Luận văn Ứng dụng mô hình SWAT đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy và bùn cát vào hồ thủy điện Nậm Mức trên sông Nậm Mức
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
PHÙNG THỊ THU TRANG
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN
ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN DÒNG CHẢY VÀ BÙN CÁT VÀO HỒ THỦY
ĐIỆN NẬM MỨC TRÊN SÔNG NẬM MỨC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội, 2017
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
PHÙNG THỊ THU TRANG
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN
ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN DÒNG CHẢY VÀ BÙN CÁT VÀO HỒ THỦY
ĐIỆN NẬM MỨC TRÊN SÔNG NẬM MỨC
Chuyên ngành: Thủy văn học
Mã số: 60440224
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Huỳnh Thị Lan Hương
Hà Nội, 2017
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan
Những nội dung trong luận văn này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn
của PGS.TS. Huỳnh Thị Lan Hương. Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều được
trích dẫn nguồn gốc rꢀ ràng. Cꢁc nội dung nghiên cứu và kết quả trong luận văn này
là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào.
Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả
Phùng Thị Thu Trang
i
LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ: “Ứng dụng Mô hình SWAT đꢀnh giꢀ tꢀc động của biến đổi
khí hậu đến dòng chảy và bùn cát vào hồ thủy điện Nậm Mức trên sông Nậm Mức”
đã được hoàn thành. Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn,
học viên đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô, bạn bè và gia đình.
Trước hết học viên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo PGS.TS.
Huỳnh Thị Lan Hương đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ trong quá trình nghiên
cứu và hoàn thành luận văn.
Học viên cũng chân thành cảm ơn tới các anh chị đồng nghiệp, bạn bè ở
Trung tâm Nghiên cứu Biến đổi khí hậu và Phòng Khoa học, Đào tạo và Hợp tác
quốc tế, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu đã hỗ trợ chuyên
môn, thu thập tài liệu liên quan để luận văn được hoàn thành.
Xin gửi lời cảm ơn cꢀc thầy cô giáo Khoa Khí tượng – Thủy văn – Hải
dương học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã
giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện và hướng dẫn học viên hoàn thành
chương trình học tập và thực hiện luận văn.
Trong khuôn khổ một luận văn, do thời gian và điều kiện hạn chế nên không
tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, học viên rất mong nhận được những ý kiến đóng
góp quý báu của các thầy cô giáo và đồng nghiệp.
Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả
Phùng Thị Thu Trang
ii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................ii
MỤC LỤC.....................................................................................................................iii
DANH MỤC BẢNG......................................................................................................v
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN.........................................................................................4
1.1. Tổng quan khu vực nghiên cứu................................................................... 4
1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên............................................................................... 4
1.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội................................................................................ 9
1.2. Tổng quan các nghiên cứu về bùn cát trong và ngoài nƣớc ...................... 13
1.2.1. Tổng quan các nghiên cứu về bùn cát trên thế giới..................................... 13
1.2.2. Tổng quan các nghiên cứu về bùn cát ở Việt Nam...................................... 14
1.3. Tổng quan về biến đổi khí hậu và kịch bản biến đổi khí hậu.................... 17
1.3.1. Kịch bản biến đổi khí hậu Việt Nam ........................................................... 17
1.3.2. Kịch bản biến đổi khí hậu khu vực nghiên cứu........................................... 20
1.4. Khung nghiên cứu ..................................................................................... 25
CHƢƠNG II: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ NGUỒN SỐ LIỆU .............26
2.1. Giới thiệu mô hình nghiên cứu (mô hình SWAT) ..................................... 26
2.2 Tình hình số liệu, dữ liệu khu vực nghiên cứu........................................... 44
2.2.1. Tình hình số liệu lưu lượng và bùn cát khu vực nghiên cứu.........................44
2.2.2. Tình hình số liệu, dữ liệu cho thời kì nền........................................................ 47
2.2.3. Tình hình số liệu, dữ liệu cho kịch bản ........................................................... 47
2.3. Thiết lập tính toán dòng chảy và bùn cát khu vực nghiên cứu.................. 48
2.3.1. Thiết lập mô hình .............................................................................................. 48
iii
2.3.2. Hiệu chỉnh và kiểm địnꢀ ꢁộ thông số mô hình................................................53
CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH ĐẾN DÒNG CHẢY VÀ
BÙN CÁT vào hồ thủy điện nậm mức trên SÔNG NẬM MỨC ............................ 64
3.1. Tính toán dòng chảy và bùn cát thời kỳ nền 1986 - 2005 .......................... 64
3.1.1. Kết quả tính toán dòng chảy thời kỳ nền .........................................................64
3.1.2. Kết quả tính toán bùn cát thời kỳ nền.............................................................. 64
3.2. Tính toán dòng chảy và bùn cát theo các kịch bản biến đổi khí hậu......... 64
3.2.1. Xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu lượng mưa và nꢀiệt độ.......................... 64
3.2.2. Kết quả tính toán dòng chảy và bùn cát theo kịch bản biến đổi khí hậu .......72
3.3. Đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy và bùn cát ........... 80
3.3.1. Kꢀung đánꢀ giá tác động của biến đổi khí hậu...............................................80
3.3.2. Tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy .................................................81
3.3.3 Tác động của biến đổi khí hậu đến bùn cát....................................................84
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................87
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 89
iv
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Lưu lượng nước trung bình tháng trung bình nhiều năm tại cửa ra ...............7
Bảng 1.2: Các trị số đặc trưng trong năm 2016 .............................................................. 8
Bảng 1.3: Biến đổi của nhiệt độ trung bình năm (oC) so với thời kỳ 1986 – 2005......21
Bảng 1.4: Biến đổi của lượng mưa năm (%) so với thời kỳ 1986-2005.......................24
Bảng 2.1: Diện tích và % của từng loại đất trong khu vực nghiên cứu ........................ 52
Bảng 2.2: Các loại hình sử dụng đất trên lưu vực nghiên cứu......................................52
Bảng 2.3: Tiêu chuẩn phân loại mức độ chính xác của kết quả mô phỏng
theo các chỉ số NSI và PBIAS.......................................................................................54
Bảng 2.4: Nhóm các thông số sau khi hiệu chỉnh........................................................ 58
Bảng 2.5: Đꢀnh giꢀ kết quả mô phỏng dòng chảy giai đoạn hiệu chỉnh và kiểm định
của khu vực nghiên cứu ................................................................................................ 60
Bảng 2.6: Nhóm các thông số sau khi hiệu chỉnh đối với dòng chảy bùn cát ..............61
Bảng 2.7: Đꢀnh giꢀ kết quả mô phỏng bùn cꢀt giai đoạn hiệu chỉnh và kiểm định của
khu vực nghiên cứu.......................................................................................................63
Bảng 3.1:Cꢀc mô hình được sử dụng trong tính toán cập nhật KBBĐKH...................66
Bảng 3.2: Sự thay đổi lượng mưa (%) của các thời kì theo các kịch bản
so với thời kì nền...........................................................................................................70
Bảng 3.3: Sự thay đổi nhiệt độ trung bình (oC) của các thời kì theo các kịch bản so với
thời kì nền......................................................................................................................70
Bảng 3.4: Sự thay đổi nhiệt độ tối cao trung bình (oC) của các thời kì theo các kịch
bản so với thời kì nền....................................................................................................71
Bảng 3.5: Sự thay đổi nhiệt độ tối thấp trung bình (oC) của các thời kì theo các kịch
bản so với thời kì nền....................................................................................................71
Bảng 3.6: Thay đổi dòng chảy trung bình tháng thời đoạn ứng với các kịch bản so với
thời kì nền (m3/s) ..........................................................................................................77
Bảng 3.7: Tỷ lệ thay đổi dòng chảy trung bình tháng thời đoạn ứng với các kịch bản so
với thời kì nền (%) ........................................................................................................77
v
Bảng 3.8: Thay đổi tổng lượng bùn cát trung bình tháng thời đoạn ứng với các kịch
bản so với thời kì nền (m3/s).........................................................................................81
Bảng 3.9: Tỷ lệ thay đổi tổng lượng bùn cát trung bình tháng thời đoạn ứng với các
kịch bản so với thời kì nền (%) .....................................................................................81
Bảng 3.10: Dòng chảy và Tỷ lệ thay đổi dòng chảy trung bình năm thời đoạn ứng với
các kịch bản so với thời kì nền (%)...............................................................................81
Bảng 3.11: Dòng chảy và Tỷ lệ thay đổi dòng chảy mùa lũ thời đoạn ứng với các kịch
bản so với thời kì nền (%)............................................................................................. 82
Bảng 3.12: Dòng chảy và Tỷ lệ thay đổi dòng chảy trung bình mùa kiệt thời đoạn ứng
với các kịch bản so với thời kì nền (%) ........................................................................83
Bảng 3.13: Dòng chảy và Tỷ lệ thay đổi bùn cꢀt trung bình năm thời đoạn ứng với các
kịch bản so với thời kì nền (%) .....................................................................................84
Bảng 3.14: Dòng chảy và Tỷ lệ thay đổi bùn cꢀt mùa lũ thời đoạn ứng với các kịch bản
so với thời kì nền (%)....................................................................................................85
Bảng 3.15: Bùn cát và Tỷ lệ thay đổi dòng chảy trung bình mùa kiệt thời đoạn ứng với
các kịch bản so với thời kì nền (%)...............................................................................86
vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Bản đồ tỉnh Điện Biên.....................................................................................4
Hình 1.2: Biến đổi của nhiệt độ trung bình năm (oC) theo kịch bản RCP4.5 ..............21
Hình 1.3: Biến đổi của nhiệt độ trung bình năm (oC) theo kịch bản RCP8.5 ..............21
Hình 1.4: Biến đổi nhiệt độ tối cao trung bình năm (oC) theo kịch bản RCP4.5 .........22
Hình 1.5: Biến đổi nhiệt độ tối cao trung bình năm (oC) theo kịch bản RCP8.5 .........22
Hình 1.6: Biến đổi nhiệt độ tối thấp trung bình năm (oC) theo kịch bản RCP4.5........23
Hình 1.7: Biến đổi nhiệt độ tối thấp trung bình năm (oC) theo kịch bản RCP8.5........23
Hình 1.8: Biến đổi của lượng mưa năm theo kịch bản RCP4.5....................................24
Hình 1.9: Biến đổi của lượng mưa năm theo kịch bản RCP8.5....................................25
Hình 1.10: Sơ đồ khối tính dòng chảy và bùn cát gia nhập hồ chứa ............................25
Hình 2.1: Sơ đồ phát triển của mô hình SWAT............................................................28
Hình 2.2: Sự khác nhau giữa phân phối độ ẩm theo chiều sâu mô phỏng theo Green
và Ampt và thực tế. .......................................................................................................32
Hình 2.3: Diễn biến bùn cát khu vực nghiên cứu .........................................................44
Hình 2.4: Tiến trình mô phỏng SWAT .........................................................................48
Hình 2.5: Bản đồ DEM khu vực nghiên cứu ................................................................49
Hình 2.6: Cꢀc trạm khí tượng........................................................................................50
Hình 2.7: Cꢀc trạm thủy văn .........................................................................................50
Hình 2.8: Bản đồ phân chia lưu vực thành các tiểu lưu vực.........................................50
Hình 2.9: Bản đồ thổ nhưỡng........................................................................................51
Hình 2.10: Bản đồ sử dụng đất......................................................................................51
Hình 2.11: Sự thay đổi lưu lượng với các chỉ số CH_N1 khác nhau............................55
Hình 2.12: Sự thay đổi lưu lượng với các chỉ số ALPHA_BF khác nhau....................56
Hình 2.13: Sự thay đổi lưu lượng với các chỉ số OV_N khác nhau .............................56
Hình 2.14: Sự thay đổi lưu lượng với các chỉ số CN2 khác nhau.................................57
Hình 2.15: Sự thay đổi lưu lượng với các chỉ số GW_DELAY khác nhau..................57
Hình 2.16: Lưu lượng thực đo và mô phỏng giai đoạn hiệu chỉnh...............................58
Hình 2.17: Tương quan giữa lưu lượng thực đo và mô phỏng .....................................59
Hình 2.18: Lưu lượng thực đo và mô phỏng giai đoạn kiểm định................................59
Hình 2.19:Tương quan giữa lưu lượng thực đo và mô phỏng ......................................60
vii
Hình 2.20: Tổng lượng bùn cát thực đo và mô phỏng giai đoạn hiệu chỉnh ................61
Hình 2.21: Tương quan giữa Tổng lượng bùn cát thực đo và mô phỏng .....................61
Hình 2.22:Tổng lượng bùn cát thực đo và mô phỏng giai đoạn kiểm định..................62
Hình 2.23:Tương quan giữa tổng lượng bùn cát thực đo và mô phỏng........................62
Hình 3.1: Sơ đồ chi tiết hóa động lực ...........................................................................65
Hình 3.2: Kịch bản RCP 4.5..........................................................................................72
Hình 3.3: Kịch bản RCP 8.5.........................................................................................72
Hình 3.4: Kết quả tính toán dòng chảy tháng-Kịch bản RCP4.5..................................75
Hình 3.5: Kết quả tính toꢀn thay đổi dòng chảy-Kịch bản RCP4.5..............................75
Hình 3.6: Kết quả tính toán dòng chảy tháng-Kịch bản RCP8.5..................................76
Hình 3.7: Kết quả tính toꢀn thay đổi dòng chảy-Kịch bản RCP8.5..............................76
Hình 3.9: Kết quả tính toán tổng lượng bùn cát tháng - Kịch bản RCP4.5 ..................79
Hình 3.10: Kết quả tính toꢀn thay đổi tổng lượng bùn cát - Kịch bản RCP4.5 ............79
Hình 3.11: Kết quả tính toán tổng lượng bùn cát tháng - Kịch bản RCP8.5 ................80
Hình 3.12: Kết quả tính toꢀn thay đổi tổng lượng bùn cát - Kịch bản RCP8.5 ............80
Hình 3.12: Sơ đồ khối đꢀnh giꢀ tꢀc động BĐKH lên dòng chảy, bùn cát ....................80
Hình 3.13: Dòng chảy trung bình năm ứng với các kịch bản biến đổi khí hậu ............81
Hình 3.14: Dòng chảy trung bình mùa lũ ứng với các kịch bản biến đổi khí hậu ........82
Hình 3.15: Dòng chảy trung bình mùa kiệt ứng với các kịch bản biến đổi khí hậu .....83
Hình 3.16: Tổng lượng bùn cꢀt trung bình năm ứng với các kịch bản biến đổi khí
hậu .................................................................................................................................84
Hình 3.17: Tổng lượng bùn cꢀt trung bình mùa lũ ứng với các kịch bản biến đổi khí
hậu .................................................................................................................................85
Hình 3.18: Tổng lượng bùn cát trung bình mùa kiệt ứng với các kịch bản biến đổi
khí hậu...........................................................................................................................86
viii
MỞ ĐẦU
1.
Giới thiệu
Biến đổi khí hậu làm gia tăng cꢀc hiện tượng thời tiết cực đoan, cꢀc thiên tai
trở nên khắc nghiệt và bất thường hơn. Mỗi khi xuất hiện chúng thường gây ra
những thiệt hại to lớn về con người và tài sản, ảnh hưởng lớn đến nền kinh tế - xã
hội trong khu vực, đôi khi là dẫn đến sự thụt lùi của nền kinh tế trong một vài năm.
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây đã có nhiều chương trình nghiên cứu khoa
học trọng điểm cấp Nhà nước (Chương trình KC08/16-20 của Bộ Khoa học Công
nghệ, Chương trình BĐKH/16-20 của Bộ Tài nguyên và Môi trường, Chương trình
Tây Nguyên 3, v.v…). Cꢀc đề tài thuộc các chương trình này đều chú trọng đến các
hiện tượng thời tiết cực đoan và cꢀc thiên tai: bão, lũ, lụt, hạn hán, nắng nóng...trên
toàn quốc; đꢀnh giꢀ tꢀc động của biến đổi khí hậu đến sự phát triển kinh tế xã hội
của vùng, tỉnh; đꢀnh giꢀ tꢀc động của biến đổi khí hậu đến cꢀc lĩnh vực như tài
nguyên nước, khí tượng thủy văn; cꢀc ngành như nông nghiệp, lâm nghiệp, công
nghiệp, năng lượng, giao thông vận tải, văn hóa, thể thao du lịch v.v…Tuy nhiên,
có rất ít các nghiên cứu đꢀnh giꢀ tꢀc động của biến đổi khí hậu đến bùn cát vào hồi
dưới tꢀc động của biến đổi khí hậu. Trong đó, dòng chảy bùn cꢀt trên lưu vực sông,
có xây dựng các công trình thủy lợi, thủy điện, có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đến
tuổi thọ của các công trình thủy lợi, thủy điện.
Bên cạnh đó, Việt Nam vẫn chưa có quy phạm hướng dẫn tính toꢀn dòng
chảy cꢀt bùn. Lượng bùn cꢀt đến hồ được xꢀc định trên cơ sở số liệu thực đo bùn cꢀt
lơ lửng tại cꢀc trạm thủy văn trên lưu vực hồ hoặc lưu vực tương tự. Lượng bùn cꢀt
di đꢀy lấy bꢁng 20-40% bùn cꢀt lơ lửng. Tuy nhiên, việc đo đạc lượng bùn cꢀt đến
hồ tại các trạm vẫn còn rất thiếu và chưa được đồng bộ. Vì vậy, kết quả tính toꢀn
khi thiết kế thường sai khꢀc nhiều so với thực tế xảy ra trong quꢀ trình vận hành hồ.
Đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang diễn ra hết sức rõ nét và phức tạp như
hiện nay, sự biến đổi của các hiện tượng khí tượng khí hậu đã làm ảnh hưởng không
nhỏ đến dòng chảy trên cꢀc lưu vực sông, do đó sẽ có những tꢀc động nhất định đến
dòng chảy bùn cꢀt đến hồ chứa.
Trong quꢀ khứ đã có một số công trình nghiên cứu dòng chảy rắn sông Đà và
bồi lắng bùn cꢀt hồ chứa Hòa Bình và Sơn La. Đây là hai hồ chứa đặc biệt có ý
1
nghĩa lớn, quy mô và mức độ quan trọng đối với sự phát triển kinh tế xã hội. Do đó,
số lượng các nghiên cứu về vấn đề bùn cát trong hai hồ chứa này tương đối phong
phú. Tuy nhiên, lưu vực sông Nậm Mức với nhà máy thủy điện Nậm Mức mới đưa
vào hoạt động lại chưa có nhiều cꢀc đꢀnh giꢀ, nghiên cứu cụ thể. Như chúng ta đã
biết, sông Nậm Mức là một phần của lưu vực sông Đà. Toàn bộ lưu vực vực nꢁm ở
Tây Bắc Bộ có tiềm năng lớn về đất đai, tài nguyên nước, thủy năng và rừng. Tuy
nhiên địa hình khu vực khá phức tạp, phần lớn là núi cao, bị chia cắt mạnh, độ dốc
lớn khó xây dựng cơ sở hạ tầng, nhất là hệ thống giao thông. Thời tiết khắc nghiệt,
chất lượng thực vật bị suy giảm do thiên tai bão, lũ lụt gây ra và có xu hướng ngày
càng ác liệt. Mưa lũ lớn gây xói mòn đất, xói lở bờ và gây ngập lụt nghiêm trọng,
mùa khô ít mưa gây hạn nặng. Không những thế, trong những năm gần đây biến đổi
khí hậu đã làm gia tăng nhiều kiểu thời tiết cực đoan ảnh hưởng trực tiếp cuộc sống
của người dân ở đây và sự phát triển kinh tế trong vùng. Biến đổi khí hậu đã ảnh
hưởng trực tiếp tới lưu lượng dòng chảy theo mùa và theo năm tại đây. Để chỉ ra
những tꢀc động đó như thế nào đến bùn cát thì cần phải hiểu được sự ảnh hưởng và
những biến đổi của khí hậu tꢀc động đến các yếu tố khí tượng thủy văn trên lưu vực.
Trong khi đó, số liệu về dòng chảy và bùn cꢀt trên lưu vực sông Nậm Mức được đo
đạc tương đối đầy đủ. Với số liệu lưu lượng nước có từ năm 1961-2012, số liệu bùn
cát có từ năm 1993-2012. Vì vậy, luận văn đã chọn phạm vi nghiên cứu tính toán
cho lưu vực sông Nậm Mức để làm thí điểm áp dụng cho việc đꢀnh giꢀ tꢀc động của
biến đổi khí hậu đến dòng chảy và bùn cát vào hồ thủy điện.
2.
Mục tiêu nghiên cứu
- Đꢀnh giꢀ được tꢀc động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy và bùn cát vào
hồ thủy điện Nậm Mức trên sông Nậm Mức.
3.
Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi không gian: tính từ thượng nguồn đến hồ thủy điện Nậm Mức trên
sông Nậm Mức.
- Phạm vi thời gian: thời kỳ nền 1986-2005 và dự tính theo các kịch bản biến
đổi khí hậu phiên bản năm 2016.
- Giới hạn phạm vi nghiên cứu: luận văn chỉ xét đến dòng chảy mặt và bùn cát
đến hồ thủy điện Nậm Mức trên sông Nậm Mức.
2
4.
Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp phân tích thống kê: Phương phꢀp này được sử dụng để tính
toꢀn đặc trưng dòng chảy và bùn cát theo thời gian và không gian;
- Phương pháp kế thừa: Kế thừa những số liệu, phương phꢀp, kết quả đã đạt
được từ các nghiên cứu trước đó phục vụ cho các nghiên cứu của đề tài.
- Phương pháp mô hình toán: Sử dụng mô hình SWAT để đꢀnh giꢀ tꢀc động
của biến đổi khí hậu đến dòng chảy và bùn cꢀt. Mô hình SWAT: được xây
dựng từ những năm 90 do tiến sỹ Jeff Arnold thuộc trung tâm nghiên cứu đất
nông nghiệp USDA - Agricultural Research Service (ARS) xây dựng. Mô
hình này được xây dựng để mô phỏng ảnh hưởng của việc quản lý sử dụng
đất đến nguồn nước, bùn cꢀt và hàm lượng chất hữu cơ trong đất trên hệ
thống lưu vực sông trong một khoảng thời gian nào đó. Việc sử dụng mô
hình này có khả năng mô phỏng lượng bùn cát gia nhập khu giữa hoặc bùn
cꢀt đến hồ. Từ đó, kết hợp với các kịch bản biến đổi khí hậu có thể đꢀnh giꢀ
được sự thay đổi dòng chảy và bùn cꢀt dưới tꢀc động của biến đổi khí hậu.
3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan khu vực nghiên cứu
1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nꢀiên
1)
Vị trí địa ꢀꢁ
Sông Nậm Mức là sông nhánh
cấp 1 của sông Đà, đoạn chảy qua địa
bàn tỉnh Điện Biên. Trong đó, sông Đà
chảy dọc theo thung lũng sâu giữa các
dãy núi cao. Đoạn sông Đà từ biên giới
Việt - Trung đến Lai Châu có 24 thác
ghềnh. Sau đó, sông cắt qua núi đꢀ vôi
tạo thành yên ngựa dài 20km, sâu 50m
tách khỏi bình nguyên Tà Pình bên trái
và Sín Chải bên phải, dọc theo sông,
trên đoạn này có 16 thác ghềnh. Phía
dưới các bình nguyên nói trên, cách
cửa sông 400km có chi lưu bờ phải là
sông Nậm Mức dài 165km với diện
tích tập trung nước là 2.930km2.
Hình 1.1: Bản đồ tỉnh Điện Biên
Sông ngòi trong lưu vực sông Đà có đặc điểm của một mạng lưới sông suối
dày, trẻ biểu hiện ở độ chia cắt mạnh, thung lũng sâu, hẹp, có hình chữ V. Do sự
khác nhau về địa hình, địa chất, mưa và lớp phủ thực vật mà mật độ sông suối trong
lưu vực không đồng nhất và phân hóa khá phức tạp. Vùng núi đꢀ phún xuất có độ
cao lớn, mưa nhiều, mật độ sông suối rất dày (1,5 - 1,7km/km2) phân bố ở bờ trái
sông Đà, phía Tây Hoàng Liên Sơn - Pu Luông. Vùng núi thấp có mưa ít hơn vùng
trên, đất đꢀ chủ yếu là sa diệp thạch, khí hậu khô nóng, mật độ sông suối khá cao
(0,5 - 1,5km/km2) phân bố ở các vùng Tà Phình - Sín Chải, bờ trꢀi sông Đà phía
Đông Nam sông Nậm Pô và Nậm Mức. Vùng cao nguyên đꢀ vôi mưa ít, mật độ
sông suối từ thấp đến trung bình (0,5 - 1,0km/km2). Vùng thượng lưu sông Nậm Bú,
4
mật độ sông suối thấp nhất (dưới 0,5km/km2). Đây là vùng mưa ít, nhiều đꢀ vôi nên
hạn chế sự phát triển của dòng chảy mặt.
2)
Địa hình
Do ảnh hưởng của các hoạt động kiến tạo nên địa hình của Điện Biên rất
phức tạp, chủ yếu là đồi núi dốc, hiểm trở và chia cắt mạnh. Được cấu tạo bởi
những dãy núi chạy dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam với độ cao biến đổi từ
200m đến hơn 1.800m. Địa hình thấp dần từ Bắc xuống Nam và nghiêng dần từ Tây
sang Đông. Ở phía Bắc có cꢀc điểm cao 1.085m, 1.162 m và 1.856m (thuộc huyện
Mường Nhé), cao nhất là đỉnh Pu Đen Đinh cao 1.886m. Ở phía Tây có cꢀc điểm
cao 1.127m, 1.649m, 1.860m và dãy điểm cao Mường Phăng kéo xuống Tuần Giáo.
Xen lẫn cꢀc dãy núi cao là cꢀc thung lũng, sông suối nhỏ hẹp và dốc. Trong đó,
đꢀng kể có thung lũng Mường Thanh rộng hơn 150km2, là cꢀnh đồng lớn và nổi
tiếng nhất của tỉnh và toàn vùng Tây Bắc. Núi bị bào mòn mạnh tạo nên những cao
nguyên khá rộng như cao nguyên A Pa Chải (huyện Mường Nhé), cao nguyên Tả
Phình (huyện Tủa Chùa). Ngoài ra, còn có các dạng địa hình thung lũng, sông suối,
thềm bãi bồi, nón phóng vật, sườn tích, hang động kaster,... phân bố rộng khắp trên
địa bàn, nhưng diện tích nhỏ.
3)
Địa chất
Về cấu trúc địa chất sông Nậm Mức là vùng có cấu trúc địa chất khá phức
tạp và chưa ổn định. Toàn bộ lưu vực phân bố rộng trên đꢀ vôi tạo nên cấu trúc
kaster phức tạp. Do lưu vực có địa hình núi chia cắt nên có nhiều quá trình ngoại
sinh hủy hoại, quá trình xói mòn đất kết hợp với cấu trúc địa chất kém ổn định
thường diễn ra các hoạt động địa chấn như động đất.
4)
Thổ nhƣỡng
Theo số liệu thống kê hiện trạng sử dụng đất năm 2010, Điện Biên có tổng
diện tích đất tự nhiên là 956.290,37ha. Trong đó, hầu hết đất đai có độ dốc lớn, tầng
canh tác mỏng:
- Đất nông - lâm nghiệp chiếm chủ yếu với 79,31% tổng diện tích đất tự nhiên.
- Đất phi nông nghiệp (sử dụng để ở, phục vụ mục đích công cộng, trụ sở cơ
quan, công trình sự nghiệp…) chiếm 2,27%.
5
- Đất chưa sử dụng vẫn chiếm diện tích tương đối lớn với 18,41%, chủ yếu là
đất đồi núi, dốc chỉ có khả năng phát triển lâm nghiệp.
5)
Thảm phủ thực vật
Hệ động thực vật của lưu vực phong phú và đa dạng. Thảm phủ thực vật bao
gồm rừng tự nhiên, rừng trồng, cây bụi và cỏ. Theo kết quả kiểm kê rừng tại thời
điểm 1999, Tây Bắc có 963.441ha rừng trong đó: theo nguồn gốc có 884.409ha
rừng tự nhiên và 79.032ha rừng trồng; theo công dụng có 713.563ha rừng phòng hộ,
171.829ha rừng đặc dụng và 78.049ha rừng sản xuất.
6)
Điều kiện khí tƣợng thủy văn
Điều kiện khí hậu
Khu vực nghiên cứu có khí hậu thuộc loại nhiệt đới gió mùa núi cao, mùa
đông tương đối lạnh và ít mưa, mùa hạ nóng, mưa nhiều với cꢀc đặc tính diễn biến
thất thường, phân hoꢀ đa dạng, ít chịu ảnh hưởng của bão, chịu ảnh hưởng vừa của
gió tây khô và nóng.
Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 21-23oC, nhiệt độ trung bình thấp nhất
thường vào thꢀng 12 đến thꢀng 2 năm sau (từ 14-18oC), các tháng có nhiệt độ trung
bình cao nhất từ tháng 4 - 9 (25oC), chỉ xảy ra các khu vực có độ cao thấp hơn
500m.
Lượng mưa hàng năm trung bình từ 1.300mm đến 2.000mm, thường tập trung
theo mùa, mùa khô kéo dài từ thꢀng 10 đến thꢀng 4 năm sau. Độ ẩm trung bình
hàng năm từ 76 - 84%. Số giờ nắng bình quân từ 158 – 187 giờ trong năm, cꢀc
tháng có giờ nắng thấp là tháng 6 - 7, các tháng có giờ nắng cao thường là các tháng
3, 4, 8, 9.
Đặc điểm thủy văn
Lưu vực nghiên cứu thuộc sông miền núi, vùng sông không ảnh hưởng triều.
Hàng năm dòng chảy trong sông thường phân bố thành hai mùa rõ rệt, mùa kiệt từ
tháng XI năm trước đến khoảng tháng IV năm sau, mùa lũ từ tháng V đến tháng X
hàng năm, lũ thường là lũ kép, lũ lớn lịch sử xuất hiện ngày 17/VII năm 1994 với
đỉnh lũ là 237,72 m.
6
Dòng chảy năm: Lượng mưa trung bình năm trên lưu vực sông Nậm Mức
tương đối lớn vào khoảng từ 1.700 – 2.000mm. Do lượng mưa như vậy nên dòng
chảy năm lưu vực sông Nậm Mức khá dồi dào. Trong mùa mưa, lượng nước chiếm
khoảng 75% - 78% tổng lượng nước cả năm. Trong mùa khô, lượng nước giảm
nhanh chỉ còn trên 23%. Nước mặt, nước ngầm trên toàn lưu vực nói chung có xu
hướng thay đổi theo mùa.
Dòng chảy lũ: Dòng chảy lũ trên lưu vực sông do những trận mưa rào nhiệt
đới gây ra trên phạm vi rộng có cường độ lớn, lượng nước mùa mưa chiếm từ 77%-
78% lượng nước cả năm.
Dòng chảy kiệt: Dòng chảy chiếm khoảng 23% lưu lượng dòng chảy cả năm.
Bảng 1.1: Lƣu ꢀƣợng nƣớc trung bình tháng trung bình nhiều năm tại cửa ra
Đơn vị: m3/s
Tháng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Nậm
Mức
26,5 22,1 19,8 23,6 41,5 109,9 227,2 268,8 160,6 74,1 48,7 33,5
Chỉ tính riêng từ đầu năm 2016 đến tháng X, dòng chảy trong sông là dạng
ổn định, chịu ảnh hưởng phát điện của thuỷ điện Nậm Mức. Từ ngày 16 tháng X
thuỷ điện Trung Thu tích nước, đến ngày 17/X dòng chảy tại trạm bắt đầu chịu ảnh
hưởng nước dâng của thuỷ điện Trung Thu. Trong năm chế độ dòng chảy tại trạm
được chia thành hai thời kỳ. Thời gian từng thời kỳ cụ thể như sau:
- Thời kỳ thứ nhất: từ ngày 01/I đến ngày 17/X, chế độ dòng chảy trong sông
là dạng ổn định. Khi không ảnh hưởng của các trận lũ mực nước dao động trong
ngày khoảng 0,40 m do thuỷ điện Nậm Mức phát điện. Trong năm lũ lớn nhất có
biên độ 2,68 m xuất hiện ngày 20/VIII.
- Thời kỳ thứ hai: từ ngày 17/X đến ngày 31/XII. Từ ngày 17/X đến cuối
tháng X mực nước tăng nhanh, có ngày mực nước tăng 3,92 m do thuỷ điện Trung
Thu tích nước. Tháng XI, XII biên độ mực nước dao động trong ngày khoảng 0,7m
do thuỷ điện Nậm Mức phát điện. Đây là thời kỳ dòng chảy trong sông chịu ảnh
hưởng nước dâng do tích nước của hồ thuỷ điện Trung Thu và điều tiết từ thủy điện
Nậm Mức
7
Bảng 1.2: Các trị số đặc trƣng trong năm 2016
Thời gian
xuất hiện
TT
Yếu tố
Đặc trƣng
Trị số
Lượng mưa ngày lớn nhất
Lượng mưa thꢀng lớn nhất
Tổng lượng mưa
114,0
288,1
1477,3
115
04/VIII
VIII
1
Mưa (mm)
Số ngày mưa
Nhiệt độ nước cao nhất
28,7
27/VI
Nhiệt độ
2
3
Nhiệt độ nước thấp nhất
17,6
26/II(2)
nước (0C)
Nhiệt độ nước trung bình năm
Mực nước cao nhất
24,3
24.032
22.648
22.966
460
19/XII
Mực nước
(cm)
Mực nước thấp nhất
05/IV(3)
Mực nước trung bình năm
Lưu lượng nước lớn nhất
Lưu lượng nước nhỏ nhất
Lưu lượng nước trung bình năm
Tổng lượng nước (m3)
20/VIII
11,9
05/IV(3)
51,1
1,62 x 109
Lưu lượng
4
nước (m3/s)
Mô dul dòng chảy (l/s/km2)
19,1
Độ sâu dòng chảy (mm)
604,4
6.660
4,5
Hàm lượng chất lơ lửng lớn nhất
Hàm lượng chất lơ lửng nhỏ nhất
Hàm lượng chất lơ lửng trung bình
Lưu lượng chất lơ lửng lớn nhất
Lưu lượng chất lơ lửng nhỏ nhất
Lưu lượng chất lơ lửng trung bình
Tổng lượng chất lơ lửng (tấn)
20/IV
Hàm lượng
chất lơ lửng
(g/m3)
5
6
01/XII
252
315
11/VIII
16/II
Lưu lượng
chất lơ lửng
(kg/s)
0,127
12,9
0,408x106
Tiềm năng tꢀủy điện:
Theo khảo sꢀt sơ bộ, tại Điện Biên có nhiều điểm có khả năng xây dựng nhà
máy thuỷ điện, trong đó đꢀng chú ý là cꢀc điểm: Thuỷ điện Mùn Chung trên suối
Nậm Pay, thuỷ điện Mường Pồn trên suối Nậm Ty, thuỷ điện Nậm Mức trên sông
Nậm Mức, thuỷ điện Nậm He trên suối Nậm He, thuỷ điện Nậm Pồ trên suối Nậm
Pồ, hệ thống thuỷ điện trên sông Nậm Rốm, Nậm Khẩu Hú... Tuy nhiên, việc khai
8
thác các tiềm năng này còn ở mức khiêm tốn. Hiện nay, trên địa bàn tỉnh mới có
một số nhà máy thuỷ điện như Nà Lơi 9.300KW, Thác Bay 2.400KW, Thác Trắng
6.200KW, Nậm Mức 44Mw đang được xây dựng và khai thác khá hiệu quả.
Tại khu vực nghiên cứu, năm 2006 công trình thuỷ điện Nậm Mức đã được
xây dựng trên sông Nậm Mức cách trạm thủy văn Nậm Mức khoảng 10 km về phía
thượng lưu. Tháng V năm 2015, thuỷ điện Nậm Mức phát điện, dòng chảy tại trạm
chịu ảnh hưởng điều tiết của thuỷ điện Nậm Mức, vào những tháng mùa kiệt biên
độ mực nước dao động trong ngày khoảng 0,40m.
1.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội
1)
Kinh tế
Dự ước tổng sản phẩm trên địa bàn tỉnh Điện Biên GRDP (giá sản xuất)
theo giꢀ so sꢀnh năm 2010 đạt 9.223,2 tỷ đồng, tăng 6,83% so với thực hiện năm
2015, vượt mục tiêu kế hoạch đề ra. Trong đó: khu vực nông, lâm nghiệp thủy sản
tăng 3,56%; công nghiệp - xây dựng tăng 6,07%; dịch vụ tăng 8,64%. Cơ cấu kinh
tế tiếp tục chuyển dịch theo hướng xꢀc định, trong đó: khu vực nông, lâm nghiệp và
thủy sản chiếm 23,77%, giảm 1,08%; công nghiệp - xây dựng chiếm 25,29%, tăng
0,03%; dịch vụ 1,04% (so với năm 2015). Thu nhập bình quân đầu người (theo giá
hiện hành) ước đạt 22,31 triệu đồng/người/năm, tăng 7,87% so với thực hiện năm
2015.
Nông nghiệp
Cây lương thực:
Diện tích lúa: Diện tích gieo cấy ước đạt 50.098 ha, tăng 1,32% so với cùng
kỳ năm trước, đạt 99,74% kế hoạch năm; năng suất bình quân ước đạt 35 tạ/ha,
giảm 0,4 tạ/ha so với cùng kỳ năm trước; sản lượng ước đạt 175.119 tấn, tăng
0,17% so với cùng kỳ năm trước; đạt 100,1% so với kế hoạch năm.
Diện tích ngô: Diện tích gieo trồng ước đạt 29.997 ha, tăng 0,8% so với cùng
kỳ năm trước, đạt 99,82% kế hoạch năm; năng suất bình quân ước đạt 26,19 tạ/ha;
sản lượng ước đạt 78.503,44 tấn, tăng 3,03% so với cùng kỳ năm trước, đạt
101,09% kế hoạch năm.
Tổng sản lượng lương thực ước đạt 253.622 tấn, tăng 1,04% so với cùng kỳ
năm trước và đạt 100,4% kế hoạch cả năm.
9
Cây công nghiệp:
Cây công nghiệp dài ngày: Diện tích cao su ước đạt 5.172,6 ha, bꢁng 93,07%
so với kế hoạch giao; diện tích cà phê ước đạt 4.051,8 ha, bꢁng 94,56% so với kế
hoạch giao; diện tích chè ước đạt 607,1 ha so với kế hoạch (Diện tích cây chè búp
577,36 ha, diện tích cây chè lá 29,7 ha).
Cây công nghiệp ngắn ngày: Cây đậu tương diện tích gieo trồng ước đạt
4.792,9 ha, giảm 1,56% so với cùng kỳ năm trước, đạt 84,86% kế hoạch năm; năng
suất bình quân ước đạt 13,23 tạ/ha; sản lượng ước đạt 6.338,81 tấn, giảm 1,36% so
với cùng kỳ năm trước, đạt 82,82% kế hoạch năm; Cây lạc diện tích gieo trồng ước
đạt 1.582,7 ha, tăng 8,93% so với cùng kỳ năm trước, đạt 97,1% kế hoạch năm;
năng suất bình quân ước đạt 12,73 tạ/ha; sản lượng ước đạt 2.014,5 tấn, tăng 9,14%
so với cùng kỳ năm trước, đạt 100,22% kế hoạch năm.
Chăn nuôi:
Kết quả điều tra chăn nuôi trong tỉnh ước tính đến hết năm 2016, đàn trâu có
129.640 con, tăng 2,9% so với cùng kỳ năm trước và đạt 98,61% kế hoạch; Đàn bò
có 53.564 con, tăng 5,72% so cùng kỳ năm trước và đạt 99,75% kế hoạch; Đàn lợn
có 374.350 con, tăng 5,28% so cùng kỳ năm trước và đạt 98,04% kế hoạch.
Diện tích nuôi trồng thủy sản hết năm 2016 ước đạt 2.156,76 ha, tăng 4,09%
so với cùng kỳ năm trước và đạt 105,98% kế hoạch giao. Sản lượng thủy sản ước
đạt 2.524,76 tấn, tăng 12,98% so với cùng kỳ năm trước, đạt 109,51% kế hoạch
giao.
Lâm nghiệp:
Diện tích rừng trồng tập trung tại cꢀc địa phương đã trồng và chăm sóc ước
đạt 1.583,03 ha (rừng phòng hộ 60,03 ha; rừng thay thế 431,4 ha; rừng sản xuất
1.091,6 ha), đạt 240,06% so với cùng kỳ năm trước, đạt 402,6% kế hoạch; diện tích
rừng giao khoꢀn khoanh nuôi tꢀi sinh ước đạt 2.453,7 ha, đạt 15,39% kế hoạch giao.
Tỷ lệ che phủ rừng ước đạt 38,67%, tăng 0,17% so với năm 2015.
Công nghiệp
Giá trị sản xuất công nghiệp ước đạt 2.235,22 tỷ đồng (giꢀ 2010), tăng 9,1%
so với năm 2015. Trong đó: Công nghiệp khai thꢀc ước đạt 107,97 tỷ đồng, tăng
1,38% so với năm 2015; Công nghiệp chế biến đạt 1.798,94 tỷ đồng, tăng 5,32%;
10
Tải về để xem bản đầy đủ
102 trang
20210
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Ứng dụng mô hình SWAT đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy và bùn cát vào hồ thủy điện Nậm Mức trên sông Nậm Mức", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- luan_van_ung_dung_mo_hinh_swat_danh_gia_tac_dong_cua_bien_do.pdf
