàn cầu đến cuối thế kỷ 21

Kịch bản

Thay đổi nhiệt độ(oC giai đoạn 2090-2099 so với 1980-1999)Khả năng Trong khoảng

Nhiệt độ bề mặt địa cầu ngày càng tăng đối với từng lục địa và cho từng kịch bản giai

đoạn 1900-2100 (Hình 1.1) Có thể thấy rằng sự ấm của bề mặt trái đất trải dải hầu

khắp các lục địa, trải dài từ vĩ độ Bắc xuống gần Nam Cực và Bắc Đại Tây Dương.Các hiện tượng thời tiết cực đoan như nắng nóng kéo dài, mưa lớn xuất hiện với tầnsuất và cường độ ngày càng tăng cho thời kỳ 2020-2029 và 2090-2099

(Nguồn IPCC-AR4, 2007)

Hình 1.1: Hình trái: Nhiệt độ thay đổi theo từng kịch bản của SRES Hình phải: Dự

báo nhiệt độ thay đổi vào đầu và cuối thế kỷ 21

1.1.2.1 Tác động của Biến đổi khí hậu tới Tài nguyên nước

Biến đổi về lượng mưa, phân bố mưa theo không gian và thời gian dưới tác động củabiến đổi khí hậu đã có những ảnh hưởng nhất định tới việc cấp nước cho các ngành

dùng nước Mưa lớn và tuyết rơi xảy ra thường xuyên hơn tại các vùng vĩ độ cao vàtrung bình tại bắc Bán cầu trong khi lượng mưa giảm xuống tại vùng nhiệt đới và ánhiệt đới Tại nhiều vùng của Châu Âu, miền Trung Canada, bang California đỉnh lũchuyển từ mùa xuân sang mùa hè do giáng thủy chuyển chủ yếu từ tuyết rơi sang mưa.Tại Châu Phi, các lưu vực sông lớn như sông Nile, hồ Chad và Senegal, lượng nước cóthể khai thác giảm khoảng 40-60%.

Thay đổi về phân bố mưa trong năm sẽ ảnh hưởng đến lượng nước có thể khai thácđược Kết quả của các mô hình dự báo biến đổi khí hậu cho thấy tại nhiều khu vựclượng mưa sẽ tập trung hơn vào mùa mưa và giảm vào mùa khô Mưa lớn tập trung sẽlàm tăng lượng dòng chảy mặt, giảm lượng nước ngấm xuống các tầng chứa nước dướiđất Điều này làm gia tăng lũ lụt vào mùa mưa và thiếu nước vào mùa khô, trữ lượngnước ngầm sẽ suy giảm Ngoài ra, khả năng sinh thủy của lưu vực còn bị gián tiếp ảnhhưởng của biến đổi khí hậu do thảm phủ thực vật bị thay đổi do điều kiện khí hậu thayđổi

Chế độ thủy văn tại các vùng khí hậu khô hanh sẽ nhạy cảm hơn so với các vùng ẩmướt Tại các vung khô hanh, một sự thay đổi nhỏ của nhiệt độ và lượng mưa sẽ gây rabiến động lớn về chế độ dòng chảy sông suối Các vùng khô hạn và bán khô hạn tạiTrung á, Địa Trung Hải, Nam Phi và Châu Đại Dương sẽ chịu tác động của lượng mưagiảm và bốc hơi tăng Những vùng có cao độ mặt đất lớn sẽ có lượng dòng chảy mặttăng lên do lượng mưa tăng Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu tới tài nguyên nước củakhu vực nhiệt đới rất khó dự báo Các mô hình dự báo biến đổi khí hậu cho kết quả vềlượng mưa và phân bố mưa tại khu vực này rất khác nhau Theo kết quả dự báo tin cậynhất, lượng mưa từ tháng 6 đến tháng 8 tại Nam Á sẽ tăng lên trong khi giảm đi ởvùng Trung Mỹ

Sự thay đổi chế độ dòng chảy của sông suối sẽ làm thay đổi nồng độ các chất dinhdưỡng, lượng oxi hòa tan và các thành phần hóa học khác, do đó, làm thay đổi chấtlượng nước mặt

Các hồ chứa, đập dâng, trạm bơm và giếng khai thác nước ngầm cũng bị ảnh hưởng.Mưa lớn kéo theo gia tăng trượt lở đất và xói mòn sẽ làm tăng lượng phù sa chuyển tới

và lắng đọng trong lòng hồ, làm giảm dung tích hữu ích của các hồ chứa Chế độ dòngchảy thay đổi cũng làm cho vấn đề điều tiết của hồ trở lên khó khăn hơn, khả năngcung cấp nước giảm đi Do trữ lượng nước ngầm thay đổi, khả năng khai thác củanhiều giếng ngầm cũng bị giảm sút Chế độ dòng chảy thay đổi cũng làm cho nhiềucông trình không hoạt động đúng điều kiện thiết kế, năng lực công trình có thể bị suygiảm.

Mực nước biển dâng lên làm việc cấp nước vùng duyên hải trở lên khó khăn hơn Cáctầng nước ngầm bị xâm nhập mặn khiến nhiều giếng khai thác nước không hoạt độngđược Việc xâm nhập mặn sâu vào cửa sông làm nhiều công trình thủy lợi bị ảnhhưởng

Việc suy giảm khả năng cung cấp nước của các công trình sẽ ngày càng trầm trọng.Ước tính hiện nay 1,7 tỷ người sống trong các khu vực căng thẳng về nước, dự báođến năm 2025 con số này sẽ tăng vọt lên tới gần 5 tỷ người Các khu vực bị ảnh hưởngnặng nề nhất là các vùng khô hạn và bán khô hạn, các vùng đất thấp, các đồng bằng vàcác đảo nhỏ Xung đột về nước giữa các quốc gia, giữa các vùng, các ngành dùng nước

sẽ ngày càng trở lên căng thẳng, đôi khi dẫn tới xung đột về chính trị hoặc quân sự

Tác động tới quản lý nguồn nước

BĐKH sẽ làm nguồn nước mặt và nước ngầm tại những vùng khác nhau thay đổi cả vềchất và lượng theo những hướng hướng khác nhau Băng và tuyết tan sẽ làm dòngchảy lũ tại những lưu vực vùng ôn đới xảy ra sớm hơn và với cường độ lớn hơn, gâyảnh hưởng tới khoảng 1/6 dân số thế giới Cho đến 2050, sẽ có thêm 260 đến 980 triệudân chịu tác động của khan hiếm nước làm cho tổng số dân chịu tác động này lên tới

từ 4,3 đến 6,9 tỷ người Ngược lại, khoảng 20 % dân số thế giới sẽ chịu tác động củaúng ngập do lũ thượng lưu và nước biển dâng mà đặc biệt là tại đồng bằng các sôngNile, sông Hằng và sông Mê Kông Ngoài ra, những thiệt hại do nguồn nước gây racòn thể hiện ở những thay đổi về chất lượng nước như xâm nhập mặn, ô nhiễm lý hoátính, ô nhiễm nhiệt

Những thay đổi trên sẽ là những thách thức lớn cho lĩnh vực quản lý nước, lĩnh vựcđược coi là chìa khoá trong ứng phó với BĐKH (UNFCCC, 2007; Op cit., 2007)

Những giải pháp thích ứng trong quản lý nước tập chung vào nâng cao hiệu quả sửdụng nước (sản lượng nông sản do một đơn vị nước tưới mang lại) đối với những vùngkhan hiếm nước; bảo vệ tài sản và tiêu thoát nước đối với vùng có nguy cơ bị úng ngậpnặng Các giải pháp này đề cập đến tất cả các qui mô (từ mặt ruộng tới liên lưu vực -Transboundary) cũng như các hoạt động liên quan tới quản lý nước (phát triển cơ sở

hạ tầng, bảo vệ nguồn nước và phân phối nước) Tuy nhiên, vấn đề cạnh tranh vềnguồn nước giữa nông nghiệp và những đối tượng sử nhu cầu nước phi nông nghiệpcần được quan tâm trên diện rộng Các giải pháp ứng phó như Quản lý tổng hợp nguồnnước (Intergrated Water Management), quản lý lưu vực sông (River Basin WaterManagement) cần được áp dụng một cách linh hoạt sao cho phù hợp với từng điều

kiện kinh tế-xã hội cụ thể, tránh tình trạng ứng sử theo trào lưu Tác động đến thiên tai

- Biến đổi khí hậu sẽ dẫn đến các hiện tượng cực hạn về thời tiết, đặc biệt là các đợtnắng nóng gay gắt gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người cũng như cây trồng và vậtnuôi

-Nhiệt độ trái đất nóng lên sẽ đẩy nhanh chu trình thủy văn, các trận mưa lớn diễn rathường xuyên hơn, cường độ mạnh hơn và sẽ gây ra lũ lụt tại nhiều vùng trên thế giới.Cùng với lũ lụt, mưa lớn sẽ làm gia tăng xói mòn, trượt lở đất, lũ bùn cát Lượng dòngchảy lũ tăng lên sẽ làm giảm lượng nước có thể khai thác cho tưới tiêu và các ngànhdùng nước khác Mật độ dông, bão tại các vùng nhiệt đới sẽ tăng lên, đe dọa tới tínhmạng và sinh hoạt của con người, cơ sở hạ tầng, các hoạt động sản xuất, phá hủy các

hệ sinh thái

-Phân bố các khu vực khí hậu sẽ có những biến động Mặc dù tập trung ở khu vựcNam Thái Bình Dương, hiện tượng ENSO sẽ ảnh hưởng đến thời tiết và khí hậu tạihầu hết các quốc gia nhiệt đới Biến đổi khí hậu làm trầm trọng hơn các đợt hạn hán và

lũ lụt do El Nino gây ra Tại khu vực nhiệt đới của Châu á, biến đổi lượng mưa giữacác năm sẽ tăng lên làm hạn hán và lũ lụt xảy ra thường xuyên hơn

Tác động đến môi trường và sức khoẻ cộng đồng

BĐKH gây tác động trực tiếp (các thảm hoạ tự nhiên do hiện tượng khí hậu cực đoangây ra) và gián tiếp (an ninh lương thực, an toàn thực phẩm, khả năng thích ứng kém

do hoạt động kinh tế kém hiệu quả, bùng phát dịch bệnh, ) cho sức khoẻ cộng đồngđược dự báo sẽ ngày càng tăng.

-Jennifer Frisca và Tyler Martz (2007) đã khẳng định rằng nước sạch và vệ sinh môitrường đóng vai trò quan trọng, then chốt trong vấn đề truyền nhiễm các bệnh tiêuchảy Các nhân tố môi trường đóng góp tới 94% trong tổng số 4 triệu trường hợp tiêuchảy mỗi năm (ước tính của tổ chức y tế thế giới WHO) Trẻ em dưới 5 tuổi tại cácnước đang phát triển chịu ảnh hưởng nặng nề nhất chiếm tới 1,5 triệu cái chết mỗi năm

do bệnh tiêu chảy Tại châu Mỹ La tinh và Caribe (LAC) xấp xỉ 77600 trẻ em dưới 5tuổi, trên 200 trẻ em mỗi ngày, chết do các bệnh về tiêu chảy và những biến chứng củachúng

-Một số nhà nghiên cứu đã thiết lập một sự liên kết giữa mưa lớn và lũ lụt và nhữnghiện tượng khí tượng bất thường khác tới sự bùng phát của các dịch bệnh truyềnnhiễm Các sự kiện khí hậu cực đoan có thể dễ dàng phá vỡ sự lọc nước mưa và nướcthải, cũng như gây nhiễm bẩn tới nguồn nước mặt và các hệ thống giếng không có tầngbảo vệ bề mặt, dẫn tới gia tăng những rủi ro về dịch bệnh

-Hậu quả tác động của biến đổi khí hậu đã được Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổikhí hậu (IPPC) khẳng định thông qua các dạng thiên tai như: sóng, nhiệt, nóng, lũ lụt,hạn hán gây ra chết chóc và bệnh tật Đặc biệt là các căn bệnh gia tăng dưới tác độngcủa nhiệt như: sốt rét, sốt xuất huyết, viêm não (truyền qua muỗi); các bệnh đườngruột (qua môi trường nước), các bệnh suy dinh dưỡng, bệnh phổi Những bệnh nàyđặc biệt ảnh hưởng lớn đến các vùng kinh tế kém phát triển, đông dân và có tỷ lệ đóinghèo cao

1.1.2.2 Một số tác động tích cực của BĐKH

Trong nghiên cứu của IPCC năm 2001, dựa trên cơ sở các mô hình mô phỏng dự báo

và các nghiên cứu khác đã chỉ ra một số ảnh hưởng tích cực của BĐKH như sau:

-Tăng lượng nước cho cộng đồng ở một số vùng khan hiếm nước, ví dụ một số vùngĐông Nam Á;

- Giảm nhu cầu năng lượng để sưởi do nhiệt độ cao hơn vào mùa đông;

- Tăng sản lượng cây trồng ở một số vùng ôn đới do sự gia tăng nhiệt độ khoảng vài độC;

- Giảm tỷ lệ tử vong ở các vùng vĩ độ cao;

- Tăng cung cấp gỗ toàn cầu do các khu rừng được quản lý hợp lý

Những mô tả trên cho thấy mức độ tổn thương hay tác động của BĐKH rất đa dạng vàảnh hưởng tới tất cả các ngành, các lĩnh vực của đời sống xã hội

Tác động có thể mang tiêu cực và cũng có thể là tích cực nhưng tác động tiêu cực đáng

kể hơn nhiều so với tác động tích cực Những tác động thay đổi theo không gian vàthời gian nhưng những nước có tiềm lực kinh tế thấp chịu tổn thương nặng hơn hơn sovới những nước phát triển Nguyên nhân do đây là những nước có khả năng thích ứngkém và là những nước nằm trong vùng chịu ảnh hưởng mạnh của BĐKH mà cụ thể làvùng Nhiệt đới gió mùa

1.1.3 Biến đổi khí hậu ở Việt Nam

1.1.3.1 Tổng quan các nghiên cứu về BĐKH ở Việt Nam

Theo các kết quả phân tích các số liệu khí hậu cho thấy các yếu tố của khí hậu tại ViệtNam những năm trước đây có những đặc điểm dưới đây:

Nhiệt độ: Trong 50 năm qua ( 1958 – 2007), nhiệt độ trung bình ở Việt Nam tăng lên

khoảng 0.50C đến 0.70C Nhiệt độ mùa đông tăng nhanh hơn nhiệt độ mùa hè và nhiệt

độ ở các vùng khí hậu phía Bắc tăng nhanh hơn ở các vùng khí hậu phía Nam

Nhiệt độ trung bình năm của 4 thập kỷ gần đây (1961 – 2000) cao hơn trung bình nămcủa 3 thập kỷ trước đó ( 1931 – 1960) Nhiệt độ trung bình năm của thập kỷ 1991 –

2000 ở Hà Nội, Đà Nẵng, thành phố Hồ Chí Minh đều cao hơn trung bình của thập kỷ

1931 – 1940 lần lượt lần lượt là 0,8; 0,4 và 0.60C Năm 2007, nhiệt độ trung bình năm

ở cả 3 nơi trên đều cao hơn trung bình của thập kỷ 1931-1940 là 0.8 – 1.3 và cao hơnthập kỷ 1991-20000C là 0.4 – 0.50C

- Lượng mưa: Trên từng địa điểm, xu thế biến đổi của lượng mưa trung bình năm

trong 9 thập kỷ vừa qua (1911 - 2000) không rõ rệt theo các thời kỳ và trên các vùng

khác nhau: có giai đoạn tăng lên và có giai đoạn giảm xuống Lượng mưa năm giảm ởcác vùng khí hậu phía Bắc và tăng ở các vùng khí hậu phía Nam Tính trung bình trong

cả nước, lượng mưa năm trong 50 năm qua (1958 - 2007) đã giảm khoảng 2%

(Chương trình mục tiêu quốc gia ứngphó với biến đổi khí hậu, Bộ TNMT, 2008).

Lượng mưa biến đổi không nhất quán giữa các nơi: ở Hà Nội và tp.Hồ Chí Minh,lượng mưa trung bình năm của các thập kỷ sau 1950 có xu thế giảm so với trước đó Ởcác tỉnh Nam Trung Bộ, lượng mưa có xu thế giảm Riêng ở Đà Nẵng lượng mưa có

xu thế tăng, nhất là thập kỷ 1991 – 2000 (Nguyễn Đức Ngữ,2010).

+ Số ngày mưa phùn giảm rõ rệt, nhất là trong thập kỷ 1991 – 2000

+ Số ngày mưa lớn và mưa lớn trái mùa tăng lên

+ Dự tính đến cuối thế kỷ 21, lượng mưa năm ở các vùng đều tăng, 7-10% ở Bắc Bộ

và Bắc Trung Bộ,2-5% ở Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ so với trung bìnhthời kỳ 1980-1999.Đáng chú ý là lượng mưa tăng chủ yếu do lượng mưa mùa mưatăng Trái lại, lượng mưa mùa khô giảm, trong đó giảm nhiều nhất ở Tây Nguyên và

Nam Trung Bộ (15 - 20%) (Nguyễn Đức Ngữ, 2010).

-Không khí lạnh: Số đợt không khí lạnh ảnh hưởng tới Việt Nam giảm đi rõ rệt trong

hai thập kỷ qua Tuy nhiên, các biểu hiện dị thường lại thường xuất hiện mà gần đâynhất là đợt không khí lạnh gây rét đậm, rét hại kéo dài 38 ngày trong tháng 1 và tháng

2 năm 2008 ở Bắc Bộ (Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phóvới biến đổi khí hậu,

Bộ TNMT, 2008).

- Bão: Những năm gần đây, bão có cường độ mạnh xuất hiện nhiều hơn Quỹ đạo bão

có dấu hiệu dịch chuyển dần về phía nam và mùa bão kết thúc muộn hơn, nhiều cơn

bão có đường đi dị thường hơn (Hình 1.2) (Thông báo đầu tiên của Việt Namcho Công

ước khung của Liên HợpQuốc về biến đổi khí hậu, Bộ TNMT,2003).

Hình 1.2:Quỹ đạo của bão ở Tây Bắc Thái Bình Dương

Mưa phùn: Số ngày mưa phùn trung bình năm ở Hà Nội giảm dần từ thập kỷ 1981

-1990 và chỉ còn gần một nửa (15 ngày/năm) trong 10 năm gần đây (Nguyễn Đức Ngữ,

Nguyễn Trọng Hiệu, 2003).

1.1.3.2 Kịch bản BĐKH ở Việt Nam

Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng ở Việt Nam được xây dựng dựa trên sựphân tích và tham khảo các nghiên cứu trong và ngoài nước Các tiêu chí để lựa chọnphương pháp tính toán xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho ViệtNam bao gồm:

(1) Mức độ tin cậy của kịch bản biến đổi khí hậu toàn cầu

(2) Độ chi tiết của kịch bản biến đổi khí hậu

nước biển dâng được Bộ TN & MT chi tiết hóa đến đơn vị hành chính cấp tỉnh và cácđảo, quần đảo của Việt Nam.

Các Kịch bản BĐKH & NBD ở Việt Nam được dựa trên các kịch bản cập nhật năm

2013 của Ban Liên chính phủ về BĐKH (IPCC) sử dụng đường phân bố nống độ khínhà kính đại diện (Representative Concentration Pathways -RCP), bao gồm: RCP8.5,RCP6.0, RCP4.5, RCP2.6

Một số điểm đáng lưu ý trong kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam: Số liệu khítượng thực đo tại các trạm trên đất liền và hải đảo cập nhật đến 2014 được dùng choviệc hiệu chỉnh mô hình; Sự thay đổi trong tương lai của các biến khí hậu là so với giátrị trung bình của thời kỳ cơ sở (1986-2005); Kết quả tính toán các biến khí hậu từ các

mô hình được chiết xuất theo giá trị bình quân ngày trong giai đoạn từ năm 1986 đếnnăm 2100; Biến đổi khí hậu trong tương lai được phân tích và trình bày cho giai đoạnđầu thế kỷ (2016-2035), giữa thế kỷ (2046-2065) và cuối thế kỷ (2080-2099) So sánhgiữa thời kỳ cơ sở 1986-2005 và thời kỳ 1980-1999, nhiệt độ trung bình tăng khoảng0,1oC ở Bắc Bộ và Nam Bộ, 0,07oC ở Trung Bộ; lượng mưa giảm từ 6÷13% ở TâyBắc, Đông Bắc, đồng bằng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, trong khi các khu vực khác hầunhư không biến đổi

1.2 Tổng quan về hệ thống thủy lợi Cầu Sơn

1.2.1.Điều kiện tự nhiên

1.2.1.1.Vị trí địa lý

Hệ thống thủy lợi Cầu Sơn – Cấm Sơn tỉnh Bắc Giang nằm trong khu vực tả ngạnsông Thương và hữu sông Lục Nam, phục vụ sản xuất, đời sống dân sinh cho huyệnLạng Giang, một phần các huyện Lục Nam, Yên Dũng, Thành phố Bắc Giang

+ Phía Tây giáp huyện Tân Yên và Việt Yên

+ Phía Bắc giáp huyện Yên Thế

+ Phía Đông giáp huyện Lục Nam

+ Phía Nam giáp huyện Yên Dũng

Diện tích đất tự nhiên: 57992 ha ( Đo trên bản đồ địa hình 1:25000) Trong đó diện tích canh tác chiếm 52% diện tích đất tự nhiên.

Để hình dung một cách khái quát về hệ thống thủy nông Cầu Sơn thì dưới đây là bản

đồ khu vực:

Hình 1.3 :Bản đồ hệ thống thủy nông Cầu Sơn

1.2.1.2.Đặc điểm địa hình và địa mạo

Hệ thống thủy nông Cầu Sơn là khu vực có địa hình, địa mạo phức tạp, chênh lệch độcao tương đối lớn, đồi núi xen kẽ với ruộng thấp Nhìn tổng thể địa hình có xu thế dốcdần từ Bắc xuống Nam, từ Đông sang Tây Cao trình ruộng đất cao nhất từ (+12 ÷+15)nằm ở phía Đông Bắc huyện Lạng Giang, nơi thấp nhất có cao trình ( +1,9 ÷+2,3)nằm ven sông Thương thuộc Bắc Yên Dũng Cao trình trung bình của khu vực là từ (6,95 ÷ 8,65)

Diện tích canh tác nằm ở cao trình (+3 ÷ +8) phân bố hầu như trên toàn hệ thống.Ngoài ra trong khu vực còn có một số đồi, gò đống, sỏi đá nằm xen kẽ vào khu diệntích đất canh tác gây trở ngại cho việc bố trí kênh mương và quá trình dẫn nước đếnruộng

Địa hình khu tưới là vùng bán sơn địa, phía Bắc và Tây Bắc là địa hình vùng núi nốitiếp nhau Đặc điểm chủ yếu của địa hình miền núi là chia cắt mạnh, phức tạp, chênhlệch độ cao lớn Phía Tây, phía Nam, Tây Nam là vùng đồng bằng nối liền với sôngThương và sông Lục Nam

1.2.1.3 Đặc điểm địa chất, đất đai

Diện tích đất canh tác trong hệ thống chiếm phần lớn là loại đất thịt pha sét nhẹ, phân

bố chủ yếu ở tầng đất canh tác dày từ 15 ÷ 20 (cm)với cao độ (+3 ÷ +15) Tầng dưới làđất thịt pha cát phẩm Pentit có độ pH = (3 ÷ 3,5), loại đất này thường được luân canhgiữa cây lúa và cây màu

Diện tích đất canh tác bị ngập úng thường tập trung ven sông Lục Nam và sôngThương ở cao độ +4 trở xuống Phần diện tích thường bị ngập úng này chủ yếu là cấymột vụ chiêm với tầng đất canh tác tương đối dày 20 ÷ 25 (cm), độ pH = (4,5 ÷ 5),chất đất màu mỡ có độ phì cao.Ở những nơi có công trình tiêu thì cấy 2 vụ, nhưngruộng đất trũng này không có công trình tiêu tốt đất dễ bị hiện tượng yếm khí

Trong khu vực thuộc hệ thống như vùng đồi núi ở huyện Lục Nam thì chủ yếu là đấtbồi tụ sườn đồi trên nền đá sa thạch, diệp thạch thích hợp trồng cây ăn quả, cây côngnghiệp, lâm nghiệp Vùng trung du và đồng bằng chủ yếu là đất phù sa và đất bạc màugồm đất thịt, đất cát có độ PH từ 6÷ 7, phân bố ở ven sông Thương Các loại đất để đạt

được hiệu quả cao, có khả năng tăng vụ thì công tác thủy lợi cần phải được làm tốt.

1.2.1.4.Đặc điểm khí tượng thủy văn

Đặc điểm khí tượng

a.Khí hậu

Hệ thống thủy nông Cầu Sơn thuộc địa phận tỉnh Bắc Giang nằm trong vùng khí hậunhiệt đới gió mùa Khí hậu được chia thành hai mùa rõ rệt mùa đông và mùa hè Đặctrưng khí hậu cơ bản là nền nhiệt độ cao tương đối đồng đều, tổng lượng nhiệt lớnsong có mùa Đông lạnh, khô hanh và ít mưa Mùa hạ nắng nóng và mưa nhiều, nhiệt

độ trung bình khoảng 23,40C,chênh lệch nhiệt độ giữa tháng nóng nhất và tháng lạnhnhất khá cao Tháng lạnh nhất thường vào tháng I có khí hậu khô, lạnh; tháng nóngnhất thường vào tháng VII có khí hậu nóng, ẩm

Lượng mưa trung bình năm từ 1500 ÷ 2000 mm, mưa nhiều từ tháng IV đến tháng IX.Lượng bốc hơi bình quân hàng năm khoảng 1000 mm

Nhìn chungkhu vực thủy nông Cầu Sơn mang đặc trưng của nền văn minh nôngnghiệp trồng cây lúa nước nên yếu tố khí hậu rất quan trọng quyết định đến cơ cấumùa vụ, sản lượng cũng như năng suất cây trồng

Hiện nay, trong vùng cơ cấu mùa vụ chính là gồm vụ Chiêm, vụ Mùa, vụ Đông Xuân

Vụ Chiêm được gieo trồng trong giai đoạn mùa khô, từ tháng I khi nguồn nước kiệt,khó khăn trong công tác lấy nước vào đồng Vụ Mùa bắt đầu từ tháng VIkhi miền Bắcbước vào mùa mưa, công tác phòng chống lũ và ngập lụt rất được quan tâm, hệ thốngtiêu nước đã có tuy nhiên do thời gian sử dụng lâu và công tác bảo dưỡng chưa tốt nêncông suất tiêu nước chưa thật sự hiệu quả, ảnh hưởng tới năng suất cây trồng Cây màuvụĐôngtrồng chủ yếu là cây ngô đông, được trồng từtháng X đến tháng XII, kéo dàikhoảng 3 tháng Để đạt được năng suất cho cây trồng thì công tác thủy lợi về tưới tiêuphải được đảm bảo, như vậy nhằm nâng cao đời sống vật chất của người dân trongvùng

b.Nhiệt độ tại trạm Bắc Giang

Vùng thuộc hệ thống thủy nông Cầu Sơn nhìn chung có nhiệt độ khá cao, nhiệt độtrung bình năm của cả vùng khoảng 23 ÷ 24 0C Hàng năm có bốn tháng từ tháng XII

đến tháng III năm sau nhiệt độ giảm xuống dưới 200C, tháng I và tháng II có nhiệt độlạnh nhất trong năm, nhiệt độ tối thiểu có thể xuống dưới 20C Tháng VI và tháng VII

là các tháng nóng nhất trong năm, nhiệt độ có thể lên tới 39 – 400C

Bảng 1.2: Nhiệt độ không khí trung bình tháng nhiều năm tại trạm Bắc Giang

Đơn vị: 0C

Trung bình 16,1 17,5 20,0 23,7 27,1 28,8 28,5 28,4 27,3 24,8 21,2 17,7 23,4 Cao nhất tuyệt đối 30,8 33,3 35,3 36,3 38,7 39,1 38,7 37,1 37,0 34,8 34,3 30,0 39,1 Thấp nhất tuyệt đối 3,4 5,1 5,9 12,2 16,1 20,7 22,4 21,6 17,2 10,3 6,7 2,8 2,8

( Nguồn: Tại trạm quan trắc tỉnh Bắc Giang)

Hình 1.4:Biểu đồ nhiệt độ trung bình tháng nhiều năm tại trạm Bắc Giang

Qua biểu đồ trên ta thấy tháng có nhiệt độ trung bình lớn nhất rơi vào tháng VI vàtháng VII, nhiệt độ trung bình của hai tháng này lần lượt là 28,80C , 28,50C Tháng cónhiệt độ trung bình thấp nhất là tháng I, II, trung bình tháng là từ 15÷ 170C Như vậy,trong vùng khi nhiệt độ tăng cao làm cho lượng tổn thất nước nhiều,giảm hệ số sửdụng nước trên kênh, cần phải có biện pháp nâng cấp và cải tạo lại để đảm bảo chocông trình làm việc đúng theo thiết kế và đạt hiệu quả cao

Khu vực hệ thống thủy nông Cầu Sơn theo chế độ mưa chung của vùng đồng bằng Bắc

Bộ, có hai mùa rõ rệt mùa mưa và mùa khô Lượng mưa trong một vùng không lớn,bình quân hàng năm từ 1310 – 1600 (mm) Số ngày mưa trung bình khoảng 120 – 125ngày mỗi năm

Mùa mưa từ tháng V đến tháng X, với tổng lượng mưa trong những tháng mùa mưachiếm khoảng 83% lượng mưa cả năm Các tháng còn lại từ tháng XI năm trước đếntháng IV năm sau thì chỉ chiếm khoảng 17% tổng lượng mưa năm Mưa lớn trong mùamưa gây nên tình trạng úng lụt, đặc biệt là các vùng ven suối Mân,Chản và Đức Mạilàm ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và đời sống nhân dân trong vùng Mùa khôkhoảng từ tháng X đến tháng IV năm sau, thường là có mưa phùn, lượng mưa nhỏ

Bảng 1.3:Bảng lượng mưa trung bình tháng nhiều năm của hệ thống

Đơn vị: mm

năm Trạm Bắc Giang 24,3 26,8 50,6 110,4 177,2 243,7 267,2 301,6 193,2 117,8 39,0 16,1 1558

( Nguồn: Tại trạm quan trắc Bắc Giang tỉnh Bắc Giang)

Hình 1.5: Biểu đồ lượng mưa trung bình tháng nhiều năm của hệ thống

Trong vùng, có những tháng mưa ít có thể xảy ra tình trạng khô hạn, hạn hán nghiêmtrọng, cần phải đảm bảo lượng nước tưới cho các ngành dùng nước Bên cạnh đó,tháng có lượng mưa trung bình lớn nhất là tháng VII và tháng VIII, với giá trị lần lượt

là 267,2 mm, 301,8 mm, tổng lượng mưa hai tháng chiếm khoảng 36% tổng lượngmưa năm Đối với những vùng trũng rất rễ xảy ra úng ngập, giải pháp đặt ra là cần cónhững công trình tiêu nước hợp lý cũng như là có những biện pháp để chứa một lượngnước nhất định cung cấp cho nông nghiệp và ngành kinh tế khác trong thời kỳ thiếunước trầm trọng

d.Gió, bão

Khu vực hệ thống thủy nông cầu sơn có hướng gió và tốc độ thay đổi theo 2 mùa khácnhau:

Về mùa đông chủ yếu là gió Đông Bắc, tốc độ gió trung bình 2,3 (m/s)

Về mùa hè : Có gió Đông Nam thổi từ biển vào mang theo hơi nước có tác động tốt tới

sự phát triển của cây trồng, tốc độ trung bình 2,36 (m/s); vào tháng VII, khu vực cóchịu ảnh hưởng của gió Tây Nam khô nóng Trong mùa, gió bão kèm theo mưa lớngây thiệt hại đáng kể đến cây trồng

Bảng 1.4:Tốc độ gió trung bình tháng, năm tại trạm Bắc Giang

Đơn vị: m/s

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

Bắc Giang 1,7 1,9 1,8 1,9 2,0 1,9 2,1 1,5 1,4 1,4 1,4 1,5 1,7

( Nguồn: tại trạm quan trắc tỉnh Bắc Giang)

Qua bảng số liệu, tốc độ gió lớn nhất của khu vực thường rơi vào tháng VII, đây làthời gian mùa hè, tháng có lượng mưa lớn gây thiệt hại cho cây trồng Tháng VII đếntháng IX là những tháng có khả năng gặp bão nhiều nhất Trong vùng, khi các cơn bão

đổ bộ vào thường gây ra mưa lớn trong nhiều ngày ảnh hưởng đến sản xuất và đờisống nhân dân thuộc khu vực hệ thống thủy nông Cầu Sơn

e.Bốc hơi

Tại vùng hệ thống thủy nông Cầu Sơn tổng lượng bốc hơi trung bình năm khá lớn trêndưới 1100 (mm) Tháng có lượng bốc hơi lớn nhất trong năm đạt khoảng 100 ÷110mm/tháng rơi vào từ tháng V ÷ VII, đây là khoảng thời gian mà có số giờ nắng thườngđạt lớn nhất năm, nhiệt độ cao nên lượng bốc hơi rất nhanh dẫn đến không đảm bảonước cho cây trồng và làm giảm năng suất Các tháng mùa Xuân từ tháng II ÷ IV làthời gian có lượng bốc hơi thấp, nhất là những tháng có mưa phùn và độ ẩm tương đốicao

Bảng 1.5: Lượng bốc hơi trung bình tháng, năm

30 ÷ 40 giờ mỗi tháng Nhìn chung, các tháng trong năm đều có số giờ nắng đủ đểđảm bảo cho cây trồng sinh trưởng và quang hợp một cách bình thường

Bảng 1.6:Số giờ nắng tổng cộng trung bình tháng, năm

Như vậy, yếu tố số giờ chiếu sáng ảnh hưởng trực tiếp đến việc đảm bảo lượng nướctưới cho cây trồng, cũng như ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và phát triển củacây trồng Qua biểu đồ hình 1.6, ta thấy lượng bốc hơi tỷ lệ thuận với số giờ nắng, sốgiờ nắng nhiều thì lượng bốc hơi cao và ngược lại Vì thế, cần thiết phải có biện pháp

để nâng cấp hệ thống kênh mương tưới tiêu một cách hoàn chỉnh, bảo đảm không bịtổn thất nước

Hình 1.6.Biểu đồ kết hợp giữa tổng số giờ nắng với lượng bốc hơi trung bình tháng,

năm

g Độ ẩm

Độ ẩm không khí vùng Cầu Sơn tương đối thấp trung bình năm chỉ khoảng 81 – 82%,thấp nhất vào tháng XII, I với chỉ số khô hạn là 0,8 Tại Bắc Giang vào các tháng cuốithu đầu đông, là thời kỳ khô hanh nhấtvà độ ẩm cao nhất thường vào tháng III, IV khi

đó vào mùa mưa phùn, độ ẩm khá cao, có tháng đạt tới 90% Cần phải có những biệnpháp giải quyết nước tưới về mùa khô cho cây trồng

Bảng 1.7: Độ ẩm không khí trung bình tháng nhiều năm

Đặc điểm thủy văn

Hệ thống thủy lợi Cầu Sơn – Cấm Sơn là hệ thống liên tỉnh Bắc Giang – Lạng Sơn,nằm giữa hai dòng sông Thương và sông Lục Nam, hai con sông này có ảnh hưởng rấtlớn đến việc tưới, tiêu của hệ thống

Hiện tại, sông Thương và sông Lục Nam là hai con sông lớn, vừa làm nhiệm vụ cungcấp nước và nhiệm vụ tiêu nước cho hệ thống Trong đó, sông Thương bắt nguồn từdãy núi Na Pa Phước huyện Chi Lăng tỉnh Lạng Sơn Sông chảy theo hướng Đông Bắc– Tây Nam đến gần Phả Lại nhập với sông Thái Bình Vào mùa lũ, thì lũ tại sôngThương tương đối nhỏ, nguyên nhân chính là do lượng mưa ở khu vực sông Thươngnhỏ Đối với hệ thống thủy nông Cầu Sơn có lưu lượng lớn nhất là 1830 m3/s vào năm

1937, lượng nước trung bình tại Cầu Sơn là 0,89.109 m3 Tuy nhiên trong hai thángVII, VIII có tổng lượng mước là 0,527.10 9 m3 chiếm gần 61% tổng lượng nước mùalũ

Sông Lục Nam bắt nguồn trên núi Kham ở cao độ 500 m thuộc địa phận huyện ĐìnhLập tỉnh Lạng Sơn, có chiều dài khoảng 200 km, đoạn chảy qua địa phận tỉnh BắcGiang có chiều dài khoảng 175 km, bao gồm các chi lưu chính là sông Cẩm Đàn,sôngLê Ngạc, sôngĐan Hộ, sông Bò

Tổng diện tích lưu vực của sông Lục Nam khá lớn là 3070km2, độ cao bình quân củalưu vực là 207 m, độ dốc bình quân lưu vực là 16,5%.Hiện tại trên hệ thống sông LụcNam đã xây dựng khoảng 170 công trình chủ yếu là hồ, đập để phục vụ nước tưới chocác huyện: Sơn Động, Lục Ngạn, Lục Nam

Do hệ thống nằm giữa hai dòng sông nên vừa có nguồn cấp nước và có hướng tiêuthoát nước vào mùa mưa lũcho toàn khu vực Đây là điều kiện thuận lợi cho việc đề racác hướng lấy nước khi những hệ thống tưới đã có xuống cấp hay cần thay đổi phương

án lấy nước tưới phù hợp hơn và các hướng tiêu nước khi hệ thống quá tải, có nguy cơtràn bờ vào trong nội đồng vào mùa mưa bão

1.2.1.5 Đặc điểm nguồn nước và thủy văn vùng quy hoạch

Hệ thống Thủy Lợi Cầu Sơn nằm trên sông Thương là một trong 3 con sông lớn thuộc

hệ thống sông Thái Bình ở vùng Đông Bắc Việt Nam Lưu vực sông Thương phía Bắcgiáp lưu vực sông Kỳ Cùng, phía Đông và Đông Nam giáp lưu vực sông Lục Nam,phía Tây giáp lưu vực sông Cầu Đại bộ phận lưu vực sông Thương thuộc địa phậntỉnh Bắc Giang, phần còn lại thuộc địa phận tỉnh Lạng Sơn

Lưu vực sông Thương đến đập Cầu Sơn có dạng hình quạt, khống chế diện tích hứngnước 2273 km2 Phần hữu ngạn chiếm 3/4 diện tích, có lưu vực sông Trung gia nhập,địa hình hầu hết là đồi núi đá vôi – Karsrt, có nhiều suối cụt chảy vào các hang ngầm,thảm thực vật còn tương đối dày do đó khả năng điều tiết dòng chảy tốt, lũ nhỏ, dòngchảy kiệt khá Phần tả ngạn chiếm 1/4diện tích, có lưu vực sông Hóa gia nhập, địahình chủ yếu là núi đất, độ dốc lớn, thảm phủ rừng nghèo nàn, rừng rậm còn lại rất ít,phần lớn là cỏ tranh, khả năng điều tiết dòng chảy kém, lũ tập trung nhanh, dòng chảykiệt nhỏ

Dòng chảy năm phân làm hai mùa rõ rệt là mùa lũ và mùa kiệt, sự biến đổi của nókhông lớn có năm nhiều nước, năm ít nước nhưng chỉ dao động nhỏ Mùa lũ trên cácsông lớn dài 4 tháng (từ tháng VI ÷IX), mùa lũ bắt đầu chậm hơn mùa mưa một tháng

và kết thúc cùng với mùa mưa, mùa cạn từ tháng (X÷V) Bên cạnh đó, mùamưathường xuất hiện muộn, nên mưa lũ cũng kéo dài (từ tháng VI đến tháng X) Sự biếnđộng của dòng chảy giữa các tháng mùa lũ và mùa kiệt trong năm lại càng chênh lệchnhau quá nhiều

Nhìn chung tổng lượng nước trong mùa lũ chiếm từ 7585% tổng lượng dòng chảytrong cả năm Támtháng mùa kiệt còn lại chỉ chiếm vào khoảng 2025% tổng lượngnước trong năm

Dòng chảy mùa lũ: mùa mưa kéo dài từ tháng V – IX, mùa lũ chậm hơn một tháng,lượng mưa tháng X khá lớn nên thời gian lũ có xê dịch đi Lưu lượng nước lớn nhấttrong các tháng mùa lũ tại trạm Cầu sơn là 1830 (m3/s) xuất hiện ngày 26/08/1937.Dòng chảy mùa kiệt thời gian được tính từ tháng X – V năm sau, trong suốt các tháng