CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về quản lý cân bằng nước 1.1 Cơ sở lý thuyết về cân bằng nước hệ thống. Cân bằng nước hệ thống là một vấn đề rất xưa nhưng lại luôn mới, nó vừa là phương pháp, vừa là đối tượng nghiên cứu. Cân bằng nước là mối quan hệ định lượng giữa nước đến và đi của hệ thống nguồn nước (toàn cầu, miền, lãnh thổ, lưu vực, đoạn sông,. Lượng nước đi gồm bốc thoát hơi nước, ngấm xuống tầng sâu, nước cấp cho các nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực và dòng chảy ra khỏi lưu vực.
Lượng nước đến hệ thống được thể hiện dưới các dạng nước mưa, dòng chảy và nước hồi quy sau khi sử dụng. Cân bằng nước hệ thống là sự cân bằng tổng thể giữa tài nguyên nước của hệ thống; định lượng nước đến, đi khỏi hệ thống, trong đó đã bao gồm các yêu cầu về nước và khả năng điều tiết chúng. Từ đó đánh giá sự tương tác về nước giữa các thành phần trong hệ thống, các tác động của môi trường lên nó và đề ra các biện pháp khai thác, bảo vệ nguồn nước một cách hợp lý [1]. Việc nghiên cứu cân bằng nước có ý nghĩa rất lớn cả về lý thuyết và thực tiễn.
Từ góc độ lý thuyết, phương trình cân bằng nước cho phép ta cắt nghĩa nguyên nhân, các hiện tượng, chế độ thủy văn của một khu vực xác định, đánh giá các số hạng trong cán cân nước và mối quan hệ tương tác giữa chúng. Nghiên cứu cân bằng nước cho phép định lượng đầy đủ và chính xác tài nguyên nước để tìm ra phương thức sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên quý giá này.2 Cân bằng nước hồ chứa Nguyên lý cân bằng nước hồ chứa dựa trên nguyên lý cân bằng nước như sau: “Hiệu số giữa lượng nước vào và lượng nước ra khỏi hồ chứa bằng sự thay đổi dung tích trong hồ trong khoảng thời gian đó”, tức là: [Q(t)- qr(t)]dt = dV Trong đó : Q(t) là lưu lượng nước chảy vào hồ bình quân trong khoảng thời gian dt, qr(t) là lưu lượng nước ra khỏi hồ bình quân trong khoảng thời gian dt ; dV là chênh lệch dung tích hồ trong khoảng thời gian dt. Đây là phương trình cơ bản dùng để tính toán điều tiết hồ chứa. Viết lại dưới dạng sai phân có : 6 [Q(i)- qr(i)] ∆ti = ∆V(i) Hoặc Q(i) ∆ti - qr(i) ∆ti = V(i) – V(i-1) Hoặc V(i) = V(i-1) + [Q(i) ∆ti - qr(i) ∆ti] Trong đó : ∆V(i) là chênh lệch dung tích hồ trong thời khoảng ∆ti ; Q(i) và qr (i) là lưu lượng bình quân đến và ra khỏi hồ trong thời khoảng ∆ti; V(i-1) và V(i) là dung tích hồ chứa ở đầu và cuối thời đoạn tính toán; Đối với hồ chứa làm nhiệm vụ cấp nước, lưu lượng ra khỏi hồ bao gồm các thành phần sau: lưu lượng nước yêu cầu (qyc), lưu lượng tổn thất do thấm (qth) và bốc hơi (qbh) và lưu lượng xả thừa (qx) : qr (i) = qyc(i) + qbh(i)+ qth(i)+ qx(i) Biểu thức (9-16) có thể viết dưới dạng: Wr (i)= Wyc(i) + Wbh(i)+ Wth(i) + Wx(i) Trong đó: - Wyc(i) là tổng lượng nước yêu cầu tại thời đoạn tính toán thứ i (theo kế hoạch dùng nước) là đại lượng đã biết; - Wbh(i) là tổng lượng nước bốc hơi phụ thêm, được xác định theo công thức: Wbh(i)= 1000.
∆Z(i) ∆Z(i) là lớp bốc hơi phụ thêm ở thời đoạn thứ i; Fh(i) là diện tích mặt hồ bình quân trong thời đoạn thứ i, tương ứng với dung tích hồ bình quân trong thời đoạn tính toán V(i) V (i − 1) + V (i ) V (i ) = 2 Do V(i) là trị số cần tìm nên việc xác định Wbh(i) phải qua thử dần.V(i) Cũng tương tự, Wth(i) phải xác định thông qua phương pháp thử dần. - Wx(i) là tổng lượng nước xả thừa xuống hạ du, phụ thuộc vào lượng nước đến, lượng nước dùng, phương thức vận hành hồ chứa .2 Biến đổi khí hậu 1.1 Một số định nghĩa, giới thiệu đến BĐKH 1.Định nghĩa về biến đổi khí hậu. Khí hậu của trái đất luôn luôn thay đổi. Trước đây, sự thay đổi này mang tính tự nhiên.
Kể từ đầu thế kỷ 19 thuật ngữ biến đổi khí hậu bắt đầu được sử dụng khi nói đến những sự thay đổi khí hậu được so sánh tại thời điếm nói đến và những dự báo trong vòng khoảng 80 năm sau đó mà nguyên nhân thay đổi chủ yếu là do những hoạt động của con người gây ra hơn là những thay đổi tự nhiên trong bầu khí quyển. Công ước khung về biến đổi khí hậu của Liên Hợp Quốc (UNFCCC) "Biến đổi khí hậu trái đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi các nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo". Biến đổi khí hậu là “những ảnh hưởng có hại của biến đổi khí hậu”, là những biến đổi trong môi trường vật lý hoặc sinh học gây ra những ảnh hưởng có hại đáng kể đến thành phần, khả năng phục hồi hoặc sinh sản của các hệ sinh thái tự nhiên và được quản lý hoặc đến hoạt động của các hệ thống kinh tế - xã hội hoặc đến sức khỏe và phúc lợi của con người” 1.Các hiện tượng của biến đổi khí hậu Hiệu ứng nhà kính "Kết quả của sự trao đổi không cân bằng về năng lượng giữa trái đất với không gian xung quanh, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ của khí quyển trái đất được gọi là Hiệu ứng nhà kính". Có nhiều khí gây hiệu ứng nhà kính, gồm CO2, CH4, CFC, SO2, hơi nước.
Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào Trái Đất, một phần được Trái Đất hấp thu và một phần được phản xạ vào không gian. Các khí nhà kính có tác dụng giữ lại nhiệt của mặt trời, không cho nó phản xạ đi, nếu các khí nhà kính tồn tại vừa phải thì chúng giúp cho nhiệt độ Trái Đất không quá lạnh nhưng nếu chúng có quá nhiều trong khí quyển thì kết quả là Trái Đất nóng lên. Trong giai đoạn 1860-2000, nhiệt độ bề mặt Trái Đất đã tăng khoảng 0.8oC, nhiệt độ đại dương tăng 0. 8 Hình : 1-1: Thay đổi nhiệt độ bề mặt Trái Đất theo thời gian (Nguồn:IPPC, 2007 [2]) Nước biển dâng Sự dâng cao mực nước biển do băng tan, dẫn tới sự ngập úng ở các vùng đất thấp, các đảo nhỏ trên biển.
Trường hợp này đang là vấn đề được quan tâm nhiều nhất trên lưu vực Đông Nam Á đặc biệt là tại Đồng bằng Sông MeKong, Miền Nam Việt Nam. Theo báo cáo của Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), thì mực nước biển toàn cầu sẽ dâng khoảng 0.7 m trong giai đoạn 2000-2020 và 0.4 m trong giai đoạn 2020-2060 [3]. Mưa acid: Mưa acid là mưa có tính acid do một số chất khí hòa tan trong nước mưa tạo thành các acid khác nhau. Trong tự nhiên, mưa có tính acid chủ yếu vì trong nước mưa có CO2 hòa tan (từ hơi thở của động vật và có một ít Cl- ( từ nước biển) và có độ pH dưới 5.
Là sự lắng đọng thành phần axít trong những cơn mưa, sương mù, tuyết, băng, hơi nước… Thủng tầng ozon: Ozon là một chất khí có trong thiên nhiên, nằm trên tầng cao khí quyển của Trái đất, ở độ cao khoảng 25km trong tầng bình lưu, gồm 3 nguyên tử oxy (03), hấp thụ phần lớn 9 những tia tử ngoại từ Mặt trời chiếu xuống gây ra các bệnh về da. Chất khí ấy tập hợp thành một lớp bao bọc quanh hành tinh thường được gọi là tầng Ozon. Cháy rừng: Nhiệt độ tăng cao, đất đai khô cằn và nhiều cánh rừng lớn biến thành tro bụi - những hiện tượng bất thường này không còn bó hẹp ở một số quốc gia hay khu vực mà đang xảy ra hầu khắp trên thế giới. Nhiều nước trên thế giới luôn phải đối mặt với thiên tai cháy rừng đặc biệt là Mỹ, Canada, Úc.
Lũ lụt – hạn hán: Bão là trạng thái nhiễu động của khí quyển và là một loại hình thời tiết cực trị. Các loại bão như: Bão hình thành trên Đại Tây Dương: hurricanes, bão hình thành trên Thái Bình Dương: typhoons và bão hình thành trên Ấn Độ Dương: cyclones. Lũ là hiện tượng nước sông dâng cao trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó giảm dần, lũ là hiện tượng dòng nước do mưa lớn tích luỹ từ nơi cao tràn về dữ dội làm ngập lụt một khu vực hoặc một vùng trũng, thấp hơn. Hạn hán là hiện tượng lượng mưa thiếu hụt nghiêm trọng kéo dài, làm giảm hàm lượng ẩm trong không khí và hàm lượng nước trong đất, làm suy kiệt dòng chảy sông suối, hạ thấp mực nước ao hồ, mực nước trong các tầng chứa nước dưới đất gây ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng của cây trồng, làm môi trường suy thoái gây đói nghèo dịch bệnh.
Những nguyên nhân gây ra bao gồm: Do khí hậu thời tiết bất thường gây nên lượng mưa thường xuyên tăng trong mùa mưa mà lại ít ỏi hoặc nhất thời thiếu hụt trong mùa khô. Do con người gây ra, trước hết là do tình trạng phá rừng bừa bãi làm mất nguồn nước ngầm dẫn đến cạn kiệt nguồn nước. Sa mạc hóa Sa mạc hóa là hiện tượng suy thoái đất đai ở những vùng khô hạn, bán khô hạn, vùng ẩm nửa khô hạn, gây ra bởi sinh hoạt con người và biến đổi khí hậu. Hiện tượng sương khói : Sương khói là một sự cố môi trường, xảy ra do sự kết hợp sương với khói và một số chất gây ô nhiễm không khí khác.
Sương khói thường tạo ra nhiều chất gây ô nhiễm thứ cấp có hại cho động thực vật và môi trường nói chung. 10 Một số nguyên nhân do con người gây ra: Nguyên nhân chính làm biến đổi khí hậu Trái đất là do sự gia tăng các hoạt động tạo ra các chất thải khí nhà kính, các hoạt động khai thác quá mức các bể hấp thụ khí nhà kính như sinh khối, rừng, các hệ sinh thái biển, ven bờ và đất liền khác. Nhằm hạn chế sự biến đổi khí hậu, Nghị định thư Kyoto nhằm hạn chế và ổn định sáu loại khí nhà kính chủ yếu bao gồm: CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs và SF6. Khai thác gỗ, chặt rừng cũng đang là một vẫn đề được chú ý.
Vụ khai thác gỗ, giải phóng mặt bằng là thay đổi .của mặt đất cũng là nguyên nhân hàng đầu làm thay đổi khí hậu xung quanh, hơn nữa, còn làm giảm đi tính thấm – giữ nước, giảm đi độ bền của mặt đất gây ra sạt lở.