...NGUYEN HUU TAI.pdf

...NGUYEN HUU TAI.pdf tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kinh t...

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT XÂM NHẬP MẶN VÙNG HẠ LƯU SÔNG VU GIA - THU BỒN PHỤC VỤ CÔNG TÁC KHAI THÁC NGUỒN NƯỚC

THỜI KỲ MÙA KIỆT

CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC

NGUYỄN HỮU TÀI

HÀ NỘI, NĂM 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT XÂM NHẬP MẶN VÙNG HẠ LƯU SÔNG VU GIA - THU BỒN PHỤC VỤ CÔNG TÁC KHAI THÁC NGUỒN NƯỚC

THỜI KỲ MÙA KIỆT

NGUYỄN HỮU TÀI

CHUYÊN NGÀNH : THỦY VĂN HỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn 1: TS Vũ Thị Thu Lan

Cán bộ hướng dẫn 2: PGS.TS Nguyễn Viết Lành

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Văn Lai

Cán bộ chấm phản biện 2: TS Dương Văn Khánh

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Ngày 27 tháng 9 năm 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là: Nguyễn Hữu Tài

Tôi xin cam đoan: Đây là công trình nghiên cứu của bản thân, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Vũ Thị Thu Lan và PGS.TS Nguyễn Viết Lành Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa được công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây Các số liệu, tài liệu được thu thập từ các nguồn khác nhau và có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo,

LỜI CẢM ƠN

Trong cuộc sống không có sự thành công nào mà không gắn liền với những

sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của tổ chức, cá nhân, người thân, bạn bè đồng nghiệp Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập, nghiên cứu tại Trường đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Khí tượng Thủy văn, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường

Hà Nội đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập Đặc biệt, trong thời gian làm Luận văn tốt nghiệp Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của các thầy cô thì Luận văn này rất khó có thể hoàn thiện được

Để hoàn thành Luận văn này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Vũ Thu Lan, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; PGS TS Nguyễn Viết Lành, Trường Đại học Tài Nguyên và Môi trường Hà Nội đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp

Trong quá trình học tập, nghiên cứu và làm Luận văn tốt nghiệp còn nhiều thiếu sót, em rất mong các Thầy, Cô rộng lòng cảm thông Đồng thời do năng lực nghiên cứu cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên Luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các Thầy,

Cô để em hoàn thành tốt hơn Luận văn tốt nghiệp của mình

Em xin chân thành cảm ơn!

Học viên Nguyễn Hữu Tài

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

TÓM TẮT LUẬN VĂN ix

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ GIÁM SÁT XÂM NHẬP MẶN 3

1.1 Khái niệm về xâm nhập mặn và giám sát xâm nhập mặn 3

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 3

1.2.1 Ngoài nước 3

1.2.2 Trong nước 11

1.3 Điều kiện tự nhiên khu vực Vu Gia – Thu Bồn 16

1.3.1 Vị trí địa lý 16

1.3.2 Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn 17

1.3.3 Đặc điểm mạng lưới sông, chế độ thủy văn, hải văn 25

1.4 Hoạt động phát triển KT – XH lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn 30

1.4.1 Tình hình kinh tế - xã hội 30

1.4.2 Đánh giá hoạt động của hệ thống công trình khai thác nguồn nước 31

1.4.3 Các giải pháp đã thực hiện trong công tác giám sát xâm nhập mặn 32

1.5 Nhận xét chung về tình hình xâm nhập mặn và giám sát xâm nhập mặn hiện trạng 33

Chương 2 CƠ SỞ SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.1 Cơ sở số liệu 35

2.1.1 Số liệu khí tượng 35

2.1.2 Số liệu thủy văn và hải văn 36

2.1.3 Số liệu đo mặn 37

2.2 Phương pháp nghiên cứu 40

2.2.1 Các bước tiến hành nghiên cứu 42

2.2.2 Giới thiệu mô hình một chiều MIKE11 42

2.2.3 Nhận xét mô hình một chiều MIKE11 51

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN, THIẾT LẬP MÔ HÌNH TÍNH TOÁN GIÁM SÁT XÂM NHẬP MẶN VÀO SÔNG 52

3.1 Hiện trạng xâm nhập mặn trên sông Vu Gia – Thu Bồn 52

3.1.1 Diễn biến xâm nhập mặn 52

3.1.2 Biến động xâm nhập mặn vào sông từ năm 2010 – 2016 55

3.2 Đánh giá xâm nhập mặn bằng mô hình MIKE 11 HD + AD 59

3.2.1 Thiết lập mô hình toán 59

3.2.2 Thiết lập hệ thống mô phỏng 60

3.2.3 Dự tính lan truyền mặn trong sông 71

3.3 Đề xuất, xác định các vị trí cụ thể đặt trạm đo mặn 74

3.3.1 Căn cứ một số quy định: 74

3.3.2 Xác định vị trí 74

3.3.3 Xây dựng hệ thống giám sát mặn 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

1 Kết luận 82

2 Kiến nghị 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

ĐBSCL Đồng bằng Sông Cửu Long

KHKTTV&MT Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển Nông thôn

Qmax Lưu lượng max

X0(mm) Chuẩn lượng mưa năm

Y0(mm) Chuẩn lớp dòng chảy năm

Q0(m3/s) Chuẩn lưu lượng dòng chảy năm

M0(l/s.km2) Chuẩn Mô đun dòng chảy năm

W0(109m3) Chuẩn tổng lượng dòng chảy năm

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Số giờ nắng trung bình các tháng tại một số trạm thuộc lưu vực 22

Bảng 1.2 Các đặc trưng nhiệt độ không khí tại một số trạm thuộc lưu vực ( o C) 22

Bảng 1.3 Tốc độ gió (m/s) tại một số trạm trên lưu vực 23

Bảng 1.4 Lượng bốc hơi đo bằng ống Piche tại một số trạm trên lưu vực 23

Bảng 1.5 Lượng mưa (mm) trung bình nhiều năm tại một số vị trí trên lưu vực 24

Bảng 1.6 Cơ cấu kinh tế của các tỉnh, thành phố thuộc lưu vực (%) 31

Bảng 2.1 Mạng lưới các trạm đo yếu tố khí tượng lưu vực Vu Gia - Thu Bồn 35

Bảng 2.2 Thống kê các trạm thủy văn trong vùng 36

Bảng 2.3 Thống kê các trạm đo mặn trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn 38

Bảng 2.4 Thống kê các điểm đo mặn trên sông Vu Gia – Thu Bồn 38

Bảng 3.1 Ranh giới độ mặn trên hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn (km) 52

Bảng 3.2 Độ mặn trung bình tại các trạm quan trắc thời kỳ 2005 – 2016 54

Bảng 3.3 Thống kê độ mặn và số ngày mặn vượt 10/00 tại Nhà máy nước Cầu Đỏ (sông Cẩm Lệ) 57

Bảng 3.4 Kết quả chỉ tiêu Nash tại vị trí kiểm tra 63

Bảng 3.5 Kết quả chỉ tiêu Nash tại vị trí kiểm tra 65

Bảng 3.6 Kết quả chỉ tiêu Nash tại vị trí kiểm tra 71

Bảng 3.7 Khoảng cách xâm nhập mặn theo kết quả chạy mô hình MIKE 73

Bảng 3.8 Đề xuất vị trí đặt trạm giám sát độ mặn 74

Bảng 3.9 Đề xuất địa điểm đặt trạm giám sát độ mặn 75

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Vị trí địa lý lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn 17

Hình 1.2 Bản đồ độ cao hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn 18

Hình 1.3 Bản đồ đất lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn 19

Hình 1.4 Bản đồ thảm phủ thực vật hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn 21

Hình 1.5 Bản đồ hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn 26

Hình 1.6 Mạng lưới sông vùng hạ du lưu vực Vu Gia – Thu Bồn 26

Hình 1.7 Biên độ dao động mực nước tại trạm Sơn Trà 28

Hình 1.8 Bản đồ lưu vực sông Vu Gia 29

Hình 1.9 Bản đồ lưu vực sông Thu Bồn 30

Hình 1.10 Bản đồ Quản lý trạm bơm và bản đồ dân cư chập với bản đồ ngập lụt trên LVS Vu Gia - Thu Bồn 32

Hình 2.1 Sơ đồ các điểm trạm quan trắc khí tượng, thủy văn lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn 36

Hình 2.2 Các điểm đo mặn hiện có hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn 37

Hình 2.3: Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott 44

Hình 2.4 Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott cho phương trình liên tục 46

Hình 2.5 Sơ đồ sai phân 6 điểm cho phương trình động lượng 47

Hình 2.6 Sơ đồ sai phân 49

Hình 3.1 Bản đồ ranh giới xâm nhập mặn trên sông Vu Gia – Thu Bồn (thời kỳ 2000 – 2016) 53

Hình 3.2 Diễn biến mặn vào sông (tháng 3/2017) 54

Hình 3.3 Sơ đồ mạng lưới sông Vu Gia – Thu Bồn 60

Hình 3.4 Sơ đồ thủy lực hệ thống Vu Gia - Thu Bồn trong MIKE 11 61

Hình 3.5 Một số mặt cắt điển hình trên sông 62

Hình 3.6 Mực nước tính toán và thực đo trạm Câu Lâu mùa kiệt năm 2015 63

Hình 3.7 Mực nước tính toán và thực đo trạm Ái Nghĩa mùa kiệt năm 2015 63

Hình 3.8 Mực nước tính toán và thực đo trạm Ái Nghĩa mùa kiệt năm 2016 64

Hình 3.9 Mực nước tính toán và thực đo trạm Câu Lâu mùa kiệt năm 2016 65

Hình 3.10 Bảng thuộc tính tham số phân tán 66

Hình 3.11 Đường quá trình mặn trạm Cổ Mân năm 2015 67

Hình 3.12 Hệ số tương quan trạm mặn Cổ Mân năm 2015 67

Hình 3.13 Đường quá trình mặn trạm Hội An năm 2015 68

Hình 3.14 Hệ số tương quan mặn trạm Hội An năm 2015 68

Hình 3.15 Đường quá trình mặn trạm Cổ Mân năm 2016 69

Hình 3.16 Hệ số tương quan trạm mặn Cổ Mân năm 2016 69

Hình 3.17 Đường quá trình mặn trạm Hội An năm 2016 70

Hình 3.18 Hệ số tương quan mặn trạm Hội An năm 2016 70

Hình 3.19 Bản đồ xâm nhập mặn hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn năm2015 72

Hình 3.20 Diễn biến mặn dọc sông Vu Gia 73

Hình 3.21 Diễn biến mặn dọc sông Thu Bồn 73

Hình 3.22 Đề xuấtcác điểm đo mặn được lắp đặt theo kết quả mô hình 76

Hình 3.23 Các Icon hiển thị trên Website 78

Hình 3.24 Website hiển thị thông báo nhanh trên sông Thu Bồn 79

Hình 3.25 Website hiển thị thông báo nhanh trên sông Vu Gia 79

Hình 3.26 Website hiển thị các điểm đo trên hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn 80

Hình 3.27 Website hiển thị trạng thái và phân quyền người dùng 80

Hình 3.28 Website hiển thị Báo cáo thống kê 81

TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT XÂM NHẬP MẶN VÙNG HẠ LƯU SÔNG VU GIA - THU BỒN PHỤC VỤ CÔNG TÁC KHAI

THÁC NGUỒN NƯỚC THỜI KỲ MÙA KIỆT

Nguyễn Hữu Tài – CH1T

Tóm tắt: Xâm nhập mặn là một trong những thách thức lớn, đặc biệt với vấn

đề khai thác nguồn nước tại các tỉnh miền Trung Việt Nam Luận văn trình bày kết quả nghiên cứu sử dụng mô hình MIKE 11 đánh giá và xây dựng hệ thống giám sát xâm nhập mặn vùng hạ lưu sông Vu Gia – Thu Bồn phục vụ khai thác nguồn nước thời kỳ mùa kiệt Nghiên cứu sử dụng bộ số liệu mặn và số liệu khí tượng thủy văn năm 2015, 2016 để tính toán mô phỏng xâm nhập mặn dọc sông từ biển vào Kết quả tính toán xâm nhập mặn trên hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn cho thấy, trong mùa kiệt, mặn xâm nhập khá sâu vào trong sông nhất là sông Vu Gia Năm 2015, khoảng cách xâm nhập mặn lớn nhất vào trong sông ứng với độ mặn 1 ‰ tới gần 23

km và ứng với độ mặn 4‰ là trên 19 km Năm 2016, khoảng cách xâm nhập mặn lớn nhất đều đạt gần 23.2 km ứng với độ mặn 1‰ và gần 19.3 km ứng với độ mặn 4‰ Nghiên cứu đề xuất đặt thêm mạng lưới trạm và phần mềm Website giám sát cảnh báo theo thời gian thực

Từ khóa: Xâm nhập mặn, Vu Gia - Thu Bồn, Khai thác nguồn nước

Abstract: Saline intrusion is one of the most serious challenges especially in

the exploitation of water resources to the Middle Provinces of Vietnam This thesis presents the result of the research applying model MIKE 11 to evaluate and establish a system of saline intrusion monitoring in the lower Vu Gia – Thu Bon river for water exploitation in the dry season The research used the saline and hydro-meteorological data of 2015, 2016 to calculate and simulate saline intrusion along the river from estuaries The results show that salinity intrudes deeply into the river, especially Vu Gia river in the dry season In 2015, the maximum distances of saline intrusion are 23 km and 19 km corresponding to salinity of 1 ‰ and 4‰ In

2016, those are approximately 23.2 km and 19.3 km, respectively According to the research results, a saline monitoring station network and a software for reali time - saline intrusion warning and forecasting are proposed

Key words: Saline intrusion, Vu Gia – Thu Bon, water exploitation

MỞ ĐẦU

Vùng ven biển lưu vực sông Vu Gia -Thu Bồn có chiều dài đường bờ biển 150km được giới hạn từ cửa Hàn (Đà Nẵng) đến cửa Kỳ Hà (Quảng Nam) là một trong những nơi phát triển kinh tế năng động nhất hiện nay của Việt Nam với TP Đà Nẵng, khu kinh tế mở Chu Lai,…Đây là khu vực có điều kiện tự nhiên; nguồn tài nguyên thiên nhiên đa dạng, phong phú trong đó có tài nguyên nước.Mặc dù xâm nhập mặn là quy luật tự nhiên đối với các sông vùng ven biển nhưng trong những năm gần đây, do tác động của nhiều yếu tố tự nhiên cũng như phát sinh trong quá trình hoạt động phát triển của xã hội; nên tình trạng xâm nhập mặn vào sâu hơn trong sông, đã phá vỡ các quy luật tự nhiên, gây bất lợi cho việc khai thác sử dụng nguồn nước ngọt ở đây[3,4]

Từ năm 1975, Nhà máy nước Cầu Đỏ khai thác nguồn nước mặt của sông Vu Gia cung cấp chính cho toàn TP Đà Nẵng (đến nay đã hoàn thiện với dây chuyền xử

lý nước công suất 120.000m3/ngày đêm) Tuy nhiên trong những năm gần đây khu vực lấy nước của Nhà máy bị mặn xâm nhập.Thật vậy, trong năm 2010 đã có tới 26 ngày nước bị nhiễm mặn không lấy được nước cấp vào hệ thống xử lý Đặc biệt trong thời kỳ 2012 - 2015 do chịu tác động của hiện tượng El Nino nên dòng chảy trong sông rất thấp, mặn xuất hiện cả trong mùa lũ (tháng 12/2012 độ mặn tại cửa lấy nước của Nhà máy đạt tới 6,50/00 làm cho Nhà máy phải lấy nước thô từ thượng lưu đập An Trạch liên tiếp 268 ngày (tháng 11/2012 đến tháng 8/2013) [1]

Đối với ngành nông nghiệp ven biển hiện có13 trạm bơm cố định để cấp nước cho gần 5.800ha canh tác mỗi vụ (bao gồm cả Quảng Nam và TP Đà Nẵng) Trước năm 2000, hầu như không xuất hiện mặn trừ năm 1998 là năm El Nino mạnh Sau năm 2000 và đặc biệt sau năm 2011, mặn xâm nhập mạnh hơn; từ tháng 4, mặn xâm nhập với nồng độ cao, thời gian xâm nhập kéo dài, ảnh hưởng đến việc cung cấp nguồn nước tưới cho khu vực Từ năm 2013- 2015 do nhiễm mặn nặng nên cả khu tưới trạm bơm Tứ Câu phải bỏ vụ sản xuất hè thu và các trạm bơm ở thượng nguồn sông Điện An 1, Lâm Thái (Điện Minh 2), Ngọc Tam (Điện An 2) và Vĩnh Điện phải dừng vận hành Vì vậy năm 2011 đã đắp đập tạm ngăn mặn Cầu Đenvà phải

cấp nước bổ sung vào sông Bà Rén để đưa về mới đảm bảo được nước tưới cho trạm bơm Xuyên Đông và năm 2013 - 2016 đã đắp đập tạm ngăn mặn Tứ Câu mới đảm bảo nước tưới cho các trạm bơm: Thanh Quýt, Vĩnh Điện, Cẩm Sa, Tứ Câu [8] Như vậy có thể thấy rằng vấn đề xâm nhập mặn đã có sự gia tăng đáng kể làm ảnh hưởng xấu đến mọi hoạt động sống của người dân nơi đây Vì vậy, việc nghiên cứu,đánh giá được sự diễn biến phức tạp sự xâm nhập mặn nhằm đưa ra các giải pháp khai thác sử dụng hợp lý nguồn nước ngọt phục vụ phát triển KT-XH là một việc làm cần thiết Tuy nhiên, đến nay hệ thống mạng lưới quan trắc mặn của vùng

hạ lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn nói riêng và ở các hệ thống sông ở miền Trung nói chung vẫn còn rất thưa thớt, dữ liệu quan trắc không đủ được độ tin cậy để đưa

ra các bản tin cảnh xâm nhập mặn phục vụ điều hành sản xuất [2] Vì vậy, luận văn

tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xây dựng hệ thống giám sát xâm nhập

mặn vùng hạ lưu sông Vu Gia – Thu Bồn phục vụ công tác khai thác nguồn nước thời kỳ mùa kiệt”

Đề tài của luận văn được thực hiện với mục tiêu :

- Đánh giá được thực trạng xâm nhập mặn vùng hạ lưu sông Vu Gia - Thu Bồn trong thời kỳ 2000 - 2015;

- Đề xuất được cơ sở khoa học nhằm xây dựng hệ thống giám sát xâm nhập mặn vùng hạ lưu sông Vu Gia - Thu Bồn phục vụ công tác khai thác nguồn nước thời kỳ kiệt

Nội dung của Luận văn, ngoài phần mở đầu, Kết luận và Kiến nghị, Tài liệu

tham khảo, được bố cục trong 3 chương sau:

- Chương 1.Tổng quan về Giám sát xâm nhập mặn

- Chương 2 Cơ sở số liệu và phương pháp nghiên cứu

- Chương 3.Nghiên cứu diễn biến, thiết lập mô hình toán giám sát xâm nhập vùng mặn vào sông

nó được hiểu như tổng lượng tính bằng gam của tất cả các chất khoáng rắn hòa tan

có trong 1 kg nước biển Vì tổng nồng độ các ion chính (11 ion, bao gồm: Na+, Ca2+, Mg2+, Fe3+, NH4+, Cl-, SO42-, HCO3-, CO32-, NO2-, NO3-) chiếm tới 99,99% tổng lượng các chất khoáng hoà tan nên có thể coi độ muối nước biển chính bằng giá trị này Điều đó cũng có nghĩa là đối với nước biển khơi, độ muối có thể được tính toán thông qua nồng độ của một ion chính bất kỳ Quá trình mặn hóa biến đổi theo không gian, theo thời gian dưới tác động cuả hai yếu tố cơ bản: lưu lượng nước ngọt từ nguồn xuống và thủy triều thể hiện qua biên độ và cường suất có thể

có lợi hoặc không có lợi cho kinh tế xã hội Để kiểm soát được quá trình xâm nhập mặn thì cần phải có hệ thống quan trắc, giám sát và cảnh báo… Cho đến nay đã có các nghiên cứu về xâm nhập mặn trên thế giới và Việt Nam Ở đây, Luận văn chỉ tập trung vào phần tổng quan các nghiên cứu về giám sát xâm nhập mặn [5]

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Quá trình xâm nhập mặn diễn ra mạnh nhất vào mùa khô, khi mực nước sông

cạn kiệt nước biển theo thủy triều đi sâu vào đất liền gây mặn Còn trong nước dưới đất và vùng đất ven biển quá trình nhiễm mặn do thẩm thấu hoặc do tiềm sinh Với vùng ven biển cấu tạo địa chất là những cồn cát lớn, bùn phù sa lấp đầy ở dạng mềm chứa đựng nhiều thấu kính cát có khả năng mao dẫn, tạo điều kiện cho nước biển xâm nhập Ngoài ra, việc khai thác quá mức nguồn nước ngầm (do nhu cầu của phát triển đô thị hóa, công nghiệp và nông nghiệp) dẫn đến hạ thấp mực nước cũng

là nguyên nhân gây ra xâm nhập mặn vào đất và nước dưới đất Do tác động của xâm nhập mặn đến hoạt động KT - XH của nhiều quốc gia nên vấn đề này đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Từ các nghiên cứu cơ bản về cơ chế và các yếu tố chính quyết định mức độ xâm nhập mặn theo không gian và thời gian, các công cụ mô hình đánh giá xác định mức độ xâm nhập mặn như mô hình giải tích, mô hình số (sai phân hữu hạn, phần tử hữu hạn ) đến các nghiên cứu ứng dụng triển khai nhằm giảm thiểu hiện tượng xâm nhập mặn, sử dụng hợp lý và bền vững tài nguyên nước nhằm nắm được quy luật của quá trình để phục vụ hoạt động

KT - XH, quốc phòngan ninh vùng cửa sông

Cunge J.A., Holly F.M và Verwey A (1980) đã nghiên cứu tính toán thủy lực sông, trong đó có động lực xâm nhập mặn dưới sự biến động của các yếu tố thủy văn thực tế ảnh hưởng đến kết quả tính toán[17]

Turrell W.R., Brunn J và Simpson J.H (1996) đã nghiên cứu động lực biến đổi quá trình xâm nhập mặn ở điều kiện đầm lầy có chế độ dòng chảy nông và có điều kiện pha trộn mạnh mẽ [14]

Gillibrand P.A và Balls P.W (1998) đã xây dựng mô hình quá trình xâm nhập mặn cũng như lan truyền nitrat cho khu vực đầm lầy ven biển Ythan ở Scotland nơi không chỉ hiện tượng xâm nhập mặn biến động lớn mà còn là nơi mà hàm lượng các hợp chất nitơ, đặc biệt là nitrat bị chi phối bởi hàng loạt các yếu tố [16]

Huang W.R và Foo S (2002) xây dựng mô hình nghiên cứu biến động quá trình xâm nhập mặn sông Apalachicola-Florida-Mỹ bằng mô hình mạng thần kinh [13]; Bowen M.M và Geyer W.R (2003) nghiên cứu đặc điểm cân bằng muối theo thời gian đối với vùng đầm ngậm nước có chế độ phân lớp [14];

Banas N.S., Hickey B.M., MacCready P và Newton J.A (2004) nghiên cứu

động lực dòng chảy trong đó có quá trình lan truyền mặn khu vực đầm ngập nước

có chế độ xáo trộn không hoàn toàn rất không ổn định; Lerczak J.A., Geyer W.R và Chant R.J (2006) nghiên cứu các cơ chế chính quyết định đến dòng chảy muối theo thời gian tại đầm phân lớp không hoàn toàn; Brockway R., Bowers D., Huguane A., Dove V và Vessele V (2006) nghiên cứu đưa ra một số nhận định xâm nhập mặn vùng đầm hình cánh quạt và áp dụng cho vùng đầm the Incomati-Mozambique; Chen S.S., Fang L.G., Li H.L và Zhang L.X (2007) phân tích và xây dựng mô hình thí nghiệm xâm nhập mặn vùng ngập nước Pear-Trung Quốc; Ralston D.K., Geyer W.R và Lerczak J.A (2008) trình bày các kết quả quan trắc cũng như mô hình thủy lực-lan truyền mặn sông Hudsson-New York-Mỹ vùng triều về vận tốc dòng chảy

và xâm nhập mặn; Lerczak J.A., Geyer W.R và Ralston D.K (2009) đã tiến hành nghiên cứu tương quan giữa chiều dài xâm nhập mặn khu đầm ven bờ biển phân lớp không hoàn toàn theo thời gian với các sự thay đổi về lưu lượng trong sông và mức

độ dao động triều; Ralston D.K., Geyer W.R và Lerczak J.A (2010) tiến hành nghiên cứu đánh giá cấu trúc, sự biến đổi và dòng muối trong dải đầm ven biển chịu tác dụng của tỷ trong nước có hàm lượng muối cao; Gong W.P và Shen J (2011) nghiên cứu sự xâm nhập mặn do thay đổi lưu lượng nước sông và thủy triều trong mùa khô trong sông khu vực đầm ven biển Modaomen-Trung Quốc; Zhou N.Q., Westrich B., Jiang S.M và Wang, Y (2011) tiến hành kết hợp mô hình thủy lực và chất lượng nước sông Pearl-Trung Quốc [17]

Tiếp theo đó, việc mô phỏng dòng chảy bằng các phương trình thuỷ động lực

đã tạo tiền đề giải bài toán truyền mặn khi kết hợp với phương trình khuếch tán Cùng với phương trình bảo toàn, phương trình động lực và phương trình khuếch tán chất hoà tan trong dòng chảy cho phép mô phỏng diễn biến của vật chất hoà tan, khuếch tán như nước mặn xâm nhập vào vùng cửa sông, chất chua phèn lan truyền

từ đất ra mạng lưới kênh sông và các loại chất thải sinh hoạt và công nghiệp xả vào dòng nước Cụ thể hơn, vấn đề tính toán và nghiên cứu triều, mặn bằng mô hình đã được nhiều nhà nghiên cứu ở các nước phát triển như Mỹ, Hà Lan, Anh đã quan tâm từ khoảng 40 - 50 năm trở lại đây Các mô hình tính toán xâm nhập mặn thường

sử dụng bài toán một chiều dựa trên việc giải số hệ phương trình Saint - Venant kết

hợp với phương trình truyền tải, khuếch tán trong dòng chảy [15]

Những mô hình mặn 1 chiều đã được xây dựng do nhiều tác giả trong đó có Ippen và Harleman (1971) Giả thiết cơ bản của các mô hình này là các đặc trưng dòng chảy và mật độ là đồng nhất trên mặt cắt ngang Mặc dù điều này khó gặp trong thực tế nhưng kết quả áp dụng mô hình lại có sự phù hợp khá tốt, đáp ứng được nhiều mục đích nghiên cứu và tính toán mặn Ưu thế đặc biệt của các mô hình loại một chiều là yêu cầu tài liệu vừa phải và nhiều tài liệu đã có sẵn trong thực tế

Các nhà khoa học cũng thống nhất nhận định rằng, các mô hình 1 chiều thường hữu hiệu hơn các mô hình sông đơn và mô hình hai chiều.Chúng có thể áp dụng cho các vùng cửa sông có địa hình phức tạp gồm nhiều sông, kênh nối với nhau với cấu trúc bất kỳ Dưới đây thống kê một số mô hình lan truyền mặn thông dụng trên thế giới đã được áp dụng cho nhiều khu vực:

(i) Mô hình động lực cửa sông FWQA thường được đề cập đến trong các tài liệu là mô hình ORLOB theo tên gọi của Geral T Orlob Mô hình đã được áp dụng trong nhiều vấn đề tính toán thực tế.Mô hình giải hệ phương trình Saint - Venant kết hợp với phương trình khuếch tán và có xét đến ảnh hưởng của thuỷ triều thay vì

bỏ qua như trong mô hình không có thuỷ triều.Mô hình được áp dụng đầu tiên cho đồng bằng Sacramento - San Josquin, Califorlia [13]

(ii) Mô hình thời gian thuỷ triều của Lee và Harleman (1971) và sau được Thatcher và Harleman cải tiến đã đề ra một cách tiếp cận khác, xây dựng lời giải sai phân hữu hạn đối phương trình bảo toàn mặn trong một sông đơn Sơ đồ sai phân

hữu hạn dùng để giải phương trình khuếch tán là sơ đồ ẩn 6 điểm.Mô hình cho kết quả tốt trong việc dự báo trạng thái phân phối mặn tức thời cả trên mô hình vật lý cũng như của sông ngòi thực tế [14]

(iii) Mô hình SALFLOW của Delf Hydraulics (Hà Lan): Một trong những thành quả mới nhất trong mô hình hoá xâm nhập mặn là mô hình SALFLOW của Delf Hydraulics (Viện Thuỷ lực Hà Lan) được xây dựng trong khuôn khổ hợp tác với Ban Thư ký Uỷ ban sông Mê Kông ty năm 1987 [16]

(iv) Mô hình MIKE 11 là mô hình thương mại nổi tiếng thế giới do Viện Thuỷ lực Đan Mạch xây dựng Đây là loại mô hình thuỷ lực và chất lượng nước một chiều (trường hợp riêng là xâm nhập mặn) và hai chiều có độ tin cậy rất cao, thích ứng với các bài toán thực tế khác nhau Mô hình này đã được áp dụng rất phổ biến trên thế giới để tính toán, dự báo lũ, chất lượng nước và lan truyền mặn vào sông [16]

(v) Mô hình ISIS (Anh) do các nhà thuỷ lực Anh xây dựng, thuộc lớp mô hình thuỷ lực một chiều kết hợp giải bài toán chất lượng nước và có nhiều thuận lợi trong khai thác Mô hình cũng được nhiều nước sử dụng để tính toán lan truyền mặn [14] (vi) Mô hình EFDC (Environmental Fluid Dynamic Code) được cơ quan Bảo

vệ Môi trường Mỹ (US EPA) phát triển từ năm 1980 Đây là mô hình tổng hợp dùng để tính toán thuỷ lực kết hợp với tính toán lan truyền chất 1, 2, 3 chiều Mô hình có khả năng dự báo các quá trình dòng chảy, quá trình sinh, địa hoá và lan truyền mặn [16]

Bên cạnh công cụ mô hình toán, nhiều nghiên cứu đã ứng dụng ảnh vệ tinh, các video chụp từ máy bay và các máy đo quang phổ mặt đất để theo dõi và đánh giá nhiễm mặn, phần lớn dựa vào quan hệ giữa phản xạ phổ trên nước nhiễm mặn

và nồng độ mặn đo đạc (Long and Nielsen, 1987; Everitt et al., 1988; Csillag et al., 1993; Verma et al., 1994) Hầu hết các nghiên cứu này dựa trên phương pháp giải đoán ảnh bằng mắt hoặc phân loại bán tự động trên ảnh số (Long and Nielsen, 1987; Verma et al., 1994), hay sử dụng máy đo quang phổ bề mặt (Csillag et al., 1993) hoặc phân tích quang phổ mẫu trong phòng thí nghiệm (Valeriano et al., 1995) Trong những thập kỷ gần đây, rất nhiều nghiên cứu đã ứng dụng công nghệ Viễn thám để nghiên cứu nhiễm mặn thông qua thăm dò trực tiếp trên bề mặt ở nhiều tỷ

lệ khác nhau (Metternicht et al., 2008)

Như vậy, có thể thấy rằng vấn đề xâm nhập mặn đã được quan tâm nghiên cứu trên thế giới và đến nay nhiều quốc gia đã tiến đến kiểm soát xâm nhập mặn vào sông theo các hướng:

+ Đề xuất giải pháp dẫn đến việc giảm tải xâm nhập mặn vào sông, bao gồm:

- Xây dựng các công trình trên sông (đê, đập,…) ngăn mặn xâm nhập từ biển

- Sử dụng nguồn nước ngọt với mục tiêu hiệu quả kinh tế - xã hội - môi trường gồm vận hành các công trình hồ chứa trên thượng nguồn, quản lý nước theo nguồn cung

+ Giám sát độ mặn nước sông theo thời gian thực nhằm dự báo diễn biến xâm nhập mặn phục vụ công tác điều hành của các cấp quản lý để đưa ra các kế hoạch hành động cụ thể với mục đích ứng phó (phòng tránh, thích nghi, ) với xâm nhập mặn

Để phục vụ công tác giám sát xâm nhập mặn đã sử dụng tổng hợp các công cụ như hệ thống quan trắc (trực tiếp và từ xa), mô hình mô phỏng nhằm dự báo diễn biến xâm nhập mặntheo các thời đoạn cụ thể (dài hạn, ngắn hạn, ) Đã có rất nhiều quốc gia đưa ra các giải pháp kiểm soát mặn; có thể điểm qua như sau:

(i) Hệ thống kiểm soát mặn của lưu vực sông Coloradolà một con sông ở

Tây Nam Mỹ và Tây Bắc Mexico, có chiều dài sông 2.330km và diện tích lưu vực 637.000km2 (nguồn: wikipedia) Đây là nguồn cấp nướcđô thị và công nghiệp với khoảng 27 triệu người, tưới tiêu cho gần 4.000.000 mẫu đất ở Mỹ và khoảng 2,3 triệu người, 500.000 mẫu đất ở Mexico Mặn hóa nước sông là quan tâm lớn trong

cả Mỹ và Mexico.Tháng 6/1974, Quốc hội Mỹ đã ban hành Luật “Hành động Kiểm soát mặn lưu vực sông Colorado” (The Colorado River Basin Salinity Control Act, Public Law 93 - 320) nhằm tiến hành chương trình tăng cường và bảo vệ chất lượng nước có sẵn ở sông Colorado phục vụ nhu cầu sử dụng ở Mỹ và Cộng hòa Mexico Tháng 10/1984, Quốc hội đã sửa đổi ban hành Luật 98-569 ( Public Law 98-569) Đến ngày 28/7/1995, ban hành Luật 104-20 (Public Law 104 - 20) nhằm kiểm soát mặn gồm [15]:

- Hệ thống mô hình mô phỏng độ mặn trong hệ thống sông Colorado (CRSs)

với các kịch bản phát triển (được trình bày trên Forum Workgroup) có các tiêu chí phù hợp với điều kiện phát triển bền vững của lưu vực Mô hình CRSs và số liệu quan trắc độ mặn trực tiếp trên sông được cập nhật trên website

Http://www.usbr.gov/lc/region/g4000/NaturalFlow/index.html cùng với cơ sở dữ

liệu GIS có sẵn, xây dựng được các bản tin dự báo diễn biến xâm nhập mặn trên các sông Bên cạnh các bản tin dự báo (ngắn hạn và dài hạn) về diễn biến độ mặn nước sông, mô hình cũng ước tính định lượng thiệt hại kinh tế do xâm nhập mặn gây ra ở

ba địa điểm đại diện cho các khu vực đặc thù ở vùng hạ lưu sông Colorado Để tăng

độ tin cậy của các kết quả dự báo, các mô hình này sẽ được định kỳ xem xét đánh giá 3 năm/lần

- Xây dựng các dự án cải thiện chất lượng nước (tập trung vào độ mặn) với tiêu chí được xem xét là độ mặn lịch sử quan trắc được trong thời kỳ 1980 - 2010

Sử dụng mô hình CRSs để đánh giá hiệu quả kinh tế của các dự án nhằm xác định tính đúng đắn của mô hình

(ii) Hệ thống kiểm soát mặn Montana: Với tổng diện tích lên đến

376.978km², Montana là tiểu bang có diện tích lớn thứ tư của Hoa Kỳ được bao bọc bởi 3 vùng biển Thái Bình Dương, vịnh Hudson và vịnh Mexico Đây là khu vực có địa hình đa dạng từ vùng núi cao (dãy núi Rocky) ở phía tây chiếm 1/3 diện tích và phía đông là các vùng đồng bằng lớn, vì vậy mạng lưới sông suối của Montana khá dày đặc và là tiểu bang duy nhất tại Hoa Kỳ có các sông chảy ra ba biển; Nước trên các sông là nguồn cung cấp nước quan trọng cho các ngành KT - XH cũng như điện năng cho cư dân của vùng Vì vậy, chế độ mặn của các sông vùng hạ lưu là mối quan tâm hàng đầu của chính quyền tiểu bang nhằm phát triển bền vững KT - XH

của bang Hiệp hội Kiểm soát mặn Montana (Montana Salinity Control Association

- MSCA) là một tổ chức được thành lập từ những năm 1930 nhằm cung cấp hỗ trợ

kỹ thuật chuyên gia trong việc kiểm soát mặn với sứ mạng “Trao quyền cho người

dân để nâng cao năng suất dài hạn và chất lượng của tài nguyên đất và nước” [16]

(iii) Kiểm soát mặn của Autralia nhằm quản lý lưu vực: Một điều kiện tiên

quyết cho việc quản lý đất đai bền vững là việc quản lý tài nguyên nước hợp lý theo lưu vực sông để đạt hiệu quả kiểm soát mặn, chất dinh dưỡng trong sông nhằm đạt

hiệu ích cao nhất trong sử dụng nước đối với các lưu vực sông ở Autralia Vì vậy, chính phủ Autralia đã triển khai dự án Flowtube, gồm [15].

- Lựa chọn hệ thống cây trồng và kỹ thuật canh tác phù hợp với điều kiện tự nhiên khô hạn ở lưu vực;

- Dự báo khô hạn và xâm nhập mặn bằng mô hình Flowtube Đây là mô hình được phát triển bởi công ty CSIRO Land and Water (CLW) Trên cơ sở dữ liệu đã được hệ thống hóa, mô hình Flowtube dự báo xâm nhập mặn và đề xuất các giải pháp phòng tránh đã được xây dựng trong Kế hoạch hành động cụ thể cho từng khu vực Mô hình Flowtube tỏ ra rất hiệu quả trong việc đánh giá nhanh chóng tình trạng xâm nhập mặn và đề xuất các giải pháp ứng phó Tuy nhiên việc sử dụng mô

hình này đòi hỏi chuyên gia kỹ thuật máy tính có trình độ cao

- Trên cơ sở mô hình Flowtube đã được xây dựng cho các lưu vực cụ thể, trường Đại học Melbourne (UniMelb) đã phát triển giao diện chương trình Flowtube trên môi trường Windows dễ khai thác, sử dụng và đã được ứng dụng cho nhiều lưu vực sông khác Chương trình Flowtube được tham khảo từ địa

hệ thống nguồn nước dựa trên các chỉ số khách quan, đáng tin cậy, dễ tiếp cận và kiểm tra tính hiệu quả của các biện pháp quản lý tài nguyên nước được đề xuất đáp ứng mục tiêu bền vững và phù hợp Ngoài ra, DSS cũng được sử dụng trong việc giải quyết mâu thuẫn nước dưới nhiều dạng thức khác nhau, kể cả tranh chấp trong khu vực và đánh giá tác động của BĐKH đối với các hệ thống nguồn nước DSS cũng rất hữu ích trong việc kết nối giữa quy hoạch và quản lý thời gian thực, đồng thời xây dựng quy trình vận hành cho các hệ thống nguồn nước [16]

1.2.2 Trong nước

Mặc dù chiếm tỷ lệ diện tích khiêm nhường nhưng vùng ven biển là nơi tập trung phát triển KT - XH mạnh nhất Việt Nam với 34,6% dân số cả nước (mật độ dân số trung bình 373người/km2, gấp 1,5 lần mật độ dân số trung bình của cả nước) trong chuỗi đô thị, khu kinh tế trọng điểm cũng như sự phát triển của ngành nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản Đây là đầu mối giao thông chiến lược cả đường bộ, đường sắt, đường thuỷ và đường hàng không theo trục Bắc Nam và Tây Đông Bên cạnh đó, đây cũng là nơi có nền văn hoá phát triển lâu đời, có nguồn nhân lực dồi dào với kinh nghiệm sản xuất lâu đời Tuy nhiên, trong bối cảnh biến đổi khí hậu, vùng ven biển sẽ là các khu vực bị tổn thương lớn nhất với các loại hình thiên tai như bão, lũ, hạn hán, biến động đường bờ biển trong đó tình hình mực nước triều

có xu hướng tăng theo thời gian kéo theo mặn ngày càng xâm nhập sâu vào trong sông gây xáo trộn đến sử dụng đất, nước và biến động sinh thái ở đây Trong những năm gần đây, cùng với khô hạn liên tiếp xuất hiện, xâm nhập mặn vào sâu trong lục địa đã tác động đến mọi mặt của đời sống người dân, làm tê liệt toàn bộ hoạt động của các trạm cấp nước ngọt vùng ven biển, đất bị mặn hóa giảm năng suất cây trồng

và thúc đẩy nhanh quá trình thoái hóa đất, đẩy vùng ven biển nói chung và vùng ven biển miền Trung nói riêng là 1 trong 3 vùng đang diễn ra hiện tượng hoang mạc hóa nặng nề Tuy việc nghiên cứu, tính toán xâm nhập mặn ở nước ta được quan tâm từ những năm 60 nhưng chủ yếu tiến hành quan trắc độ mặn trong sông ở hai vùng Đồng bằng sông Hồng và Đồng bằng sông Cửu Long [3]

* Đối với Đồng bằng sông Cửu Long: Do đặc điểm địa hình và mức độ ảnh

hưởng có tính quyết định đến sản xuất nông nghiệp ở vựa lúa quan trọng nhất Việt Nam nên việc nghiên cứu xâm nhập mặn ở đây được chú ý nhiều hơn, đặc biệt là thời kỳ sau năm 1976 Khởi đầu là các công trình nghiên cứu của Uỷ hội sông Mê Kông (1973) về xác định ranh giới xâm nhập mặn theo phương pháp thống kê trong

hệ thống kênh rạch thuộc 9 vùng cửa sông thuộc Đồng bằng sông Cửu Long Các kết quả tính toán từ chuỗi số liệu thực đo đã lập nên bản đồ đẳng trị mặn với hai chỉ tiêu cơ bản 1‰ và 4‰ cho toàn khu vực đồng bằng trong các tháng mùa kiệt từ tháng 12 đến tháng 4” [3]

Năm 1980 bắt đầu triển khai dự án nghiên cứu xâm nhập mặnĐồng bằng sông Cửu Long dưới sự tài trợ của Ban Thư ký Uỷ ban sông Mê Kông Trong khuôn khổ dự án này, một số mô hình tính xâm nhập triều, mặn đã được xây dựng Các mô hình này đã được ứng dụng vào việc nghiên cứu quy hoạch phát triển châu thổ sông Cửu Long, tính toán hiệu quả các công trình chống xâm nhập mặn ven biển để tăng vụ và mở rộng diện tích nông nghiệp trong mùa khô, dự báo xâm nhập mặn dọc sông Cổ Chiên Kỹ thuật chương trình của mô hình trên đã được phát triển thành một phần mềm hoàn chỉnh để cài đặt trong máy tính như một phần mềm chuyên dụng Mô hình đã đựợc áp dụng thử nghiệm tốt tại Hà Lan và đã được triển khai áp dụng cho Đồng bằng sông Cửu Long Thêm vào đó, một số nhà khoa học Việt Nam đã xây dựng thành công các mô hình thuỷ lực mạng sông kết hợp tính toán xâm nhập triều mặn như VRSAP, KOD, MEKSAL, FWQ87, SAL, SALMOD, HYDROGIS Các báo cáo trên tập trung xây dựng thuật toán tính toán quá trình xâm nhập mặn thích hợp với điều kiện địa hình, khí tượng thủy văn ở Đồng bằng sông Cửu Long[3]

Trong số các nghiên cứu về xâm nhập mặn, nổi bật nhất là các nghiên cứu của Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam từ năm 2000 với đề tài KHCN trọng điểm

cấp Nhà nước KC08-18 (2000 - 2004) “Nghiên cứu xâm nhập mặn phục vụ phát

triển kinh tế - xã hội vùng ven biển ĐBSCL” Lê Sâm làm chủ nhiệm Đề tài đã

đánh giá các quy luật diễn biến và tác động của xâm nhập mặn vùng ven biển ĐBSCL cũng như đã xác định ranh giới các vùng chất lượng nước khác nhau, từ đó

đề xuất phân vùng canh tác cây, con phù hợp với thực trạng xâm nhập mặn, đề xuất giải pháp hoàn thiện hệ thống công trình kiểm soát mặn phục vụ phát triển kinh tế

xã hội ĐBSCL

Với sự phát triển của công nghệ thông tin, đến nay, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam nâng cấp thành công nghệ dự báo mặn Dự báo này đã được gửi phát báo cho các địa phương từ năm 2003 trong khuôn khổ của Dự án Điều tra cơ bản

thường xuyên cấp Bộ “Giám sát mặn vùng ven biển Đồng bằng sông Cửu Long

phục vụ cho lấy nước sản xuất”[4] Hàng năm vào mùa khô Viện Khoa học Thủy

lợi miền Nam thực hiện dự báo xâm nhập mặn trên hệ thống sông rạch chính vùng

ven biển ĐBSCL từ tháng 1 đến tháng 6 dựa trên bộ mô hình thủy động lực ĐBSCL trên phần mềm MIKE với sơ đồ tính toán mạng thủy lực toàn vùng ĐBSCL do Viện thiết lập và bộ mô hình HydroGis dự báo độ mặn nền Các dữ liệu đầu vào là bộ số liệu điều tra khảo sát diễn biến mặn và sản xuất trong nhiều năm do Viện và các đơn vị khác trong ngành, các địa phương thực hiện Trong công nghệ dự báo này các yếu tố chính được xem xét bao gồm (i) dòng chảy tại Kratie; (ii) mực nước Biển Hồ; (iii) triều biển và (iv) sản xuất trên đồng bằng Yếu tố mưa, gió chướng chưa được xem xét trong dự báo này Kết quả tính toán đã được xây dựng thành những bản tin mùa và bản tin tuần Các bản tin này được phổ biến đến từng địa phương, các cơ quan liên quan, đồng thời cũng được phổ biến trên những phương tiện thông tin đại chúng Để dự báo tình hình xâm nhập mặn năm 2016, bản tin đầu tiên đã được phát hành từ tháng 10/2015 và việc cung cấp thông tin sớm về tình hình xâm nhập mặn để người dân có thể tổ chức sản xuất tốt

* Đối với Đồng bằng sông Hồng: Trong giai đoạn từ 1977 - 1985, sau khi

thành lập Viện Khí tượng Thuỷ văn thuộc Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn, việc nghiên cứu xâm nhập mặn bắt đầu được quan tâm và Phòng Thuỷ văn Đồng bằng thuộc Viện được giao thực hiện chính Nhiều báo cáo thống kê về tình hình xâm nhập mặn ở Đồng bằng sông Hồng (Vi Văn Vị, Đoàn Cự Hải, Trần Thanh Xuân, )

đã được công bố Các báo cáo trên căn cứ vào số liệu thực đo từ 1960 đã lập bản đồ xâm nhập mặn tỷ lệ 1/500.000 với các chỉ tiêu 1‰ và 4‰ ở Đồng bằng sông Hồng

- Thái Bình Đồng thời bằng phương pháp kinh nghiệm, các báo cáo trên đã xác định ranh giới xâm nhâp mặn trung bình cho các tháng theo chiều dài sông với 2 chỉ tiêu nói trên Trần Văn Phúc (1994 - 1995) đã xây dựng mô hình SIMRR tính toán thử nghiệm xâm nhập mặn ở một số cửa sông ở Đồng bằng sông Hồng dưới tác động điều tiết dòng chảy cạn của hồ chứa Hoà Bình Kết quả của đề tài đã chỉ ra mức độ xâm nhập mặn theo chiều dài sông phụ thuộc mức xả của hồ chứa Hoà Bình Nhằm phục vụ cho công tác quy hoạch cấp nước cho vùng hạ du, trong các năm 90, Viện Quy hoạch Thuỷ lợi và Viện Khoa học Thuỷ lợi (Bộ NN&PTNT) đã

sử dụng mô hình VRSAP (Nguyễn Như Khuê) để tính toán xâm nhập mặn cho khu vực Đồng bằng sông Hồng - Thái Bình Kết quả thu được đã phục vụ cho quy hoạch

hệ thống cống, cửa lấy nước dọc sông Hồng cho các hệ thống Đến năm 2010, Đoàn Thanh Hằng (Viện KHKTTV&MT) sử dụng mô hình MIKE (cả mô hình 1 chiều MIKE 11 và mô hình 2 chiều MIKE 21) để xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn cho khu vực đồng bằng sông Hồng - Thái Bình, tuy nhiên cũng mới dừng lại ở mức độ nghiên cứu Tiếp tục phát triển theo hướng sử dụng mô hình MIKE xác định xâm nhập mặn vào các cửa sông phục vụ khai thác nguồn nước đáp ứng với 4 tỉnh ven biển Đồng bằng sông Hồng, năm 2014, Vũ Thế Hải đã đánh giá được biến động độ mặn ở các cửa sông ứng với mực nước tại Sơn Tây [6]

Năm 2013, Bộ NN&PTNT đã triển khai dự án thí điểm “Giám sát và dự báo xâm nhập mặn thời gian thực phục vụ sản xuất Đông Xuân 2013 - 2014 vùng Đồng

bằng sông Hồng - Thái Bình” Dự án đã xây dựng được mô hình dự báo mặn thời

gian thực bằng Mike 11 HD+AD Kết quả của dự án là các bản tin dự báo xâm nhập mặnvùng Đồng bằng sông Hồng - Thái Bình trong mùa khô hàng năm của Tổng cục Thủy lợi

Năm 2014, Bộ NN&PTNT đã thực hiện nhiệm vụ “Nghiên cứu chế tạo thiết

bị đo độ mặn và thiết kế hệ thống giám sát cảnh báo xâm nhập mặn trên các hệ thống thuỷ lợi vùng ven biển Đồng bằng sông Hồng” với các mục tiêu cụ thể (i) Chế

tạo được thiết bị đo độ mặn với chất lượng tương đương các nước trong khu vực, giá thành giảm ít nhất 30% và (ii) Thiết kế được hệ thống giám sát, cảnh báo xâm nhập mặn trên hệ thống thủy lợi vùng ven biển Đồng bằng sông Hồng phục vụ quản

lý, vận hành hệ thống thủy lợi cấp nước an toàn cho sản xuất nông nghiệp và các nhu cầu khác Kết quả đề án thiết kế hệ thống giám sát, cảnh báo xâm nhập mặn trên các hệ thống thuỷ lợi vùng ven biển Đồng bằng sông Hồng (đảm bảo tự động truyền số liệu đo đạc về cơ sở dữ liệu máy chủ) được cơ quan quản lý chấp nhận và

phần mềm quản lý, giám sát và cảnh báo xâm nhập mặn dựa trên công nghệ tiên

tiến (WebGis) với giao diện tiếng Việt; nhận dữ liệu từ các trạm đo tự động; tự động đánh dấu các trạm đo trên bản đồ có độ mặn quá giới hạn cho phép lấy nước;

hiển thị các số liệu độ mặn tức thời và số liệu lưu trữ; cảnh báo khả năng xâm nhập

mặn trên hệ thống Các sản phẩm này đã ứng dụng triển khai cụ thể giám sát, cảnh

báo xâm nhập mặn và thiết bị cảnh báo xâm nhập mặn cho hệ thống thủy lợi Nam

Nam Định [6]

Hiện nay các kết quả dự báo của mô hình được ứng dụng được đưa lên bản tin dự báo phục vụ công tác điều hành sản xuất (www.thuyloivietnam.vn) cho 2 tỉnh cụ thể là Nam Định và Bến Tre với các điểm kiểm soát mặn được đo tự động Ngoài 2 vùng đồng bằng lớn nêu trên, với chiều dài đường bờ biển trên 2000km và có chế độ thủy văn khác biệt, xâm nhập mặn vào sông ở miền Trung đã được nghiên cứu tuy nhiên chủ yếu mới dừng ở mức độ đánh giá cơ bản trong thời

kỳ trước năm 2000 và trong những năm gần đây được nghiên cứu trong đánh giá tài nguyên nước dưới tác động của biến đổi khí hậu

Tóm lại, mặc dù là một trong những loại hình thiên tai gây tác động rất lớn đên sự phát triển KT - XH của vùng/đất nước, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu, nước biển dâng nhưng việc nghiên cứu xâm nhập mặn mới được tập trung ở 2 vùng đồng bằng lớn (Đồng bằng sông Hồng - Thái Bình và Đồng bằng sông Cửu Long) Riêng đối với khu vực miền Trung, với đường bờ biển kéo dài, chiều ngang

từ núi xuống biển rất ngắn nơi chịu tác động mạnh nhất về xâm nhập mặn nhưng các nghiên cứu về loại hình thiên tai này chỉ được đề cập mờ nhạt trong khi đánh giá tài nguyên nước Mặc dù các phương pháp nghiên cứu xâm nhập mặn ở nước ta

đã bắt đầu tiệm cận đến trình độ trên thế giới như sử dụng các công cụ mô hình toán đánh giá xâm nhập mặn, tuy nhiên đối với các sông vùng ven biển miền Trung có phạm vi nghiên cứu rộng, đa dạng về địa hình, cấu trúc địa chất nhưng số lượng các trạm đo khí tượng, thủy văn, hải văn thưa thớt nên tính thực tiễn đối với các địa phương trong vùng chưa cao, nhất là đối với vùng ven biển nơi xâm nhập mặn là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến sử dụng nước Ngoài ra, những cản trở về kỹ thuật mô hình đối với một vùng mặn phân tầng, biến đổi nhanh đã làm cản trở nhiều đến mức

độ chính xác đối với các lưu vực sông riêng biệt Vì vậy, rất cần có một nghiên cứu tổng thể về quá trình xâm nhập mặn vào sâu trong lục địa làm cơ sở khoa học cho các nhà quản lý xây dựng chiến lược tổng thể phát triển KT - XH cũng như làm công cụ để kiểm soát diễn biến của các hiện tượng xâm nhập mặn nhằm đưa ra các giải pháp sử dụng hợp lý thích ứng trong từng thời kỳ cụ thể

Theo Luật Phòng, chống thiên tai, xâm nhập mặn là một loại hình thiên tai

nhưng đến nay chưa được tích hợp trong hệ thống cảnh báo chỉ đạo chính thức của Ban Chỉ đạo Phòng chống thiên tai Trung ương Với tác động ngày càng rõ nét của biến đổi khí hậu và nước biển dâng, nguy cơ xâm nhập mặn ngày càng cao và sẽ tác động trực tiếp, lâu dài đối với sự phát triển kinh tế xã hội và môi trường vì vậy rất cần có nghiên cứu cụ thể về xâm nhập mặn cho các lưu vực sông miền Trung cũng như có các giải pháp cụ thể để ứng phó với diễn biến bất thường của xâm nhập mặn; trong đó cần tiến đến dự báo xâm nhập mặn tích hợp rộng rãi với các nguồn cơ sở

dữ liệu và các hệ thống thông tin khác nhau được tổng hợp trên cùng một hệ thống nhằm hỗ trợ ra quyết định hiệu quả ở các cấp điều hành, đặc biệt là tại cộng đồng; cung cấp công cụ ứng phó và lập kế hoạch phòng chống thiên tai cho cấp

1.3 Điều kiện tự nhiên khu vực Vu Gia – Thu Bồn

1.3.1 Vị trí địa lý

Lưu vực sông được giới hạn phía Bắc bởi dãy núi Bạch Mã – một nhánh núi đâm ra biển ở phần cuối dãy Trường Sơn Bắc là đường phân nước với sông Hương thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế, phía tây là khối núi Nam – Ngãi – Định thuộc phần đầu của dãy Trường Sơn Nam với những đỉnh núi cao trên 2000m như dãy A Tuất sừng sững ở biên giới Việt – Lào quanh năm mây mù che phủ, phía Tây Nam là khối núi Kon Tum với đỉnh Ngọc Linh cao 2598m - là đường phân nước với sông Sông Sê San, phía nam là dãy núi Nam Ngãi - là đường phân nước với sông Trà Bông, Trà Khúc (tỉnh Quảng Ngãi) và phía Đông là biển

Với những lợi thế về vị trí như giáp biển, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm miền Trung, nằm ở chính trung điểm đất nước theo trục Bắc - Nam, là nơi giao hòa của những sắc thái văn hóa giữa hai miền và giao lưu văn hóa với bên ngoài, có đường sắt quốc gia, đường quốc lộ 1A chạy qua … đã tạo cho nơi đây trở thành một vùng năng động và đầy hứa hẹn phát triển, mở rộng giao lưu liên kết tạo điều kiện hội nhập vào xu thế chung của cả nước Song bên cạnh những lợi thế đó, những điều kiện khắc nghiệt của thiên nhiên thường xuyên xuất hiện ở vùng này cũng đang

là những nguyên nhân hạn chế sự phát triển của các ngành, các lĩnh vực nằm trong lưu vực, đặc biệt là các ngành trực tiếp khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên nước

Hình 1.1 Vị trí địa lý lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn

1.3.2 Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn

Hình 1.2 Bản đồ độ cao hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn Đặc điểm địa hình của lưu vực sông có vai trò quan trọng trong sự hình thành

và vận động của nước trên lưu vực sông Đây là 2 yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến lớp dòng chảy các sông ngòi trong lưu vực Phần lớn địa hình lưu vực của các hệ thống sông ở đây đều cao và dốc với diện tích đồi núi chiếm tới 80% Độ dốc của các sườn núi thường dốc trên 350(độ dốc trung bình toàn hệ thống sông khoảng 25%), ngược lại chiều dài các sông đều ngắn (sông dài nhất chỉ khoảng 205km) Những đặc điểm này của địa hình làm cho lượng dòng chảy trong lưu vực sông bất ổn định

b) Lớp phủ thổ nhưỡng và thực vật:

Cấu trúc lớp phủ thổ nhưỡng trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn được hình thành trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa Sự phân hóa mùa mưa và mùa khô sâu sắc cộng với yếu tố kiến tạo địa mạo đặc biệt và sự tương tác của quá trình sông – biển – lục địa đã phát sinh nhiều đơn vị đất đặc thù Lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn xuất hiện 12 nhóm đất với 26 đơn vị dưới dưới loại đất khác nhau Diện tích lớn nhất là đất vàng đỏ và đất xám thể hiện ưu thế đất địa thành trên sườn Đông của

Trường Sơn hơn 75% Lớp phủ đất đồi núi này nhiều đoạn lan ra sát biển và chiếm một tỷ lệ không nhỏ chiều dài đường bờ Nhóm đất phù sa có diện tích lớn thứ 2 trong khu vực gần 9% phân bố chủ yếu ở vùng cửa sông ven biển Nhóm đất có diện tích đứng thứ 3 là nhóm đất cát biển bao gồm cả các cồn cát, bãi cát gần 5% Cấu trúc lớp phủ thổ nhưỡng của lưu vực được phân thành 3 kiểu (theo phân loại cấu trúc địa mạo thổ nhưỡng) (hình 1.3)

Hình 1.3 Bản đồ đất lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn

Các kiểu đất hình thành tại chỗ (đất địa thành) bao gồm đất đỏ vàng, đất

xám bạc màu, đất mùn vàng đỏ trên núi chiếm gần 86,8% thành tạo chủ yếu trên đá macma axit và đá cát Cùng với điều kiện địa hình đồi núi dốc có độ cao tương phản nên mùa mưa tập trung đất bị rửa trôi mạnh dẫn đến tầng đất mỏng, nhiều nơi trơ sỏi đá, khả năng trữ ẩm và điều tiết nước kém, dễ bị xói lở Diện tích đất dốc trên

250 chiếm tỷ lệ trên 72% vì vậy tiềm năng xói mòn đất rất lớn

Kiểu đất thủy thành do bồi tụ của sông biển chiếm gần 12,2% phân bố ở

vùng đồng bằng duyên hải Đồng bằng dạng thung lũng chân núi hẹp mở ra phía biển Hầu hết lớp phù sa bồi tụ có thành phần cơ giới nhẹ đến trung bình do vật liệu bồi tụ giàu SiO2 và thô Nhiều nơi lớp bồi tụ nằm trên nền sét không thấm nước Đồng thời ở chính tầng phù sa do canh tác lâu đời đã tạo nên “tầng đế cày” chặt xít như một mặt chắn cản trở quá trình thấm và tiêu thoát nước

Kiểu đất phong thành bao gồm các bồn cát, bãi cát trắng đỏ vàng chiếm diện

tích trên 1% được sóng và gió biển vun đắp các cồn cát hình thành dạng đồi và dãy đồi chạy song song đường bờ biển như những con đê tự nhiên ngăn đường thoát lũ của đồng bằng Vào mùa khô hiện tượng cát bay và mùa mưa cát chảy vùi lấp đất phù sa sâu trong đất liền, lấp các phần cửa sông

Các quá trình thành tạo thổ nhưỡng kết hợp với điều kiện khí hậu, tính chất khô ẩm theo chu kỳ đã làm tăng cường quá trình laterit thành tạo đá ong kết von làm giảm khả năng thấm đọng nước, các dấu hiện được thể hiện qua:

- Diện tích đất núi dốc, tầng mỏng, làm cho khả năng điều tiết nước lưu vực kém, tốc độ nước dồn về đồng bằng nhanh và lớn trong mùa lũ, nhưng bị khô kiệt nhanh chóng trong mùa kiệt Đặc biệt ở vùng đất trống đồi trọc

- Đồng bằng bị thu hẹp lại, các gờ đỉnh cát chắn ngang lối thoát nước, cát bồi lấp cửa sông làm cho khó thoát nước, do đó vùng đồng bằng luôn chịu lũ lụt lớn

- Quá trình laterit hóa trên vùng đồi phía Tây các vùng đồng bằng là một trong các nguyên nhân hình thành đất bạc màu, kém về dinh dưỡng, cấu trúc đất kém Do không có khả năng thấm giữ nước nên lớp phủ thực vật nghèo nàn Nước mưa tự do chảy ứ ven chân các đồi cát, tạo lũ lụt cục bộ và thiếu nước trong mùa kiệt Các điều này làm giảm khả năng khai thác và sử dụng tài nguyên nước một cách hiệu quả

Ảnh hưởng của thảm thực vật đối với dòng chảy lệ thuộc vào rất nhiều yếu

tố, trong đó tỷ lệ che phủ và loại rừng là những yếu tố quan trọng nhất

Thực vật ảnh hưởng đến dòng chảy thông qua lớp thổ nhưỡng.Ảnh hưởng trực tiếp của thực vật không biểu hiện rõ như các yếu tố trên, trước hết nó làm giảm

tốc độ dòng chảy mặt, giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành lớp thổ nhưỡng

Điều kiện tự nhiên và đất đai thuận lợi cho rừng phát triển nên thảm thực vật trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn khá phong phú về kiểu loại Dưới ảnh hưởng của khí hậu ẩm và sự phân hóa của địa hình thảm thực vật nguyên sinh trên đất địa đới gồm rừng kín cây lá rộng thường xanh nhiệt đới ẩm dưới độ cao 800-900m, rừng kín cây lá rộng thường xanh á nhiệt đới ẩm ở độ cao trên 800-900m đến 1600-1700m và rừng kín cây lá rộng thường xanh ôn đới ở độ cao trên 1600-1700m Dưới tác động khai phá của con người từ các kiểu thảm trên đã hình thành hàng loạt các kiểu thảm thứ sinh như rừng tre nứa, trảng cây bụi thứ sinh, trảng cỏ thứ sinh và thảm thực vật trồng như lúa, các loại rừng trồng, hoa màu, nương rẫy, cây công nghiệp, các cây trồng trong các khu dân cư Trên đất cát phi địa đới có trảng cây bụi, cỏ thứ sinh thay thế các kiểu rừng thấp với bộ lá cứng thích ứng với khô hạn.Trên đất nội địa đới có rừng ngập nước ngọt và rừng ngập mặn

Hình 1.4 Bản đồ thảm phủ thực vật hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn

c) Đặc điểm khí hậu:

Nắng: Khu vực phía bắc ven biển có số giờ năng cao hơn các vùng miền núi

Tổng số giờ nắng khu vực trong năm đạt đến gần 2400h, như vậy trung bình mỗi ngày có khoảng 7h nắng, 2 tháng V và VII có số giờ nắng cao nhất, mỗi ngày có tới hơn 10h nắng đặc biệt là những ngày có gió tây khô nóng Tháng X đến tháng II năm sau trung bình chỉ đạt 100 – 180h nắng/tháng, trong đó tháng XII là tháng có

số giờ nắng ít nhất Bảng 1.1 cho biết số giờ nắng các tháng tại một số trạm thuộc lưu vực Vu Gia – Thu Bồn

Bảng 1.1 Số giờ nắng trung bình các tháng tại một số trạm thuộc lưu vực

Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Đà nẵng 141 142 182 203 246 233 254 214 162 155 118 111 2161 Tam Kỳ 143 167 238 221 264 228 263 239 212 184 120 102 2381

Nhiệt độ: Do lượng bức xạ mặt trời phong phú, nên tổng nhiệt độ ở lưu vực

khá cao Vùng có độ cao dưới 200 m có tổng nhiệt độ năm lên đến 9000oC, các vùng cao 800 – 1000 m vẫn đạt đến 7500oC

Bảng 1.2 Các đặc trưng nhiệt độ không khí tại một số trạm thuộc lưu vực (oC)

Trạm y.tố I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Tam

22.6 26.6 20.0

24.8 29.8 21.8

26.5 31.7 23.4

28.2 33.3 24.9

28.1 32.9 25.1

28.9 34.2 25.2

28.5 33.8 25.2

26.9 31.5 24.1

25.4 29.0 22.9

23.8 26.9 21.7

21.1 24.2 19.0

25.5 29.9 22.7 Trà

24.8 27.5 18.9

24.5 30.0 20.4

25.7 32.8 21.8

26.7 33.9 22.8

26.1 33.2 23.1

26.8 24.1 22.8

26.7 33.2 23.0

25.3 31.6 22.5

23.9 28.7 21.5

22.2 26.0 20.4

20.0 23.7 18.3

24.5 30.0 21.1

Nhiệt độ không khí bình quân năm là 25,5 oC, nhiệt độ cao nhất rơi vào tháng VII có nhiệt độ trung bình là 34 oC

Nhiệt độ thấp nhất vào các tháng XII và I hàng năm, bình quân 21,1oC Bảng 1.2 cho biết các đặc trưng nhiệt độ không khí tại một số trạm

Gió: Hướng gió thịnh hành từ tháng X đến tháng IV là Đông bắc, tốc độ gió

trung bình hướng này là 3,5m/s Trong các tháng từ tháng V đến tháng X gió hình thành là hướng Tây nam, sau đó là hướng Đông với tốc độ trung bình là 2 đến 3m/s Trong những ngày có gió Tây khô nóng tốc độ gió tương đối mạnh và đạt từ 4 –

6m/s Bảng 2.3 và bảng 2.4 thống kê tốc độ gió tại một số trạm trên lưu vực và tần suất hướng gió tai trạm Trà My

Bảng 1.3 Tốc độ gió (m/s) tại một số trạm trên lưu vực

Trạm Đ.trưng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Tam

Kỳ

Vtb

Vmax

3.4 19.0

My

Vtb

Vmax

2.2.0 10.0

Bốc hơi: Do nhiều nắng lượng bốc hơi trong vùng khá cao Vùng đồng bằng

ven biển và khu nội thị Tam Kỳ có lượng bốc hơi nhiều hơn vùng đồi núi phía Tây Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm khu vực ven biển và nội thị Tam kỳ trên 1300

mm, trong khi đó khu vực đồi núi lượng bố hơi chỉ đạt 1100 mm

Lượng bốc hơi mạnh nhất xảy ra vào những ngày có gió Tây khô nóng hoạt động Các tháng mùa hè lượng bốc hơi lên đến trên 100mm/tháng, ngược lại trong những tháng mùa mưa, lượng bốc hơi chỉ dưới 60mm Tháng có lượng bốc hơi ít nhất là tháng XI

Bảng 1.4 Lượng bốc hơi (mm) đo bằng ống Piche tại một số trạm trên lưu vực

Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Đà nẵng 73.1 71.1 86.3 91.6 116.6 121.9 132.0 124.7 98.0 78.8 70.6 67.0 1122.7 Tam Kỳ 65.0 67.0 106.4 124.5 145.3 151.9 170.0 163.2 107.0 82.5 68.7 61.2 1315.9 Trà My 41.0 50.2 71.3 80.3 76.0 71.8 71.7 70.6 53.2 39.8 29.8 27.7 683.0

Qua bảng 1.4 chúng ta thấy:

- Lượng bốc hơi tại trạm Đà nẵng trong các tháng V đến VIII đều vượt quá

100 mm Trong khi đó trạm Tam kỳ từ tháng III đến IX bốc hơi đều vượt quá 100

mm Sự vượt trội này là do trạm Tam Kỳ ở vùng đồng bằng nhưng lại được đặt trên đỉnh đồi và vì vậy ảnh hưởng của gió rất mạnh

- Vùng núi cao có đại diện là trạm Trà My có lượng bốc hơi khá nhỏ chỉ trên dưới 50% lượng bốc hơi đồng bằng

Lượng mưa năm trung bình thời kỳ 1977-2015 trung bình toàn hệ thống sông

khoảng 2.970mm ứng với tổng lượng mưa năm khoảng 30,7km3, chiếm 4,7% tổng lượng mưa năm trên lãnh thổ nước ta (bảng 1.5) Lượng mưa năm phân bố không đều trong phạm vi lưu vực, có xu thế tăng theo độ cao địa hình thay đổi từ dưới 2000mm đến trên 4000mm Vùng núi thấp và đồng bằng ven biển lưu vực với lượng mưa ít nhất (2000-2500mm): Tây Giang, Đông Giang, Ba Na, Hội Khách, Ái Nghĩa, Giao Thủy, Hội An, Đà Nẵng Vùng núi cao mưa nhiều nhất với lượng mưa (3000 – trên 4000)mm như Trà My, tiên Phước Ở vùng núi trung bình với lượng mưa từ (2500-3000) mm như Khâm Đức, Nông Sơn, Quế Sơn Tuy nhiên, thời điểm bắt đầu mùa mưa không đồng thời, vùng núi mùa mưa đến sớm hơn (do ảnh hưởng mùa mưa Tây Trường Sơn) và chậm dần về phía đồng bằng ven biển, những thời kỳ mưa lớn nhất trên lưu vực thường tập trung vào tháng X và XI Lượng mưa trung bình tháng phân phối không đều trong năm và có dạng 2 đỉnh: đỉnh phụ vào tháng V-VI do mưa tiểu mãn gây ra, đỉnh lớn nhất năm vào tháng X hay tháng XI Mùa mưa hàng năm thường chỉ kéo dài 4 tháng, từ tháng IX đến tháng XII, nhưng lượng mưa mùa này chiếm tới (60-75)% lượng mưa năm Mùa khô (mùa mưa ít) tuy kéo dài tới 8 tháng, nhưng lượng mưa mùa này chỉ chiếm (25-40)% lượng mưa năm, trong đó lượng mưa của 3 tháng liên tục nhỏ nhất chỉ chiếm (3-6)% và thường xuất hiện vào các tháng I-III ở phần phía tây lưu vực và các tháng II-IV ở các nơi khác nhau

Bảng 1.5 Lượng mưa (mm)trung bình nhiều năm tại một số vị trí trên lưu vực

Phân phối lượng mưa có tính biến động rất mạnh mẽ với hệ số biến động lượng mưa năm Cvnăm dao động từ 0,25-0,30 Trong năm lượng mưa tháng lớn nhất nhất gấp từ 15-20 lần lượng mưa tháng nhỏ nhất Sự phân phối mưa năm bất điều hòa là một trong những nguyên nhân dẫn đến dòng chảy năm không đều trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn

Các hiện tượng thời tiết đặc biệt: Những cơn bão đổ bộ lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn thường được hình thành từ biển Đông, di chuyển vào khu vực này chậm

và tốc độ gió thấp do bị những ngọn núi cao của dãy Trường Sơn chặn lại Gió to, bão lớn tập trung vào những vùng địa hình thấp và đó cũng là nguyên nhân dẫn đến tình trạng ngập lụt tại những vùng hạ lưu Tại khu vực thượng nguồn, lũ lụt xuất hiện và rút rất nhanh, vào mùa mưa thường xuất hiện lũ quét

1.3.3 Đặc điểm mạng lưới sông, chế độ thủy văn, hải văn

a) Đặc điểm mạng lưới sông suối

Sông Cái được coi là dòng chính của sông Vu Gia, bắt nguồn từ sườn phía tây nam dãy núi Ngọc Linh thuộc địa phận tỉnh Kon Tum, chảy theo hướng bắc nam đến gần thượng lưu Hội Khách thì tiếp nhận sông Bung rồi sau đó lại tiếp nhận thêm sông Kôn ở hạ lưu Hội Khách Khi chảy đến Ái Nghĩa, sông Vu Gia có phân lưu Quảng Huế chảy vào sông Thu Bồn, còn dòng chính tiếp tục chảy về xuôi và chia ra làm nhiều phân lưu (sông Yên, sông La Thọ, Bàu Sấu sông Quá Giáng, sông Thanh Quýt ) đổ ra cửa Đà Nẵng[12] (hình 1.5)

Từ Giao Thuỷ, sông Thu Bồn đổ vào vùng đồng bằng Sau khi tiếp nhận nước sông Vu Gia từ phân lưu Quảng Huế đổ vào; sông Thu Bồn có phân lưu Bà Rén - Chiêm Sơn

Hình 1.5 Bản đồ hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn

Phụ lưu này chảy qua huyện Duy Xuyên -

tiếp nhận nước sông Ly Ly ở bờ phải, rồi lại

chảy vào sông Thu Bồn ở gần cửa sông.Với tên

mới là sông Kỳ Lam Dòng chính sông Thu Bồn

chảy qua huyện Điện Bàn và từ hạ lưu cầu Câu

Lâu lại có tên là sông Câu Lâu Sau đó, sông này

tách thành sông Hội An ở phía bờ tả và một phân

lưu nhỏ ở dưới bờ hữu Phân lưu này nhập với

sông Bà Rén và lại có tên gọi là sông Thu Bồn

Sông Hội An chảy qua thị xã Hội An; sau đó

nhập với sông Thu Bồn để đổ vào sông Cửa Đại,

rồi chảy ra cửa Đại

Sông Trường Giang là phân lưu của sông

Thu Bồn đổ ra cửa Hòa An (hay An Hoà) Sông

chảy song song theo đường bờ biển theo hướng

gần bắc nam có chiều dài khoảng 70km Trong

mùa kiệt, sông Trường Giang không có sự

chuyển nước nên mặn thường xâm nhập từ 2 cửa

sông là Cửa Đại, TP.Hội An và cửa Hòa An,

huyện Núi Thành [9]

Hình 1.6 Mạng lưới sông vùng hạ

du lưu vực Vu Gia – Thu Bồn

Do địa hình đồng bằng hạ lưu tương đối bằng phẳng và bị dải cát ven biên ngăn cách nên các sông suối ở hạ lưu có độ dốc đáy sông rất nhỏ hình thành nhiều chi lưu, phân lưu nên mạng lưới sông suối ở đây đạt trung bình 1km/km 2. [1, 4]

b) Chế độ dòng chảy trong sông

Vị trí địa lý, sự tương tác giữa địa hình và hoàn lưu khí quyển đã quy định tài nguyên nước trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn lớn nhất Việt Nam với nguồn ẩm gây mưa cho lưu vực rất đa dạng bao gồm các hoàn lưu gió mùa, các nhiễu động thời tiết như dải hội tụ nhiệt đới, bão cùng với các khối khí lạnh Tính trung bình hàng năm lưu vực sông tiếp nhận 30,7 tỷ m3 nước mưa và đã sinh ra 21,5 tỷ m3 chảy vào mạng lưới sông suối tương ứng với moduyn dòng chảy 65,6l/s.km2 và lớp dòng chảy đạt 2060mm Hệ số dòng chảy trên lưu vực đạt tới 0,70 đã phản ánh khả năng điều tiết của bề mặt lưu vực rất hạn chế, nguồn nước sông phụ thuộc hầu hết vào lượng mưa Theo số liệu quan trắc, dòng chảy trên sông có sự phân hóa rõ nét; có tới 60 – 70% lượng nước trên sông tập trung trong 3 tháng mùa lũ (từ tháng 10 – 12) gây ngập lụt, xâm thực bề mặt, xói lở bờ sông… Còn trong 9 tháng mùa kiệt (1 – 9), dòng chảy rất hạn chế và đây là nguyên nhân mặn từ biển lan truyền sâu vào trong sông Trong mùa kiệt, xuất hiện hai thời kỳ kiệt nhất: tháng 3 - 4 và tháng 7 – 8 với tổng lượng nước của tháng chỉ chiếm 2 – 2,5% lượng dòng chảy năm phụ thuộc vào trữ lượng nước trong sông và lượng mưa trong mùa Các sông có diện tích lưu vực trên 300km2 thì tháng có dòng chảy nhỏ nhất thường là tháng tư, với lưu vực có diện tích dưới 300km2 thì tháng có dòng chảy nhỏ nhất vào tháng tám Dòng chảy kiệt nhất đã quan trăc được trên sông chỉ đạt 4 - 6l/s.km2 [1, 7]

c) Chế độ hải văn

Đường bờ biển tính từ cửa sông Hàn đến Cửa Lở có chiều dài 150km nhưng chế độ triều ở đây biến động mạnh từ bắc vào nam, từ bán nhật triều không đều sang nhật triều không đều Ở Cửa Hàn, trung bình mỗi tháng có 3 ngày theo chế độ nhật triều, tháng nhiều nhất có 8 ngày, tháng ít nhất chỉ có 1 ngày nhưng tại Cửa Đại mỗi tháng trung bình có 12,2 ngày nhật triều, tháng có ít nhất trung bình 5 ngày, dao động từ 3 - 7 ngày, và đôi khi có những tháng trên 20 ngày nhật triều Triều tại vùng biển này thuộc loại triều yếu, với biên độ triều tại cảng Đà Nẵng

trung bình 70cm, lớn nhất là 140cm và tại Hội An có biên độ triều trung bình khoảng 0,8 - 1,2m, lớn nhất đạt trên 1,5m

Trong những ngày bán nhật triều, thời gian triều lên, triều xuống trung bình khoảng 5,5 giờ, dài nhất là 9 giờ, ngắn nhất là 2 giờ Trong những ngày nhật triều, thời gian triều lên trung bình là 13,3 giờ, dài nhất là 18 giờ, ngắn nhất là 12 giờ, thời gian triều xuống theo thứ tự là 11,5; 15 và 9 giờ

Việc xuất hiện chế độ triều không đồng nhất giữa 2 cửa Hàn và cửa Đại đã tác động rất lớn đến vấn đề xâm nhập mặn vào sông Vu Gia – Thu Bồn

Hình 1.7 Biên độ dao động mực nước tại trạm Sơn Trà Vùng biển thuộc Đà Nẵng bị chi phối bởi chế độ mưa, thủy triều và có sự phân tầng rõ rệt do tác động của địa hình và dòng chảy từ sông đổ ra

Độ mặn ven biển Đà Nẵng trung bình đạt 25 - 280/00, cao nhất xuất hiện trong thời kỳ từ tháng 4 – 6 với độ mặn có thể đạt tới 300/00 Các tháng mùa lũ độ mặn giảm dưới 200/00 Theo phân tầng, độ mặn có xu hướng tăng từ mặt biển xuống tầng sâu, trung bình độ mặn tầng mặt đạt từ 20,1 - 25,50/00, trong khi độ mặn tầng đáy đạt trung bình từ 29,8 - 300/00 [7]