MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IV DANH MỤC BẢNG V DANH MỤC HÌNH VII MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC VÙNG HOANG MẠC CÓ XÉT ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU .4 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM, ĐỊNH NGHĨA CÁC THUẬT NGỮ LIÊN QUAN 1.1.1 Tài nguyên nước: .4 1.1.2 Khô hạn 1.1.3 Hoang mạc hóa 1.1.4 Biến đổi khí hậu 1.2 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC VÙNG HOANG MẠC 1.2.1 Tổng quan nghiên cứu đánh giá TNN vùng HM giới 1.2.2 Các nghiên cứu đánh giá TNN vùng khô hạn Việt Nam 18 1.2.3 Các nghiên cứu TNN vùng HM Ninh Thuận 24 1.3 CƠ SỞ KHOA HỌC PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN NƯỚC VÙNG HOANG MẠC NINH THUẬN 29 1.3.1 Giới thiệu chung vùng nghiên cứu 29 1.3.2 Cơ sở liệu phục vụ tính toán .30 1.3.3 Cách tiếp cận nghiên cứu 33 1.3.4 Các phương pháp nghiên cứu 34 1.3.5 Các kỹ thuật sử dụng 36 TIỂU KẾT CHƯƠNG 37 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC VÙNG HM NINH THUẬN 39 2.1 PHÂN TÍCH TÁC ĐỘNG CỦA CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ĐẾN HÌNH THÀNH VÙNG HOANG MẠC NINH THUẬN 39 2.1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên Ninh Thuận 39 2.1.2 Phân tích tác động điều kiện tự nhiên hình thành vùng HM Ninh Thuận 46 2.2 ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC VÙNG HOANG MẠC NINH THUẬN 54 i 2.2.1 Đánh giá tài nguyên nước mưa 54 2.2.2 Đánh giá tài nguyên nước mặt 57 2.2.3 Đánh giá tài nguyên nước đất 62 2.2.4 Đánh giá chất lượng nguồn nước .65 2.3 CÁC THIÊN TAI LIÊN QUAN ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC .73 2.3.1 Hạn hán 75 2.3.2 Lũ ngập lụt 78 2.3.3 Lũ quét .79 2.3.4 Đánh giá cấp độ loại hình thiên tai liên quan đến TNN 80 2.4 HIỆN TRẠNG HOANG MẠC NINH THUẬN 81 2.4.1 Hoang mạc cát 82 2.4.2 Hoang mạc đất mặn 83 2.4.3 Hoang mạc đất cằn 84 2.4.4 Hoang mạc đá 85 TIỂU KẾT CHƯƠNG 86 CHƯƠNG DỰ BÁO BIẾN ĐỘNG TÀI NGUYÊN NƯỚC VÙNG HOANG MẠC NINH THUẬN CÓ XÉT ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU .88 3.1 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA CÁC HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC NGUỒN NƯỚC PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN KT - XH ĐẾN BIẾN ĐỘNG TÀI NGUYÊN NƯỚC NINH THUẬN 88 3.1.1 Đặc điểm KT – XH tỉnh Ninh Thuận .88 3.1.2 Hiện trạng công trình khai thác nguồn nước sông .89 3.1.3 Đánh giá trạng nhu cầu nước 94 3.1.4 Cân hệ thống nguồn nước .97 3.2 DỰ BÁO BIẾN ĐỘNG TÀI NGUYÊN NƯỚC ĐẾN NĂM 2020 CÓ XÉT ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 109 3.2.1 Các tác nhân gây biến động tài nguyên nước 109 3.2.2 Biến động TNN theo kịch BĐKH 116 3.2.3 Cân nước tương lai theo quy hoạch đến năm 2020 .117 TIỂU KẾT CHƯƠNG 122 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG HỢP LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC VÙNG HOANG MẠC NINH THUẬN CÓ XÉT ĐẾN BĐKH 123 ii 4.1 MỤC TIÊU 123 4.2 GIẢI PHÁP CHUNG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC THEO NHU CẦU 124 4.3 GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH 131 4.3.1 Giải pháp phát triển bảo vệ nguồn nước .132 4.3.2 Giải pháp thu gom, bổ cập nước đất 133 4.3.3 Giải pháp nâng cao hiệu sử dụng nước 138 4.4 CÁC GIẢI PHÁP PHI CÔNG TRÌNH 143 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 147 KẾT LUẬN 147 KIẾN NGHỊ 148 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 150 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .151 PHỤ LỤC A Phụ lục 1: Cơ sở lý thuyết thiết lập mô hình Mike Nam a 1.1 Cấu trúc mô hình MIKE NAM a 1.2 Các thông số mô hình MIKE NAM c 1.3 Thiết lập mô hình Mike Nam d Phụ lục 2: Tính toán nhu cầu sử dụng nước g 2.1 Xác định nhu cầu nước cho ngành nông nghiệp g 2.2 Xác định nhu cầu nước cho ngành khác i Phụ lục 3: Thiết lập mô hình Mike Basin tính toán cân nước .n 3.1 Giới thiệu chung mô hình Mike Basin .n 3.2 Cơ sở lý thuyết mô hình Mike Basin n iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu CBN Cân nước CLN Chất lượng nước CTTL Công trình thủy lợi ĐB Đông bắc ĐN Đông nam HM Hoang mạc HMH Hoang mạc hóa IPCC The Intergovernmental Panel on Climate Change Ủy ban Liên phủ Biến đổi khí hậu KH&CN Khoa học Công nghệ KTTV Khí tượng thủy văn KT - XH Kinh tế - xã hội LHQ Liên hiệp quốc (United Nations) LVS Lưu vực sông NDĐ Nước đất NCS Nghiên cứu sinh NN&PTNT Nông nghiệp phát triển nông thôn PTBV Phát triển bền vững QLTH Quản lý tổng hợp SMH Sa mạc hóa TB Tây bắc TN Tây nam TNN Tài nguyên nước UBND Ủy ban nhân dân iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Đặc trưng hình thái sông suối Ninh Thuận 29c Bảng 1.2 Thống kê trạm khí tượng tỉnh Ninh Thuận [35] .31 Bảng 1.3 Thống kê trạm quan trắc thuỷ văn tỉnh Ninh Thuận [35] .32 Bảng 2.1 Các tiêu đánh giá mức độ khô hạn tỉnh Ninh Thuận [35] .47 Bảng 2.2 Diện tích phân vùng khí hậu tỉnh Ninh Thuận [36] 49 Bảng 2.3 Lượng mưa năm trung bình nhiều năm (mm) .54 Bảng 2.4 Cực trị lượng mưa năm quan trắc (thời kỳ 1980-2014) 55 Bảng 2.5 Phân phối lượng mưa tháng năm trung bình nhiều năm .56 Bảng 2.6 Lượng dòng chảy năm trung bình nhiều năm LVS Ninh Thuận 57 Bảng 2.7 Phân phối dòng chảy tháng năm sông Ninh Thuận 60 Bảng 2.8 Một số đặc trưng lũ sông .61 Bảng 2.9 Độ mặn đặc trưng phân bố dọc sông Cái Phan Rang (S‰) 66 Bảng 2.10 So sánh chất lượng nước mặt với tiêu QCVN 08-MT:2015/BTNMT 69 Bảng 2.11 Tổng hợp kết phân tích mẫu nước tầng chứa nước lổ hổng trầm tích Pleistocen 72 Bảng 2.12 Các nhóm thiên tai liên quan đến TNN Ninh Thuận 74 Bảng 2.13 Mực nước dung tích hồ chứa thủy lợi Ninh Thuận (tháng 3/2013) 77 Bảng 2.14 Tổng hợp thiệt hại lũ ngập lụt 79 Bảng 2.15 Một số trận lũ quét điển hình tỉnh Ninh Thuận 80 Bảng 2.16 Diện tích hoang mạc tỉnh Ninh Thuận 82 Bảng 3.1 Tổng hợp diện tích tưới hồ chứa địa bàn Ninh Thuận 90 Bảng 3.2 Nhu cầu sử dụng nước trồng trọt huyện (106 m3/tháng) .95 Bảng 3.3 Nhu cầu sử dụng nước cho chăn nuôi huyện (106 m3/tháng) 95 Bảng 3.4 Nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt dịch vụ huyện .96 Bảng 3.5 Tổng nhu cầu dùng nước phân theo huyện (106 m3/ tháng) 97 Bảng 3.6 Thống kê kết cân nước theo phương án trạng .104b Bảng 3.7 Diện tích (ha) loại hình hoang mạc theo tiểu lưu vực 107 Bảng 3.8 Đặc trưng TNN HM theo tiểu vùng 107 v Bảng 3.9 Dự báo đặc trưng khí hậu qua kịch BĐKH 2012 Trạm Phan Rang 109 Bảng 3.10 Mức thay đổi trung bình năm so với thời kỳ 1980 - 1999 theo kịch phát thải trung bình (B2) 110 Bảng 3.11 Nhu cầu sử dụng nước huyện/TP năm 2020 (106 m3/tháng) 116 Bảng 3.12 Thống kê kết cân nước theo phương án quy hoạch 119b Bảng 3.13 Dự báo khả xuất HM tỉnh Ninh Thuận 121 Bảng 4.1 Dự kiến diện tích trồng Ninh Thuận thời kỳ 2020 – 2039 125 Bảng 4.2 Kết cân nước tỉnh Ninh Thuận theo đề xuất 125b Bảng 4.3 Lưu lượng xả trung bình tháng (m3/s) từ thủy điện Đa Nhim xuống sông Cái Phan Rang 133 Bảng 4.4 So sánh số tiêu tưới số loại trồng 139 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Tác động BĐKH đến TNN .11 Hình 1.2 Tính toán tiềm nguồn nước hàng năm website Mỹ 14 Hình 1.3 Bản đồ vị trí địa lý tỉnh Ninh Thuận 29b Hình 1.4 Bản đồ mạng lưới sông suối tỉnh Ninh Thuận 30b Hình 1.5 Bản đồ vị trí trạm Khí tượng - Thủy văn tỉnh Ninh Thuận 31b Hình 1.6 Bản đồ vị trí điểm lấy mẫu nước tỉnh Ninh Thuận .32b Hình 2.1 Bản đồ địa mạo tỉnh Ninh Thuận 39b Hình 2.2 Bản đồ trạng sử dụng đất tỉnh Ninh Thuận - năm 2010 42b Hình 2.3 Bản đồ đẳng trị lượng mưa năm tỉnh Ninh Thuận 55b Hình 2.4 Bản đồ đẳng trị chuẩn dòng chảy năm Y0 tỉnh Ninh Thuận .57b Hình 2.5 Đường trình dòng chảy tháng trạm Tân Mỹ (1980 - 1984) 58 Hình 2.6 Đường trình dòng chảy tháng trạm Tân Mỹ (1998 - 2000) 59 Hình 2.7 Bản đồ địa chất thủy văn tỉnh Ninh Thuận 64b Hình 2.8 Bản đồ đánh giá chất lượng nước mặt tỉnh Ninh Thuận .69b Hình 2.9 Bản đồ chất lượng nước đất tỉnh Ninh Thuận .70b Hình 2.10 Bản đồ trạng hạn tỉnh Ninh Thuận 75b Hình 2.11 Bản đồ trạng ngập lụt lớn tỉnh Ninh Thuận .78b Hình 2.12 Bản đồ khu vực dễ xảy lũ quét tỉnh Ninh Thuận .79b Hình 2.13 Bản đồ loại hình hoang mạc hóa tỉnh Ninh Thuận năm 2010 82b Hình 3.1 Bản đồ trạng công trình thủy lợi tỉnh Ninh Thuận 90b Hình 3.2 Bản đồ phân vùng cân nước Ninh Thuận 101 Hình 3.3 Sơ đồ tính mô CBN theo điều kiện trạng 102 Hình 3.4 So sánh kết tính toán thực đo trạm Tân Mỹ 103 Hình 3.5 Bản đồ cân nước hệ thống năm 2013 tỉnh Ninh Thuận 104b Hình 3.6 Mối tương quan TNN HM theo tiểu lưu vực Ninh Thuận .108 vii Hình 3.7 Bản đồ mức biến đổi dòng chảy mùa lũ giai đoạn 2020 - 2039 so với giai đoạn nền, tỉnh Ninh Thuận .116b Hình 3.8 Bản đồ mức biến đổi dòng chảy mùa kiệt giai đoạn 2020 - 2039 so với giai đoạn nền, tỉnh Ninh Thuận 116c Hình 3.9 Sơ đồ mô CBN theo phương án quy hoạch phát triển KT - XH đến năm 2020, tầm nhìn 2030 118 Hình 3.10 Bản đồ cân nước hệ thống đến năm 2020 tỉnh Ninh Thuận 119b Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý tổng quát công nghệ thu trữ nước 134 Hình 4.2 Sơ đồ bố trí thiết bị cụm công trình đầu mối .140 Hình 4.3 Sơ đồ tưới rãnh 142 viii MỞ ĐẦU Nước tài nguyên đặc biệt quan trọng, thành phần thiết yếu môi trường yếu tố định tồn sống, phát triển vùng, quốc gia, khu vực toàn giới Hiện nay, nguy thiếu nước, đặc biệt nước hiểm họa lớn tồn vong người toàn sống trái đất Hệ tượng HMH, SMH với diện tích có xu hướng ngày mở rộng từ vùng có điều kiện khí hậu khô hạn bán khô hạn đến vùng bán ẩm ướt HMH, SMH ảnh hưởng đến PTBV nhiều quốc gia nhiều khu vực toàn giới Theo thống kê LHQ năm 2012, có đến 2,6 tỷ người phụ thuộc vào nông nghiệp, 52% diện tích đất sử dụng cho nông nghiệp bị suy thoái vừa nghiêm trọng tới 30% diện tích đất khô cằn bị HMH hạn hán Tính trung bình năm, 12.000.000ha đất bị (gấp ba lần diện tích đất nước Thụy Sĩ) tình trạng HMH, tương đương 23ha/phút gây thiệt hại 490 tỉ USD/năm Nhận thức rõ tầm quan trọng vấn đề hạn hán, thiếu nguồn nước HMH, LHQ trí thông qua Công ước chống hoang mạc hoá Hội nghị thượng đỉnh môi trường phát triển LHQ Rio de Janeiro (Brazil) năm 1992 Đến năm 1994, Đại hội đồng LHQ tuyên bố lấy ngày 17/6 hàng năm “Ngày giới chống HMH hạn hán” Biến đổi khí hậu (BĐKH) vấn đề toàn cầu tác động mạnh mẽ đến trái đất người sống Những tượng cực đoan khí hậu tác động mạnh mẽ làm thay đổi quy luật có có chế độ thủy văn, TNN với thiên tai hạn hán, lũ lụt, trượt đất, xâm nhập mặn, HMH… ngày dồn dập, ác liệt với cường độ mạnh nguy hiểm đe dọa nhiểu vùng địa lý tương lai Sự nguy hiểm biến động từ thiên tai cực đoan, có hạn hán HMH dẫn đến thảm họa khôn lường Ở Việt Nam, tỉnh Ninh Thuận có nguồn TNN khan mệnh danh miền viễn tây “thiếu mưa, thừa nắng” nước theo nhà địa lý học Dufeil Ninh Thuận “vùng sa thảo độc Đông Nam Á” Lượng mưa hàng năm thấp, địa hình ngắn, dốc tạo nên kiểu thảm thực vật thưa rụng lá, truông bụi gai hạn nhiệt đới [32, 95] khả lưu trữ nên phần lớn lượng nước mặt hình thành mùa mưa đổ biển TNN đất khu vực tỉnh Ninh Thuận thuộc loại nghèo, tầng chứa nước mỏng, mực nước tĩnh nằm sát mặt đất Trong năm gần đây, với nhu cầu tiêu thụ nước ngày tăng cao áp lực phát triển kinh tế, tác động BĐKH làm suy giảm nguồn nước, nên tỉnh Ninh Thuận phải đối mặt với tình trạng hạn hán, thiếu nước sử dụng Hạn hán liên tục kéo dài từ năm 2014 đến làm thiệt hại 3.300 tỷ đồng UBND tỉnh Ninh Thuận liên tiếp năm (2015, 2016) công bố thiên tai hạn hán tỉnh nước công bố thiên tai hạn hán Trong điều kiện khí hậu khô hạn khác thường lãnh thổ nhiệt đới gió mùa Việt Nam tạo cho Ninh Thuận lợi riêng tìm thấy nơi khác Một số loại trồng đậm đà hương vị riêng, độc đáo như: nho, táo xanh, hành, tỏi sản phẩm đậm chất biển trở thành thương hiệu: nước mắm Cà Ná, mực nắng, mực khô Bên cạnh có nhiều địa điểm với nhiều loại hình du lịch như: tắm biển, nghỉ dưỡng, du thuyền, leo núi, săn bắn, tham quan di tích lịch sử, cảnh quan địa lý vùng hoang mạc (cát đỏ) tham dự lễ hội dân tộc Chăm, Raglai Trong tiến trình phát triển KT - XH, cố gắng nhằm hạn chế trình HMH có xu hướng mở rộng điều kiện toàn cầu hóa BĐKH, nước biển dâng cần có chiến lược sử dụng hợp lý TNN với tiêu chí: “Thích nghi với khô hạn” để cải thiện tình trạng thoái hóa đất dẫn đến HMH; tăng cường công tác quản lý bảo vệ TNN, chuyển đổi cấu kinh tế hệ sinh thái nông nghiệp thích ứng với tình trạng khô hạn khắc nghiệt gia tăng tần số xuất tượng cực đoan khí hậu; chuyển phương thức quản lý TNN theo cung (khả công trình) sang phương thức quản lý cầu (quản lý nhu cầu nước) tiết kiệm nước, chống thất thoát nguồn nước Vì lý nêu trên, NCS lựa chọn thực luận án “Nghiên cứu đánh giá tài nguyên nước vùng hoang mạc Ninh Thuận có xét đến biến đổi khí hậu, Đề xuất giải pháp thích ứng” Mục tiêu nghiên cứu (i) Đánh giá TNN vùng hoang mạc Ninh Thuận có xét đến biến đổi khí hậu (ii) Đề xuất giải pháp thích ứng có tính định hướng sử dụng hợp lý TNN nhằm ngăn chặn bước phục hồi vùng hoang mạc tỉnh Ninh Thuận có xét đến điều kiện BĐKH Đối tượng nghiên cứu: TNN bao gồm tất nguồn nước: nước mưa, nước - Umax, Lmax: Thông số biểu diễn khả chứa tối đa bể chứa tầng tầng Do vậy, Umax Lmax lượng tổn thất ban đầu lớn nhất, phụ thuộc điều kiện mặt đệm lưu vực Một đặc điểm mô hình lượng chứa Umax phải nằm sức chứa tối đa trước có lượng mưa vượt thấm, lượng nước thừa PN xuất hiện, tức U< Umax Do giai đoạn khô hạn, tổn thất lượng mưa trước có dòng chảy tràn xuất lấy làm Umax ban đầu CK1,2, CKBF: số thời gian biểu thời gian tập trung nước Chúng thông quan trọng, ảnh hưởng đến hình dạng đường trình 1.3 Thiết lập mô hình Mike Nam Các bước thiết lập mô hình thực sau: - Chuẩn bị tập số liệu đầu vào cho mô hình: mưa, bốc - Phân chia lưu vực tính toán - Thiết lập thông số điều kiện ban đầu - Hiệu chỉnh mô hình xác định thông số - Kiểm định mô hình với thông số có để khẳng định khả phù hợp Vì để thiết mô hình Mike Nam khu vực nghiên cứu, tiến hành thiết lập mô hình cho lưu vực trạm Tân Mỹ, từ tìm thông số áp dụng cho lưu vực phận khác Hình PL 1.2 Số liệu mưa ngày 1980 – 2011 trạm Tân Mỹ d Hiệu chỉnh mô hình Sử dụng dòng chảy trung bình tháng từ tháng 1/1998 đến tháng 12/2002 để hiệu chỉnh mô hình MIKE NAM cho lưu vực Tân Mỹ Bảng PL 1.1 Bộ thông số mô hình Mike Nam Umax Lmax CQOF CKIF CK1,2 TOF TIF 20,5 179 0,417 229,7 44,4 0,805 0,966 Kết hiệu chỉnh mô hình hình cho thấy đường trình dòng chảy tương đối phù hợp tính toán thực đo, tiêu đánh giá sai số NASH cho kết tốt 94% Đường trình dòng chảy tháng trạm Tân Mỹ 300 Q (m3/s) 250 200 150 Tính 100 Đo 50 10/1/2002 0:00 7/1/2002 0:00 4/1/2002 0:00 1/1/2002 0:00 10/1/2001 0:00 7/1/2001 0:00 4/1/2001 0:00 1/1/2001 0:00 10/1/2000 0:00 7/1/2000 0:00 4/1/2000 0:00 1/1/2000 0:00 10/1/1999 0:00 7/1/1999 0:00 4/1/1999 0:00 1/1/1999 0:00 10/1/1998 0:00 7/1/1998 0:00 4/1/1998 0:00 1/1/1998 0:00 Hình PL 1.3 Kết hiệu chỉnh mô hình Mike Nam Kiểm định mô hình Giữ nguyên thông số xác định tính toán với chuỗi số liệu từ 1/2007 đến 12/2011 Kết kiểm định mô hình hình cho thấy đường trình dòng chảy tương đối phù hợp tính toán thực đo, đường trình dòng chảy mùa kiệt đường trình mùa lũ có sai khác không lớn Kiểm tra hệ số NASH cho kết tương đối tốt 92% e Đường trình dòng chảy tháng trạm Tân Mỹ 250 Q (m3/s) 200 150 100 Tính Đo 50 10/1/2011 0:00 7/1/2011 0:00 4/1/2011 0:00 1/1/2011 0:00 10/1/2010 0:00 7/1/2010 0:00 4/1/2010 0:00 1/1/2010 0:00 10/1/2009 0:00 7/1/2009 0:00 4/1/2009 0:00 1/1/2009 0:00 10/1/2008 0:00 7/1/2008 0:00 4/1/2008 0:00 1/1/2008 0:00 10/1/2007 0:00 7/1/2007 0:00 4/1/2007 0:00 1/1/2007 0:00 Hình PL 1.4 Kết kiểm định dòng chảy mô hình Mike Nam Nhận xét: Kết kiểm định hiệu chỉnh mô hình cho thấy ngoại trừ vài điểm sai lệch đỉnh lũ trình dòng chảy mùa kiệt, nhìn chung giai đoạn thể độ phù hợp tương đối chuỗi quan trắc tính toán Kết kiểm định hiệu chỉnh mô hình cho hệ số NASH tương đối tốt ( > 90%) Vì sử dụng thông số xác định để tính toán lưu lượng cho tiểu lưu vực thuộc khu vực nghiên cứu Hình PL 1.5 Kết tính toán từ mô hình Mike Nam trạm Tân Mỹ f Phụ lục 2: Tính toán nhu cầu sử dụng nước 2.1 Xác định nhu cầu nước cho ngành nông nghiệp a) Nhu cầu nước cho tưới loại trồng: Trong luận án, NCS sử dụng phần mềm CROPWAT để tính toán xác định nhu cầu nước, chế độ tưới kế hoạch thực tưới cho loại trồng mặt ruộng điều kiện khác Đây chương trình tính toán tưới cho loại trồng áp dụng phổ biến toàn giới, tổ chức Lương thực - Nông nghiệp Liên hiệp quốc (FAO) công nhận Để tính toán lượng nước cần (IRR) cho trồng ta dựa vào phương trình cân nước Phương trình cân nước tổng quát có dạng sau: IRR = (ETc + LPrep + Prep) - Peff (mm/ngày) Trong đó: IRR: Lượng nước cần tưới cho trồng thời đoạn tính toán (mm/ngày) ETC: Lượng bốc mặt ruộng thời đoạn tính toán (mm) Peff: lượng mưa hiệu trồng sử dụng thời đoạn tính toán (mm) Prep: lượng nước ngấm ổn định đất thời đoạn tính toán (mm/ngày) LPrep: lượng nước làm đất (mm) + Xác định lượng bốc mặt ruộng (ETc): Lượng bốc mặt ruộng trính theo công thức: ETc= Kc x ET0 (mm/ngày) KC: Hệ số trồng, phụ thuộc vào vùng canh tác, giai đoạn sinh trưởng trồng ET0: lượng bốc mặt nước tự tính toán theo công thức Penman-Monteith ET0= C [W x Rn + (1-W) x f(u) x (ea-ed)] (mm/ngày) C: Hệ số hiệu chỉnh W: Hệ số có quan hệ với nhiệt độ cao độ khu tưới Rn: Lượng xạ thực tế xác định từ số chiếu sáng, nhiệt độ độ ẩm f(u): Hàm quan hệ với tốc độ gió : (ea-ed): chênh lệch áp suất bão hoà nhiệt độ trung bình không khí g áp suất thực tế đo Kc: phụ thuộc loại trồng thời đoạn sinh trưởng Việc xác định Kc loại trồng trình bày phần + Tính toán mưa hiệu (Peff): Tính mưa hiệu theo phương pháp tỷ lệ cố định: Peff = C x Pmưa (mm) Peff : lượng mưa hiệu thời đoạn tính toán (mm) Pmưa : lượng mưa thực tế thời đoạn tính toán theo mô hình MTTK (mm) C: % lượng mưa sử dụng thời thời đoạn tính toán Tính mưa hiệu phụ thuộc theo cường độ mưa: Peff = 0.6*Pmưa - 10 Pmưa < 70 mm Peff = 0.8*Pmưa - 24 Pmưa > 70 mm + Lượng nước ngấm ổn định (Prep) Prep= K x t (mm) K: hệ số ngấm ổn định đất (mm/ngày) t: thời gian tính toán (ngày) + Lượng nước làm đất (LPrep) Lượng nước làm bão hòa tầng đất canh tác (S): S= (1-Sm/100)*d*P/100 (mm) d: Độ sâu lớp đất bão hòa nước (mm) Sm: độ sâu có sẵn đầu thời đoạn tính toán (%) P: Độ rỗng đất (% thể tích đất) Lượng nước tạo thành trì lớp nước mặt ruộng thời gian làm đất (LĐ) LĐ= (L/T + S + P + E) - Peff (mm/ngày) L: tổng lượng nước cần cung cấp thời gian làm đất (mm) T: thời gian làm đất (ngày) P, S: lượng nước thấm đứng ngang (mm/ngày) E: lượng bốc mặt ruộng (mm/ngày) h Peff: lượng mưa hiệu (mm) Như vậy, nhu cầu nước tính cho trồng cạn theo phương trình: IRR = ETc - Peff b) Nước cho chăn nuôi: Nhu cầu dùng nước cho chăn nuôi bao gồm nhu cầu nước cho ăn uống, vệ sinh chuồng trại, nước tạo môi trường sống.v.v áp dụng theo tiêu chuẩn Việt Nam 4454 :1987 (TCVN 4454 :1987) Bảng PL 2.1 Tiêu chuẩn dùng nước cho gia súc, gia cầm Thứ tự Con nuôi Tiêu chuẩn dùng nước ( lít/con/ngày) Trâu, bò 40 Heo ( lợn) 30 Dê, cừu 25 Gia cầm 2,5 2.2 Xác định nhu cầu nước cho ngành khác a) Nhu cầu nước sinh hoạt: Theo định mức QCVN:01/2008/BXD quy định Bảng PL 2.2 Định mức dùng nước Nhu cầu nước cho dân sinh: Đô thị cấp 200 l/người/ ngày Đô thị cấp 150 l/người/ ngày Đô thị cấp 3, 4, 100 l/người/ ngày Nước cho dân sinh nông thôn 60 - 100 l/người/ ngày Nhu cầu nước cho công trình công cộng: tính theo phần trăm nước sinh hoạt Công trình công cộng, dịch vụ 8% Tưới rửa đường 8% Dự phòng thất thoát 30% Bản thân nhà máy 5% Hoặc lấy 50% nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt dân cư b) Cấp nước cho du lịch, dịch vụ: Theo tiêu chuẩn dùng nước Việt Nam nhu cầu i nước cần thiết cho hoạt động du lịch như: nhà nghỉ, khách sạn, hoạt động vui chơi tính theo tiêu 15% lượng nước sinh hoạt dân sinh đô thị c) Cấp nước cho công nghiệp: Nhu cầu nước cho công nghiệp tính theo định mức nước tạo sản phẩm TCXDVN 33:2006 j Bảng PL 2.3 Nhu cầu sử dụng nước trồng trọt tiểu vùng giai đoạn 2010 - 2014 (106 m3/tháng) Tiểu vùng 4.30 2.72 4.25 Tháng 3.57 0.28 2.44 2.06 10 0.03 11 0.11 12 1.44 Tổng 24.97 Tiểu vùng 0.99 2.79 Tiểu vùng Tiểu vùng Tiểu vùng Tiểu vùng Tiểu vùng Tiểu vùng 1.45 0.56 2.81 5.69 1.98 1.62 4.09 1.74 7.83 14.63 5.33 4.28 6.32 3.31 15.11 27.30 8.77 8.72 3.99 1.90 7.94 14.09 5.25 4.38 6.24 4.10 11.63 16.04 5.77 5.07 5.25 3.56 8.40 10.43 4.18 2.79 0.41 0.28 0.45 0.33 0.24 0.03 3.59 2.50 12.48 19.55 5.48 6.09 3.02 2.73 8.56 10.41 3.39 3.07 0.05 0.00 0.01 0.09 0.07 0.00 0.17 0.12 0.18 0.12 0.09 0.01 2.11 1.32 7.68 13.66 3.72 4.60 Tiểu vùng 6.69 17.94 30.62 15.75 18.41 11.17 0.31 28.46 16.01 0.04 0.12 18.77 36.71 22.13 83.08 132.35 44.27 40.65 164.30 Tiểu vùng 0.93 2.46 1.23 0.81 0.72 0.34 0.03 2.94 1.76 0.01 0.01 2.28 13.53 Tổng 22.73 61.09 105.69 56.82 72.23 49.70 2.35 83.55 51.01 0.32 0.92 55.59 562.00 Bảng PL 2.4 Nhu cầu sử dụng nước chăn nuôi tiểu vùng giai đoạn 2010 - 2014 (106 m3/tháng) Tiểu vùng Tiểu vùng 0.03 0.03 Tiểu vùng Tiểu vùng Tiểu vùng Tiểu vùng Tiểu vùng 0.05 0.09 0.21 0.28 0.08 0.05 0.08 0.19 0.25 0.07 0.03 0.03 0.03 Tháng 0.03 0.03 0.05 0.09 0.21 0.28 0.08 0.05 0.08 0.20 0.27 0.08 0.05 0.09 0.21 0.28 0.08 0.05 0.08 0.20 0.27 0.08 k 0.05 0.09 0.21 0.28 0.08 0.03 0.03 10 0.03 11 0.03 12 0.03 0.05 0.09 0.21 0.28 0.08 0.05 0.08 0.20 0.27 0.08 0.05 0.09 0.21 0.28 0.08 0.05 0.08 0.20 0.27 0.08 0.05 0.09 0.21 0.28 0.08 Tổng 0.41 0.61 1.02 2.48 3.27 0.93 Tiểu vùng Tiểu vùng Tiểu vùng 0.09 0.38 0.08 0.08 0.34 0.07 0.09 0.38 0.08 0.09 0.37 0.08 0.09 0.38 0.08 0.09 0.37 0.08 0.09 0.38 0.08 0.09 0.38 0.08 0.09 0.37 0.08 0.09 0.38 0.07 0.09 0.37 0.08 0.09 0.38 0.08 Tổng 1.29 1.17 1.29 1.25 1.29 1.25 1.29 1.29 1.25 1.28 1.25 1.29 1.07 4.48 0.93 15.20 Bảng PL 2.5 Nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt dịch vụ tiểu vùng giai đoạn 2010 - 2014 (106 m3/tháng) Tiểu vùng 1.42 1.09 1.40 Tháng 1.46 0.07 0.87 0.83 10 0.02 11 0.11 12 0.51 Tổng 9.61 Tiểu vùng 0.35 1.49 Tiểu vùng Tiểu vùng 0.47 0.21 2.20 0.94 2.12 1.18 1.55 0.81 2.13 1.45 2.04 1.43 0.17 0.11 1.22 0.84 1.23 1.11 0.08 0.01 0.11 0.15 0.73 0.52 14.05 8.77 Tiểu vùng Tiểu vùng Tiểu vùng Tiểu vùng Tiểu vùng Tiểu vùng 14.04 2.82 0.70 1.20 2.50 0.39 17.21 10.26 2.82 2.91 9.71 1.31 18.06 12.60 2.99 3.55 10.37 0.46 16.23 7.80 2.13 2.36 6.40 0.36 16.93 7.73 1.98 2.27 6.33 0.29 16.35 5.99 1.65 1.73 4.57 0.13 13.21 0.39 0.07 0.67 0.31 0.08 4.21 8.78 1.89 2.61 9.65 1.01 3.43 5.63 1.38 1.82 6.48 0.71 0.13 0.22 0.02 0.60 0.28 0.01 0.21 0.31 0.09 0.60 0.31 0.01 2.67 6.11 1.30 2.14 6.42 0.77 122.66 68.65 17.03 22.45 63.34 5.54 Tổng 22.68 48.85 52.75 38.73 40.53 35.36 15.08 31.08 22.63 1.37 1.90 21.18 332.12 Bảng PL 2.6 Nhu cầu sử dụng nước công nghiệp tiểu vùng giai đoạn 2010 - 2014 (106 m3/tháng) Tiểu vùng Tiểu vùng - - - - - Tiểu vùng - - - - - Tháng l - 10 11 Tổng 12 - - - - - - - - - - - - Tiểu vùng Tiểu vùng Tiểu vùng Tiểu vùng 0.13 0.57 - 0.12 0.49 - 0.15 0.62 - 0.13 0.60 - 0.14 0.57 - 0.15 0.55 - 0.14 0.56 - 0.15 0.61 - 0.14 0.62 - 0.14 0.57 - 0.13 0.55 - 0.14 0.60 - 1.67 6.91 - Tiểu vùng Tiểu vùng Tiểu vùng 0.36 - 0.31 - 0.40 - 0.33 - 0.38 - 0.40 - 0.37 - 0.41 - 0.38 - 0.38 - 0.36 - 0.38 - Tổng 1.06 0.92 1.17 1.06 1.09 1.09 1.08 1.17 1.15 1.09 1.04 1.12 4.45 13.03 Bảng PL 2.7 Tổng nhu cầu nước ngành theo tiểu vùng giai đoạn 2010 - 2014 (106 m3/tháng) Tiểu vùng 7.60 5.00 7.50 Tháng 6.60 0.50 4.40 3.80 10 0.10 11 0.30 12 2.60 Tổng 45.60 67.00 41.40 245.60 268.00 81.00 Tiểu vùng 1.80 5.50 Tiểu vùng Tiểu vùng 2.60 1.10 8.10 3.50 11.20 6.00 7.30 3.60 11.10 7.40 9.60 6.60 0.80 0.60 6.40 4.50 5.60 5.10 0.20 0.10 0.40 0.40 3.80 2.50 Tiểu vùng Tiểu vùng 18.40 11.80 28.70 31.90 40.00 52.50 27.90 28.80 33.90 31.50 28.70 21.70 14.20 1.70 22.40 37.60 16.00 21.40 0.50 1.20 0.80 1.30 14.00 26.50 Tiểu vùng 3.60 10.50 15.60 9.70 10.30 7.70 0.50 9.80 6.30 0.20 0.30 6.70 Tiểu vùng Tiểu vùng 3.60 12.80 9.10 36.00 16.10 54.90 8.70 29.60 9.60 33.40 5.80 21.30 0.80 1.50 11.40 51.10 6.30 30.10 0.70 1.10 0.70 1.20 8.80 34.00 Tiểu vùng 1.80 4.90 2.30 1.60 1.40 0.70 0.20 5.30 3.30 0.10 0.10 4.10 Tổng 57.50 138.20 206.20 122.20 146.10 108.70 20.80 152.90 97.90 4.20 5.50 m 81.60 306.90 25.90 103.00 1163.00 Phụ lục 3: Thiết lập mô hình Mike Basin tính toán cân nước 3.1 Giới thiệu chung mô hình Mike Basin Mike Basin mô hình tính toán phân phối nước theo không gian thời gian thuộc họ mô hình Mike DHI Về kỹ thuật, mô hình mạng lưới mà sông nhánh đặc trưng mạng lưới nhánh nút Các nhánh đặc trưng cho phần dòng chảy riêng nút thể chỗ hợp dòng, tách dòng, nơi mà mô hình cần yêu cầu tính toán Việc tính toán Mike Basin đưa vào chương trình tính tự động, linh hoạt giúp người sử dụng dễ dùng tự động thay đổi tính toán muốn Mike Basin sử dụng giao diện đồ hoạ (GUI), liên kết kỹ thuật tính toán Mike Basin với phần mềm ArcGis Giao diện phát triển sử dụng hàm ArcGis tạo thuận lợi thân thiện với người sử dụng Mô hình Mike Basin thực thao tác mạng lưới sông số hoá tạo trực tiếp máy tính thông tin đánh giá hình dạng mạng lưới sông, vị trí người sử dụng nước; kênh nhập, cửa đến từ người sử dụng nước, bể chứa Mô hình Mike Basin có khả năng: - Đánh giá tiềm nguồn nước lưu vực lập kế hoạch quản lý nguồn nước nhằm đáp ứng nhu cầu dùng nước người dùng chất lượng số lượng - Đánh giá tác động nguồn nước tới nhu cầu dùng nước tương lai dự báo việc sử dụng nước lưu vực có ảnh hưởng đến chế độ thủy văn lưu vực - Đưa chương trình quản lí đầu tư nguồn TNN việc xác định vị trí để xây dựng kho chứa nước kênh dẫn nước - Phát triển chương trình đầu tư cho việc bảo vệ chất lượng nước thông qua việc xây dựng khu xử lý nước thải cho nguồn điểm ô nhiễm cho hợp lý - Đánh giá tác động phát triển, thay đổi diễn lưu vực tới cấu trúc tầng nước mặt 3.2 Cơ sở lý thuyết mô hình Mike Basin n • Phương trình cân nước Cân nước nguyên lý chủ yếu sử dụng cho tính toán, quy hoạch quản lý TNN Nó biểu thị mối quan hệ lượng nước đến, lượng nước lượng nước trữ lại khu vực, lưu vực hệ thống điều kiện tự nhiên hay có việc can thiệp người Nguyên lý cân nước xuất phát từ định luật bảo toàn vật chất, lưu vực phát biểu sau: “ Hiệu số lượng nước đến khỏi lưu vực thay đổi lượng nước lưu vực thời đoạn tính toán bất kỳ” Phương trình cân nước diễn toán nguyên lý Xét lưu vực có phía giới hạn mặt đất lưu vực, phía giới hạn lớp đất không thấm nước ngăn cách trao đổi nước lưu vực với tầng phía Khi đó, phương trình cân nước tổng quát là: (X + Z1 + Y1 + W1) - (Z2 + Y2 + W2) = U2 – U1 Trong đó: X: lượng nước mưa rơi xuống lưu vực; Z1: lượng nước ngưng tụ từ khí đọng lại lưu vực; Y1: lượng dòng chảy mặt vào lưu vực; W1: lượng dòng chảy ngầm vào lưu vực; Z2: lượng nước bốc từ lưu vực; Y2: lượng dòng chảy mặt khỏi lưu vực; W2: lượng dòng chảy ngầm khỏi lưu vực • Các môđun Mike Basin Mike Basin có nhiều module có khả nhiệm vụ khác như: - Module tính toán cân nước lưu vực - Module mưa rào - dòng chảy (NAM) - Module nước ngầm - Module chất lượng nước số module khác o Trong đó, module cân nước lưu vực trung tâm mô hình Mike Basin Tuỳ theo mục đích sử dụng kết hợp module với cách hợp lý khoa học để giải toán thực tế Hình PL 3.1 Sơ đồ minh hoạ cấu trúc mô hình Mike Basin Mô hình bao gồm loại nút cân nước: + Nút đơn (simple node): nút khởi đầu hệ thống (biên trên); + Nút hứng nước (catchment node): nút xác định cuối lưu vực; + Nút chuyển nước (offtake node) nút từ nước lấy để cung cấp cho nhu cầu tưới sử dụng nước; + Nút tưới (irrigation): nơi sử dụng nước cho nông nghiệp + Nút sử dụng nước (water user): nơi sử dụng nước dùng cho sinh hoạt, công nghiệp nhu cầu khác; + Nút hồ chứa (reservoir): vị trí hồ chứa; + Nút thủy điện (hydropower): nơi đặt nhà máy thủy điện 3.3 Thiết lập mô hình Mike Basin - Phân vùng tính toán: Khu vực nghiên cứu chia thành tiểu vùng số hóa theo định dạng ArcGis v10.0 p - Mạng sông đưa vào mô hình xác định tự động mô hình số độ cao toàn tỉnh Ninh Thuận với cellsize 30x30m, sau hiệu chỉnh dựa đồ địa hình bao gồm: 76 đoạn sông, 113 kết nối 63 nút sử dụng nước (wateruser) Hình PL 3.2 Giao diện mô hình Mike Basin Hình PL 3.3 Bảng số liệu thuộc tính đối tượng mô hình Mike Basin Các chuỗi thời gian Mike Basin cho dạng file *.dfs0 Các dfs0file ấn định cách tự động phần Tsedit Dữ liệu đưa vào Tsedit thành cột từ file ASCII từ Excel q Hình PL 3.4 Cửa sổ nhập số liệu *.dfs0 cho mô hình Mike Basin Hình PL 3.5 Cửa sổ thiết lập chạy mô hình Mike Basin Hình PL 3.6 Cửa sổ biểu thị kết mô hình Mike Basin dạng đồ thị r ... HM Ninh Thuận có xét đến BĐKH Chương 4: Đề xuất giải pháp sử dụng hợp lý TNN vùng HM Ninh Thuận có xét đến BĐKH CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC VÙNG HOANG MẠC CÓ XÉT ĐẾN... biến đổi khí hậu, Đề xuất giải pháp thích ứng Mục tiêu nghiên cứu (i) Đánh giá TNN vùng hoang mạc Ninh Thuận có xét đến biến đổi khí hậu (ii) Đề xuất giải pháp thích ứng có tính định hướng sử dụng... cầu nước) tiết kiệm nước, chống thất thoát nguồn nước Vì lý nêu trên, NCS lựa chọn thực luận án Nghiên cứu đánh giá tài nguyên nước vùng hoang mạc Ninh Thuận có xét đến biến đổi khí hậu, Đề xuất