Luận án: Nghiên cứu sử dụng tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Sedon, Lào trong bối cảnh biến đổi khí hậu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI VINVILAY SAYAPHONE NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TỔNG HỢP TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG SEDON, LÀO TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI VINVILAY SAYAPHONE NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TỔNG HỢP TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG SEDON, LÀO TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC MÃ SỐ: 9 - 58 - 02 - 12 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. LÊ VĂN CHÍN GS. TRẦN VIẾT ỔN HÀ NỘI – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tác giả luận án VinVilay Sayaphone i LỜI CÁM ƠN Sau một thời gian miệt mài nghiên cứu, luận án đã hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS. Lê Văn Chín và GS. Trần Viết Ổn. Tác giả xin bày tỏ biết ơn sâu sắc tới các thầy đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình nghiên cứu để tác giả hoàn thành luận án này.

Tác giả xin chân thành cảm ơn các đơn vị, cá nhân đã tạo điều kiện cung cấp các tài liệu và tham gia góp ý cho tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu. Xin cảm ơn tác giả các công trình nghiên cứu đã cung cấp nguồn tư liệu và những kiến thức liên quan quý báu để tác giả sử dụng trong quá trình nghiên cứu và trích dẫn trong luận án này. Tác giả xin chân thành cảm ơn bộ môn Kỹ thuật và Quản lý tưới; Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước; Phòng Đào tạo đại học và sau đại học; Trường Đại học Thủy lợi; Cục Thủy lợi Lào; Sở Nông Lâm nghiệp tỉnh Salavan; Champasak và Sekong; Viện Nghiên cứu Nông Lâm nghiệp Quốc gia Lào; Cục khí tượng thủy văn Lào cùng toàn thể các thầy, cô giáo; bạn bè; đồng nghiệp; cơ quan và gia đình đã tạo điều kiện, chia sẻ khó khăn, tham gia ý kiến và giúp tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận án này. Tác giả luận án Vinvilay Sayaphone ii MỤC LỤC CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .1 Tổng quan về sử dụng tổng hợp tài nguyên nước .1 Cơ sở lý thuyết về sử dụng tổng hợp tài nguyên nước .2 Các nghiên cứu về sử dụng tổng hợp tài nguyên nước .2 Tổng quan về biến đổi khí hậu và ảnh hưởng đến tài nguyên nước .1 Biến đổi khí hậu .2 Tác động của BĐKH đến tài nguyên nước .3 Tác động của BĐKH đến cân bằng nước .4 Các nghiên cứu về tác động của BĐKH ở Lào .3 Tổng quan về lưu vực nghiên cứu .1 Đặc điểm địa lý tự nhiên .2 Khí tượng, thủy văn .3 Xu thế biến động tài nguyên nước .4 Hiện trạng thủy lợi và tình hình khai thác sử dụng tài nguyên nước của vùng nghiên cứu .5 Phương hướng phát triển kinh tế - xã hội của các ngành sử dụng nước .4 Định hướng nghiên cứu của luận án .1 Các tồn tại chính .2 Định hướng nghiên cứu. XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.1 Xây dựng cơ sở khoa học .1 Cơ sở lý thuyết tính toán xác định dòng chảy trên lưu vực.2 Cơ sở lý thuyết tính toán nhu cầu nước của lưu vực .3 Cơ sở lý thuyết tính toán cân bằng nước lưu vực.2 Cơ sở dữ liệu .1 Giai đoạn nền (số liệu thực đo) .2 Giai đoạn tương lai (Kịch bản BĐKH) .3 Phương pháp tính toán nhu cầu nước cho các đối tượng dùng nước trong lưu vực .1 Nhu cầu sử dụng nước cho trồng trọt .2 Nhu cầu sử dụng nước cho chăn nuôi .3 Nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt .4 Nhu cầu sử dụng nước cho công nghiệp .5 Nhu cầu nước sử dụng cho thủy sản.6 Nhu cầu sử dụng nước cho du lịch .7 Tổng nhu cầu nước của các ngành trên lưu vực .4 Phương pháp tính toán dòng chảy cho lưu vực .1 Xây dựng sơ đồ mạng sông mô hình SWAT .2 Thu thập dữ liệu.3 Xây dựng mô hình tính toán mô phỏng dòng chảy .5 Phương pháp tính toán cân bằng nước trên lưu vực .1 Phân chia tiểu lưu vực để tính lượng nước đến trong mô hình WEAP .2 Tài liệu tính toán cân bằng nước .6 Tính toán cần bằng nước cho lưu vực giai đoạn hiện tại .1 Tính toán xác định dòng chảy trên lưu vực ở giai đoạn hiện tại .2 Tính toán nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước trong lưu vực.3 Kết quả tính toán cân bằng nước bằng mô hình WEAP .4 Phân tích đánh giá kết quả cân bằng nước giai đoạn hiện tại. ẢNH HƯỞNG CỦA BĐKH ĐẾN SỬ DỤNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG SEDON VÀ GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ .1 Ảnh hưởng của BĐKH đến mưa và nhiệt độ .2 Ảnh hưởng của BĐKH đến nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước trong lưu vực .1 Các căn cứ xác định nhu cầu nước cho tương lai .2 Tính toán nhiệt độ, lượng mưa theo kịch bản BĐKH .3 Tính toán nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước trong lưu vực ở giai đoạn 2030s .4 Tính toán nhu cầu nước của các đối tượng dùng nước trong lưu vực ở giai đoạn 2050s .3 Ảnh hưởng của BĐKH đến dòng chảy .4 Ảnh hưởng của BĐKH đến cân bằng nước .5 Đề xuất giải pháp sử dụng tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Sedon.1 Các cơ sở đề xuất giải pháp .2 Đề xuất giải pháp. Những hạn chế của Luận án.

Đóng góp mới của luận án .146 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Quan hệ giữa các quan trắc (a,b,c) và sự phát thải (d)[2] .2 Xu thế nhiệt độ trung bình hàng năm tại một số tỉnh, 1970-2010, Lào.3 Thay đổi phân bố mưa tháng ở Lào giữa 1901 – 1953 và 1954 - 2006 .4 Cưỡng bức bức xạ theo đường nồng độ khí nhà kính đại diện (Van Vuuren và nnk, 2011)[7] .5 Sơ đồ vị trí lưu vực sông Sedon .6 Bản đồ vị trí các trạm KTTV trong lưu vực và lân cận .7 Biểu đồ tổng lượng mưa tháng trung bình nhiều năm tại các trạm quan trắc 39 Hình 1.8 Biến trình lượng mưa năm, mưa mùa tại trạm KongSedon thời kỳ 1990 – 2015 .9 Biến trình lượng mưa năm, mưa mùa tại trạm Saravan thời kỳ 1990 – 2015 40 Hình 1.10 Biến trình lượng mưa năm, mưa mùa tại trạm Selabam thời kỳ 1990 – 2015 .11 Biến trình lượng mưa năm, mưa mùa tại trạm Pakse thời kỳ 1990 – 2015 .12 Biến trình lượng mưa năm, mưa mùa tại trạm LaoNgarm thời kỳ 1990 – 2015 .13 Biến trình lượng mưa năm, mưa mùa tại trạm Nikom 3-4 thời kỳ 1990 – 2015 .14 Biến trình lượng mưa năm, mưa mùa tại trạm Batieng thời kỳ 1990 – 2015 .15 Biến trình lượng mưa năm, mưa mùa tại trạm Paksong thời kỳ 1990 – 2015 .16 Biến trình lượng mưa năm, mưa mùa tại trạm Sekong thời kỳ 1990 – 2015 .17 Xu thế biến động lượng mưa trung bình năm .18 Xu thế biến động lượng mưa trung bình mùa khô .19 Xu thế biến động lượng mưa trung bình mùa mưa .20 Sơ đồ các công trình thủy lợi lưu vực sông Sedon .21 Sơ đồ nghiên cứu của luận án .1 Bản đồ toạ độ các điểm ô lưới trong mô hình CCLM5-0-2 (EC-EARTH) ở vùng nghiên cứu .2 Bản đồ toạ độ các điểm ô lưới trong mô hình REMO2009 (MPI-ESM-LR) .3 Bản đồ toạ độ các điểm ô lưới trong mô hình CCLM5-0-2 (MPI-ESM-LR) 70 Hình 2.4 Bản đồ toạ độ các điểm ô lưới trong mô hình HadGEM3-RA (HadGEM2- AO) .5 Sơ đồ mạng lưới sông xây dựng trong mô hình .6 Sơ đồ hệ thống sông và trạm khí tượng, thủy văn của lưu vực sông Sedon .7 Bản đồ sử dụng đất lưu vực sông Sedon .8 Bản đồ loại đất .9 Bản đồ số độ cao sử dụng trong SWAT .10 Bản đồ phân chia lưu vực trong SWAT .11 Đường quá trình dòng chảy (hiệu chỉnh) tại trạm Kongsedone .12 Đường quá trình dòng chảy (hiệu chỉnh) tại trạm Sounvannakhily .13 Đường quá trình dòng chảy (kiểm định) tại trạm Kongsedone .14 Đường quá trình dòng chảy (kiểm định) tại trạm Sounvannakhily .15 Phân chia lưu vực sông Sedon thành 20 tiểu lưu vực .16 Sơ đồ mô phỏng cân bằng nước lưu vực sông Sedon .17 Lượng thiếu hụt nước trung bình từng tháng hiện trạng .1 Sự gia tăng lượng mưa năm (mm) tính trung bình 4 mô hình và 2 kịch bản giai đoạn 2030s so với giai đoạn nền .2 Sự gia tăng lượng mưa năm (mm) tính trung bình 4 mô hình và 2 kịch bản giai đoạn 2050s so với giai đoạn nền .3 Bản đồ phân bố sự thay đổi lượng mưa mùa mưa lưu vực sông Sedon giai đoạn 2030s (trái) và 2050s (phải) .4 Bản đồ phân bố sự thay đổi lượng mưa mùa khô lưu vực sông Sedon giai đoạn 2030s (trái) và 2050s (phải) .5 Sự gia tăng nhiệt độ tối thấp (oC) tính trung bình 4 mô hình và 2 kịch bản giai đoạn 2030s so với giai đoạn nền .6 Sự gia tăng nhiệt độ tối thấp (oC) tính trung bình 4 mô hình và 2 kịch bản giai đoạn 2050s so với giai đoạn nền .7 Sự gia tăng nhiệt độ tối cao (oC) tính trung bình 4 mô hình và 2 kịch bản giai đoạn 2030s so với giai đoạn nền .8 Sự gia tăng nhiệt độ tối cao (oC) tính trung bình 4 mô hình và 2 kịch bản giai vii đoạn 2050s so với giai đoạn nền .9 Đường quá trình dòng chảy mô phỏng tại Konsedon giai đoạn 2030s .10 Đường quá trình dòng chảy mô phỏng tại Konsedon giai đoạn 2050s .11 Đường quá trình dòng chảy mô phỏng tại Sovannakhili giai đoạn 2030s .12 Đường quá trình dòng chảy mô phỏng tại Sovannakhili giai đoạn 2050s .13 Lượng thiếu hụt nước trung bình từng tháng theo CCLM5-0-2 (EC- EARTH) giai đoạn 2030s .14 Lượng thiếu hụt nước trung bình từng tháng theo CCLM5-0-2 (MPI-ESM- LR) giai đoạn 2030s .15 Lượng thiếu hụt nước trung bình từng tháng theo REMO2009 (MPI-ESM- LR) giai đoạn 2030s .16 Lượng thiếu hụt nước trung bình tháng theo HadGEM3-RA giai đoạn 2030s .17 Lượng thiếu hụt nước trung bình từng tháng theo CCLM5-0-2 (EC- EARTH) giai đoạn 2050s .18 Lượng thiếu hụt nước trung bình từng tháng theo CCLM5-0-2 (MPI-ESM- LR) giai đoạn 2050s .19 Lượng thiếu hụt nước trung bình từng tháng theo REMO2009 (MPI-ESM- LR) giai đoạn 2050s .20 Lượng thiếu hụt nước trung bình tháng theo HadGEM3-RA giai đoạn 2050s .