Biến đổi khí hậu là nguy cơ có thật và đang tác động ngày một rõ ở nước ta thể hiện ở các khía cạnh chính như: tăng nhiệt độ, biến đổi lượng mưa trong không gian và thời gian, tăng lượng bốc hơi và nguy cơ hạn hán, nước biển dâng, các tai biến thời tiết tăng cao (bão, lốc tố, lũ lụt, rét đậm và nóng vượt cao,…) v.v…
Trong các kịch bản biến đổi khí hậu với ngành nước thì tập trung vào các yếu tố chính: nhiệt độ, lượng mưa, nước biển dâng.
Hình 1. Khuynh hướng gia tăng nhiệt độ trên thế giới trong 150 năm qua
(Dirk Schaefer; 2002)
(Dirk Schaefer; 2002)
Hình 2. Mực nước biển dâng trong 120 năm (1880-2000) và
dự báo mực nước biển dâng trong thế kỷ XXI
dự báo mực nước biển dâng trong thế kỷ XXI
Theo dự báo đến năm 2010 so với năm 1980 thì:
- Nhiệt độ không khí tăng từ 1,5oC - 2,0oC
- Giáng thuỷ (mưa, tuyết) tăng 0,5% - 0,6%
- Mực nước biển từ 1980 - 2000 tăng gần 10cm và dự báo đến 2010 tăng thêm khoảng 5cm. Đến năm 2010 theo các kịch bản mức độ tăng so với 1900 là từ 35cm đến 120cm và xác suất cao nhất là khoảng 70cm.
Ở nước ta đã có các quan trắc và ghi nhận sự biến đổi của các yếu tố khí hậu, riêng ở phía nam chúng tôi dùng tài liệu của Lương Văn Việt [2]. Tài liệu đo đạc yếu tố khí tượng (nhiệt độ, mưa) được lấy chủ yếu tại trạm đo Tân Sơn Hoà (Tp. Hồ Chí Minh) có đối chiếu với tài liệu đo tại Cần Thơ để thấy xu thế chung biến đổi các yếu tố khí hậu là trùng nhau còn nhiệt độ và lượng mưa ở thành phố Hồ Chí Minh biến đổi lớn hơn chút ít do ảnh hưởng của đô thị hoá và ô nhiễm không khí cao.
Về mặt tiêu nước chúng tôi quan tâm đến mực nước biển dâng và biến đổi vũ lượng của các trận mưa lớn.
Biến đổi các yếu tố nhiệt độ và lượng mưa trận ở thành phố Hồ Chí Minh và ĐBSCL
Việc tăng nhiệt độ ở nước ta là có thực và dao động đồng bộ với nhiệt độ trung bình của thế giới như trong hình 3.
Hình 3. Khuynh hướng gia tăng nhiệt độ trung bình hàng năm trên toàn cầu
(hình trên) và ở Việt Nam (hình dưới)
(hình trên) và ở Việt Nam (hình dưới)
Trong khoảng 70 năm qua nhiệt độ đã tăng trung bình 0,10C cho mỗi thập kỷ. So sánh nhiệt độ tăng thực tế ở ĐBSCL và tại thành phố Hồ Chí Minh ta thấy có sự thay đổi cùng chiều và cùng xu thế. Tất nhiên ở Tp. Hồ Chí Minh do đô thị hoá cao làm cho nhiệt độ không khí tăng cao hơn ở ĐBSCL.
Trong 3 thập kỷ gần đây nhiệt độ không khí ở ĐBSCL tăng trung bình 0,140C/thập kỷ, còn ở TpHCM tăng gần gấp đôi ở mức 0,260C/thập kỷ. Như vậy nếu tính từ năm 1977 đến 2006 (3 thập kỷ) nhiệt độ không khí ở ĐBSCL tăng 0,430C còn ở TpHCM là 0,680C.
Hình 4. So sánh mức tăng nhiệt độ không khí ở ĐBSCL (cần Thơ) và
ở Tp.HCM (Trạm Tân Sơn Hòa)
ở Tp.HCM (Trạm Tân Sơn Hòa)
Lượng mưa trận cũng biến đổi theo chiều tăng. Kết quả khảo sát lượng mưa lớn nhất theo từng thời khoảng đều thấy tăng rõ rệt. Trên hình 5 là xu thế biến đổi lượng mưa lớn nhất theo thời đoạn 30 phút và 180 phút (trận mưa thường chỉ tập trung 3h - 3h30’).
Hình 5. Xu thế biến đổi cường độ mưa trạm Tân Sơn Hòa
Lượng mưa max của thời đoạn tăng thêm trong thời kỳ 1955 - 2007 cho trong bảng 1.
Bảng 1. Xu thế gia tăng lượng mưa ngày max theo thời đoạn,
thời kỳ 2007 so với 1955 (Trạm Tân Sơn Hòa)
thời kỳ 2007 so với 1955 (Trạm Tân Sơn Hòa)
Thời đoạn (phút) | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 120 | 140 | 160 | 180 |
Mức gia tăng (mm) | 0,5 | 1,4 | 3,1 | 4,1 | 4,9 | 5,7 | 6,4 | 7,0 | 7,5 |
Gia tăng (%) | 16,1 | 8,4 | 5,3 | 5,1 | 6,4 | 5,8 | 6,2 | 6,6 | 6,9 |
Như vậy lượng mưa trận (kéo dài từ 3 - 3,5 giờ) xen kẽ với các cơn mưa ngắn với lượng thấp và như vậy có thể ước lượng mưa ngày ở Tp.HCM tăng cỡ 4 - 6% và với ĐBSCL nơi không có sự tập trung đô thị là cỡ 2 - 3%. Đây là cơ sở để tính mưa tiêu cho một chu kỳ triều chữ M (1 ngày) và để lựa chọn khẩu độ cống cho vùng bao đê.
Biến đổi mực nước triều
Mực nước triều biển dâng cao làm ảnh hưởng rất lớn đến ĐBSCL nơi có cao độ mặt đất phổ biến trong khoảng 0,5 - 1,5m. Bởi vậy ĐBSCL có thể chia làm 3 đới ảnh hưởng triều.
Đới A: Mực nước cao nhất phụ thuộc vào lũ nguồn sông Cửu Long và phân bố ở vùng sát biên giới Việt Nam - Campuchia phía Tây là vùng Bảy Núi (An Giang) lượn qua vùng Thoại Sơn - Long Xuyên, Bắc Vàm Nao và bắc kênh Hồng Ngự và tới Tân Hồng - Vĩnh Hưng.
Đới C: Với vùng ảnh hưởng triều là chủ yếu và là nơi bị tác động nặng nề của nước biển dâng. Ranh giới phía Tây là kênh Rạch Giá - Hà Tiên, toàn bộ bán đảo Cà Mau, tỉnh Trà Vinh tính từ Láng Thẻ trở xuống, toàn bộ Bến Tre, phần tỉnh Tiềng Giang ở dưới Quốc lộ 1, Đồng Tháp Mười và lên tới Mộc Hoá - Thủ Thừa - Đức Hoà của tỉnh Long An.
Đới B: Nằm giữa đới A và C với mực nước lớn nhất vào mùa mưa là luân phiên giữa lũ và triều và về mùa khô là mực nước triều.
Nguy cơ mực nước biển dâng được quan trắc rõ ở Việt Nam. Ở đây cần lưu ý là phải tách được mực nước dâng khỏi dao động mực nước theo chu kỳ thiên văn (nhiều năm) và phải lấy xu thế biến động cho thời kỳ dài. Xu thế nước biển dâng ở biển Đông thời kỳ 1992 - 2002 lấy theo tài liệu đo tại Hải Nam (Trung Quốc) và tại Kinabatu (đảo Kalimantan - Malaysia) cho trên hình 6.
Hình 6. Mực nước dâng trên biển Đông
Theo biểu đồ trên thì trong 10 năm (1982 – 2002) mực nước biển trung bình trên biển Đông dâng lên xấp xỉ 10cm.
Biến đổi tương tự được ghi nhận tại trạm Vũng Tàu theo xu thế mực nước cao nhất ghi nhận được và trong thời đoạn từ 1980 – 2007 (28 năm) mực nước biến đổi là 14cm (xem hình 7).
Hình 7. Xu thế mực nước cao nhất giai đoạn 1980 - 2007, trạm Vũng Tàu
Cũng trong giai đoạn trên mực nước cao nhất các trạm triều tại cửa sông Sài Gòn - Đồng Nai tăng tương tự (trên dưới 14cm ở Phú An và Nhà Bè trên sông Sài Gòn, Biên Hoà trên sông Đồng Nai), lên thượng nguồn mực nước tăng sẽ ít hơn như tại Thủ Dầu Một chỉ còn 12cm trên sông Vàm Cỏ do ảnh hưởng của lũ sông Cửu Long được dẫn mạnh hơn vào Đồng Tháp Mười (tổng lượng vào ĐTM trong lũ 2000 tâng gần gấp 3 so với lũ tràn lớn nhất 1961) nên mực nước max tại Bến Lức và Tân An tăng xấp xỉ 20cm.
Để đối phó với việc nước biển dâng trong việc xác định cao trình bờ bao và khẩu độ cống tiêu ta quan tâm không chỉ mực nước trung bình và đỉnh tiều tăng cao mà xem xét cả biến đổi mực nước chân triều. Nếu mực nước chân triều cũng tăng bằng lượng biến đổi mực nước trung bình và đỉnh triều trong lúc lượng mưa tăng 2 - 2,5% thì việc tiêu thoát nước cho các vùng bao sẽ rất khó. Đến một mức tăng nào đó (ví dụ 70 - 100cm) cả đỉnh lẫn chân thì cống tiêu nước dù có khẩu độ choán cả kênh rạch thì cũng không thể tiêu hết nước trong 5 ngày cho 1 ngày mưa lớn ở vùng có cao trình mặt đất dưới 1m và như vậy đến 40% diện tích ĐBSCL không thể chống ngập và phải chịu cảnh ngập úng hoàn toàn dù có xây bờ bao, làm cống tiêu trừ trường hợp tiêu bằng động lực (bơm) rất tốn kém. Dưới đây trong bảng 2 chúng tôi sẽ phân tích số liệu đo cho thấy xu thế tăng mực nước trung bình và đỉnh triều cũng kéo theo việc hạ mực nước chân triều trước tăng biên độ triều.
Kết quả cho thấy:
- Mực nước trung bình thập niên 90 (1990 - 1999) so với thập niên 80 (1980 - 1989) tăng 6,8cm và 8 năm từ 2000 đến 2007 mực nước trung bình so với thập niên 80 tăng 6,7cm. Như vậy là kể từ 1990 đến 2007 mực nước trung bình đã tăng 6,8cm.
- Mực nước đỉnh triều (Zmax) theo bảng thống kê thì thập niên 90 trung bình cao hơn Zmax thập niên 80 là 12,5cm và từ 2000 - 2007 Zmax tăng trung bình 10,8cm so với thập niên 80 (xu thế cuối và đầu thời kỳ 1980 - 2007 là khoảng 14cm).
- Mực nước triều thấp nhất (Zmin) thời kỳ thập niên 80 và các năm 2000 - 2007 là tương đương nhau (-309,0 và -308,8) và thấp hơn thập niên 90 là gần 10cm.
- Nếu ta so sánh trị số Zmax - Ztb và Zmin - Ztb của từng năm thì:
Trị số Zmax - Ztb so với thập niên 80 của thập niên 90 tăng 6cm và của 2000 - 2007 tăng 4,3cm.
Trị số Zmin - Ztb so với thập niên 80 của thập niên 90 chỉ cao hơn 3,5cm (nhỏ hơn biến đổi mực nước trung bình với 6,8cm) trong khi Zmin - Ztb của năm 2000 – 2007 thấp hơn tới 6,5cm (biến đổi mực nước trung bình tăng 6,7cm).
Bảng 2. Số liệu mực nước triều Vũng Tàu
Năm | Mực nước (cm) | ||||
Trung bình | Max | Min | Max -TB | Min - TB | |
1980 | -29 | 129 | -294 | 158 | -265 |
1981 | -27 | 130 | -293 | 157 | -266 |
1982 | -30 | 117 | -327 | 147 | -297 |
1983 | -31 | 121 | -321 | 152 | -290 |
1984 | -27 | 137 | -317 | 164 | -290 |
1985 | -30 | 122 | -310 | 152 | -280 |
1986 | -33 | 120 | -312 | 153 | -279 |
1987 | -33 | 107 | -323 | 150 | -290 |
1988 | -29 | 107 | -300 | 146 | -271 |
1989 | -26 | 126 | -293 | 152 | -267 |
1990 | -30 | 129 | -316 | 159 | -286 |
1991 | -29 | 129 | -320 | 158 | -291 |
1992 | -24 | 138 | -299 | 162 | -275 |
1993 | -19 | 133 | -283 | 152 | -264 |
1994 | -16 | 143 | -295 | 159 | -279 |
1995 | -18 | 146 | -294 | 164 | -276 |
1996 | -17 | 137 | -282 | 154 | -265 |
1997 | -29 | 132 | -293 | 161 | -264 |
1998 | -26 | 126 | -292 | 152 | -266 |
1999 | -19 | 148 | -313 | 167 | -299 |
2000 | -18 | 139 | -297 | 157 | -279 |
2001 | -18 | 141 | -305 | 159 | -287 |
2002 | -21 | 145 | -291 | 166 | -270 |
2003 | -23 | 128 | -304 | 151 | -281 |
2004 | -25 | 128 | -316 | 153 | -291 |
2005 | -29 | 124 | -332 | 153 | -303 |
2006 | -24 | 133 | -312 | 157 | -288 |
2007 | -24 | 137 | -313 | 161 | -289 |
Trung bình thời kỳ 80 - 89 | -29,5 | 123,6 | -309,0 | 152,9 | -279,5 |
Trung bình thời kỳ 90 - 99 | -22,7 | 136,1 | -298,7 | 158,8 | -276,0 |
Trung bình thời kỳ 2000 - 07 | -22,8 | 134,1 | -308,8 | 157,2 | -286,0 |
Từ các phân tích trên ta có thể rút ra các nhận định sơ bộ sau trong biến đổi mực nước biển:
- Mực nước đỉnh triều (Zmax) tăng nhanh hơn mực nước triều trung bình cỡ 1,5 lần tức là nếu mực nước biển trung bình ở vùng biển của ta tới năm 2030 tăng lên cỡ 20 - 30cm so với năm 2000 thì đỉnh triều tăng lên 30 - 45cm.
- Mực nước chân triều không tăng theo mực nước trung bình và thậm chí còn theo xu thế giảm (2000 - 2007) và có thể với nước biển dâng biên độ triều sẽ lớn hơn do vận động nhanh hơn của khối nước đại dương đầy hơn. Trước mắt tạm lấy mức giảm chân triều là cỡ 0,8 lần biến đổi mực nước trung bình tức là:
Zmin(30) - Zmin(00) = 0,8(Ztb(30) - Ztb(00))
Tức là so với chân triều năm 2000 thì trị số tương ứng năm 2030 thấp hơn khoảng 15- 25cm. Đây là điều an ủi chúng ta trong việc bảo vệ các vùng đất thấp với bờ bao và cống tiêu với khẩu độ cống tiêu hợp lý.
Thảo luận
Nguy cơ nước biển dâng là có thực và tài liệu đo đạc mực nước triều Vũng Tàu cho thấy trong thấy trong 3 thập kỷ qua mực nước trung bình tăng khoảng 7 - 8cm và mực nước triều cao nhất tăng 12 - 14cm trong lúc mực nước chân triều có thể giảm 5 - 6cm.
Tuy biến đổi khí hậu làm tăng lượng mưa trận và lượng mưa ngày nhưng nhờ chân triều giảm khi nước biển dâng nên có cơ sở để đề ra biện pháp khả thi chống lại nước biển dâng như các vùng thấp hơn mực nước biển ở Hà Lan.
Để tìm khẩu độ cống tiêu thích hợp ở ĐBSCL trong trường hợp nước biển dâng ta sử dụng các quy chuẩn thiết kế công trình tiêu nước với biến đổi tương ứng.
- Tăng lượng mưa tiêu 2 - 2,5%
- Dùng con triều thiết kế đã chọn (tần suất 10% chẳng hạn) tăng mực nước trung bình lên thêm lượng nước biển dâng (∆Zd), tăng mực nước đỉnh triều (so với mức nước triều trung bình) lên 1,5∆Zd và kéo thấp chân xuống thêm 0,8∆Zd. Tất nhiên việc phóng đại quá trình mực nước triều phải đảm bảo mực nước trung bình đã chọn.
Kết luận
Để đối phó với mực nước biển dâng đe dọa ngập các vùng đất trũng ĐBSCL qua phân tích mực nước triều trạm Vũng Tàu cho thấy mực nước biển trong 3 thập kỷ qua cỡ 8cm (mực nước Zmax tăng cỡ 14cm) nhưng không phải mực nước chân triều cũng tăng theo mà lại giảm đi ở mức 5 - 6cm. Đó là cơ sở để xây dựng con triều tiêu thiết kế cùng với việc tăng lượng mưa tiêu lên 2 - 2,5% do biến đổi khí hậu để tính toán khẩu độ cống tiêu các vùng trũng thấp được bao đê.
Tài liệu tham khảo
[1]. Nguyễn Ngọc Trân (2008), “Ứng phó với biến đổi khí hậu và biển dâng ở ĐBSCL và DHMT - Một số nhiệm vụ cần triển khai”.
http://www.tiasang.com.vn/news?id=2850
[2]. Lương Văn Việt (2008), “Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu các đặc trưng khí tượng - thuỷ văn phục vụ phòng chống ngập úng trên khu vực Tp.HCM”, Đề tài NCKH Trung tâm điều hành chương trình chống ngập nước Tp.HCM.
[3]. Guidelines on the use of scenario data for climate impact and adaptation assessment (1999) CIIC.
Tác giả: ThS.NCS.Nguyễn Phú Quỳnh, GS.TSKH. Nguyễn Ân Niên
Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam
Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam
