Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 218-226 218 Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến biến đổi tài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy Nguyễn Thanh Sơn 1, *, Ngô Chí Tuấn 1 , Văn Thị Hằng 2 , Nguyễn Ý Như 1 1 Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam 2 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, 62 Nguyễn Chí Thanh, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 29 tháng 4 năm 2011 Tóm tắt. Nghiên cứu phân tích sự biến đổi của tài nguyên nước trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy dưới tác động của biến đổi khí hậu. Trong đó bộ số liệu kịch bản từ nhóm nghiên cứu REMOCLIC được hiệu chỉnh để phục vụ cho bài toán thủy văn. Số liệu sau khi hiệu chỉnh được đưa vào mô hình NAM, được lựa chọn làm công cụ chính, và tiến hành phân tích sự biến đổi các đại lượng thủy văn theo kịch bản cho thời kỳ tương lai 2020, 2050 so với giai đoạn nền từ 1970-1999. Kết quả phân tích cho thấy xu hướng tăng mạnh các hiện tượng cực đoan, cụ thể dòng chảy lũ tăng mạnh trong khi dòng chảy kiệt giảm. Từ khóa: NAM, REMOCLIC, Nhuệ - Đáy, Biến đổi khí hậu. 1. Mở đầu 1 Lưu vực sông Nhuệ - Đáy trải dài từ 18 0 15'00'' đến 20 0 10'30'' vĩ độ Bắc; 103 0 45'20'' đến 105 0 15'20'' kinh độ Đông. Đây là là hai con sông rất quan trọng trong việc tưới tiêu và điều hoà nước cho một số tỉnh phía Bắc. Lưu vực của hai con sông đi qua 5 tỉnh và thành phố: Hoà Bình, Hà Nội, Hà Nam, Nam Định và Ninh Bình (hình 1). Trong những năm gần đây, tài nguyên nước trên sông Nhuệ - Đáy thay đổi rất rõ rệt cả về chất và lượng, điều này ảnh hưởng xấu đến tình hình kinh tế, xã hội và môi trường sống trong khu vực hai con sông chảy qua. Bên cạnh đó, _______ * Tác giả liên hệ. ĐT: 84-4-38584943. E-mail: sonnt@vnu.edu.vn chúng lại có tầm ảnh hưởng rất quan trọng đối với các tỉnh phía Bắc nằm trong lưu vực, đặc biệt các tỉnh ở hạ lưu. Chính vì vậy việc xem xét tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước là một vấn đề cấp thiết đặt ra cho các nhà quản lý tài nguyên nước. Nghiên cứu này ứng dụng mô hình MIKE NAM để khảo sát biến động tài nguyên nước thông qua các kịch bản biến đổi khí hậu trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy. 2. Phương pháp nghiên cứu 2.1. Kịch bản biến đổi khí hậu Biến đổi khí hậu, theo cách sử dụng của IPCC, chỉ sự biến đổi trong trạng thái khí hậu nhận biết được thông qua những thay đổi về giá N.T. Sơn và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 218-226 219 trị trung bình hoặc tính chất của nó diễn ra trong một thời đoạn dài hàng thập kỷ hoặc hơn thế. Nó chỉ ra bất cứ thay đổi nào của khí hậu theo thời gian cho dù là do biến đổi tự nhiên hay do tác động của con người. Hình 1. Bản đồ hệ thống lưu vực sông Nhuệ - Đáy. N.T. Sơn và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 218-226 220 Theo Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam [1] các kịch bản phát thải khí nhà kính chọn để tính toán xây dựng kịch bản cho khí hậu 7 vùng của Việt Nam là kịch bản phát thải thấp (kịch bản B1), kịch bản phát thải trung bình của nhóm các kịch bản phát thải trung bình (kịch bản B2) và kịch bản phát thải trung bình của nhóm các kịch bản phát thải cao (kịch bản A2). Dựa vào các điều kiện tự nhiên, tình hình kinh tế xã hội, dân số và mức độ quan tâm đến môi trường của khu vực. Trong nghiên cứu này đã lựa chọn 2 kịch bản đánh giá mức độ ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước: kịch bản phát thải cao (A2) và kịch bản phát thải trung bình (A1B). Các kịch bản được lựa chọn để tính toán tác động của biến đổi khí hậu tới tài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy được kế thừa từ nhóm nghiên cứu REMOCLIC của GS.TS. Phan Văn Tân. 2.2. Mô hình NAM NAM là mô hình mưa - dòng chảy thuộc nhóm phần mềm của Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI). Nó được xem như là mô hình dòng chảy tất định, tập trung và liên tục cho mô phỏng mưa - dòng chảy dựa theo cấu trúc bán kinh nghiệm [2, 4]. Để đánh giá sự thay đổi thuộc tính thủy văn của lưu vực, nghiên cứu thực hiện chia lưu vực thành nhiều lưu vực con khép kín. Quá trình diễn toán thực hiện bởi mô dun diễn toán thủy động lực trong kênh của MIKE 11 [3, 4]. Phương pháp này cho phép sử dụng các bộ thông số khác nhau trong mô hình NAM cho mỗi một lưu vực con, do đó nó được xem là mô hình phân bố. Trên cơ sở tổng quan này, với tài liệu khí tượng thủy văn và địa hình hiện có, mô hình NAM được lựa chọn để khảo sát sự biến động tài nguyên nước theo các kịch bản Biến đổi khí hậu A1B và A2 đến năm 2020 và 2050. 3. Kết quả mô phỏng ảnh hưởng của biến đổi khí hậu tới biến động tài nguyên nước 3.1. Chuẩn bị số liệu Đối với mô hình NAM, các số liệu yêu cầu phục vụ cho mô hình gồm: Thông tin lưu vực: Số liệu về diện tích lưu vực; Số liệu khí tượng: bốc hơi tiềm năng và mưa ngày quan trắc tại các trạm khí tượng trên lưu vực; Số liệu thủy văn: lưu lượng trung bình ngày tại các trạm thủy văn chính trên hệ thống. Để xác định lại bộ thông số của lưu vực, nghiên cứu tiến hành kiểm tra một lần nữa bằng mô hình thủy lực, trong nghiên cứu này sử dụng MIKE 11. Yêu cầu số liệu đầu vào của MIKE 11 bao gồm: Tài liệu địa hình lòng dẫn; Mạng lưới sông và sơ đồ thủy lực; Điều kiện biên: biên trên là quá trình lưu lượng tại các vị trí thượng lưu, biên dưới: Quá trình mực nước tại trạm thủy văn hạ lưu; Tài liệu khí tượng thủy văn 3.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Sử dụng phương pháp thử sai và dùng chỉ tiêu Nash – Sutcliffe (1970) để đánh giá khả năng mô phỏng của mô hình: 2 ,, 2 1 2 , 1 1 n obs i sim i i n obs i obs i QQ R QQ trong đó: Qobs, i: lưu lượng thực đo tại thời điểm thứ i; Qsim, i: lưu lượng tính toán tại thời điểm thứ i; obs Q : lưu lượng thực đo trung bình các thời đoạn. . Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 21 8-2 26 218 Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến biến đổi tài nguyên nước lưu vực sông Nhuệ - Đáy Nguyễn Thanh. bản biến đổi khí hậu trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy. 2. Phương pháp nghiên cứu 2.1. Kịch bản biến đổi khí hậu Biến đổi khí hậu, theo cách sử dụng của IPCC, chỉ sự biến đổi trong trạng thái khí. 2011 Tóm tắt. Nghiên cứu phân tích sự biến đổi của tài nguyên nước trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy dưới tác động của biến đổi khí hậu. Trong đó bộ số liệu kịch bản từ nhóm nghiên cứu REMOCLIC được