i LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dướ[.]
LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Chữ ký Phạm Thị Lan Hương i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian làm Luận văn tốt nghiệp, với nỗ lực phấn đấu thân hướng dẫn tận tình TS Hồ Việt Cường, PGS.TS Trần Thanh Tùng cán thuộc Trung tâm Nghiên cứu động lực Sơng- Phịng thí nghiệm trọng điểm quốc gia động lực học sông biển, ban chủ nhiệm đề tài KC.08.05/16-20 “Nghiên cứu đánh giá xu diễn biến, tác động hạn hán, xâm nhập mặn phát triển kinh tế- xã hội vùng đồng sơng Hồng- Thái Bình đề xuất giải pháp ứng phó”, em hồn thành luận văn tốt nghiệp mình, với đề tài: “Nghiên cứu diễn biến xâm nhập mặn cửa sông vùng đồng sông Hồng – Thái Bình có xét tới tác động biến đổi khí hậu” Thời gian làm Luận văn tốt nghiệp khoảng thời gian vô quý giá để em có điều kiện hệ thống lại kiến thức học giúp em biết cách áp dụng lý thuyết vào thực tế Đây Luận văn tốt nghiệp sử dụng tài liệu thực tế vận dụng tổng hợp kiến thức học Dù thân cố gắng thời gian hạn chế trình độ nên Luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em kính mong bảo, hướng dẫn, giúp đỡ thầy cô giáo giúp cho Luận văn em hồn chỉnh hơn, từ kiến thức chun mơn hoàn thiện nâng cao Em xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu luận văn Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƯƠNG I TỔNG QUAN .5 1.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu 1.1.1 Đặc điểm hệ thống sông 1.1.2 Đặc điểm khí tượng, khí hậu 1.1.3 Đặc điểm thủy văn, dòng chảy 11 1.1.4 Đặc điểm hải văn 13 1.1.5 Hiện trạng xâm nhập mặn khu vực nghiên cứu 15 1.2 Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn Việt Nam 17 1.2.1 Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn Việt Nam 17 1.2.2 Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn có xét tới tác động BĐKH NBD 18 1.2.3 Tình hình nghiên cứu khu vực đồng sơng Hồng – Thái Bình 19 1.3 Tổng quan biến đổi khí hậu khu vực đồng sơng Hồng – Thái Bình 20 1.3.1 Khái niệm chung biến đổi khí hậu 20 1.3.2 Kịch biến đổi khí hậu nước biển dâng Việt Nam năm 2016 21 1.3.3 Biểu biến đổi khí hậu khu vực đồng sơng Hồng - Thái Bình 26 1.4 Kết luận chương I 28 CHƯƠNG THIẾT LẬP MƠ HÌNH TỐN MƠ PHỎNG XÂM NHẬP MẶN CHO VÙNG ĐỒNG BẰNG SƠNG HỒNG - THÁI BÌNH 29 2.1 Phân tích, lựa chọn cơng cụ tính tốn 29 2.1.1 Các công cụ nghiên cứu dự báo cảnh báo xâm nhập mặn 29 2.1.2 Lựa chọn mơ hình mơ xâm nhập mặn 30 2.1.3 Giới thiệu sở lý thuyết mơ hình 31 2.2 Các số liệu phục vụ thiết lập mơ hình xâm nhập mặn cho khu vực nghiên cứu 36 2.2.1 Tài liệu địa hình 37 2.2.2 Tài liệu khí tượng, thủy văn 38 2.3 Xây dựng mơ hình xâm nhập mặn cho khu vực nghiên cứu 38 iii 2.3.1 Thiết lập mơ hình chiều 38 2.3.2 Thiết lập mơ hình chiều vùng cửa sông, ven biển 40 2.3.3 Thiết lập mơ hình kết nối 1-2 chiều 41 2.4 Hiệu chỉnh kiểm định mô hình 43 2.4.1 Lựa chọn thời gian hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 43 2.4.2 Vị trí hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 44 2.4.3 Ngun tắc hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình 45 2.4.5 Bộ thơng số kiểm định, hiệu chỉnh mơ hình 46 2.4.4 Kết hiệu chỉnh mơ hình 49 2.4.5 Kết kiểm định mơ hình 53 2.5 Kết luận chương II 57 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN, DỰ BÁO DIỄN BIẾN XÂM NHẬP MẶN TẠI CÁC CỬA SÔNG TRONG KHU VỰC NGHIÊN CỨU 58 3.1 Xây dựng kịch nghiên cứu xâm nhập mặn khu vực cửa sơng điều kiện biến đổi khí hậu nước biển dâng 58 3.1.1 Kịch trạng 58 3.1.2 Kịch biến đổi khí hậu nước biển dâng đến năm 2030 60 3.1.3 Kịch biến đổi khí hậu nước biển dâng đến năm 2050 62 3.2 Tính tốn mơ diễn biến xâm nhập mặn cửa sông khu vực theo kịch 63 3.2.1 Diễn biến xâm nhập mặn cửa sông điều kiện trạng 63 3.2.2 Diễn biến xâm nhập mặn cửa sông điều kiện tác động BĐKH NBD đến năm 2030 68 3.2.3 Diễn biến xâm nhập mặn cửa sông điều kiện tác động BĐKH NBD đến năm 2050 71 3.3 Phân tích, đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu nước biển dâng đến diễn biến xâm nhập mặn vùng đồng sơng Hồng- Thái Bình 74 3.3.1 Diễn biến mặn vùng cửa sông 74 3.3.2 Diễn biến chiều dài xâm nhập mặn sông 77 3.4 Định hướng đề xuất giải pháp ứng phó với xâm nhập mặn 80 3.4.1 Các giải pháp cơng trình 80 3.4.2 Các giải pháp phi cơng trình 81 3.4 Kết luận chương III 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1- Đặc trưng hình thái số sơng hệ thống sơng Hồng – sơng Thái Bình[1] .6 Bảng 1- Biến động lượng nước trung bình năm số vị trí[1] 12 Bảng 1- Chiều sâu xâm nhập mặn 1‰ sông năm 2014 16 Bảng 1- Chiều sâu xâm nhập mặn 1‰ 4‰ sông năm 2015 16 Bảng 1- Chiều sâu xâm nhập mặn 1‰, 4‰ sông năm 2016 .17 Bảng 1- Đánh giá kiểm nghiệm thống kê xu biến đổi mực nước biển trung bình 28 Bảng 2- Thống kê số lượng mặt cắt dùng để tính tốn[1] 37 Bảng 2- Danh sách trạm biên lưu lượng 38 Bảng 2- Thơng tin kết nối mơ hình 1-2D 41 Bảng 2- Danh sách trạm hiệu chỉnh, kiểm định thủy lực 44 Bảng 2- Danh sách vị trí hiệu chỉnh kiểm định 44 Bảng 2- Bộ thông số nhám chi tiết cho đoạn sông 47 Bảng 2- Bộ thông số mô đun khuếch tán lan truyền mặn cho đoạn sông 48 Bảng 2- Kết hiệu chỉnh mực nước 51 Bảng 2- Kết hiệu chỉnh lưu lượng 52 Bảng 2- 10 Đánh giá sai số hiệu chỉnh mơ hình lan truyền mặn 52 Bảng 2- 11 Kết kiểm định mực nước 55 Bảng 2- 12 Kết kiểm định lưu lượng .56 Bảng 2- 13 Đánh giá sai số kiểm định mơ hình lan truyền mặn 57 Bảng 3- Biên lưu lượng thực đo trạm thủy văn ứng với kịch trạng 60 Bảng 3- Kết tính tốn dịng chảy trung bình tháng mùa kiệt trạm thủy văn dảnh hưởng BĐKH đến năm 2030 61 Bảng 3- Biên lưu lượng ngày trạm thủy văn đến năm 2030 62 Bảng 3- Biên lưu lượng ngày trạm thủy văn tính đến năm 2050 63 Bảng 3- Độ mặn vị trí tuyến sơng đồng sơng HồngThái Bình ứng với kịch trạng 66 Bảng 3- Độ mặn vị trí dọc tuyến sơng đồng sơng HồngThái Bình ứng với KB BĐKH 2030 70 Bảng 3- Độ mặn vị trí dọc tuyến sơng đồng sơng HồngThái Bình ứng với KB BĐKH 2050 73 Bảng 3- Độ mặn lớn vùng cửa sơng hệ thống sơng Hồng- Thái Bình .75 Bảng 3- 10 Sự thay đổi chiều dài xâm nhập mặn kịch 77 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2- Các ứng dụng kết nối tiêu chuẩn 35 Hình 2- Một ứng dụng kết nối bên 36 Hình 2- Sơ đồ thủy lực hệ thống sơng Hồng – Thái Bình 39 Hình 2- Các cơng trình lấy nước hệ thống sơng Hồng- Thái Bình 40 Hình 2- Lưới tính, địa hình tính tốn khu vực nghiên cứu 41 Hình 2- Sơ đồ mơ kết nối mơ hình 1-2D 42 Hình 2- Vị trí trạm hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 45 Hình 2- So sánh mực nước trường hợp hiệu chỉnh 51 Hình 2- So sánh độ mặn trạm kiểm tra trường hợp hiệu chỉnh 52 Hình 2- 10 So sánh mực nước vị trí trạm kiểm tra trường hợp kiểm định 55 Hình 2- 11 So sánh độ mặn trạm kiểm tra trường hợp kiểm định 57 Hình 3- Đường tần suất dòng chảy mùa kiệt trạm Sơn Tây 1988-2015 59 Hình 3- Chiều dài xâm nhập mặn đồng sơng Hồng- Thái Bình ứng với kịch trạng 64 Hình 3- Bản đồ diễn biến xâm nhập mặn vùng hạ du lưu vực sơng Hồng – Thái Bình ứng với kịch trạng 65 Hình 3- Vị trí số cống lấy nước đồng sông Hồng- Thái Bình 66 Hình 3- Nồng độ mặn số vị trí cống lưu vực sơng Hồng – Thái Bình ứng với kịch trạng 67 Hình 3- Chiều dài xâm nhập mặn đồng sơng Hồng- Thái Bình ứng với kịch biến đổi khí hậu năm 2030 68 Hình 3- Bản đồ diễn biến xâm nhập mặn vùng hạ du lưu vực sơng Hồng- Thái Bình ứng với kịch BĐKH NBD năm 2030 69 Hình 3- Nồng độ mặn số vị trí cống quan trọng lưu vực sơng Hồng – Thái Bình ứng với kịch BĐKH&NBD đến năm 2030 71 Hình 3- Chiều dài xâm nhập mặn đồng sơng Hồng- Thái Bình ứng với kịch biến đổi khí hậu năm 2050 71 Hình 3- 10 Bản đồ diễn biến xâm nhập mặn vùng hạ du lưu vực sơng Hồng- Thái Bình ứng với kịch BĐKH NBD năm 2050 72 Hình 3- 11 Nồng độ mặn số cơng lưu vực sơng Hồng – Thái Bình ứng với kịch BĐKH&NBD đến năm 2050 74 Hình 3- 12 Nồng độ mặn cửa sơng trích theo mặt cắt ngang ứng với kịch lưu vực sông Hồng – Thái Bình 76 Hình 3- 13 Chiều dài xâm nhập mặn tuyến sơng lưu vực sơng Hồng – Thái Bình 78 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu NBD Nước biển dâng NTTS Nuôi trồng thủy sản PTNT Phát triển nông thôn RCP2.6 Kịch nồng độ khí nhà kính thấp RCP4.5 Kịch nồng độ khí nhà kính trung bình thấp RCP8.5 Kịch nồng độ khí nhà kính cao SXNN Sản xuất nơng nghiệp XNM Xâm nhập mặn vii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Biến đổi khí hậu (BĐKH) thách thức lớn toàn nhân loại kỷ 21 kỷ BĐKH đã, làm thay đổi toàn diện, sâu sắc trình phát triển an ninh toàn cầu như: lương thực, nước, lượng, vấn đề văn hóa, xã hội, mơi trường Theo dự báo nhà khoa học tình hình phát thải khí nhà kính khơng giảm vào năm 2030 nồng độ khí CO2 khí tăng gấp đôi so với thời kỳ tiền công nghiệp khoảng 700 ppm Hiệu ứng nhà kính làm nhiệt độ trái đất tăng lên kéo theo hàng loạt yếu tố khí hậu khác lượng mưa, độ ẩm, nhiệt độ, xạ… thay đổi theo Kết nghiên cứu Ngân hàng giới (WB) nhiều tổ chức Quốc tế cho thấy, Việt Nam xem nước bị ảnh hưởng nặng nề biến đổi khí hậu tồn cầu Theo kịch BĐKH cho Việt Nam công bố năm 2016, đến năm 2100 nhiệt độ trung bình tăng khoảng 2-30C, mực nước biển trung bình dâng 1,0m Các tượng khí hậu cực đoan diễn thường xuyên bất thường hơn, hậu kéo theo nước biển dâng, xói lở bờ biển, xâm nhập mặn, bão, áp thấp nhiệt đới, mưa lớn gây lũ, hạn hán, nắng nóng, rét đậm, … diễn biến ngày khắc nghiệt Dưới tác động biến đổi khí hậu hoạt động khai thác sử dụng nước bất hợp lý, làm cho tình hình hạn hán, xâm nhập mặn ngày diễn biến phức tạp Phạm vi khu vực khô hạn gia tăng, xâm nhập mặn lấn sâu vào vùng đồng gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng lượng nước cấp cho nhu cầu nước sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp ngành kinh tế khác[2] Hiện tượng nước biển dâng có tác động tiêu cực đến bờ biển, xâm nhập mặn ngày tồi tệ, đặc biệt khu vực cửa sơng – ven biển, vấn đề biến đổi khí hậu – nước biển dâng với mực nước tuyến sông vùng hạ du đồng Bắc Bộ có xu bị hạ thấp, làm cho mức độ xâm lấn mặn ngày gia tăng mùa kiệt thách thức lớn cho ngành thủy lợi Theo số liệu đo đạc, khảo sát Bộ Nông nghiệp PTNT, Bộ Tài nguyên Môi trường tỉnh khu vực cho thấy: Trên hệ thống sông Hồng – Thái Bình dịng chảy mùa kiệt bị suy giảm mạnh, thực tế từ năm 2001 trở lại cho thấy mực nước sông Hồng Hà Nội từ tháng 12 đến tháng thấp trung bình nhiều năm từ 0,51,1m Điển hình mực nước sơng Hồng hạ thấp xuống đến cao trình +0,1m vào ngày 21/2/2010 Lưu lượng dòng chảy hạ du giảm, mực nước sông vùng đồng bị hạ thấp, nước biển dâng cao kết hợp triều cường tạo điều kiện cho nước biển lấn sâu vào lục địa dẫn đến tình trạng xâm nhập mặn diễn diện rộng ngày phức tạp Từ đến cuối mùa khô, lượng nước từ thượng lưu đổ ngày giảm thời kì xâm nhập mặn nội địa vùng ven biển sông Hồng – Thái Bình đạt cực đại Chiều sâu xâm nhập mặn từ 25km đến 40km tính từ cửa biển tùy theo đặc điểm sông phụ thuộc vào điều tiết hồ chứa vào thời kỳ Liên tiếp năm từ 2003 trở lại đây, nước mặn lấn sâu vào sông địa bàn tỉnh Hải Phịng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình, Ranh giới mặn 1‰ xâm nhập ngày sâu vào tuyến sông Hồng, Ninh Cơ, Trà Lý, Văn Úc, Thái Bình, Đáy Đặc biệt, tháng 1/2006, mặn xâm nhập sâu đến mức kỷ lục: Trên sông Hồng mặn lấn sâu đến cửa cống Hạ Miêu I với độ mặn 7,2‰ cách biển 26km; sông Ninh Cơ, mặn lấn sâu đến cửa cống Múc với độ mặn 1,7‰, cách biển tới 37km; sơng Đáy mặn đến cửa cống Bình Hải I với độ mặn 5‰, cách biển 18km Độ mặn vượt nồng độ cho phép tiêu chuẩn nước cấp phục vụ cho sản xuất nông nghiệp thủy sản gây thiệt hại lớn cho khu vực này[3] Vì vậy, để đánh giá thực trạng tình hình diễn biến xâm nhập mặn khu vực hạ du đồng sơng Hồng – Thái Bình, học viên lựa chọn đề tài luận văn “Nghiên cứu diễn biến xâm nhập mặn cửa sông vùng đồng sơng Hồng – Thái Bình có xét tới tác động biến đổi khí hậu” với mong muốn đóng góp số kết nghiên cứu mới, làm sở khoa học để đề xuất giải pháp - biện pháp thích hợp nhằm ứng phó hiệu với tác động bất lợi xâm nhập mặn khu vực Mục tiêu luận văn Mục đích nghiên cứu tính tốn mơ diễn biến xâm nhập mặn khu vực cửa sông vùng ven biển đồng sông Hồng – Thái Bình có xét tới ảnh Sơng Thái Bình Cống Quang Hưng 32 5.32 0.39 Cống Trung Trang 33 4.89 0.35 Cửa sông 20.00 19.49 Cống Trọi 17 18.38 4.20 Cống Rỗ Mới 19 17.69 3.04 Cống Rỗ Cũ 21 17.47 2.71 Hình 3- 11 Nồng độ mặn số cơng lưu vực sơng Hồng – Thái Bình ứng với kịch BĐKH&NBD đến năm 2050 3.3 Phân tích, đánh giá ảnh hưởng biến đổi khí hậu nước biển dâng đến diễn biến xâm nhập mặn vùng đồng sông Hồng- Thái Bình 3.3.1 Diễn biến mặn vùng cửa sơng Độ mặn biến đổi theo chiều dài dòng chảy độ sâu dòng nước Độ mặn khác vị trí mặt cắt ngang sơng giảm dần từ biển vào sơng ngịi, kênh rạch sóng triều vào sâu sông biến dạng biên độ giảm dần Mặn xâm nhập vào sông dạng khuếch tán – thường có dạng hình 74 “nêm”, không đồng thủy trực (chiều sâu dịng nước) mặt cắt ngang sơng Sự phân bố độ mặn theo độ sâu dòng nước mặt cắt ngang sông, tốc độ xâm nhập độ dài xâm nhập phụ thuộc vào yếu tố lượng nước từ thượng nguồn đổ về, độ lớn thủy triều, đặc điểm thủy lực, địa hình lịng sơng, cửa sơng yếu tố khí tượng thủy văn khác, đặc biệt gió, sóng biển Độ mặn lớp nước sát đáy sông lớn so với lớp mặt Nếu chia lớp nước sông thành lớp: Lớp đáy, lớp lớp mặt, ta thấy độ mặn lớp mặt thấp lớp đáy, lớp đáy có độ mặn cao Nguyên nhân dẫn tới chênh lệch tỷ trọng nước biển nằm khoảng 1.020 tới 1.030 kg/m³ bề mặt sâu lịng đại dương, áp suất cao, nước biển đạt tỷ trọng riêng tới 1.050 kg/m³ hay cao Như nước biển nặng nước (nước tinh khiết đạt tỷ trọng riêng tối đa 1.000 g/ml nhiệt độ 4°C) trọng lượng bổ sung muối tượng điện giải Địa hình yếu tố ảnh hưởng đến độ mặn, địa hình sâu độ mặn cao ngược lại Dưới tác động biến đổi khí hậu nước biển dâng, độ mặn trích mặt cắt ngang sông cách cửa sông từ đến km thay đổi không nhiều Kịch biến đổi khí hậu nước biển dâng năm 2050 có nồng độ mặn cao hầu hết tuyến sông, chênh lệch nồng độ mặn lớn kịch từ 00.95‰ Bảng 3- Độ mặn lớn vùng cửa sông hệ thống sông Hồng- Thái Bình STT Vị trí mặt cắt Khoảng cách đến cửa sông (km) Sông Hồng Sông Đáy 5 Sông Ninh Cơ Sông Trà Lý Sơng Thái Bình Tọa độ X Y 659410 660039 614903 615896 626273 626579 663696 663457 667313 667566 2247067 2247793 2211416 2211080 2219178 2219110 2264407 2265238 2282002 2282272 75 Độ mặn lớn (‰) KB KB KBHT BĐKH BĐKH 2030 2050 24.67 24.67 24.68 20.10 20.12 20.12 24.87 24.88 24.91 24.95 24.98 25.00 19.68 19.72 19.81 Sông Văn Úc Sông Lạch Tray 3 Sông Cấm Sông Đá Bạch 675578 675822 678744 678873 677606 677836 682917 684392 2289302 2289702 2300761 2301207 2309180 2309660 2319192 2319222 27.89 27.91 27.93 27.73 27.93 27.93 25.75 25.83 26.70 27.75 27.76 27.79 Hình 3- 12 Nồng độ mặn cửa sơng trích theo mặt cắt ngang ứng với kịch lưu vực sông Hồng – Thái Bình 76 3.3.2 Diễn biến chiều dài xâm nhập mặn sơng Qua tính tốn mơ q trình xâm nhập mặn cho tồn hệ thống sơng Hồng- Thái Bình mơ hình Mike với phương pháp mô thủy lực mô khuếch tán lan truyền mặn ứng với kịch trạng, kịch biến đổi khí hậu nước biển dâng đến năm 2030, 2050 thu kết bảng sau: Bảng 3- Sự thay đổi chiều dài xâm nhập mặn kịch TT Tên sông Đáy Ninh Cơ Hồng Trà Lý Thái Bình Văn Úc Cấm Lạch Tray Đá Bạch Chiều dài mặn 1‰ 4‰ 1‰ 4‰ 1‰ 4‰ 1‰ 4‰ 1‰ 4‰ 1‰ 4‰ 1‰ 4‰ 1‰ 4‰ 1‰ 4‰ Khoảng cách mặn lấn thêm so với KBHT (km) BĐKH BĐKH BĐKH BĐKH 2030 2030 2050 2050 49.9 55.0 5.4 10.5 34.3 35.4 0.9 2.0 44.5 52.2 0.7 8.4 32.9 36.3 2.3 5.7 41.1 42.8 0.7 2.4 36.1 37.4 1.4 2.8 46.4 47.6 0.6 1.8 40.7 42.0 0.7 2.0 36.3 40.0 0.6 4.3 31.1 32.1 0.4 1.4 44.7 45.9 1.5 2.7 34.0 37.1 0.1 3.3 41.6 42.7 0.6 1.7 37.3 37.3 1.4 1.5 34.3 39.3 1.8 6.8 28.2 28.2 1.4 1.4 39.3 40.0 1.2 1.9 34.8 34.8 1.4 1.4 Khoảng cách xâm nhập mặn (km) KBHT 44.5 33.4 43.8 30.5 40.4 34.7 45.8 40.0 35.7 30.8 43.2 33.9 41.0 35.8 32.5 26.8 38.1 33.4 Ảnh hưởng BĐKH-NBD mùa kiệt có tác động trái chiều, lượng mưa, lưu lượng nước đến bị suy giảm mực nước biển lại tăng lên dẫn đến diễn biến chế độ thủy lực tuyến sông phức tạp Chiều dài xâm nhập mặn ứng với kịch trạng biến đổi khí hậu- nước biển dâng giai đoạn sau: - Chiều dài xâm nhập mặn ứng với độ mặn 1‰ sông điều kiện khí tượng thủy văn chịu tác động BĐKH- NBD năm 2030 so với kịch trạng tăng 77 lên từ 0.6 ÷ 5.4km Ứng với độ mặn 4‰ chiều dài xâm nhập mặn tăng lên từ 0.15 ÷ 2.31km - Chiều dài xâm nhập mặn ứng với độ mặn 1‰ sông điều kiện khí tượng thủy văn chịu tác động BĐKH- NBD năm 2050 so với kịch trạng tăng lên từ 1.69 ÷ 10.51km Ứng với độ mặn 4‰ chiều dài xâm nhập mặn tăng lên từ 1.35 ÷ 5.73km Tại vị trí nồng độ mặn sông năm dự báo so với trạng sau: Đến năm 2030 nồng độ mặn thời điểm triều cường tăng khoảng ÷ 1.23‰; thời điểm triều độ muối tăng khoảng ÷ 0.7‰ Đến năm 2050 nồng độ muối thời điểm triều cường tăng khoảng ÷ 2.84‰; thời điểm triều độ muối tăng khoảng ÷ 1.71‰ Hình 3- 13 Chiều dài xâm nhập mặn tuyến sơng lưu vực sơng Hồng – Thái Bình 78 Nhận thấy tác động biến đổi khí hậu nước biển dâng mặn tăng chiều dài nồng độ hầu hết tuyến sông thuộc hệ thống sơng Hồng- Thái Bình Kịch biến đối khí hậu nước biển dâng năm 2050 có nồng độ mặn chiều dài lớn so với kịch cịn lại cụ thể là: Sơng Đáy: Khoảng cách xâm nhập mặn kịch BĐKH 2050 tăng thêm 10.5km so với kịch trạng, kịch BĐKH năm 2030 tăng 5.4km so với kịch trạng Phạm vi ảnh hưởng xâm nhập mặn xa qua ngã ba với sông Đào Nam Định Sông Ninh Cơ: Khoảng cách xâm nhập mặn vào sâu vào sông, khoảng 52 km kịch BĐKH năm 2050 lớn kịch trạng 8.4km, kịch BĐKH năm 2030 tăng 0.7 km so với kịch trạng Phạm vi ảnh hưởng xâm nhập mặn đến ngã ba với sông Hồng Sông Hồng: Kịch BĐKH năm 2050 có khoảng cách xâm nhập mặn lớn nhất, kịch BĐKH năm 2030, tiếp đến kịch trạng Khoảng cách xâm nhập mặn lớn 42.8km ứng với kịch BĐKH năm 2050, lớn 2.4 km với kịch trạng Phạm vi ảnh hưởng mặn xa đến cống Phan Xá xã Hồng Phong Sông Trà Lý: Chiều dài xâm nhập mặn ứng với kịch BĐKH 2030 tăng 0.62km so với kịch trạng; kịch BĐKH năm 2050 tăng 1.8km so với kịch trạng Phạm vi ảnh hưởng xa đến cống Nhân Thanh xã Tân Binh Sơng Thái Bình: Dưới tác động biến đổi khí hậu đến năm 2030 mặn xâm nhập sâu 0.6km so với kịch trạng, đến năm 2050 mặn xâm nhập sâu 4.3km so với kịch trạng Sông Văn Úc: Đến năm 2030 mặn xâm nhập sâu 1.5km so với kịch trạng, đến năm 2050 chiều dài xâm nhập mặn lớn 2.7km so với kịch trạng Phạm vi ảnh hưởng xa đến công Trung Trang xã Thanh Cường 79 3.4 Định hướng đề xuất giải pháp ứng phó với xâm nhập mặn 3.4.1 Các giải pháp cơng trình a) Giải pháp cơng trình ngăn mặn trữ Các dự án ngăn mặn giữ xây dựng nhiều đồng sơng Cửu Long cịn hạn chế vùng đồng sơng Hồng- Thái Bình Xây dựng cơng trình ngăn sơng quy mơ vừa để ngăn mặn, trữ nước cho vùng sông nhánh sơng nhỏ giải pháp có kinh phí đầu tư khơng lớn, nhiên có tác dụng khu vực nhỏ nguồn nước tưới cho diện tích canh tác nơng nghiệp địa phương phần lớn lấy từ sông lớn thông qua hệ thống cơng trình lấy nước hai bên bờ sông Vào mùa khô, mặn xâm nhập sâu vào nội địa giảm khả khai thác nguồn nước dịng sơng lớn, nên tương lai cần có phương án xây dựng cơng trình sơng b) Giải pháp cơng trình cấp nước phục vục SXNN NTTS Hệ thống cơng trình phục vụ NTTS SXNN đầu tư năm gần để đáp ứng nhu cầu sản xuất, mở rộng quy mô đáp ứng nhu cầu thực mơ hình ni trồng bền vững Trước thay đổi môi trường nhu cầu sản xuất ngày cao, cơng trình cần cải tạo nâng cấp thường xuyên để giảm thiểu rủi ro thiệt hại Người nuôi cần gia cố, tu bổ nâng cáo bờ ao nuôi tránh sạt lở bị vỡ có mưa bão Bố trí đặt cống để chủ động xả nước ao đề phòng nước tràn bờ, cống dễ tiếp xúc với nguồn nước mặn cần có biện pháp bịt kín để tránh xâm nhập mặn Trong mùa khô cần nạo vét hệ thống kênh mương nội đồng để công tác lấy nước thuận lợi, sửa chữa cống lấy nước lớn, kênh mương, cơng trình điều tiết, cống lấy nước vào ao Hiện tượng thay đổi độ mặn đột ngột ao nuôi hạn chế người nuôi trồng có có kế hoạch điều tiết nước, hệ thống cơng trình tiêu nước phải đảm bảo để trì mực nước độ mặn ao ni thích hợp Trong điều kiện biến đổi khí hậu nước biển dâng, xâm nhập mặn tượng thời tiết cực đoan, bờ ao nuôi phải thiết kế cao chắn hơn, ao nuôi phải xử lý chống thấm, chống tràn nước để khơng bị xói lở, xâm nhập mặn, thất nước 80 mùa khơ, nước tràn bờ làm vật ni ngồi mùa lũ Nhìn hệ thống sở hạ tầng phục vụ nuôi trồng thủy sản chưa đầu tư đồng bộ, đặc biệt cơng trình thủy lợi Các giải pháp cơng trình kết hợp với biện pháp trồng rừng ngập mặn, áp dụng tiến khoa học, quy trình ni bền vững, đảm bảo an tồn cho q trình ni trồng Do cần khuyến khích thực xã hội hố công tác đầu tư cải tạo nâng cấp hạ tầng, trại sản xuất giống, vùng nuôi trồng tập trung theo quy hoạch trọng vào hệ thống cơng trình bảo vệ để hạn chế ảnh hưởng bất lợi điều kiện khí hậu thay đổi Hằng năm vùng ven biển đồng sơng Hồng- Thái Bình bị thiếu nước cho sản xuất mùa khô Xu mặn năm gần diễn biến phức tạp kéo dài, độ mặn lớn mức độ cho phép tiến sâu vào sông khiến cống bị giới hạn thời gian lấy nước Mực nước suy giảm nhiều nguyên nhân nên trình lấy nước cơng trình bị hạn chế phần lớn không đáp ứng yêu cầu lấy nước thời gian đổ ải Nhu cầu nước tưới cho sản xuất ngày lớn, đặc biệt vùng ven biển nguồn nước tưới vừa phải đảm bảo cho sản xuất, vừa phải đáp ứng cho nhu cầu đẩy mặn nhiều lần vụ Năng lực cơng trình lấy nước đầu mối hệ thống thuỷ nông nội đồng suy giảm qua thời gian sử dụng lâu công tác xây dựng nâng cấp chưa đồng Biện pháp cơng trình bổ sung xây dựng cơng trình lấy nước tăng hiệu cấp nước điều kiện thời tiết thay đổi gia tăng hạn hán, lũ lụt, xâm nhập mặn Đồng thời khu vực ven biển cơng trình tưới tiêu lợi dụng quy luật thuỷ triều để tưới tiêu tự chảy biên độ thuỷ triều lớn nên nhiều cơng trình kết hợp hai nhiệm vụ tưới tiêu, thiết kế xây cơng trình cần tính tốn kết hợp nhiệm vụ để có hiệu cao 3.4.2 Các giải pháp phi cơng trình a) Vận hành hợp lý cơng trình lấy nước Tận dụng tối đa lượng nước từ hồ thượng lưu xả để lấy nước phục vụ sản xuất trữ nước vào hệ thống tưới Tuỳ theo tình hình thực tế diễn biến thời tiết, tình hình hạn hán, hồ chứa cần có lịch xả nước chống hạn Do nguồn nước vụ đông xuân khan nên phải tận dụng tối đa lịch xả nước hồ thượng lưu để cơng trình hạ lưu lấy nước tích trữ vào hệ thống Vận hành hợp lý cơng 81 trình lấy nước phục vụ nuôi trồng thuỷ sản ven biển: Tuỳ theo đặc điểm hệ thống thuỷ lợi vùng nuôi, cần xây dựng chế độ vận hành hợp lý, đáp ứng nguồn nước cho nuôi trồng để phát triển diện tích ni nâng cao suất sản lượng Mỗi loại thuỷ sản thích ứng với phạm vi độ mặn định nên nguồn nước cần có chất lượng ổn định nồng độ muối phù hợp đối tượng nuôi Yêu cầu chất lượng nguồn nước buộc q trình ni trồng khơng dùng lại nước ngành khác, có nước thải ngành thuỷ sản sản xuất nơng nghiệp Do cần tách biệt hai nguồn cấp nước khác đồng thời có q trình vận hành cơng trình lấy nước hợp lý Các khu ni trồng thuỷ sản tập trung gần cửa sông ven biển cần mở cống thải nước triều xuống, trình thải nước thuận lợi chất thải thủy triều xuống mang hịa lỗng Khi triều lên, mở cống lấy nước vào kênh dẫn, lúc nguồn nước đảm bảo chất lượng Những vùng khơng có hệ thống kênh phong phú vận hành cơng trình theo mơ hình cấp nước riêng biệt theo thời gian Nguyên lý giải pháp xây dựng hai cống chiều đầu kênh cuối kênh cấp thoát nước chung Khi thủy triều xuống, cống đầu kênh đóng cống cuối kênh mở, mực nước kênh hạ xuống Các ao ni đồng loạt nước ra, dịng chảy kênh lúc có chiều từ đầu kênh tới cuối kênh Khi thủy triều lên cống đầu kênh mở cho nước vào kênh, lúc ao nuôi lấy nước vào ao có nguồn nước mực nước lớn Đồng thời cống cuối kênh đóng, dịng chảy kênh lúc có chiều từ đầu kênh đến cuối kênh b) Giải pháp tự động hóa giám sát, cảnh báo mặn Hệ thống giám sát nồng độ mặn tự động thiết bị quan trắc độ mặn cửa cống, bao gồm: (i) Hệ thống hoạt động từ tự truyền số liệu, giám sát đồng thời nhiều điểm đo (mưa, mực nước, độ mặn, ) từ máy tính; (ii) phần mềm lưu trữ hệ thống số liệu yếu tố mực nước, mưa, độ mặn theo dõi truy cập quan mạng Internet, (iii) xuất báo cáo số liệu quan trắc, tra cứu, tìm kiếm vẽ đồ thị đường trình hay nhiều điểm đo Hệ thống hoạt động nguyên tắc cảm ứng với độ mặn nước, phân tích truyền số liệu qua mạng máy chủ điện thoại người phụ trách Trên 82 sở số liệu báo thực địa, người quản lý định thời điểm đóng, mở cửa cống để lấy nước phục vụ sản xuất Hệ thống tự động hóa vận hành cống đầu mối cho phép giám sát điều khiển tự động, người vận hành ngồi trung tâm giám sát trạng thái cơng trình cách liên tục, vận hành quan sát trực quan từ xa điều kiện thời tiết bất lợi Cùng với hệ thống giám sát độ mặn tự động để đảm theo dõi sát tình hình nước để kịp thời lấy nước độ mặn ngưỡng cho phép, kết hợp hệ thống đóng mở cống tự động hồn thiện quy trình đo mực nước, độ mặn, cống tự động đóng mở để lấy nước đạt chất lượng để phục vụ sản xuất nông nghiệp nuôi trồng thuỷ sản c) Giải pháp khai thác sử dụng hợp lý bãi bồi cửa sông ven biển - Xây dựng khung pháp lý quản lý sử dụng đất bãi bồi: Hiện luật đất đai và văn hướng dẫn thi hành chưa có định nghĩa, hướng dẫn cụ thể đặc điểm loại hình, chức quản lý đất bãi bồi rõ ràng, nên gây nhiều tranh cãi thực tế phát sinh nhiều tranh chấp, khiếu kiện Để khai thác hợp lý hiệu cần quy định rõ quyền quản lý, quyền sử dụng, quyền sở hữu đất bãi bồi đồng thời xây dựng khung pháp lý rõ ràng để ngăn chặn tùy tiện bao chiếm, sử dụng đất bãi bồi sai mục đích Các địa phương cần có quy định phù hợp quản lý, sử dụng đất bãi bồi ven sông, đất bãi bồi ven biển, đất có mặt nước ven biển sử dụng vào mục đích sản xuất nơng nghiệp, lâm nghiệp, nuôi trồng thủy sản, Các vấn đề liên quan như: Giá thuê đất, thời hạn thuê, mục đích sử dụng, trình tự thủ tục hành chính, cần quy định rõ ràng hướng dẫn cụ thể Một số nơi ven sông biển, ven hồ đầm khai thác lâu năm, người dân tự khai hoang, chắn sóng, bỏ nhiều cơng sức quai đê bao, hình thành khu dân cư ổn định, không cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất Để có giải pháp sử dụng hợp lý cần điều tra khảo sát thực tế, xác định xác giá trị sinh lợi đất bãi bồi vùng để thống kê trạng đặc điểm đất bãi bồi phân loại theo địa hình giá trị cụ thể - Giao quyền sử dụng đất cho tổ chức, cá nhân: Tổ chức cắm mốc phân định ranh giới bãi bồi, quy hoạch đất bãi triều, cắm mốc phân vùng nuôi trồng thuỷ sản vùng khai thác tự nhiên giao đất cho thuê đất để khai thác cho tổ chức, hộ dân 83 theo quy định pháp luật nhằm tạo sở pháp lý để tổ chức, cá nhân yên tâm đầu tư, khai thác tốt tiềm đất bãi bồi ven biển Tạo điều kiện thuận lợi trình làm thủ tục giao đất cấp đăng ký quyền sử dụng thời hạn, tạo điều kiện cho người thuê đất yên tâm sản xuất, khai thác nguồn lợi hiệu Đồng thời bổ sung sách nhằm tạo sở pháp lý giúp phát huy nguồn lực, vận động nhiều thành phần kinh tế đầu tư phát triển - Tăng cường công tác kiểm tra, giám sát: Thường xuyên kiểm tra tình trạng sử dụng đất để phát kịp thời trường hợp lấn chiếm sử dụng đất khơng mục đích để có biện pháp ngăn chặn Nhìn chung phối hợp người khai thác với ngành đơn vị liên quan quyền địa phương tạo thuận lợi cho trình quản lý, khai thác sử dụng pháp luật, tạo nguồn lực góp phần ổn định phát triển kinh tế địa phương - Hỗ trợ mô hình sản xuất hiệu quả, phát triển nguồn nhân lực: Nghiên cứu xây dựng mơ hình sản xuất sử dụng hợp lý tài nguyên đất bãi bồi đồng thời bảo vệ môi trường sinh thái, phát triển bền, khai thác tối ưu nguồn lợi tài nguyên thiên nhiên song song với bảo vệ môi trường - Tuyên truyền, phố biến quy định quản lý, khai thác sử dụng đất bãi bồi: Chính quyền cấp cần thực tuyên truyền, phổ biến quy định sử dụng khai thác đất bãi bồi đến các ngành, người dân địa phương đạo thực nghiêm túc quy định trình sản xuất Nâng cao trách nhiệm người dân cộng đồng công tác bảo vệ môi trường hệ sinh thái vùng bãi, khuyến khích mơ hình sản xuất thân thiện với môi trường tăng cường trồng rừng ngập mặn 3.4 Kết luận chương III Dựa mơ hình dự báo xâm nhập mặn cho hệ thống sơng Hồng- Thái Bình thiết lập chương Chương luận văn tiến hành mô phỏng, tính tốn phân tích diễn biến xâm nhập mặn khu vực nghiên cứu Có kịch tính tốn đưa ra: Kịch trạng tháng năm 2004; kịch biến đổi khí hậu nước biển dâng năm 2030; kích biến đổi khí hậu nước biển dâng năm 2050 Qua việc tính tốn phân 84 tích nhận thấy diễn biến mặn vùng hạ du đồng sơng Hồng- Thái Bình gia tăng chiều dài nồng độ mặn Kịch biến đổi khí hậu nước biển dâng đến năm 2050 kịch bất lợi Chiều dài xâm nhập mặn gia tăng đáng kể, có sơng lên đến 10km so với kịch trạng Nồng độ mặn số vị trí gia tăng lên đến 2‰ Độ mặn tăng gây ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt sản xuất người sinh sống khu vực nghiên cứu, chương đề xuất giải pháp cơng trình xây dựng cơng trình ngăn mặn, trưc ngọt; xây dựng cơng trình cấp nước để phục vụ sản xuất nơng nghiệp nuôi trồng thủy sản; nâng cấp hệ thồng đê cơng trình đê Bên cạnh cần có giải pháp phi cơng trình đạo rà soát giám sát mặn thường xuyên, xây dựng kế hoạch điều tiết nước cụ thể để đảm bảo cho sinh hoạt sản xuất người dân 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Biến đổi khí hậu diễn biến ngày phức tạp, với biểu tăng nhiệt độ mực nước biển dâng, tác động nghiêm trọng đến lĩnh vực môi trường, kinh tế xã hội Một ảnh hưởng nghiêm trọng biến đổi khí hậu gây xâm nhập mặn Hậu mặn có hội xâm nhập sâu vào vùng cửa sơng, q trình xâm nhập mặn diễn biến phức tạp làm ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp, gây khó khăn cho việc phát triển kinh tế - xã hội người dân địa phương Từ liệu kế thừa tài liệu thu thập được, qua việc tổng hợp, phân tích xử lý, Luận văn bước đầu xác định thông số sơ cần thiết để xây dựng mơ hình 1-2D Qua đó, phục vụ cho tốn mơ dự báo cảnh báo xâm nhập mặn dịng chảy khu vực đồng sơng Hồng- Thái Bình Với mục tiêu trên, mơ hình thiết lập để mơ dịng chảy sơng Trong đó, diễn biến độ mặn dọc sơng mơ hình hóa mơ hình chiều MIKE 11 dịng chảy khu vực cửa biển mơ hình MIKE 21 Sau kết nối mơ hình qua ngun lý kết nối tiêu chuẩn để xem xét hiệu mô trực tiếp dự báo cảnh báo xâm nhập mặn nhanh chóng Sau thiết lập, hiệu chỉnh kiểm định mơ hình với kết nash đạt 0.7 trạm kiểm tra, tác giả lựa chọn kịch tính tốn xâm nhập mặn khu vực nghiên cứu: kịch trạng, kịch biến đổi khí hậu nước biển dâng đến năm 2030 2050 Qua kết tính tốn nhận thấy biến đổi khí hậu nước biển dâng làm cho xâm nhập mặn gia tăng khu vực nghiên cứu Đến năm 2050, tác động biến đổi khí hậu nước biển dâng, chiều dài xâm nhập mặn tăng nhiều sông Đáy lên đến 10.5km so với kịch trạng Đến năm 230 chiều dài xâm nhập mặn gia tăng đáng kể từ 0.6 đến 5.4 km so với kịch trạng Nhận thấy tầm ảnh hưởng biến đổi khí hậu nước biển dâng đến xâm nhập mặn khu vực nghiên 86 cứu tác giả đề xuất số công trình, phi cơng trình để khắc phục tình trạng xâm nhập mặn ngày phức tạp hạ du đồng sơng Hồng- Thái Bình Kiến nghị Kết tính tốn kịch xuất phát từ việc đánh giá thực trạng cho thấy, tượng xâm nhập mặn sông thuộc hệ thống sông Hồng – Thái Bình cần phải quan tâm giám sát chặt chẽ với chế độ quan trắc thường xuyên tồn sơng bị xâm nhập mặn lớn Bên cạnh đó, cần có biện pháp cơng trình hợp lý để khắc phục tình trạng xâm nhập mặn ngày bất thường nghiêm trọng tác động BĐKH gây Do hạn chế mặt thời gian tài liệu nên kết tính tốn cịn chưa hồn chỉnh, thơng số xây dựng mơ hình sơ nên cần có thêm thời gian để tiếp tục nghiên cứu đánh giá hiệu sử dụng mô hình cơng tác dự báo cảnh báo xâm nhập mặn hạ lưu hệ thống sơng Hồng- Thái Bình 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ Việt Cường Nnk, đề tài cấp Quốc gia KC.08.05/16-20 “Nghiên cứu đánh giá xu diễn biến, tác động hạn hán, xâm nhập mặn phát triển kinh tế - xã hội vùng đồng sơng Hồng - Thái Bình đề xuất giải pháp ứng phó” Phịng TNTĐ Quốc gia ĐLH Sông biển, Năm 2016-2019 [2] Bộ Tài ngun Mơi trường (2016).Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, NXB Tài Nguyên - Môi trường Bản đồ Việt Nam, Hà Nội [3] Điều tra giám sát mặn Trung tâm Thủy lợi Môi trường Ven biển & Hải đảo (Viện Nước Tưới tiêu & Môi trường, Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn), năm 2014 [4] Vi Văn Vỵ (1986), Xâm nhập mặn đồng Bắc Bộ, Viện Khí tượng Thuỷ văn, Hà Nội [5] Lã Thanh Hà (2006), Đánh giá đặc điểm tài nguyên nước mặt sông qua tỉnh Nam Định [6] Vũ Thế Hải (2014), Nghiên cứu đề xuất giải pháp thủy lợi kết hợp nơng nghiệp để ứng phó với hạn hán xâm nhập mặn tỉnh ven biển đồng sơng Hồng [7] Nguyễn Văn Hồng (2014), Nghiên cứu xây dựng mơ hình đánh giá dự báo xâm nhập mặn nước sông Trà Lý [8] Phạm Tất Thắng (2011), Nghiên cứu diễn biến đề xuất giải pháp giảm thiểu xâm nhập mặn dải ven biển đồng Bắc Bộ tác động nước biển dâng, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội [9] Dư Văn Tốn (2009), Nghiên cứu q trình lan truyền triều- mặn vùng cửa sơng Lam mơ hình Mike 21 [10] Trần Thanh Xuân (2007), Đặc điểm thủy văn nguồn nước sông Việt Nam, NXB Nông nghiệp, tr243-263, 360-385 [11] Trịnh Đình Lư đồng nghiệp, (2001), Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng điều tiết hồ Hịa Bình đến xâm nhập mặn vùng sơng Hồng sơng Thái Bình, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học [12] Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Môi Trường (2010), Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn cho khu vực đồng sơng Hồng – Thái Bình, Báo cáo tổng kết đề tài [13] Lã Thanh Hà (2004), Nghiên cứu khả dự báo xâm nhập vùng đồng sông Hồng – sơng Thái Bình mơ hình tốn, Tạp chí KTTV tháng số 523 [14] Trần Văn Húc (1990), Mơ hình hố q trình xâm nhập mặn đồng sông Hồng sông Cửu Long, Đề tài NCKH cấp Tổng cục [15] DHI Water & Environment MIKE 11 A Modelling System for Rivers and Channels Reference Manual, 472 pp [16] DHI Water & Environment MIKE 11 A Modelling System for Rivers and Channels User Guide, 396 pp [17] Mike 21 Environmental hydraulics Advecsion - Dispersion Module Scientific Documenttion, DHI software 2004 88