ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Nguyễn Ý Như NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN CỰC TRỊ
DÒNG CHẢY TRÊN LƯU VỰC SÔNG NHUỆ ĐÁY THUỘC THÀNH
PHỐ HÀ NỘI

Chuyên ngành: Thủy văn học
Mã số: 60 44 90

Bản tóm tắt
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. Nguyễn Thanh Sơn
Hà Nội - 2011
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH 3

2.3.4 Điều kiện ban đầu của mô hình 42
2.3.5 Hàm mục tiêu 42
Chƣơng 3 ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG CỰC TRỊ DÒNG CHẢY DƢỚI TÁC ĐỘNG
CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 43
3.1 Cơ sở dữ liệu 43
3.1.1 Số liệu đầu vào mô hình NAM 43
3.1.2 Số liệu sử dụng đánh giá biến đổi 44
3.2 Áp dụng mô hình cho khu vực nghiên cứu 46
3.2.1 Chỉ tiêu đánh giá hoạt động mô hình 47
3.2.2 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình mƣa dòng chảy NAM 48
3.3 Đánh giá biến động cực trị dòng chảy 50
3.3.1 Biến động các đặc trƣng dòng chảy lũ 50
3.3.2 Biến động các đặc trƣng dòng chảy kiệt 63
KẾT LUẬN 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO 81
3

DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1. Sơ đồ lƣu vực hệ thống sông Nhuệ - Đáy 17
Hình 2. 1. Sơ đồ nội suy lƣỡng tuyến tính. 26
Hình 2. 2. So sánh mƣa, bốc hơi tháng nhiều năm quan trắc và nội suy từ mô hình
RegCM3 28
Hình 2. 3. Cấu trúc của mô hình NAM 37
Hình 3. 1. Lƣu vực cơ sở và mạng lƣới trạm trên lƣu vực sông Nhuệ Đáy 44
Hình 3. 2. So sánh độ lệch chuẩn của chuỗi quan trắc, RegCM và RegCM đã hiệu
sai 45
Hình 3. 3a. Hiệu chỉnh mô hình NAM xây dựng cho tiểu lƣu vực ND1 - Ba Thá
(1972-1974) 49
Hình 3. 3b. Kiểm định mô hình NAM xây dựng cho tiểu lƣu vực ND1 - Ba Thá
(1976-1978) 49

Hình 3. 14a. So sánh mức độ phù hợp giữa đƣờng tần suất lý luận và đƣờng thực
nghiệm của dòng chảy tháng kiệt nhất – lƣu vực ND1 – Giai đoạn nền 72
Hình 3. 14b. So sánh mức độ phù hợp giữa đƣờng tần suất lý luận và đƣờng thực
nghiệm của dòng chảy tháng kiệt nhất – lƣu vực ND1 – Kịch bản A1B 72
Hình 3. 14c. So sánh mức độ phù hợp giữa đƣờng tần suất lý luận và đƣờng thực
nghiệm của dòng chảy tháng kiệt nhất – lƣu vực ND1 – Kịch bản A2 72
Hình 3. 15a. Dòng chảy kiệt và đặc trƣng khô hạn năm 1977 74
Hình 3. 15b. Dòng chảy kiệt và đặc trƣng khô hạn năm 2040 74

5

DANH MỤC BẢNG
Bảng 3. 1. Trạm đo mƣa và trọng số theo phƣơng pháp đa giác Thiessen đƣợc sử
dụng để tính toán dòng chảy cho các tiểu lƣu vực thuộc lƣu vực Nhuệ Đáy 46
Bảng 3. 2. Mức độ mô phỏng của mô hình tƣơng ứng với chỉ số Nash 47
Bảng 3. 3. Bộ thông số tối ƣu cho lƣu vực sông Nhuệ Đáy 50
Bảng 3. 4. Thay đổi của một số đặc trƣng dòng chảy lũ của lƣu vực ND1 53
Bảng 3. 5. Phân bố tần suất dòng chảy 3 ngày lớn nhất 61
Bảng 3. 6. Thay đổi cƣờng độ vƣợt quá của Qx 70
Bảng 3. 7. Tần suất dòng chảy tháng kiệt nhất 73
6 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
A1B, A2 Các kịch bản phát thải khí nhà kính IPCC
ANN Artificial Neural Network (Mạng thần kinh nhân tạo)
AQUASIM A Computer Program for the Identification and
Simulation of Aquatic Systems (Phần mềm sinh thái)
BĐKH Biến đổi khi hậu
BOD Biochemical oxygen demand (Nhu cầu oxy sinh hóa)

NAM Nedbør - Afstrømnings – Models (Mô hình mƣa – dòng
chảy)
NASIM Niederschlag – Abfluss Simulation Model (Mô hình
tính mƣa – dòng chảy
ND1 – ND5 Tiểu lƣu vực thuộc Lƣu vực sông Nhuệ - Đáy
ND Nhuệ - Đáy
NNK những ngƣời khác (chỉ các đồng tác giả của một công
trình, bài báo …)
NSE Nash–Sutcliffe efficiency (hệ số Nash–Sutcliffe)
NWSRFS National Weather Service River Forecasting System (Hệ
thống dự báo thời tiết quốc gia)
OPYC Ocean General Circulation Model (Mô hình hoàn lƣu
chung đại dƣơng)
QUAL2E Enhanced Stream Water Quality Models (Mô hình chất
lƣợng nƣớc)
RegCM REGional Climate Model (Mô hình khí hậu khu vực của
ICTP)
SAC – SMA Sacramento Soil Moisture Accounting (Mô hình tính
toán hàm lƣợng ẩm đất)
SCS Soil Conservation Service (Phƣơng pháp bảo tồn đất)
SWAT Soil and Water Assessment Tool
8

KH KTTV& MT Khoa học Khi tƣợng Thủy văn và Môi trƣờng
WHO World Health Organization
9

MỞ ĐẦU
Lƣu vực sông Nhuệ - sông Đáy không phải là một lƣu vực lớn, nhƣng có vị
trí địa lý đặc biệt, đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế của cả nƣớc nói chung,

về vấn đề này bị gián đoạn do vào thời điểm đó ảnh hƣởng của con ngƣời là không
đáng kể so với yếu tố thiên nhiên. Đến cuối thập niên 1980, khi nhiệt độ bắt đầu
tăng lên nhanh thì hiện tƣợng nóng lên toàn cầu lại đƣợc chú ý đến. Lý thuyết về
hiệu ứng nhà kính ra đời và Tổ chức Liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu của Liên
Hiệp quốc (IPCC) đã đƣợc thành lập qua Chƣơng trình Môi trƣờng Liên Hiệp quốc
và Tổ chức Khí tƣợng thế giới.
Năm 1990, các nghiên cứu về biến đổi khí hậu của IPCC đƣợc công bố, bao
gồm hiện tƣợng nóng lên toàn cầu, khí nhà kính, hiệu ứng nhà kính, nƣớc biển
dâng, các tác nhân khí hậu, lịch sử thay đổi của khí hậu Trái Đất và trở thành một
cơ sở khoa học khi nghiên cứu về vấn đề này. Dựa trên việc mở rộng, cải thiện khối
lƣợng lớn dữ liệu quan trắc và phân tích có độ tin cậy cao, IPCC đã đƣa ra những
bằng chứng mạnh mẽ rằng hiện tƣợng nóng lên toàn cầu quan trắc thấy trong 50
năm qua là do các hoạt động của con ngƣời. Đồng thời, sự hợp nhất cả nhân tố tự
nhiên và con ngƣời trong kết quả quan trắc và tính toán mô hình trong 140 năm
Những thay đổi trong khí hậu khu vực cho thấy tác động đến hệ thống sinh thái, vật
lý và có dấu hiệu về tác động của nó đối với hệ thống kinh tế, xã hội. Xu hƣớng
tăng nhiệt độ đã tác động đến hệ thống tài nguyên nƣớc và các hệ sinh thái ven biển,
trong lục địa ở nhiều nơi trên thế giới, dẫn tới chi phí kinh tế xã hội tăng lên do biến
đổi khí hậu khu vực và thời tiết nguy hiểm tăng lên [30].
Biến đổi khí hậu có khả năng ảnh hƣởng đến rất nhiều lĩnh vực trong đó có
tài nguyên nƣớc. Trong khoảng 10 – 15 năm qua đã có nhiều nhà thủy văn trên thế
11

giới nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đối với tài nguyên nƣớc. Trong
những nghiên cứu này vận dụng nhiều cách tiếp cận các mô hình khác nhau. Dù là
theo cách tiếp cận nào thì mục tiêu chính của các hoạt động nghiên cứu tài nguyên
nƣớc liên quan đến biến đổi khí hậu là nhằm đánh giá tác động của biến đổi khí hậu
đối với tài nguyên nƣớc.
Liên quan tới bài toán biến đổi khí hậu, nhiều nghiên cứu đã kết hợp mô hình
khí hậu toàn cầu với các mô hình thủy văn quy mô lớn. Feddes & nnk (1989) [23]

bổ sung bằng cách tăng những lƣợng cụ thể vào chuỗi nhiệt độ lịch sử và thay đổi
lƣợng mƣa bằng phép toán tích với hệ số xác định.
Hƣớng tiếp cận này có khả năng cung cấp những thông tin hữu ích về các
đặc tính thủy văn trong điều kiện khí hậu tƣơng lai. Tuy nhiên, do hầu hết các mô
hình thủy văn sử dụng các giá trị điểm hay trung bình lƣu vực của dữ liệu khí tƣợng
nên đã vấp phải một vấn đề là đầu ra của mô hình khí hậu toàn cầu (GCM) quá lớn,
phải đƣợc chuyển sang phạm vi nhỏ hơn phù hợp với các đánh giá tác động trên quy
mô địa phƣơng. Xu Z.X. (2008) [38] sử dụng 4 kết quả của mô hình khí hậu toàn
cầu GCMs, và phƣơng pháp chi tiết hóa thống kê để xây dựng các biến khí hậu địa
phƣơng mƣa và nhiệt độ trong tƣơng lai. Dữ liệu này đƣợc sử dụng làm đầu vào cho
mô hình thủy văn phân bố SWAT để tính toán chế độ dòng chảy tƣơng lai tƣơng
ứng trong lƣu vực thƣợng nguồn Yellow. Kết quả cho thấy xu hƣớng giảm dòng
chảy trung bình năm và tăng lƣợng thiếu hụt tài nguyên nƣớc trên lƣu vực nghiên
cứu, tuy nhiên biến động thủy văn tƣơng ứng với mỗi số liệu biến đổi GCMs tƣơng
đối lớn. Kim U. & nnk (2008) [29] đã đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đối
với cả chế độ thủy văn và tài nguyên nƣớc trên lƣu vực thƣợng lƣu sông Blue Nile ở
Ethiopia, khu vực có dữ liệu quan trắc hạn chế. Nghiên cứu này cũng sử dụng đầu
ra của mô hình khí hậu GCMs làm đầu vào cho mô hình thủy văn 2 bể chứa đơn.
Điểm đáng chú ý ở đây là đã sử dụng tổ hợp kết quả của 6 mô hình GCMs khác
nhau theo trọng số dựa trên độ chính xác của từng mô hình trong kết quả tính toán
mƣa và nhiệt độ cho khu vực nghiên cứu, theo nguyên tắc sai số tuyệt đối trung
bình của từng mô hình càng nhỏ thì trọng số càng lớn. Trong nghiên cứu của
Andersen H.E. & nnk (2006) [18], sử dụng dữ liệu biến đổi khí hậu đƣợc dự đoán
bằng mô hình ECHAM4/OPYC và đƣợc chi tiết hóa động lực bằng mô hình khí hậu
khu vực HIRHAM với độ phân giải lƣới 25 km và sử dụng số liệu này làm đầu vào
13

cho mô hình thủy văn Mike 11 – TRANS với cố gắng cải thiện kết quả từ mô hình
khí hậu khu vực bằng hệ số tỉ lệ thay đổi giá trị mƣa, nhiệt độ và bốc hơi theo tháng.
Mặc dù nghiên cứu có đề cập đến giá trị cực đoan, nhƣng chỉ mới dừng lại ở dòng