2015.10.27 - 5516 lượt xem
Phạm vi tính toán cân bằng nước là toàn bộ vùng nghiên cứu thuộc 6 lưu vực sông gồm sông Đà, sông Thao, sông Lô Gâm Chảy, sông Cầu – Thương – Lục Nam, sông Mã – Mê Kông – Bôi và Bằng Giang Kỳ Cùng. Tác động từ phía Trung Quốc được thể hiện thông qua chuỗi dòng chảy đến từ nước bạn.
Sơ đồ về 6 lưu vực sông trên địa bàn vùng nghiên cứu như sau:
.jpg)
Hình 1. Phạm vi tính toán cân bằng nước trên vùng nghiên cứu Hình 2. Sơ đồ cân bằng nước vùng núi và trung du phía Bắc trên mô hình WEAP
WEAP tính toán cân bằng cả tổng lượng và chất lượng nước trên lưu vực sông cho tất cả các nút với bước thời gian hàng tháng. Nước sử dụng để đáp ứng nhu cầu cho các hộ sử dụng nước có tiêu hao và không tiêu hao dựa trên mức độ ưu tiên sử dụng nước, lượng nước đến và các ràng buộc khác. Phương pháp tính toán cân bằng nước: Cân bằng nước trên lưu vực sông là sự đánh giá giữa lượng nước đến và lượng nước dùng tại từng khu sử dụng nước trên lưu vực để từ đó đề xuất được các giải pháp công trình tích trữ, phân phối nước đáp ứng được các nhu cầu dùng nước. Trong dự án đã sử dụng mô hình WEAP (Water Evaluation and Planning) để tính toán cân bằng nước, cơ chế vật lý và toán học tính toán cân bằng nước cho giai đoạn hiện tại, giai đoạn 2020, 2030. Trong các giai đoạn được tính toán cho 2 trường hợp là không và có xem xét đến tác động của BĐKH đến nhu cầu nước và lượng nước đến
Bởi vì bước thời thời gian sử dụng trong mô hình là tương đối dài (tháng), tất cả các dòng được cho là xảy ra đồng thời. Do đó, các khu sử dụng nước có thể rút nước từ sông, tiêu thụ một phần, trả lại sông phần còn lại về sông (dòng chảy hồi quy). Dòng chảy hồi quy này sẵn sàng để sử dụng trong cùng một tháng cho nhu cầu hạ lưu.
Mô hình WEAP sử dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính để tính toán xác định được giải pháp trong đó đáp ứng ở mức độ cao nhất có thể nhu cầu nước của các hộ dùng nước khác nhau. Nhà quản lý hệ thống cần xác định mức độ ưu tiên cho từng hộ sử dụng nước để làm căn cứ cho mô hình tính toán, xác định lượng nước phân bổ cho từng hộ tại từng thời đoạn.
Thiết lập sơ đồ tính toán cân bằng nước: Sơ đồ tính toán cân bằng nước là toàn bộ vùng trung du và miền núi phía Bắc, bao gồm 49 khu tiểu lưu vực trong 6 lưu vực sông của vùng nghiên cứu, 4 điểm nhập lưu từ Trung Quốc trên các sông Đà, sông Thao, sông Lô - Gâm, 49 khu sử dụng nước, 13 hồ chứa nước lớn, 49 nút hồi quy, 10 trạm kiểm tra trên lưu vực. Thời đoạn tính toán cân bằng nước là 40 năm từ 1961-2010. Bước tính toán trong mô hình cân bằng nước là tháng.
a) Mạng lưới sông ngòi được nghiên cứu tính toán trong mô hình WEAP bao gồm: Sông Mã trên địa bàn các tỉnh Điện Biên, Sơn La và Hòa Bình; Sông Mê Kông trên địa bàn tỉnh Điện Biên; Sông Đà từ biên giới Việt Trung đến ngã 3 Trung Hà; Sông Thao từ biên giới Việt – Trung đến Trung Hà; Sông chảy từ Yên Bái đến ngã 3 Đoan Hùng; Sông Lô từ Hà Giang đến Việt Trì; Sông Gâm từ Bắc Mê đến ngã 3 sông Lô – sông Gâm; Sông Cầu từ ranh giới giữa Thái Nguyên và Bắc Kạn đến Phả Lại; Sông Thương từ Hữu Lũng đến Phả Lại; Sông Lục Nam từ Lục Ngạn đến ngã 3 sông Thương – sông Lục Nam; Sông Quây Sơn trên địa bàn huyện Trùng Khánh (Lạng Sơn); Sông Bằng Giang trên địa bàn tỉnh Cao Bằng, Bắc Kạn; Sông Kỳ Cùng trên địa bàn tỉnh Lạng Sơn và huyện Na Rì tỉnh Bắc Kạn.
b) Dòng chảy đến từ các lưu vực sông:
- Dòng chảy đến từ Trung Quốc trên các sông Đà, Thao, Lô được xác định dựa vào các trạm thực đo Lai Châu (sông Đà), Lào Cai (sông Thao), Đạo Đức (sông Lô) trong chuỗi năm từ 1961-2010
- Dòng chảy đến từ 49 tiểu lưu vực trên địa phận của Việt Nam được tính toán bằng mô hình mưa – dòng chảy (NAM) cũng cho chuỗi 50 năm từ 1961-2010. Chuỗi năm tính toán từ 1960-2010 (50 năm), bước thời gian của dòng chảy đến là ngày. Mô hình NAM sau khi đã được hiệu chỉnh và kiểm định được dùng để tính toán lưu lượng đến trên 49 tiểu lưu vực trong chuỗi năm từ 1961-2010. Dòng chảy đến trên các tiểu lưu vực là biên đầu vào trong mô hình cân bằng nước WEAP.
- Vị trí, quy mô các hồ chứa được đưa vào nghiên cứu trong nhiệm vụ này bao gồm 8 hồ chứa lớn trên vùng nghiên cứu là Hòa Bình, Sơn La, Thác Bà, Tuyên Quang, Núi Cốc, Nà Cáy, Tà Keo và Cấm Sơn.
- Tỷ lệ dòng chảy hồi quy từ các khu vực dùng nước: Đây là đại lượng không đo đếm được nên được xác đinh thử dần thông qua việc hiệu chỉnh mô hình. Trong nghiên cứu này tỷ lệ dòng chảy được xác định dao động từ 18-22%, tùy thuộc vào từng khu vực.
Nhu cầu dùng nước trên các tiểu lưu vực: Nhu cầu dùng nước được tính toán cho 12 tháng trong năm, với bước tính toán là tháng. Chuỗi năm tính toán trong mô hình là từ 1961-2010. Nhu cầu nước không tính toán cho từng năm mà được tính toán cho các giai đoạn hiện tại, 2020 và 2030. Như vậy ứng với mỗi giai đoạn, nhu cầu nước cho từng khu thủy lợi là không đổi trong chuỗi năm tính toán.
Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình cân bằng nước: Để đánh giá sự phù hợp về kết quả tính toán của mô hình WEAP và tính khả thi khi sử dụng mô hình trong tính toán, nghiên cứu sử dụng lưu lượng thực đo trên các trạm để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình. Các trạm đo lưu lượng được sử dụng bao gồm 10 trạm, trong đó sông Đà 2 trạm, sông Thao 1 trạm, sông Chảy 1 trạm, sông Gâm 1 trạm, sông Lô 2 trạm, sông Kỳ Cùng 1 trạm, sông Lục Nam 1 trạm và sông Cầu 1 trạm. Mô hình được hiệu chỉnh dựa vào số liệu thực đo từ 10 trạm trên trong 10 năm từ 1962-1971. Kết quả hiệu chỉnh mô hình cho thấy sự phù hợp giữa lưu lượng tính toán và thực đo của các trạm. Trước khi áp dụng mô hình để đánh giá cân bằng nước trên các lưu vực, mô hình được kiểm định trong 10 năm, từ 1972-1981. Kết quả kiểm định mô hình cũng cho độ chính xác tương tự như trong giai đoạn hiệu chỉnh mô hình. Mô hình có thể sử dụng để tính toán cân bằng nước cho vùng nghiên cứu.
Kết quả tính toán cân bằng nước giai đoạn hiện tại: Với chuỗi năm tính toán là 50 năm từ 1960 đến 2010, kết quả tính toán cân bằng nước cho thấy hầu hết các lưu vực trên vùng nghiên cứu là đủ nước. Việc thiếu nước chỉ xuất hiện ở 6 tiểu lưu vực sau: Hạ Núi Cốc, Thượng Núi Cốc, Thượng sông Cầu, Thác Huống (hạ sông Cầu), Thượng sông Thương và Sông Lục Nam. Chi thiết về các năm thiếu nước, số tháng thiếu nước, tỷ lệ thiếu nước trong các tháng như sau:
· Tiểu lưu vực Hạ Núi Cốc: Trong 50 năm tính toán, thì tiểu lưu vực Hạ Núi Cốc thiếu nước trong 10 năm, tổng số tháng thiếu nước là 30 tháng/ 600 tháng tính toán. Năm có số tháng thiếu nước nhiều nhất là năm 1989, thiếu cả 12 tháng. Nhiều năm chỉ thiếu 1 tháng (1963, 1977, 1994, 2000). Các tháng hay bị thiếu nước là tháng 4 và tháng 5. Bình quân khả năng đáp ứng yêu cầu nước trong các tháng bị thiếu nước là 62%.
Đánh giá tác động của BĐKH đến cân bằng nước: Để đánh giá tác động của BĐKH đến cân bằng nước trên vùng Trung du và Miền núi Bắc Bộ, nghiên cứu này đã tính toán cân bằng nước trên vùng nghiên cứu cho giai đoạn đến năm 2030, phương thức tính toán như sau:
- Tính toán cân bằng nước trong trường hợp chưa xem xét tác động của BĐKH cho giai đoạn nền từ 1980-1999, xác định mức độ thiếu nước trên các tiểu lưu vực.
- Tính toán cân bằng nước trong trường hợp có xem xét tác động của BĐKH đến năm 2030 theo kịch bản B2, xác định mức độ thiếu nước trên các tiểu lưu vực.
Với sự thay đổi của nhiệt độ và mưa theo kịch bản B2, tiến hành tính toán dòng chảy được sinh ra từ mưa trên các tiểu lưu vực với thời đoạn nền là 1980-2000. Kết quả tính toán dòng chảy trên các lưu vực sông có xét đến BĐKH trong giai đoạn đến năm 2030 so với trường hợp không xét đến ảnh hưởng của BĐKH cho thấy trong các tháng I và tháng II lượng dòng chảy ở các lưu vực sông biến đổi ít, trừ trên sông Lục Nam lượng dòng chảy giảm 11%. Trong các tháng từ tháng III đến tháng VI lượng dòng chảy giảm khoảng 5-10%. Các tháng VII đến tháng IX lượng dòng chảy tăng từ 2-10%. Các tháng còn lại biến đổi ít.
Kết quả tính toán cân bằng nước đã cho thấy việc thiếu nước xảy ra trên 5 tiểu vùng là Hạ Núi Cốc, Thượng Núi Cốc, Thượng sông Cầu, Hạ sông Cầu và lưu vực sông Lục Nam. Mức độ thiếu nước trên các khu trong giai đoạn nền và trong tính đến BĐKH đến năm 2030 như sau:
|
TT |
Hạng mục |
Các năm thiếu nước |
Số năm thiếu nước |
Số tháng thiếu nước |
Lưu lượng thiếu (m3/s) |
Chênh lệch (m3/s) |
|
1 |
Giai đoạn nền 1980-1999 |
1988, 1989 |
2 |
19 |
83,1 |
|
|
2 |
Giai đoạn 2030 |
1988, 1989, 1990, 1992, 1994 |
6 |
26 |
130 |
47 |
|
TT |
Hạng mục |
Các năm thiếu nước |
Số năm thiếu nước |
Số tháng thiếu nước |
Lưu lượng thiếu (m3/s) |
Chênh lệch (m3/s) |
|
1 |
Giai đoạn nền 1980-1999 |
Tất cả các năm trừ 1985 |
19 |
66 |
147 |
|
|
2 |
Giai đoạn 2030 |
Tất cả các năm trừ 1985 |
19 |
67 |
163 |
16 |
|
TT |
Hạng mục |
Các năm thiếu nước |
Số năm thiếu nước |
Số tháng thiếu nước |
Lưu lượng thiếu (m3/s) |
Chênh lệch (m3/s) |
|
1 |
Giai đoạn nền 1980-1999 |
|
5 |
10 |
69 |
|
|
2 |
Giai đoạn 2030 |
|
12 |
24 |
152 |
83 |
|
TT |
Hạng mục |
Các năm thiếu nước |
Số năm thiếu nước |
Số tháng thiếu nước |
Lưu lượng thiếu (m3/s) |
Chênh lệch (m3/s) |
|
1 |
Giai đoạn nền 1980-1999 |
|
3 |
4 |
37 |
|
|
2 |
Giai đoạn 2030 |
|
6 |
10 |
80 |
43 |
|
TT |
Hạng mục |
Các năm thiếu nước |
Số năm thiếu nước |
Số tháng thiếu nước |
Lưu lượng thiếu (m3/s) |
Chênh lệch (m3/s) |
|
1 |
Giai đoạn nền 1980-1999 |
|
4 |
4 |
14 |
|
|
2 |
Giai đoạn 2030 |
|
14 |
23 |
155 |
141 |
Kết luận: Từ việc nghiên cứu tính toán cân bằng nước trên lưu vùng núi và trung du Bắc Bộ trong chuỗi 50 năm từ 1960-2010 rút ra các nhận xét sau đây:
- Việc tính toán cân bằng nước đã được thực hiện với chuỗi thời gian đủ dài để bao trùm cả các giai đoạn nhiều nước, trung bình nước và ít nước.
- Mô hình tính toán cân bằng nước đã được hiệu chỉnh trong 10 năm, kiểm định 10 năm, đảm bảo độ tin cậy trước khi đưa vào tính toán phân tích trong nghiên cứu.
- Các lưu vực sông Đà, sông Thao, sông Lô – Gâm – Chảy, sông Mã – Mê Kông – Bôi, Bằng Giang – Kỳ Cùng hầu hết là đủ nước trong tất cả các năm tính toán.
- Riêng lưu vực sông Cầu – Thương – Lục Nam bị thiếu nước khá nghiêm trọng. Với diện tích lưu vực không lớn (xấp xỉ 1.117.000ha), lượng mưa bình quân trên lưu vực thấp so với các lưu vực lân cận 1400-1800mm, nên tiềm năng nguồn nước trên lưu vực sông Cầu – Thương – Lục Nam là nhỏ. Tuy nhiên, do địa hình vùng đồi thuận lợi cho việc canh tác nông nghiệp, nên diện tích đất nông nghiệp khá lớn 181.940ha, chiếm xấp xỉ 16% diện tích tự nhiên, do đó yêu cầu nước cho nông nghiệp trên lưu vực rất lớn. Đây là các nguyên nhân chính dẫn đến sự thiếu nước trên lưu vực sông Cầu – Thương – Lục Nam.
Dưới tác động của biến đổi khí hậu, mức độ thiếu nước trên lưu vực sông Cầu – Thương – Lục Nam càng nghiêm trọng hơn, số năm thiếu nước, số tháng thiếu nước và lưu lượng thiếu đều tăng lên.
Nguồn: TS. Lê Viết Sơn – Trưởng phòng – Phòng QHLVS Bắc Bộ - Viện QHTL