MỞ ĐẦU BĐKH đã và đang được nhìn nhận là một trong những mối đe dọa lớn nhất của loài người, nó làm thay đổi các thành phần trong khí quyển toàn cầu, đồng thời tác động sâu sắc đến cuộc sống người dân cũng như các lòai động thực vật khác trên thế giới. Theo đánh giá lần thứ 4 của Ban liên Chính phủ về BĐKH (IPCC, 2007) thì sự nóng lên của hệ thống khí hậu Trái đất hiện nay là rõ ràng, điều đó đã được minh chứng từ những quan trắc hiện tượng nhiệt độ khí quyển tăng nhanh chóng, sự tan chảy băng và tuyết trên phạm vi rộng lớn dẫn tới sự dâng lên của mực nước biển trung bình toàn cầu. Việt nam là một trong những quốc gia có nhiều nguy cơ trong các vấn đề liên quan đến nguồn nước và các tổn thương do BĐKH. Trên 70% người Việt nam sinh sống ở các vùng châu thổ, vùng tập trung nước và các vùng ven biển.
Đi kèm với nó là các hoạt động dân sinh, hoạt động canh tác, chăn nuôi, giao thông đường thủy …. đều cần sử dụng nguồn nước trong đó. Lũ lụt và hạn hán là những biểu hiện đầu tiên của BĐKH ảnh hưởng trực tiếp đến các hoạt động phát triển của người dân sinh sống trong khu vực. Ngoài ra sự tái phân bố lượng nước, bao gồm số lượng, chất lượng và động thái sẽ tác động mạnh lên sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, đa dạng sinh học, hệ sinh thái rừng, … có thể gây ra những tổn thất về kinh tế - xã hội – văn hóa trong tương lai.
Tài nguyên nước được xem là một trong những đối tượng nghiên cứu phức tạp do sự vận động và các yếu tố ảnh hưởng đến nó. Một trong những nhiệm vụ được đưa vào trọng tâm của Chiến lược quốc gia về BĐKH là xây dựng cơ sở dữ liệu về biến động và sử dụng tài nguyên nước liên quan tới BĐKH, tăng cường công tác điều tra nghiên cứu, đánh giá, dự báo, quan trắc chất lượng, số lượng trong khai thác và sử dụng tài nguyên nước. Trong những năm gần đây, có rất nhiều công cụ đã được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trong việc tính toán và dự báo các hiện tượng thủy văn do BĐKH.Trong đó, các công cụ toán học và mô hình số nhằm mô phỏng, nghiên 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com cứu và dự báo các quá trình hiện tượng thủy văn đã được áp dụng ở nhiều nơi. Phương pháp này cho phép xem xét sự vận động phức tạp của nước trong tự nhiên dưới dạng các phương trình toán học, logic và mô phỏng chúng thông qua máy tính điện tử.
Đây là một trong những hướng nghiên cứu hiện đại, cho phép cung cấp các thông tin cần thiết cho các đối tượng nghiên cứu khác nhau, giảm thiểu những yếu tố phức tạp mà người nghiên cứu không thể mô phỏng trước đây, là cơ sở cho công tác quản lý, quy hoạch, chuẩn bị cho những hoạt động ứng phó với BĐKH. Tuy nhiên, ở Việt Nam, việc nghiên cứu ảnh hưởng của BĐKH đối với tài nguyên nước mới chỉ dừng lại ở mức độ nghiên cứu những tác động gia tăng, hoặc sự thay đổi về lượng, và phân bố của tài nguyên. Sự biến đổi về chất lượng nước do tác động của BDKH và pt ktxh hầu như chưa được nghiên cứu nhiều. Chính vì vậy, công tác quản lý nhiều khi vẫn còn gặp khó khăn, bất cập do thiếu cơ sở khoa học, thiếu nguồn dự báo tin cậy.
Đề tài “Áp dụng mô hình GIBSI đánh giá chất lượng nước khu vực thượng du LVS Cầu trong bối cảnh BĐKH” lựa chọn khu vực sông Cầu là trung tâm của vùng Đông Bắc Việt Nam. Đây là khu vực có vị trí địa lý đặc biệt quan trọng trong hệ thống sông Hồng – sông Thái Bình, có tài nguyên đa dạng và phong phú. Mật độ dân số của khu vực khá đông đúc, có nhiều cơ sở công nghiệp, xưởng thủ công, tuy nhiên khai thác nông nghiệp vẫn là hoạt động kinh tế chính của phần đông dân số. Cũng như các LVS khác ở Việt Nam, các yếu tố liên quan đến tài nguyên nước có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển kinh tế xã hội và đảm bảo an ninh lương thực, sinh kế, bảo vệ môi trường, ổn định chính trị và an ninh quốc phòng của khu vực.
Đó cũng chính là thách thức của công tác quản lý lưu vực và tài nguyên nước nhằm duy trì giá trị của các lưu vực vì sự phát triển bền vững trong tương lai. Việc nghiên cứu mô hình dự báo chất lượng nước trong bối cảnh BĐKH ở LVS Cầu không chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học, làm cơ sở để tiếp tục mở rộng nghiên cứu đối với những lưu vực khác ở Việt nam, mà còn là nguồn dữ liệu quan trọng trong việc định hướng sử dụng tài 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nguyên, quy hoạch sử dụng đất, quy hoạch các hoạt động kinh tế, xã hội trong vùng. Từ yêu cầu trên, luận văn đặt ra 2 mục tiêu nghiên cứu cụ thể sau: Áp dụng mô hình GIBSI đánh giá chất lượng nước phần thượng du LVS Cầu thuộc 2 tỉnh Bắc Kạn và Thái Nguyên. Đề xuất giải pháp quản lý chất lượng nước LVS Cầu trong bối cảnh BĐKH.
3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu 1. BĐKH toàn cầu và biểu hiện BĐKH là do các hoạt động trực tiếp và gián tiếp của con người gây ra, nó làm thay đổi các thành phần trong khí quyển toàn cầu. BĐKH đã và đang gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến cuộc sống của con người trên mọi lĩnh vực.
Trong 100 năm qua, nhiệt độ trung bình bề mặt trái đất giai đoạn 1906 – 2005 tăng khoảng 0,740C; nhiệt độ đại dương tăng 0,50C. Những dữ liệu quan sát được đã cung cấp bằng chứng cho thấy nguồn tài nguyên nước là đối tượng dễ bị tổn thương và chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi BĐKH [1]. Một số biểu hiện của BĐKH: - Theo báo cáo gần đây của WMO, 2010 là năm nóng nhất trong lịch sử, với mức độ tương tự như các năm 1998 và 2005. Ngoài ra, trong mười năm qua tính từ năm 2001, nhiệt độ trung bình toàn cầu cao nhất từng ghi nhận đối với bất kỳ một giai đoạn 10 năm nào kể từ khi bắt đầu quan trắc khí hậu bằng các thiết bị đo đạc [1].
- Trên phạm vi toàn cầu lượng mưa tăng lên ở các đới phía Bắc vĩ độ 300C thời kỳ 1901 – 2005 và giảm đi ở các vĩ độ nhiệt đới, kể từ giữa năm 1970. Ở khu vực nhiệt đới mưa giảm đi ở Nam Á và Tây Phi với trị số xu thế là 7,5% cho cả thời kỳ 1910 – 2005. Ở đới vĩ độ trung bình và vĩ độ cao, lượng mưa tăng lên rõ rệt ở miền Trung Bắc Mỹ, Đông Bắc Mỹ, Bắc Âu, Bắc Á và Trung Á. Tần số mưa lớn tăng lên trên nhiều khu vực, kể cả những nơi lượng mưa có xu thế giảm đi.
- Trong thế kỷ 20, cùng với sự tăng lên của nhiệt độ không khí có sự suy giảm khối lượng băng trên phạm vi toàn cầu. Từ năm 1978 đến nay, lượng băng trung bình hàng năm ở Bắc Băng Dương giảm khoảng 2,1 – 3,3% mỗi thập kỉ [1]. Một số biểu hiện ở Việt Nam: 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Ở Việt Nam, xu thế biến đổi của nhiệt độ và lượng mưa là rất khác nhau trên các vùng. Trong 50 năm qua, nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0,50C trên phạm vi cả nước và lượng mưa có xu hướng giảm ở phía Bắc và tăng ở phía Nam.
- Lượng mưa mùa khô (tháng XI – IV) tăng lên chút ít hoặc thay đổi không đáng kể ở các vùng khí hậu phía Bắc và tăng mạnh mẽ ở các vùng khí hậu phía Nam. Lượng mưa mùa mưa (tháng V – X) giảm từ 5 đến 10% trên đa phần diện tích phía Bắc nước ta và tăng khoảng 5 đến 20% ở các vùng khí hậu phía Nam. Lượng mưa ngày cực đại tăng lên ở hầu hết các vùng khí hậu, nhất là trong những năm gần đây [1]. - Hạn hán, bao gồm hạn tháng và hạn mùa có xu thế tăng lên nhưng với mức độ không đồng đều giữa các vùng và giữa các trạm trong từng vùng khí hậu.
Hiện tượng nắng nóng có dấu hiệu gia tăng rõ rệt ở nhiều vùng trong cả nước, đặc biệt là ở Trung Bộ và Nam Bộ. Ảnh hưởng của BĐKH đến chất lượng nước Hai yếu tố chính có sự thay đổi liên quan trực tiếp đến BĐKH là nhiệt độ và lượng mưa. Đây chính là nguyên nhân tạo nên những hiện tượng thời tiết cực đoan, bên cạnh đó, cùng với những tác động của con người, BĐKH cũng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng nước. Những tác động này tùy theo mức độ, tính chất phụ thuộc vào loại thủy vực (sông, hồ, đầm, hồ chứa, vùng đất ngập nước …) và đặc tính (thời gian chứa nước, kích thước, hình dạng, độ sâu…).
Đối với sông suối, 2 yếu tố bị ảnh hưởng chính là nồng độ chất hữu cơ hòa tan và hàm lượng chất dinh dưỡng. Trong khi đó, các yếu tố liên quan đến tầng nhiệt, hàm lượng vi sinh vật thường là những thông số thay đổi nhiều trong các hồ. a) Nước sông Sông là mạng lưới địa hình trũng có nước chảy thường xuyên. Đa phần hệ thống sông có lưu thông với biển, vì vậy sự ảnh hưởng của BĐKH đến mực nước biển đôi khi có tác động trực tiếp đến chất lượng và chu kỳ nước trong sông.
5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Sự nóng lên toàn cầu ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt độ của các đối tượng trên mặt đất trong đó có nước mặt. Điều này ảnh hưởng trước tiên đến các sinh vật sống trong thủy vực. Ở Phía nam Great Plains (Mỹ), sự gia tăng nhiệt độ nước đã làm chết nhiều dòng cá bản địa [18]. Nhiệt độ là một trong những lý do dẫn tới sự mất đa dạng sinh học và giảm năng suất sinh học của thủy vực.
Giới hạn sinh thái tối ưu của một số loài ở khu vực từ vĩ độ trung bình tới vĩ độ cao, và trong thủy vực nước lạnh thường ở dưới 200C. Với xu thế gia tăng nhiệt độ như hiện nay, trong tương lai rất nhiều loài thủy sinh sẽ rơi vào tình trạng tuyệt chủng [22]. Nhiệt độ của nước còn ảnh hưởng đến các quá trình lý hóa trong thủy vực. Ta biết rằng nước là một loại dung môi rất tốt, có khả năng hòa tan một số chất rắn và chất khí.