Nghiên cứu sự biến đổi các đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết kế một số lưu vực sông,

Tình hình nghiên cứu về biến đổi các đặc trưng thủy văn, dòng chảy của lưu vực sông trong bối cảnh BĐKH .... M ục tiêu nghiên cứu Luận văn được thực hiện nhằm đánh giá sự biến đổi của c

sẻ mô hình Mike-NAM và các số liệu khí tượng thủy văn liên quan; Trường Cao đẳng

Thủy lợi Thangone Bộ Nông nghiệp và Lâm nghiệp - Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào đã giúp đỡ thực hiện luận văn này

Do trình độ, kinh nghiệm cũng như thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên luận văn khó tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp

của quý độc giả

Cuối cùng nhưng vô cùng quan trọng, tác giả chân thành cám ơn sự ủng hộ, chia sẻ

của người thân trong gia đình, sự giúp đỡ quý báu của đồng nghiệp và bạn bè trong

suốt quá trình thực hiện luận văn

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày 07 tháng 07 năm 2017

Tác giả luận văn

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn này là sản phẩm nghiên cứu của riêng cá nhân tôi Các số liệu và kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trước đây Tất cả các trích dẫn đã được ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 07 tháng 07 năm 2017

Tác gi ả luận văn

BOONSY SITTHIDETH

M ỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH V DANH MỤC BẢNG VII DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT IX

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

1.1 Tổng quan chung về tác động của BĐKH đến các lưu vực sông 5

1.2 Tình hình nghiên cứu về biến đổi các đặc trưng thủy văn, dòng chảy của lưu vực sông trong bối cảnh BĐKH 5

1.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới 5

1.2.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam 8

1.3 Giới thiệu khu vực nghiên cứu 11

1.3.1 Vị trí địa lý 11

1.3.2.28 Đặc điểm địa hình 12

1.3.3.28 Đặc điểm địa chất 13

1.3.4 Đặc điểm khí tượng, khí hậu 14

1.3.5 Đặc điểm thủy văn, dòng chảy 21

1.3.6 Mạng lưới trạm khí tượng, thủy văn 23

Kết luận chương 1 27

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU 29

2.1 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu tác động của BĐKH 29

2.2 Mô hình khí hậu có độ phân giải siêu cao 29

2.3 Mô hình thủy văn Mike-NAM 32

2.3.1 Giới thiệu mô hình 33

2.3.2 Cấu trúc của mô hình 34

2.3.3 Hiệu chỉnh các thông số của mô hình 38

2.3.4 Điều kiện ban đầu 39

2.4 Mô hình Mike-NAM thiết lập cho lưu vực Pô Kô 39

2.4.1 Tài liệu sử dụng 39

2.4.2 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng mô phỏng của mô hình 41

2.4.3 Hiệu chỉnh mô hình 41

2.4.4 Kiểm định mô hình 43

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN ĐỔI CỦA CÁC ĐẶC TRƯNG THỦY VĂN, DÒNG CHẢY THIẾT KẾ LƯU VỰC SÔNG PÔ-KÔ 45

3.1 Xác định các đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết kế cho giai đoạn cơ sở (1989-2008) 45

3.1.1 Mô phỏng dòng chảy cho giai đoạn cơ sở 45

3.1.2 Các đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết kế giai đoạn cơ sở (1989-2008) 47

3.2 Xác định các đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết kế cho giai đoạn trung hạn (2020-2039) 51

3.3 Xác định các đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết kế cho giai đoạn trung hạn (2080-2099) 52

3.4 Đánh giá sự biến đổi của các đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết kế 53

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 61

BÀI BÁO KHOA HỌC 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

PHỤ LỤC 68

DANH M ỤC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ vị trí lưu vực sông Pô Kô 11

Hình 1 2 Lưới trạm khí tượng khu vực thượng lưu sông Dak Bla 24

Hình 1 3 Bản đồ lưới trạm thủy văn khu vực thượng lưu sông Dak Bla 25

Hình 2.1 Minh họa mô hình AGCM3.2S (Nguồn: MRI) 30

Hình 2 2 Sơ đồ mô tả cấu trúc mô hình NAM 35

Hình 2 3 Chia lưu vực Pô Kô bằng phương pháp đa giác Theisson 40

Hình 2 4 Kết quả hiệu chỉnh mô hình mưa dòng chảy cho lưu vực sông Pô Kô 42

Hình 2 5 Kết quả kiểm định bộ thông số mô hình mưa dòng chảy cho lưu vực Pô Kô 43

Hình 3 1 Điểm lưới mô hình AGCM3-2S 46

Hình 3.2 Đường tần suất dòng chảy năm thiết kế giai đoạn cơ sở 50

Hình 3 3 Đường tần suất dòng chảy lũ thiết kế giai đoạn cơ sở 50

Hình 3 4 Đường tần suất dòng chảy năm thiết kế giai đoạn trung hạn 51

Hình 3 5 Đường tần suất dòng chảy lũ thiết kế giai đoạn trung hạn 52

Hình 3 6 Đường tần suất dòng chảy năm thiết kế giai đoạn dài hạn 53

Hình 3 7 Đường tần suất dòng chảy năm thiết kế giai đoạn dài hạn 53

Hình 3 8 Biến đổi lượng mưa trung bình nhiều năm ở giai đoạn trung và dài hạn so với giai đoạn cơ sở (1989-2008) 55

Hình 3 9 Biến đổi lượng mưa 1 ngày max (R1d_max) ở giai đoạn trung và dài hạn so với giai đoạn cơ sở (1989-2008) 55

Hình 3 10 Biến đổi lượng mưa 3 ngày max (R3d_max) ở giai đoạn trung và dài hạn so với giai đoạn cơ sở (1989-2008) 56

Hình 3 11 Biến đổi lượng mưa 5 ngày max (R5d_max) ở giai đoạn trung và dài hạn so với giai đoạn cơ sở (1989-2008) 56

Hình 3 12 Biến đổi số ngày hạn liên tục (CDD_max) ở giai đoạn trung và dài hạn so

với giai đoạn cơ sở (1989-2008) 57 Hình 3.13 Biến động lượng mưa (Hình trên) và dòng chảy (Hình dưới) bình quân nhiều năm ở các thời kỳ khí hậu trung hạn và dài hạn so với giai đoạn chuẩn 58 Hình 3.14 Biến đổi dòng chảy năm thiết kế giai đoạn trung và dài hạn so với giai đoạn cơ sở (1989-2008) 59 Hình 3.15 Biến đổi dòng chảy lũ thiết kế giai đoạn trung và dài hạn so với giai đoạn

cơ sở (1989-2008) 60

DANH M ỤC BẢNG

Bảng 1 1: Đặc trưng hình thái sông Pô Kô ở Kon Tum 12

Bảng 1 2 Đặc trưng nhiệt độ một số trạm ở Kon Tum 15

Bảng 1 3 Độ ẩm (%) trung bình tháng, năm các trạm ở Kon Tum 16

Bảng 1 4 Tổng số giờ nắng (giờ) và số giờ nắng trung bình tại các trạm ở Kon Tum 17

Bảng 1 5 Tổng lượng bốc hơi (mm) ống Piche tại các trạm ở Kon Tum 17

Bảng 1 6 Đặc trưng tốc độ gió (m/s) tại các trạm tại các trạm ở Kon Tum 18

Bảng 1 7 Lượng mưa năm bình quân nhiều năm tại các trạm ở Kon Tum 19

Bảng 1 8 Phân bố lượng mưa (mm) theo mùa tại các trạm ở Kon Tum 20

Bảng 1 9 Phân bố lượng mưa (mm) theo các tháng trong năm tại các trạm ở Kon Tum 20

Bảng 1 10 Khả năng xuất hiện lũ lớn (%) trong năm vào các tháng mùa lũ 22

Bảng 1 11 Mạng lưới trạm khí tượng trên địa bàn tỉnh Kon Tum và vùng lân cận 23

Bảng 1 12 Mạng lưới trạm thủy văn trên địa bàn tỉnh Kon Tum và các vùng lân cận 26

Bảng 2 1 Mô hình NAM đơn bao gồm 9 thông số cần được hiệu chỉnh 38

Bảng 2 2 Kết quả tính toán trọng số mưa lưu vực Pô Kô 40

Bảng 2 3 Thông số hiệu chỉnh mô hình 42

Bảng 2 4 Đánh giá sai số của mô hình 43

Bảng 2 5 Đánh giá sai số kiểm định của mô hình [29] 44

Bảng 3 1 Các đặc trưng thủy văn và dòng chảy thiết kế giai đoạn cơ sở 49

Bảng 3 2 Kết quả xác định dòng chảy năm thiết kế giai đoạn cơ sở 49

Bảng 3 3 Kết quả xác định dòng chảy lũ thiết kế lưu vực giai đoạn cơ sở 50

Bảng 3 4 Đặc trưng thủy văn và dòng chảy thiết kế gian đoạn trung hạn 51

Bảng 3 5 Dòng chảy năm thiết kế giai đoạn trung hạn 51

Bảng 3 6 Dòng chảy lũ thiết kế giai đoạn trung hạn 51

Bảng 3 7 Đặc trưng thủy văn và dòng chảy thiết kế gian đoạn dài hạn 52

Bảng 3 8 Dòng chảy năm thiết kế giai đoạn dài hạn 52

Bảng 3 9 Dòng chảy lũ thiết kế giai đoạn dài hạn 52

Bảng 3 10 Biến đổi (%) các đặc trưng dòng chảy giai đoạn trung và dài hạn so với giai đoạn cơ sở (1989-2008) 59

Bảng 3 11 Biến đổi (%) dòng chảy năm thiết kế giai đoạn trung và dài hạn so với giai đoạn cơ sở (1989-2008) 59

Bảng 3 12 Biến đổi (%) dòng chảy lũ thiết kế giai đoạn trung và dài hạn so với giai đoạn cơ sở (1989-2008) 59

DANH M ỤC CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT

BĐKH : Biến đổi khí hậu

DEM : Mô hình cao độ số

GIS : Hệ thống thông tin địa lý

IPCC : Ban liên chính phủ về BĐKH

LVS : Lưu vực sông

NNK : Những người khác

SREX : Báo cáo về quản lý rủi ro thiên tai và các hiện tượng cực đoan nhằm

thúc đẩy thích ứng với BĐKH

M Ở ĐẦU

1 Tính c ấp thiết của đề tài

Biến đổi khí hậu (BĐKH) đã và đang làm gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan

Những năm cuối thập kỉ 90 và đầu thiên niên kỷ mới được cho là nóng nhất trong

lịch sử ; ví dụ như đợt nóng đạt đỉnh vào năm 2003, tại một số nước châu Âu đã có hàng chục nghìn người chết Cũng theo các báo cáo của Ban liên chính phủ về BĐKH (IPCC) [1], [2] thì nhiệt độ trung bình toàn cầu đã tăng khoảng 0.74oC trong

thế kỷ 20, và dự báo sẽ tăng khoảng 2.8o

C vào cuối thế kỷ so với nhiệt độ trung bình

của các năm 1980-1999 dựa theo kịch bản phát thải khí nhà kính ở mức trung bình (đây là kịch bản có tính khả thi cao mà đa số các nước cam kết giảm thiểu đều mong

muốn, vì được xây dựng với giả thuyết thế giới phát triển bền vững theo hướng công nghệ cao và cân bằng giữa việc sử dụng nguồn năng lượng hóa thạch và phi hóa

thạch)

Một nguyên tắc vật lý cơ bản là khi nhiệt độ tăng lên thì sẽ làm cho quá trình thủy văn cũng thay đổi theo, nước ở các đại dương và bề mặt trái đất sẽ bốc hơi nhanh và nhiều hơn Về cơ bản, dựa trên báo cáo gần đây nhất của IPCC [2], lượng mưa được

dự báo tăng vào cuối thế kỷ 21 đối với hầu hết các khu vực có khí hậu ôn đới, trong khi đó khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới lượng mưa trung bình năm được dự báo có

xu thế tăng nhẹ Thế nhưng hầu hết lượng mưa có xu hướng giảm đi trong mùa khô

và tăng lên trong mùa mưa Thêm vào đó, đang có sự dịch chuyển về mùa, theo đó mùa mưa bắt đầu muộn và kết thúc chậm hơn so với hiện tại [3], [4] Một nghiên cứu

gần đây của các nhà khoa học thuộc một Viện hàng đầu thế giới về nghiên cứu khí

hậu của Nhật Bản đã chỉ ra rằng số lượng các cơn bão nhiệt đới ở vùng biển Tây Thái Bình Dương có chiều hướng giảm đi trong tương lai, nhưng có một phát hiện rất ý nghĩa đó là cường độ mưa và sức gió trong trong phạm bán kính vi 100 km của các cơn bão này sẽ tăng từ 40-60 % vào cuối thế kỷ này [5] so với những thập niên cuối

thế kỷ 20 Như vậy có thể thấy rằng tần suất xuất hiện của các hiện tượng thời tiết

cực đoan, như mưa lớn, được dự báo sẽ tăng lên

Xu thế gia tăng mưa lớn sẽ tác động tới các đặc trưng thủy văn và dòng chảy thiết kế, ảnh hưởng nghiêm trọng đến công tác quy hoạch và quản lý các lưu vực sông trong tương lai Cho đến thời điểm này, hầu hết các dự án quy hoạch và xây dựng công trình phòng chống lũ bão, công trình phục vụ dân sinh, phát triển kinh tế được phê duyệt và xây dựng đã không (rất ít hoặc sơ bộ) tính đến ảnh hưởng của BĐKH đến quy mô và hiệu quả của dự án, công trình, v.v Các bài toán quy hoạch, thiết kế đa

số dựa trên sự biến thiên của thời tiết trong quá khứ để xây dựng xác định các đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết kế với giả thiết là khí hậu là ổn định và hoặc nếu có dao động thì tần suất xuất hiện cũng không đổi theo thời gian Tuy nhiên, trong điều

kiện BĐKH ngày càng tăng, giả thiết này có lẽ không còn phù hợp nữa Việc cho

rằng BĐKH làm thay đổi đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết kế đã và đang được

chấp nhận rộng rãi trong cộng đồng các nhà khoa học [6]

Do đó, đánh giá thay đổi các đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết kế cho các lưu vực sông là thực sự cần thiết; đây được coi là một trong những nỗ lực hỗ trợ việc lựa

chọn các tiêu chí thiết kế trong quy hoạch, xây dựng công trình và quản lý lưu vực sông thích ứng với BĐKH

2 M ục tiêu nghiên cứu

Luận văn được thực hiện nhằm đánh giá sự biến đổi của các đặc trưng thủy văn, dòng

chảy thiết kế ở các lưu vực sông, tỉnh Kon Tum trong điều kiện BĐKH, hỗ trợ công tác quy hoạch và quản lý lưu vực sông thích ứng với BĐKH

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là các đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết kế

theo các kịch bản tính toán của mô hình khí hậu, gồm có: (i) giai đoạn cơ sở 2008), (ii) giai đoạn trung hạn (2020-2039); và (iii) giai đoạn dài hạn (2080-2099)

(1989-4 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng các phương pháp sau để đánh giá sự biến đổi của các đặc trưng

thủy văn, dòng chảy thiết kế trong điều kiện BĐKH:

- Phương pháp tổng hợp, kế thừa tài liệu: Tổng hợp có chọn lọc các tài liệu hiện có liên quan đến tác động của BĐKH đến các đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết kế, v.v…; kế thừa các số liệu, kết quả của các đề tài nghiên cứu trước đó làm cơ sở khoa

học phục vụ các nội dung nghiên cứu của đề tài;

- Phương pháp mô hình khí hậu: Lựa chọn mô hình khí hậu, kịch bản dự báo mưa phù hợp với mục tiêu của đề tài;

- Phương pháp mô hình toán: Mô phỏng quá trình mưa-dòng chảy trên lưu vực nghiên cứu bằng mô hình thủy văn;

- Phương pháp phân tích thống kê: Xác định các đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết

kế và đánh giá sự biến đổi do tác động của BĐKH

5 Các n ội dung nghiên cứu

Các nội dung chủ yếu dưới đây cần thực hiện để đạt đươc mục tiêu của đề tài:

- Mô phỏng dòng chảy lưu vực sông Pô Kô dựa trên lượng mưa tính toán bởi mô hình khí hậu cho giai đoạn cơ sở 1989-2008

- Mô phỏng dòng chảy lưu vực sông Pô Kô dựa trên lượng mưa tính toán bởi mô hình khí hậu cho giai đoạn trung hạn 2020-2039

- Mô phỏng dòng chảy lưu vực sông Pô Kô dựa trên lượng mưa tính toán bởi mô hình khí hậu cho giai đoạn dài hạn 2080-2099

- Tính toán các đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết kế cho các giai đoạn cơ sở, trung

hạn và dài hạn; và đánh giá sự biến đổi trong điều kiện BĐKH

6 D ự kiến đóng góp của đề tài

- Đánh giá được sự biến đổi các đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết kế cho lưu vực sông Pô Kô trong các giai đoạn trung hạn và dài hạn;

7 C ấu trúc luận văn

Nội dung của luận văn được trình bày trong 3 chương, cụ thể như sau:

- CHƯƠNG I: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

- CHƯƠNG II: Phương pháp nghiên cứu và nguồn dữ liệu

- CHƯƠNG III: Kết quả đánh giá sự biến đổi các đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết kế cho lưu vực sông Pô Kô

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 T ổng quan chung về tác động của BĐKH đến các lưu vực sông

Trong hầu hết các tuyên bố, thỏa thuận ở cả bình diện quốc tế và quốc gia, BĐKH được coi là một trong những thách thức lớn nhất của con người trong thế kỷ 21 BĐKH đã và đang gây ra những tác động bất lợi đến mọi mặt đời sống xã hội, môi trường và hệ sinh thái Đối với Việt Nam, Ngân hàng Phát triển Châu Á, Ngân hàng

Thế giới đều xếp Việt Nam vào nhóm các nước có nguy cơ cao dễ bị tổn thương do BĐKH và nước biển dâng Các lĩnh vực bị tác động nhiều nhất đó là nguồn tài nguyên nước, nông nghiệp, hệ thống cơ sở hạ tầng do gia tăng tai biến thiên tai như bão, lũ, v.v…

Cho đến nay, đã có khá nhiều nghiên cứu đánh giá tác động của BĐKH đến nguồn tài nguyên nước, chế độ dòng chảy, cực trị mưa lũ, v.v… ở nhiều cấp độ từ phạm vi khu

vực đến phạm vi lưu vực sông Các nghiên cứu điển hình ở bình diện quốc tế và trong nước được tổng quan sau đây:

1.2 Tình hình nghiên c ứu về biến đổi các đặc trưng thủy văn, dòng chảy của lưu vực sông trong bối cảnh BĐKH

1.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới

Các nghiên cứu điển hình đánh giá tác động cuả BĐKH đến chế độ dòng chảy, chế

độ thủy văn trước hết phải kể đến các Báo cáo chuyên ngành của Ban Liên chính phủ

về BĐKH (IPCC) các thời kỳ 2007 và 2013 [1], [2] Đây là các báo báo có tính chất

bản lề, làm cơ sở để hoạch định các chính sách phát triển cũng như hỗ trợ quá trình ra quyết định, chiến lược thích ứng với BĐKH ở phạm vi toàn cầu Các báo cáo của IPCC đã tập trung làm rõ các tác động của BĐKH ở quy mô khu vực (ví dụ: khu vực Châu Nam Á, Đông Nam Á, Nam Mỹ v.v…) hay ở phạm vi các lưu vực sông lớn

chảy qua nhiều quốc gia (ví dụ: sông Mê-kông, sông Trường Giang, sông Amazon, v.v…) IPCC đã đánh giá được các biến đổi đáng kể về các đặc trưng thủy văn, chế

độ dòng chảy cho các khu vực này và có nhận định chung là cơ chế dòng chảy sẽ

càng trở nên khác biệt với xu thế gia tăng dòng chảy lũ trong mùa mưa và, ngược lại, tình trạng hạn hán có xu hướng trầm trọng hơn trong mùa khô

Đánh giá tác động của BĐKH đến các đặc trưng thủy văn, chế độ dòng chảy ở phạm

vi lưu vực sông cũng được tiến hành song song với các nghiên cứu của IPCC Trong

số đó phải kể đến các nghiên cứu tiêu biểu như sau :

Nghiên cứu của Jason và nnk [7] về đánh giá tác động của BĐKH đến chế độ thủy văn ở lưu vực sông Churchill-Nelson, Canada Bằng cách sử dụng phép thử Mann-Kendall, nghiên cứu đã xác định được mức độ ảnh hưởng của khí hậu đến lưu vực sông và sử dụng để nâng cao nhận thức trong tương lai đối với các chiến lược quy

hoạch và quản lý hệ thống tài nguyên nước

Nghiên cứu của Menzel và Burger [8] về xây dựng kịch bản BĐKH và tác động đến dòng chảy cho lưu vực sông Mudle, CHLB Đức Phương pháp chi tiết hóa thống kê

đã được sử dụng để hiệu chỉnh các kết quả mô phỏng bởi mô hình khí hậu (ECHAM4/OPYC3) sau đó sử dụng làm đầu vào cho mô hình thủy văn để mô phỏng dòng chảy Kết quả cho thấy gia tăng nhiệt độ cùng với xu thế giảm lượng mưa ở khu

vực nghiên cứu sẽ dẫn đến suy giảm khá mạnh dòng chảy trong 100 năm tới Nghiên

cứu cũng được xem là một đóng góp quan trọng cho các nghiên cứu về tác động của BĐKH đến dòng chảy Đồng thời, nó cũng chỉ ra được những thiếu sót hiện tại và

những hạn chế của mô hình khí hậu

Takara và nnk [9] đã phân tích tác động tiềm tàng của BĐKH đối với nguồn tài nguyên nước khu vực Tokyo ở lưu vực sông Tone sử dụng kết quả mô phỏng khí hậu

bởi mô hình có độ phân giải siêu cao (ô lưới 20 km), phiên bản MRI-AGCM3.1S của

Viện nghiên cứu khí tượng (MRI), Cơ quan khí tượng thuỷ văn Nhật Bản (JMA) Các tác giả mới chỉ phân tích cho hai giai đoạn khí hậu 1979-1998 và 2075-2094 để xác định thay đổi về lượng mưa ở lưu vực, kết quả cho thấy lượng mưa hàng năm dự

kiến sẽ tăng 4,2% trong tương lai; nhưng chỉ số hạn hán lại cho thấy tình trạng hạn hán sẽ trở nên khá nghiêm trọng

Tiếp sau đó, Tachikawa và nnk [10] đã đánh giá tác động của BĐKH đối với dòng

chảy các lưu vực sông ở Nhật Bản cũng dựa trên mô phỏng khí hậu bởi mô hình có

độ phân giải siêu cao cho các thời kỳ khí hậu hiện tại (1979-2003), tương lai gần (2015-2039) và tương lai (2075-2099) Kết quả nghiên cứu cho thấy rõ biến động của dòng chảy theo cả không gian và thời gian, đặc biệt biến động mạnh ở thời kỳ khí

hậu tương lai

Tương tự với nghiên cứu của Tachikawa và nnk [10], Sato và nnk [11] cũng áp dụng đánh giá tác động của BĐKH đến một số lưu vực sông ở Nhật Bản sử dụng mô hình khí hậu có độ phân giải siêu cao, nhưng phân tích cho hai thời kỳ: khí hậu hiện tại (1980-1999) và khí hậu trong tương lai (2080-2099) Điểm khác chủ yếu của nghiên

cứu này đó là so sánh kết quả mô phỏng dòng chảy dựa trên các phiên bản khác nhau

của mô hình khí hậu Nghiên cứu cho thấy phiên bản mới nhất (MRI-AGCM3.2S) cho kết quả mô phỏng thủy văn tốt hơn so với phiên bản trước đó (MRI-AGCM3.1S) Ngay cả khi lượng lượng mưa không thay đổi nhiều trong tương lai, dòng chảy vẫn sẽ thay đổi đáng kể khi nhiệt độ không khí tăng và sự bốc hơi nước tăng lên Miền Bắc Nhật Bản được dự báo sẽ chịu tác động nặng nề hơn các khu vực còn lại

Nghiên cứu của Cheiw và nnk [12] về mô hình hóa dòng chảy ứng với các kịch bản

về BĐKH cho lưu vực sông ở Australia Nghiên cứu đã chỉ ra sự thay đổi lượng mưa

là yếu tố chính tác động đến dòng chảy Đối với các lưu vực ở khu vực ôn đới, tỷ lệ thay đổi về dòng chảy có thể gấp 2 lần thay đổi về lượng mưa; trong khi ở các lưu

vực với hệ số dòng chảy thấp, tỷ lệ này có thể lên đến hơn 4 lần Nghiên cứu cũng cho thấy tác động của BĐKH đến sự bốc hơi là tương đối nhỏ so với sự thay đổi về dòng chảy

Trong khu vực Đông Nam Á, một số nghiên cứu tiêu biểu về tác động của BĐKH đến cơ chế dòng chảy cũng đã được thực hiện, có thể kể đến những nghiên cứu tiêu

biểu sau:

Kiem và nnk [13] nghiên cứu ảnh hưởng của BĐKH đến tài nguyên nước lưu vực sông Mê-Kông Các tác giả dựa vào mô phỏng khí hậu cho lưu vực sông Mê Công trong tương lai (2080-2099) sử dụng mô hình khí hậu phiên bản MRI-AGCM3.1S và

dự báo mưa bình quân lưu vực tăng khoảng 4.2%; nhiệt độ tăng khoảng 2.6 oC Đánh

giá về tác động của BĐKH cho thấy tất cả các tiểu vùng sông Mê-Kông sẽ gia tăng

số ngày ẩm ướt, cường độ và tần suất của các sự kiện cực đoan cũng sẽ tăng lên làm tăng nguy cơ lũ lụt, nhưng có khả năng hạn hán sẽ giảm

Ảnh hưởng của BĐKH đối với dòng chảy sông ở lưu vực sông Chao Phraya ở Thái Lan được phân tích bằng cách phương pháp kết hợp dữ liệu dự báo mưa trong tương lai và mô hình dòng chảy phân tán Bộ dữ liệu được sử dụng là mô hình khí hậu MRI-AGCM3.1S cho các giai đoạn khí hậu hiện tại (1979-2003), tương lai gần (2015- 2039), và tương lai (2075-2099) Các kết quả chính về dự báo dòng chảy như sau: Biến đổi rõ ràng về lưu lượng lũ, kiệt và biến động mạnh nhất ở giai đoạn khí

hậu tương lai

Một nghiên cứu khá điển hình của Dương và nnk [17] đã xác định biến động dòng

chảy cho toàn bộ bán đảo Đông Dương ở các giai đoạn khí hậu hiện nay 2008), khí hậu tương lai gần (2015-2044), và khí hậu tương lai (2075-2104) Số liệu

(1979-sử dụng là mô hình khí hậu có độ phân giải siêu cao phiên bản (MRI-AGCM3.2S) Đánh giá biến động dòng chảy trong khu vực bán đảo Đông Dương do tác động của BĐKH được phân tích bằng cách so sánh mô phỏng dòng chảy ở các giai đoạn khí

hậu khác nhau Kết quả cho thấy sự thay đổi của dòng chảy trung bình, lớn nhất và

nhỏ nhất nhiều năm, mức độ thay đổi khác nhau theo vị trí Các khu vực được dự báo

có biến động lớn về dòng chảy gồm có: lưu vực sông Irrawaddy (Myanma), lưu vực sông Hồng và một phần của lưu vực sông Mê Kông

1.2.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam

Tiếp nhận các kiến thức mới về BĐKH và tác động của BĐKH, Việt Nam luôn xác định là một trong các quốc gia trên thế giới chịu tác động nhiều nhất của BĐKH đã

chủ động có những tiếp cận và thực hiện nhiều chương trình nghiên cứu nhằm đưa ra các giải pháp giảm nhẹ và ứng phó với BĐKH trên các quy mô khác nhau Các nghiên cứu đã tập trung đánh giá tác động của BĐKH đến cơ chế dòng chảy, đặc trưng thủy văn cho các lưu vực sông chính như:

Cũng ở lưu vực sông Mê-Kông, Raghavan và nnk [14] đã đánh giá biến động dòng

chảy cho thượng nguồn sông Sê San Nghiên cứu đã sử dụng mô hình khí hậu khu

vực với độ phân giải 30 km để ước lượng các yếu tố khí tượng sau đó được sử dụng làm đầu vào cho mô hình thủy văn để xác định dòng chảy trong điều kiện khí hậu thay đổi theo kịch bản phát thải khí nhà kính A2 trong tương lai Các lưu vực sông Dakbla và Poko đã được xem xét đánh giá Nghiên cứu chỉ xét các giai đoạn khí hậu 1991-2000, được sử dụng làm cơ sở và giai đoạn khí hậu 2091-2100, được chọn cho tương lai Kết quả mô phỏng dòng chảy (trung bình tháng) trong tương lai chỉ ra

rằng, đối với cả hai lưu vực sông Dakbla và Poko, dòng chảy có xu thế tăng lên, đặc

biệt là trong mùa mưa Lưu vực sông Dakbla cho thấy sự gia tăng đáng kể dòng chảy khi so sánh với lưu vực sông Poko

Nam và nnk [4] đã thực hiện đánh giá tác động của BĐKH cho thượng nguồn sông Thu Bồn Nghiên cứu đã xác định sơ bộ về biến đổi dòng chảy trong các giai đoạn trung hạn và dài hạn do BĐKH gây ra Dự báo mưa lớn ở vào khoảng giữa và cuối

của thế kỷ 21 theo kịch bản A1B mô phỏng bởi mô hình CGCM (MRI & JMA, độ phân giải 300 km) được chi tiết hóa thống kê và sau đó được sử dụng làm đầu vào cho mô hình mưa rào dòng chảy để mô phỏng dòng chảy ở thượng lưu sông Thu

Bồn Kết quả cho thấy vào thời điểm giữa và cuối của thế kỷ, lượng mưa trung bình năm sẽ tăng nhẹ; cùng với nhiệt độ tăng cao, sự bốc hơi có thể xảy ra cũng sẽ tăng lên Tổng lượng dòng chảy không có khác biệt rõ rệt so với giai đoạn cở 1981 - 2000; tuy nhiên, dòng chảy mùa lũ có xu thế đến muộn hơn so với hiện tại

Xét thêm tác động của biến đổi mặt đệm đến cơ chế dòng chảy, Khôi và nnk [15] đã đánh giá tác động của các kịch bản BĐKH và sử dụng đất đến dòng chảy ở lưu vực sông Bé, sử dụng mô hình thủy văn SWAT Kết quả hiệu chỉnh và kiểm nghiệm chỉ

ra rằng mô hình SWAT là một công cụ mạnh để mô phỏng tác động của sự thay đổi môi trường đối với cơ chế thủy văn, dòng chảy Kết quả cho thấy đất rừng giảm 16,3% có khả năng làm tăng dòng chảy (0,2 đến 0,4%) Thay đổi khí hậu trong lưu

vực dẫn đến sự giảm dòng chảy (0.7 đến 6.9%) Tác động kết hợp của việc sử dụng đất và biến đổi khí hậu làm giảm dòng chảy (2,0 đến 3,9%)

Nghiên cứu tác động của biển đổi khí hậu đối với dòng chảy sông Hồng ở Hà Nội -

Việt Nam [18] Các tác giả đã sử dụng số liệu khí tượng từ đầu ra của mô hình GCM

ới độ phân giải cao và cho thấy lợi thế là nghiên cứu không cần phải thực hiện thêm

bất cứ một mô hình chi tiết hóa nào, tuy nhiên phương pháp này yêu cầu một hệ

thống máy tính lớn để lưu trữ và thực hiện các phép tính toán Hạn chế của nghiên

cứu là mới chỉ phân tích cho giai đoạn khí hậu hiện tại

Cũng tại lưu vực sông Hồng-sông Thái Bình, Vũ Văn Minh & nnk [19] đã thực hiện đánh giá xu hướng thay đổi của dòng chảy lũ và tập trung phân tích cho mực nước lũ

lớn nhất trên phạm vi rộng của cả lưu vực sông Hồng – Thái Bình Kết quả cho thấy dòng chảy lũ dự tính trên lưu vực sông Hồng-Thái Bình tăng dần qua từng thời kỳ

Một nghiên cứu khác, của cùng nhóm tác giả, mặc dù đề cập đến cả dòng chảy kiệt

và dòng chảy lũ, nhưng chỉ dừng ở giá trị trung bình của mùa lũ, kiệt mà chưa phân tích các đặc trưng thủy văn cụ thể Kết quả cũng cho thấy dòng chảy trung bình có xu

hướng tăng trên lưu vực sông Hồng - Thái Bình, trong đó dòng chảy lũ có xu hướng tăng, dòng chảy kiệt có xu hướng giảm

Nghiên cứu tác động của BĐKH đến dòng chảy lưu vực sông Ba [20] đã nhận dạng lượng mưa mùa mưa có xu hướng tăng dẫn đến sự gia tăng dòng chảy lũ khiến cho tình hình ngập lụt ở khu vực hạ lưu có khả năng ngày càng nghiêm trọng, ngược lại, lượng mưa mùa khô có xu hướng giảm dẫn đến suy giảm dòng chảy mùa cạn khiến cho mặn càng xâm nhập sâu vào trong sông

Các nghiên cứu của Sơn và nnk [21] tập trung đánh giá thay đổi về chế độ dòng chảy cho lưu vực sông Nhuệ Đáy Kết quả cho thấy dòng chảy vào năm 2050 đã có sự khác biệt so với thời kỳ năm 2020 và thời kỳ hiện trạng Ở kịch bản A1B chưa nhận

thấy sự khác biệt giữa hai thời kỳ Tuy nhiên với kịch bản A2 đã nhận ra sự thay đổi dòng chảy khá rõ trên tất cả các lưu vực bộ phận Và sự biến đổi dòng chảy trên lưu

vực phù hợp với sự thay đổi của lượng mưa và bốc hơi trên lưu vực theo các kịch bản khác nhau

Nghiên cứu của Phương [22] cho lưu vực sông Cả, Nghiên cứu đã thành công trong

việc hiệu chỉnh và kiểm định mô hình khí tượng toàn cầu HadCM3 cho lưu vực và

mô phỏng được sự biến đổi dòng chảy trong sông ứng với 2 kịch bản A2 và B2 Qua

kết quả nghiên cứu có thể nhận thấy nguồn nước trên lưu vực giảm, và sự biến đổi dòng chảy phân bố không đều theo không gian

Nghiên cứu của Đính và nnk [23] về tác động của BĐKH lên chế độ dòng chảy lưu

vực sông Hương, kết quả cho thấy chế độ thuỷ văn trên lưu vực thay đổi do tác động

của BĐKH như lượng dòng chảy năm có khả năng tăng lên tới xấp xỉ 8% ở thời điểm

cuối thế kỷ, dòng chảy chủ yếu tập trung tăng mạnh trong các tháng mùa lũ

1.3 Gi ới thiệu khu vực nghiên cứu

phố Kon Tum rồi hợp với sông Đak Bla Thuộc vùng sinh thái Tây Nguyên, vị trí địa

lí lưu vực nghiên cứu có tọa độ 13045’ đến 15010’vĩ độ Bắc và 106025’ đến 1080

20’kinh độ Đông Lưu vực nghiên cứu Pô Kô đến nhập lưu sông Đăk Bla có diện tích lưu vực 3.530 km2, chiều dài 121 km

1.3.2 Đặc điểm địa hình

Lưu vực sông Pô Kô có địa hình núi cao, độ dốc lớn, hướng thấp dần từ Bắc xuống Nam, và từ Đông sang Tây Địa hình ở đây khá phức tạp và đa dạng, gò đồi, cao nguyên xen lẫn các vùng trũng Phía bắc có đỉnh Ngọc Linh với độ cao 2.596m Độ cao trung bình phía Bắc lưu vực từ 800-1200m, phía Nam có độ dốc 2-5% với độ cao

khoảng 500-530m, B ảng 1.1 trình bày một số đặc trưng hình thái sông Pô Kô Sự đa

dạng của địa hình tạo cho khu vực nghiên cứu có những đỉnh núi cao, hệ thống những cánh rừng đan xen những dải phù sa dọc theo các sông suối lớn Các dạng địa hình chính trên lưu vực gồm:

- Kiểu địa hình bóc mòn – xâm thực núi thấp phân cắt mạnh phát triển trên đá macma xâm nhập và một ít trong đá biến chất phân bố ở trung tâm vùng nghiên cứu Kiểu địa hình này thường tạo thành những núi cao riêng biệt với cao trình tuyệt đối khoảng 700m

- Kiểu địa hình bóc mòn – xâm thực trung bình phát triển chủ yếu trên đá biến chất

và khối xâm nhập, phun trào nhỏ Kiểu địa hình này phân bố chủ yếu trong vùng nghiên cứu, chúng tạo thành những đồi núi cao với độ cao tuyệt đối 500-600 m

- Kiểu địa hình bóc mòn - xâm thực đồi núi thấp phát triển trên trầm tích Neogen Kiểu địa hình này phân bố chủ yếu ở phía Đông và một ít ở phía Bắc

- Kiểu địa hình xâm thực tích tụ dòng chảy: đó là thung lũng các sông Đăk Pôcô, Đăk Psi, Pôcô Kroong và các nhánh suối lớn của chúng Thung lũng các sông có dạng chữ

U, một số nơi chảy qua vùng đá xâm nhập thung lũng sông thường hẹp, vách bờ dốc

- Kiểu địa hình tích tụ các thềm sông, kiểu địa hình xuất hiện ở một số nơi như Diên Bình, Đăk Tô

Bảng 1 1: Đặc trưng hình thái sông Pô Kô ở Kon Tum

1.3.3 Đặc điểm địa chất

Lưu vực sông Pô Kô nằm trong thung lũng của Cao nguyên Nam Trung Bộ, đây là nguyên nhân cơ bản dẫn đến đất ở đây vừa mang đặc trưng của đất đỏ bazan cao nguyên, vừa mang đặc điểm của đất đá xám dốc tụ Theo số liệu điều tra và phân tích thổ nhưỡng của Viện quy hoạch và thiết kế Nông nghiệp năm 1978, chỉnh sửa trong chương trình 48C và điều tra bổ sung 1993-1994 thì đất ở Kon Tum chia làm 5 nhóm đất chính như sau:

- Nhóm đất phù sa: gồm ba loại đất chính là đất phù sa được bồi, đất phù sa loang lổ, đất phù sa ngoài suối Các loại đất này phân bố chủ yếu ở phần lớn các huyện thị trong tỉnh

- Nhóm đất xám: gồm hai loại đất chính là đất xám trên mácma axít và đất xám trên phù sa cổ, nhóm đất này nằm rải rác ở khắp các nơi trên các huyện thị Thảm phủ trên loại đất này thường là tre, nứa, và rừng khộp thưa thớt Loại đất này còn thích hợp với một số loại cây trồng khác như lúa, ngô, lạc, thuốc lá,…

- Nhóm đất đỏ vàng: gồm 6 loại chính là đất nâu vàng trên phù sa cổ, tập trung ở các

xã trong huyện Sa Thầy, loại đất này phân bố tập trung gần nguồn nước, địa hình tương đối bằng phẳng, thích hợp trồng các loại cây ngắn ngày Mía, Đậu tương hoặc vùng chuyên canh tập trung cây ăn quả Đất đỏ vàng trên mácma axít, đất này phù hợp cho cây lương thực và hoa màu Đất đỏ vàng trên đá sét và biến chất có mặt hầu hết ở các ở các huyện Ngọc Hồi và huyện Đăk Hà Đất nâu đỏ trên đá bazan phong hoá, đất vàng nhạt trên đá cát và đất nâu tím trên đá bazan Nhóm đất này có tầng dầy khá lớn nên thích hợp trồng các loại cây công nghiệp như cao su, cà phê, chè, nó cũng thích hợp cho việc trồng rừng và cây công nghiệp ngắn ngày như mía, đậu tương,…

- Nhóm đất mùn vàng trên núi: gồm 3 loại đất chính là đất mùn vàng nhạt có nơi Potzon hoá, đất mùn vàng nhạt trên đá sét và biến chất, đất mùn nâu đỏ trên mácma bazơ và trung tính nằm rải rác ở các huyện Đăk Glêi, Đăk Tô Loại đất này tương đối màu mỡ nhưng phân bố ở những nơi có độ cao khá lớn nên hạn chế cho việc sử dụng

chúng vào mục đích nông nghiệp, phù hợp cho phát triển các cây lâm nghiệp đặc biệt

là các cây dược liệu quí (cây Sâm)

- Nhóm đất thung lũng trước núi: đất này được hình thành do sản phẩm được cuốn trôi từ bề mặt của các sườn đồi, núi và bồi tụ xuống các thung lũng gần đó Đất này phân bố ở hầu hết các huyện trong lưu vực nghiên cứu và phù hợp cho việc sản xuất các cây lúa, hoa màu, rau các loại

Nhìn chung do địa hình chia cắt mạnh, cấu trúc địa chất đa dạng và sự phân hóa của khí hậu đã tạo cho vùng nghiên cứu đặc điểm thổ nhưỡng khá đa dạng và phong phú Các loại đất xám trên phù sa cổ, đất xám trên macma axít, phù sa được bồi và phù sa

có tầng loang lổ có khả năng canh tác nông nghiệp Ở một số vùng có tầng dầy canh tác rất phù hợp phát triển cây công nghiệp dài ngày như ở Đăk Tô, Ngọc Hồi

1.3.4 Đặc điểm khí tượng, khí hậu

Nằm trong lưu vực sông Sê San nên các sông Đăk Bla, Pô Kô, Sa Thầy, Đăk Psi đều mang những đặc điểm chung của điều kiện khí tượng khí hậu lưu vực sông Sê San,

tuy nhiên do điều kiện vị trí địa lý, điều kiện địa hình, thảm phủ…khác nhau nên các lưu vực cũng mang những đặc trưng khí tượng, khí hậu riêng của từng lưu vực

Trên nền chung của khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo khí hậu Tây Nguyên nổi lên một số yếu tố riêng biệt, quyết định bởi độ cao địa hình và tác động chắn gió của dãy Trường Sơn, hình thành một kiểu khí hậu đặc trưng được gọi là khí hậu nhiệt đới gió mùa cao nguyên

Chế độ nhiệt

Toàn bộ lưu vực sông nằm trên sườn phía Tây của dãy Trường Sơn nên không bị ảnh hưởng trực tiếp của luồng gió mùa mùa đông Biên độ dao động nhiệt độ giữa các tháng nóng nhất (tháng IV) và tháng lạnh nhất (tháng I) khoảng 50C - 6oC Biên độ dao động của các tháng kế tiếp nhau thay đổi từ từ, thể hiện tính chất ôn hoà của vùng cao nguyên Chênh lệch nhiệt độ trong ngày của các tháng mùa khô từ 12oC đến

14oC, của các tháng mùa mưa từ 7oC đến 8oC Nhiệt độ tối thấp tuyệt đối xuống đến

60C - 7oC và tối cao tuyệt đối lên đến 38o

C Chi tiết một số đặc trưng về nhiệt độ ở

một số trạm trên địa bàn tỉnh Kon Tum được thống kê trong B ảng 1.2

Bảng 1 2 Đặc trưng nhiệt độ một số trạm ở Kon Tum

Độ ẩm tương đối trên lưu vực có xu hướng phân bố ngược với độ ẩm tuyệt đối Càng lên cao, độ ẩm tương đối càng tăng Biến trình độ ẩm tương đối trong năm đồng pha

với biến trình mưa Sự chênh lệch độ ẩm giữa các tháng cao nhất và thấp nhất ở Tây Trường Sơn khoảng 15% - 20% Độ ẩm trung bình năm khoảng 80% - 85% Cụ thể

được thống kê trong B ảng 1.3 dưới đây

Bảng 1 3 Độ ẩm (%) trung bình tháng, năm các trạm ở Kon Tum

(Nguồn: Trung tâm tư liệu KTTV)

S ố giờ nắng

Số giờ nắng thường trên 2.000 giờ Các tháng trong mùa khô có số giờ nắng vượt 200

giờ/tháng Tháng 3 có số giờ nắng cao nhất 260 giờ Tháng 8, 9 có số giờ nắng thấp

nhất cũng đạt trên 110 giờ (xem trong B ảng 1.4)

B ốc hơi

Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm khoảng 1400mm, biến trình bốc hơi phù hợp

với biến trình của nhiệt độ không khí và tốc độ gió Về mùa đông là mùa ít mưa, sự hoá lạnh do bốc hơi vượt quá lượng mưa khá nhiều Ngược lại về mùa hè, lượng bốc hơi giảm đi rất nhiều do lượng mưa lớn (có thời kỳ mưa hầu như cả tháng)

Do độ ẩm không khí có giá trị cao, nên bốc hơi trong lưu vực không lớn Lượng bốc hơi (khả năng bốc hơi) tháng lớn nhất đo bằng ống Piche xảy ra vào mùa khô từ tháng II đến tháng IV và đạt tới 170mm ở PlêiKu và 100m ở Kon Tum

Tô 5.1 2.4 3.1 6.9 2.7 7.8 9.2 9.9 8.4 4.9 0.7 7.2 1.5 Plêi

Ku 7.5 3.9 2.4 5.5 3.9 89.7 91.6 92.5 90.9 86.7 82.3 79.3 3.0

Bảng 1 4 Tổng số giờ nắng (giờ) và số giờ nắng trung bình tại các trạm ở Kon Tum

(Nguồn: Trung tâm tư liệu KTTV)

Vào các tháng VIII đến XI, do mưa nhiều lượng bốc hơi tháng giảm xuống còn 60mm Lượng bốc hơi ngày đêm nhỏ nhất ở trạm khí tượng PlêiKu đạt từ 8 đến 10mm

Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm lưu vực Đăk Psi được xác định theo số liệu quan trắc của trạm Đăk Tô Theo số liệu quan trắc lượng bốc hơi trạm Đăk Tô từ năm

1978 – 2010, xác định được lượng bốc hơi trung bình nhiều năm Z0 = 1031mm Chi

tiết được trình bày trong B ảng 1.5 dưới đây

Bảng 1 5 Tổng lượng bốc hơi (mm) ống Piche tại các trạm ở Kon Tum

Kon

Tum 173.7 178.6 202.0 165.3 113.4 76.7 69.0 62.0 61.1 91.2 122.8 153.5 1469.3 Đăk

Gió

Hướng gió thay đổi theo mùa và có đặc điểm gió mùa Đông Nam Á Hướng gió thịnh hành là Đông và Tây, với tần suất xuất hiện khoảng 50-60% Hướng Đông Bắc và Tây Nam xuất hiện ít hơn, với tần suất xuất hiện khoảng 15-20% (B ảng 1.6)

Do địa hình phức tạp lên sự phân bố mưa trên lưu vực không đều, các trạm ở liền kề nhưng tương quan mưa năm vẫn kém, hệ số tương quan phần lớn là nhỏ Do ảnh hưởng của độ cao địa hình nên lượng mưa trên lưu vực có xu thế tăng dần theo chiều cao từ Tây Nam lên Đông Bắc Trên lưu vực có hai tâm mưa: Vùng trũng Kon Tum

có tâm mưa nhỏ hơn 1.600mm và vùng có tâm mưa Sa Thầy lớn hơn 2.600mm.Lượng mưa bình quân năm các trạm trên địa bàn tỉnh Kon Tum và vùng lân cận được thống kê trong B ảng 1.7

Bảng 1 7 Lượng mưa năm bình quân nhiều năm tại các trạm ở Kon Tum

Mùa mưa kéo dài từ tháng V đến tháng X, trùng với thời kỳ gió mùa tây nam thịnh hành, với tổng lượng mưa khoảng 85% - 90% lượng mưa toàn năm (B ảng 1.8) Ba

tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng VI, VII và tháng VIII chiếm tới 58% lượng mưa toàn năm, tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng VI, VIII chiếm 40% tổng lượng

mưa toàn mùa mưa, 25% tổng lượng mưa năm (B ảng 1.9) Phân bố mưa có dạng hai

đỉnh lớn: Một đỉnh lớn phụ vào tháng VI và một đỉnh lớn nhất vào tháng VIII Mùa khô kéo dài 6 tháng, từ tháng XI đến tháng IV, tổng lượng mưa mùa khô chiếm 10%

- 15% tổng lượng mưa năm, trong đó tập trung vào hai tháng chuyển tiếp tháng XI và tháng IV, tổng lượng mưa của hai tháng này chiếm tới 84% tổng lượng mưa mùa khô Số ngày có mưa trong mùa khô khoảng 10-20 ngày với lượng mưa từ 0,2m/ngày

- 10mm/ngày Hầu hết các nơi trên lưu vực, từ tháng XII đến tháng III không có mưa ngày nào, trong khi lượng bốc hơi vào thời gian này trung bình khoảng 130mm/tháng khiến cho mùa khô ở đây rất gay gắt

Bảng 1 8 Phân bố lượng mưa (mm) theo mùa tại các trạm ở Kon Tum

Mùa mưa Mùa khô

Mùa mưa Mùa khô Kon Tum 100 1643.6 212.2 88.57 11.43 1976-2011 Đăk Tô 100 1669.8 214.2 88.63 11.37 1977-2010 Đăk Glei 100 1480.1 292.2 83.51 16.49 1990-2010

Sa Thầy 100 1605.4 201.6 88.84 11.16 1990-2010 TrungNghĩa 100 1593.6 194.4 89.13 10.87 1978-1997 Kon Plong 100 1539.7 238.4 86.59 13.41 1994-2010 YaLy 100 1571.3 187.7 89.33 10.67 1994-2010 Măng Cành 100 1434.9 393.2 78.49 21.51 2002-2013

(Nguồn: Trung tâm tư liệu KTTV)

Bảng 1 9 Phân bố lượng mưa (mm) theo các tháng trong năm tại các trạm ở Kon

(Nguồn: Trung tâm tư liệu KTTV)

1.3.5 Đặc điểm thủy văn, dòng chảy

Dòng chảy năm

Biến động của dòng chảy trong năm: Dòng chảy năm là sản phẩm của khí hậu và thảm phủ thực vật, do đó sự phân phối dòng chảy trong năm cũng giống như sự phân phối của lượng mưa và phân thành 2 mùa là mùa lũ và mùa kiệt tương ứng với mùa mưa và mùa khô, tuy nhiên do tác dụng điều tiết của lưu vực mà mùa lũ thường chậm hơn mùa mưa từ 1 - 2 tháng Trên lưu vực sông Pô Kô, mùa lũ bắt đầu từ tháng VII

và kết thúc vào tháng XI, còn trên lưu vực sông Đak Bla thì mùa lũ muộn hơn, thường bắt đầu vào tháng VIII và có thể kéo dài đến tháng XII Tổng lượng dòng chảy năm tập trung vào mùa mùa lũ với lượng dòng chảy chiếm từ 70 - 80% tổng lượng dòng chảy năm, trong khi đó mùa kiệt chỉ chiếm từ 20-30% lượng dòng chảy năm

Dòng chảy lũ

Dòng chính Sê san được hợp lưu bởi 2 nhánh lớn là Đăk Bla và Pô Kô cùng các nhánh nhỏ khác Nếu tính trên toàn lưu vực Sê san thì mùa lũ trên lưu vực kéo dài từ tháng VII đến XI và chiếm 75% tổng lượng nước của cả năm Nhưng nếu xét từng thành phần lưu vực thì trên sông Pô Kô mùa lũ đến sớm hơn trên sông Đăk Bla do

chế độ lũ của 2 nhánh sông chính này có sự khác nhau về nguyên nhân hình thành vì

vậy mùa lũ có sự chênh nhau về thời gian và sự gặp gỡ của các con lũ lớn nhất cũng

rất hiếm Đây cũng là một đặc điểm thuận lợi trong lưu vực, tránh được lũ lớn gây nguy hiểm ở phần hạ lưu

- Sông Pô Kô chịu ảnh hưởng chủ yếu của khí hậu Tây Trường Sơn với hoàn lưu khí

hậu chính là gió mùa Tây Nam thịnh hành trên lưu vực Mùa lũ ở đây đến sớm hơn

bắt đầu vào tháng VII và kết thúc vào tháng XI có năm vào tháng VI đã xuất hiện lũ

lớn nhất trong năm

- Trong khi đó bên sông Đăk BLa lũ lớn trong năm không xuất hiện vào tháng VI Vào tháng VII khi hoạt động của gió mùa Tây Nam đã mạnh với đặc trưng thời tiết là khô nóng lũ lớn trong năm có thể xuất hiện nhưng rất ít, chiếm tỉ lệ nhỏ Số trận lũ

lớn xảy ra trong năm vào tháng X chiếm tỉ lệ lớn nhất (42.9%) tổng số các con lũ lớn trong năm

- Trên sông ĐăkBLa lưu vực chịu ảnh hưởng của khí hậu Đông Trường Sơn, vào tháng XI những trận bão muộn và áp thấp nhiệt đới vẫn còn hoạt động đã ảnh hưởng đến thượng nguồn lưu vực sông Đăk BLa, lũ lớn trong năm vào tháng XI trên lưu

vực Đăk BLa vẫn còn chiếm tỉ lệ lớn (35.8%) Trong khi đó bên sông Pô Kô vào tháng XI tỉ lệ này nhỏ hơn nhiều (B ảng 1.10)

Bảng 1 10 Khả năng xuất hiện lũ lớn (%) trong năm vào các tháng mùa lũ

Tháng

Trung nghĩa Pô Kô 14.3 7.1 21.4 7.1 42.9 7.1

Sa Bình Sê San 11.1 11.1 11.1 11.1 44.5 11.1

Dòng chảy kiệt

Mùa kiệt kéo dài từ tháng XII đến tháng VI năm sau với lượng dòng chảy mùa kiệt chỉ chiếm từ 20-30% lượng dòng chảy năm Thời gian kiệt nhất thường rơi vào tháng III, IV với mô đuyn dòng chảy kiệt tháng chỉ đạt 10-15l/s/km2, còn mô đuyn kiệt ngày chỉ đạt 3-5l/s/km2, có nơi chỉ đạt trên dưới 1l/s/km2 như ở Cầu 42, Bản Đôn, Giang Sơn, Đăk Nông

Do dòng chảy kiệt nhỏ dẫn đến mực nước trong các sông suối hạ thấp, hầu hết các sông suối nhỏ đều bị cạn kiệt, gây hạn hán nghiêm trọng nhất điển hình là các vụ hạn hán năm 1994, 1996, 1998 và năm 2003

Theo tài liệu quan trắc ở các sông lớn trong tỉnh kiệt nhất thường xảy ra vào tháng IV

và tháng V Trên sông Đăk Bla, tỷ lệ số năm xuất hiện kiệt nhất vào tháng IV là 38,5

% và vào tháng V cũng là 38,5 %; còn trên sông Pô Kô thì các trị số tương ứng là 50

% và 35,7 % Phần lớn các suối nhỏ trong tỉnh đều hầu như không còn dòng chảy trong một vài tháng mùa khô, kể từ tháng III đến tháng V hàng năm

1.3.6 Mạng lưới trạm khí tượng, thủy văn

Lưới trạm khí tượng

Trong tỉnh Kon Tum và vùng lân cận có 9 trạm khí tượng và điểm đo mưa (Hình

1.2), trong đó chỉ có 2 trạm: Kon Tum và Đak Tô là quan trắc cả 5 yếu tố khí tượng chính: lượng mưa (X), nhiệt độ không khí (T), tốc độ gió (V), độ ẩm không khí (U)

và lượng bốc hơi (Z) Trạm Kon Tum quan trắc từ 1974 đến nay, còn trạm Đak Tô mới hoạt động từ năm 1977 tới nay, chất lượng tài liệu nói chung là tốt, đảm bảo độ tin cậy

Ngoài 3 trạm trên, các trạm khác thực chất chỉ là các điểm đo mưa mà tuyệt đại bộ

phận đều được thiết lập sau ngày giải phóng miền Nam (1975), tuy có số liệu nhưng không liên tục và không đảm bảo chất lượng, chỉ dùng để tham khảo Sự phân bố của các trạm này cũng chưa hợp lý, nói chung đều nằm ở các thị trấn Các trạm khí tượng trong tỉnh Kon Tum và vùng lân cận với các yếu tố quan trắc và thời kỳ có số liệu

của chúng được trình bày ở bảng dưới

Bảng 1 11 Mạng lưới trạm khí tượng trên địa bàn tỉnh Kon Tum và vùng lân cận

1 Kon Tum X, T, U, V, Z 1917-1941; 1961-1974; 1976 đến nay

Hình 1 2Lưới trạm khí tượng khu vực thượng lưu sông Dak Bla

Lưới trạm thuỷ văn.

Trong tỉnh Kon Tum có 8 trạm thuỷ văn quan trắc lưu lượng và mực nước trên các dòng sông, tất cả đều nằm trong hệ thống sông Sê San (Hình 1.3) Đó là các trạm:

Kon Tum, Kon Plong,Trung Nghĩa, Sa Bình, Ya Ly, Đak Tô, Đăk Mốt và Đak Cấm

- Trạm Kon Tum: Là trạm thuỷ văn cơ bản quan trắc mực nước và lưu lượng trên sông Đak Bla từ trước ngày giải phóng miền Nam (1975) Tài liệu không liên tục, hình thành các thời kỳ quan trắc gián đoạn: Từ tháng 7/1959 đến tháng 2/1964 và từtháng 1/1967 đến tháng 12/1971 Năm 1977 trạm được phục hồi, tiến hành đo mựcnước, lưu lượng và phù sa cho đến nay; tuy nhiên vị trí trạm đã được dịch chuyển lên tuyến mới cách tuyến đo cũ 4 km

Hình 1 3Bản đồ lưới trạm thủy văn khu vực thượng lưu sông Dak Bla

Chất lượng tài liệu ở các thời kỳ đo trước ngày giải phóng không tốt lắm, lưu lượngngày được suy ra từ mực nước ngày sẽ có sai số lớn, nhất là về mùa mưa lũ

- Trạm Trung Nghĩa: Trạm được thành lập từ cuối năm 1977 và chính thức hoạtđộng từ năm 1978, đo các yếu tố mực nước, nhiệt độ nước, lượng mưa Từ năm 1990 được nâng cấp và đo thêm các yếu tố lưu lượng và phù sa Đền năm 1998 trạm

ngừng hoạt động

- Trạm Sa Bình: Là trạm dùng riêng (do Bộ Năng lượng hợp đồng với đài khí tượng Kon Tum) để đo mực nước và lưu lượng trên sông Sê San, sau hợp lưu của các nhánh Đak Bla và Pô Kô từ 1982 tới 1990, hiện nay đã dừng đô Chất lượng tài liệu đủ độtin cậy, song chuỗi số liệu lại còn hơi ngắn

- Trạm Yaly: Là trạm dùng riêng, đo mực nước và lưu lượng trên sông Sê San, phục

vụ cho giai đoạn làm luận chứng công trình Yaly, thời gian đo đạc từ năm 1992 –

1995, chất lượng tài liệu đảm bảo độ tin cậy song thời gian đo đạc còn ngắn

- Trạm Đak Tô: Là trạm đo mực nước ở thượng nguồn sông Pô Kô bắt đầu hoạt động

từ 1977 đến nay, thời gian quan trắc dài, chất lượng tài liệu đảm bảo độ tin cậy

- Trạm Đak Cấm: Là trạm dùng riêng đo mực nước và lưu lượng trên sông Đăk Cấm (nhánh của sông Đak Bla) từ 1977 đến 1982 Chất lượng tài liệu đáng tin cậy

- Trạm Kon Plong: Là trạm thủy văn cấp 1, quan trắc lưu lượng, mực nước và bùn cát thượng lưu sông Đăk Bla Thời gian quan trắc từ năm 1994 đến nay, chất lượng tài

liệu đảm bảo độ tin cậy

- Trạm Đăk Mốt: Quan trắc lưu lượng và mực nước trên sông Pô Kô, thời gian quan

trắc từ năm 1994 đến nay, chất lượng tài liệu tốt, đảm bảo độ tin cậy

Ngoài phạm vi tỉnh Kon Tum, ở phía đông có các trạm thuộc hệ thống Sông Ba như

là các trạm An Khê và Củng Sơn; nằm trên cùng dãy tây Trường Sơn, dọc biên giới

với Campuchia có các trạm Biển Hồ, Chư Prông,

Bảng 1 12 Mạng lưới trạm thủy văn trên địa bàn tỉnh Kon Tum và các vùng lân cận

Tên tr ạm Loại trạm Diện tích

LV (km 2 )

Sông Y ếu tố đo Th ời kỳ đo

1 Kon Tum Cấp 1 2990 Đak Bla H, Q, ρ 1959 – 1964

1967 - 1971

1977 đến nay

2 Kon Plong Cấp 1 965 Đak Bla H, Q, ρ 1994-nay

3 Trung

Nghĩa Cấp 1 3320 Pô Kô H, Q 1991 đến 1997

5 Sa Bình Dùng riêng 6732 Sê San H, Q 1982- 1990

6 Yaly Dùng riêng 7659 Sê San H, Q 1992 – 1995

Kan

H 1977 – nay

8 Đak Cấm Dùng riêng 154 Đak Cấm H, Q 1977 – 1982

K ết luận chương 1

Cách tiếp cận để đánh tác động của BĐKH đến chế độ thuỷ văn trên lưu vực của hầu

hết các nghiên cứu đều dựa trên việc sử dụng kết quả mô phỏng các yếu tố khí hậu theo các kịch bản phát thải khí nhà kính làm số liệu đầu vào cho mô hình thủy văn

nhằm xác định biến đổi của các đặc trưng thủy văn trên lưu vực qua các thời kỳ khí

hậu: cơ sở, trung hạn (giữa thế kỷ) và dài hạn (cuối thế kỷ)

Ở bình diện toàn cầu, các báo cáo đánh giá của IPCC [1], [2] đã sử dụng kết quả mô

phỏng khí hậu dựa trên tổ hợp các mô hình được thí nghiệm bởi trên 20 trung tâm nghiên cứu hàng đầu thế giới về khí hậu Lợi thế của các báo cáo đánh giá đó là

phạm vi về không gian, bao phủ hầu hết toàn bộ các khu vực; tiếp đó là xác định được tính bất định của kết quả dự báo thông qua việc sử dụng tổ hợp các mô hình Nhưng nhìn chung do nhu cầu tính toán nhiều nên các báo cáo của IPCC thiên về sử

dụng các mô hình khí hậu có độ phân giải thấp (~ 300 km, năm 2007) và trung bình (~150 km, năm 2013) Do đó, các thay đổi về chế độ thủy văn ở quy mô nhỏ thường không được đánh giá chính xác

Các nghiên cứu ở phạm vi lưu vực sông đã tiếp cận việc sử dụng kết quả mô phỏng khí hậu bởi các mô hình có độ phân giải siêu cao [9], [13], [24] hay sử dụng kết quả

mô phỏng các yếu tố mưa, nhiệt độ bởi các mô hình các mô hình chi tiết hóa động

lực [14] hoặc thống kê [22], [23], [24], v.v… Tuy nhiên, bản chất cốt lõi của các phương pháp chi tiết hóa đó là sai số hệ thống sẵn có (đối với phương pháp động lực)

do sự thiếu chính xác khi tham số hóa các quá trình khí hậu có tính chất phức tạp hay các điều kiện biên chưa rõ; sai số khi thực hiện phương pháp chi tiết hóa thống kê do chuỗi số liệu chưa đủ dài hay chưa khái quát hóa được sơ đồ chi tiết hóa cho các hình thái khí hậu khác nhau

Các mô hình thủy văn sử dụng để mô phỏng quá trình mưa – dòng chảy khá đa dạng, bao gồm mô hình phân bố toàn phần (mô hình 1K-FRM, [17]), mô hình phân bố bán toàn phần (mô hình Tank, [4], [24]);mô hình SWAT [13] cho đến các mô hình tập trung phổ biến như Mike-NAM [22], [23] hay Hec-HMS [25] Các mô hình thủy văn phân bố thường có ưu điểm là có xét đến khác biệt về không gian của của lưu vực,

nhưng luôn yêu cầu số liệu chi tiết về thảm phủ, thổ nhưỡng, độ ẩm, v.v… Ngược lại, các mô hình tập trung thường cho thấy lợi thế là đơn giản về cấu trúc, tính toán nhanh và yêu cầu số liệu đầu vào ít hơn Do đó, việc lựa chọn mô hình thủy văn phù

hợp với hiện trạng dữ liệu sẵn có và đủ mạnh để có thể diễn tả được toàn bộ quá trình

thủy văn trên lưu vực cũng cần được coi trọng đối với từng mục đích nghiên cứu cụ

chủ yếu phân tích, đánh giá các đặc trưng thủy văn cơ bản nhất về rủi ro lũ, kiệt; chưa có nghiên cứu nào thực hiện các đánh giá cụ thể về biến đổi các đặc trưng thủy văn, dòng chảy thiết kết phục vụ công tác quy hoạch và thiết kế hệ thống cơ sở hạ

tầng sử dụng để khai thác nguồn nước và phòng chống lũ bão

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU 2.1 Cách ti ếp cận và phương pháp nghiên cứu tác động của BĐKH

Hiện nay, liên quan tới bài toán BĐKH, nghiên cứu đánh giá về tác động của BĐKH đến nguồn tài nguyên nước, cơ chế dòng chảy đều tiếp cận dựa theo mô phỏng về dòng chảy với đầu vào là lượng mưa dự tính bởi các mô hình khí hậu cho các thời kỳ (quá khứ, hiện tại và tương lai) Từ đó, biến đổi về đặc trưng dòng chảy giữa các thời

kỳ sẽ được thống kê, phân tích và dự báo cho tương lai

Với cách tiếp cận này, lượng mưa dự tính bởi các mô hình khí hậu có thể được sử

dụng trực tiếp, hoặc đã được hiệu chỉnh sai số làm dữ liệu đầu vào cho các mô hình

thủy văn được xây dựng, có thể là dạng mô hình tập trung hoặc phân bố, để mô

phỏng các quá trình thủy văn trên lưu vực Đây cũng là cách làm phổ biến để giải quyết bài toán BĐKH liên quan đến các hiện tượng thủy văn ở quy mô nhỏ

Mặc dù có một số nghiên cứu tiếp cận theo hướng thiết lập mô hình văn quy mô lớn,

ô lưới tương đương với mô hình khí hậu toàn cầu, cho phép thể hiện quá trình tương tác giữa khí tượng và thủy văn, dẫn tới kết quả tính toán các đặc trưng khí hậu và

thủy văn đáng tin cậy hơn Tuy nhiên, để thực hiện bài toán hiệu chỉnh và các thông

số là những hàm chưa biết của khí hậu, thổ nhưỡng, thảm phủ, và địa mạo nên khối lượng dữ liệu được yêu cầu là rất lớn Hướng tiếp cận này không thể thực hiện cho các lưu vực quy mô nhỏ vì độ phân giải lưới thô

2.2 Mô hình khí h ậu có độ phân giải siêu cao

Đến thời điểm hiện tại, hầu hết các mô hình khí hậu đã thể hiện được khả năng dự báo về các diễn biến thời tiết trong tương lai ở phạm vi toàn cầu Tuy nhiên, do khả năng tính toán còn hạn chế nên các mô hình này thường cho kết quả dự báo với độ phân giải còn thô (ô lưới ~ 300 km đối với các mô hình thuộc dự án CMIP3-2007 và

~ 100 km đối với các mô hình thuộc dự án CMIP5-2013 của IPCC), thông thường được sử dụng để nghiên cứu các hình thái thời tiết cho các vùng, miền, hoặc tương đương Trong khi đó, để ứng dụng những mô hình khí hậu này cho việc phân tích và

dự báo các hình thái thời tiết cực đoan, cục bộ ở phạm vi lưu vực có diện tích nhỏ

đến trung bình có lẽ không khả thi vì các mô hình khí hậu này được xây dựng dựatrên những đơn giản hóa về địa hình địa mạo, yếu tố được cho là ảnh hưởng rất lớnđến những hình thái thời tiết này Chi tiết về các mô hình khí hậu, ví dụ: mô hình AGCM/MRI của của Viện Nghiên cứu Khí tượng Nhật Bản; mô hình PRECIS củaTrung tâm Hadley - Vương quốc Anh; mô hình CCAM của Tổ chức Nghiên cứuKhoa học và Công nghiệp Liên bang Úc (CSIRO); mô hình GFDL-HIRAM củaPhòng Thí nghiệm Địa vật lý Động lực học chất lỏng Hoa Kỳ; mô hình CanESM2

của Trung tâm phân tích và mô hình khí hậu Canada và rất nhiều các mô hình khác

có thể tìm đọc tại các báo cáo đánh giá lần thứ 4 và 5 của IPCC (IPCC, AR4 & 5)

Là một trong những trung tâm hàng đầu thế giới về công nghệ tính toán (được trang

bị bởi các siêu máy tính - super computer) và kinh nghiệm dự báo, Viện Nghiên cứuKhí tượng (MRI) và Trung tâm Khí tượng Nhật Bản (JMA) đã chạy thử nghiệm mô hình khí hậu toàn cầu có độ phân giải siêu cao (ô lưới ~ 20km như được minh họa

trong Hình 2.1) nhằm hỗ trợ việc nghiên cứu và dự báo các biến động về thời tiết, đặc biệt đối với các hình thái thời tiết cực đoan, cục bộ Đây được cho là mô hình khí

hậu tiên tiến nhất tính đến thời điểm hiện tại Trong phạm vi luận văn này, tác giả sử

dụng dự tính lượng mưa ở lưu vực sông Pô-Kô cho giai đoạn trung hạn và dài hạn

bởi mô hình khí hậu có độ phân giải siêu cao với khoảng cách ô lưới là 20 km Đây là

Hình 2.1 Minh họa mô hình AGCM3.2S (Nguồn: MRI)

2004

1989-2008 2020-2039 2080-2099