Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến biến động doàng chảy mặt lưu vực sông Nậm Mức - Trương Vân Anh

Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến biến động doàng chảy mặt lưu vực sông Nậm Mức - Trương Vân Anh: Nghiên cu Tp chí Khoa hc Tài nguyên và Môi trng - S 20 - nm 2018 3 NGHIÊN CU NH HNG CA BIN I KHÍ HU N BIN NG DÒNG CHY MT LU VC SÔNG NM MC Trng Vân Anh, Trnh Xuân Mnh Trng i hc Ti nguyên v Môi trng H Ni Tóm tt Sông Nm Mc là mt ph lu ln ca dòng chính sông à, có v trí a lý, a hình và iu kin t nhiên khá phc tp. Dòng chy sông ngòi trên lu vc bin i do nhng din bin bt li ca các yu t khí hu cng nh thy vn. Bài báo nghiên cu s bin ng ca dòng chy mt trên lu vc sông Nm mc di tác ng ca bin i khí hu da trên vic phân tích chui s liu thc o và s dng công c mô hình toán thu vn MIKE NAM. Hai kch bn RCP4.5 và RCP 8.5 cho hai giai on 2016 - 2035 và 2045 - 2065 c s dng. Kt qu nghiên cu cho thy lu lng trung bình mùa kit thi kì u và gia th k có xu th tng so vi giai on nn. Lu lng trung bình mùa l cng có xu th tng và tng ln nht tro...

pdf8 trang | Chia sẻ: quangot475 | Lượt xem: 785 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến biến động doàng chảy mặt lưu vực sông Nậm Mức - Trương Vân Anh, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Nghiên cu Tp chí Khoa hc Tài nguyên và Môi trng - S 20 - nm 2018 3 NGHIÊN CU NH HNG CA BIN I KHÍ HU N BIN NG DÒNG CHY MT LU VC SÔNG NM MC Trng Vân Anh, Trnh Xuân Mnh Trng i hc Ti nguyên v Môi trng H Ni Tóm tt Sông Nm Mc là mt ph lu ln ca dòng chính sông à, có v trí a lý, a hình và iu kin t nhiên khá phc tp. Dòng chy sông ngòi trên lu vc bin i do nhng din bin bt li ca các yu t khí hu cng nh thy vn. Bài báo nghiên cu s bin ng ca dòng chy mt trên lu vc sông Nm mc di tác ng ca bin i khí hu da trên vic phân tích chui s liu thc o và s dng công c mô hình toán thu vn MIKE NAM. Hai kch bn RCP4.5 và RCP 8.5 cho hai giai on 2016 - 2035 và 2045 - 2065 c s dng. Kt qu nghiên cu cho thy lu lng trung bình mùa kit thi kì u và gia th k có xu th tng so vi giai on nn. Lu lng trung bình mùa l cng có xu th tng và tng ln nht trong giai on gia th k. Nguyên nhân c xác nh là do lng ma mùa h ca hai kch bn này u tng so vi thi kì c s. T khóa: Bin i khí hu; Dòng chy mt; Lu vc sông Nm Mc; MIKE NAM Abstract Study on the impacts of climate change on surface water resources in Nam Muc river basin Nam Muc River is one of the largest tributaries of the Da River basin located in a very complicated area of geography, topology and natural conditions. Surface water resources in this basin changed due to the negative variability of climatic and hydrological factors. This paper concentrates on the uctuation of surface water in the Nam Muc river basin under the impact of climate change by analyzing observed data as well as using MIKE NAM numerical model. RCP4.5 and RCP8.5 scenarios were applied for periods of 2016 - 2035 and 2045 - 2065. The results indicate that the annual mean discharge in dry season will increase in both study periods compared to the base period. Annual mean discharge in the wet season will increase and obtain a biggest value in the second period compared to the base and rst periods. The causes is determined as the forecast rainfall in the dry season of the RCP4.5 and RCP8.5 scenarios will both increase compared to the base period. Keywords: Climate change; Surface water ow; Nam Muc river basin; MIKE NAM 1. M u Bin i khí hu (BKH) c xác nh l s bin i trng thái ca khí hu so vi trung bình v/hoc dao ng ca khí hu duy trì trong mt khong thi gian di, thng l vi thp k hoc di hn [1]. Vì vy, vic ánh giá tác ng ca BKH n ti nguyên nc luôn òi hi phi u t nhiu thi gian v ngun lc bi ngun d liu hin nay phc v cho công tác nghiên cu ti Vit Nam còn thiu hoc rt hn ch. Ti Vit Nam, trong nhng nm qua ã có rt nhiu chng trình nghiên cu nhm a ra các gii pháp gim nh v ng phó vi BKH trên các quy mô Nghiên cu Tp chí Khoa hc Tài nguyên và Môi trng - S 20 - nm 2018 4 khác nhau [1]. Các công c mô hình toán hin i nh mô hình khí hu, mô hình toán thu vn óng vai trò rt quan trng trong nghiên cu, ánh giá tác ng ca BKH. Nhiu mô hình toán thu vn - thu lc, thy ng lc c ng dng thnh công vi chính xác cao trong ánh giá tác ng ca BKH trong lnh vc thu vn - ti nguyên nc. Trong nghiên cu ny, mô hình thu vn MIKE NAM c la chn tính toán v nghiên cu lng dòng chy d tính cho tng lai da trên các kch bn BKH c la chn t ó a ra nhng phân tích v ánh giá bin ng ca dòng chy mt trên lu vc sông Nm Mc. 2. Tng quan lu vc và phng pháp nghiên cu 2.1. Lu vc sông Nm Mc Hình 1: Bn lu vc sông Nm Mc Nm Mc l sông nhánh ln nht nm b phi ca sông . Sông bt ngun t vùng núi cao trên 1500 m trên t Lo, chy vo tnh Lai Châu theo hng t Tây Nam lên ông Bc, vo sông ti bn Hui Mc các ca sông 409 km, có tng din tích l 2740 km2. a hình lu vc sông Nm Mc l a hình vùng núi, vùng i v vùng t hp ven các sui. V c im khí hu, nhit trung bình nm trên lu vc sông Nm Mc khong t 16 - 230C. Nhìn chung các s liu quan trc cho thy dòng chy ln nht trên sông Nm Mc ln hn trên sông Nm Pô v Sông Nm Na. Lu lng ln nht ã xut hin trong nhng nm gn ây l 4480 m3/s ng vi mô un dòng chy ln nht l 1672 l/s.km2 quan trc c ti trm thy vn Nm Mc. Cng ti Nm Mc biên mc nc ln nht o c l 7,57 m [2]. 2.2. Kch bn bin i khí hu Vit Nam Kch bn BKH v nc bin dâng cho Vit Nam nm 2016 c cp nht theo l trình ã c xác nh trong Chin lc quc gia v BKH, nhm cung cp nhng thông tin mi nht v din bin, xu th bin i ca khí hu v nc bin dâng trong thi gian qua v kch bn BKH v nc bin dâng trong th k 21 Vit Nam. Kch bn BKH có xét n s bin i ca các yu t khí hu nh nhit (nhit trung bình nm, mùa v nhit cc tr), lng ma (ma nm, ma trong các mùa, ma cc tr) v mt s hin tng khí hu cc oan. Nm 2013, y ban Liên chính ph v BKH (IPCC) công b kch bn cp nht, ng phân b nng khí nh kính i din (Representative Concentration Pathways - RCP) c s dng thay th cho các kch bn phát thi khí nh kính SRES (Special Report on Emission Scenarios). Các RCP c la chn sao cho i din c các nhóm kch bn phát thi v m bo bao gm c khong bin i ca nng các khí nh kính trong tng lai mt cách hp lý [1]. Theo kch bn BKH v nc bin dâng mi nht do B Ti nguyên v Môi Nghiên cu Tp chí Khoa hc Tài nguyên và Môi trng - S 20 - nm 2018 5 trng công b thì các kch bn phát thi khí nh kính c chn tính toán xây dng kch bn cho khí hu 7 vùng ca Vit Nam gm kch bn phát thi trung bình (kch bn RCP 4.5) v kch bn phát thi cao (kch bn RCP 8.5), da vo các iu kin t nhiên, tình hình kinh t xã hi, dân s v mc quan tâm n môi trng ca khu vc. Trong nghiên cu ny la chn 2 kch bn ánh giá mc nh hng ca BKH n ti nguyên nc bao gm kch bn phát thi cao (RCP 8.5) v kch bn phát thi trung bình (RCP 4.5) t kch bn BKH c B TNMT ban hnh nm 2016 tính toán. Da vo các giá tr thay i ca lng ma v nhit trung bình mùa cho vùng nghiên cu (in Biên, Lai Châu, Sn La), tin hnh tính toán lng ma cho thi k tng lai tng ng vi gi thit trm khí tng nm trong tnh no s có giá tr bin i ca tnh ó c ly t kch bn BKH hin hnh. Sau ó phân phi ma mùa thnh ma ngy da trên gi thuyt phân phi ma s không thay i gia thi k c s v kch bn BKH, t ó s có c kch bn ma ngy trong tng lai. 2.3. Mô hình ma - dòng chy MIKE NAM Mô hình NAM c xây dng ti Khoa Thu vn, Vin K thut Thu ng lc v Thu lc thuc i hc K thut an Mch nm 1982. Trong mô hình NAM các thông s v các bin l i din cho các giá tr c trung bình hóa trên ton lu vc. Mô hình tính toán quá trình ma - dòng chy theo cách tính liên tc hm lng m trong b cha riêng bit có tng tác ln nhau [6]. Mô hình NAM ã c ng dng rng rãi Vit Nam, c kim chng phù hp vi nhiu lu vc nc ta. Cu trúc mô hình NAM c xây dng trên nguyên tc các h cha theo chiu thng ng v các h cha tuyn tính, gm 5 b cha theo chiu thng ng gm b cha tuyt tan, b cha mt, b cha tng di, b cha ngm tng trên v b cha ngm tng di. Hin nay trong mô hình thy ng lc MIKE 11 (do Vin Thy Lc an Mch - DHI xây dng) mô hình NAM ã c tích hp nh mt môun tính quá trình dòng chy t ma. Hình 2 mô t cu trúc ca mô hình NAM. Hình 2: S nguyên lý mô hình NAM 2.4. Thit lp mô hình MIKE NAM D liu u vo cho mô hình bao gm s liu khí tng nh nhit , m, s gi nng, gió, ma v s liu lu lng trung bình ngy. Chui s liu khí tng thy vn trên lu vc sông Nm Mc c thu thp ng b v kéo di t nm 1970 - 2004 ca các trm o trong v lân cn gm trm Lai Châu, Qunh Nhai v in Biên. Do nhng khó khn trong vic thu thp các ti liu khí tng thy vn ti lu vc Nm Mc phn din tích thuc Lo, nghiên cu ny gii Nghiên cu Tp chí Khoa hc Tài nguyên và Môi trng - S 20 - nm 2018 6 Hình 3: Quá trình lu lng thc o và tính toán hiu chnh mô hình (t nm 1994 - 2001) hn ch s dng các s liu ca các trm thuc Vit Nam. S liu ti các trm ny c dùng hiu chnh v kim nh mô hình MIKE NAM. Theo ó, thi gian dùng hiu chnh mô hình t nm 1994 n 2001, b thông s ti u tìm c trong bc hiu chnh s dùng kim nh mô hình cho thi kì t nm 2001 n 2004. Ngoi ra, bc hi tin nng ET 0 s dng trong mô hình MIKE NAM c xác nh qua công c ET 0 Calculator. Trm Nm Mc c s dng lm trm kim tra v xác nh b thông s mô hình vì ây l trm duy nht có o lu lng dòng chy trong nhiu nm ca lu vc ny. Vic hiu chnh thông s mô hình ch yu c tin hnh bng phng pháp th sai. Kt qu hiu chnh cho thy gia tính toán v ng thc o l tng i phù hp nhau vi sai s lch nh v giá tr v thi gian l không nhiu. Hình 3 th hin kt qu hiu chnh cho thy gia hai ng quá trình tính toán v thc o tng i bám sát nhau v c pha dao ng v giá tr nh. Ngoi ra ch tiêu NASH tng i tt, ln hn 0,8 v h s PBIAS v RSR u mc m bo ln lt l -0,0116 v 0,3559. Sau khi bc hiu chnh mô hình cho kt qu tt, mô hình MIKE NAM c tin hnh kim nh cho các nm t 2001 n 2004. Kt qu kim nh thu vn cho lu vc Nm Mc th hin trong hình 4 l tng i kh quan, có th nhn thy gia ng tính toán v ng thc o l khá tng ng nhau. Chênh lch gia lu lng ln nht gia tính toán v giá tr thc o không áng k. Sai s lch nh ti các trm kim tra nm trong phm vi cho phép. Kt qu tính toán ch tiêu NASH tng i tt (0,8) v h s PBIAS v RSR u nh, ln lt l 2,6533 v 0,4588. Vi kt qu trên b thông s mô hình có tin cy cao v có th áp dng vo d tính dòng chy trong tng lai theo các kch bn BKH. Nh vy, thông qua hai bc hiu chnh v kim nh, nghiên cu ã xác nh c b thông s ti u cho lu vc Nm Mc vi các giá tr thông s chính nh C QOF = 0,73; CK1,2 = 33,8, 56; L max = 106; U max = 10. 3. ánh giá dòng chy lu vc sông Nm Mc trong iu kin BKH Nghiên cu Tp chí Khoa hc Tài nguyên và Môi trng - S 20 - nm 2018 7 Hình 4: Quá trình lu lng thc o và tính toán kim nh mô hình (t nm 2000 - 2010) Hình 5: ng ly tích tng lng dòng chy ti trm Nm Mc theo kch bn RCP 4.5 ca thi kì c s và thi kì u th k Nh ã trình by, hai kch bn BKH gm kch bn phát thi cao (RCP 8.5) v kch bn phát thi trung bình (RCP 4.5) c dùng tính toán. Theo ó, các kch bn bin i lng ma v bc hi theo thi on ngy cho các trm trên v gn lu vc sông Nm Mc c thu thp cho các thi on nm t 2016 - 2035 v 2046 - 2065 tng ng vi c trng cho các giai on u th k v gia th k. Vi gi thit v iu kin vt lý ca ton lu vc l không i (các thông s ca mô hình MIKE NAM s không thay i theo thi gian), mô hình MIKE NAM ã c kim nh s c dùng mô phng các kch bn gm: Thi k c s (1986 - 2005); thi k 2016 - 2035 (giai on I) theo kch bn RCP 4.5; thi k 2016 - 2035 (giai on I) theo kch bn RCP 8.5; thi k 2046 - 2065 (giai on II) theo kch bn RCP 4.5 v thi k 2046 - 2065 (giai on II) theo kch bn RCP 8.5. Nghiên cu Tp chí Khoa hc Tài nguyên và Môi trng - S 20 - nm 2018 8 Hình 6: Quá trình dòng chy tháng và ng cong thi on lu lng ti Nâm Mc trong thi kì c s, và giai on 2046 - 2065 ca kch bn RCP 8.5 Kt qu ánh giá bin ng dòng chy sông Nm Mc trong giai on u th k ca kch bn RCP 4.5 v RCP 8.5 cho thy Trong thi k kit kch bn RCP 4.5 có lng dòng chy ln hn so vi thi k c s. Tuy nhiên trong kch bn RCP 8.5 lng dòng chy kit li xu hng gim i so vi thi k c s. Trong thi k l, dòng chy ca kch bn RCP 4.5 l ln nht, nguyên nhân do ma ca mùa h trong kch bn RCP 4.5 tng nhiu nht (9,2% so vi thi k c s) v nhit thì tng ít hn kch bn RCP 8.5 (ti nhit ti in Biên, RCP 8.5 tng 10C, RCP 4.5 tng 0,70C). Ly tích dòng chy theo thi gian (hình 6) cng th hin tng lng dòng chy s tng mnh trong kch bn RCP 4.5.1 khong 4,67% còn trong kch bn RCP 8.5 thì tng ít hn, khong 1,17%. i vi giai on gia th k (2046 - 2065) theo kch bn phát thi thp RCP 4.5, so sánh vi giai on nn v u th k thy rng trong thi k kit lng dòng chy trong thi kì ny ln hn các giai on còn li. Nguyên nhân có th do nhit ca mùa ông v xuân ca kch bn RCP 4.5 giai on II cao hn kch bn RCP 4.5 giai on I (nhit ti in Biên, kch bn RCP 4.5 giai on I tng 1,60C, giai on II tng 0,70C). Trong khi ó ma ca kch bn RCP 4.5 trong giai on II gim 9,7% v trong giai on I tng 17%. Ngoi ra, trong thi k l, dòng chy ca kch bn RCP 4.5 trong giai on II l ln nht. Nguyên nhân do ma ca mùa h trong kch bn RCP 4.5 giai on II tng nhiu nht (16,6% so vi thi k c s). Ly tích dòng chy theo thi gian (hình 7) thy rng tng lng dòng chy s tng mnh trong kch bn RCP 4.5 giai on I, vo khong 4,67% so vi thi k c s. i vi kch bn RCP 4.5 giai on II thì tng nhiu hn, vo khong 15,32% so vi thi k c s. Nghiên cu Tp chí Khoa hc Tài nguyên và Môi trng - S 20 - nm 2018 9 Hình 7: ng ly tích tng lng dòng chy ti trm Nm Mc theo kch bn RCP 4.5 ca thi kì c s và thi kì u th k Hình 8: Quá trình dòng chy tháng và ng cong thi on lu lng ti Nâm Mc trong thi kì c s, và giai on 2046 - 2065 ca kch bn RCP 8.5 Hình 9: ng ly tích tng lng dòng chy ti trm Nm Mc theo kch bn RCP 8.5 ca thi kì c s và thi kì u th k Nghiên cu Tp chí Khoa hc Tài nguyên và Môi trng - S 20 - nm 2018 10 Nghiên cu s bin ng dòng chy sông Nm Mc trong hai giai on u v gia th k ca kch bn phát thi cao RCP 8.5 nhn thy rng trong thi k kit giai on II lng dòng chy s ln hn thi k c s. Tuy nhiên lng dòng chy ny trong giai on I s nh hn thi k c s. Nguyên nhân do nhit ca mùa ông v xuân ca kch bn RCP 8.5 giai on II cao hn kch bn RCP 8.5 giai on I. Trong thi k l, lng dòng chy trong giai on II l ln nht, do ma ca mùa h kch bn RCP 8.5 trong giai on II tng nhiu nht (19,3% so vi thi k c s), kch bn RCP 8.5 trong giai on I tng ít hn (8.8% so vi thi k c s). Ly tích dòng chy theo thi gian (hình 9) th hin rõ tng lng dòng chy s tng mnh trong kch bn RCP 8.5 giai on I, vi mc tng khong 1,17% so vi thi k c s v kch bn RCP 8.5 giai on II thì tng nhiu hn, vo khong 13,99% so vi thi k c s. 4. Kt lun và kin ngh Nghiên cu ã la chn hai kch bn phát thi cao RCP 8.5 v trung bình RCP 4.5 ánh giá bin ng dòng chy mt trên lu vc sông Nm Mc bng mô hình toán thu vn MIKE NAM. Kt qu cho thy kch bn RCP 4.5 trong giai on I có tng lng tng 4.67% v giai on II tng lng tng 15,32%. Kch bn RCP 8.5 giai on I có tng lng tng 1,17% v giai on II tng lng tng 13,99% so vi thi k c s. Nghiên cu ny mi ch xem xét bin ng ca dòng chy mt trên lu vc sông Nm Mc trong mt bi toán khái quát chung ca lu vc, cha xét n nhng nhân t gây nh hng n dòng chy mt nh h cha, các công trình khai thác ngun nc khác hay s dng nc ca các ngnh kinh t trong tng lai. ây cng l im hn ch trong nghiên cu ny v s c nh hng khc phc trong các nghiên cu tip theo. TÀI LIU THAM KHO [1]. B Ti nguyên v Môi trng (2016). Kch bn bin i khí hu và nc bin dâng cho Vit Nam 2016. [2]. Vin khoa hc thy li (2015). Nghiên cu xây dng mô hình qun lý tng hp tài nguyên và môi trng lu vc sông à. [3]. Trn Thanh Xuân, Hong Minh Tuyn, Lê Tun Ngha, Lng Hu Dng (2011). Tác ng ca Bin i khí hu n dòng chy trong sông. Tuyn tp Báo cáo Khoa hc ln th XIII, tr. 146 - 153. [4]. D. Labat, Y. Godderis, J. L. Probst (2004). Evidence for global runo increase related to climate warming. Advances in Water Resources, 27, pp. 631 - 642. [5]. Todini, Ezio (1988). Rainfall- runo modeling - past, present and future. Journal of Hydrology. [6]. Fuji technology press ltd (2014). Impact of Climate Change on River Flows in the Black Volta River. JDR Vol.9 No.4 pp. 432-442doi: 10.20965/jdr.2014. p0432(2014) [7]. DHI (2011). MIKE NAM manual. [8]. MoriasiModelEval.pdf BBT nhn bi: 07/3/2018, Phn bin xong: 16/5/2018

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdf39987_128133_1_pb_6538_2145501.pdf
Tài liệu liên quan