Nghiên cứu, đánh giá diễn biến xâm nhập mặn ở vùng hạ lưu sông mã trong bối cảnh biến đổi khí hậu

Kết quả của nghiên cứu này sẽ góp phần xây dựng cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc khai thác sử dụng tài nguyên nước vùng cửa sông một cách hợp lý và hạn chế tác động có hại của quá

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

“NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN XÂM NHẬP MẶN Ở VÙNG HẠ LƯU SÔNG MÃ TRONG BỐI CẢNH

BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU”

Chuyên ngành: Thuỷ văn học

TRỊNH THẾ THÀNH

Hà Nội, Năm 2018

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN XÂM NHẬP MẶN Ở VÙNG HẠ LƯU SÔNG MÃ TRONG BỐI CẢNH

BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: PGS.TS Hoàng Ngọc Quang

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Thanh Hùng

Cán bộ chấm phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Hữu Khải

Luận văn thạc sĩ được hoàn thành tại:

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

Ngày 17 tháng 9 năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Trịnh Thế Thành Mã số học viên: 1698010059

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung tôi đã trình bày trong luận văn này

Hà Nội, ngày 30 tháng 03 năm 2018

NGƯỜI VIẾT CAM ĐOAN

Trịnh Thế Thành

LỜI CẢM ƠN

Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ chuyên ngành Thủy văn với đề tài “Nghiên

cứu, đánh giá diễn biến xâm nhập mặn ở vùng hạ lưu sông Mã trong bối cảnh biến đổi khí hậu” đã hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo

trong khoa Khí tượng thủy văn, thầy cô giáo trường Đại học Tài nguyên và Môi trường, cùng gia đình và bạn bè

Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Hoàng Ngọc Quang đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt thời gian qua để luận văn được hoàn thành đúng thời gian quy định

Do luận văn được thực hiện trong thời gian có hạn, tài liệu tham khảo và số liệu đo đạc thiếu thốn, kinh nghiệm bản thân còn hạn chế nên nội dung luận văn vẫn còn nhiều thiếu sót Vì vậy, rất mong nhận được sự đóng góp quý báu của các thầy

cô giáo và toàn thể các bạn học viên để luận văn có thể hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

Tóm tắt luận văn

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Nội dung nghiên cứu chính và cấu trúc luận văn 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN VÀ MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI, VÙNG HẠ LƯU SÔNG MÃ 5

1.1 Các vấn đề nghiên cứu về diễn biến xâm nhập mặn vùng cửa sông 5

1.1.1 Tổng quan chung về xâm nhập mặn 5

1.1.2 Tác động của nước biển dâng đến Việt Nam 8

1.1.3 Các nghiên cứu về xâm nhập mặn trong và ngoài nước: 9

1.1.3.1 Tổng quan các nghiên cứu xâm nhập mặn ngoài nước: 9

1.1.3.2 Tổng quan các nghiên cứu xâm nhập mặn trong nước 11

1.1.3.3 Hiện trạng và tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn ở khu vực nghiên cứu 13

1.2 Giới thiệu tổng quan về các mô hình thủy lực hệ thống sông 14

1.2.1 Mô hình trong nước 14

1.2.2 Mô hình nước ngoài 17

1.3 Giới thiệu khu vực nghiên cứu 18

1.3.1 Đặc điểm tự nhiên lưu vực sông Mã 18

1.3.2 Đặc điểm kinh tế xă hội của lưu vực sông Mã 27

1.3.3 Tình hình xâm nhập mặn vùng hạ lưu sông Mã 28

1.3.4 Tình hình hồ chứa trên lưu vực sông Mã 30

Kết luận chương 1 30

CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 NGHIÊN CỨU 32

DIỄN BIẾN MẶN SÔNG MÃ 32

2.1 Cơ sở lý thuyết của mô hình MIKE 11 tính toán xâm nhập mặn 32

2.2 Ứng dụng mô hình MIKE 11 mô phỏng diễn biến mặn sông Mã 36

2.2.1 Thiết lập sơ đồ mạng lưới 38

2.2.1.1 Thiệt lập mạng lưới sông 38

2.2.1.2 Tài liệu địa hình 39

2.2.1.3 Tài liệu thủy văn 40

2.2.2 Hiệu chỉnh và kiểm định thông số mô hình MIKE 11 cho sông Mã 41

2.2.2.1 Hiệu chỉnh bộ thông số cho mô hình 41

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN THEO CÁC KỊCH BẢN 56

VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIẾU 56

3.1 Lựa chọn các kịch bản tính toán xâm nhập mặn 56

3.1.1 Cơ sở lựa chọn kịch bản 56

3.1.1.1 Kịch bản nước biển dâng cho tỉnh Thanh Hóa 56

3.1.2 Các kịch bản tính toán 59

3.2 Kết quả tính toán mô phỏng xâm nhập mặn sông Mã theo các kịch bản 60

3.2.1 Kết quả mô phỏng 60

3.2.2 Nhận xét kết quả tính toán 64

3.3 Đề xuất các giải pháp giảm thiểu 65

3.3.1 Các cơ sở đề xuất giải pháp cụ thể 65

3.3.2 Các giải pháp cụ thể 66

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

Tóm tắt luận văn

+ Họ và tên học viên: Trịnh Thế Thành

+ Lớp: CH2B.T Khóa: 2B

+ Cán bộ hướng dẫn: PGS TS Hoàng Ngọc Quang

+ Tên đề tài: “Nghiên cứu, đánh giá diễn biến xâm nhập mặn ở vùng hạ lưu

sông Mã trong bối cảnh biến đổi khí hậu”

Do tác động của biến đổi khí hậu, vùng hạ lưu sông Mã đã và đang đối mặt với tình trạng suy giảm dòng chảy về mùa kiệt, mặn xâm nhập sâu hơn vào trong sông làm cho việc khai thác và sử dụng nước ngọt phục vụ sinh hoạt và sản xuất trong vùng gặp nhiều khó khăn

Trước thực trạng đó, học viên đề xuất thực hiện đề tài luận văn “Nghiên

cứu, đánh giá diễn biến xâm nhập mặn ở hạ lưu sông Mã trong bối cảnh biến đổi khí hậu” Kết quả của nghiên cứu này sẽ góp phần xây dựng cơ sở khoa học và

thực tiễn cho việc khai thác sử dụng tài nguyên nước vùng cửa sông một cách hợp

lý và hạn chế tác động có hại của quá trình xâm nhập mặn vào vùng hạ lưu sông Mã tới phát triển kinh tế, xã hội trong bối cảnh biến đổi khí hậu

Luận văn được thực hiện trong ba chương chính:

Chương 1: Tổng quan các nghiên cứu xâm nhập mặn và một số đặc điểm địa

lý tự nhiên, kinh tế - xã hội, vùng hạ lưu sông Mã: tóm tắt một số công trình nghiên cứu xâm nhập mặn trong nước và ngoài nước, một số đặc điểm địa lý tự nhiên, KTXH, vùng hạ lưu sông Mã; qua đó lựa chọn phương pháp mô hình toán (mô hình MIKE 11) cho nghiên cứu của luận văn

Chương 2: Ứng dụng mô hình MIKE11 nghiên cứu diễn biến mặn sông Mã: nghiên cứu cơ sở lý thuyết mô hình MIKE11, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình để đánh giá sự phù hợp các mô phỏng diễn biến mặn cho khu vực hạ lưu sông Mã Chương 3: Tính toán các kịch bản và đề xuất các biện pháp giảm thiểu: Ứng dụng mô hình MIKE11 để tính toán diễn biến mặn khu vực hạ lưu sông Mã được ứng với các kịch bản BĐKH khác nhau, từ đó đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu các thiệt hại do xâm nhập mặn gây ra

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các hoạt động của con người có ảnh hưởng đến thay đổi xâm nhập mặn 6

Bảng 1.2: Đặc trưng mưa năm lưu vực sông Mã 21

Bảng 1.3: Lượng mưa trung bình nhiều năm, năm mưa lớn và năm mưa nhỏ của một số trạm đại biểu trên lưu vực sông Mã thuộc Thanh Hóa 21

Bảng 1.4: Cơ cấu kinh tế qua các năm của tỉnh Thanh Hóa 27

Bảng 2.1 Kết quả hiệu chỉnh tại một số trạm kiểm tra 43

Bảng 2.2 Kết quả kiểm định hệ số Nash tại các trạm kiểm tra 48

Bảng 2.3 Hệ số nhám của mô đun thủy lực 48

Bảng 2.4 Kết quả đánh giá sai số độ mặn tính toán và thực đo tại vị trí kiểm tra 50

Bảng 2.5 Hệ số mô đun khuếch tán – lan truyền mặn 52

Bảng 2.6 Kết quả đánh giá sai số độ mặn tính toán và thực đo tại vị trí kiểm tra 53

Bảng 3.1 Mực nước biển dâng theo các kịch bản RCP cho dải ven biển Việt Nam (cm) 57

Bảng 3.2 Mực nước biển dâng theo kịch bản RCP2.6 (cm) 57

Bảng 3.3 Mực nước biển dâng theo kịch bản RCP4.5 (cm) 57

Bảng 3.4 Mực nước biển dâng theo kịch bản RCP6.0 (cm) 58

Bảng 3.5 Mực nước biển dâng theo kịch bản RCP8.5 (cm) 58

Bảng 3.6 Tổng hợp các kịch bản mô phỏng 59

Bảng 3.7 Chiều dài xâm nhập mặn 4‰ trên sông Mã theo các kịch bản nước biển dâng 60

Bảng 3.8 Chiều dài xâm nhập mặn 4‰ trên sông Lèn theo các kịch bản 62

nước biển dâng 62

Bảng 3.9 Chiều dài xâm nhập mặn 4‰ trên sông Mã theo các kịch bản 63

nước biển dâng 63

Bảng 3.10 Chiều dài xâm nhập mặn 4‰ trên sông Lèn theo các kịch bản 63

nước biển dâng 63

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hiện tượng xâm nhập mặn từ biển vào lòng sông vùng cửa sông 7

Hình 1.2 Bản đồ lưu vực sông Mã 18

Hình 1.3: Bản đồ mạng lưới sông và mạng lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực sông Mã 26

Hình 2.1 Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott 33

Hình 2.2 Sơ đồ sai phân 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phẳng x~t 33

Hình 2.3: Sơ đồ khối tính toán thuỷ lực MIKE11 38

Hình 2.4 Sơ đồ tính toán thủy lực sông Mã 39

Hình 2.5 Sơ đồ quá trình hiệu chỉnh bộ thông số mô hình 42

Hình 2.7 Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm Giàng trên sông Mã năm 2011 44

Hình 2.8 Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm Cự Đà trên sông Lạch Trường năm 2010 44

Hình 2.9 Kết quả hiệu chỉnh mực nước trạm Cự Đà trên sông Lạch Trường năm 2011 45

Hình 2.10 Kết quả hiệu chỉnh mực nước trạm Phà Thắm trên sông Lèn năm 2010 45 Hình 2.11 Kết quả hiệu chỉnh mực nước trạm Phà Thắm trên sông Lèn năm 2011 46

Hình 2.12 Kết quả kiểm định mực nước trạm Giàng trên sông Mã năm 2012 47

Hình 2.13 Kết quả kiểm định mực nước trạm Cự Đà trên sông Lạch Trường năm 2012 47

Hình 2.14 Kết quả kiểm định mực nước trạm Phà Thắm trên sông Lèn năm 2012 48

Bảng 2.2 Kết quả kiểm định hệ số Nash tại các trạm kiểm tra 48

Hình 2.15.Kết quả hiệu chỉnh độ mặn tính toán và thực đo tại trạm Giàng 50

trên sông Mã 50

Hình 2.16 Kết quả hiệu chỉnh độ mặn tính toán và thực đo tại trạm Cự Đà trên sông Lạch Trường 51

Hình 2.17 Kết quả hiệu chỉnh độ mặn tính toán và thực đo tại trạm Phà Thắm trên sông Lèn 51 Hình 2.18.Kết quả hiệu chỉnh độ mặn tính toán và thực đo tại trạm Giàng 54 trên sông Mã 54 Hình 2.19 Kết quả hiệu chỉnh độ mặn tính toán và thực đo tại trạm Phà Thắm trên sông Lèn 54 Hình 3.1: Diễn biến độ mặn theo dọc sông Mã năm 2010 và theo các kịch bản tính toán 60 Hình 3.2: Diễn biến độ mặn theo dọc sông Lèn năm 2010 và theo các kịch bản tính toán 62 Hình 3.3: Diễn biến độ mặn theo dọc sông Mã năm 2010 và theo các kịch bản tính toán 63 Hình 3.4: Diễn biến độ mặn theo dọc sông Lèn năm 2010 và theo các 64 kịch bản tính toán 64

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Sông Mã là một trong chín hệ thống sông lớn của Việt Nam và là sông lớn nhất ở vùng Bắc Trung Bộ, trải rộng trên lãnh thổ huyện Sầm Nưa của Cộng hòa dân chủ Nhân dân Lào và 5 tỉnh ở Việt Nam là: Điện Biên, Sơn La, Hòa Bình, Thanh Hóa, Nghệ An Tổng diện tích lưu vực sông là 28.490km2 Sông Mã gồm nhiều nhánh sông nhập lưu vào điển hình như: sông Chu, sông Âm, sông Cầu Chày, sông Bưởi, và có 2 phân lưu chính là sông Lèn và sông Lạch Trường

Vùng hạ lưu sông Mã nằm hoàn toàn trên địa phận tỉnh Thanh Hóa được hình thành nhờ nguồn nước và lượng phù sa bồi đắp hàng năm từ hệ thống sông

Mã Trải qua nhiều thời kì phát triển, cho đến nay vùng đã trở thành trung tâm kinh

tế - xã hội của tỉnh Thanh Hóa Tổng diện tích tự nhiên toàn vùng là 267.000 ha với

số dân khoảng 3.697.227 người (2007) Đây là khu vực tập trung phát triển sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, du lịch và trung tâm văn hóa của tỉnh Thanh Hóa

Hiện nay đổi khí hậu (BĐKH) là một trong những thách thức lớn nhất đối với nhân loại trong thế kỷ 21 Thiên tai và các hiện tượng thời tiết cực đoan khác đang gia tăng ở hầu hết các nơi trên thế giới Nhiệt độ và mực nước biển trung bình toàn cầu tiếp tục tăng và đang là mối lo ngại của các quốc gia trên thế giới

Trong 50 năm qua, tại Việt Nam, nhiệt độ trung bình tăng khoảng 0,7oC và mực nước biển đã dâng khoảng 20cm Cũng theo dự báo của Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu thuộc Bộ Tài Nguyên Môi Trường, đến năm

2100, mực nước biển sẽ tăng lên tới 1m, nhiệt độ tăng khoảng 3°C Việt Nam với đường bờ biển dài hơn 3200 km cũng đang được đánh giá là một trong số những quốc gia bị tác động mạnh mẽ nhất của biến đổi khí hậu Bên cạnh các loại hình thiên tai mạnh mẽ gây ra nhiều thiệt hại nặng nề cho nước ta như lũ lụt, bão, hạn hán thì xâm nhập mặn cũng đang nổi lên như 1 vấn đề cấp bách cần phải được giải quyết đối với các quản lý, các nhà nghiên cứu và chính quyền của nước ta

Ranh giới xâm nhập mặn đang có xu hướng ngày một tiến sâu hơn vào đất liền gây ảnh hưởng rất lớn cho đời sống và hoạt động sản xuất của người dân

Xâm nhập mặn là một quá trình tự nhiên nên nếu nắm được nguyên nhân, diễn biến của nó thì chúng ta hoàn toàn có thể đánh giá, dự báo được quá trình này phục vụ cho việc lấy nước tuới theo mùa vụ cây trồng và trong thời đoạn dài có thể

bố trí thời vụ gieo trồng hợp lý để hạn chế tối đa tác động của xâm nhập mặn Đồng thời, mặn cũng là một điều kiện thuận lợi cho các khu nuôi trồng thuỷ sản, hệ sinh thái ngập nước ven sông Đây cũng là mục tiêu cơ bản của việc nghiên cứu xâm nhập triều mặn phục vụ các hoạt động kinh tế-xã hội vùng hạ lưu sông Mã

Mặt khác vùng hạ lưu sông Mã cũng đang đối mặt với tình trạng suy giảm dòng chảy về mùa kiệt làm cho mặn xâm nhập sâu hơn vào trong sông nên cho việc khai thác và sử dụng nước ngọt trong vùng gặp nhiều khó khăn

Trước thực trạng đó, học viên đề xuất thực hiện đề tài luận văn “Nghiên cứu, đánh giá diễn biến xâm nhập mặn ở hạ lưu sông Mã trong bối cảnh biến đổi khí hậu” Kết quả của nghiên cứu này sẽ góp phần xây dựng các cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc khai thác sử dụng tài nguyên nước vùng cửa sông một cách hợp

lý và hạn chế tác động có hại của quá trình xâm nhập mặn vào vùng hạ lưu sông Mã tới phát triển kinh tế, xã hội trong bối cảnh biến đổi khí hậu

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá được hiện trạng xâm nhập mặn và thiệt hại do mặn gây ra cho vùng hạ lưu sông Mã

- Mô phỏng diễn biến mặn theo các kịch bản biến đổi khí hậu cho vùng hạ lưu sông Mã, từ đó đề xuất các giải pháp giảm thiểu do mặn gây ra cho khu vực nghiên cứu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Xâm nhập mặn

- Phạm vi nghiên cứu: vùng hạ lưu sông Mã (các huyện giáp ranh giữa 3 cửa sông Mã, sông Lạch Trường và sông Lèn gồm TP Sầm Sơn, Nga Sơn, Hà Trung, Hậu Lộc, Hoằng Hóa)

4 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện được mục tiêu và nội dung nghiên cứu đề ra luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu chủ yếu sau đây:

- Phương pháp kế thừa: Kế thừa kết quả nghiên cứu thông qua các nhiệm vụ, công trình nghiên cứu khoa học đã thực hiện và công bố có trên thế giới và trong nước có liên quan đến hướng nghiên cứu của đề tài

- Phương pháp thống kê: Tổng hợp, phân tích và xử lý dữ liệu nhằm tìm ra các quy luật, xu hướng diễn biến của xâm nhập mặn

- Phương pháp mô hình toán thuỷ văn, thuỷ lực: Tính toán xâm nhập mặn cho các kịch bản BĐKH khác nhau, qua đó phân tích diễn biến mặn theo không gian và thời gian dưới tác động của BĐKH

- Phương pháp chuyên gia: Trao đổi, học tập từ các chuyên gia, các nhà khoa học và xin ý kiến góp ý, hướng dẫn, bổ sung kiến thức từ các nhà khoa học, chuyên gia trong lĩnh vực nghiên cứu

5 Nội dung nghiên cứu chính và cấu trúc luận văn

Đề tài luận văn tập trung giải quyết các nội dung chính sau đây:

- Phân tích, đánh giá tổng quan chung về tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn và biến đổi khí hậu ở Việt Nam và khu vực hạ lưu sông Mã Thu thập, cập nhật

dữ liệu, thông tin về đặc điểm, điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội, tình hình xâm nhập mặn và thiệt hại do mặn gây ra cho khu vực hạ lưu sông Mã;

- Sử dụng mô hình và số liệu thu thập được về hiện trạng xâm nhập mặn để đánh giá sự phù hợp của mô hình trong mô phỏng quá trình xâm nhập mặn cho khu vực nghiên cứu;

- Mô phỏng quá trình xâm nhập mặn diễn ra trên hạ lưu sông Mã ứng với từng kịch bản biến đổi khí hậu;

- Đề xuất các giải pháp giảm thiểu thiệt hại do mặn gây ra bao gồm các giải pháp phi công trình và công trình dựa trên các kịch bản đã được mô phỏng Đánh giá tính khả thi, hiệu quả của việc áp dụng các giải pháp

Ngoài phần mở đầu, kết luận, các kết quả nghiên cứu của đề tài luận văn được bố cục thành các chương:

Chương 1: Tổng quan các nghiên cứu xâm nhập mặn và một số đặc điểm địa

lý tự nhiên, kinh tế - xã hội, vùng hạ lưu sông Mã: tóm tắt một số công trình nghiên cứu xâm nhập mặn trong nước và ngoài nước, một số đặc điểm địa lý tự nhiên, KTXH, vùng hạ lưu sông Mã; qua đó lựa chọn phương pháp mô hình toán (mô hình MIKE 11) cho nghiên cứu của luận văn

Chương 2: Ứng dụng mô hình MIKE 11 nghiên cứu diễn biến mặn sông Mã:

Mô hình MIKE 11 được nghiên cứu, hiệu chỉnh và kiểm định để khẳng định sự phù hợp để mô phỏng diễn biến mặn cho khu vực hạ lưu sông Mã

Chương 3: Tính toán các kịch bản và đề xuất các biện pháp giảm thiểu: Mô hình MIKE 11 được ứng dụng cho các kịch bản BĐKH khác nhau để mô phỏng diễn biến mặn khu vực hạ lưu sông Mã, từ đó đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu các thiệt hại do xâm nhập mặn gây ra

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN

VÀ MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI,

VÙNG HẠ LƯU SÔNG MÃ

1.1 Các vấn đề nghiên cứu về diễn biến xâm nhập mặn vùng cửa sông

1.1.1 Tổng quan chung về xâm nhập mặn

a Khái niệm về xâm nhập mặn

Nước ngọt là nguồn tài nguyên khan hiếm Theo Tổ chức Khí tượng Thế giới, chỉ có 2,5% tổng lượng nước trên trái đất là nước ngọt, phần còn lại là nước mặn Nguồn nước ngọt lớn nhất nằm dưới lòng đất và một phần nước mặt nằm rải rác ở nhiều khu vực trên thế giới Nước ngầm được sử dụng rộng rãi để bổ sung cho nguồn nước mặt nhằm đáp ứng nhu cầu nước ngày càng tăng Tuy nhiên, một trong

số những vấn đề đối với hệ thống nước ngầm ở những vùng ven biển chính là xâm nhập mặn Xâm nhập mặn là quá trình thay thế nước ngọt trong các tầng chứa nước

ở ven biển bằng nước mặn do sự dịch chuyển của khối nước mặn vào tầng nước ngọt Xâm nhập mặn làm giảm nguồn nước ngọt dưới lòng đất ở các tầng chứa nước ven biển do cả 2 quá trình tự nhiên và con người gây ra

Theo Trung tâm phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai (DMC), Bộ Nông nghiệp

và Phát triển nông thôn: Xâm nhập mặn là hiện tượng nước mặn với nồng độ mặn bằng 4‰ xâm nhập sâu vào nội đồng khi xảy ra triều cường, nước biển dâng hoặc cạn kiệt nguồn nước ngọt

Xâm nhập mặn là vấn đề nghiêm trọng đối với nhiều chính quyền địa phương, vấn đề này đã được nỗ lực giải quyết trong bối cảnh đang diễn ra biến đổi khí hậu như nước biển dâng, tăng nhiệt độ, khai thác nước ngầm quá mức để đáp ứng nhu cầu nước cho phát triển, những nguyên nhân này đang làm tăng nguy cơ xâm nhập mặn

b Những yếu tố ảnh hưởng đến xâm nhập mặn

Hiện tượng xâm nhập mặn bị tác động chủ yếu bởi 2 nhóm yếu tố chính là tự nhiên và con người Cụ thể như sau:

có tác động mạnh mẽ nhất đến tình trạng xâm nhập mặn hiện nay

- Gió, bão: là yếu tố góp phần gia tăng xâm nhập mặn nhưng chỉ cục bộ và thời gian ảnh hưởng ngắn;

- Dao động thủy triều: giao động thủy triều ảnh hưởng đáng kể đến chế độ xâm nhập mặn, vào các tuần trăng, dao động thủy triều lớn, xâm nhập mặn vào sâu, tuy nhiên đây là hiện tượng tự nhiên không thể kiểm soát được

(2) – Các yếu tố con người:

Các hoạt động của con người có ảnh hưởng đến thay đổi xâm nhập mặn được phân làm các tác động như dưới đây:

Bảng 1.1 Các hoạt động của con người có ảnh hưởng đến thay đổi xâm nhập mặn

TT Tác động của con người Hinh thức/ Hoạt động cụ thể

1 Xây dựng các công trình

thường nguồn

- Xây dựng hồ chứa, hồ thủy điện

- Làm đê bao

- Chuyển nước trong và ngoài lưu vực

Đối với các cửa sông tiếp giáp với biển, hiện tượng xâm nhập mặn từ biển vào các sông xảy ra khá phổ biến, đặc biệt vào mùa khô Khi lượng nước từ sông đổ

ra biển giảm, thủy triều từ biển sẽ mang nước mặn lấn sâu vào trong sông làm cho nước sông bị nhiễm mặn Nồng độ mặn sẽ giảm dần khi càng tiến sâu vào đồng bằng

Hình 1.1 Hiện tượng xâm nhập mặn từ biển vào lòng sông vùng cửa sông

Nguồn: Lê Anh Tuấn (2009)

Độ mặn và phạm vi xâm nhập mặn phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

- Lưu lượng nước sông từ thượng nguồn đổ về, lưu lượng càng giảm, nước mặn càng tiến sâu vào đất liền

- Biên độ triều vùng cửa sông: vào giai đoạn triều cường, nước mặn càng lấn sâu vào

- Địa hình: Địa hình bằng phẳng là yếu tố thuận lợi cho sự xâm nhập mặn

- Các yếu tố khí tượng: Gió từ biển hướng vào đất liền, nhiệt độ cao, mưa ít,… sẽ là tác nhân làm mặn lấn sâu vào nội địa

- Hoạt động kinh tế của con người: Nhu cầu khai thác và sử dụng nước ngọt vào mùa khô tăng sẽ làm giảm nguồn nước mặt cũng như nước ngầm, làm tăng nguy cơ xâm nhập mặn

c Tình hình xâm nhập mặn tại Việt Nam

Việt Nam có trên 3200 km bờ biển, tập trung hàng triệu người sinh sống và khai thác các nguồn lợi từ biển Xâm nhập mặn diễn ra tại hầu hết các địa phương ven biển, gây ảnh hưởng lớn đến hoạt động sản xuất và sinh hoạt của người dân, đặc biệt tại những vùng cửa sông đổ ra biển Hai đồng bằng rộng lớn nhất của Việt Nam là Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) và Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là những nơi chịu ảnh hưởng lớn nhất của hiện tượng này Do đó, luận văn sẽ trích dẫn

từ một số tài liệu tham khảo để đưa ra một cái nhìn rõ ràng về tình hình xâm nhập mặn đang diễn ra trong những năm gần đây và những tác động của nó đến sinh hoạt, sản xuất, và đặc biệt là đến lĩnh vực nông nghiệp ở hai vùng đồng bằng lớn này

1.1.2 Tác động của nước biển dâng đến Việt Nam

Theo kịch bản biến đổi khí hậu năm 2012 của Bộ Tài nguyên và Môi trường, nếu mực nước biển dâng 1m sẽ có khoảng 39% diện tích, 35% dân số vùng Đồng bằng sông Cửu Long; trên 10% diện tích, 9% dân số vùng đồng bằng sông Hồng và Quảng Ninh; trên 2,5% diện tích, 9% dân số các tỉnh ven biển miền Trung và khoảng 7% dân số TP.HCM bị ảnh hưởng trực tiếp

Biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng sâu sắc đến chu trình thủy văn thông qua thay đổi mô hình lượng mưa, lượng nước bốc hơi và độ ẩm của đất Lượng mưa có thể tăng hoặc giảm và phân bố không đồng đều trên toàn cầu Hiện tượng này sẽ làm thay đổi lượng nước ngầm được bổ sung, đồng thời thay đổi tốc độ xâm nhập mặn vào tầng ngậm nước ven biển Vì vậy, thông tin về các tác động của biến đổi khí hậu ở địa phương hoặc khu vực, các quá trình thủy văn và tài nguyên nước ven biển trở nên rất quan trọng

Đặc biệt, mực nước biển dâng gây xâm nhập mặn là mối đe dọa nghiêm trọng đối với các vùng ven biển ở Việt Nam, trong đó các tỉnh ven biển Tây Nam bộ

là khu vực chịu ảnh hưởng xâm nhập mặn nghiêm trọng nhất với 1,77 triệu ha đất bị nhiễm mặn, chiếm 45% diện tích

1.1.3 Các nghiên cứu về xâm nhập mặn trong và ngoài nước:

1.1.3.1 Tổng quan các nghiên cứu xâm nhập mặn ngoài nước:

Xâm nhập mặn - yếu tố quan trọng trong quản lý chất lượng nước vùng cửa sông và ven biển là một quá trình phức tạp liên quan đến thủy động lực học và vận chuyển chất trong sông Trên thực tế, sự tương tác giữa nước ngọt và nước biển diễn ra dưới sự tác động của lưu lượng dòng chảy trong sông, thủy triều, gió; các nhân tố này ảnh hưởng đến khả năng xáo trộn pha loãng của nước sông với nước biển Rõ ràng ba yếu tố kể trên và yếu tố địa hình của từng khu vực cửa sông dao dộng theo từng địa điểm khác nhau, do đó sự xâm nhập mặn tại các lưu vực sông cũng mang nhiều tính chất đặc trưng khác nhau

Mô hình hóa chất lượng nước nói chung và mô phỏng các quá trình xâm nhập mặn nói riêng đã được quan tâm với nhiều nghiên cứu đã được công bố Các nghiên cứu sử dụng các mô hình hộp đen như mạng trí tuệ thần kinh nhân tạo hay các mô hình thủy lực kết hợp với mô dun tính toán lan truyền và vận chuyển chất

Một số nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu cũng đã được công bố trong vài năm gần đây như sử dụng mô hình Mike 21 để tiến hành đánh giá tác động của Biến đổi khí hậu đến độ mặn trên sông Mê Kông Conard và các cộng sự đã công bố các nghiên cứu sử dụng mô hình trí tuệ nhân tạo để dự báo biến động độ mặn do Biến đổi khí hậu gây ra trên vùng cửa sông Savannah

Hiện tượng xâm nhập triều, mặn là quy luật tự nhiên ở các khu vực, lãnh thổ

có vùng cửa sông giáp biển Do tính chất quan trọng của hiện tượng xâm nhập mặn

có liên quan đến hoạt động kinh tế - xã hội của nhiều quốc gia nên vấn đề tính toán

và nghiên cứu đã được đặt ra từ lâu Mục tiêu chủ yếu của công tác nghiên cứu là nắm được quy luật của quá trình này để phục vụ các hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng vùng cửa sông như ở các nước như Mỹ, Nga, Hà Lan, Nhật, Trung Quốc, Thái Lan Các phương pháp cơ bản được thực hiện bao gồm: thực nghiệm (dựa trên số liệu quan trắc) và mô phỏng quá trình bằng các mô hình toán

Việc mô phỏng quá trình dòng chảy trong sông ngòi bằng mô hình toán được bắt đầu từ khi Saint - Vennant công bố hệ phương trình mô phỏng quá trình thuỷ động lực trong hệ thống kênh hở một chiều nổi tiếng mang tên ông Chính nhờ sức mạnh của hệ phương trình Saint - Venant nên khi kỹ thuật tính sai phân và công cụ máy tính điện tử đáp ứng được thì việc mô phỏng dòng chảy sông ngòi là công cụ rất quan trọng để nghiên cứu, xây dựng quy hoạch khai thác tài nguyên nước, thiết

kế các công trình cải tạo, dự báo và vận hành hệ thống thuỷ lợi Mọi dự án phát triển tài nguyên nước trên thế giới hiện nay đều coi mô hình toán dòng chảy là một nội dung tính toán không thể thiếu

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 khuyếch tán Cùng với phương trình bảo toàn và phương trình động lực của dòng chảy, còn có phương trình khuyếch tán chất hoà tan trong dòng chảy cũng có thể cho phép - tuy ở mức độ kém tinh tế - mô phỏng cả sự diễn biến của vật chất hoà tan và trôi theo dòng chảy 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 ḍng nước

Cụ thể hơn, vấn đề tính toán và nghiên cứu mặn bằng mô hình đã được nhiều nhà nghiên cứu ở các nước phát triển như Mỹ, Hà Lan, Anh quan tâm từ khoảng 40-

50 năm trở lại đây Các phương pháp tính toán xâm nhập mặn đầu tiên thường sử dụng bài toán một chiều khi kết hợp với hệ phương trình Saint - Venant Những mô hình mặn 1 chiều đã được xây dựng do nhiều tác giả trong đó có Ippen và Harleman 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

Năm 1971, Prichard đã dẫn xuất hệ phương trình 3 chiều để diễn toán quá trình xâm nhập mặn nhưng nhiều thông số không xác định được Hơn nữa mô hình

3 chiều yêu cầu lượng tính toán lớn, yêu cầu số liệu quá chi tiết trong khi kiểm nghiệm nó cũng cần có những số liệu đo đạc chi tiết tương ứng Vì vậy các nhà nghiên cứu buộc phải giải quyết bằng cách trung bình hoá theo 2 chiều hoặc 1 chiều Sanker và Fischer, Masch và Leendertee đã xây dựng các mô hình 2 chiều và

1 chiều trong đó mô hình 1 chiều có nhiều ưu thế trong việc giải các bài toán phục

vụ yêu cầu thực tế tốt hơn 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

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 2 chiều Chúng có thể áp dụng cho các vùng cửa sông có địa hình phức tạp gồm nhiều sông, kênh kết nối với nhau với cấu trúc bất kỳ

1.1.3.2 Tổng quan các nghiên cứu xâm nhập mặn trong nước

Việc nghiên cứu, tính toán xâm nhập mặn ở Việt Nam đã được quan tâm từ những năm 60 khi bắt đầu tiến hành quan trắc độ mặn ở hai vùng đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long Tuy nhiên, đối với đồng bằng sông Cửu Long do đặc điểm địa hình (không có đê bao) và mức độ ảnh hưởng có tính quyết định đến sản xuất nông nghiệp ở vựa lúa quan trọng nhất toàn quốc 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, tính toán của Uỷ hội sông Mê Kông 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 từ tháng XII đến tháng IV Tiếp theo, nhiều báo cáo dưới các hình thức công bố khác nhau đã xây dựng các bản đồ xâm nhập mặn từ số liệu cập nhật và xem xét nhiều khía cạnh tác động ảnh hưởng các nhân tố địa hình, KTTV và tác động các hoạt động kinh tế đến xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Cửu Long Việc đẩy nhanh công tác nghiên cứu xâm nhập mặn ở nước ta được

đánh dấu vào năm 1980 khi bắt đầu triển khai dự án nghiên cứu xâm nhập mặn đồng 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 như của Ban Thư ký Mê Kông và một số cơ quan trong nước như Viện Quy hoạch và Quản lý nước, Viện Cơ học 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 nước ta Thêm vào đó, một số nhà khoa học Việt Nam điển hình là cố Giáo sư Nguyễn Như Khuê, Nguyễn Ân Niên, Nguyễn Tất Đắc, Nguyễn Văn Điệp, Nguyễn Minh Sơn, Trần Văn Phúc, Nguyễn Hữu Nhân đã xây dựng thành công các mô hình thuỷ lực mạng sông kết hợp tính toán xâm nhập triều mặn như VRSAP, MEKSAL, FWQ87, SAL, SALMOD, HYDROGIS Các báo cáo trên chủ yếu tập trung xây dựng thuật toán tính toán quá trình xâm nhập mặn thích hợp với điều kiện địa hình, KTTV ở đồng bằng sông Cửu Long Kết quả được nhìn nhận khả quan và bước đầu một số mô hình đã thử nghiệm ứng dụng dự báo xâm nhập mặn Trong khuôn khổ Chương trình Bảo vệ Môi trường và Phòng tránh thiên tai, KC - 08, Lê Sâm đã có các nghiên cứu tương đối toàn diện về tác động ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến quy hoạch sử dụng đất cho khu vực đồng bằng sông Cửu Long Tác giả đã sử dụng các mô hình: SAL (Nguyễn Tất Đắc), VRSAP (Nguyễn Như Khuê), KOD (Nguyễn Ân Niên) và HydroGis (Nguyễn Hữu Nhân) để

dự báo xâm nhập mặn cho một số sông chính theo các thời đoạn dài hạn (6 tháng), ngắn hạn (nửa tháng) và cập nhật (ngày) Kết quả của đề tài góp phần quy hoạch sử dụng đất vùng ven biển thuộc đồng bằng sông Cửu Long và các lợi ích khác về kinh

tế - xã hội

Nhìn chung, các công trình nghiên cứu trên đây của các nhà khoa học trong nước đã có đóng góp xứng đáng về mặt khoa học, đặt nền móng cho vấn đề nghiên cứu mặn bằng phương pháp mô hình toán ở nước ta Do sự phát triển rất nhanh của công nghệ tính toán thuỷ văn, thuỷ lực, hiện trên thế giới xuất hiện nhiều mô hình

đa chức năng trong đó các mô đun tính sự lan truyền chất ô nhiễm và xâm nhập mặn

là thành phần không thể thiếu Trong số đó, nhiều mô hình được mua, chuyển giao dưới nhiều hình thức vào Việt Nam Một số mô hình tiêu biểu: ISIS (Anh), MIKE 11(Đan Mạch), HEC-RAS (Mỹ) đều có các mođun tính toán lan truyền xâm nhập mặn nhưng chưa được sử dụng hoặc mới chỉ sử dụng ở mức thử nghiệm

Có thể nói rằng, lý thuyết và thực tiễn ứng dụng mô hình hoá quá trình xâm nhập mặn đã được phát triển rất nhanh trong khoảng 30 năm trở lại đây cả trên thế giới và Việt Nam Về nguyên tắc với sự phát triển vượt bậc của công nghệ tin học cùng với sự xuất hiện các máy tính có tốc độ xử lý thông tin nhanh, bộ nhớ lớn, việc

áp dụng các mô hình vào tính toán diễn biến quá trình xâm nhập mặn ngày càng phổ biến, được sử dụng rộng rãi trong nhiều nghiên cứu, đề tài

1.1.3.3 Hiện trạng và tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn ở khu vực nghiên cứu

Đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu quản lý tổng hợp tài nguyên và môi trường lưu vực sông Mã” năm 2002 của PGS.TS Hoàng Ngọc Quang.[4] Hai trong số những kết quả báo cáo đạt được là đã tính toán được cân bằng nước hệ thống trên lưu vực sông Mã cho năm 2005 và giai đoạn năm 2010 và 2020 bằng mô hình MIKE BASIN và nghiên cứu sử dụng các mô hình SWAT tính toán lượng nước đến tại các nút cân bằng không có số liệu quan trắc và dự báo nước lũ trên sông bằng mô hình NAM – MIKE

Viện khoa học Thủy lợi Việt Nam đã thực hiện Đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng dòng chảy kiệt phục vụ sản xuất nông nghiệp, thủy sản vùng hạ du sông Cả và sông Mã” 2012 do PGS.TS Nguyễn Quang Trung – Viện Nước, Tưới tiêu và Môi trường làm chủ nhiệm.[7] Đề tài đã đánh giá được hiện trạng và nguyên nhân hạn hán và xâm nhập mặn tại vùng hạ lưu sông Cả và sông Mã, những tác động của hạn hán đến sản xuất nông nghiệp, thủy sản và đời

sống kinh tế xã hội trong vùng; Đánh giá biến động của chế độ dòng chảy mùa kiệt và những tác động của biến động dòng chảy kiệt đến cấp nước, tình trạng hạn hán và xâm nhập mặn hạ lưu sông Cả và sông Mã

Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Mã được ban hành kèm theo Quyết định số 214/QĐ-TTg năm 2018 của Thủ tướng Chính Phủ [9] có nêu vận hành hồ chứa vào mùa cạn trong đó có hồ chứa Hủa Na và hồ chứa Cửa Đạt có nhiệm vụ xả lưu lượng Q = 40,23 m3/s để tham gia đẩy mặn ở hạ du sông Mã

Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá tác động của biến đổi dòng chảy kiệt đến xâm

nhập mặn khu vực hạ du sông Mã và sông Cả” năm 2016 của Lương Ngọc Chung

(Viện Quy hoạch Thủy lợi)[6] đã ứng dụng mô hình MIKE 11 – ECOLAB cho lưu vực sông Mã và lưu vực sông Cả Kết quả báo cáo cho thấy: Quá trình xâm nhập mặn dọc hệ thống sông Mã, sông Cả từ nay cho đến năm 2020 có xu hướng tăng lên và đi sâu vào nội địa do sự suy giảm dòng chảy kiệt sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc cấp nước các công trình thủy lợi lấy nước trên các dòng chính sông Mã, sông Cả Các hồ chứa thượng nguồn sông Mã, sông Cả có ý nghĩa quan trọng đối với quá trình bổ sung dòng chảy kiệt, góp phần giảm thiểu nồng độ mặn cho khu vực hạ du

Trong đề tài “Nghiên cứu đánh giá tác động của các hồ chứa thượng nguồn

đến biến động lòng dẫn hạ du, cửa sông ven biển hệ thống sông Mã và đề xuất giải pháp hạn chế tác động bất lợi nhằm phát triển bền vững”( PGS TS Nguyễn Thanh

Hùng – Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam làm chủ nhiệm, hoàn thành năm 2016)[8] đã dự báo được diễn biến lòng sông hạ du, phục vụ quy hoạch công trình chỉnh trị nhằm ổn định lòng dẫn sông và vùng cửa sông hệ thống sông Mã, đề xuất được giải pháp chỉnh trị tổng thể chủ động giảm thiểu thiệt hại đến hạ du sông và vùng cửa sông lưu vực sông Mã do bất lợi gây ra

1.2 Giới thiệu tổng quan về các mô hình thủy lực hệ thống sông

1.2.1 Mô hình trong nước

Hiện nay, ở nước ta có một số mô hình thủy lực và chất lượng nước (trong

đó chủ yếu là tính độ mặn) khá tốt, đã được ứng dụng trong các nghiên cứu tính toán ở ở khu vực ĐBSCL Một số mô hình tiêu biểu có thể kể đến như sau: SAL (GS.TS Nguyễn Tất Đắc), VRSAP (Cố PSG.TS Nguyễn Như Khuê), KOD (GS.TSKH Nguyễn Ân Niên) HYDROGIS (TS Nguyễn Hữu Nhân)

Hiện nay, tất cả các mô hình đều dựa vào hệ phương trình cơ bản là hệ phương trình thủy động lực Saint Venant và phương trình tải – khuếch tán một chiều mô tả xâm nhập mặn, vốn đã trở thành kinh điển Chi tiết về học thuật, các công cụ sử dụng trong mô hình, tiện ích có thể xem trong các báo cáo chuyên đề nghiên cứu xâm nhập mặn sử dụng mô hình tính toán

- Mô hình SAL

SAL là chương trình thủy lực và xâm nhập mặn một chiều, được sử dụng rộng rãi ở nước ta, nhất là ĐBSCL, và Ủy ban Mekong quốc tế cũng đã nhiều lần chọn chýõng trình này trong nghiên cứu của mình

Đối với tính mặn, SAL sử dụng phương pháp phân rã nước, trước tiên giải phương trình tải thuần túy (bằng phương pháp đường đặc trưng), sau đó giải phương trình khuếch tán thuần túy (bằng phương pháp sai phân) SAL là một chương trình tính mặn có tính bảo tồn cao

Hiện nay SAL đã không ngừng được cải tiến và đã có phiên bản mới SAL2000, không hạn chế về kích thước đang tinh học hóa mạnh hơn cho chương trình để nâng cao các tiện ích và khả năng khai thác của chương trình

- Mô hình VRSAP

Mô hình VRSAP phù hợp với điều kiện Việt Nam, có thể sử dụng để:

+ Tính toán và tìm ra quy luật thay đổi của lưu lượng Q và mực nước Z tại từng mặt cắt trên hệ thống sông và ô chứa kể cả vùng bị ảnh hưởng của thủy triều

+ Giải bài toán tiêu úng, thoát lũ và cấp nước trên các hệ thống công trình thủy lợi vùng đồng bằng và ven biển

+ Lập các phương án quy hoạch quản lý và khai thác thủy lợi trên lưu vực sông lớn nhỏ và các hệ thống công trình thủy lợi

+ Tính truyền triều và truyền mặn trên các hệ thống sông v.v

Mô hình VRSAP là mô hình mã nguồn mở, nên từ đó nhiều tác giả đã cải tiến để mô hình có thể tính được truyền tải phù sa, tính tiêu thoát nước đô thị Các loại mô hình toán này hiện cũng đang được ứng dụng ở nước ta và cho kết quả tốt Một số ứng dụng của mô hình cho hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình, sông Cả, sông Nhật Lệ, sông Hương, sông Thu Bồn, sông Cửu Long đều đạt các kết quả tin cậy

VRSAP là chương trình thủy lực – mặn một chiều đã và đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam, đặc biệt là ở ĐBSCL, trong các dự án quốc tế, với các quy mô khác nhau, không bị hạn chế về kích cỡ

Hiện nay VRSAP đang được cải tiến tăng cường sử dụng các kỹ thuật hiện đại của tin học nhằm phát huy tốt hơn việc khai thác chương trình

- Mô hình KOD01, KOD02

KOD01 là một phần mềm thủy lực và truyền chất một chiều, ra đời từ rất sớm (đầu những năm 1970), được ứng dụng rộng rãi trong nước, cho các hệ thống sông kênh, ô đồng ngập lũ trong các châu thổ sông lớn, độ phức tạp không hạn chế

Trong định hướng phát triển thành một phần mềm tổng hợp, KOD đang phát trển để tính các thành phần nguồn nước và tính các chỉ tiêu chất lượng khác

Mô hình KOD - 01 và KOD - 02 của GS TSKH Nguyễn Ân Niên dùng để tính thủy lực dòng chảy hở một và hai chiều trên hệ thống sông có công trình điều tiết và đồng ruộng Hệ phương trình Saint-Venant ðýợc sử dụng ở dạng rút gọn Sõ

ðồ tính là sõ ðồ hiện tam giác hỗn hợp Sõ ðồ tính cho phép giải các bài toán dòng không ổn định một chiều như tính toán truyền triều, truyền lũ, phân phối nước, tiêu nước cho mạng lưới sông, ô chứa, công trình điều tiết với độ phức tạp bất kỳ Sơ

đồ tính có thể phục vụ tính toán quy hoạch dự báo lũ và phân phối nước, phục vụ thiết kế và quản lý hệ thống kênh tưới tiêu và các mục đích khác trong công tác thủy lợi ở nước ta

- Mô hình HYYDROGIS

HYDROGIS là một phần mềm thủy lực và truyền chất một chiều, có khả năng mô phỏng thủy lực và mặn Đây là một mô hình được tin học hóa rất cao, thuận tiện cho người sử dụng

Do sẵn có mô hình dự báo triều trong lõi chương trình, HYDROGIS khá thuận lợi cho dự báo mặn nền Đây cũng là mặt mạnh và độc đáo của chương trình này

1.2.2 Mô hình nước ngoài

- Mô hình MIKE 11

Mô hình MIKE 11 là một phần mềm kỹ thuật chuyên dụng do Viện Thuỷ lực Đan Mạch (DHI) xây dựng và phát triển trong khoảng 20 năm trở lại đây, được ứng dụng để mô phỏng chế độ thủy lực, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát vùng cửa sông, trong sông, hệ thống tưới, kênh dẫn và các hệ thống dẫn nước khác MIKE 11 bao gồm nhiều mô đun có các khả năng và nhiệm vụ khác nhau như: mô đun mưa dòng chảy (RR), mô đun thuỷ động lực (HD), mô đun tải - khuếch tán (AD), mô đun sinh thái (Ecolab) và một số mô đun khác Trong đó, mô đun thuỷ lực (HD) được coi là phần trung tâm của mô hình, tuy nhiên tuỳ theo mục đích tính toán mà chúng ta kết hợp sử dụng với các mô đun khác một cách hợp lý và khoa học Thực tế các cơ quan như Viện khoa học thủy lợi, Viện khí tượng Thủy Văn, Viện quy hoạch, trung tâm dự báo khí tượng thủy văn quốc gia… đã sử dụng mô hình MIKE 11 rất thành công trong việc dự báo lũ cho đồng bằng sông Hồng - Thái Bình, cho hệ thống sông Cả và rất nhiều lưu vực sông khác ở nước ta Chính vì lẽ

đó mà hiện nay MIKE 11 đã trở thành một công cụ hữu ích để mô phỏng và giải quyết các bài toán lũ, xâm nhập mặn ở hầu hết các lưu vực sông ở Việt Nam

- Mô hình ISIS

Mô hình ISIS do công ty Halcrow và Viện Nghiên cứu Thuỷ lực Wallingford xây dựng sử dụng chương trình thuỷ động lực học dòng chảy một chiều mô phỏng dòng chảy không ổn định trong mạng trong sông kênh và ô đồng Mô hình ISIS dựa trên hệ phương trình Saint-Venant giải theo phương pháp sai phân dùng sơ đồ sai phân ẩn 6 điểm của Abbott và Ionescu Hệ phương trình viết cho một mạng sẽ tạo

nên hệ phương trình bậc nhất có chứa ẩn số Mực nước ở một điểm bất kỳ có thể biểu diễn bằng hàm của mực nước tại các nút lân cận

1.3 Giới thiệu khu vực nghiên cứu

1.3.1 Đặc điểm tự nhiên lưu vực sông Mã

a Vị trí địa lý:

Hình 1.4: Bản đồ lưu vực sông Mã

Hình 1.2 Bản đồ lưu vực sông Mã

Lưu vực nằm ở tọa độ từ 19037’30’’ - 22037’33’’ vĩ độ Bắc và 103005’10’’

- 106005’10’’ kinh độ Đông Dòng chính sông Mã bắt nguồn từ sườn phía nam dãy

Pu Huổi Long ở Tuần Giáo (Điện Biên), chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam qua Sơn La, Sầm Nưa (Lào), Hòa Bình, Thanh Hóa rồi đổ ra biển tại 3 cửa: cửa Lạch Sung, cửa Lạch Trường và cửa Hới

Giới hạn phía Đông Bắc là đường phân nước sông Đà – sông Mã, phía Tây Nam là sông Mê Kông, phía Nam là sông Cả, phía Đông Nam giáp biển Đông

Lưu vực sông Mã có diện tích lưu vực đứng thứ 5 ở Việt Nam sau các sông

Mê Kông, sông Hồng – Thái Bình, sông Đồng Nai và sông Cả Tổng diện tích toàn lưu vực là 28.400 km2, trong đó diện tích thuộc lãnh thổ Việt Nam là khoảng 17.600 km2 (62%), diện tích thuộc lãnh thổ Lào là 10.800 km2 (38%)

- Vùng gò đồi thuộc trung lưu hệ thống sông Mã, có diện tích khoảng 3.500km2, bao gồm các huyện Tân Lạc, Lạc Sơn, Thạch Thành, Bá Thước, Ngọc Lặc, Lang Chánh, Triệu Sơn, tạo thành vành đai ôm lấy đồng bằng Thanh Hóa

- Vùng đồng bằng nằm trên địa phận Thanh Hóa là phần hạ du của sông có diện tích khoảng 3.000km2, được tính từ Cẩm Ngọc, Kim Tân, Bái Thượng trở xuống có độ cao từ 0,5 – 20m, nghiêng từ Tây Bắc xuống Đông Nam, trong đó rải rác còn những ngọn núi như: Sầm Sơn, Lạch Trường và Hàm Rồng Chính sự chia cắt đó của địa hình đã tạo nên sự biến đổi của khí hậu và thủy văn theo vùng

c Địa chất

Địa chất trên lưu vực được chia làm 3 vùng:

- Vùng thượng nguồn sông Mã, sông Chu và sông Bưởi nham thạch chủ yếu

là trầm tích Macma Dọc theo sông có nhiều cát sỏi

- Vùng trung lưu sông Mã, sông Chu là phần kéo dài đới sông Mã ở thượng lưu nhưng đã chìm xuống dưới nếp phủ, đôi chỗ có nhô lên, không liên tục Vùng này tầng phủ dày (15-20m), vật liệu xây dựng rất phong phú

- Vùng hạ lưu được tạo bởi tầng Preterozoi Nậm Cò (móng của đới) và hệ tầng Paleozoi sớm Đông Sơn phát triển rộng rãi ở Tp Thanh Hóa với trầm tích Merozoi là chủ yếu

d Thổ nhưỡng, thảm phủ thực vật

Trên lưu vực sông Mã có mặt hơn 40 loại đất trong số 60 loại của cả nước và được xếp thành 11 nhóm đất chính

Trong 11 loại đất ở lưu vực, đất phù sa là loại đất chủ yếu ở vùng đồng bằng

và là loại đất quan trọng tạo nên một nền nông nghiệp bền vững ở địa phương

Tỷ lệ rừng tự nhiên là 77,7% thuận tiện cho quá trình điều hòa dòng chảy và chất lượng nước Thảm phủ thực vật đóng vai trò quan trọng đối với khả năng hình thành lũ lụt và quá trình điều tiết nước

e Đặc điểm khí tượng, khí hậu

Chế độ mưa

Mưa trên lưu vực sông Mã được chia thành 3 vùng có tính chất đặc thù khác nhau Vùng thượng nguồn dòng chính sông Mã nằm trong chế độ mưa Tây Bắc – Bắc Bộ, mùa mưa đến sớm và kết thúc sớm hơn vùng Trung Bộ Lưu vực sông Chu nằm trong vùng mưa Bắc Trung Bộ mùa mưa đến muộn hơn Bắc Bộ 15 – 20 ngày cũng kết thúc muộn hơn Bắc Bộ 10 – 15 ngày Khu vực đồng bằng hạ du sông Mã mang nhiều sắc thái của chế độ mưa Bắc Bộ, mùa mưa đến bắt đầu từ tháng V hàng năm và kết thúc vào tháng XI

Trên lưu vực sông Mã có 2 tâm mưa lớn là tâm mưa Bá Thước – Quan Hóa và tâm mưa Thường Xuân Tâm mưa ở Thường Xuân có lượng mưa năm lớn hơn tâm mưa bá Thước – Quan Hóa Tâm mưa nhỏ nằm ở thượng nguồn sông Mã thuộc thung lũng huyện Sông Mã của Sơn La và vùng Hủa – Phăn thuộc Lào

Lượng mưa bình quân trên lưu vực biến đổi từ 1100mm/năm đến 1860mm/năm Một năm có hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô Mùa mưa phía thượng nguồn sông Mã bắt đầu từ tháng V và kết thúc vào tháng XI Mùa mưa phía sông Chu bắt đầu từ cuối tháng VI và kết thúc vào đầu tháng XII, tổng lượng mưa 2

mùa chênh nhau đáng kể Tổng lượng mưa mùa mưa chiếm 65 – 70% tổng lượng mưa năm, tổng lượng mưa mùa khô chỉ chiếm từ 30 – 35% tổng lượng mưa năm

Bảng 1.2: Đặc trưng mưa năm lưu vực sông Mã

Bảng 1.3: Lượng mưa trung bình nhiều năm, năm mưa lớn và năm mưa nhỏ của

một số trạm đại biểu trên lưu vực sông Mã thuộc Thanh Hóa

Trạm đo Thời kỳ đo đạc X 0

Trạm đo Thời kỳ đo đạc X 0

II năm sau Mùa hè do hoàn lưu phương Nam và vị trí thấp của vùng Vịnh Bắc Bộ nên hướng gió thịnh hành là Đông Nam, mang nhiều hơi ẩm dễ gây mưa rào Tốc

độ gió bình quân 2 – 2,5m/s Loại gió này xuất hiện từ tháng III và kết thúc vào tháng X hàng năm

Nhiệt độ

Trên lưu vực sông Mã có 2 vùng có chế độ nhiệt khác nhau:

- Vùng miền núi, mùa đông bắt đầu từ tháng XI đến tháng II, mùa hè từ tháng III đến tháng X Nhiệt độ vùng này trùng với nhiệt độ vùng Tây Bắc

- Vùng đồng bằng hạ du sông Mã Nhiệt độ bình quân năm cao hơn miền núi Mùa đông kết thúc sớm hơn Bắc Bộ từ 15 – 20 ngày Nhiệt độ tối cao tuyệt đối trung bình năm lại cao hơn ở vùng miền núi

Trên toàn lưu vực nhiệt độ bình quân năm dao động từ 22,4 – 23,60C Số giờ nắng bình quân trên lưu vực là 1756,7 giờ - 1896,4 giờ/năm, các tháng mùa đông có

số giờ nắng ít hơn các tháng mùa hè

f Đặc điểm thủy văn, hải văn

Hình thái mạng lưới sông

Lưu vực sông Mã có diện tích 28.400km2, với chiều dài sông là 512km, trong đó độ dài trên địa phận Việt Nam là 410 km Chiều dài lưu vực là 421km, độ cao bình quân lưu vực là 762m, độ dốc bình quân lưu vực là 17,6% và độ rộng bình quân lưu vực là 68,8km Mật độ lưới sông biến đổi từ 0,47 km/km2 đến 0,66 km/km2, hệ số uốn khúc 1,79 Hệ số hình dạng 0,17 Hệ số phát triển đường phân nước 1,88 Hệ số không cân bằng lưới sông -0,32

Đặc điểm các sông suối chính ở lưu vực sông Mã

Dòng chính sông Mã bắt nguồn từ núi Phu Lan (Tuần Giáo – Điện Biên) Sông chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam; đến Chiềng Khương sông chảy qua đất Lào và trở lại đất Việt Nam tại Mường Lát Từ Mường Lát đến Vạn Mai sông chảy theo hướng tây đông, từ Vạn Mai đến Hồi Xuân sông chảy theo hướng Bắc Nam, từ La Hán đến Đồng Tâm sông chảy theo hướng Nam – Bắc và từ Cẩm Thủy đến cửa biển, sông lại chuyển hướng theo Tây Bắc – Đông Nam và đổ ra biển tại cửa Hới Độ dốc dọc sông phần thượng nguồn tớ 1,5% nhưng ở hạ du độ dốc sông chỉ đạt 2 – 3‰ Đoạn ảnh hưởng triều độ dốc nhỏ hơn

Sông Chu

Là phụ lưu cấp I lớn nhất của sông Mã, bắt nguồn từ vùng núi cao trên đất Lào (PDR) chảy chủ yếu theo hướng Tây Tây Bắc – Đông Đông Nam Sông Chu

đổ vào sông Mã tại ngã ba Giàng, cách cửa sông Mã về thượng lưu 25.5km Chiều dài dòng chính sông Chu 392km, phần chảy trên đất Việt Nam là 160km Tổng diện tích lưu vực sông Chu là 7.580km2, ở Việt Nam là 3.010km2 Diện tích lưu vực sông hầu hết nằm ở vùng rừng núi, từ Bái Thượng trở lên thượng nguồn lòng sông Chu dốc, có nhiều ghềnh thác, lòng sông hẹp có thềm sông nhưng không có bãi sông

Sông Bưởi

Là phụ lưu lớn thứ 2 của sông Mã Sông Bưởi bắt nguồn từ núi Chu thuộc tỉnh Hòa Bình Dòng chính sông Bưởi chảy theo hướng Bắc Nam đổ vào sông Mã tại Vĩnh Khang Chiều dài dòng chính sông Bưởi 130km Diện tích lưu vực 1790

km2 trong đó 362 km2 là núi đá vôi Độ dốc bình quân lưu vực là 1,22%, thượng nguồn sông Bưởi là ba suối lớn: suối Cái, suối Bin và suối Cộng Hòa đến Vụ Bản

ba nhánh hợp lại tạo thành sông Bưởi.[13]

Sông Lèn

Sông Lèn là 1 chi lưu cấp I của sông Mã nó phân chia thành nguồn nước với sông Mã tại ngã ba Bông và đổ ra biển tại cửa Lạch Sung Trong mùa lũ sông Lèn tải cho sông Mã 15 – 17% lưu lượng ra biển Trong mùa kiệt lưu lượng kiệt sông

Mã phân vào sông Lèn tới 27 – 45%, sông Lèn có nhiệm vụ cung cấp nước cho 4 huyện, thị xã: Hà Trung, Nga Sơn, Hậu Lộc, Bỉm Sơn Tổng chiều dài sông Lèn là 40km Hai bên có đê bảo vệ dân sinh và khu sản xất của các huyện ven sông [13]

Sông Lạch Trường

Sông Lạch Trường phân chia dòng chảy với sông Mã tại ngã ba Tuần chảy theo hướng Tây – Đông đổ ra biển tại cửa Lạch Trường Chiều dài sông chính 22km, sông có bãi rộng Sông Mã chỉ phân lưu vào sông Lạch Trường trong mùa

lũ, về mùa kiệt sông Lạch Trường chịu tác động của thủy triều của 2 phía sông Mã

và biển Sông Lạch Trường là trục nhận nước tiêu quan trọng của vùng Hoằng Hóa

và Hậu Lộc

Chế độ dòng chảy

Do ảnh hưởng của mưa và các yếu tố khí hậu mà dòng chảy trên lưu vực sông Mã phân phối không đều trong năm, trong năm dòng chảy chia làm 2 mùa rõ rệt là mùa lũ và mùa kiệt:

Mùa kiệt trên hệ thống sông Mã bắt đầu từ tháng XI, XII và kết thúc vào tháng V năm sau

Mùa lũ bắt đầu từ tháng VI và kết thúc vào tháng X

Mùa kiệt trên dòng chính sông Mã tại Cẩm Thuỷ từ tháng XI tới tháng V lượng dòng chảy chiếm 25% tổng lượng năm Ba tháng có dòng chảy kiệt nhất là tháng II, III, IV Tháng III có dòng chảy tháng kiệt nhất đạt trung bình 102 m3/s với

mô đun trung bình tháng 5.8l/s/km2 Dòng chảy 30 ngày liên tục nhỏ nhất trung bình đạt 91.1 m3/s với mô đun 5.36 l/s/km2 Dòng chảy nhỏ nhất có mô đun 2.0 l/s/km2

Trên sông Chu tại Cửa Đạt, dòng chảy mùa kiệt từ tháng XII tới tháng VI chiếm 22% tổng lượng dòng chảy năm với ba tháng kiệt nhất là II, III, IV và tháng kiệt nhất là tháng III với lưu lượng trung bình 40 m3/s, dòng chảy tháng IV trung bình đạt 42 m3/s không cao hơn nhiều so với tháng III, xu thế kiệt dần về tháng IV

là khá rõ Dòng chảy nhỏ nhất tại Cửa Đạt đo được là 18.4 m3/s ngày 6/IV/1993 với

mô đun là 2.98 l/s/km2, dòng chảy tháng III tháng kiệt nhất với tần suất 75% đạt 32

m3/s

Chế độ triều

Thủy triều ở vùng ven biển sông Mã thuộc chế độ nhật triều không đều với chu kỳ triều trên 24h trong ngày Trong một kỳ triều còn có ngày xuất hiện bán nhật triều Thời gian triều lên ngắn 7 – 8h, những ngày triều cường thời gian triều lên 8 – 9h, thời gian triều rút 15 – 16h trong ngày

Biên độ triều lớn nhất tại Hoàng Tân cửa sông Mã là 3,19m; tại Giàng là 2,46m; tại Lạch Sung là 2,58m; tại Cự Thôn là 2,2m Biên độ triều trung bình trên sông Hoạt là 1,3m; sông Lèn tại Lạch Sung là 1,53m; sông Mã tại Hoàng Tân là 1,58m

Mực nước đỉnh triều cao nhất đạt 2,9m tại Hoàng Tân (cửa sông Mã) và thấp nhất đạt 1,81m lúc chân triều Tại Giàng, mực nước chân triều thấp nhất vào tháng kiệt III, IV đạt -1,42m Tại Lạch Sung (cửa sông Lèn) mực nước cao nhất là 2,32m vào tháng VIII/1971 khi có lũ và mưa bão, đạt thấp nhất -0.97m vào tháng IV/1970 Càng vào sâu nội địa, biên độ mực nước triều càng giảm ảnh hưởng triều về mùa lũ, mùa cạn yếu dần

Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn tại lưu vực sông Mã

Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn tại lưu vực sông Mã rất nhiều với 48 trạm khí tượng và 31 trạm thủy văn Trong đó có 15 trạm thủy văn vẫn tiếp tục hoạt động đến nay Danh sách các trạm khí tượng thủy văn tại khu vực nghiên cứu

Hình 1.3: Bản đồ mạng lưới sông và mạng lưới trạm khí tượng thủy văn

lưu vực sông Mã

1.3.2 Đặc điểm kinh tế xă hội của lưu vực sông Mã

a Dân cư và phân bố dân cư

Dân số Thanh Hóa tính đến 2007 là 3.697.227 người, dân số sống trên lưu vực sông Mã và vùng hưởng lợi (vùng chịu ảnh hưởng lũ Nam sông Chu và hữu sông Mã từ Giàng đến cửa Hới) Dân số sống ở vùng miền núi là 718.000 người Còn lại sống chủ yếu ở vùng đồng bằng nơi dễ bị lũ uy hiếp Trong số dân sống ở đồng bằng có 196.164 dân sống ở ngoài bãi nơi thường xuyên bị lũ đe dọa Tốc độ tăng dân số tự nhiên ở Thanh Hóa là 0,8%

b Cơ cấu kinh tế

Bảng 1.4: Cơ cấu kinh tế qua các năm của tỉnh Thanh Hóa

Công nghiệp

Ngành công nghiệp tập chung chủ yếu ở vùng hạ du với các loại hình công nghiệp: công nghiệp trung ương, công nghiệp địa phương, và các ngành công nghiệp: công nghiệp nặng, công nghiệp chế biến gia công và công nghiệp sản xuất

hàng tiêu dùng Tỷ trọng ngành công nghiệp trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa trong cơ cấu kinh tế của tỉnh là 34,1%

có ý nghĩa nghỉ ngơi giải trí khác Du lịch ở đây đang khai thác thế mạnh tự nhiên chưa có đầu tư cải tạo nên chưa phát huy được tác dụng

Kinh tế hiện tại trên lưu vực sông Mã là 1 nền kinh tế đa dạng nhưng vẫn mang nhiều màu sắc của một nền kinh tế nông nghiệp không bền vững còn phụ thuộc nhiều vào thiên nhiên

1.3.3 Tình hình xâm nhập mặn vùng hạ lưu sông Mã

Do ảnh hưởng của thủy triều nên nước ở vùng cửa sông thường bị nhiễm mặn Độ mặn của nước sông phụ thuộc rất nhiều vào chế độ thủy triều, cường độ truyền triều vào sông và lượng nước thượng nguồn đổ về hạ lưu Có thể nói, dòng triều truyền vào đến đâu, mặn nhập sâu đến đấy, nước sông vì thế bị nhiễm mặn không thể dùng cho sản xuất nông nghiệp được Do vùng đất ven cửa sông cũng bị nhiễm mặn nên các loài sinh vật vùng cửa sông cũng thay đổi khác với vùng thượng lưu Đó là các loài sinh vật nước lợ

Độ mặn ở cửa sông là lớn nhất, gần bằng độ mặn nước biển khoảng 30 – 32‰ và giảm dần về phía thượng nguồn theo mức độ yếu đi của triều Tùy theo các nhánh phân lưu mà mức độ xâm nhập mặn trên sông khác nhau

Diễn biến độ mặn theo thời gian

Theo thời gian trong năm, mức độ xâm nhập mặn vào sông nhiều hay ít tùy thuộc chủ yếu vào lượng dòng chảy cơ bản trên sông

Trong mùa lũ (sông Mã: từ tháng VI – X, 2 tháng có dòng chảy lớn nhất là VIII, IX; sông Chu, sông Yên: từ tháng VII – XI, 2 tháng có dòng chảy lớn nhất là tháng IX và tháng X) lượng dòng chảy trên các sông dồi dào nên mặn ít có khả năng lấn sâu vào nội địa

Vào mùa kiệt (sông Mã: từ tháng XI – V, tháng có dòng chảy nhỏ nhất thường là tháng III, IV; sông Chu, sông Yên: từ tháng XII – VI, 2 tháng có dòng chảy nhỏ nhất thường là tháng III, IV) lượng dòng chảy cơ bản trên sông nhỏ nên mặn xâm nhập sâu mạnh và lấn sâu vào nội địa dọc theo các sông

Mùa kiệt năm 2009 – 2010, mực nước trên các sông suối không ngừng hạ thấp và ở mức thấp hơn so với trung bình nhiều năm cùng kỳ từ 0.23 – 0.94m Đặc biệt, mực nước trung bình và nhỏ nhất các tháng mùa kiệt năm nay đều ở mức thấp nhất so với cùng kỳ lịch sử Mực nước nhỏ nhất năm tại trạm thủy văn Lý Nhân là 2.9m (ngày 16/IV), nhỏ hơn mực nước kiệt lịch sử Hmin: 3.28m – 6/5/2005.[1]

Do tình trạng khô hạn thiếu nước diễn ra sớm nên vùng cửa sông độ mặn đã xâm nhập sớm hơn và cường độ mạnh hơn những năm trước đây

Diễn biến độ mặn theo không gian

Nếu lấy độ mặn 1.0‰ làm giới hạn, tính từ cửa biển về phía thượng lưu, độ mặn xâm nhập vào các sông trong đợt điều tra năm 2010 như sau: Trên dòng chính sông Mã mặn có thể xâm nhập sâu tới 28km (năm 2009: 23km); sông Lèn tới trên 22km; sông Lạch Trường và kênh De xâm nhập trên toàn tuyến sông; sông Hoạt tới

âu Mỹ Quan Trang, sông Báo Văn tới âu Báo Văn (do có sự chặn dòng ngăn mặn của 2 âu); sông Yên, sông Hoàng tới 26km, sông Nhơm tới 23km Như vậy, so với những năm có số liệu thì 2010 xâm nhập mặn vùng cửa sông ven biển đã gia tăng mạnh mẽ, một số tuyến sông như dòng chính sông Mã, sông Lèn… độ mặn xâm nhâp đạt mức cao nhất lịch sử