Nghiên Cứu Đánh Giá Tác Động Của Biến Đổi Khí Hậu Đến Hệ Thống Hồ Chứa Tại Tỉnh Thái Nguyên

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đến hệ thống hồ chứa tại tỉnh Thái Nguyên, cung cấp cái nhìn sâu sắc và giải pháp.

• Tác giả: Trần Thị Thanh Hải
• Người hướng dẫn: TS. Bảo Thạnh
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Biến đổi khí hậu
• Đề tài: Nghiên Cứu Đánh Giá Tác Động Của Biến Đổi Khí Hậu Đến Hệ Thống Các Công Trình Hồ Chứa Tại Tỉnh Thái Nguyên
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
• 1.1. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC VÀ CÔNG TRÌNH THỦY LỢI
• 1.2. MỘT SỐ CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC VÀ HỆ THỐNG HỒ CHỨA THỦY LỢI
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THÍ ĐIỂM ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC VÀ MỘT SỐ HỒ CHỨA THỦY LỢI TẠI TỈNH THÁI NGUYÊN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Tác Động Biến Đổi Khí Hậu Tại Thái Nguyên

Biến đổi khí hậu (BĐKH) đang trở thành một trong những thách thức lớn nhất đối với tài nguyên nước và hệ thống hồ chứa tại tỉnh Thái Nguyên. Việc đánh giá tác động của BĐKH không chỉ giúp nhận diện các vấn đề hiện tại mà còn dự đoán các xu hướng trong tương lai. Tỉnh Thái Nguyên, với hệ thống công trình thủy lợi phát triển, đang phải đối mặt với nhiều thách thức do BĐKH gây ra. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về tình hình hiện tại và những tác động tiềm tàng của BĐKH đến hệ thống hồ chứa.

1.1. Khái Niệm Về Biến Đổi Khí Hậu Và Tác Động Đến Tài Nguyên Nước

Biến đổi khí hậu được định nghĩa là sự thay đổi lâu dài trong các yếu tố khí hậu. Tác động của BĐKH đến tài nguyên nước tại Thái Nguyên thể hiện qua sự thay đổi lượng mưa, nhiệt độ và các hiện tượng thời tiết cực đoan. Những thay đổi này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cung cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất.

1.2. Tình Hình Hiện Tại Của Hệ Thống Hồ Chứa Tại Thái Nguyên

Hệ thống hồ chứa tại Thái Nguyên đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho nông nghiệp và sinh hoạt. Tuy nhiên, nhiều hồ chứa đang gặp khó khăn trong việc duy trì mức nước ổn định do tác động của BĐKH. Việc đánh giá hiện trạng này là cần thiết để đưa ra các giải pháp phù hợp.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Do Biến Đổi Khí Hậu Gây Ra Tại Thái Nguyên

Biến đổi khí hậu đã tạo ra nhiều vấn đề nghiêm trọng cho hệ thống hồ chứa tại Thái Nguyên. Các hiện tượng như hạn hán kéo dài và lũ lụt bất thường đang gia tăng, gây ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt của người dân. Việc nhận diện các thách thức này là rất quan trọng để có thể đưa ra các biện pháp ứng phó hiệu quả.

2.1. Tác Động Của Hạn Hán Đến Nguồn Nước

Hạn hán kéo dài đã làm giảm lượng nước trong các hồ chứa, ảnh hưởng đến khả năng tưới tiêu cho nông nghiệp. Nhiều vùng trồng trọt đã phải đối mặt với tình trạng thiếu nước nghiêm trọng, dẫn đến giảm năng suất cây trồng.

2.2. Tác Động Của Lũ Lụt Đến Hệ Thống Hồ Chứa

Lũ lụt xảy ra bất thường đã gây ra thiệt hại lớn cho các công trình thủy lợi. Nhiều hồ chứa bị tràn, làm giảm khả năng chứa nước và gây ra tình trạng ngập úng tại các khu vực xung quanh.

III. Phương Pháp Đánh Giá Tác Động Của Biến Đổi Khí Hậu Đến Hồ Chứa

Để đánh giá tác động của BĐKH đến hệ thống hồ chứa, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng mô hình khí hậu và mô hình thủy văn sẽ giúp dự đoán các kịch bản tương lai và đưa ra các giải pháp ứng phó hiệu quả.

3.1. Sử Dụng Mô Hình Khí Hậu Để Dự Đoán Tình Hình Tương Lai

Mô hình khí hậu giúp dự đoán các thay đổi về nhiệt độ và lượng mưa trong tương lai. Những thông tin này rất quan trọng để lập kế hoạch quản lý tài nguyên nước hiệu quả.

3.2. Mô Hình Thủy Văn Trong Đánh Giá Tác Động

Mô hình thủy văn cho phép phân tích dòng chảy và khả năng chứa nước của các hồ chứa. Việc áp dụng mô hình này giúp xác định các biện pháp cần thiết để cải thiện hiệu quả sử dụng nước.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Và Kết Quả Nghiên Cứu Tại Thái Nguyên

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc ứng dụng các phương pháp đánh giá tác động của BĐKH đến hệ thống hồ chứa tại Thái Nguyên là rất cần thiết. Các kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng cho các nhà quản lý trong việc xây dựng các chính sách ứng phó với BĐKH.

4.1. Kết Quả Đánh Giá Tác Động Đến Hồ Núi Cốc

Hồ Núi Cốc là một trong những hồ chứa lớn tại Thái Nguyên. Kết quả nghiên cứu cho thấy hồ này đang bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi BĐKH, với mức nước giảm đáng kể trong mùa khô.

4.2. Kết Quả Đánh Giá Tác Động Đến Hồ Văn Lăng

Hồ Văn Lăng cũng cho thấy sự suy giảm về khả năng chứa nước. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng cần có các biện pháp khắc phục kịp thời để bảo đảm an toàn cho hồ chứa này.

V. Kết Luận Và Định Hướng Tương Lai Về Ứng Phó Với Biến Đổi Khí Hậu

Việc đánh giá tác động của BĐKH đến hệ thống hồ chứa tại Thái Nguyên là một nhiệm vụ cấp bách. Các kết quả nghiên cứu không chỉ giúp nhận diện các vấn đề hiện tại mà còn định hướng cho các chính sách ứng phó trong tương lai. Cần có sự phối hợp giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng để xây dựng các giải pháp bền vững.

5.1. Đề Xuất Các Giải Pháp Ứng Phó Hiệu Quả

Các giải pháp ứng phó với BĐKH cần được xây dựng dựa trên các kết quả nghiên cứu. Việc cải thiện hệ thống quản lý nước và nâng cao nhận thức cộng đồng là rất quan trọng.

5.2. Tương Lai Của Hệ Thống Hồ Chứa Tại Thái Nguyên

Tương lai của hệ thống hồ chứa tại Thái Nguyên phụ thuộc vào khả năng ứng phó với BĐKH. Cần có các nghiên cứu tiếp theo để theo dõi và đánh giá tình hình một cách liên tục.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu đang tạo ra những áp lực chưa từng có lên an ninh nguồn nước toàn cầu và hệ thống hạ tầng thủy lợi tại Việt Nam. Tỉnh Thái Nguyên có diện tích tự nhiên 3.562,82 km2, sở hữu tổng lượng nước mưa tự nhiên ước tính đạt 6,4 tỷ m3/năm cùng mạng lưới 1.214 công trình thủy lợi, bao gồm 413 hồ chứa lớn nhỏ. Mặc dù đóng vai trò then chốt trong phát triển kinh tế khu vực trung du miền núi Bắc Bộ, hạ tầng thủy lợi địa phương đang đối mặt với nguy cơ tổn thương nghiêm trọng trước các hiện tượng thời tiết cực đoan. Điển hình, trận lũ lịch sử năm 2001 đã làm 23 người chết, làm hư hỏng 234 công trình thủy lợi và gây thiệt hại kinh tế 160 tỷ đồng; đợt mưa lũ năm 2008 tiếp tục khiến 14 người thiệt mạng cùng tổng thiệt hại lên tới 133,8 tỷ đồng.

Vấn đề cốt lõi của nghiên cứu là sự bất cập giữa quy chuẩn thiết kế vận hành hồ chứa truyền thống với sự biến động bất thường của chế độ mưa dòng chảy trong bối cảnh khí hậu biến đổi. Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào việc lượng hóa mức độ biến đổi nhiệt độ, lượng mưa; mô phỏng sự thay đổi dòng chảy mặt và cân bằng nước trên lưu vực sông Cầu thuộc địa bàn tỉnh Thái Nguyên; đồng thời đánh giá khả năng làm việc an toàn của các công trình hồ chứa trọng điểm gồm hồ Núi Cốc, hồ Gò Miếu, hồ Bảo Linh và hồ quy hoạch Văn Lăng.

Phạm vi nghiên cứu bao quát chuỗi số liệu khí tượng thủy văn thực đo giai đoạn 1960 - 2010 và dự báo xu thế tương lai qua các giai đoạn 2020 - 2039, 2040 - 2059, 2060 - 2079 và 2080 - 2099 dựa trên kịch bản biến đổi khí hậu của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là thiết lập luận cứ khoa học chuẩn xác nhằm nâng cao tỷ lệ tưới chủ động của hệ thống, vốn hiện nay mới đạt 60,18% diện tích lúa vụ đông xuân và 76,70% diện tích lúa vụ mùa, đồng thời giảm thiểu tối đa rủi ro ngập lụt cho hạ du.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết biến đổi khí hậu của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC), kết hợp mô hình tiếp cận tính dễ bị tổn thương, khả năng thích ứng và giảm nhẹ rủi ro thiên tai. Bên cạnh đó, lý thuyết cân bằng nước lưu vực sông và nguyên lý động lực học dòng chảy trong chu trình thủy văn đóng vai trò nền tảng để phân tích sự tương tác giữa giáng thủy, bốc thoát hơi và trữ lượng nước bề mặt.

Hệ thống khái niệm then chốt trong luận văn bao gồm: Kịch bản phát thải khí nhà kính (SRES A2 - phát thải cao, B2 - phát thải trung bình, B1 - phát thải thấp); Dòng chảy môi trường (Environmental Flow) nhằm duy trì hệ sinh thái thủy sinh; Năng lực tưới thực tế so với thiết kế; và Dung tích cắt lũ, tích trữ của hồ chứa. Mô hình nghiên cứu thiết lập một khung đánh giá tích hợp liên ngành: từ sự thay đổi các yếu tố khí hậu cực đoan dẫn đến biến động chế độ thủy văn dòng chảy, từ đó làm thay đổi cân bằng cung - cầu nước và gây áp lực trực tiếp lên độ an toàn công trình hồ chứa và kinh tế xã hội.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu phục vụ nghiên cứu được thu thập toàn diện từ chuỗi số liệu quan trắc khí tượng thủy văn giai đoạn 1960 - 2010 tại 6 trạm thủy văn lớn trên lưu vực sông Cầu (Thác Bưởi, Giang Tiên, Cầu Mai, Tân Cương, Hữu Lũng, Núi Hồng) cùng các trạm đo mưa Thái Nguyên, Định Hóa, Võ Nhai, Đại Từ. Dữ liệu kinh tế xã hội và hiện trạng hạ tầng được trích xuất từ Niên giám thống kê tỉnh và Quy hoạch thủy lợi lưu vực sông Cầu đến năm 2020.

Phương pháp chọn mẫu nghiên cứu mang tính bao quát và đại diện cao, phân chia toàn bộ lưu vực sông Cầu thành 4 vùng cân bằng nước chính gồm 18 tiểu khu tính toán chi tiết (Thượng Sông Cầu, Hạ Sông Cầu, Sông Công, Sông Cà Lồ). Lý do lựa chọn phương pháp này là nhằm phản ánh chính xác tính chất phân hóa địa hình từ đồi núi cao, thung lũng dốc đến đồng bằng bán sơn địa trung du.

Các công cụ phân tích hiện đại được tích hợp đồng bộ:

• Mô hình thủy văn Mike NAM: Mô hình toán dạng thông số tập trung mô phỏng quá trình mưa - dòng chảy thông qua 4 bể chứa thẳng đứng (bể tuyết, bể mặt, bể tầng rễ cây và bể nước ngầm), được hiệu chỉnh và kiểm định tại trạm Thác Bưởi với chỉ số hiệu quả Nash-Sutcliffe đạt trên 0,75, chứng minh độ tin cậy rất cao.
• Mô hình cân bằng nước Mike Basin: Mô phỏng mạng lưới phân bổ nguồn nước phức hợp giữa các hộ tiêu thụ và công trình hồ chứa theo chuỗi thời gian thực.
• Phần mềm CROPWAT của FAO: Xác định nhu cầu sử dụng nước tưới cho từng loại cây trồng theo các thời kỳ sinh trưởng.
• Phương pháp Tennant: Tính toán dòng chảy môi trường tối thiểu bằng 10% chuẩn dòng chảy năm.
• Công nghệ GIS và viễn thám: Phân tích không gian, nội suy lượng mưa bằng đa giác Thiessen và trực quan hóa bản đồ nguy cơ hạn hán, lũ lụt.

Timeline nghiên cứu trải dài qua 6 bước logic từ thu thập tài liệu, phân vùng lưu vực, dự báo nhu cầu nước, mô phỏng dòng chảy đến đánh giá khả năng làm việc an toàn của hồ đập trong các mốc thời gian từ năm 2020 đến năm 2100.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, xu thế biến đổi nhiệt độ và lượng mưa thể hiện tính chất cực đoan rõ rệt. Trong thời kỳ 1980 - 2010, nhiệt độ trung bình tại Thái Nguyên đã tăng khoảng 0,6°C đến 0,8°C và lượng mưa có xu hướng giảm 17,9%. Theo kịch bản A2, đến cuối thế kỷ XXI (năm 2100), nhiệt độ trung bình năm dự báo tăng tới gần 3,5°C so với thời kỳ nền 1980 - 1999. Lượng mưa năm đến năm 2100 tăng 8,30% tại trạm Định Hóa và tăng 9,69% tại trạm Thái Nguyên, nhưng mức tăng chủ yếu dồn vào các tháng mưa lớn.

Thứ hai, sự phân phối dòng chảy theo mùa ngày càng chênh lệch sâu sắc. Khoảng 75% đến 80% tổng lượng dòng chảy tập trung vào mùa lũ (từ tháng 6 đến tháng 10). Lưu lượng đỉnh lũ tháng 8 tại trạm Thác Bưởi đạt mức trung bình 136,6 m3/s và tại Tân Cương đạt 39,08 m3/s. Ngược lại, vào mùa kiệt (tháng 11 đến tháng 4 năm sau), lưu lượng nước chỉ chiếm 1,5% đến 2,0% tổng lượng cả năm, với dòng chảy tháng 1 tại Cầu Mai chỉ đạt 0,13 m3/s.

Thứ ba, áp lực thâm hụt cân bằng nước gia tăng mạnh mẽ qua các thời kỳ. Nhu cầu sử dụng nước toàn lưu vực sông Cầu ở Phương án I (hiện trạng) là 1.011 tỷ m3/năm, và tăng lên 1.057 tỷ m3/năm ở giai đoạn 2080 - 2099 theo kịch bản A2. Theo Phương án II (xét đến quy hoạch phát triển kinh tế 2020), nhu cầu nước của các ngành công nghiệp, đô thị và thủy sản tăng vọt, dẫn đến tình trạng thiếu nước nghiêm trọng tại khu vực thượng sông Cầu và hạ Thác Huống trong mùa cạn.

Thứ tư, đe dọa an toàn và hiệu quả vận hành của các công trình hồ chứa. Hồ Núi Cốc (dung tích 175 triệu m3, dung tích phòng lũ 50,98 triệu m3) phải đối mặt với nguy cơ thiếu hụt dung tích trữ phục vụ cấp nước sinh hoạt và tưới tiêu trong mùa kiệt, đồng thời chịu áp lực xả lũ rất lớn trong chu trình điều tiết ngắn hạn mùa mưa. Đối với các hồ vừa và nhỏ như hồ Bảo Linh (dung tích cắt lũ 2,6 triệu m3) và hồ Gò Miếu (dung tích cắt lũ 1,7 triệu m3), hiện tượng bồi lắng bùn cát lòng hồ và biến động mực nước đón lũ đòi hỏi phải nâng cao cao trình an toàn đập.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân căn bản của sự thâm hụt nước mùa khô bắt nguồn từ sự gia tăng nhiệt độ làm tăng lượng bốc hơi tiềm năng (đạt 782,5 mm/năm tại Định Hóa và 978,9 mm/năm tại Thái Nguyên), kết hợp với sự suy giảm lượng mưa thời kỳ mùa xuân. Trong khi đó, vào mùa mưa, các trận mưa cường độ cao tạo ra dòng chảy tràn bề mặt quá nhanh, vượt qua khả năng trữ nước của các hồ chứa hiện hữu, làm tăng nguy cơ sạt lở và lũ quét tại các huyện Đại Từ, Định Hóa, Võ Nhai.

Khi so sánh với các nghiên cứu quốc tế trên lưu vực sông Mississippi hay sông Hoàng Hà, cũng như các đánh giá của Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB) tại Đông Nam Á, kết quả của luận văn hoàn toàn tương đồng về quy luật gia tăng tính bất định của chu trình thủy văn. Dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan qua các sơ đồ phân vùng thiếu nước GIS, đường cong duy trì lưu lượng và bảng biểu so sánh cân bằng nước theo từng kịch bản phát thải. Các biểu đồ thủy văn khẳng định sự cần thiết phải chuyển dịch phương thức điều tiết hồ chứa từ cố định sang điều tiết thích ứng linh hoạt theo dự báo thời gian thực.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, nâng cấp công trình và kiên cố hóa hệ thống dẫn nước: Thực hiện cải tạo, kiên cố hóa 1.204,44 km kênh mương đất còn lại nhằm nâng tỷ lệ kiên cố hóa toàn tỉnh từ 57,55% hiện nay lên trên 85% vào năm 2030; nâng cấp tràn xả lũ và gia cố thân đập cho 413 hồ chứa hiện có để tăng cường khả năng chịu tải trước các đợt lũ cực đoan. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn phối hợp Ủy ban Nhân dân các huyện.

Thứ hai, điều chỉnh quy trình vận hành liên hồ chứa: Hoàn thiện quy chế phối hợp điều tiết nước giữa hồ Núi Cốc, hồ Gò Miếu, hồ Bảo Linh và hồ Văn Lăng theo hướng đa mục tiêu; duy trì dung tích phòng lũ tối thiểu 50,98 triệu m3 tại hồ Núi Cốc trong mùa mưa và đảm bảo dòng chảy môi trường đạt mức 1,42 m3/s tại trạm Tân Cương trong suốt mùa kiệt giai đoạn 2025 - 2035. Chủ thể thực hiện: Công ty TNHH một thành viên Khai thác thủy lợi Thái Nguyên.

Thứ ba, chuyển dịch cơ cấu sử dụng nước và tiết kiệm tài nguyên: Áp dụng công nghệ tưới tiên tiến, tiết kiệm nước (tưới nhỏ giọt, tưới phun mưa) cho 12.891 ha cây công nghiệp và cây ăn quả; giảm tỷ lệ thất thoát nước sạch đô thị từ mức 25% hiện tại xuống dưới 15% vào năm 2030; quy hoạch chuyển đổi 2.000 ha đất trồng lúa bấp bênh sang các loại cây trồng cạn có giá trị kinh tế cao. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường cùng Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

Thứ tư, bảo vệ và phát triển rừng phòng hộ đầu nguồn: Đẩy mạnh trồng mới và phục hồi 5.000 ha rừng phòng hộ tại lưu vực sông Công và thượng nguồn sông Cầu đến năm 2030 nhằm tăng khả năng giữ nước tự nhiên, giảm xói mòn rửa trôi đất và hạn chế bồi lắng lòng hồ (bảo đảm giảm phát thải khí nhà kính trung bình 9,62 tấn CO2/ha/năm từ rừng). Chủ thể thực hiện: Chi cục Kiểm lâm tỉnh Thái Nguyên phối hợp với các ban quản lý rừng phòng hộ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm 1 - Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và nông nghiệp: Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Thái Nguyên cùng các tỉnh thuộc lưu vực sông Cầu. Nghiên cứu cung cấp luận cứ khoa học để xây dựng Kế hoạch hành động ứng phó biến đổi khí hậu cấp tỉnh và phê duyệt các quy hoạch phân bổ tài nguyên nước giai đoạn 2025 - 2035.

Nhóm 2 - Các doanh nghiệp quản lý, khai thác công trình thủy lợi và thủy điện: Điển hình là Công ty Khai thác Thủy lợi Thái Nguyên. Luận văn cung cấp phương pháp tính toán dung tích đón lũ và tích nước mùa kiệt, giúp tối ưu hóa biểu đồ điều tiết hồ Núi Cốc và hệ thống hồ chứa vừa và nhỏ nhằm nâng cao hiệu quả cấp nước tưới vượt mức 60,18% hiện hành.

Nhóm 3 - Chuyên gia, viện nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành: Các nhà khoa học thuộc lĩnh vực Thủy văn, Biến đổi khí hậu, Kỹ thuật Tài nguyên nước và Quản lý môi trường. Tài liệu mang lại bộ khung phương pháp luận kết hợp mô hình Mike NAM, Mike Basin và CROPWAT có thể ứng dụng nhân rộng cho các lưu vực sông vùng trung du miền núi.

Nhóm 4 - Học viên cao học và sinh viên các khối ngành môi trường, thủy lợi: Luận văn là tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp xử lý chuỗi số liệu thủy văn 40 năm, kỹ thuật hiệu chỉnh thông số mô hình toán và cách thức lượng hóa rủi ro khí hậu vào bài toán kỹ thuật hạ tầng.

Câu hỏi thường gặp

Biến đổi khí hậu tác động cụ thể như thế nào đến nhiệt độ và lượng mưa tại Thái Nguyên? Theo kết quả nghiên cứu, nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0,6°C đến 0,8°C trong giai đoạn 1980 - 2010 và có thể tăng tới gần 3,5°C vào cuối thế kỷ XXI theo kịch bản A2. Lượng mưa năm có xu hướng tăng từ 8,30% đến 9,69%, nhưng phân bố rất bất đối xứng khi tập trung chủ yếu vào các tháng mùa lũ, khiến mùa khô ngày càng khắc nghiệt hơn.

Mô hình Mike NAM đóng vai trò gì trong việc đánh giá tài nguyên nước của luận văn? Mô hình Mike NAM mô phỏng cơ chế chuyển đổi mưa thành dòng chảy dựa trên 4 bể chứa thẳng đứng đại diện cho đặc trưng thổ nhưỡng lưu vực sông Cầu. Mô hình được hiệu chỉnh với chuỗi số liệu thực đo giai đoạn 1960 - 1999 tại trạm Thác Bưởi, đạt hệ số Nash-Sutcliffe trên 0,75, tạo đầu vào chính xác cho việc tính toán dòng chảy đến các hồ chứa.

Hồ Núi Cốc đối mặt với những thách thức vận hành nào dưới tác động của biến đổi khí hậu? Hồ Núi Cốc chịu áp lực kép: vào mùa kiệt, nhu cầu dùng nước hạ du gia tăng trong khi lưu lượng đến giảm sút, đe dọa nhiệm vụ tưới cho 12.000 ha lúa và cấp nước đô thị; vào mùa mưa, các trận lũ lớn tập trung đòi hỏi hồ phải xả lũ dung tích phòng lũ 50,98 triệu m3 kịp thời để bảo vệ an toàn công trình đập.

Tiêu chí nào được sử dụng để xác định dòng chảy môi trường trong nghiên cứu? Nghiên cứu áp dụng phương pháp Tennant, quy định lưu lượng duy trì dòng chảy môi trường tối thiểu bằng 10% chuẩn dòng chảy trung bình nhiều năm. Cụ thể, giá trị dòng chảy môi trường được xác định là 5,05 m3/s tại trạm Thác Bưởi trên sông Cầu và 1,42 m3/s tại trạm Tân Cương trên sông Công nhằm bảo vệ hệ sinh thái thủy vực.

Vì sao giải pháp kiên cố hóa kênh mương lại cấp bách đối với tỉnh Thái Nguyên? Toàn tỉnh hiện có 2.837,24 km kênh mương nhưng mới kiên cố hóa được 1.632,8 km, đạt tỷ lệ 57,55%. Việc tổn thất nước do ngấm và rò rỉ trên 1.204,44 km kênh đất làm giảm năng lực cấp nước vụ đông xuân xuống 60,18%, do đó kiên cố hóa kênh mương là giải pháp trực tiếp giúp chống thất thoát nguồn nước mùa khô.

Kết luận

• Luận văn lượng hóa toàn diện xu thế biến đổi khí hậu tại Thái Nguyên với nhiệt độ dự báo tăng gần 3,5°C và lượng mưa tăng tới 9,69% vào năm 2100 theo kịch bản phát thải cao A2.
• Dòng chảy mặt phân hóa sâu sắc với 75% đến 80% tập trung trong mùa lũ, gia tăng nguy cơ lũ lụt đồng thời đẩy độ thiếu hụt nước mùa cạn lên mức báo động tại lưu vực sông Cầu.
• Nhu cầu dùng nước tăng mạnh đạt 1.057 tỷ m3/năm giai đoạn 2080 - 2099, làm bộc lộ rõ hạn chế của hệ thống 413 hồ chứa hiện mới chỉ đáp ứng 60,18% năng lực tưới thiết kế vụ đông xuân.
• Đóng góp khoa học then chốt của công trình là xây dựng thành công bộ công cụ tích hợp Mike NAM, Mike Basin và GIS để đánh giá định lượng độ an toàn của các hồ chứa trọng điểm như Núi Cốc, Gò Miếu, Bảo Linh, Văn Lăng.
• Lộ trình giai đoạn 2025 - 2030 đòi hỏi tập trung hoàn thiện quy trình điều tiết liên hồ chứa, kiên cố hóa 1.204,44 km kênh mương và phát triển 5.000 ha rừng đầu nguồn nhằm bảo đảm an ninh tài nguyên nước bền vững cho địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. CÁC KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Biến đổi khí hậu (Climate Change), theo IPCC (2007), là sự biến đổi về trạng thái của hệ thống khí hậu, có thể được nhận biết qua sự biến đổi về trung bình và biến động của các thuộc tính của nó, được duy trì trong một thời gian dài, điển hình là hàng thập kỷ hoặc dài hơn. BĐKH có thể do các quá trình tự nhiên bên trong hệ thống khí hậu hoặc do tác động thường xuyên của con người, đặc biệt tăng hiệu ứng nhà kính làm thay đổi thành phần cấu tạo của khí quyển. Kịch bản Biến đổi khí hậu (Scenario), theo IPCC, kịch bản BĐKH là bức tranh toàn cảnh của khí hậu trong tương lai dựa trên một tập hợp các mối quan hệ khí hậu, được xây dựng để sử dụng trong nghiên cứu những hậu quả của BĐKH do con người gây ra và thường được dùng như là đầu vào cho các quy mô đánh giá tác động.

Tính dễ bị tổn thương (Vulnerability) là mức độ mà BĐKH có thể gây tổn hại hay bất lợi cho hệ thống; khi đó tính dễ bị tổn thương không chỉ phụ thuộc vào độ nhạy của hệ thống mà còn phụ thuộc vào khả năng thích ứng của cộng đồng với điều kiện khí hậu mới [IPCC,1996]. Ứng phó với biến đổi khí hậu (Response) là các hoạt động của con người nhằm thích ứng và giảm nhẹ BĐKH. Như vậy ứng phó với BĐKH gồm hai hợp phần chính là thích ứng với BĐKH và giảm nhẹ BĐKH. Thích ứng (adaptation) với BĐKH là sự điều chỉnh hệ thống tự nhiên hoặc KT - XH đối với hoàn cảnh hoặc môi trường thay đổi, nhằm mục đích giảm khả năng bị tổn thương do dao động và BĐKH hiện hữu hoặc tiềm tàng và tận dụng các cơ hội do nó mang lại.

Giảm nhẹ (mitigation) BĐKH là các hoạt động nhằm giảm mức độ hoặc cường độ phát thải khí nhà kính. Xây dựng năng lực (capacity building) trong bối cảnh BĐKH là quá trình phát triển các kỹ năng công nghệ và những năng lực thể chế ở các nước đang phát triển và các nền kinh tế chuyển đổi để giúp họ có thể tham gia vào tất cả các lĩnh vực: thích ứng, giảm nhẹ và nghiên cứu về BĐKH nhằm thực hiện Công ước Khung của Liên Hợp Quốc về BĐKH và Nghị định thư Kyoto. Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu: là nghiên cứu xác định các ảnh hưởng của BĐKH lên môi trường và các hoạt động kinh tế xã hội của địa phương. Ngoài các ảnh hưởng bất lợi còn có thể có các ảnh hưởng có lợi.

Đánh gia tác động của BĐKH cũng bao gồm việc xác định và đánh giá các giải pháp thích ứng với BĐKH. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐÉN TÀI NGUYÊN NƯỚC VÀ CÔNG TRÌNH THỦY LỢI Biến đổi khí hậu mà trước hết là sự nóng lên toàn cầu và nước biển dâng hiện nay, là thách thức nghiêm trọng nhất đối với nhân loại trong thế kỷ XXI. BĐKH tác động trực tiếp tới các mục tiêu phát triển thiên niên kỷ và được coi là thách thức lớn cho phát triển bền vững (PTBV) [IPCC, 2007]. BĐKH có tác động đến mọi mặt trong đời sống kinh tế - xã hội.

Tuy nhiên, một số ngành/lĩnh vực được xem là chịu tác động mạnh của BĐKH bao gồm: Tài nguyên – 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] môi trường, nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy sản, xây dựng, giao thông vận tải, năng lượng và sức khỏe [Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2003]. BĐKH sẽ ảnh hưởng lớn đến tài nguyên nước và hệ thống công trình thủy lợi là một trong 6 lĩnh vực chính của ngành nông ngiệp [Bộ NN&PTNT, 2011]. Do chế độ mưa thay đổi cùng với quá trình đô thị hoá và công nghiệp hoá dẫn đến nhu cầu tiêu nước gia tăng đột biến, nhiều hệ thống thuỷ lợi không đáp ứng được yêu cầu tiêu và cấp nước. Bên cạnh đó, an toàn của các hồ chứa bị đe doạ do có sự phân bố lại lượng nước mưa theo không gian và thời gian đã có nhiều thay đổi so với thiết kế ban đầu, đó là xuất hiện vùng mưa rất lớn, vùng ít mưa; thời gian mưa tập trung trong thời gian ngắn, hạn hán kéo dài; tần suất xuất hiện nhiều hơn, phức tạp hơn, cường độ manh hơn [Bộ NN&PTNT, 2011].

Trước những tác động nghiêm trọng trên, hiện đã có một số các phương pháp đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước và các công trình thủy lợi, được áp dụng ở Việt Nam như một số phương pháp tính lượng mưa và bốc thoát hơi tiềm năng tương ứng với các kịch bản biến đổi khí hậu trong các thời kỳ tương lai [Trần Thanh Xuân, 2011]. Tuy nhiên, các phương pháp trên mới chỉ được tiến hành cho các vùng nghiên cứu rộng lớn (khu vực Đông Nam Á, Việt Nam) và các vùng chịu tác động của nước biển dâng, còn các khu vực khác chưa được nghiên cứu nhiều. Vì vậy, luận văn này tiến hành nghiên cứu đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến hệ thống các công trình thủy lợi (công trình hồ chứa) cho một khu vực thuộc vùng trung du miền núi phía Bắc, cụ thể là tỉnh Thái Nguyên. Do vị trí địa lý của một tỉnh nằm ở vùng trung du miền núi Bắc Bộ và là cửa ngõ giao lưu kinh tế - xã hội giữa vùng Trung du miền núi Bắc Bộ với vùng đồng bằng Bắc Bộ nên hệ thống các công trình thủy lợi trên địa bàn tỉnh tương đối phát triển, nhằm phục vụ cho công tác tưới tiêu và cấp nước cho các hoạt động sản xuất và sinh hoạt.

Tuy nhiên trong điều kiện BĐKH hiện nay đã gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến hệ thống các công trình thủy lợi trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên. Theo số liệu của Chi cục Quản lý Đê điều và Phòng chống lụt bão tỉnh, trong mùa mưa bão năm 2008 đã có 119 cầu cống bị hư hại và hàng trăm công trình thủy lợi bị hư hỏng, nhiều kênh mương bị vùi lấp; năm 2006 lũ trên sông Cầu làm trôi 54 công trình và đập tạm bị trôi, 330m kênh mương bị hư hỏng và bồi lấp; đặc biệt trận lũ quét năm 1990 đã khiến cho 371 mương phai đập bị lũ cuốn trôi, 19 hồ đập nhỏ bị sạt lở, 2 trạm thủy điện nhỏ bị vùi lấp, một tuyến đê bị sạt, có chỗ sâu tới 20m và hình thành lòng sông mới [Viện Quy hoạch Thủy lợi, 2011]. BĐKH là vấn đề phức tạp bởi ảnh hưởng của nó to lớn và rộng khắp. Ứng phó với BĐKH đòi hỏi sự phối hợp hành động và hợp tác của nhiều địa phương, nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ, giữa Nhà nước và người dân.Quan điểm "ứng phó với BĐKH được tiến hành trên nguyên tắc phát triển bền vững, bảo đảm tính hệ thống, tổng hợp, ngành, liên ngành, vùng, liên vùng" đã được Chính phủ nước ta đưa vào Chương trình mục tiêu ứng phó với BĐKH.Nhận thức được những ảnh hưởng, tác động to lớn của BĐKH đến kinh tế xã hội và môi trường, trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên đã bước đầu thực hiện một số các nhiệm vụ/dự án nghiên cứu có liên quan đến BĐKH và các tác động của BĐKH.

Tuy nhiên, đây là một vấn đề còn tương đối mới mẻ nên trên địa bàn tỉnh hiện mới chỉ có dự án “Xây dựng Kế hoạch hành động ứng 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] phó với BĐKH trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên” thực hiện theo tinh thần của công văn số 3815/BTNMT-KTTVBĐKH ngày 13/10/2009 của Bộ Tài nguyên và Môi trường về việc hướng dẫn xây dựng kế hoạch hành động ứng phó với BĐKH đã hoàn thành. Nhìn chung, đã có những nghiên cứu bước đầu về biểu hiện và tác động của BĐKH đến nhiều lĩnh vực khác nhau ở Thái Nguyên nhưng hầu hết còn mang tính khái quát và sơ bộ cho các ngành/ lĩnh vực. Hiện chưa có nghiên cứu tiến hành đánh giá đầy đủ các tác động của BĐKH đến hệ thống các công trình thủy lợi nói chung và các công trình hồ chứa nói riêng trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên bao gồm đánh giá sự khai thác, vận hành an toàn – hiệu quả của các hồ chứa theo các kịch bản BĐKH, cũng như chưa có một nghiên cứu đưa ra phương pháp đánh giá phù hợp các tác động của BĐKH đến hệ thống công trình thủy lợi trên địa bàn tỉnh. Chính vì thế, việc thực hiện “Nghiên cứu đánh giá tác động của BĐKH đến hệ thống các công trình hồ chứa tại tỉnh Thái Nguyên” là cần thiết, nhằm góp phần giải quyết một vấn đề mang tính thời sự hiện nay.

MỘT SỐ CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1. Nghiên cứu nước ngoài Vấn đề BĐKH đã được Arrhenius, một nhà khoa học người Thụy Điển, đề cập đến lần đầu tiên năm 1896. Đến cuối thập niên 1980, khi nhiệt độ bắt đầu tăng lên, các nghiên cứu về hiện tượng nóng lên toàn cầu được các nhà khoa học bắt đầu quan tâm nhiều hơn. Năm 1988, Tổ chức liên Chính phủ về BĐKH của Liên hiệp quốc (IPCC) ra đời đã đánh dấu bước quan trọng về nhận thức và hành động của toàn thế giới trước thảm họa BĐKH toàn cầu.

Các báo cáo của IPCC là cơ sở cho các hội nghị toàn cầu về BĐKH như Hội nghị Thượng đỉnh của LHQ về Môi trường và Phát triển ở Rio de Janeiro,1992; Hội nghị các bên nước tham gia Công ước khung của Liên hiệp quốc về BĐKH (từ COP 1 đến COP 18) và của các Hiệp ước quốc tế như UNFCCC, Nghị định thư Kyoto, hiệp ước Copenhagen. Một số các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trên thể giới về tác động của BĐKH đến TNN như: Báo cáo của IPCC lần thứ 4 đã nêu rõ tác động tiềm tàng của BĐKH đến nguồn nước được coi là nghiêm trọng nhất, trước hết là gia tăng căng thẳng về nước [IPCC, 2007]. Nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu trên dòng chảy ở lưu vực thượng sông Mississippi[Manoj Jha, 2004]cho thấy có sự gia tăng các sự kiện mưa lớn bất thường và 21% lượng mưa sẽ gia tăng thêm vào mùa mưa (trong đó bao gồm dòng chảy bề mặt tăng 51%, còn lại là lượng tăng do tuyết và nước ngầm). Báo cáo phân tích các xu hướng khí hậu thủy văn của sông Hoàng Hà trong nửa thế kỷ qua [Fu G.