Luận văn thạc sĩ tính phân phối dòng chảy năm của trạm thủy văn sơn giang khi có biến đổi khí hậu

Thiết lập mô hình NAM cho lưu vực nghiên cứu

Từ các số liệu đầu vào, tiến hành tạo các tập tin chuỗi thời gian Time series files (*.DFS0)

Hình 2.5: Dữ liệu mưa của các trạm

Hình 2.6: Dữ liệu bốc hơi trạm thủy văn Sơn Giang

Hình 2.7: Dữ liệu lưu lượng thực đo trạm thủy văn Sơn Giang 2.4.4 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE – NAM

Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình là bước quan trọng để xác định bộ thông số cho lưu vực nghiên cứu Việc hiệu chỉnh thông số mô hình có thể thực hiện tự động, nhưng thường cần điều chỉnh thủ công dựa trên địa hình và đặc điểm riêng của từng đoạn sông Quá trình này bao gồm việc xác định sơ bộ thông số và sau đó thay đổi chúng để đạt được sự phù hợp giữa lưu lượng tính toán và thực đo tại các vị trí kiểm tra Qua nhiều lần điều chỉnh, cuối cùng sẽ tìm ra bộ thông số tối ưu cho từng lưu vực.

Chuỗi dữ liệu khí tượng thủy văn được chia thành hai chuỗi: Chuỗi dữ liệu từ năm 1980-

1995 lấy làm thời đoạn hiệu chỉnh thông số của mô hình, từ năm 1996-2010 làm số liệu kiểm định mô hình.

Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định:

Hình 2.8: Kết quả quá trình hiệu chỉnh tại trạm Sơn Giang thời kỳ (1980-1995)

Hình 2.9: Kết quả đường tổng lượng hiệu chỉnh tại trạm Sơn Giang thời kỳ (1980- 1995)

Hình 2.10: Kết quả quá trình kiểm định tại trạm Sơn Giang thời kỳ (1996-2010)

Hình 2.11: Kết quả đường tổng lượng kiểm định tại trạm Sơn Giang thời kỳ (1996-2010)

BIỂU ĐỒ LƯU LƯỢNG TRẠM THỦY SƠN GIANG NĂM 1980 - 2010

Hình 2.12: Biểu đồ quá trình lưu lượng trung bình năm tại trạm Sơn Giang(1980-2010)

Bảng 2.5: Chỉ số đánh giá độ tin cậy của mô hình NAM cho dòng chảy năm trên lưu vực sông

Trà Khúc tại trạm Sơn Giang

Qua kết quả kiểm định bộ thông số cho lưu vực trạm Sơn Giang ta rút ra nhận xét sau:

- Quá trình lưu lượng thực đo và mô phỏng khá đồng dạng

- Hệ số NASH tốt đều trên 0.8

- Pha dao động giữa đường thực đo và mô phỏng khá bám sát nhau

Kết quả kiểm định cho thấy bộ thông số đạt yêu cầu tốt, cho phép sử dụng hoàn toàn để mô phỏng dòng chảy từ mưa dưới các kịch bản biến đổi khí hậu.

Bảng 2.6: Bộ thông số tối ưu cho từng tiểu lưu vực

LV1(Đăk Đring) LV2(Nước Trong) Lưu vực 3

BIỂU ĐỒ LƯU LƯỢNG CÁC TIỂU LƯU VỰC THUỘC VÙNG THƯỢNG LƯU TRẠM THỦY VĂN SƠN GIANG NĂM (1980 - 2010)

Sơn Giang Nước Trong Đăk Đring

Hình 2.13: Biểu đồ lưu lượng tại các tiểu lưu vực thượng lưu trạm Sơn Giang năm 1980-2010

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY TRẠM THỦY VĂN SƠN GIANG KHI

XÉT ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Sau khi hiệu chỉnh và kiểm định, chúng tôi đã xác định được bộ thông số tối ưu cho từng tiểu lưu vực Dựa trên bộ thông số này, chúng tôi tiến hành mô phỏng dòng chảy đến trạm thủy văn Sơn Giang với sự xem xét tác động của biến đổi khí hậu Theo khuyến nghị của Bộ Tài nguyên và Môi trường, tác giả áp dụng hai kịch bản biến đổi khí hậu để thực hiện nghiên cứu.

- RCP4.5: Kịch bản nồng độ khí nhà kính trung bình thấp

- RCP8.5: Kịch bản nồng độ khí nhà kính cao

Kịch bản biến đổi khí hậu trong thế kỷ 21 tập trung vào các yếu tố như nhiệt độ trung bình năm, lượng mưa và hiện tượng khí hậu cực đoan Những yếu tố này được phân tích dựa trên thời kỳ cơ sở từ năm 1986 đến 2005 Mỗi kịch bản sẽ được xem xét qua ba giai đoạn: đầu thế kỷ (2016-2030), giữa thế kỷ (2031-2050) và cuối thế kỷ (2051-2100), nhằm đánh giá sự thay đổi về nhiệt độ, lượng mưa và các hiện tượng khí hậu như bão, áp thấp nhiệt đới, số ngày rét đậm, rét hại, nắng nóng và hạn hán.

2035), giữa thế kỷ (2046-2065) và cuối thế kỷ (2080- 2099).

3.1 Sự thay đổi lượng mưa theo các kịch bản BĐKH

Theo kịch bản RCP4.5 được công bố bởi Bộ Tài nguyên và Môi trường vào năm 2016, lượng mưa hàng năm ở Việt Nam có thể tăng từ 5 đến 15% Trong khi đó, kịch bản RCP8.5 dự đoán mức tăng có thể vượt quá 20% tại hầu hết các khu vực Bắc Bộ, Trung Trung Bộ, một phần Nam Bộ và Tây Nguyên Giá trị trung bình của lượng mưa trong ngày lớn nhất có xu hướng tăng từ 10 đến 70% trên toàn quốc so với thời kỳ cơ sở Đối với lưu vực nghiên cứu tại tỉnh Quảng Ngãi, sự thay đổi về lượng mưa sẽ được sử dụng làm cơ sở để tính toán lượng mưa theo các kịch bản biến đổi khí hậu đã chọn.

Bảng 3.1: Sự thay đổi lượng mưa trung bình tháng theo kịch bản RCP 4.5

Giai đoạn Đầu thế kỷ

3.2.Mô phỏng dòng chảy trạm thủy văn Sơn Giang khi xét đến BĐKH

Dựa trên dữ liệu lượng mưa đã được điều chỉnh theo các kịch bản và thông số bốc hơi từ trạm Sơn Giang, chúng tôi tiến hành mô phỏng dòng chảy của lưu vực nghiên cứu theo các kịch bản biến đổi khí hậu đã chọn.

Hình 3.1: Dữ liệu mưa của các trạm mưa ứng với kịch bản nền giai đoạn 1986-2005

Hình 3.2: Dữ liệu bốc hơi trạm thủy văn Sơn Giang ứng với kịch bản nền giai đoạn 1986-2005

Hình 3.3: Dữ liệu lưu lượng thực đo trạm thủy văn Sơn Giang ứng với kịch bản nền giai đoạn 1986-2005

Hình 3.4: Dữ liệu mưa của các trạm mưa ứng với kịch bản BĐKH RCP 4.5 giai đoạn

Hình 3.5: Dữ liệu bốc hơi trạm thủy văn Sơn Giang ứng với kịch bản

Hình 3.7: Dữ liệu bốc hơi trạm thủy văn Sơn Giang ứng với kịch bản BĐKH RCP

Bảng 3.3: Lưu lượng trung bình tháng tại trạm thủy văn Sơn Giang khi xét đến BĐKH theo kịch bản RCP 4.5 Q(m 3 /s)

LƯU LƯỢNG TRẠM THỦY VĂN SƠN GIANG KHI XÉT ĐẾN

Hình 3.8: Lưu lượng trung bình tháng trạm thủy văn Sơn Giang theo kịch bản RCP 4.5 của

TỔNG LƯỢNG DÒNG CHẢY TẠI TRẠM SƠN GIANG THEO

Hình 3.9: Tổng lượng dòng chảy tại trạm Sơn Giang khi xét theo kịch bản RCP 4.5 của từng

Theo bảng 3.3 và hình 3.8, lưu lượng trung bình tháng tại trạm thủy văn Sơn Giang dự kiến sẽ tăng do biến đổi khí hậu theo kịch bản RCP 4.5, với mức tăng 35.92% trong giai đoạn 2016-2035 và 55.06% trong giai đoạn 2046-2065 vào các tháng mùa lũ Đồng thời, trong các tháng mùa kiệt, lưu lượng cũng sẽ tăng trung bình 10.58% (2016-2035) và 15.43% (2046-2065).

Theo bảng 3.4 và hình 3.14, lưu lượng trung bình tháng tại trạm thủy văn Sơn Giang dự kiến sẽ tăng do biến đổi khí hậu theo kịch bản RCP 8.5, với mức tăng trung bình 29.20% trong giai đoạn 2016-2035 và 30.19% trong giai đoạn 2046-2065 vào các tháng mùa lũ Trong khi đó, vào các tháng mùa kiệt, lưu lượng cũng tăng trung bình 14.56% (2016-2035) và 13.50% (2046-2065).

Cả hai kịch bản biến đổi khí hậu (BĐKH) đều cho thấy lưu lượng trung bình năm gia tăng trong các giai đoạn Cụ thể, theo kịch bản RCP 4.5, lưu lượng tăng 29.4% trong giai đoạn 2016-2035 và 44.76% trong giai đoạn 2046-2065 Tương tự, kịch bản RCP 8.5 ghi nhận mức tăng 24.71% trong giai đoạn 2016-2035.

- Với kịch bản BĐKH RCP 8.5 thì lưu lượng trung bình năm của giai đoạn giữa thế kỉ tăng nhẹ (cụ thể là 0.93%) so với giai đoạn đầu thế kỉ.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận

Nghiên cứu sử dụng mô hình MIKE NAM kết hợp với các kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng của Bộ Tài nguyên và Môi trường năm 2016 đã đánh giá xu hướng thay đổi dòng chảy hàng năm tại lưu vực thượng lưu trạm thủy văn Sơn Giang, dựa trên các kịch bản mà Bộ đã khuyến nghị.

Dòng chảy tại Trạm thủy văn Sơn Giang đang có xu hướng tăng lên, với mức tăng nhẹ vào mùa kiệt, cụ thể là khoảng 12.72% trong giai đoạn 2016-2035 và 14.46% trong giai đoạn 2046-2065 Đặc biệt, vào mùa lũ, dòng chảy tăng mạnh, đạt khoảng 32.56% trong giai đoạn 2016-2035 và 42.63% trong giai đoạn 2046-2065.

Cần thực hiện rà soát quy hoạch lưu vực sông Trà Khúc, tích hợp các vấn đề liên quan đến thích ứng với biến đổi khí hậu nhằm giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu đối với tài nguyên nước trong khu vực này.

Cần thiết phải xây dựng quy trình vận hành liên hồ mới nhằm thích ứng với các kịch bản biến đổi khí hậu, đảm bảo cung cấp nước hiệu quả trong mùa khô và phòng chống lũ lụt trong mùa mưa.

Biến đổi khí hậu (BĐKH) có thể làm gia tăng các hiện tượng khí hậu cực đoan, do đó cần có sự chú ý đặc biệt để thích ứng với BĐKH Việc xây dựng các đề án nhằm đối phó với BĐKH là rất cần thiết, nhằm đảm bảo cung cấp nước và phòng chống lũ lụt trong tương lai.

Nghiên cứu hiện tại chỉ tập trung vào việc đánh giá chế độ dòng chảy năm tại vùng thượng lưu trạm thủy văn Sơn Giang theo kịch bản biến đổi khí hậu Do hạn chế về thời gian và khối lượng nghiên cứu lớn, tác giả chưa thể thực hiện đánh giá chất lượng nước cũng như phân tích sâu các tiểu lưu vực và khu vực hạ lưu của trạm thủy văn này.

1.Bộ Tài Nguyên và Môi Trường (2016), Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho Việt Nam.

2 Sở Tài Nguyên và Môi Trường (2016), Kịch bản biển đổi khí hậu tỉnh Quảng

3.Trần Thục và nnk (2011), Tác động của BĐKH đến tài nguyên nước Việt Nam, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, Hà Nội.

4.Nguyễn Văn Thắng (2010), Biến đổi khí hậu và tác động ở Việt Nam, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, Hà Nội.

5.Đặng Ngọc Vinh và Nguyễn Xuân Phùng (2006), Báo cáo đặc điểm khí tượng thủy văn tỉnh Quảng Ngãi, Viện quy hoạch thủy lợi, Hà Nội.

6.Hà Văn Khối (2008), Giáo trình Thủy văn công trình, Trường Đại học Thủy lợi, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và công nghệ Hà Nội

7.Tô Thúy Nga, Lê Hùng (2014), Sổ tay thực hành mô hình thủy văn - thủy lực, Trường Đại học bách Khoa – ĐHĐN.

MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY TRẠM THỦY VĂN SƠN GIANG KHI XÉT ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

S Ự THAY ĐỔI LƯỢNG MƯA THEO CÁC KỊCH BẢN BĐKH

Theo kịch bản biến đổi khí hậu RCP4.5 được công bố bởi Bộ Tài nguyên và Môi trường vào năm 2016, lượng mưa hàng năm ở Việt Nam có thể tăng từ 5 đến 15% Đặc biệt, theo kịch bản RCP8.5, mức tăng có thể vượt quá 20% ở hầu hết các khu vực Bắc Bộ, Trung Trung Bộ, một phần Nam Bộ và Tây Nguyên Đồng thời, giá trị trung bình của lượng mưa 1 ngày lớn nhất có xu hướng tăng từ 10 đến 70% so với mức trung bình trong thời kỳ cơ sở Đối với lưu vực nghiên cứu tại tỉnh Quảng Ngãi, sự thay đổi về lượng mưa của tỉnh sẽ được sử dụng làm cơ sở để tính toán lượng mưa theo các kịch bản biến đổi khí hậu đã được chọn.

M Ô PHỎNG DÒNG CHẢY TRẠM THỦY VĂN S ƠN G IANG KHI XÉT ĐẾN BĐKH

Dựa trên lượng mưa đã được tính toán lại theo các kịch bản đã chọn và bốc hơi từ trạm Sơn Giang, chúng tôi sử dụng bộ thông số đã được hiệu chỉnh và kiểm định của lưu vực nghiên cứu để mô phỏng dòng chảy đến của lưu vực theo các kịch bản biến đổi khí hậu.

Hình 3.1: Dữ liệu mưa của các trạm mưa ứng với kịch bản nền giai đoạn 1986-2005

Hình 3.2: Dữ liệu bốc hơi trạm thủy văn Sơn Giang ứng với kịch bản nền giai đoạn 1986-2005

Hình 3.3: Dữ liệu lưu lượng thực đo trạm thủy văn Sơn Giang ứng với kịch bản nền giai đoạn 1986-2005

Hình 3.5: Dữ liệu bốc hơi trạm thủy văn Sơn Giang ứng với kịch bản

Bảng 3.3: Lưu lượng trung bình tháng tại trạm thủy văn Sơn Giang khi xét đến BĐKH theo kịch bản RCP 4.5 Q(m 3 /s)

Hình 3.9: Tổng lượng dòng chảy tại trạm Sơn Giang khi xét theo kịch bản RCP 4.5 của từng

Theo bảng 3.3 và hình 3.8, lưu lượng trung bình tháng tại trạm thủy văn Sơn Giang dự báo sẽ tăng do biến đổi khí hậu theo kịch bản RCP 4.5, với mức tăng trung bình 35.92% trong giai đoạn 2016-2035 và 55.06% trong giai đoạn 2046-2065 vào các tháng mùa lũ Đồng thời, trong các tháng mùa kiệt, lưu lượng cũng sẽ tăng trung bình 10.58% (2016-2035) và 15.43% (2046-2065).

Theo bảng 3.4 và hình 3.14, lưu lượng trung bình tháng tại trạm thủy văn Sơn Giang cho thấy xu hướng tăng đáng kể do biến đổi khí hậu theo kịch bản RCP 8.5 Cụ thể, trong giai đoạn 2016-2035, lưu lượng tăng trung bình 29.20% vào các tháng mùa lũ và 14.56% vào các tháng mùa kiệt Tương tự, trong giai đoạn 2046-2065, mức tăng này lần lượt là 30.19% và 13.50%.

Cả hai kịch bản biến đổi khí hậu đều cho thấy lưu lượng trung bình năm tăng đáng kể Cụ thể, theo kịch bản RCP 4.5, lưu lượng tăng 29.4% trong giai đoạn 2016-2035 và 44.76% trong giai đoạn 2046-2065 Trong khi đó, kịch bản RCP 8.5 ghi nhận mức tăng 24.71% cho giai đoạn 2016-2035.

- Với kịch bản BĐKH RCP 8.5 thì lưu lượng trung bình năm của giai đoạn giữa thế kỉ tăng nhẹ (cụ thể là 0.93%) so với giai đoạn đầu thế kỉ.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận

Nghiên cứu áp dụng mô hình MIKE NAM cùng với kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng của Bộ Tài nguyên và Môi trường năm 2016 đã đánh giá xu hướng thay đổi dòng chảy hàng năm tại lưu vực thượng lưu trạm thủy văn Sơn Giang, dựa trên các kịch bản biến đổi khí hậu được khuyến nghị.

2 Dòng chảy đến Trạm thủy văn Sơn Giang có xu hướng tăng Tăng nhẹ vào mùa kiệt (cụ thể là khoảng 12.72% giai đoạn 2016-2035, khoảng 14.46% giai đoạn 2046-2065) và tăng mạnh vào mùa lũ (cụ thể là khoảng 32.56% giai đoạn 2016-2035, khoảng 42.63% giai đoạn

1 Cần xem xét lại công tác quy hoạch trên lưu vực sông Trà Khúc, lồng ghép các vấn đề thích ứng BĐKH để giảm thiểu tác động của BĐKH đến tài nguyên nước trên lưu vực sông Trà Khúc.

Cần thiết phải xây dựng quy trình vận hành liên hồ mới để thích ứng với các kịch bản biến đổi khí hậu, nhằm đảm bảo cung cấp nước trong mùa khô và phòng chống lũ lụt trong mùa mưa.

Biến đổi khí hậu (BĐKH) có khả năng làm gia tăng các hiện tượng khí hậu cực đoan, do đó cần chú trọng đến việc thích ứng với BĐKH Việc xây dựng các đề án đối phó với BĐKH là rất quan trọng để đảm bảo nguồn cung cấp nước và phòng chống lũ lụt trong tương lai.

Nghiên cứu hiện tại chỉ tập trung vào việc đánh giá chế độ dòng chảy của năm vùng thượng lưu trạm thủy văn Sơn Giang theo kịch bản biến đổi khí hậu Do hạn chế về thời gian và khối lượng công việc lớn, tác giả chưa thể thực hiện đánh giá chất lượng nước cũng như phân tích sâu hơn về các tiểu lưu vực và khu vực hạ lưu của trạm thủy văn này.

Định dạng
Số trang	80
Dung lượng	7,8 MB