Nghiên cứu ảnh hưởng mực nước biển dâng đến xâm nhập mặn hạ lưu sông Vu Gia – Thu Bồn
- Tính cấp thiết, lý do chọn đề tài
Biến đổi khí hậu (BĐKH) đang diễn ra ở quy mô toàn cầu, khu vực và Việt Nam, do các hoạt động của con người làm phát thải quá mức khí nhà kính vào bầu khí quyển. BĐKH sẽ tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống và môi trường trên phạm vi toàn thế giới. BĐKH đã đang và sẽ làm thay đổi toàn diện, sâu sắc đến quá trình phát triển và an ninh toàn cầu như lương thực, an ninh nguồn nước, năng lượng, các vấn đề về an toàn xã hội, văn hóa, ngoại giao và thương mại. BĐKH tác động đến Việt Nam nhiều yếu tố:
+ Thay đổi lượng mưa, nhiệt độ trung bình gia tăng, gia tăng lũ lụt, thay đổi hình thế bão…
BĐKH sẽ làm tăng tổng lượng mưa năm. Tuy nhiên, sự thay đổi lượng mưa rất phức tạp tùy theo mùa và khu vực. Xác suất xuất hiện của các trận mưa cực đoan và lũ lụt cũng sẽ tăng. Việc giảm lượng mưa trong các tháng mùa khô sẽ kéo theo sự gia tăng các rủi ro hạn hán đồng thời cũng làm tăng lượng bốc hơi do nhiệt độ cao, giảm lượng nước đến trên sông vào mùa kiệt.
+ Mực nước biển dâng, Xâm nhập mặn và thiếu nước ngọt
Theo kịch bản biến đổi khí hậu của thế giới và Việt Nam, trong các thập kỷ tới khi nước biển dâng cao, vùng Duyên hải miền trung sẽ phải đối mặt với tình trạng xâm nhập mặn và tình trạng ngập lũ hạ lưu sông. Quá trình xâm nhập mặn ở mức độ cao có thể hủy diệt thảm thực vật và tính đa dạng sinh học của hệ sinh thái và đời sống nhân dân trong khu vực sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng do mất đất sản xuất, mất nhà cửa, các công trình phụ trợ và nghiêm trọng hơn là quá trình xâm nhập mặn gây nguy cơ mất an toàn, an ninh nguồn nước.
Hiện tượng xâm nhập mặn do ảnh hưởng của thủy triều là quy luật tự nhiên ở các khu vực, lãnh thổ có vùng cửa sông giáp biển. Hiện tượng xâm nhập triều 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 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 – Venant (1871) công bố hệ phương trình mô phỏng quá trình thuỷ động lực trong hệ thống kênh hở một chiều. 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.
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 và phương trình động lực của dòng chảy, còn có phương trình khuếch tán chất hoà tan trong dòng chảy cũng có thể cho phép mô phỏng 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 dòng nước…
Hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn là hệ thống sông lớn của vùng duyên hải miền trung, sông bắt nguồn từ tỉnh Kon tum, chảy qua tỉnh Quảng Nam và Đà nẵng, đổ ra biển đông qua cửa Đại và cửa Hàn. Hầu hết các vùng đất tiếp giáp với cửa sông, cửa biển đều có hiện tượng xâm nhập mặn. Tuy nhiên, ở nhiều cấp độ khác nhau.
BĐKH cùng với việc nước biển dâng, làm cho tình trạng hạn hán nghiêm trọng trong những năm gần đây làm cho thiếu nguồn nước, nhất là mùa kiệt, cộng với việc xây dựng các công trình thủy lợi, thủy điện làm thay đổi chế độ dòng chảy dẫn đến lưu lượng nước trong sông đổ về cửa biển không đủ đẩy nồng độ muối trong nước biển nên nước mặn xâm nhập vào vùng hạ lưu, gây mất đất sản xuất, mất nguồn nước ngọt cho sinh hoạt và tưới tiêu, ảnh hưởng cân bằng hệ sinh thái, môi trường…. Từ những đặc điểm trên cho thấy cần
“Nghiên cứu ảnh hưởng mực nước biển dâng đến xâm nhập mặn hạ lưu sông Vu Gia – Thu Bồn” tác động đến quá trình nhiễm mặn hạ lưu trong tương lai, làm cơ sở để đề xuất giải pháp ứng phó hiệu quả, nâng cao khả cấp nước, đáp ứng nhu cầu dùng nước cho hạ du trong tương lai.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Áp dụng mô hình MIKE 11 mô phỏng đánh giá diễn biến xâm nhập mặn hạ lưu vu Gia Thu Bồn khi xét đến các kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng do Bộ tài nguyên môi trường công bố, từ đó đề xuất các giải pháp thích ứng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu cứu của đề tài
Đối tượng nghiên cứu là quá trình xâm nhập mặn hạ lưu Vu Gia – Thu Bồn
Phạm vi nghiên cứu là xâm nhập mặn lưu vực hạ lưu sông Vu Gia – Thu Bồn, với kịch bản BĐKH, bỏ qua các tác động khác như sự thay đổi địa hình, địa chất thổ nhưỡng…
Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập, tổng hợp các số liệu, tài liệu về khí tượng thuỷ văn, địa hình như: Mưa, mặt cắt ngang, lưu lượng kiệt, độ mặn, mực nước triều vùng hạ lưu sông
Phương pháp phân tích, thống kê: Phân tích hiện trạng nhiễm mặn trong những năm kiệt để thiết lập bài toán.
Phương pháp kế thừa nghiên cứu: Trong quá trình thực hiện, luận văn có tham khảo và kế thừa một số tài liệu, kết quả có liên quan đã được nghiên cứu trước đây của các tác giả, cơ quan và tổ chức khác.
Phương pháp ứng dụng mô hình toán: Dựa trên khả năng ứng dụng và sự phổ cập của các mô hình, sử dụng bộ mô hình MIKE 11 do Viện Thuỷ lực Đan Mạch xây dựng.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Sau khi tính toán diễn biến xâm nhập mặn của lưu vực VGTB sẽ xác định được quá trình, diễn biến xâm nhập mặn do nước biển dâng, từ đó đề xuất các giải pháp để đối phó với quá trình xâm nhập mặn, đáp ứng yêu cầu dùng nước ngọt.
Phần Mở đầu.
Chương 1: Tổng quan về vấn đề xâm nhập mặn và biến đổi khí hậu
Chương 2: Đặc điểm khí tượng thủy văn lưu vực Vu Gia Thu Bồn.
Chương 3: Thiết lập mô hình MIKE 11 mô phỏng xâm nhập mặn lưu vực Vu Gia Thu Bồn
Chương 4: Áp dụng mô hình MIKE 11 Mô phỏng xâm nhập mặn trong điều kiện Biến đổi khí hậu và nước biển dâng.
Kết luận và kiến nghị.
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ XÂM NHẬP MẶN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN
Lịch sử nghiên cứu xâm nhập mặn
Hiện tượng xâm nhập mặn do ảnh hưởng của nước biển ven bờ do thủy triều mang nước biển nhiều hơn lượng nước đến của vùng cửa sông nên quá trình hòa tan không đủ làm suy giảm độ mặn, từ đó nồng độ mặn trong sông tăng dần về phía nội đồng. Đó cũng là quy luật tự nhiên ở các khu vực, lãnh thổ có vùng cửa sông giáp biển. Hiện tượng xâm nhập triều 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.
Cụ thể khoảng từ 60 năm trước, các nhà khoa học thuộc các nước như Anh, Mỹ, Hà Lan, Pháp, Trung quốc, Nhật bản, Nga…. đã tiên phong trong phong trào nghiên cứu về xâm nhập mặn, từ đó tạo tiền đề cho việc phát triển khoa học trong lĩnh vực xâm nhập mặn, sau đó càng mở rộng các mô hình toán học mô phỏng khi sự phát triển vượt trội của công nghệ máy tính điện tử giúp giải các bài toán có khối lượng rất lớn.
Các phương pháp cơ bản được thực hiện bao gồm: Thực nghiệm và mô phỏng quá trình bằng các mô hình toán.
Mô hình vật lý mô tả quá trình thủy lực theo tỷ lệ thu nhỏ và trong phòng thí nghiệm. Để có mô hình này cần phải có thời gian, kinh phí, địa điểm xây dựng mô hình. Loại mô hình này thường ít linh hoạt và tốn kinh phí đầu tư lớn.
Mô hình toán học, nhờ tính linh hoạt, thích ứng cho nhiều bài toán với kịch bản khác nhau, khối lượng lời giải lớn trong điều kiện và thời gian khác nhau. Đặc biệt thích hợp cho bài toán qui hoạch và thiết kế. Với sự phát triển của công nghệ thông tin như hiện nay, mô hình toán học thực sự là công cụ đắc lực cho các nhà nghiên cứu.
Quá trình thủy lực: Xử lý phương trình bảo toàn chất lỏng và phương trình bảo toàn động lượng.
Quá trình lan truyền chất: Xử lý quá trình bảo toàn chất lan truyền mặn khi đã biết các đặc trưng thủy lực của dòng chảy.
Các mô hình nghiên cứu xâm nhập mặn
Các công trình đã nghiên cứu trong và ngoài nước
Công tác nghiên cứu, tính toán xâm nhập mặn ở Việt nam bắt đầu khá sớm, từ những năm 1960 khi tiến hành quan trắc độ mặn ở hai vùng đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long. Tiên khởi là các công trình nghiên cứu, tính toán của Uỷ hội sông Mê Công (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.
Hiện nay, nhiều báo cáo, bài báo của các tác giả thuộc Viện khoa học, Viện thủy văn, Các trường đại học chuyên ngành, các trung tâm chuyên ngành, và rất nhiều các nghiên cứu của các luận văn Thạc sĩ, Nghiên cứu sinh, 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 như: nhân tố địa hình, khí tượng thủy văn, nhân tố sóng, gió, vận hành hồ chứa thượng lưu… và tác động các hoạt động kinh tế đến xâm nhập
a. Các công trình nghiên cứu xâm nhập mặn trên lưu vực Vu Gia Thu Bồn
Năm 2011, Viện Khoa học Công nghệ Môi trường [12] đã báo cáo kết quả nghiên cứu đề tài cấp nhà nước là nghiên cứu đề xuất giải pháp quản lý sử dụng tổng hợp tài nguyên nước lưu vực sông Vu Gia – sông Hàn đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững thành phố Đà Nẵng.
Năm 2003 Tô Thúy Nga [9], Nguyên cứu xâm nhập mặn trên hạ lưu sông Vu Gia Thu Bồn, Đề tài cấp trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng.
Năm 2013, Nguyễn Thế Hùng, Nguyễn Hữu Thiêm [5], ứng dụng mô hình MIKE11 dự báo thử nghiệm xâm nhập mặn hạ lưu sông Vu Gia, nghiên cứu dự báo quá trình diễn biến xâm nhập mặn hạ lưu sông Vu Gia (phạm vi thành phố Đà Nẵng).
TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC
Biến đổi khí hậu trên phạm vi toàn cầu
Biến đổi khí hậu đã và đang diễn ra trên phạm vi toàn cầu, bao gồm cả các thay đổi trong thành phần hoá học của khí quyển, biến đổi nhiệt độ bề mặt, nước biển dâng, các hiện tượng khí hậu cực đoan và thiên tai tăng lên đáng kể về số lượng và cường độ.
Tình hình biến đổi khí hậu ở Việt Nam
Tình hình biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến lưu vực Vu Gia Thu Bồn
ĐIỆU KIỆN TỰ NHIÊN, KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
LƯU VỰC VU GIA – THU BỒN
Lưu vực sông Vu Gia – Thu bồn có vị trí địa lý nằm trong khoảng 14057’ đến 16005’ vĩ độ bắc và 107013’ đến 108044’ kinh độ đông. Diện tích lưu vực khoảng 10850 km2 chiếm phần lớn diện tích tự nhiên tỉnh Quảng Nam, thành phố Đà Nẵng và khoảng 500 km2 thượng nguồn sông Cái (Thu Bồn) nằm ở tỉnh KonTum. Lưu vực chính là do hệ thống hai con sông Vu Gia và Thu Bồn tạo thành, chiều dài sông lớn nhất là Thu bồn với 205 km. Đổ ra biển qua hai cửa là Cửa Đại và Cửa Hàn. Hạ lưu sông Vu Gia – Thu Bồn có thành phố Đà Nẵng, một thành phố trẻ và năng động, một trong những trung tâm kinh tế – xã hội quan trọng của miền trung Việt Nam.
Địa hình lưu vực chủ yếu là đồi núi, chiếm gần 2/3 diện tích; phần còn lại là đồng bằng nhỏ hẹp chạy dọc theo biển. Địa hình thấp dần từ tây sang Đông đến vùng đồng bằng thì hạ thấp đột ngột. Ven biển là dải cồn cát ngăn cắch đồng bằng với biển, phần địa phận thành phố Đà Nẵng có những ngọn núi nằm sát biển.
Hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia là một trong 9 hệ thống sông lớn của cả nước và là hệ thống sông lớn của khu vực miền Trung, lớn nhất khu vực Trung Trung Bộ tiếp giáp với biển đông
Hệ thống sông VGTB có diện tích lưu vực là 10350km2, chiếm trên 80% diện tích tỉnh Quảng Nam,. Dòng chính do sông Thu Bồn và sông Vu Gia tạo thành, chiều dài sông chính 205km và đổ ra biển qua 3 cửa: của Hàn (Đà Nẵng), cửa Đại (Hội An) và cửa Lở (Núi Thành).
a. Sông Thu Bồn
Sông Thu Bồn thượng nguồn gọi là sông Tranh hay sông Tỉnh Gia bắt nguồn từ sườn đông nam của dãy Ngọc Linh với độ cao gần 2000m.
b. Sông Vu Gia
Sông Vu Gia là một trong hai sông hợp thành hệ thống sông Thu Bồn và là sông lớn thứ hai của lưu vực nghiên cứu. Chiều dài tính từ thượng nguồn sông Cái đến cửa Đà Nẵng dài 204km. Tổng diện tích lưu vực tính đến Ái Nghĩa là 5180km2
2.3. ĐẶC ĐIỂM DÒNG CHẢY MÙA CẠN HẠ LƯU VU GIA THU BỒN
Dòng chảy sông ngòi được phân làm hai mùa: Mùa lũ và mùa cạn.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Th¸ng
Q (m
3
/s)
NS
Hình 2.2. Đường quá trình lưu lượng dòng chảy năm hai trạm Nông sơn và Thành mỹ [10]
2.5. ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN VÙNG SÔNG ẢNH HƯỞNG TRIỀU
THIẾT LẬP MÔ HÌNH MIKE 11 MÔ PHỎNG XÂM NHẬP MẶN LƯU VỰC VU GIA THU BỒN
+ Hướng thứ nhất: Phương pháp này dựa theo số liệu đo đạc, quan trắc, khảo sát diễn biến độ mặn theo không gian và thời gian với các giá trị min, max và trung bình , có thể dựng một số biểu đồ kinh nghiệm hoặc các phân tích hồi quy tuyến tính mà trong đó độ mặn là hàm của biên lưu lượng, biên triều, khoảng cách tới cửa sông, độ rộng trung bình, sâu trung bình của đoạn hạ lưu sông.
+ Hướng thứ hai: Trong nghiên cứu quá trình thuỷ động lực học nói chung thường sử dụng ba loại mô hình: mô hình vật lý, mô hình tương tự điện và mô hình toán học.
- Mô hình vật lý và mô hình tương tự điện yêu cầu cần có nhiều kinh phí để làm các thí nghiệm mô hình thu nhỏ trong phòng thí nghiệm
- Mô hình toán học có ưu điểm thể hiện được cho chế độ thủy lực của toàn hệ thống khi ta gắn đầy đủ các điều kiện biên, điều kiện ban đầu thông qua số liệu thực đo khảo sát. Mô hình toán học thích hợp cho các dạng bài toán, lưu vực lớn nhỏ khác nhau, cho từng công trình riêng lẻ hay khi phối hợp hệ thống công trình vì vậy thuận lợi trong công tác thiết kế, quy hoạch, nghiên cứu…
Là hệ 2 phương trình mô tả dòng chảy không ổn định thay đổi dần trong đoạn sông, đó là phương trình liên tục (3.1) và phương trình chuyển động (3.2). Hệ phương trình này do kỹ sư Saint- Venant người Pháp đề xuất năm 1871.
∝
3.2.1. Phương trình khuyết tán đối lưu mô tả diễn biến mặn AD
Phương trình cơ bản tính độ mặn là phương trình bảo toàn vật chất trong đó thể hiện các quá trình đối lưu và khuyếch tán
hoặc ở dạng không bảo toàn
Hệ số khuyếch tán là thông số quan trọng nhất của phương trình khuyếch tán. Trong mọi trường hợp, sự biến đổi của độ mặn theo x và t phụ thuộc vào trường lưu tốc và hệ số khuyếch tán.
3.3. THIẾT LẬP SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN LƯU VỰC VGTB
3.3.1. Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11
Hình 3.2. Sơ đồ mạng lưới sông duỗi thẳng VGTB
Hình 3.3. Sơ đồ mạng lưới sông được thiết lập trong mô hình
b. Điều kiện ban đầu và điều kiện biên của mô hình
* Điều kiện ban đầu:
Điều kiện ban đầu là lưu lượng, mực nước, độ mặn ban đầu tại tất cả các nút.
* Điều kiện biên:
Biên thượng lưu là lưu lượng đến các trạm Nông Sơn và Thành Mỹ. Biên mực nước, được lấy tại trạm Sơn Trà và nội suy để có mực nước theo giờ từ tháng 3 đến tháng 8 các năm 2002 và 2005.
*Biên độ mặn:
+ Biên dưới: Độ mặn nước biển khoảng (30-35)0/00, do ở đây là vùng của sông, nên tác giả lấy S=300/00.
+ Biên Trên:Tùy theo từng sông, căn cứ vào một số tài liệu đo đạc và điều tra những vị trí này chưa bao giờ nhiễm mặn nên giá trị tính toán trong mô hình sẽ chọn là 0.
* Thông số để hiệu chỉnh, kiểm định mô hình
Các vị trí để hiệu chỉnh mô hình thủy lực, mực nước(H), Mặn (S) tại:Cầu Đỏ, Nguyễn Văn Trỗi, Cẩm Lệ, Tứ Câu
Hình 3.4. Vị trí các trạm đo NVT, Cẩm Lệ, Cầu đỏ, Tứ Câu
3.4. KẾT QUẢ HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH
3.4.1. Kết quả hiệu chỉnh thủy lực ứng với mùa kiệt 2002 từ tháng 3 đến tháng 8
Hình 3.5. Đường mực nước hạ lưu sông Vu Gia thu Bồn năm 2002
Đường Đen là mô phỏng
Đường Xanh là thực đo
Hình 3.6. Kết quả hiệu chỉnh mô hình thủy lực năm 2002 mực nước tại Cầu đỏ
3.4.2. Kết quả hiệu chỉnh xâm nhập mặn năm 2002 từ tháng 3 đến tháng 8 tại các vị trí kiểm tra
Đường Đen là mô phỏng
Đường Xanh là thực đo
Hình 3.10. Kết quả hiệu chỉnh xâm nhập mặn tại Cầu Cẩm Lệ 
Hình 3.15.Diễn biến Xâm nhập mặn trên sông Túy Loan – Cẩm Lệ – Hàn năm 2002.
3.4.3. Kết quả kiểm định mô hình thủy lực và xâm nhập mặn ứng với mùa kiệt 2005
Sau khi hiệu chỉnh mô hình ứng với mùa kiệt năm 2002 và tìm được bộ thông số chung của mô hình cho lưu vực, ta tiến hành kiểm nghiệm mô hình (2005) để đánh giá mức độ ổn định của bộ thông số.
Hình 3.18.Kết quả kiểm định mực nước tại trạm Cẩm Lệ năm 2005
+ Kết quả mô phỏng mô hình xâm nhập mặn 2005
Hình 3.20. Kết quả mô phỏng độ mặn từ đầu sông Túy Loan – Cẩm Lệ – Hàn năm 2005
Nhận xét:
Kết quả kiểm định mực nước tại Trạm Cẩm Lệ cho kết quả giữa mô phỏng năm 2002 và thực đo năm 2005 tương đối tốt, hai đường bám sát nhau nên thể hiện mức độ tin cậy của mô hình toán.
Bộ thông số mô hình sau khi hiệu chỉnh ứng với năm 2002 đã được kiểm định mô hình thủy lực và xâm nhập mặn ứng với mùa kiệt năm 2005, các kết quả kiểm định có thể chấp nhận được trong điều kiện số liệu đo đạc hiện nay.
ÁP DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 MÔ PHỎNG XÂM NHẬP MẶN TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG
4.1. XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÁC KỊCH BẢN ĐÁNH GIÁ XÂM NHẬP MẶN
Bảng 4.1.Các kịch bản tổ hợp BĐKH và NBD
| Kịch bản | Lượng mưa trong khu vực | Mực nước biển dâng ở thời điểm |
| KB1 | 2005 | 2005 |
| KB2 | 2005+ B2 (2030) | 2005+ B1 (2030) |
| KB3 | 2005 + B2 (2030) | 2005+ A1F1 (2030) |
| KB4 | 2005 + B2 (2050) | 2005 + B2 (2050) |
| KB5 | 2005 + B2 (2050) | 2005 + B2 (2100) |
| KB6 | 2005 + B2 (2100) | 2005 + B2 (2100) |
4.2. MÔ PHỎNG MÔ HÌNH MIKE 11 THEO CÁC KỊCH BẢN BĐKH 2030, 2050, 2100
Điều kiện biên cho các kịch bản BĐKH 2030, 2050, 2100
Việc mô phỏng lưu lượng đến các trạm Nông Sơn và Thành Mỹ theo các kịch bản BĐKH 2030, 2050, 2100 bằng mô hình MIKE NAM sẽ cho ta biết sự thay đổi của dòng chảy đến tương ứng với các kịch bản BĐKH, làm cơ sở cho tính toán lan truyền mặn theo các kịch bản đã chọn.
4.3. MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH THỦY LỰC, XÂM NHẬP MẶN THEO CÁC KỊCH BẢN BĐKH VÀ NBD NĂM 2030, 2050, VÀ 2100 CHO HẠ LƯU VU GIA- THU BỒN
Hình 4.3. Diễn biến xâm nhập mặn lớn nhất trên sông Vĩnh Điện – Hàn ứng với kịch bản BĐKH 2030, 2050, 2100.
Bảng 4.3. Kết quả mô phỏng xâm nhập mặn tại các kịch bản ứng với các nút kiểm soát tại các trạm
| Vị Trí | KB1 | KB2 | KB3 | KB4 | KB5 | KB6 |
| Trạm Nguyễn Văn Trỗi | 26,96 | 26,43 | 26,47 | 26,94 | 28,31 | 28,32 |
| Trạm Cẩm Lệ | 17,72 | 15,40 | 15,45 | 15,95 | 18,49 | 18,56 |
| Trạm Cầu Đỏ | 11.70 | 9,18 | 9,233 | 9,75 | 12,42 | 12,48 |
| Trạm Tứ Câu | 22,16 | 20,07 | 20,12 | 20,37 | 22,04 | 22,10 |
4.4. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG XNM TRONG ĐIỀU KIỆN BĐKH VÀ NBD
4.4.1. Phân tích, đánh giá kết quả
Thông qua kết quả nghiên cứu tác giả đã mô phỏng ứng với 6 kịch bản BĐKH và NBD như bảng 4.1, kết quả mô phỏng diễn biến quá trình xâm nhập mặn tại các vị trí kiểm tra, so sánh trên sông Vu Gia và sông Vĩnh Điện, thay đổi nhiều so với kịch bản gốc KB1 ứng với lượng mưa và mực nước biển năm 2005.
Trên Sông Hàn tại Trạm Nguyễn Văn Trỗi kịch bản gốc KB1 cho chỉ số độ mặn là 26,960/00 so với các kịch bản KB2,KB3,KB4 thì mức độ mặn thay đổi không đáng kể, chỉ khi so sánh với các kịch bản KB5 và KB6 tương ứng lượng mưa năm 2050, 2100 và nước biển dâng 2100 thì mức độ tăng lên của độ mặn là tương đối cao trên 28 0/00 .
Trên sông Cẩm lệ, trạm Cẩm Lệ, mức độ nhiễm mặn giảm còn khoảng 15,5 0/00 cho các kịch bản KB2,KB3,KB4 và tăng mạnh theo các kịch bản KB5 và KB6. Trạm Cầu Đỏ tại nhà máy nước Cầu Đỏ độ mặn theo các kịch bản lần lược là 17,72; 15,40; 15,45; 15,95; 18,49 và 18,56 đều cao hơn mức cho phép (2,5 0/00) nên ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc khai thác nước của Nhà máy nước Cầu Đỏ phục vụ cấp nước sinh hoạt cho Thành Phố Đà Nẵng.
Trên sông Vĩnh Điện, tại Trạm Tứ Câu mức độ nhiễm mặn rất cao trung bình 22 0/00 cho hầu hết các kịch bản, điều này cho thấy sông Vĩnh điện có nguy cơ nhiễm mặn là rất lớn.
Mức độ lan truyền mặn trên sông Vu Gia độ mặn bằng 00/00 tại vị trí các trạm có các đập dâng như An Trạch, Bàu Nít, Thanh Quýt, độ mặn sẽ tăng dần từ chân các đập dâng đến các cửa sông và kéo dài đến của Hàn.Vậy, khi có đập dâng thì đã giải quyết được bài toán xâm nhập mặn, khi đó đập dâng đóng vai trò như đập ngăn mặn. Điều này cho ta thấy mức độ tin cậy của phần mềm khi mô phỏng cũng như đánh giá được khả năng ngăn mặn bằng biện pháp công trình, từ đó mở ra hướng nghiên cứu cho giải pháp đẩy mặn bằng cách xả đáy hay xác định qui trình vận hành tối ưu theo từng thời điểm hoặc khai thác các hệ thống công trình thượng nguồn một cách khoa học để đẩy mặn về phía biển.
Trên sông Vĩnh Điện, chiều sâu mặn xâm nhập là rất lớn hơn 31 Km vào sâu trong sông. Với mức độ nhiễm mặn như vậy, việc khai thác nước ngọt dùng cho sinh hoạt cũng như nông nghiệp hay các mục đích khác là rất khó khăn, tốn kém.Nguy cơ xảy ra hạn mặn lưu vực dọc hai bên sông.
So sánh mức độ nhiễm mặn bị lan truyền, giữa các kịch bản ta thấy sự chênh lệch giữa các kịch bản KB2 và KB3 là không nhiều, các kịch bản ứng với lượng mưa B2 nhưng NBD năm 2030 là B1 và A1F1 chênh lệch ít.
So sánh các kịch bản gốc KB1 với các kịch bản KB2; KB3; thì mức độ tăng mặn tăng lên không lớn lắm tại các Trạm Nguyễn Văn Trỗi, Cầu Đỏ, Cẩm Lệ. Điều này cho ta thấy với lượng mưa và NBD đến năm 2030 chưa ảnh hưởng nhiều đến việc nhiễm mặn. Tuy nhiên, khi so sánh KB1 với KB4; KB5; KB6; thì mức độ nhiễm mặn tăng lên rất nhiều, cao nhất đến 28,320/00 và như vậy một phần diện tích giáp biển có độ mặn gần bằng độ mặn của nước biển hay cách khác nói rằng nước biển dâng và xâm nhập mặn gây ra mất đi một phần diện tích đất của lưu vực này. Điều này hoàn toàn phù hợp với các cảnh báo về các vấn đề BĐKH và NBD trên toàn thế giới, trong đó có Việt Nam mà cụ thể là hạ lưu lưu vực Vu Gia – Thu Bồn.
4.4.2. Đề xuất các giải pháp phòng chống XNM trong điều kiện BĐKH và NBD
- Xây dựng một đập dâng hoặc cống ngăn mặn để cắt mặn, nâng cao khả năng lấy nước cho nàh máy nước Cầu Đỏ.
- Xây mới hoặc chuyển vị trí nhà máy nước dịch lên thượng nguồn, có thể chọn đoạn ngã 3 sông Yên để xây dựng
- Xây dựng đập dâng hoặc cống điều tiết ngăn mặn cho sông Vĩnh Điện, vì hệ thống sông này có nguy cơ nhiễm mặn rất cao và kéo sâu vào sông dài hơn 30 Km.
- Nạo vét chỉnh trị sông Quảng Huế nhằm đưa nước từ Thu Bồn về Vu Gia, giảm mặn cho Vu Gia trong đó có nhà máy nước Cầu Đỏ
+ Nhóm giải pháp phi công trình:
- Trồng rừng để đảm bảo nguồn sinh thủy ở thượng nguồn lưu vực sông Vu Gia –Thu Bồn, tăng lưu lượng đến trong mùa kiệt giúp đẩy mặn.
- Vận hành cống xả đáy của hệ thống đập dâng như An Trạch, Thanh Quýt,vận hành liên hồ chứa của các thủy điện, thủy lợi thượng nguồn một cách khoa học, chịu sự giám sát chặc chẽ và cân bằng các lợi ích giữa các lĩnh vực, các ngành kinh tế, các địa phương nhằm đưa nước ngọt về hạ lưu để đẩy mặn.
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
Kết luận:
Áp dụng MIKE 1, mô phỏng dự báo cho 6 kịch bản về ảnh hưởng của BĐKH và NBD dẫn đến xâm nhập mặn hạ lưu sông Vu Gia – Thu Bồn. Qua đó, có thêm kiến thức về bài toán lan truyền mặn cũng như đưa ra được các dự báo về tình hình nhiễm mặn trong tương lai cho vùng nghiên cứu, từ đó đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu sự ảnh hưởng của việc xâm nhập mặn cho hạ lưu sông Vu Gia – Thu Bồn
Sau khi hoàn thành luận văn này, một lần nữa khẳng định BĐKH và NBD ảnh hưởng nghiêm trọng đến vấn đề xâm nhập mặn. Tuy nhiên, để có kết quả tốt hơn, cần có sự đầu tư, nghiên cứu mang tính tổng hợp mà trong đó vấn đề BĐKH và NBD phải là một trong những yếu tố không thể bỏ qua.
Kiến nghị:
Từ kết quả nghiên cứu trong luận văn này, kính đề nghị các cấp, các nghành cùng nhau quan tâm đến vấn đề xâm nhập mặn trong tương lai do BĐKH và NBD tạo nên, từ đó có mục tiêu và giải pháp cũng như qui hoạch chiến lược một cách khoa học, phù hợp với diễn biến BĐKH trên toàn cầu, Lãnh thổ Việt Nam, lưu vực Vu Gia – Thu Bồn nhất là Thành Phố Đằ Nẵng.
Trong các giải pháp để ngăn mặn không thể có một giải pháp toàn mỹ, nên việc cân đối sử dụng các giải pháp sao cho cân bằng giữa các lợi ích về kinh tế, khoa học, kỹ thuật cũng như quyền lợi giữa các Ngành, các địa phương, các nhu cầu thực tế. Nên cần sự hợp tác nghiên cứu chuyên sâu của các Nhà khoa học, Kinh tế , kỹ thuật… để tìm ra giải pháp tối ưu nhất.
Cần kết hợp nhiều giải pháp một lúc, trong đó có thể áp dụng các giải pháp công trình kết hợp với các giải pháp phi công trình nhằm đem lại hiệu quả cao hơn. Từ đó xây dựng các kế hoạch phát triển bền vững, thay đổi tư duy, đáp ứng và thích nghi với BĐKH và NBD ảnh hưởng xâm nhập mặn, phù hợp với quy hoạch phát triển và tăng trưởng xanh của thành phố Đà nẵng cũng như các vùng phụ cận và trong lưu vực.
Hạn chế của luận văn là ngoài việc lưu lượng dòng chảy đến của lưu vực VGTB chịu sự ảnh hưởng của BĐKH và NBD thì hiện tại thượng ngồn của hệ thống sông đã và đang xây dựng rất nhiều các công trình Thủy điện, Thủy lợi, trong đó vào mùa kiệt các hồ chứa tích nước làm cho suy giảm dòng chảy đến vùng hạ lưu nên gây thêm tình hình xâm nhập mặn gia tăng. Việc xây dựng các công trình thượng nguồn, sự suy giảm nhanh chóng và đáng lo ngại của rừng đầu nguồn, cộng với việc nhiều công trình sau khi phát điện đã chuyển dòng sang lưu vực khác làm thay đổi chế độ thủy lực, và nhất là việc vận hành hệ thống liên hồ chưa được giám sát chặc chẽ và khoa học, chưa cân bằng lợi ích chung của toàn xã hội…. càng làm cho việc tính toán xâm nhập mặn gặp nhiều khó khăn cũng như kết quả chưa thật sự chính xác.
E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\XAY DUNG CONG TRINH THUY\NGUYEN NHAT DUONG
