Nghiên cứu đánh giá tác động của xâm nhập mặn đến nhiệm vụ cấp nước và đề xuất các giải pháp giảm mặn cấp nước vùng bắc sông mã có xét đến biến đổi khí hậu nước biển dâng

LỜI CẢM ƠN Sau thời gian dài thực hiện, luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Quy hoạch Quản lý Tài nguyên nước với đề tài:“Nghiên cứu đánh giá tác động xâmnhập mặn đến nhiệm vụ cấp nước đề xuất giải pháp giảm mặn, cấp nước vùng Bắc sơng Mã có xét đến Biến đổi khí hậu, nước biển dâng”đã hoàn thành Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn khoa học TS.Nguyễn Văn Tuấn - Viện Quy hoạch Thủy lợi PGS.TS.Nguyễn Tuấn Anh - Trường Đại học Thủy lợi trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cung cấp tài liệu, thơng tin cần thiết cho tác giả hồn thành Luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, thầy giáo, cô giáo Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, thầy giáo, cô giáo môn truyền đạt kiến thức chun mơn q trình học tập Tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ Viện Quy hoạch Thuỷ lợi đồng nghiệp, bạn bè giúp đỡ, cung cấp tài liệu cần thiết đóng góp ý kiến cho tác giả hồn thành luậnvăn Tuy nhiên đề tài có khối lượng tính tốn lớn nên cịn số tồn tại, thiếu sót Tác giả mong tiếp tục nhận bảo giúp đỡ thầy cô giáo ý kiến đóng góp bạn bè đồng nghiệp Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn lịng người thân gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ khích lệ tác giả suốt q trình học tập hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn./ Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2014 Tác giả Nguyễn Nguyên Hoàn BẢN CAM KẾT Têntácgiả: Nguyễn NguyênHoàn Học viêncaohọc: LớpCH20Q11 Người hướng dẫnkhoahọc: TS Nguyễn VănTuấn PGS.TS Nguyễn Tuấn Anh Tên đề tài luận văn:Nghiên cứu đánh giá tác động xâm nhập mặn đến nhiệm vụ cấp nước đề xuất giải pháp giảm mặn, cấp nước vùng Bắc sơng Mã có xét đến Biến đổi khí hậu, nước biển dâng Tác giả xin cam đoan đề tài luận văn làm dựa số liệu, tư liệu thu thập từ nguồn thực tế, công bố báo cáo quan Nhà nước, đăng tải tạp chí chuyên ngành, sách, báo… để làm sở nghiên cứu Tác giả không chép luận văn đề tài nghiên cứu trước Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2014 Tác giả Nguyễn Nguyên Hoàn MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀNGHIÊNCỨU .4 1.1 Tình hình nghiên cứu vàngồinước 1.2 Đánh giá nhận xét đưa học kinh nghiệm việc tiếp cậnđềtài .6 CHƯƠNG II: KHÁI QUÁT VÙNGNGHIÊNCỨU 2.1 Đặc điểm tự nhiên vùngnghiêncứu 2.1.1 Giới hạn vùngnghiên cứu .7 2.1.2 Đặc điểmtựnhiên 2.1.3 Đặc điểmkhíhậu 10 2.1.4 Dòngchảy năm .12 2.1.5 Thủytriều .13 2.2 Hiện trạng định hướng phát triển kinh tế xã hội vùngnghiên cứu 13 2.2.1 Hiện trạng phát triển kinh tế -xãhội .13 2.2.2 Định hướng phát triển kinh tế -xãhội 18 2.3 Hiện trạng cơng trình cấp nước ngăn mặn vùngnghiêncứu 21 2.3.1 Hiện trạng cơng trìnhcấpnước 21 2.3.2 Hiện trạng cơng trìnhngănmặn .30 2.4 Những thuận lợi thách thức vấn đề cấp nước vùngnghiêncứu 31 CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH XÂM NHẬP MẶN VÙNG BẮCSÔNGMà 32 3.1 Tình hình xâm nhập mặn cửa sơng vùng BắcsơngMã 32 3.2 Tác động xâm nhập mặn đến hoạt độngcấpnước 37 3.3 Những nhân tố tác động đến vấn đề xâm nhập mặn trongkhuvực 39 3.3.1 Thủytriều .39 3.3.2 Lưu lượng dòng chảymùakiệt 40 3.3.3 Khai thác sử dụng nước trênlưu vực .42 CHƯƠNG IV: DỰ BÁO TÁC ĐỘNG CỦA XÂM NHẬP MẶN ĐẾN NHIỆM VỤ CẤP NƯỚC VÙNG BẮCSÔNGMà 43 4.1 Ứng dụng mô hình Mike 11 mơ tả diễn biễn xâm nhập mặn hệ thống sông Mã 43 4.1.1 Giới thiệu mơ hìnhMike11 43 4.1.2 Thiết lập sơ đồmạngsông .44 4.1.2 Xác định điều kiện biên, điều kiện ban đầu củamơhình .45 4.1.4 Phương pháptínhtốn 48 4.1.5 Chạy hiệu chỉnhmơhình .49 4.1.6 Chạy kiểm địnhmơhình 52 4.2 Dự báo diễn biễn xâm nhập mặn theo cáckịchbản 54 4.2.1 Cơ sở lựa chọn kịch bảntínhtốn 54 4.2.2 Lựa chọn kịch bảntínhtốn 64 4.2.3 Dự báo diễn biến xâm nhập mặn theo cáckịchbản 65 4.3 Đánh giá tác động xâm nhập mặn đến vấn đề cấp nước vùng BắcsôngMã 67 CHƯƠNG V: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM MẶN, NGĂN MẶN,CẤP NƯỚC74 5.1 Giải phápcơngtrình 74 5.1.1 Xây dựng hồ chứa điều tiếtthượngnguồn 74 5.1.2 Xây dựng cơng trình ngăn mặn, giữ phíacửasơng 80 5.1.3 Hoàn thiện hệ thốngcấpnước 82 5.2 Giải pháp phicơngtrình 84 5.2.1 Xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứathượngnguồn 84 5.2.2 Xây dựng chế độ điều tiết hợp lý cho hệ thống cốngngănmặn .84 5.2.3 Chuyển đổi cấu trồng hợp lý vùng đấtnhiễmmặn 84 5.2.4 Trồng bảovệrừng .85 KẾT LUẬN VÀKIẾNNGHỊ 86 I KẾTLUẬN 86 II KIẾNNGHỊ .87 TÀI LIỆUTHAMKHẢO .88 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1:Phạm vivùngBắcsôngMã Hình3.1:XuthếbiếnđổinướctrungbìnhnămtạicáctrạmthuỷvăntrênsơngMã 41 Hình 3.2: Xu biến đổi nước nhỏ năm trạm thuỷ văn sơng Mã 41 Hình 4.1: Sơ đồ mạng hệ thốngsôngMã 44 Hình 4.2: Đường q trình mặn tính tốn hiệu chỉnh thực đo Phà Thắm sôngLèn 51 Hình 4.3: Đường q trình mặn tính toán hiệu chỉnh thực đo Hàm Rồng sôngMã 51 Hình 4.4: Đường trình mặn tính tốn hiệu chỉnh thực đo Nguyệt Viên sôngMã 51 Hình 4.5: Đường q trình mặn tính tốn kiểm định mơ hình thực đo Hàm Rồng trênsơngMã 52 Hình 4.6: Đường q trình mặn tính tốn kiểm định mơ hình thực đo Hoằng Hà sôngLạchTrường .53 Hình 4.7: Đường ranh giới mặn 1‰, 4‰ hệ thống sơng - Kịchbản2 73 Hình 5.1: Vị trí tuyến xây dựngđậpLèn 80 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Đặc trưng khí hậu trạm Thanh Hóa - Thờikỳ1960-2010 11 Bảng 2.2: Phân phối lượng mưa trung bình tháng năm thực đo tạicáctrạm 12 Bảng 2.3: Mực nước trung bình, max tháng, năm trạm Cụ Thơn LạchSung.13Bảng 2.4: Mực nước trung bình thấp tháng Cụ Thôn (1964-2010)1 Bảng 2.5: Cơ cấu kinh tế vùng Bắc sông Mã –năm2012 14 Bảng 2.6: Dân số thời kỳ vùngnghiêncứu .18 Bảng 2.7: Dự báo cấu kinh tế huyện vùng nghiên cứu cácgiaiđoạn 19 Bảng 2.8: Dự kiến sử dụng đất vùng Bắc sông Mã đếnnăm2020 19 Bảng 2.9: Dự kiến diện tích gieo trồng số loại chínhđến2020 20 Bảng 2.10: Tổng hợp trạng cấp nước tướivùng1 23 Bảng 2.11: Tổng hợp trạng cấp nước tưới tiểuvùng2-2 25 Bảng 2.12: Tổng hợp trạng cấp nước tướivùng3 28 Bảng 2.13: Tổng hợp công trình tướicácvùng 29 Bảng 3.1: Độ mặn thực đo từ ngày 2-16/IV/2003 số vị trí trênsơngMã 32 Bảng 3.2: Độ mặn thực đo từ 20-27/III/2010 vị trí hạ dusơngMã 33 Bảng 3.3: Mực nước triều lớn nhất, nhỏ thực đo từ 11÷23 tháng năm2012.34Bảng 3.4: Nồng độ mặn lớn nhất, nhỏ (từ ngày 11÷23 tháng IIInăm2012) 35 Bảng 3.5: Đặc trưng độ mặn (‰) sông mã, sông lạch trường, sông Lèn thời kỳ điều tra năm 2011, 2012vàTBNN 35 Bảng 3.6: Thống kê cơng trình cấp nước nơng nghiệp bị ảnhhưởngmặn 37 Bảng 3.7: Biên độ triều lên triều xuống cáctrạm(cm) 39 Bảng 4.1: Chỉ tiêu biên gia nhập khu giữasôngMã 45 Bảng 4.2: Chỉ tiêu vị trí lấy nướcdọcsơng 46 Bảng 4.3: Địa hình lịng dẫn mạngsơngMã 47 Bảng 4.4: Kết mực nước thực đo tính tốnhiệuchỉnh 49 Bảng 4.5: Kết nồng độ mặn thực đo tính tốnhiệuchỉnh .50 Bảng 4.6: Kết nồng độ mặn thực đo tính tốn kiểm địnhmơhình .52 Bảng 4.7: Thơngsốnhám sơng tronghệthốngsôngMã 54 Bảng 4.8: Thôngsố tảikhuếchtán cácsông tronghệthốngsôngMã 54 Bảng 4.9: Mức tăng nhiệt độ trung bình (oC) so với thời kỳ 1980 - 1999 vùng Bắc Trung theo kịch phát thải trungbình(B2) .55 Bảng 4.10: Mức thay đổi lượng mưa (%) so với thời kỳ 1980 - 1999 vùng Bắc Trung theo kịch phát thải trungbình(B2) .56 Bảng 4.11: Mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980-1999 56 Bảng 4.12: Dự báo thay đổi yếu tố KTTV vùng nghiên cứuđến2020 57 Bảng 4.13: Dân số thời kỳ vùngnghiêncứu .58 Bảng 4.14: Dự kiến mở rộng khu công nghiệp, cụm công nghiệpđến2020 58 Bảng 4.15: Dự kiến sử dụng đất vùng Bắc sông Mã đếnnăm2020 60 Bảng 4.16: Dự kiến diện tích gieo trồng số loại chínhđến2020 60 Bảng 4.17: Dự báo tổng đàn gia súc, gia cầm cácgiaiđoạn .61 Bảng 4.18: Dự kiến diện tích ni trồng thủy sản đến 2020trongvùng 61 Bảng 4.19: Nhu cầu sử dụng nước giai đoạn 2020 đầu mối - tầnsuấtP=75% .62 Bảng 4.20: Nhu cầu sử dụng nước giai đoạn 2020 đầu mối - tầnsuấtP=85% .62 Bảng 4.22 Các thơng số kịch bảntínhtốn .65 Bảng 4.23: Nồng độ mặn max, số vị trí sơng-P=75% 65 Bảng 4.24: Nồng độ mặn max, số vị trí sơng-P=85% 66 Bảng 4.25: Dự báo vùng ảnh hưởng mặn 1‰ đến công trình cấp nước năm 2020kịchbản2 68 Bảng 5.1: Thông số kỹ thuật hồ chứa đa mục tiêuPaMa 75 Bảng 5.2: Mực nước max, số vị trí sơng - P=75% có thêm hồ Pa Ma điều tiết ởthượngnguồn .75 Bảng 5.3: Nồng độ mặn max, số vị trí sơng - P=75% có thêm hồ Pa Ma điều tiết ởthượngnguồn 76 Bảng 5.4: Mực nước max, số vị trí sơng - P=85% có thêm hồ Pa Ma điều tiết ởthượngnguồn .77 Bảng 5.5: Nồng độ mặn max, số vị trí sơng - P=85% có thêm hồ Pa Ma điều tiết ởthượngnguồn 78 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đềtài Theo UNDP, Việt Nam nước chịu ảnh hưởng nặng nề tượng Biến đổi khí hậu, nước biển dâng Đến năm 2100 khơng có biện pháp ứng phó, 11% diện tích bị xâm nhập mặn, ảnh hưởng đến kinh tế đời sống nhân dân vùng ven biển cảnước Vùng Bắc sông Mã khu vực hạ du lưu vực sông Mã Vùng gồm huyện Hà Trung, Hoằng Hóa, Nga Sơn, Hậu Lộc Tx.Bỉm Sơn thuộc tỉnh Thanh Hóa Trong năm gần đây, xâm nhập mặn ngày có xu hướng tiến sâu vào nội đồng: Trên sông Mã Hàm Rồng 12,6‰, sông Lèn nồng độ mặn năm Phong Lộc 14,1‰, sơng Lạch Trường bị mặn hồn tồn Do nồng độ mặn cao nhiều hệ thống lấy nước khu vực khơng cịn đảm bảo cấp nước làm ảnh hưởng đến 20.000ha đất canh tác đời sống nhân dân khu vực Theo xu tượng Biến đổi khí hâu, nước biển dâng, tình hình xâm nhập mặn tương lai nghiêm trọng đe dọa đến vấn đề khai thác sử dụng nguồn nước Để đảm bảo phát triển kinh tế, ổn định dân cư khu vực Bắc sông Mã bền vững, cần thiết phải có nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng xâm nhập mặn đến nhiệm vụ cấp nước đề xuất giải pháp giảm mặn cấp nước cho khuvực Mục tiêu nghiêncứu Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm mặn, ngăn mặn đảm bảo cấp nước phục vụ phát triển kinh tế - xã hội vùng Bắc sơng Mã điều kiện Biến đổi khí hậu, nước biển dâng Phạm vi nghiêncứu Phạm vi nghiên cứu khu vực bao gồm huyện Hà Trung, Hoằng Hóa, Nga Sơn, Hậu Lộc Tx.Bỉm Sơn thuộc tỉnh Thanh Hóa Tổng diện tích tự nhiên vùng nghiên cứu 83.821,2ha, dân số năm 2012 719.807 người Phương pháp nghiêncứu - Phương pháp kế thừa: Kế thừa tài liệu, kết tính tốn dự án quy hoạch, đề tài nghiên cứu khoa học, điều tra có liên quan đến vùng Bắc sôngMã - Phương pháp điều tra, thu thập: Tiến hành điều tra, thu thập tài liệu vùng nghiên cứu bao gồm tài liệu trạng định hướng phát triển kinh tế xã hội, tình hình khai thác sử dụng nguồn nước, tình hình xâm nhập mặn lưu vực sôngMã - Phương pháp thống kê, phân tích số liệu, liệu có liên quan để đánh giá tình trạng nguyên nhân xâm nhập mặn vùng Bắc sông Mã, đề xuất giải pháp giảm mặn, ngăn mặn, cấpnước - Phương pháp ứng dụng mơ hình đại: Ứng dụng mơ hình, cơng cụ tiên tiến phục vụ tính toán bao gồm phần mềm Mapinfo xây dựng đồ; Mơ hình MIKE 11 tính tốn biến động dịng chảy kiệt vùng hạ du sôngMã Nội dung nghiêncứu - Nghiên cứu, đánh giá khái quát điều kiện tự nhiên, trạng định hướng phát triển kinh tế - xã hội vùng nghiêncứu - Đánh giá trạng xâm nhập mặn, nguyên nhân làm gia tăng xâm nhập mặn khuvực - Nghiên cứu phân tích ảnh hưởng xâm nhập mặn tới việc cấp nước vùng Bắc sơngMã - Sử dụng mơ hình Mike 11, hiệu chỉnh dự báo ảnh hưởng xâm nhập mặn vào cửa sơng tương lai có xét đến điều kiện BĐKH, nước biểndâng - Nghiên cứu đề xuất giải pháp, giảm thiểu mặn, ngăn mặn bảo đảm cấp nước cho vùng Bắc sôngMã Kết dự kiến đạtđược - Đánh giá tác động xâm nhập mặn đến vấn đề cấp nước vùng Bắc sông Mã tương lai có xét đến điều kiện Biến đổi khí hậu, nước biển dâng - Xây dựng mơ hình Mike 11 mơ tả diễn biễn mặn khu vực cửa sông vùng Bắc sông Mã tương lai có xét đến điều kiện Biến đổi khí hậu, nước biểndâng - Xác định ranh giới vùng ảnh hưởng mặn 10/00và 40/00 - Đề xuất giải pháp giảm thiểu mặn, ngăn mặn bảo đảm cấp nước phục vụ phát triển kinh tế - xã hội cho vùng Bắc sôngMã