BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

LẠI TIẾN VINH

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG TÀI NGUYÊN NƯỚC VÙNG
ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI
KHÍ HẬU

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ

Hà Nội – 2016


i

MỤC LỤC
MỤC LỤC .............................................................................................................................. I
DANH SÁCH BẢNG ........................................................................................................... V
DANH SÁCH HÌNH ........................................................................................................... VI
DANH SÁCH PHỤ LỤC .................................................................................................... IX
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................................. XI
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG TÀI NGUYÊN NƯỚC
MẶT TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ............................................................... 7
1.1. Các khái niệm cơ bản .................................................................................................... 7


2.1.3.1. Hệ thống sông thượng nguồn ......................................................................... 22
2.1.3.2. Hệ thống sông vùng đồng bằng sông Hồng.................................................... 25

2.1.4. Khí hậu .................................................................................................................... 28
2.1.4.1. Diễn biến khí hậu............................................................................................ 29
2.1.4.2. Kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng ................................................ 30
2.1.4.3. Dự tính thay đổi lượng bốc hơi ...................................................................... 35
2.2. Phát triển kinh tế-xã hội.............................................................................................. 36

2.2.1. Dân số ...................................................................................................................... 37
2.2.2. Cơ cấu kinh tế.......................................................................................................... 37
2.2.3. Định hướng và quy hoạch phát triển các ngành ................................................... 38
2.2.3.1. Nông lâm nghiệp và thủy sản ......................................................................... 38
2.2.3.2. Công nghiệp.................................................................................................... 41
2.2.3.3. Dịch vụ, du lịch và thương mại ...................................................................... 42
2.3. Tài nguyên nước mặt, tình hình khai thác và sử dụng tài nguyên nước mặt vùng
đồng bằng sông Hồng ......................................................................................................... 43

2.3.1. Tài nguyên nước mặt .............................................................................................. 43
2.3.1.1. Dòng chảy ....................................................................................................... 43
2.3.1.2. Chất lượng nước mặt ...................................................................................... 48

2.3.2. Hiện trạng khai thác, sử dụng tài nguyên nước mặt vùng đồng bằng sông
Hồng .................................................................................................................................. 55
2.3.2.1. Hiện trạng khai thác và sử dụng nước phía thượng nguồn ............................ 55
2.3.2.2. Hiện trạng khai thác và sử dụng nước vùng ĐBSH ....................................... 58
2.3.2.3. Mâu thuẫn sử dụng nước giữa các ngành, khu vực........................................ 60

2.3.3. Khả năng đáp ứng nguồn nước và các vấn đề tồn tại trong khai thác sử dụng
nước vùng đồng bằng sông Hồng .................................................................................... 62

3.2.2. Tính toán nhu cầu sử dụng nước ........................................................................... 87
3.2.2.1. Phân vùng sử dụng nước ................................................................................ 87
3.2.2.2. Cơ sở và phương pháp tính toán nhu cầu sử dụng nước................................ 90

3.2.3. Sử dụng mô hình MIKE 11 tính toán thay đổi mực nước và khả năng lấy nước
của các hệ thống lấy nước vùng đồng bằng sông Hồng ................................................. 95
3.2.3.1. Tổng quan lý thuyết mô hình MIKE 11 .......................................................... 96
3.2.3.2. Thiết lập mô hình ............................................................................................ 97
3.3. Kết quả dự tính biến động tài nguyên nước vùng đồng bằng sông Hồng trong bối
cảnh biến đổi khí hậu ....................................................................................................... 102

3.3.1. Sự thay đổi của dòng chảy LVS Hồng-Thái Bình trong bối cảnh BĐKH ......... 102
3.3.1.1. Dòng chảy trung bình năm ........................................................................... 102
3.3.1.2. Dòng chảy mùa lũ ......................................................................................... 103
3.3.1.3. Dòng chảy mùa kiệt ...................................................................................... 106

3.3.2. Dự tính nhu cầu sử dụng nước vùng đồng bằng sông Hồng trong bối cảnh
biến đổi khí hậu ............................................................................................................... 106

3.3.3. Dự tính biến động mực nước vùng đồng bằng sông Hồng trong bối cảnh biến
đổi khí hậu ....................................................................................................................... 109

3.3.4. Cân bằng nước vùng đồng bằng sông Hồng trong bối cảnh biến đổi khí hậu .. 110
3.3.4.1. Lượng nước thiếu vùng đồng bằng sông Hồng ........................................... 110


iv

3.3.4.2. Tính toán phương án giảm thiểu tình trạng thiếu nước cho vùng đồng bằng
sông Hồng .................................................................................................................. 115

Bảng 3.3: Tiêu chuẩn cấp nước cho nuôi trồng thủy sản nước lợ vùng ĐBSH........................ 93
Bảng 3.4: Tiêu chuẩn và tỷ lệ cấp nước sinh hoạt vùng ĐBSH. .............................................. 94
Bảng 3.5: Chỉ tiêu NASH trong hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE 11. ....................... 101
Bảng 3.6: Kết quả nhu cầu sử dụng nước vùng ĐBSH theo ngành. ....................................... 107
Bảng 3.7: Kết quả nhu cầu sử dụng nước vùng ĐBSH theo vùng. ........................................ 108
Bảng 3.8: Biến động mực nước trung bình tháng I và II tại một số vị trí vùng ĐBSH. ......... 110


vi

DANH SÁCH HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ đánh giá biến động tài nguyên nước mặt ĐBSH trong bối cảnh BĐKH. ........ 3
Hình 2.1: Vị trí địa lý vùng ĐBSH. .......................................................................................... 21
Hình 2.2: Bản đồ LVS Hồng – Thái Bình. ............................................................................... 23
Hình 2.3: Diện tích các LVS thuộc hệ thống sông Hồng-Thái Bình. ....................................... 25
Hình 2.4: Mạng lưới sông ngòi vùng ĐBSH. ........................................................................... 26
Hình 2.5: Diễn biến nhiệt độ trung bình các thời đoạn của một số trạm vùng ĐBSH. ............ 29
Hình 2.6: Mức tăng nhiệt độ trung bình theo mùa vùng ĐBSH so với thời kỳ 1980-1999
theo kịch bản phát thải trung bình (B2). ...................................................................... 31
Hình 2.7: Mức tăng nhiệt độ trung bình năm vùng ĐBSH so với thời kỳ 1980-1999 ứng với
kịch bản phát thải trung bình (B2). .............................................................................. 32
Hình 2.8: Mức thay đổi tổng lượng mưa theo mùa vùng ĐBSH so với thời kỳ 1980-1999
theo kịch bản phát thải trung bình (B2). ...................................................................... 33
Hình 2.9: Mức thay đổi tổng lượng mưa năm vùng ĐBSH so với thời kỳ 1980-1999 ứng
với kịch bản phát thải trung bình (B2). ........................................................................ 34
Hình 2.10: Mực nước biển dâng vùng ĐBSH theo kịch bản phát thải. .................................... 35
Hình 2.11: Lượng bốc hơi năm LVS Hồng-Thái Bình đến 2050. ............................................ 36
Hình 2.12: Dân số vùng ĐBSH đến năm 2050. ........................................................................ 37
Hình 2.13: Cơ cầu kinh tế vùng ĐBSH đến năm 2020............................................................. 38
Hình 2.14: Quy hoạch sử dụng đất vùng ĐBSH đến năm 2050. .............................................. 38

Hình 2.33: Lưu lượng xả nước của các hồ chứa thượng du sông Hồng-Thái Bình giai đoạn
2006-2012 [66]. ........................................................................................................... 65
Hình 2.34: Dòng chảy trung bình tại trạm Sơn Tây giữa hai thời kỳ trước khi có hồ Hòa
Bình và sau khi có các hồ Hòa Bình và Tuyên Quang. ............................................... 67
Hình 2.35: Mật độ dân số vùng ĐBSH năm 2013. ................................................................... 68
Hình 3.1: Đặc trưng dòng chảy trạm Yên Bái trên sông Thao. ................................................ 73
Hình 3.2: Đặc trưng dòng chảy trạm Ghềnh Gà trên sông Lô. ................................................. 74
Hình 3.3: Đặc trưng dòng chảy trạm Hòa Bình trên sông Đà. ................................................. 75
Hình 3.4: Đặc trưng dòng chảy trạm Chũ trên sông Lục Nam. ................................................ 75
Hình 3.5: Đặc trưng dòng chảy trạm Gia Bảy trên sông Cầu. .................................................. 76
Hình 3.6: Đặc trưng dòng chảy tại các trạm Sơn Tây và Hà Nội trên sông Hồng. .................. 77
Hình 3.7: Đặc trưng dòng chảy tại trạm Thượng Cát trên sông Đuống. .................................. 77
Hình 3.8: Lưu lượng trung bình tháng nhỏ nhất tại các trạm Sơn Tây, Hà Nội và Thượng
Cát trước và sau khi có các hồ chứa. ........................................................................... 78
Hình 3.9: Đặc trưng mực nước trạm Hà Nội trước (1956-1987) và sau khi có các hồ chứa
lớn (1988-2008) [66].................................................................................................... 79
Hình 3.10: Cơ cấu sử dụng đất vùng ĐBSH năm 2000 và 2013. ............................................. 81
Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý mô hình NAM. ............................................................................ 83
Hình 3.12: Sơ đồ phân chia lưu vực tính toán dòng chảy LVS Hồng-Thái Bình. .................... 86
Hình 3.13: Sơ đồ phân khu sử dụng nước vùng đồng bằng Sông Hồng. ................................. 88
Hình 3.14: Sơ đồ diễn biến mực nước theo thời gian. .............................................................. 97
Hình 3.15: Sơ đồ thủy lực vùng đồng bằng sông Hồng............................................................ 99
Hình 3.16: Thay đổi dòng chảy trung bình năm LVS Hồng-Thái Bình đến năm 2050 so với
giai đoạn 1980-1999. ................................................................................................. 103
Hình 3.17: Thay đổi dòng chảy trung bình mùa lũ LVS Hồng-Thái Bình đến năm 2050 so
với giai đoạn 1980-1999. ........................................................................................... 104


viii


DANH SÁCH PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Diễn biến nhiệt độ trung bình năm của các trạm trong khu vực ĐBSH. ............... 156
Phụ lục 2: Lượng mưa năm tại các trạm vùng ĐBSH. ........................................................... 157
Phụ lục 3: Sự thay đổi của lượng mưa năm, mùa mưa và mùa khô tại các trạm vùng ĐBSH.158
Phụ lục 4: Hệ số phương trình tương quan giữa nhiệt độ không khí trung bình và bốc hơi
tiềm năng giai đoạn 1980-1999 LVS Hồng-sông Thái Bình [62]. ............................ 159
Phụ lục 5: Chỉ tiêu phát triển của các ngành dùng nước vùng ĐBSH. ................................... 160
Phụ lục 6: Quy hoạch các khu công nghiệp vùng ĐBSH đến năm 2020 [45]. ....................... 162
Phụ lục 7: Phân phối dòng chảy năm tại một số trạm thuỷ văn của hệ thống sông Hồng-Thái
Bình. ........................................................................................................................... 166
Phụ lục 8: Mô đun dòng chảy đỉnh lũ trên LVS Hồng [66]. .................................................. 166
Phụ lục 9: Diễn biến xâm nhập mặn tại cống Bình Hải-sông Đáy (cách cửa sông 22 km). ... 167
Phụ lục 10: Đặc trưng bùn cát lơ lửng tại một số trạm thủy văn vùng ĐBSH. ...................... 167
Phụ lục 11: Tổng hợp các công trình trữ nước và điều tiết nước [68]. ................................... 167
Phụ lục 12: Tỷ lệ cấp nước sạch vùng Đồng bằng sông Hồng. .............................................. 167
Phụ lục 13: Tổng kết lượng xả nước từ hồ chứa từ 2006-2012 [66]. ..................................... 168
Phụ lục 14: Biến động dân số vùng ĐBSH giai đoạn 2000-2013. ......................................... 168
Phụ lục 15: Tổng diện tích rừng và tỷ lệ che phủ rừng vùng ĐBSH. ..................................... 168
Phụ lục 16: Diện tích rừng tự nhiên và rừng trồng vùng ĐBSH. ........................................... 169
Phụ lục 17: Diện tích rừng bị chặt phá vùng ĐBSH. .............................................................. 169
Phụ lục 18: Xu thế biến đổi của mực nước triều lớn nhất vùng ĐBSH. ................................. 170
Phụ lục 19: Xu thế biến đổi của mực nước triều trung bình năm vùng ĐBSH. ..................... 171
Phụ lục 20: Danh sách các trạm khí tượng vùng ĐBSH sử dụng trong nghiên cứu............... 172
Phụ lục 21: Phân chia lưu vực tính toán thay đổi dòng chảy LVS Hồng-Thái Bình. ............. 172
Phụ lục 22: Danh sách các trạm khí tượng LVS Hồng-Thái Bình đã sử dụng. ...................... 173
Phụ lục 23: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định tại một số trạm. ............................................... 174
Phụ lục 24: Phân chia khu sử dụng nước vùng ĐBSH. .......................................................... 175
Phụ lục 25: Thời vụ gieo trồng các cây trồng chủ yếu vùng ĐBSH [61]. .............................. 176
Phụ lục 26: Thời gian sinh trưởng và hệ số cây trồng của lúa [61]. ....................................... 176
Phụ lục 27: Thời gian sinh trưởng và hệ số cây trồng của các loại cây trồng cạn [61]. ......... 177

Nhu cầu ô xy sinh học
Cân bằng nước
Mô hình tính nhu cầu tưới của cây trồng theo chỉ tiêu sinh thái, phát
triển bởi Tổ chức Lương thực & Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc
(FAO)
COD
Nhu cầu ô xy hóa học
DO
Ô xy hòa tan
DEM
Digital Elevation Model (Mô hình cao độ số)
ĐBSH
Đồng bằng sông Hồng
ETo
Bốc hơi tiềm năng
ENSO
Hiện tượng El Nino & La Nina có liên quan với dao động của khí áp
giữa 2 bờ phía Đông Thái Bình Dương với phía Tây Thái Bình
Dương - Đông Ấn Độ Dương
HT
Hệ thống
KB/kbBĐKH Kịch bản biến đổi khí hậu
KTTV&MT Khí tượng Thủy văn và Môi trường
KT-XH
Kinh tế-xã hội
LVS
Lưu vực sông
MTV
Một thành viên
MIKE

Tổng chất rắn lơ lửng


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Vùng Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) bao gồm các tỉnh, thành phố: Hà Nội,
Hải Phòng, Hải Dương, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc, Hưng Yên, Thái Bình, Nam Định, Hà
Nam, Ninh Bình, và Quảng Ninh [51][55] với tổng diện tích tự nhiên khoảng 2,1 triệu
ha, dân số năm 2013 khoảng 20,44 triệu người. Do đặc trưng vị trí địa lý, địa hình và
điều kiện tự nhiên khá phức tạp, vùng ĐBSH được đánh giá là nơi dễ chịu tác động và
tổn thương nhất do các diễn biến bất lợi của các yếu tố biến đổi khí hậu (BĐKH), thủy
văn, xâm nhập mặn, v.v.. cũng như các hoạt động quản lý khai thác, sử dụng tài
nguyên thiên nhiên không hợp lý, đặc biệt là tài nguyên nước (TNN) ở khu vực
thượng nguồn phía bên trong và bên ngoài lãnh thổ.
Trong tương lai, dưới tác động của BĐKH, TNN vùng ĐBSH được dự tính sẽ
có những biến động mạnh mẽ. Trong khi những nghiên cứu về TNN vùng ĐBSH chỉ
dừng lại ở mức độ đánh giá tập trung vào sự thay đổi dòng chảy tại các trạm thủy văn,
cân bằng nước ở các tiểu lưu vực, chưa được tích hợp, cập nhật đúng mức với các
diễn biến thay đổi khí hậu và phát triển kinh tế - xã hội, và chưa xem xét đến các
phương án công trình cụ thể để làm cơ sở đề xuất giải pháp ứng phó. Do vậy, kết quả
nghiên cứu đánh giá biến động tài nguyên nước mặt vùng ĐBSH vẫn còn tồn tại
những hạn chế nhất định, chưa đưa ra được các giải pháp phù hợp có tính khoa học,
thực tiễn nhằm hỗ trợ đảm bảo an ninh nguồn nước và phát triển bền vững (PTBV),
dẫn đến việc ứng dụng kết quả nghiên cứu với hoạt động thực tiễn còn nhiều hạn chế.
Hơn nữa, “Quy hoạch thủy lợi vùng ĐBSH giai đoạn 2012-2020 và định hướng đến
năm 2050 trong điều kiện BĐKH, nước biển dâng” đã được Chính phủ phê duyệt
ngày 17/10/2012 là quy hoạch theo hướng “mở” để có thể điều chỉnh, bổ sung theo
diễn biến của BĐKH, nước biển dâng. Đến nay, kịch bản BĐKH và nước biển dâng

 Phân tích, đánh giá biến động TNNM vùng ĐBSH đến năm 2020, 2030 và
2050; và
 Nghiên cứu đề xuất định hướng các giải pháp ứng phó để hỗ trợ và đảm bảo
an ninh nguồn nước vùng ĐBSH trong bối cảnh BĐKH.
3. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu của luận án
Trong giới hạn cho phép của luận án, giới hạn nghiên cứu của luận án sẽ tập
trung vào nghiên cứu biến động TNNM (dòng chảy, mực nước, và cân bằng nước)
vùng ĐBSH có xét đến quy hoạch phát triển KT-XH và BĐKH.
Kết hợp với quy hoạch phát triển KT-XH của các tỉnh trong vùng, quy hoạch
sử dụng đất, quy hoạch thủy lợi, quy trình điều tiết liên hồ chứa, các kịch bản BĐKH
cập nhật chi tiết của Bộ TN&MT (năm 2012) sẽ được sử dụng làm nguồn dữ liệu đầu
vào về sự thay đổi của nhiệt độ và lượng mưa trong tính toán biến động TNNM vùng
ĐBSH đến năm 2020, 2030 và 2050. Tuy nhiên, kịch bản BĐKH và nước biển dâng
luôn tồn tại những điểm chưa chắc chắn vì còn phụ thuộc vào việc xác định các kịch
bản phát thải khí nhà kính, nồng độ khí nhà kính trong khí quyển trong tương lai,


3

những hiểu biết còn hạn chế của chúng ta về hệ thống khí hậu toàn cầu và khu vực,
quá trình tan băng, phương pháp xây dựng kịch bản, v.v.. Do vậy, cần lưu ý rằng, kịch
bản BĐKH khác với dự báo thời tiết và dự báo khí hậu là nó đưa ra quan điểm về mối
ràng buộc giữa phát triển và hành động.
Theo “Quy hoạch tổng thể phát triển KT-XH vùng ĐBSH đến năm 2020”
được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 23/5/2013, vùng ĐBSH được xác định
bao gồm 11 tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương: Hà Nội, Hải Phòng, Hải Dương,
Bắc Ninh, Vĩnh Phúc, Hưng Yên, Thái Bình, Nam Định, Hà Nam, Ninh Bình và
Quảng Ninh [55]. Tuy nhiên, giới hạn nghiên cứu của luận án là TNNM, có phạm vi
nghiên cứu là theo lưu vực sông (LVS), biên thủy văn. Do vậy, phạm vi nghiên cứu
của luận án này được xác định là khu vực thuộc LVS Hồng-Thái Bình nằm trong

 Phương pháp tổng hợp và phân tích tài liệu và số liệu: luận án sẽ kế thừa
nhiều tài liệu, số liệu liên quan đến các nội dung nghiên cứu thông qua việc thu thập,
hệ thống hóa và xử lý kết quả nghiên cứu. Các tài liệu thu thập được sẽ được rà soát,
tổng hợp và hỗ trợ xây dựng phần mở đầu, chương 1 và chương 2 của luận án. Số liệu
thu thập sẽ được tổng hợp, xử lý và phân tích phục vụ xây dựng nội dung chương 2 và
chương 3.
 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa nhằm bổ sung tài liệu và kiểm tra kết
quả nghiên cứu phục vụ xây dựng nội dung chương 2 và chương 3 của luận án.
 Phương pháp mô hình toán: mô hình NAM, CROPWAT và MIKE 11 sẽ
được sử dụng để tính toán dòng chảy, nhu cầu sử dụng nước cho cây trồng, mực nước
và cân bằng nước trong phạm vi nghiên cứu của luận án.


Phương pháp chuyên gia: trên cơ sở các kết quả đã nghiên cứu, NCS sẽ tiến

hành lấy ý kiến tham khảo một số chuyên gia đầu ngành về thủy văn, TNN và BĐKH.
5. Các luận điểm bảo vệ


5

 Luận điểm 1: Biến động tài nguyên nước vùng ĐBSH đang và sẽ chịu tác
động của BĐKH, phát triển KT-XH.


Luận điểm 2: Giải pháp sử dụng nước vùng ĐSBH trong bối cảnh BĐKH

phải được giải quyết trong từng giai đoạn BĐKH và phải được tiếp cận tổng hợp, bao
gồm các giải pháp công trình và phi công trình.
6. Những đóng góp mới của luận án

Chương 2: Đánh giá hiện trạng khai thác và sử dụng tài nguyên nước mặt vùng
đồng bằng sông Hồng.
Chương 3: Nghiên cứu đánh giá biến động tài nguyên nước mặt vùng đồng
bằng sông Hồng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và đề xuất các giải pháp ứng phó.


7

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG TÀI
NGUYÊN NƯỚC MẶT TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
1.1. Các khái niệm cơ bản

1.1.1. Tài nguyên nước
Tài nguyên nước là lượng và chất lượng nước trong sông, ao hồ, đầm lầy, biển,
đại dương, khí quyển và sinh quyển. Luật Tài nguyên nước năm 2012 của nước Cộng
hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam đã quy định: “Tài nguyên nước bao gồm các nguồn
nước mặt, nước mưa, nước dưới đất, nước biển thuộc lãnh thổ nước Cộng hòa xã hội
chủ nghĩa Việt Nam” [23]. Do giới hạn, phạm vi nghiên cứu nên luận án sẽ tập trung
chủ yếu vào nghiên cứu TNNM vùng ĐBSH trong bối cảnh BĐKH.

1.1.2. Đánh giá tài nguyên nước
Tài nguyên nước được đánh giá bởi ba đặc trưng cơ bản là khối lượng nước,
chất lượng nước và những động thái của nước. Cụ thể, lượng nước là đặc trưng biểu
thị mức độ phong phú của tài nguyên nước trên một vùng hoặc lãnh thổ. Chất lượng
nước là các đặc trưng về hàm lượng các chất hòa tan trong nước phục vụ yêu cầu
dùng nước cụ thể về mức độ lợi và hại theo tiêu chuẩn đối tượng sử dụng nước. Động
thái của nước được đánh giá bởi sự thay đổi của đặc trưng nước theo thời gian và
không gian [24].

1.1.3. Biến đổi khí hậu

cho sức khỏe, sinh kế, hệ sinh thái và sản xuất, cùng với mức độ chấp nhận được về
các rủi ro liên quan đến nước đối với con người, môi trường và nền kinh tế”.
Thực tế khái niệm về an ninh nguồn nước được đưa ra với nhiều cách trình bày
khác nhau như đề cập ở trên, tuy nhiên về bản chất những khái niệm an ninh nguồn
nước đều có điểm chung với nội hàm là “sự tiếp cận bền vững nguồn nước cả về số
lượng, chất lượng nước, chất lượng dịch vụ cấp nước và chi phí ở mức độ chấp nhận
được để phục vụ phát triển KT-XH, đảm bảo sức khỏe con người, bảo vệ môi trường,
hệ sinh thái và an sinh xã hội”.
1.2. Tình hình nghiên cứu biến động tài nguyên nước mặt trong bối cảnh biến
đổi khí hậu trên Thế giới và Việt Nam
Biến đổi khí hậu được xác định là sự biến đổi trạng thái của khí hậu so với
trung bình và/ hoặc dao động của khí hậu duy trì trong một khoảng thời gian dài,
thường là vài thập kỷ hoặc dài hơn. Vì lý do này, việc đánh giá tác động của BĐKH
đến TNN trong quá khứ đòi hỏi cần phải đầu tư nhiều thời gian và nguồn lực bởi
nguồn dữ liệu bị thiếu hoặc hạn chế. Trong khuôn khổ của luận án, tác giả sẽ tập trung
chủ yếu vào trình bày và đề cập đến nội dung tổng quan về tình hình nghiên cứu tác
động của kịch bản BĐKH trong tương lai đến biến động TNNM trên Thế giới và Việt
Nam.


9

1.2.1. Thế giới
Trên phạm vi toàn cầu, BĐKH có tác động tiêu cực đến nguồn TNN [101]. Có
ý kiến cho rằng sự nóng lên làm tăng khả năng giữ ẩm của khí quyển, làm thay đổi
chế độ thủy văn và thay đổi các đặc điểm của mưa [86][119]. Tuy nhiên, những thay
đổi về lượng mưa có thể tác động lớn hơn so với nhiệt độ [90][119], vì mưa tác động
đến lượng dòng chảy trong khi thay đổi nhiệt độ chủ yếu là ảnh hưởng đến thời gian
của dòng chảy [80]. Sự biến đổi của khí hậu sẽ làm thay đổi chế độ dòng chảy, từ đó
ảnh hưởng đến năng suất phát điện của các nhà máy thủy điện, chế độ tưới cho cây

giúp đưa ra khung nhận thức và tìm hiểu được mối quan hệ giữa khí hậu và TNN.
Theo như Schulze (2005), mô hình mưa dòng chảy được đánh giá là công cụ vô giá
trong việc mô phỏng để cung cấp các thông tin cho việc ra quyết định trong quy hoạch
và quản lý nguồn nước, trong đó có cả việc xác định tác động của BĐKH tới TNN
[114]. Mô hình toán đã được sử dụng rất sớm trong việc đánh giá tác động của BĐKH
tới TNN như trong các công bố của Leavesley (1994) và Arnell (1998) [75][103].
Những nghiên cứu đó sử dụng giả thiết về BĐKH ảnh hưởng tới chế độ thủy văn. Tùy
thuộc vào mục đích nghiên cứu, vào quy mô không gian, thời gian và dữ liệu sẵn có
những mô hình nhận thức và mô hình tham số hóa khác nhau được áp dụng [103].
Gleick [88][89] đã phát triển một mô hình cân bằng nước hàng tháng cho lưu vực
Sacramento. Nghiên cứu của Gleick chỉ ra rằng mặc dù tăng lượng mưa năm, nhiệt độ
tăng có thể gây ra sự thay đổi dòng chảy từ mùa hè sang mùa đông. Arnell (1992) sử
dụng loại mô hình tương tự áp dụng cho các lưu vực trong phạm vi Vương quốc Anh
để ước tính sự thay đổi của dòng chảy tháng và phân tích các nhân tố chi phối các tác
động của những thay đổi này [74]. Arnell (1998) chỉ ra rằng dòng chảy có thể giảm ở
phía Nam Vương Quốc Anh, trong khi ở phía Bắc có thể tăng lên, đặc biệt là trong
mùa đông [75]. Kwadijk đã phát triển một mô hình cân bằng nước tháng để so sánh
các tác động thủy văn trong LVS Rhine cho các kịch bản khí hậu khác nhau [102].
Bultot và nnk (1988) đã phát triển một mô hình thông số gộp (IRMB) với bước thời
gian ngày để xem xét việc chuyển từ mưa thành dòng chảy, bao gồm cả các quy trình
chẳng hạn như thấm, bốc hơi, và phân chia dòng chảy thành những thành phần khác
nhau [81]. Mô hình này được áp dụng cho LVS ở Bỉ [81][87] và Thụy Sĩ [82]. Kết
quả cho thấy tầm quan trọng của điều kiện địa chất thủy văn của lưu vực dưới tác
động của BĐKH. Sự gia tăng về tần suất lưu lượng đỉnh được quan sát thấy ở hầu hết
các trường hợp. Mô hình tương tự đã được sử dụng bởi Mimikou và nnk (1991) và
Panagoulia (1992) ở các lưu vực Hy Lạp, trong đó lưu vực miền núi cho thấy giảm
dòng chảy năm và nghiêm trọng hơn, là dòng chảy mùa hè [107][112]. Burn (1994)
sử dụng phép thử phi tham số thống kê để nghiên cứu ảnh hưởng của BĐKH tới dòng
chảy mùa xuân ở tây miền trung của Canada [83]. James (1994) đã sử dụng mô hình
BĐKH toàn cầu để xây dựng mô hình BĐKH vùng và ứng dụng kịch bản BĐKH

cứu tác động của BĐKH đến chế độ thủy văn và nguồn nước LVS Limpopo, Nam Phi
bằng mô hình thủy văn thông số bán phân bổ (semi-distributed hydrological model)
và mô phỏng nước (water simulation model), tác giả đã sử dụng 3 kịch bản BĐKH để
thực hiện tính toán cân bằng nước cho hiện tại và tương lai [117]. Ngoài ra, hàng loạt
mô hình khác cũng được áp dụng trong việc đánh giá tác động của BĐKH như
IHACRES [114], SWAT [111], HEC-HMS [100][106].
Nhìn chung, các nghiên cứu khoa học liên quan đến TNN trong điều kiện
BĐKH trên Thế giới có điểm chung là sử dụng mô hình thủy văn, mô hình phân phối
nguồn nước tích hợp với các kịch bản BĐKH để tính toán TNN cho các lưu vực sông.
Về cách tiếp cận nghiên cứu cơ bản giống nhau, nhưng phương pháp luận của mỗi
nghiên cứu lại không hoàn toàn giống nhau. Với trình độ công nghệ thông tin, máy


12

tính ngày càng phát triển, các hệ thống máy tính ngày càng có khả năng tính toán với
với số lượng phép tính khổng lồ thì việc xây dựng và phát triển mô hình toán trong
việc xây dựng kịch bản BĐKH và mô phỏng sự thay đổi của các điều kiện thủy văn
của lưu vực ngày càng chính xác hơn. Điều đó giúp cho chúng ta có được những đánh
giá toàn diện hơn về tác động của BĐKH tới TNN trên lưu vực.

1.2.2. Việt Nam
Ở Việt Nam, BĐKH như nhiệt độ gia tăng, biến đổi của mưa, bao gồm cả
ENSO và mực nước biển dâng, cũng đã và đang ảnh hưởng đến TNNM và chế độ
dòng chảy của các sông. Thực tế, đã có nhiều nghiên cứu được triển khai và thực hiện
nhằm đánh giá tác động của BĐKH đến TNNM trên cơ sở các kịch bản BĐKH cho
Việt Nam để chủ động thực hiện các biện pháp thích ứng phù hợp. Kết quả của những
nghiên cứu này được tóm tắt và trình bày như sau:
1.2.2.1. Lưu vực sông Hồng-Thái Bình
Trong một nghiên cứu điển hình trên LVS Hồng – Thái Bình, Vũ Văn Minh và

BĐKH và nước biển dâng” do Viện Quy hoạch Thủy lợi thực hiện đã chỉ ra nhu cầu
sử dụng nước trong điều kiện xét đến kịch bản BĐKH tăng khoảng 30-290 triệu m3 so
với trường hợp không xét đến kịch bản BĐKH. Trong bối cảnh BĐKH và nước biển
dâng, lưu lượng trên các sông đều giàm đi; mực nước giảm tại các trạm Sơn Tây, Hà
Nội và Thượng Cát [66].
Ngoài những nghiên cứu tập trung chính vào tác động của BĐKH đến TNN
của lưu vực sông, một số dự án xây dựng kế hoạch hành động ứng phó với BĐKH của
các tỉnh/ thành phố cũng đã tính toán biến động TNN của tỉnh/ thành phố trong điều
kiện BĐKH có xét đến quy hoạch phát triển KT-XH. Thuộc LVS Hồng-Thái Bình, bộ
mô hình MIKE NAM và MIKE BASIN đã được sử dụng để đánh giá tác động của
BĐKH đến dòng chảy đến và cân bằng nước các tỉnh/thành phố Tuyên Quang, Lào
Cai, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Thái Nguyên, Hòa Bình, Hà Nam, Ninh Bình, Thái Bình và
Hải Phòng [26][28][30][31][32][33][34][35][36][37]. Kết quả cho thấy dòng chảy
năm ở các sông chính trên địa bàn các tỉnh/thành phố có xu hướng tăng lên theo các
kịch bản BĐKH, tăng mạnh nhất ở kịch bản A2, tiếp đến là B2 và thấp nhất là B1;
phân phối dòng chảy không đồng đều trong năm mà tăng mạnh vào mùa lũ và giảm
vào mùa kiệt. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, BĐKH cũng làm nhu cầu sử
dụng nước ở các ngành của các tỉnh tăng lên đáng kể. Trong đó, nông nghiệp là ngành
có nhu cầu sử dụng nước lớn nhất và cũng là ngành chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của
BĐKH. Đối với cân bằng nước, đến cuối thế kỷ 21, lượng nước thiếu hụt lần lượt đạt
khoảng 37-38; 28-31;172; 401,9-410,3; 17,3-18,6; và 104-106 triệu m3/năm đối với
các tỉnh Lào Cai, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Ninh Bình, Hải Phòng và Hà Nam.
1.2.2.2. Lưu vực sông Cả