Đánh giá ảnh hưởng của diễn biến mặn trên các mô hình canh tác khác nhau ở vùng đất nhiễm mặn thuộc huyện Cần Giuộc bằng mô hình Hydrus 1D

Nghiên cứu Đánh giá ảnh hưởng của diễn biến mặn trên các mô hình canh tác khác nhau ở vùng đất nhiễm mặn thuộc huyện Cần Giuộc bằng mô hình Hydrus 1D nhằm đánh giá ảnh hưởng của diễn biến mặn trên các mô hình canh tác khác nhau bằng mô hình mô phỏng Hydrus 1D để tìm kiếm giải pháp canh tác hợp lý trên các điều kiện tự nhiên của khu vực. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung!

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA DIỄN BIẾN MẶN TRÊN CÁC MƠ HÌNH CANH TÁC KHÁC NHAU Ở VÙNG ĐẤT NHIỄM MẶN THUỘC HUYỆN CẦN GIUỘC BẰNG MƠ HÌNH HYDRUS 1D Nguyễn Ngọc Thy Đại học Nơng lâm TPHCM Võ Khắc Trí Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam Hồng Quang Huy HaskoningDHV Vietnam Ltd Tóm tắt: Đồng sông Cửu long chịu tác động mạnh biến đổi khí hậu vùng cửa sông ven biển Vào mùa khô, thủy triều tiến sâu vào nội đồng gây nhiễm mặn nguồn nước đất ảnh hưởng đến việc canh tác nơng nghiệp Thêm vào việc chuyển đổi cấu trồng canh tác thủy sản thất bại làm nhiễm số lớn diện tích khó phục hồi Vì việc nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng diễn biến mặn mơ hình canh tác khác mơ hình mơ Hydrus 1D [1] để tìm kiếm giải pháp canh tác hợp lý điều kiện tự nhiên khu vực Từ khóa: Vùng cửa sơng ven biển, Xâm nhập mặn, Mơ hình canh tác, Mơ hình mơ Hydrus 1D Summary: The Mekong Delta is currently being strongly affected by climate change, especially in the coastal estuaries In the dry season, the tide intrudes deep into the inland, causing salinization of water sources and soils, affecting agricultural cultivation In addition, the restructuring of crops and failed aquaculture have polluted a large number of areas that are difficult to recover Therefore, this study aims to evaluate the influence of salinity changes on different farming models by using the 1D Hydrus simulation model to find a reasonable farming solution on the natural conditions of the area Keywords: Coastal estuary, saline intrusion, farming model, 1D Hydrus simulation model ĐẶT VẤN ĐỀ * Huyện Cần Giuộc thuộc tỉnh Long An cửa ngõ tình ĐBSCL, vùng đồng cửa sơng chịu nhiều tác động thị hóa biến đổi khí hậu (xâm nhập mặn, hạn…) sản xuất nông nghiệp Đây địa phương nằm dự án phát triển nông nghiệp đặc biệt nuôi trồng thủy sản, trồng trọt tỉnh đa dạng loại hình nơng nghiệp điển hình Trong năm gần đây, ảnh hưởng rõ nét biến động sử dụng đất nông Ngày nhận bài: 05/11/2021 Ngày thông qua phản biện: 21/02/2022 nghiệp (việc chuyển đổi sang nuôi trồng thủy sản) thất bại ảnh hưởng xâm nhập mặn tác động lớn làm diện tích số vùng nông nghiệp đất bị nhiễm mặn tác động đến phát triển kinh tế xã hội địa phương Việc nghiên cứu tnhằm đánh giá ảnh hưởng diễn biến mặn mơ hình canh tác khác mơ hình mơ Hydrus 1D [1] để tìm kiếm giải pháp canh tác hợp lý điều kiện tự nhiên khu vực CƠ SỞ NGHIÊN CỨU CỦA MƠ HÌNH Ngày duyệt đăng: 05/4/2022 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 71 - 2022 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HYDRUS 1D Trong hệ thống “đất - trồng - khí hậu” có liên kết nước đất, chất hịa tan (muối), nước ngầm nơng trồng ruộng phức tạp với tác động mưa, bốc nước tưới (Hình 1) Việc đánh giá tương tác yếu tố thông qua đo đạc thực địa khó khăn tốn nhiều cơng sức Ngồi ra, biến động chất tan thường nhỏ không dễ phát mùa sinh trưởng Vì mơ hình mơ chuyển động nước đất, vận chuyển chất tan hấp thụ nước trồng cung cấp thêm thông tin mà thực từ đo đạc trường vào/mất đơn vị thể tích (sink/ source term) (m3/m3.phút); α: góc tạo dịng chảy NDĐ trục thẳng đứng (α=0º dòng chảy thẳng đứng, 90º - dòng chảy ngang, 0º < α < 90º - dịng chảy nghiêng); K: hệ số thấm khơng bão hịa (m/phút) Việc giải phương trình (1) thực điều kiện đầu điều kiện biên mối quan hệ thủy lực hệ số thấm K(h) độ ẩm θ(h) theo chiều cao cột nước xác định cụ thể Do việc xác định độ ẩm liên quan trực tiếp đến cấu tạo kết cấu đất, gián tiếp liên quan đến phân bố kích thước lỗ rỗng nên biểu thức độ ẩm θ(h), hệ số nhả nước theo chiều cao cột nước Se(h) biểu thức hệ số thấm K(h) sử dụng nghiên cứu mơ tả theo phương trình Van Genuchten (Maas, E.V & Hoffman, G.J, 1977) [4]: 𝜃 −𝜃  (h)  { S e ( h)  Hình 1: Sơ đồ hóa thành phần dịng chảy hệ thống đất - trồng -khí hậu 𝑠 𝑟 𝜃𝑟 + [1+|𝛼ℎ| 𝑛 ]𝑚 ℎ1 (4) Trong đó: θr θs: độ ẩm tự nhiên độ bão hòa (m3/m3); Ksat: hệ số thấm bão hòa (m/phút); α: hệ số rỗng (không thứ nguyên); n: số phân bố kích thước lỗ rỗng; l: thơng số kết nối lỗ rỗng giả định 0.5 - giá trị trung bình cho nhiều loại đất qi   K dh dx (5) Khi đó, vận tốc nước qua lỗ rỗng xác định: vi  qi   TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 71 - 2022 K dh  dx (6) KHOA HỌC 2.2 Phương trình lan truyền chất  D Trong Hydrus 1D, trình lan truyền chất tan điều kiện bão hòa khác xác định theo phương trình (M.J Hendry and G.D Buckland,1990) [5]: C S C  C qC    D   t t x x (7) Trong đó:  : thơng số tính cho dạng phản ứng khác nhau; D: hệ số phân tán xác định theo công thức sau: Dv (8) Với 𝜆: độ phân tán dọc; v: vận tốc nước qua lỗ rỗng trung bình Mối quan hệ nồng độ chất hòa tan nồng độ chất hòa tan bị hấp phụ Hydrus 1D mô tả theo dạng tổng quát đường đẳng nhiệt hấp thụ thể qua dạng phương trình: Freundlich, Langmuir, Linear, Freundlich-Langmuir hỗn hợp Trong đó, dạng hấp phụ tuyến tính mơ tả đại diện chung sau: CS  K d C Với phụ Kd : (9) hệ số phân vùng hấp CÔNG NGHỆ C  qC  qtop (t )C top (t ) x (12) Với qtop Ctop: lưu lượng dòng chảy nồng độ chất hòa tan x = L Để đánh giá kết tối ưu hai thông số thống kê sử dụng để so sánh trực tiếp mơ hình để đánh giá tương quan tốt thông số tối ưu hệ số xác định (R 2) sai số Nash Sutcliffe (NSE):  O  z , t   E  z , t , b   N R  i 1 j i j i (13)  O z, t   tb  N i 1 j i  O z, t   E z, t , b  N NSE  1.0  i 1 j i j i i 1 (O j z, ti   tb)2 N (14) Trong đó: N tổng số bước thời gian, Oj (z, t) số liệu quan trắc Ej (z, t, b) số liệu ước tính Khi giá trị tốt: 0,75< NSE