ĐÁNH GIÁ HIỂM HỌA THIÊN TAI DƯỚI CÁC KỊCH BẢN LŨ TẠI LƯU VỰC SÔNG MÃ, VIỆT NAM

1. Tổng quan

Hiểm họa là quá trình, hiện tượng hoặc hoạt động của con người có thể gây thiệt mạng, thương tật hoặc các tác động sức khỏe khác, thiệt hại tài sản, gián đoạn kinh tế và xã hội hoặc suy thoái môi trường. Các hiểm họa tạo ra rủi ro bằng cách phơi lộ các tổn thương đã tồn tại từ trước. Lũ, nước dâng do bão, hạn hán và xâm nhập mặn là những hiểm họa được ghi nhận tại nhiều vùng trên cả nước và đó là các loại hình thiên tai liên quan đến nước xẩy ra trên một phạm vi rộng của lưu vực sông.

Ở các tỉnh Bắc Trung Bộ, trong những năm gần đây hạn hán, xâm nhập mặn được ghi nhận xảy ra tại vùng đồng bằng ven biển sông Mã  (Lê Thị Thường và Trương Văn Hùng, 2019), sông Cả (Nguyễn Thu Hiền, 2020),  sông Ba Lạt, Ninh Cơ và Đáy (Nguyễn Cao Văn, 2020). Những hiện tượng này đã ảnh hưởng rất lớn đến đời sống sinh hoạt của người dân, đặc biệt trong những năm dưới ảnh hưởng của El Nino thì mối quan hệ giữa hạn hán và xâm nhập mặn càng thể hiện rõ tác động của nó (Lê Thị Thường và Trương Văn Hùng, 2019).

Nghiên cứu tại sông Tiền Giang năm 2009 chỉ ra rằng trong giai đoạn 2000 - 2016, tình hình xâm nhập mặn tại tỉnh Bến Tre trong những tháng đầu năm có xu thế tăng ở hầu hết các trạm. Nguyên nhân được chỉ ra chủ yếu là do tác động của BĐKH và nước biển dâng. Do vậy xâm nhập mặn có xu thế ăn sâu hơn dọc các sông vào đất liền. Mặn 1‰ có khả năng ăn sâu vào ~55 km trên sông Cổ Chiên, ~65 km trên sông Hàm Luông, ~68 km trên sông Tiền Giang; mặn 5‰ có khả năng ăn sâu vào ~42 km trên sông Cổ Chiên, ~44 km trên sông Hàm Luông, 44~56 km trên sông Tiền Giang. (Nguyễn Văn Đào và Phạm Thị Thanh Bình, 2019). Trên sông Sài Gòn độ mặn cũng được chỉ ra là ngày càng tăng cao và chưa có xu hướng giảm. Tình trạng thiếu nước, xâm nhập mặn trong mùa khô diễn ra ngày càng gay gắt, ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống cấp nước cho TP.HCM (Trần Thị Kim và CS, 2019). Tại tỉnh Đồng Nai trong bối cảnh BĐKH, bằng phương pháp mô hình hóa (MIKE 11), kết hợp kỹ thuật GIS, kết quả tính toán cho thấy XNM ngày càng tăng cường và di chuyển sâu về phía thượng lưu, trên sông Lòng Tàu, toàn bộ sông Đồng Tranh, Thị Vải, Gò Gia (đoạn chảy qua tỉnh Đồng Nai) (Nguyễn Kỳ Phùng và CS, 2017). Tại Vĩnh Long, sử dụng mô hình phương pháp mô hình toán kết hợp phương pháp GIS được sử dụng trong tính toán. Kết quả tính toán cho thấy, ở điều kiện hiện tại năm 2014, độ mặn cao nhất trên sông Cổ Chiên là khoảng 5‰, mặn trên sông Tiền có giá trị cao hơn so với sông Hậu. Trong tương lai, do ảnh hưởng của BĐKH, XNM ở Vĩnh Long gia tăng. Độ mặn cao nhất vào năm 2030 trên sông Cổ Chiên có thể đến 8‰, ảnh hưởng đến các xã trên địa bàn huyện Vũng Liêm và Mang Thít (Lê Thị Phụng và CS, 2017).

Bên cạnh đó, nguồn nước ngọt được dự báo có xu hướng khan hiếm tại 120 khu thủy lợi thuộc ĐBSCL vào mùa khô từ mức khoảng 4,0 tỉ m³ hàng năm lên tới 4,8 tỉ m³ vào năm 2030 và 5,0 tỉ m³ vào năm 2050. Nguyên nhân là do nhu cầu sử dụng nước ngọt ở ĐBSCL là rất lớn với giá trị hiện trạng vào khoảng 22,8 tỉ m³, tăng lên 28,6 tỉ m³ vào năm 2030 và 29,2 tỉ m³ vào năm 2050, cùng với đó là xâm nhập mặn ngày càng tiến sâu vào nội đồng (Trần Xuân Hải, 2019). Tình trạng thiếu nước và xâm nhập mặn ở hạ du Sông Hồng cũng được ghi nhận, tuy nhiên nguyên nhân đươc chỉ ra là do mực nước sông vùng hạ du sông Hồng - Thái Bình bị hạ thấp dẫn tới các công trình khó lấy nước và xâm nhập mặn sâu hơn, nhất là vào thời kỳ sử dụng nước gia tăng cho đổ ải vụ Đông Xuân (Tô Văn Trường, 2019).

Hiện tượng thiếu nước, xâm nhập mặn xảy ra do nhiều nguyên nhân khác nhau, nhưng nguyên nhân chủ yếu được chỉ ra là do Biến đổi khí hậu. Cụ thể hơn, lượng mưa có thể tăng hoặc giảm và phân bố không đồng đều, làm thay đổi lượng nước ngầm trong lưu vực sông cũng như trong đất liền. Trong khí đó, mức độ xâm nhập mặn phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Thứ nhất, là lượng nước từ thượng nguồn đổ về, thứ hai là biên độ triều của cửa sông, thứ ba là địa hình, thứ tư là các yếu tố khí tượng, thứ năm là các hoạt động kinh tế của con người.

Như vậy, trong bối cảnh mùa mưa bão được dự báo cao hơn. Mùa bão 2021, có 05 cơn bão và 02 áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng trực tiếp đến nước ta, nhiều hơn so với trung bình nhiều năm. Cơn bão số 9 có cường độ mạnh nhất trong 40 năm gần đây. Dự báo xu hướng bão hoạt động trên Biển Đông và đổ bộ trực tiếp Việt Nam trong năm 2022 cao hơn trung bình nhiều năm khoảng từ 0,5–1,5 cơn (Nguyễn Văn Hưởng và CS, 2022). Để đánh giá mức độ tổn thương, một số nghiên cứu đã sử dụng phương pháp đánh giá mắc độ tổn thương do xâm nhập mặn trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Nghiên cứu tại Thái Bình sử dụng 3 yếu tố gồm: Độ phơi nhiễm (E), độ nhạy cảm (S) và khả năng thích ứng (AC). Kết quả tính toán cho thấy tại Thái Bình chỉ số dễ bị tổn thương hầu hết ở các mức thấp, trung bình, cao trên cây lúa (Đỗ Đức Thắng và CS, 2019).

Mưa gây lũ trong năm thường là các trận mưa có tổng lượng từ 300mm trở lên tập trung trong 3- 4 ngày và mưa đồng đều trên lưu vực. Một năm thường có từ 3 - 4 đợt mưa có tổng lượng trên 300mm. Các trận mưa thường cách nhau từ 5 - 7 ngày. Đặc biệt trên lưu vực sông Mã khi mưa có lớn vùng thượng nguồn sông Mã thì phía sông Chu không có mưa hoặc mưa nhỏ, khi mưa lớn ở thượng nguồn sông Chu thì phía sông Mã không mưa hoặc mưa nhỏ, ngoại trừ những trận bão đổ bộ trực tiếp vào lưu vực sông Mã gây mưa lớn đồng thời trên toàn lưu vực gây nên lũ lớn trên toàn bộ mạng sông Mã những năm có bão trực tiếp đổ bộ vào năm 1927, năm 1962, năm 1989 và năm 1996 đã tạo ra mưa lớn.

Dòng chảy phân phối không đều trong năm. Sông Mã tại Cẩm Thuỷ mùa lũ bắt đầu từ tháng VI và kết thúc vào tháng X chiếm 75% tổng lượng nước năm. Trong đó tháng IX chiếm 20,3% tổng lượng dòng chảy năm, 3 tháng có dòng chảy lớn nhất là tháng VII, VIII, IX chiếm 56% tổng lượng nước năm.

Tại lưu vực sông Mã, bão cũng là một loại thảm họa nguy hiểm ở lưu vực sông Mã. Ngoài ra, mưa có biến động lớn, lượng mưa không nhiều, mùa mưa đến muộn và kết thúc sớm nên thường xảy ra khô hạn thiếu nước trong vụ Đông Xuân cũng như vụ Hè Thu. Vụ Đông Xuân hạn hán trên diện rộng xảy ra vào các năm 1993, 2003, 2004, 2005,  2007, 2008 và 2009, lượng nước thiếu hụt từ 30 – 80 %, có nơi 45 ngày liên tục không hề có mưa. Vụ Đông Xuân 2010 – 2011 xảy ra khô hạn thiếu nước trên diện rộng do mùa mưa năm 2010 kết thúc sớm, lượng mưa chỉ đạt ở mức thấp hơn đến xấp xỉ so với trung bình nhiều năm. Đặc biệt mực nước trên sông Mã trong các tháng vụ Đông Xuân năm 2013 – 2014; 2014 - 2015 luôn dao động ở mức thấp nhất so với cùng kỳ trong lịch sử, gây nhiều khó khăn cho việc lấy nước tưới phục vụ sản xuất nông nghiệp. Xâm nhập mặn chủ yếu xảy ra ở đồng bằng sông Mã. Trong vài năm qua, xâm nhập mặn đã được ghi nhận ở cấp độ lịch sử. Trên sông Mã, nồng độ nước mặn cao nhất được ghi nhận tại trạm Giang (cách biển 24 km) chưa đến 1‰ nhưng năm 2007, 2008 và 2010, lần lượt là 2,3, 1,2 và 6,1‰.

Phân tích ảnh hưởng các kịch bản tương lai năm 2030 và 2050 do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu tới lưu vực sông Mã có tính cấp thiết.

2. Phương pháp nghiên cứu

2.1. Địa điểm nghiên cứu

Sông Mã là một trong 10 con sông lớn nhất ở Việt Nam, với tổng diện tích 28400km², trong đó 17600 km² trải rộng trên 5 tỉnh của Việt Nam: Điện Biên, Sơn La, Hòa Bình, Nghệ An và Thanh Hóa. Con sông chảy dài 410 km qua Việt Nam, 102 km qua Lào, rồi quay lại Việt Nam đổ ra biển ở Vịnh Bắc Bộ. Ở Việt Nam, sông Mã bắt đầu từ phía nam tỉnh Điện Biên và kết thúc ở Cửa Hội - Thanh Hóa (Hình 1).

Hình 1. Lưu vực sông Mã

Lưu vực sông Mã nằm ở sườn phía Đông của dãy Trường Sơn thuộc cực Bắc của Trung Bộ, Trung Lào và Tây bắc Bắc Bộ, trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa và ôn đới. Nhiệt độ trung bình trong lưu vực sông Mã tương đối cao trong suốt cả năm. Nhiệt độ trung bình được ghi nhận tại 14 trạm khí tượng trong lưu vực sông Mã thay đổi theo không gian từ 20,9-23,0⁰C, phản ánh đặc điểm địa hình và cao độ của các vị trí. Lượng mưa hàng năm là đáng kể với gió chủ yếu từ phía nam và đông nam trong tháng năm đến tháng chín. Dữ liệu lịch sử được ghi lại trong lưu vực sông Mã (1961-2007) cho thấy một số biến đổi đặc biệt trong điều kiện khí hậu với lượng mưa hàng năm là 1.165-1.966 mm (mm) với 80% lượng mưa xảy ra trong mùa gió mùa (tháng 5 đến tháng 9). Lượng mưa trung bình hàng năm dao động từ 1.200 đến 1.700 mm mỗi năm (mm/năm) ở khu vực thượng nguồn, 1.500-1.600 mm/năm ở khu vực trung lưu, 2.000-2.200 mm/năm ở khu vực thượng nguồn của sông Chu và 1.600 -1.800 mm/năm ở vùng hạ lưu. Mùa mưa ở khu vực thượng lưu bắt đầu vào tháng 5 và kết thúc vào tháng 10, trong khi đó ở lưu vực sông Chu là từ cuối tháng 8 đến đầu tháng 11.

2.2. Phương pháp đánh giá hiểm họa

Đánh giá hiểm họa được thực hiện dựa trên các kết quả mô phỏng các kịch bản thiết kế của mô hình lũ (Kịch bản 4A, 3A, 2, 4B, 1, 3B), trong đó các mô hình được thiết lập, kiểm định và áp dụng cho từng loại trong 3 loại hiểm họa chính là lũ, hạn hán và xâm nhập mặn.

Các mô hình được sử dụng trong nghiên cứu này bao gồm: Mô hình thủy văn: MIKE NAM, Mô hình thủy lực 1 chiều: MIKE 11 HD, Mô hình thủy lực 2 chiều: MIKE Flood - MIKE 21, Mô hình cân bằng nước – vận hành hồ chứa: MIKE Basin/MIKE HYDRO, Xâm nhập mặn (mô hình chất lượng nước): MIKE 11 HD – AD) (Viện thủy lực Đan Mạch; DHI, 2018).

2.2.1. Phương pháp đánh giá hiểm họa lũ lụt

Sử dụng mô hình mưa rào dòng chảy trong Mike 11 và Mike 21 (Mô hình 1 chiều và 2 chiều), kết hợp hai mô hình này tạo thành MIKE FLOOD. Kịch bản 4A, 3A…. là tần suất xảy ra của một cơn mưa.

Hiểm họa lũ đã được đánh giá theo phân bố không gian, xem xét các khu vực ngập lụt và mực nước đối với các tần suất khác nhau. Mức độ hiểm họa được gán giá trị cho từng “ô” không gian trong bản đồ dựa trên chỉ số mực nước (water level – WL) được thể hiện trong bảng

Dựa vào nguyên tắc được trình bày ở trên, bộ kịch bản hiện tại được xây dựng cho lưu vực sông Mã như thể hiện trong bảng

Bảng 1. Các kịch bản mô phỏng cho phân tích rủi ro ngập.

RP: return period. RP(rain) là tần suất xảy ra mưa. RP sẽ được xác định bằng phương pháp IDF dựa trên số liệu mưa lũ lịch sử 50 năm của lưu vực sông Mã. RP(sl) cũng được xác định tương tự.

Bảng 2. Phân loại hiểm họa cho khu vực có mô hình 2D.

Mô hình đánh giá hiểm họa lũ: mô hình thủy văn sẽ giúp tính toán dòng chảy tiểu lưu vực từ mưa để làm biên trên và biên khu giữa cho mô hình thủy lực 1 chiều (MIKE 11). MIKE 21 sẽ được thiết lập với lưới cao độ bao trùm khu vực có rủi ro cao và được kết nối với MIKE 11 bởi MIKE FLOOD để mô phỏng kịch bản lũ. Kết quả sẽ được sử dụng để đánh giá hiểm họa lũ lụt đối với toàn hệ thống bao gồm diện tích ngập và độ sâu và thời gian cho mỗi kịch bản; bản đồ hiểm họa được xây dựng với việc phân cấp mức độ hiểm họa cho từng ô lưới trên lưu vực.

Ở đây, biên dưới là giá trị mực nước biển theo tần suất được lấy từ tiêu chuẩn TCVN 9901-2014 về Công trình thủy lợi yêu cầu thiết kế đê biển.

6 kịch bản được xem xét cho mô phỏng lũ. Mỗi kịch bản được thực hiện bằng cách kết hợp các điều kiện biên thượng lưu với các điều kiện biên hạ lưu dựa trên tần suất của sự kiện mưa lớn và tần suất của các sự kiện nước dâng do bão có thể ảnh hưởng đến mực nước biển. Các kịch bản này được thiết lập trong các điều kiện hiện trạng, biến đổi khí hậu và thay đổi sử dụng đất. Theo đó kịch bản số 4A sẽ được sử dụng để xác định các vùng có hiểm họa cao và rất cao, kịch bản 3A xác định các vùng có hiểm họa trung bình và cao; kịch bản 2 và 4B xác định các vùng có hiểm họa thấp và trung bình và kịch bản 1 và 3B được xác định các vùng có hiểm họa thấp.

2.2.2. Phương pháp đánh giá hiểm họa hạn hán

Hiểm họa hạn hán được đánh giá bằng cách phân tích lượng thiếu hụt cung cấp nước. Phân tích thiếu hụt nước bao gồm tính toán hai chỉ số (F%: tần suất thiếu hụt nước cấp, là tỷ lệ phần trăm của các năm bị thiếu hụt nước trên các năm mô phỏng; D%: mức độ thiếu hụt, là giá trị thiếu hụt hàng tháng cao nhất quan sát được trong giai đoạn mô phỏng)

Bảng 3 sau đây cho phép xác định mức độ hiểm họa hạn hán cho từng tiểu lưu vực. Mức độ rủi ro phải được đánh giá đối với nhu cầu nước ứng với tần suất thiết kế  85% và 75%, và tính giá trị thiếu hụt nước cao nhất cho từng tiểu lưu vực.

Bảng 3. Phân loại rủi ro hạn hán.

Mô hình đánh giá hiểm họa hạn hán: MIKE NAM sẽ được sử dụng để tính toán dòng chảy từ mưa cho mỗi tiểu khu vực. Thêm vào đó, nếu có nguồn đến nào khác cũng chảy vào tiểu lưu vực này thì cũng phải xem xét. Nguồn nước này sẽ được phân bổ đến các hộ dùng nước khác nhau dựa trên qui tắc phân bổ được xác định cho từng vùng (chẳng hạn mức độ ưu tiên của từng hộ dùng nước).

Nhu cầu nước của mỗi tiểu vùng là tổng lượng nước của tất cả các hộ dùng nước trong tiểu vùng đó. Tưới thường có nhu cầu lớn nhất chiếm tới 70 – 80% tổng nhu cầu dùng nước. Nhu cầu dùng nước cho cây trồng được tính toán bằng phần mềm CROPWAT  (Allen và cộng sự, 1998). Hai kịch bản tính mưa hiệu quả được xem xét tương ứng với 2 tần suất mưa trong mùa tưới (mưa trong thời vụ gieo cấy) là 75% và 85% được gọi là nước cung cấp cho cây trồng. Các hộ dùng nước khác như nước môi trường, công nghiệp, dịch vụ và nước uống được tính toán dựa vào các qui định của Việt Nam.

Sau đó, mô hình cân bằng nước MIKE BASIN được sử dụng để tính toán cân bằng nước giữa yêu cầu và lượng nước sẵn có trên từng tiểu khu vực. Sơ đồ tính sẽ bao gồm các công trình thủy lợi lớn như các hồ chứa, đập dâng, …Kết quả tính theo mô hình MIKE BASIN được biểu thị bằng mức thiếu hụt nước trên mỗi tiểu lưu vực được sử dụng để ước tính và phân loại mức độ hiểm họa theo quy trình phân loại hiểm họa hạn hán.

2.2.3. Phương pháp đánh giá xâm nhập mặn

Các lớp hiểm họa cho mỗi tiểu lưu vực (sử dụng nước) được xác định tùy thuộc vào thời lượng tương ứng với  , xem xét đường cong thời gian của năm tham chiếu. Nếu khu vực rất gần biển, thời gian này sẽ cao (nước thường xuyên hoặc luôn luôn mặn). Nếu khu vực xa biển hơn, thời gian sẽ thấp hơn (chỉ đối với các dòng chảy nhỏ ở sông, xâm nhập mặn mới xâm nhập tới).

Bảng 4. Phân loại rủi ro xâm nhập mặn

MIKE 11 HD kết hợp với mô-đun AD được sử dụng để phân tích rủi ro xâm nhập mặn trong sông. Đối với mô hình thủy động lực MIKE 11 HD, biên trên là lưu lượng từ các tiểu lưu vực thượng nguồn, có thể được tính toán từ mô hình thủy văn MIKE NAM hoặc lấy từ dữ liệu quan trắc từ các trạm khống chế trên lưu vực. Biên khu giữa có thể là các điểm lấy nước dọc sông phục vụ các ngành dùng nước. Nhu cầu nước của các điểm lấy nước này được tính toán sử dụng mưa vụ thiết kế 75% và hiện trạng sử dụng nước của năm 2015. Điều kiện biên ở hạ du là mực nước triều cường.

Đối với mô hình AD, biên trên là độ mặn tại các mặt cắt ngang biên trên và được đặt bằng 0 và biên dưới là độ mặn tại mắt cắt biên dưới, biến đổi trong khoảng 34-38 g/l cho lưu vực sông Mã, đã tham khảo từ nghiên cứu về độ mặn dọc bờ biển Việt Nam. Quá trình mô phỏng dòng chảy vào hệ thống (biên trên) sẽ giảm từ từ cho tới khi các giá trị dòng chảy quan trắc được là tương đối nhỏ. Mục đích của sự mô phỏng này là để xây dựng đường cong quan hệ giữa các giá trị lưu lượng (m3/s) và độ sâu xâm nhập mặn trong sông (km). Dòng chảy càng thấp thì sự xâm nhập mặn càng cao. Đối với mỗi mặt cắt (điểm lấy nước), đường duy trì lưu lượng có thể được xây dựng dựa trên việc tính toán các giá trị lưu lượng. Đánh giá rủi ro xâm nhập mặn sẽ được dựa vào chỉ số QS, là giá trị lưu lượng lớn nhất mà sự mở rộng xâm nhập mặn có thể đạt tới (> 1 g/l hoặc tương đương).

3. Kết quả nghiên cứu

3.1. Hiểm họa lũ tại lưu vực sông Mã

Hình….cho thấy mực nước tối đa thu được theo kịch bản 3A và kịch bản 3B. Các khu vực bị ngập không giống nhau. Vì vậy, nước dâng do bão trong những tình huống này có ảnh hưởng đến việc truyền lũ ở bất kỳ phần nào của lưu vực, ngoại trừ các khu vực rất gần cửa sông: đường quá trình lũ là đủ để truyền ngập ở hầu hết các khu vực tương tự.

Hình 2: Diện tích ngập với mưa có thời kỳ xuất hiện lại 20 năm và nước biển có thời kỳ xuất hiện lại 100 năm (kịch bản 3A) và 10 năm đối với mực nước biển (3B).

Kết quả đánh giá cho thấy nước dâng do bão có tác động nhiều đến việc xác định mở rộng vùng lũ có mức độ nguy hiểm trung bình và cao. Điều này có thể do (i) việc giảm độ cao của lòng sông ở phần hạ du các con sông, và (ii) ảnh hưởng của cồn cát ven biển, nâng cao vài mét trên vùng lũ phía sau, ngăn lũ lụt trực tiếp do sóng biển dâng và hạn chế kết nối giữa các con sông và mực nước biển chỉ đến bốn cửa sông.

Phân tích kết quả hiểm họa lũ

Từ dữ liệu bản đồ điện tích ngập nước, áp dụng phân loại mức độ hiểm họa lũ ta thu được phân bố không gian mức độ hiểm họa lũ lụt cho điều kiện hiện tại và điều kiện tương lai.

So sánh giữa các điều kiện hiện tại và tương lai cho thấy mức tăng nhẹ của mức độ hiểm họa trung bình và rất cao đối với các điều kiện trong tương lai (2030 và 2050) và mức tăng đáng kể của mức độ hiểm họa thấp và cao cho điều kiện năm 2050. Hình này cũng cho thấy sự gia tăng theo cấp số nhân của mức độ hiểm họa cao (khoảng 900%) và mức tăng nhỏ hơn của mức độ hiểm họa rất cao (khoảng 350%) của khu vực bị ngập lụt trong khoảng thời gian 2030-2050.

Kết quả này dẫn đến kết luận rằng trước mắt (2030), sự thay đổi khí hậu sẽ không tạo ra những thay đổi nghiêm trọng ở những vùng bị ngập lụt trong về lâu dài sẽ làm tăng mực nước tại các khu vực hiểm họa cao và rất cao.

Hình 4. Điều kiện tương lai – bản đồ hiểm họa lũ (a) 2030 và (b) 2050.

3.2. Hiểm họa hạn tại lưu vực sông Mã

Sử dụng các mô hình hạn hán, hay còn là mô hình cân bằng nước, có thể hiểu hạn hán đang tác động như thế nào trên lưu vực sông Mã. Chúng tôi nhấn mạnh rằng phân tích về hạn hán này thể hiện sự thiếu hụt nước của nguồn nước sẵn có và nhu cầu nước ở mỗi tiểu lưu vực. Các hiện tượng chính xảy ra do khả năng tiếp cận nguồn nước hạn chế không được xem xét ở đây và sẽ được tính đến trong quá trình lập kế hoạch DRM, trong đó một số biện pháp sẽ được đề xuất để giảm thiếu hụt nước do thiếu khả năng tiếp cận nguồn nước.

Bảng  Các kịch bản hạn cho lưu vực sông Mã

Kết quả mô phỏng của 3 kịch bản: hiện tại, 2030 và 2050 sẽ được sử dụng để đánh giá nguy cơ hạn hán lưu vực sông Mã trong điều kiện hiện tại và biến đổi khí hậu.

Theo đó toàn lưu vực được chia thành 12 tiểu vùng và 31 nút sử dụng nước theo nguyên tắc được thảo luận chi tiết ở Phụ lục VI và chi tiết tại Phụ lục VII. Lượng nước đến từng tiểu vùng được tính toán bằng mô hình MIKE NAM, đã được kiểm định cho 6 tiểu lưu vực có số liệu quan trắc tại Cẩm Thủy, Cửa Đạt, Lang Chánh, Xã Là, Nam Cống và Trung Hà. Nhu cầu nước từng tiểu vùng này cũng được tính toán dựa vào số liệu kinh tế - xã hội và sử dụng đất ứng với từng thời đoạn tính toán tương ứng. Kết quả tính toán cân bằng nước cho 3 thời đoạn tính toán được trình bày tiếp sau đây.

Tại điều kiện hiện tại chuỗi dòng chảy của từng tiểu vùng: là chuỗi lưu lượng quan trắc hoặc tính toán được từ 19 tiểu vùng trong giai đoạn 1986 - 2016. Nhu cầu nước của từng tiểu lưu vực được ước tính dựa trên các quy chuẩn của Việt Nam trong Mục 4.6.2 cho các ngành liên quan, từ dữ liệu thống kê năm 2015. Đối với thủy lợi, 75% và 85% tần suất mưa vụ hiệu quả được xem xét để ước tính nhu cầu tưới. Do đó, hệ thống mô hình có hai sơ đồ khác nhau: một mô hình có hệ thống hồ chứa và mô hình kia không có. Những mô hình này cho phép đánh giá mức độ hạn hán dưới áp lực nước gây ra do thiếu lượng mưa hiệu quả hoặc thiếu nước cả trong hệ thống hồ chứa hoặc trong mạng lưới sông trong thời kỳ hạn hán.

Mức độ và tần suất thiếu hụt nước của từng lưu vực được đánh giá bằng cách sử dụng hai tiêu chí được nêu trong phần 2.2.5 là tần suất thiếu hụt F% và cường độ thâm hụt hàng tháng và hàng năm D_m% và D_y% . Có thể thấy, bốn lưu vực phụ ở khu vực Bắc Sông Mã và vùng Nam Mã - Bắc Chu bị thiếu nước với tần suất rất cao (giá trị F% của chúng trong tất cả các kịch bản đều rất cao, từ 30% đến 100%, trong khi mức độ thiếu hụt nước tương đối cao, dao động từ 38% đến 63%. Do đó, hạn hán thủy văn trong lưu vực này có thể được coi là đáng kể và một số giải pháp công trình có thể được áp dụng cho các lưu vực thiếu nước sau giai đoạn đánh giá rủi ro.

Mức độ hiểm họa của các lưu vực phụ được chỉ định là năm cấp H (H0, H1, H2, H3 và H4 lần lượt là không có hiểm họa, hiểm họa thấp, trung bình, cao và rất cao) và được thể hiện trong cột (11) và ( 12). Có hai lưu vực không có nguy hiểm (H0) nằm trong khu vực phía nam của lưu vực Vĩnh Sơn, nơi nhu cầu nước thấp hơn các khu vực khác. Các lưu vực còn lại có rủi ro thấp (H1), rủi ro trung bình (H2) và rủi ro cao (H3) với thiếu hụt nước tương đối cao do sự cân bằng giữa nhu cầu nước và nguồn cung cấp nước. Ở tình hình hiện tại, hạn hán xảy ra không phải do thiếu nước mà do thiếu hệ thống công trình khai thác giúp lấy nước từ mạng lưới sông.

Kết quả cân bằng nước giữa 2 tần suất 75% và 85% là không đáng kể. Sự khác biệt của tổng lượng nước thiếu hụt trong toàn lưu vực, mức độ thiếu nước D tính theo tháng và năm và tần suất thiếu hụt F% giữa 2 trường hợp tính toán tần suất 75% và 85% là không lớn (Hình 3.15 và Hình 3.16 cho 75% và 85% nhu cầu nước.

Từ dữ liệu được suy ra từ các niên giám thống kê, sự kiện thiếu nước tại một phần của khu vực này dường như bị tái diễn nhiều hơn và đáng kể, có lẽ hạn hán xảy ra không phải (chỉ)  do nguồn nước khan hiếm (do mưa), mà còn thiếu các công trình thủy lực có thể giúp khai thác nước từ mạng lưới sông.

Từ kết quả phân tích GIS ta có phân bố không gian mức độ hiểm họa hạn hán như trình bày trong Hình

Điều kiện tương lai (2030 và 2050)

Đối với điều kiện trong tương lai, các kịch bản xem xét dữ liệu đầu vào sau:

Chuỗi thời gian thủy văn của từng tiểu lưu vực được ước tính vào năm 2030 đến 2050.

Nhu cầu nước của từng tiểu lưu vực được ước tính dựa trên các quy tắc của Việt Nam được quy định trong phần 4.6.2 cho các ngành liên quan, xuất phát từ kế hoạch tổng thể kinh tế và xã hội cho năm 2030 của mỗi tỉnh trong lưu vực.

Theo kịch bản biến đổi khí hậu do MONRE (MONRE, 2016) công bố, nhiệt độ tại Thanh Hóa sẽ tăng nhẹ 0,6 - 0,7⁰C vào năm 2030 và 1,5 - 1,8⁰C vào năm 2050. Tuy nhiên, lượng mưa trong mùa mưa cũng sẽ tăng từ 15 - 25% trong giai đoạn lũ chính (từ tháng 9 đến tháng 11), nhưng sẽ có sự gia tăng nhẹ hơn trong giai đoạn lũ muộn và lũ sớm, và sẽ giảm khá nhiều trong mùa khô. Điều này dẫn đến việc trong tương lai sẽ xảy ra lũ lớn hơn trong mùa lũ nhưng thiếu hụt nhu cầu ít hơn trong mùa khô, thậm chí nhu cầu về nước tăng nhanh. Các kết quả được minh họa trong Hình .

Có hai khu vực rộng lớn phải đối mặt với tình trạng thiếu nước, như ở huyện Mường Lat và phía bắc của lưu vực sông, nhưng sự thiếu hụt là không đáng kể; các khu vực còn lại đủ cân bằng để đáp ứng nhu cầu của các ngành.

So sánh với các kịch bản tương lai

So sánh giữa các điều kiện hiện tại và tương lai cho thấy mức độ hiểm họa hạn hán thấp và sự gia tăng mức độ hiểm họa hạn hán cao trong cả hai điều kiện 2030 và 2050 (Hình ). Mức độ hiểm họa về khu vực rủi ro hạn hán dường như không thay đổi trong tương lai trước mắt và lâu dài.

Kết quả này dẫn đến kết luận rằng trước mắt (2030), sự thay đổi khí hậu sẽ tạo ra những thay đổi quan trọng trong các khu vực có nguy cơ hạn hán trong trung và dài hạn làm tăng số lược các khu vực hiểm họa cao.

3.3. Hiểm họa xâm nhập mặn tại lưu vực sông Mã

Sử dụng các mô hình xâm nhập mặn được xây dựng để mô phỏng các kịch bản quy định trong Bảng  kết quả được sử dụng để phân tích tác động xâm nhập mặn lên lưu vực sông Mã. 

Bảng Các kịch bản xâm nhập mặn đối với lưu vực sông Mã

Phân tích này liên quan đến cân bằng nước và dòng chảy kiệt trong sông mà không xem xét ảnh hưởng của dòng chảy ngầm được xem là thay đổi theo mùa và ít tác động bởi các sự kiện thủy văn (nhưng lại bị tác động nhiều từ các hoạt động của con người như hệ thống bơm tưới từ nước ngầm). Vì vậy mức độ rủi ro được đánh giá dựa trên xâm nhập mặn trong các nhánh sông và liên quan đến cấp nước mặt cho các vùng tưới ven mạng sông tính toán.

Điều kiện hiện tại

Trong điều kiện hiện tại, các kịch bản được hình thành bởi sự kết hợp của:

Điều kiện thủy văn, là chuỗi dòng chảy biên trên và khu giữa được sử dụng để xây dựng đường cong duy trì lưu lượng của những năm thiếu nước trong quá khứ và trích xuất giá trị dòng chảy tương ứng với thời đoạn 182, 274 và 355 ngày đại diện cho tần suất khô hạn cao, trung bình và thấp của lưu vực (Bảng

Nhu cầu nước lấy từ một số đoạn dọc theo mạng lưới sông sử dụng kịch bản tần suất 75% từ mô hình hạn hán trên khu vực nghiên cứu.

Triều cường trong thời kỳ khô hạn mô phỏng phạm vị xâm nhập mặn mở rộng vào mạng lưới sông.

Bảng: Điều kiện biên trên của một số kịch bản cho mô hình mặn

Nếu 1 g/l, tương đương với 1psu, là giá trị giới hạn để xem xét phạm vi mở rộng mặn trên sông, kết quả cho thấy đối với kịch bản DR1 (thời gian 355 ngày), phạm vi mở rộng mặn trên sông Mã cách cửa sông khoảng 49 km, 7,5km ở sông Chu và 16,8km ở sông Hoạt như trong Hình  để hình dung sự mở rộng tối đa của nước mặn ở các sông chính theo kịch bản DR1 và từ Hình  đến Hình để hình dung mức độ mặn tối đa dọc theo sông Mã theo bốn kịch bản đang xem xét.

Tổng diện tích có thể bị ảnh hưởng do xâm nhập mặn là khoảng 320 km², bao gồm 21 xã ở huyện Hậu Lộc, 29 xã ở Hoằng Hóa, 18 xã ở Nga Sơn, 21 xã ở Hà Trung, 21 xã ở Hậu Lộc, 05 xã ở Yên Định, 05 xã ở Vĩnh Lộc, 07 xã ở Thiệu Hóa, 18 huyện thuộc thành phố Thanh Hóa, 04 huyện thuộc thành phố Sầm Sơn và 02 huyện thuộc thành phố Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa. Các xã có mức độ rủi ro cao và rất cao được liệt kê trong Bảng . Những khu vực này sẽ là khu vực có mức độ hiểm họa rất cao, những khu vực còn lại là khu vực không có hiểm họa.

Điều kiện tương lai (2030-2050)

Như được trình bày trong Phụ lục VII, lưu lượng xả ở các sông Mã và Chu theo kịch bản biến đổi khí hậu vào năm 2030 và 2050 không khác nhiều so với các kịch bản cơ bản, tức là chỉ chênh lệch 0,1 - 1,5 km trong xâm nhập mặn vào đất liền. Kết quả của bảy mô phỏng kịch bản xâm nhập mặn phản ánh tình hình đó cho thấy không có tác động đáng kể của biến đổi khí hậu đối với xâm nhập mặn ở lưu vực sông Mã.

Bản đồ hiểm họa xâm nhập mặn

Sử dụng kỹ thuật phân tích GIS để có được sự phân bố không gian của bản đồ hiểm họa xâm nhập mặn như trong Bảng

Nguyễn Văn Hưởng và CS, 2022. Hoạt động của bão và áp thấp nhiệt đới trong năm 2021 và dự báo trong mùa bão năm 2022 ở Việt Nam. Tạp chí khí tượng thủy văn 735 (84-100)

Nguyễn Văn Đào và Phạm Thị Thanh Bình, 2019. Tạp chí khí tượng thủy văn 04 (2019)

Đỗ Đức Thắng và CS, 2019. Đánh giá thực trạng và dự tính khả năng Xâm nhập mặn cho khu vực ven biển Tỉnh thái bình. Tạp chí khí tượng thủy văn 03 (2019)

Trần Thị Kim và CS, 2019. Nghiên cứu tính toán lan truyền mặn trên sông sài gòn bằng phương pháp  số. Tạp chí khí tượng thủy văn 1 (2019)

Đỗ Đức Thắng và CS, 2019. Đánh giá tính tổn thương cho cây lúa do xâm nhập mặn trên địa bàn tỉnh thái bình. Tạp chí khí tượng thủy văn 02 (2019)

Trần Xuân Hải, 2019. Thiếu hụt nguồn nước ngọt ở đồng bằng sông cửu long: hiện trạng và dự báo đến năm 2030 và 2050 dưới tác động của biến đổi khí hậu. Tạp chí khí tượng thủy văn 10 (2019)

Tô Văn Trường, 2019. Đánh giá xâm nhập mặn vùng ven biển bắc bộ ứng với các kịch bản cấp nước thời kỳ đổ ải vụ đông xuân trên hệ thống sông hồng và đề xuất tiết kiệm nguồn nước từ các hồ chứa. Tạp chí khí tượng thủy văn 03 (2017)

Lê Thị Thường và Trương Văn Hùng, 2019. Nghiên cứu tính toán phân vùng hạn - mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã. Tạp chí khí tượng thủy văn 09 (2018).

Nguyễn Kỳ Phùng và CS, 2017. Nguy cơ xâm nhập mặn các sông chính tỉnh đồng nai trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Tạp chí khí tượng thủy văn 06 (2017)

Lê Thị Phụng và CS, 2017. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến xâm nhập mặn ở tỉnh vĩnh long. Tạp chí khí tượng thủy văn 02 (2017)

Nguyễn Thu Hiền, 2020. Đánh giá ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến hạ lưu sông cả trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Tạp chí khí tượng thủy văn 01 (2020)

Nguyễn Cao Văn, 2020. Đánh giá tính dễ bị tổn thương và khả năng thích ứng do xâm nhập mặn đối với sản xuất nông nghiệp trong bối cảnh biến đổi khí hậu tại khu vực cửa sông ven biển tỉnh Nam Định. Tạp chí khí tượng thủy văn 716 (83-76)

Tin bài:

TS. Trần Thị Mai Anh