ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT LƯU VỰC SÔNG GÂM DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Nghiên cứu đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước mặt lưu vực sông Gâm, phục vụ phát triển kinh tế xã hội bền vững. Giải pháp thích ứng.

• Tác giả: Lê Hà My
• Người hướng dẫn: TS. Lương Hữu Dũng
• Trường học: Đại học Quốc Gia Hà Nội - Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Thủy văn học
• Đề tài: Đánh Giá Tài Nguyên Nước Mặt Lưu Vực Sông Gâm Dưới Tác Động Của Biến Đổi Khí Hậu Phục Vụ Phát Triển Bền Vững Kinh Tế Xã Hội
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU TRÊN LƯU VỰC
• 1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
• 1.1.1. Vị trí địa lý
• 1.1.2. Đặc điểm địa hình
• 1.1.3. Đặc điểm địa chất – thổ nhưỡng – khoáng sản
• 1.1.4. Đặc điểm khí hậu lưu vực sông Gâm
• 1.1.5. Đặc điểm thủy văn
• 1.1.6. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội
• 1.1.6.1. Tình hình kinh tế
• 1.1.6.2. Đặc điểm dân cư – lao động
• 1.1.6.3. Giáo dục, y tế, văn hóa xã hội
• 1.1.7. Hiện trạng tài nguyên nước trên lưu vực
• 1.1.8. Hệ thống các công trình hồ chứa
• 1.1.9. Biến đổi dòng chảy nước mặt lưu vực sông Gâm trong điều kiện có hồ Tuyên Quang
• 1.1.10. Tổng quan về biến đổi khí hậu và tình trạng biến đổi khí hậu tại lưu vực nghiên cứu
• 1.1.10.1. Biểu hiện biến đổi khí hậu trên thế giới
• 1.1.10.2. Biểu hiện biến đổi khí hậu tại Việt Nam
• 1.1.10.3. Kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam
• 1.1.10.4. Biểu hiện của biến đổi khí hậu tại khu vực nghiên cứu
• 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG GÂM
• 2.1. Lựa chọn mô hình
• 2.2. Mô hình khí hậu toàn cầu xây dựng kịch bản BĐKH
• 2.3. Phương pháp tính toán kịch bản biến đổi khí hậu tương lai. Kịch bản khí nhà kính. Phương pháp hiệu chỉnh thống kê kết quả mô hình
• 2.4. Phương pháp phân tích và kiểm nghiệm xu thế quá khứ
• 2.5. Đánh giá mức độ tin cậy trong tính toán các kịch bản biến đổi khí hậu
• 3. SỐ LIỆU SỬ DỤNG
• 3.1. Mô hình thủy văn
• 3.1.1. Giới thiệu mô hình
• 3.1.2. Thiết lập mô hình mô phỏng dòng chảy
• 3.1.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 4. ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH
• 4.1. Kịch bản BĐKH cho lưu vực nghiên cứu. Phương pháp tính toán kịch bản BĐKH tương lai
• 4.2. Biến đổi nhiệt độ
• 4.3. Bốc hơi tiềm năng. Biến đổi lượng mưa
• 4.4. Tác động của BĐKH đến chế độ dòng chảy. Tác động của BĐKH lên dòng chảy đến hồ Tuyên Quang
• 4.4.1. Dòng chảy năm trên toàn lưu vực
• 4.4.2. Dòng chảy mùa lũ
• 4.4.3. Dòng chảy mùa cạn
• 5. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUY HOẠCH VÀ SỬ DỤNG HIỆU QUẢ TÀI NGUYÊN NƯỚC THÍCH ỨNG VỚI BĐKH
• 5.1. Các biện pháp chung
• 5.2. Những khó khăn, tồn tại trong công tác quản lý tài nguyên nước trên lưu vực sông Gâm
• 5.3. Đề xuất sử dụng tài nguyên nước mặt cho lưu vực và các biện pháp thích ứng với tác động của BĐKH đến nguồn nước trên lưu vực
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Tài Nguyên Nước Mặt Sông Gâm

Lưu vực sông Gâm đóng vai trò quan trọng trong hệ thống sông Hồng. Tài nguyên nước mặt nơi đây chịu tác động lớn từ biến đổi khí hậu, ảnh hưởng đến kinh tế - xã hội địa phương. Nghiên cứu về đánh giá tài nguyên nước mặt sông Gâm trở nên cấp thiết. Bài viết này sẽ tổng quan các khía cạnh liên quan. Biến đổi khí hậu đang gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan, gây thiệt hại lớn. Theo IPCC, tài nguyên nước mặt ở vùng cận nhiệt đới khô hạn dự kiến giảm đáng kể. Việt Nam, một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề, cần có những nghiên cứu cụ thể ở quy mô lưu vực. Lưu vực sông Gâm, với đặc thù địa lý và địa hình, thường xuyên đối mặt với thiên tai như bão, lũ quét, ngập lụt. Ngoài ra, hệ thống thủy điện và nhu cầu sử dụng nước cũng tác động lớn đến tài nguyên nước.

1.1. Vị trí địa lý và đặc điểm thủy văn sông Gâm

Sông Gâm bắt nguồn từ Vân Sơn (Trung Quốc), chảy qua Cao Bằng, Hà Giang, Tuyên Quang, Bắc Kạn. Tổng diện tích lưu vực là 14.972km2, trong đó phần thuộc Việt Nam là 9.168,02km2. Sông dài 297km, với 217km nằm trên lãnh thổ Việt Nam. Lưu vực chịu ảnh hưởng của các loại hình thiên tai khắc nghiệt do địa hình bị chia cắt mạnh mẽ. Đặc điểm này ảnh hưởng sâu sắc đến mật độ sông suối và sự phân bố theo không gian và thời gian của nước mưa. Trên dòng chính sông Gâm còn có hệ thống thủy điện cùng với nhu cầu dùng nước tại hạ du tác động lớn đến tài nguyên nước tại lưu vực. Mặt khác, tài nguyên nước lưu vực sông Lô Gâm đang chịu nhiều áp lực từ phía thượng nguồn Trung Quốc cả về “chất” và “lượng” (diện tích lưu vực thuộc TQ 40,3%).

1.2. Tác động biến đổi khí hậu đến lưu vực sông Gâm

Biến đổi khí hậu tác động mạnh mẽ đến lưu vực sông Gâm. Theo Bộ Tài nguyên và Môi trường, đến cuối thế kỷ XXI, nhiệt độ trung bình năm có thể tăng từ 1,7 – 2,8 0C. Lượng mưa trung bình năm dự kiến tăng từ 2,9 – 4,9% so với giai đoạn 1980 – 1999. Tuy nhiên, lượng mưa tăng không đều, tăng ở mùa mưa và giảm ở mùa khô. Phân tích xu thế biến đổi của dòng chảy và tài nguyên nước mặt dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu là rất cấp thiết. Điều này cung cấp cơ sở khoa học cho việc quy hoạch và quản lý hiệu quả tài nguyên nước trên lưu vực. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở khoa học, và tài liệu tham khảo trong công tác quy hoạch phân bổ nguồn nước và cấp phép tài nguyên nước một cách hợp lý, bền vững.

II. Thách Thức Quản Lý Tài Nguyên Nước Mặt Sông Gâm

Quản lý tài nguyên nước mặt lưu vực sông Gâm đối mặt nhiều thách thức. Biến đổi khí hậu làm thay đổi chế độ dòng chảy, gây khó khăn cho dự báo và điều tiết nước. Sự gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan như hạn hán và lũ lụt đòi hỏi các giải pháp ứng phó hiệu quả. Áp lực từ thượng nguồn Trung Quốc cũng là một yếu tố cần xem xét. Cần có các nghiên cứu và giải pháp toàn diện để đảm bảo an ninh nguồn nước cho khu vực. Lưu vực sông Hồng, đã có nhiều nghiên cứu sử dụng các công cụ khác nhau để đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước lưu vực, tuy nhiên vấn đề cấp thiết đặt ra ở đây là cần cập nhật kịch bản biến đổi khí hậu bản mới nhất hiện nay trong việc đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy mới mang ý nghĩa cho thực tiễn.

2.1. Biến đổi dòng chảy do biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu gây ra những thay đổi đáng kể trong chế độ dòng chảy của sông Gâm. Nhiệt độ tăng làm tăng bốc hơi, giảm lượng nước trong mùa khô. Thay đổi lượng mưa làm tăng nguy cơ lũ lụt trong mùa mưa. Các kịch bản biến đổi khí hậu khác nhau cần được xem xét để đánh giá đầy đủ các tác động. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến quản lý tài nguyên nước của khu vực.

2.2. Áp lực từ thượng nguồn và nhu cầu sử dụng nước

Lưu vực sông Gâm chịu áp lực từ phía thượng nguồn Trung Quốc về cả chất và lượng nước. Nhu cầu sử dụng nước cho thủy điện, nông nghiệp và sinh hoạt cũng ngày càng tăng. Cần có các giải pháp quản lý tổng hợp để cân bằng các nhu cầu này. Đặc biệt cần xem xét các yếu tố về an ninh nguồn nước trong tương lai.

III. Mô Hình Đánh Giá Tác Động Biến Đổi Khí Hậu Sông Gâm

Để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước mặt sông Gâm, cần xây dựng mô hình phù hợp. Mô hình thủy văn MIKE NAM được sử dụng để mô phỏng chế độ thủy văn và dòng chảy. Kịch bản biến đổi khí hậu của Bộ Tài nguyên và Môi trường được sử dụng để dự báo các thay đổi trong tương lai. Các phương pháp thống kê và hiệu chỉnh được áp dụng để đảm bảo độ tin cậy của mô hình. Mô hình giúp đánh giá được sự thay đổi của dòng chảy sông Gâm.

3.1. Lựa chọn mô hình thủy văn MIKE NAM

Mô hình MIKE NAM phù hợp để mô phỏng chế độ thủy văn và dòng chảy trên lưu vực sông Gâm. Mô hình này có khả năng mô phỏng dòng chảy chi tiết tại các vị trí quan trọng như hồ Tuyên Quang và trạm Chiêm Hóa. Các thông số của mô hình cần được hiệu chỉnh và kiểm định để đảm bảo độ chính xác. Sau khi thu thập các số liệu liên quan mới lựa chọn thời gian dùng để mô phỏng, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình.

3.2. Sử dụng kịch bản biến đổi khí hậu

Kịch bản biến đổi khí hậu của Bộ Tài nguyên và Môi trường cung cấp thông tin về các thay đổi dự kiến về nhiệt độ và lượng mưa. Các kịch bản khác nhau (ví dụ: RCP4.5, RCP8.5) cần được xem xét để đánh giá các tác động khác nhau. Kịch bản biến đổi khí hậu được sử dụng làm đầu vào cho mô hình thủy văn để dự báo dòng chảy trong tương lai.

3.3. Phương pháp hiệu chỉnh thống kê kết quả mô hình

Để tăng độ tin cậy của kết quả mô phỏng, cần áp dụng các phương pháp hiệu chỉnh thống kê. Phương pháp này giúp giảm thiểu sai số và tăng tính chính xác của dự báo. Việc hiệu chỉnh cần dựa trên số liệu quan trắc thực tế tại các trạm thủy văn và khí tượng trên lưu vực.

IV. Đánh Giá Tác Động Biến Đổi Khí Hậu Đến Dòng Chảy Sông Gâm

Kết quả mô hình cho thấy biến đổi khí hậu có tác động đáng kể đến dòng chảy sông Gâm. Nhiệt độ tăng làm tăng bốc hơi, giảm dòng chảy trong mùa khô. Thay đổi lượng mưa làm tăng nguy cơ lũ lụt trong mùa mưa. Cần có các giải pháp thích ứng để giảm thiểu các tác động tiêu cực. Dòng chảy năm trên toàn lưu vực có xu hướng giảm.

4.1. Biến đổi nhiệt độ và lượng mưa

Nhiệt độ trung bình dự kiến tăng theo các kịch bản biến đổi khí hậu. Lượng mưa có thể tăng hoặc giảm tùy theo khu vực và thời gian. Sự thay đổi này ảnh hưởng trực tiếp đến dòng chảy của sông Gâm. Cần phân tích chi tiết các thay đổi này để có các giải pháp phù hợp.

4.2. Tác động đến dòng chảy mùa lũ và mùa cạn

Biến đổi khí hậu có thể làm tăng lưu lượng dòng chảy trong mùa lũ, gây ra nguy cơ ngập lụt. Đồng thời, dòng chảy có thể giảm trong mùa cạn, gây ra tình trạng thiếu nước. Cần có các giải pháp điều tiết và quản lý nước hiệu quả. Phân tích sự thay đổi dòng chảy mùa lũ và mùa cạn là rất quan trọng để đề xuất các giải pháp phù hợp.

V. Cách Quản Lý Hiệu Quả Tài Nguyên Nước Mặt Sông Gâm

Quản lý tài nguyên nước mặt lưu vực sông Gâm hiệu quả cần có các giải pháp tổng hợp và bền vững. Cần tăng cường dự báo và cảnh báo lũ lụt và hạn hán. Các giải pháp sử dụng nước tiết kiệm và hiệu quả cần được áp dụng. Cần có sự tham gia của cộng đồng trong quản lý tài nguyên nước. Việc quy hoạch và sử dụng hiệu quả tài nguyên nước thích ứng với biến đổi khí hậu là rất quan trọng.

5.1. Các biện pháp sử dụng nước tiết kiệm và hiệu quả

Áp dụng các công nghệ tưới tiết kiệm nước trong nông nghiệp. Tăng cường tái sử dụng nước trong công nghiệp. Nâng cao ý thức sử dụng nước tiết kiệm trong sinh hoạt. Các biện pháp này giúp giảm áp lực lên tài nguyên nước.

5.2. Quy hoạch và quản lý tổng hợp tài nguyên nước

Cần có quy hoạch sử dụng nước hợp lý cho các ngành kinh tế. Quản lý tổng hợp tài nguyên nước cả về số lượng và chất lượng. Tăng cường hợp tác giữa các địa phương và các ngành để quản lý hiệu quả tài nguyên nước.

VI. Triển Vọng Nghiên Cứu Tài Nguyên Nước Mặt Sông Gâm

Nghiên cứu về tài nguyên nước mặt sông Gâm cần được tiếp tục và mở rộng. Cần cập nhật các kịch bản biến đổi khí hậu mới nhất. Cần phát triển các mô hình đánh giá tác động chính xác hơn. Cần có các nghiên cứu về tác động kinh tế - xã hội của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn quản lý tài nguyên nước.

6.1. Nghiên cứu tác động kinh tế xã hội

Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu và các giải pháp quản lý tài nguyên nước đến kinh tế - xã hội địa phương. Nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu tác động tiêu cực đến đời sống người dân. Đảm bảo sự phát triển bền vững của khu vực.

6.2. Phát triển mô hình dự báo và quản lý nước thông minh

Ứng dụng công nghệ thông tin và trí tuệ nhân tạo để phát triển các mô hình dự báo và quản lý nước thông minh. Các mô hình này giúp dự báo chính xác hơn các thay đổi về tài nguyên nước và đưa ra các quyết định quản lý hiệu quả hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưu vực sông Gâm, thuộc hệ thống sông Hồng – Thái Bình, có diện tích khoảng 14.972 km², trong đó phần thuộc lãnh thổ Việt Nam chiếm trên 60% với diện tích 9.168 km². Đây là lưu vực có địa hình chủ yếu đồi núi, khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, với lượng mưa trung bình năm khoảng 2.000 mm, tập trung chủ yếu vào 6 tháng mùa mưa. Tài nguyên nước mặt trên lưu vực đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt trong nông nghiệp, thủy điện và sinh hoạt. Tuy nhiên, biến đổi khí hậu (BĐKH) đã và đang tác động mạnh mẽ đến chế độ thủy văn, làm thay đổi lượng mưa, nhiệt độ và dòng chảy, gây ra những thách thức lớn trong quản lý và sử dụng tài nguyên nước bền vững.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước mặt lưu vực sông Gâm, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý hiệu quả nhằm phục vụ phát triển kinh tế xã hội bền vững. Nghiên cứu tập trung vào phân tích biến đổi dòng chảy mặt, sử dụng mô hình thủy văn MIKE NAM để mô phỏng chế độ dòng chảy tại các vị trí trọng điểm như hồ Tuyên Quang và trạm Chiêm Hóa. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ lưu vực sông Gâm trên lãnh thổ Việt Nam, với dữ liệu thu thập từ các trạm khí tượng, thủy văn trong giai đoạn 1960-2020.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch, phân bổ và cấp phép tài nguyên nước, đồng thời hỗ trợ xây dựng các chiến lược ứng phó với biến đổi khí hậu, giảm thiểu rủi ro thiên tai và đảm bảo an ninh nguồn nước cho phát triển kinh tế xã hội vùng lưu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết thủy văn học: Phân tích chế độ dòng chảy, mối quan hệ giữa lượng mưa, bốc hơi và dòng chảy trên lưu vực đồi núi, đặc biệt trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa.
• Mô hình khí hậu toàn cầu và khu vực (GCM/RCM): Sử dụng các kịch bản biến đổi khí hậu RCP4.5 và RCP8.5 để dự báo biến đổi nhiệt độ, lượng mưa và các yếu tố khí hậu cực đoan trong thế kỷ 21.
• Mô hình thủy văn MIKE NAM: Mô hình thủy văn tập trung, sử dụng thông số trung bình lưu vực để mô phỏng quá trình mưa-dòng chảy, hiệu chỉnh và kiểm định dựa trên số liệu quan trắc thực tế.
• Khái niệm biến đổi khí hậu và tác động đến tài nguyên nước: Đánh giá sự thay đổi nhiệt độ, lượng mưa, dòng chảy và các hiện tượng thủy văn cực đoan dưới tác động của biến đổi khí hậu.

Các khái niệm chính bao gồm: biến đổi khí hậu, kịch bản khí hậu RCP, dòng chảy mùa lũ và mùa cạn, hiệu chỉnh mô hình khí hậu, và quản lý tài nguyên nước bền vững.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu khí tượng thủy văn từ 9 trạm khí tượng và 4 trạm thủy văn trên lưu vực giai đoạn 1960-2020; số liệu vận hành các hồ chứa thủy điện; dữ liệu kịch bản biến đổi khí hậu của Bộ Tài nguyên và Môi trường năm 2020.
• Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp thống kê để phân tích xu thế biến đổi nhiệt độ, lượng mưa và dòng chảy; áp dụng phương pháp hiệu chỉnh thống kê CDFt để điều chỉnh sai số mô hình khí hậu.
• Mô hình thủy văn MIKE NAM: Thiết lập mô hình mô phỏng dòng chảy mặt, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình dựa trên số liệu thực đo tại trạm Chiêm Hóa và hồ Tuyên Quang với cỡ mẫu dữ liệu trên 30 năm. Phương pháp chọn mẫu dựa trên tính đại diện của các năm điển hình và các năm có hiện tượng khí hậu cực đoan.
• Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý dữ liệu (6 tháng), xây dựng và hiệu chỉnh mô hình (6 tháng), phân tích kết quả và đề xuất giải pháp (6 tháng).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Biến đổi nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình năm trên lưu vực sông Gâm tăng khoảng 0,8-1,1°C trong gần 40 năm qua (1981-2018), với xu hướng tăng nhanh hơn vào mùa khô. Dự báo theo kịch bản RCP4.5 và RCP8.5, nhiệt độ có thể tăng thêm 1,7-2,8°C vào cuối thế kỷ 21 so với giai đoạn 1980-1999.

2. Biến đổi lượng mưa: Lượng mưa trung bình năm có xu hướng giảm nhẹ khoảng 8,5-10% tại một số trạm như Bảo Lạc trong giai đoạn 1981-2018. Tuy nhiên, lượng mưa mùa mưa dự kiến tăng lên, trong khi mùa khô giảm, làm gia tăng sự phân hóa theo mùa. Lượng mưa mùa lũ chiếm 80-85% tổng lượng mưa năm.

3. Thay đổi dòng chảy mặt: Mô hình MIKE NAM cho thấy dòng chảy trung bình năm tại trạm Chiêm Hóa có xu hướng giảm nhẹ dưới tác động của biến đổi khí hậu, trong khi dòng chảy mùa lũ có thể tăng khoảng 10-15%, dòng chảy mùa cạn giảm khoảng 20%. Lưu lượng dòng chảy mùa kiệt tăng trung bình 21,4 m³/s nhờ tác động điều tiết của hồ Tuyên Quang.

4. Ảnh hưởng của hồ Tuyên Quang: Hồ chứa có dung tích hữu ích 1.699 triệu m³ giúp điều tiết lũ, giảm ngập lụt cho hạ lưu, đặc biệt là TP. Tuyên Quang và vùng đồng bằng sông Hồng. Trong đợt lũ tiểu mãn tháng 6/2022, hồ đã mở cửa xả đáy để điều tiết lũ với lưu lượng xả lên đến 1.847 m³/s, giảm áp lực lũ cho hạ du.

Thảo luận kết quả

Sự gia tăng nhiệt độ và biến đổi lượng mưa theo mùa làm thay đổi rõ rệt chế độ dòng chảy trên lưu vực sông Gâm, gây ra sự mất cân bằng giữa mùa lũ và mùa cạn. Dòng chảy mùa lũ tăng có thể làm gia tăng nguy cơ ngập lụt, trong khi dòng chảy mùa cạn giảm ảnh hưởng đến nguồn nước tưới và sinh hoạt. Hồ Tuyên Quang đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết dòng chảy, giảm thiểu rủi ro thiên tai và cung cấp nước mùa khô, góp phần ổn định nguồn nước cho phát triển kinh tế xã hội.

So sánh với các nghiên cứu trên lưu vực sông Hồng và các lưu vực đồi núi khác, kết quả tương đồng về xu hướng tăng nhiệt độ và biến đổi dòng chảy mùa vụ. Tuy nhiên, mức độ biến đổi tại lưu vực sông Gâm có tính đặc thù do địa hình phức tạp và ảnh hưởng của các công trình thủy điện. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ biến đổi nhiệt độ, lượng mưa theo tháng và biểu đồ dòng chảy trung bình năm, mùa lũ, mùa cạn tại các trạm quan trắc.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường quản lý và vận hành hồ chứa thủy điện nhằm tối ưu hóa điều tiết lũ và cung cấp nước mùa khô, giảm thiểu rủi ro ngập lụt và thiếu nước, đặc biệt tại hồ Tuyên Quang. Thời gian thực hiện: ngay lập tức và liên tục; chủ thể: Ban quản lý hồ chứa và Sở Tài nguyên Môi trường.

2. Phát triển hệ thống quan trắc và dự báo thủy văn hiện đại để nâng cao khả năng cảnh báo sớm các hiện tượng lũ lụt và hạn hán, phục vụ công tác quản lý tài nguyên nước hiệu quả. Thời gian: 1-3 năm; chủ thể: Trung tâm Khí tượng Thủy văn và các địa phương.

3. Xây dựng quy hoạch sử dụng đất và tài nguyên nước thích ứng với biến đổi khí hậu, ưu tiên bảo vệ rừng đầu nguồn, hạn chế khai thác nước quá mức, phát triển nông nghiệp bền vững. Thời gian: 3-5 năm; chủ thể: UBND các tỉnh, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

4. Nâng cao nhận thức và năng lực cộng đồng địa phương về biến đổi khí hậu và quản lý tài nguyên nước, khuyến khích áp dụng các mô hình sản xuất thân thiện môi trường, giảm thiểu tác động tiêu cực. Thời gian: liên tục; chủ thể: các tổ chức xã hội, chính quyền địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý tài nguyên nước và quy hoạch vùng: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch khai thác và bảo vệ tài nguyên nước phù hợp với biến đổi khí hậu.

2. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành thủy văn, khí tượng: Tham khảo phương pháp mô hình hóa thủy văn và phân tích tác động biến đổi khí hậu trên lưu vực đồi núi.

3. Các cơ quan phòng chống thiên tai và quản lý rủi ro thiên tai: Áp dụng dữ liệu và phân tích để nâng cao hiệu quả dự báo, cảnh báo và ứng phó với lũ lụt, hạn hán.

4. Cộng đồng dân cư và các tổ chức phi chính phủ: Nâng cao nhận thức về tác động biến đổi khí hậu đến nguồn nước, từ đó tham gia tích cực vào công tác bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng thế nào đến tài nguyên nước mặt lưu vực sông Gâm?
   Biến đổi khí hậu làm tăng nhiệt độ trung bình khoảng 0,8-1,1°C, thay đổi lượng mưa theo mùa, dẫn đến dòng chảy mùa lũ tăng 10-15% và dòng chảy mùa cạn giảm 20%, gây mất cân bằng nguồn nước.

2. Mô hình thủy văn MIKE NAM có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
   MIKE NAM là mô hình tập trung, dễ hiệu chỉnh, kết nối GIS thuận tiện, cho phép mô phỏng chính xác dòng chảy mặt trên lưu vực phức tạp như sông Gâm, hỗ trợ đánh giá tác động biến đổi khí hậu.

3. Hồ Tuyên Quang đóng vai trò gì trong quản lý tài nguyên nước?
   Hồ Tuyên Quang điều tiết lũ, giảm ngập lụt cho hạ lưu, cung cấp nước tưới mùa khô, góp phần ổn định dòng chảy và giảm thiểu thiệt hại do thiên tai, đặc biệt trong các đợt lũ lớn.

4. Các kịch bản biến đổi khí hậu RCP4.5 và RCP8.5 khác nhau như thế nào?
   RCP4.5 là kịch bản phát thải trung bình thấp, với mức tăng nhiệt độ khoảng 2,4°C đến năm 2100; RCP8.5 là kịch bản phát thải cao, với mức tăng nhiệt độ lên tới 4,9°C, phản ánh các mức độ biến đổi khí hậu khác nhau.

5. Giải pháp nào hiệu quả nhất để thích ứng với biến đổi khí hậu tại lưu vực?
   Tăng cường quản lý hồ chứa, phát triển hệ thống quan trắc, quy hoạch sử dụng đất thích ứng và nâng cao nhận thức cộng đồng là các giải pháp đồng bộ, hiệu quả trong việc bảo vệ và sử dụng bền vững tài nguyên nước.

Kết luận

• Nhiệt độ trung bình lưu vực sông Gâm đã tăng khoảng 0,8-1,1°C trong gần 40 năm qua, dự báo tiếp tục tăng đến 2,8°C vào cuối thế kỷ 21.
• Lượng mưa có xu hướng phân hóa theo mùa, mùa mưa tăng, mùa khô giảm, ảnh hưởng đến chế độ dòng chảy mặt với dòng chảy mùa lũ tăng và mùa cạn giảm.
• Hồ Tuyên Quang đóng vai trò quan trọng trong điều tiết lũ và cung cấp nước mùa khô, giảm thiểu rủi ro thiên tai cho hạ lưu.
• Mô hình thủy văn MIKE NAM được hiệu chỉnh chính xác, là công cụ hữu hiệu để đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước mặt lưu vực.
• Các giải pháp quản lý tài nguyên nước thích ứng với biến đổi khí hậu cần được triển khai đồng bộ, nhằm đảm bảo phát triển kinh tế xã hội bền vững vùng lưu vực.

Tiếp theo, cần triển khai các đề xuất giải pháp quản lý, nâng cao năng lực dự báo và cảnh báo, đồng thời mở rộng nghiên cứu sang các lưu vực khác để hoàn thiện chiến lược ứng phó biến đổi khí hậu toàn diện. Đề nghị các nhà quản lý, nghiên cứu và cộng đồng cùng phối hợp hành động để bảo vệ nguồn nước quý giá này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Lê Hà My ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT LƯU VỰC SÔNG GÂM DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG KINH TẾ XÃ HỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội, năm 2022 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Lê Hà My ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT LƯU VỰC SÔNG GÂM DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG KINH TẾ XÃ HỘI Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 8440224.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Lương Hữu Dũng 2. Nguyễn Ý Như Hà Nội, năm 2022 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian tiến hành triển khai nghiên cứu, em đã hoàn thành nội dung luận văn. Luận văn được hoàn thành không chỉ là nỗ lực của bản thân mà còn có sự giúp đỡ, hỗ trợ tích cực của nhiều cá nhân và tập thể.

Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến TS Lương Hữu Dũng, TS Nguyễn Ý Như, là người trực tiếp hướng dẫn cho luận văn, dành cho em nhiều thời gian, tâm sức, cho em nhiều ý kiến, nhận xét quý báu, chỉnh sửa giúp luận văn của em được hoàn thiện hơn về mặt nội dung và hình thức. Đồng thời, Đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu khả năng chống chịu của hệ thống công trình phòng chống lũ, xây dựng công nghệ nhận dạng lũ lớn, tổ hợp lũ bất lợi trên lưu vực sông Hồng và đề xuất giải pháp ứng phó” đã giúp đỡ về phương pháp và số liệu. Em xin chân thành cảm ơn BGH, các thầy cô giáo trong bộ môn Thủy văn và Khoa Khí tượng thủy văn và Hải dương học – Trường ĐH Khoa học tự nhiên đã hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn đúng tiến độ. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến ThS Văn Thị Hằng, ThS Đặng Thu Hiền, ThS Đặng Thị Lan Phương, ThS Phan Văn Thành cùng các đồng nghiệp tại Trung tâm Nghiên cứu Thủy văn và Hải văn, Viện Khoa học KTTV và BĐKH đã nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình thực hiện luận văn.

Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè vì đã luôn luôn ủng hộ, động viên trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. Do hạn chế về kiến thức, kinh nghiệm, thời gian tìm hiểu và thực hiện nên luận văn chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Em rất mong sẽ nhận được nhiều ý kiến đóng góp của thầy, cô và các bạn để em hoàn thiện tốt hơn luận văn này. 1 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG .4 DANH MỤC HÌNH.

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU TRÊN LƯU VỰC. Đặc điểm địa lý tự nhiên. Vị trí địa lý. Đặc điểm địa hình.

Đặc điểm địa chất – thổ nhưỡng – khoáng sản. Đặc điểm khí hậu lưu vực sông Gâm. Đặc điểm thủy văn. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội.

Tình hình kinh tế. Đặc điểm dân cư – lao động. Giáo dục, y tế, văn hóa xã hội. Hiện trạng tài nguyên nước trên lưu vực.

Hệ thống các công trình hồ chứa. Biến đổi dòng chảy nước mặt lưu vực sông Gâm trong điều kiện có hồ Tuyên Quang. Tổng quan về biến đổi khí hậu và tình trạng biến đổi khí hậu tại lưu vực nghiên cứu. Biểu hiện biến đổi khí hậu trên thế giới.

Biểu hiện biến đổi khí hậu tại Việt Nam. Kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam. Biểu hiện của biến đổi khí hậu tại khu vực nghiên cứu. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG GÂM.

Lựa chọn mô hình. Mô hình khí hậu toàn cầu xây dựng kịch bản BĐKH. Phương pháp tính toán kịch bản biến đổi khí hậu tương lai. Kịch bản khí nhà kính.

Phương pháp hiệu chỉnh thống kê kết quả mô hình. Phương pháp phân tích và kiểm nghiệm xu thế quá khứ. Đánh giá mức độ tin cậy trong tính toán các kịch bản biến đổi khí hậu 51 2. Số liệu sử dụng.

Mô hình thủy văn. Giới thiệu mô hình. Thiết lập mô hình mô phỏng dòng chảy. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình.

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH. Kịch bản BĐKH cho lưu vực nghiên cứu. Phương pháp tính toán kịch bản BĐKH tương lai. Biến đổi nhiệt độ.

Bốc hơi tiềm năng. Biến đổi lượng mưa. Tác động của BĐKH đến chế độ dòng chảy. Tác động của BĐKH lên dòng chảy đến hồ Tuyên Quang.

Dòng chảy năm trên toàn lưu vực. Dòng chảy mùa lũ. Dòng chảy mùa cạn. Đề xuất giải pháp quy hoạch và sử dụng hiệu quả tài nguyên nước thích ứng với BĐKH.

Các biện pháp chung. Những khó khăn, tồn tại trong công tác quản lý tài nguyên nước trên lưu vực sông Gâm. Đề xuất sử dụng tài nguyên nước mặt cho lưu vực và các biện pháp thích ứng với tác động của BĐKH đến nguồn nước trên lưu vực .97 TÀI LIỆU THAM KHẢO.99 3 DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1. Diện tích đất tự nhiên phân theo các tỉnh thuộc LVS Gâm.

Các trạm khí tượng trên lưu vực sông Gâm. Nhiệt độ trung bình tháng và năm lưu vực sông Gâm (0C). Lượng mưa trung bình tháng và năm lưu vực sông Gâm. Lượng bốc hơi trung bình tháng và năm lưu vực sông Gâm.

Độ ẩm trung bình tháng và năm lưu vực sông Gâm. Các trạm thủy văn trên lưu vực. Các đặc trưng dòng chảy mùa lũ - mùa kiệt trên sông Gâm. Phân phối dòng chảy trung bình nhiều năm một số trạm trên sông Gâm 24 Bảng 1-10.

Dân số thành thị - nông thôn các địa phương LVS Gâm năm 2020. Thông số hồ Thủy điện Tuyên Quang. Điều tiết hồ Tuyên Quang đợt lũ tiểu mãn đầu tháng 6/2022. Thay đổi nhiệt độ trung bình (°C) trong 61 năm (1958-2018) ở các vùng khí hậu 38 Bảng 1-14.

Thay đổi lượng mưa (%) các vùng khí hậu giai đoạn 1958-2018. Danh sách các phương án mô hình khí hậu toàn cầu và khu vực. Tóm tắt đặc trưng các kịch bản, mức tăng nhiệt độ so với thời kỳ tiền công nghiệp. Các mô hình khí hậu khu vực được sử dụng trong tính toán xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho Bắc Giang theo kịch bản RCP4.

Các thông số cơ bản của mô hình NAM. Danh sách các trạm bốc hơi sử dụng trên lưu vực. Danh sách các trạm mưa sử dụng trên lưu vực. Bảng đánh giá Mô hình bằng chỉ tiêu R2.

Bộ thông số mô hình NAM. Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình NAM. Thay đổi nhiệt độ trung bình (0C) so với kịch bản nền của từng thời kỳ theo kịch bản RCP4. Thay đổi nhiệt độ trung bình (oC) so với kịch bản nền của từng thời kỳ theo kịch bản RCP8.

Thay đổi nhiệt độ lớn nhất (0C) so với kịch bản nền của từng thời kỳ theo kịch bản RCP4. Thay đổi nhiệt độ lớn nhất (0C) so với kịch bản nền của từng thời kỳ theo kịch bản RCP8. Thay đổi nhiệt độ nhỏ nhất (0C) so với kịch bản nền của từng thời kỳ theo kịch bản RCP4. Thay đổi nhiệt độ nhỏ nhất (0C) so với kịch bản nền của từng thời kỳ theo kịch bản RCP8.

Nhiệt độ trung bình kịch bản nền so với kịch bản BĐKH tại một số trạm khí tượng trên lưu vực. Lượng bốc hơi tiềm năng và tỷ lệ thay đổi (%) tại một số trạm theo các kịch bản BĐKH trên lưu vực. Tỉ lệ thay đổi lượng mưa (%) so với kịch bản nền tại các trạm theo kịch bản RCP4. Tỉ lệ thay đổi lượng mưa (%) so với kịch bản nền tại các trạm theo kịch bản RCP8.

Lượng mưa trung bình tháng tại các trạm trên lưu vực sông Gâm (kịch bản RCP4. Lượng mưa trung bình tháng tại các trạm trên lưu vực sông Gâm (kịch bản RCP8. Lượng mưa - bốc hơi tiềm năng - dòng chảy - hệ số dòng chảy trên lưu vực hồ Tuyên Quang theo kịch bản RCP4. Lượng mưa - bốc hơi tiềm năng - dòng chảy - hệ số dòng chảy trên lưu vực hồ Tuyên Quang theo kịch bản RCP8.

Lưu lượng trung bình tháng và năm các thời kỳ trên lưu vực hồ Tuyên Quang (kịch bản RCP4. Lưu lượng trung bình tháng và năm các thời kỳ trên lưu vực hồ Tuyên Quang (kịch bản RCP8. Lượng mưa - bốc hơi tiềm năng - dòng chảy - hệ số dòng chảy trên lưu vực sông Gâm kịch bản RCP4. Lượng mưa - bốc hơi tiềm năng - dòng chảy - hệ số dòng chảy trên lưu vực sông Gâm kịch bản RCP8.

Lưu lượng trung bình tháng các thời kỳ tại trạm Chiêm Hóa trên hệ lưu vực sông Gâm (kịch bản RCP4. Lưu lượng trung bình tháng các thời kỳ tại trạm Chiêm Hóa trên hệ lưu vực sông Gâm (kịch bản RCP8. Đề xuất giải pháp ứng phó các thách thức trong khai thác, sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước mặt lưu vực sông Gâm.96 6 DANH MỤC HÌNH Hình 1-1. Bản đồ địa hình lưu vực sông Gâm.

Phân phối lượng mưa trung bình tháng tại một số trạm trên lưu vực. Mạng lưới sông ngòi trên lưu vực. Nhà máy thủy điện Tuyên Quang. Sơ đồ hệ thống trạm và hồ chứa trên lưu vực.

Mức biến đổi nhiệt độ trung bình toàn thời kỳ 1850-2018 (so với thời kỳ 1850-1900) (Nguồn: IPCC - SRCCL, 2019). Biến đổi của lượng mưa năm thời kỳ 1901-2018 trên cơ sở các nguồn số liệu khác nhau (CRU, GPCC, GHCN). Chuẩn sai nhiệt độ trung bình năm và nhiều năm các giai đoạn trên quy mô cả nước. Thay đổi nhiệt độ trung bình năm, lượng mưa năm giai đoạn 1958 – 2018.

Diễn biến của tần số xoáy thuận nhiệt đới thời kỳ 1959-2018. Sự thay đổi của yếu tố nhiệt độ tại một số trạm trên lưu vực sông Gâm42 Hình 1-12. Sự thay đổi của yếu tố lượng mưa tại một số trạm trên lưu vực sông Gâm. Sơ đồ các bước thực hiện .43 Hình 2-2 Minh họa phương pháp hiệu chỉnh CDFt (màu đỏ: quan trắc, màu đen: mô hình).

Cấu trúc mô hình NAM. Bản đồ lưu vực sông Gâm. Quá trình lưu lượng thực đo và tính toán tại trạm Chiêm Hóa và hồ Tuyên Quang (giai đoạn hiệu chỉnh mô hình). Quá trình lưu lượng thực đo và tính toán tại trạm Chiêm Hóa và hồ Tuyên Quang (giai đoạn kiểm định mô hình).

Sự gia tăng nhiệt độ kịch bản BĐKH so với kịch bản nền tại một số trạm trên lưu vực .