Luận văn thạc sĩ kỹ thuật: Nghiên cứu giải pháp cấp nước phục vụ sản xuất nông nghiệp cho hệ thống thủy lợi sông Đáy trong điều kiện kịch bản nước biển dâng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRUONG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HÀ NOL

TRỊNH NGỌC THÁNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHAP CAP NƯỚC PHỤC VỤ SAN XUAT NONG NGHIỆP CHO HE THONG THỦY LỢI SÔNG DAY

TRONG DIEU KIEN KỊCH BẢN NƯỚC BIEN DANG.

LUAN VAN THAC Si

HÀ NỘI, NĂM 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRUONG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HÀ NOL

TRINH NGỌC THANG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHAP CAP NƯỚC PHỤC VU SAN XUẤT NONG NGHIỆP CHO HE THONG THỦY LỢI SÔNG DAY

TRONG DIEU KIỆN KICH BẢN NƯỚC BIEN DANG.

LỜI CẢM ƠN

‘Dé hoàn thành nội dung Luận văn thạc sỹ này một cách hoàn chỉnh, bên cạnh sự nỗ lực

của bản thân còn có sự hướng dẫn nhiệt tỉnh từ các thầy cô, cũng như sự ủng hộ của gia dinh va bạn bê trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu thực hiện luận văn thạc sỹ.

Tôi in bay tỏ cảm ơn sâu sắc đến các thầy trong hoi đồng chuyên môn trong khoa Kỹ

thuật ải nguyễn nước ~ trường ĐH Thy Lợi đồ in tình truyền đạt những i thức quý

"báu cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trinh thực hiện đề tải

Luận văn Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn đến hai thầy PGS.TS Lê Văn Chin và.‘TS, Hà Hai Dương đã trực tiếp hướng dẫn đưa ra cho tôi những ý kiến chuyên môn vàlời khuyên quý báu trong Luận văn này.

“Cuỗi cũng, tôi xin chân thành cảm ơn đến gia đình, các anh chị vi các bạn đồng nghiệp

443 hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong suốt qué trình học tập, nghiên cứu và thực hiện để tảiich hoàn chỉnh.

uận văn thạc sĩ một

LỜI CAM DOAN

Học viên in cam đoan đầy là công trình nghiên cứu của bản thân tác gi Các kết quả nghiên cứu và những kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép tir bắt cứ

nguồn nào và đưới bất kỳ hình thức nao, chưa từng được ai công bé trong bắt cứ côngtrình nào khác Việc thao khảo, trích dẫn các nguồn tải liệu đã được ghỉ rỡ nguồn tải liệuthao khảo đúng quy định.

“Tác giả luận văn

Trịnh Ngọc Thắng

MỤC LUC

MỞ BAU.

Tinh cấp thiết của dé tài

Mie tiêu và yêu cầu của đề tai

`Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của để tàiLựa chọn vùng nghiên cứu

Phương pháp luậnPhương pháp tiếp cận.

CHUONG 1 TONG QUAN.

1.1 Tổng quan các giải pháp cấp nước trong điều kiện xâm nhập mặn.

1.1.1 Các giải pháp và ứng dụng trên thé giới.

1.1.2 Các giải pháp và khả năng ứng dụng cho Việt Nam.

1.2 Tông quan các nghiên cứu liên quan

1.2.1 Tổng quan các nghiên cứu trên thé giới1 2 Tổng quan các nghi Nam,cứu tại1.3 Tổng quan về vùng nghiên cứu,

13.1u kiện tự nhiên ~ kinh tế xã hội1.3.2 _ Hiện trạng hệ thống thủy lợi vùng nghiên cứu.

13.3 Đánh giá năng lực hệ thông kênh mương và công trình nội đồng18

'CHƯƠNG 2 NGHIEN CUU CƠ SỞ KHOA HỌC VA TINH TOÁN KHẢ NANG CAP

NƯỚC CUA HTTL SONG DAY TRONG DIEU KIỆN NƯỚC BIEN DANG.

2.1 Cơ sở khoa học và phương án lựa chon.

2.1.1 Giới thiệu tổng quan về mô hình,

2.1.2 Cơasở lý thuyết mô hình Mike 11

2.2 Tinh toán khả năng cấp nước cho hé thống theo kịch bản Nước bién dng 2.2.1 Tính toán nhu edu nước vùng nghiên cứu,

32.2 Xây dựng mô hình Mike 11 phục vụ cho tinh toán.2.3 Cơ sở khoa học lựa chọn

23.1 - Khả năng vận hành lấy nước hệ thống thủy nông Nghĩa Hưng

23.2 Điều kiện xây dựng phương án 41

23.3 Phương ánlựa chon vi ti điển hình 2

2.3.4 Phương án tinh toán va xây dựng kịch bản 42

235 - Xác định khả năng lẾy nước dip ứng nguồn nước 45

nhập mặn theo kịch bản Nước biển dng 53

2.4.1 Đánh giá diễn biển mặn theo điều kiện hiện trang, 33

'CHƯƠNG 3.NGHIEN CUU DE XUẤT GIẢI PHÁP VA UNG DUNG CHO LAY NUGC PHUC VU SAN XUẤT NONG NGHIỆP 56

242, Dinh gid dign bimặn theo điều kiện nước biển di

3.1 Cơ sở dé xuất các giải pháp cắp nước phục vụ sản xuất nông nghiệp vùng nghiên.

cứu, 56

3.2 Dé xuất giải pháp lấy nước phục vụ sản xuất nông nghiệp ving nghiên cứ 583.2.1 Giải pháp công trình 583.2.2 Giải pháp phi công trinh phục vụ sản xuất nông nghiệp 603.3 Đánh giá các giải pháp cắp nước và khả năng ứng dụng cho vùng nghiên cứu 62

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 63 TAI LIEU THAM KHẢO 65

DANH MỤC BANG

Bảng I Lượng mưa tai điểm đo Liễu Đ qua các năm (mm) 10Bảng 2 Phân ving tưới hệ thông thủy nông Nghĩa Hưng “Bảng 3 Phân ving tiêu hệ thống thủy nông Nghĩa Hưng 14Bảng 4.Téng hợp công trình trên hệ thống Nghĩa Hưng 16

Bang 5 Hiện trang tưới năm 201 Sciia hệ thống thủy nông Nghĩa Hưng 19 Bảng 6, Tóm tit một số mô hình toán thường được sử dụng ở Việt Nam 24 Bang 7.Tính toán năng lực cắp nước theo các tiểu lưu vực tưới 30

Bảng 8 Mực nước bin dâng theo các kịch bản vũng nghiên cấu (RCP2.6-RCPS 5) 43Bảng 9.Tính toán nhủ cầu nước cho cổng Âm Sa 45

Bảng 10 Tữ các tinh ton ta tng hợp được kết quả cho kịch bản hiện trang 5 Bảng 1I.Từ các tinh toán ta tổng hop được kết quả cho kịch bản Nước bién dang 52 Bang 12 Khoảng cách xâm nhập mặn lớn nhất CTTL sông Đáy 5

Bảng 13 Xác định mực nước khả năng lẫy nước tại cổng- hiện trạng 56Bảng 14 Bảng xác định mực nước kha năng lấy nước tai céng- kịch bản nước biển ding

Bảng 15.Phuong án nâng cấp cổng cải tạo PAL

Bảng 16.Phuomg án nâng cấp kết hợp cải tạo PA2Bảng 17 Phuong ấn | lưu lượng tăng lên 95%,Bảng 18 Phương án 2 lưu lượng tăng lên 110%

DANH MỤC HÌNH Hình 1 Bản đồ hệ thống công trình thủy lợi Nghĩa Hưng

Hình 2 Sơ đồ mạng sông kênh trong hệ thống thủy lợi Nghĩa Hưng Hình 3 Diễn biến quá trình mực nước và lưu lượng tại cống Tam Toa

Hình 4 Diễn biển quá trinh mực nước và lưu lượng tai cổng Âm SaHình 5 Did quả tình mực nước và lưu lượng ti cổng Tiên Phong

Hình 6 So sánh kết quả hiệu chính độ mặn ti trạm Như Tân ~sông DiyHình 7 So sinhtuả kiếm định độ mặn tại trạm Như Tân - sông Diy

Hình 8, Sơ đồ hệ thông công tình thủy lợi Nghĩa Hưng

Hình 9.Sơ đồ vị trí một số cổng trên sông Đây

Hình 10 Bản đồ nguy cơ ngập ứng với mực nước biển ding 100cm ving DBSH

Hình 11.Diễn biến mực nước trên sông Đáy

Hình 12.Mue nước ti vị trí mặt cắt thượng lưu cổng Âm Sa Hình 13 Mực nước ti v tri mặt cắt hạ lưu cổng Âm Sa

Hình 14 Đường quan hệ giữa mực nước thượng lưu và hạ lưu tại cống Âm Sa Hình l5 Diễn biến mặn trong giai đoạn đỏ ai

Hình 16, Diễn biến mặn trong giai đoạn tưới dưỡngHình 17 Quan hệ Q‹a; và Q van,

Hình 18 Đường quan hệ giữa mực nước thượng lưu và hạ lưu tại cổng Âm Sa

Hình 19.Diễn biến mặn rong giai đoạn

Hình 20 Diễn biến mặn tong giai đoạn tưới dưỡng,Hình 21.Quan hệ Quy và Quốn,

Khí tượng thủy vănTidu thủ công nghiệp

Hộp tie xã

Kịch bản nồng độ khi nhà kính đặc trưng

Quy chuẩn xây dụng Việt Nam

‘Trung bình nhiều năm.

Đồng bing sông Hồng

Tiêu chuẫn Việt Nam

MO DAU

Tinh cắp thiết của đề tài

Trong những năm qua, BDKH và Nước biển ding xay ra ở khắp các khu vực trên cả

hội, tác động xấu đến môi trường Mức độ thiên tai ở Việt Nam ngày cảng gia tăng cảinh tế, văn hoá, xãnước, gây nhiều tén thất to lớn về người, tải sản, cơ sở hạ ti

về quy mô cũng như chu ky lip lại kèm theo những đột biển khó lường Trước những.xu thé bắt lợi dang ngày cảng gia tăng của thiên tai, biến đổi khí hậu, trên cơ sở nhữngthiên tai và quản lý rủi ro thiên tainhằm huy động mọi nguồn lực trong nước.

và quốc tế, tng cục Thủy Lợi cũng đã đề xuất nhiều giải pháp mang tính cấp thiết nhằm yêu cầu cấp bách trong việc nâng cao nhận thức

của các cấp quản lý va cộng dang, đồng thở

giảm nhẹ những thiệt hại do BĐKH và thiên tai gây ra trong quản lý vận hành hệ thống

công trình thủy lợi phục vụ cho lấy nước sản xuất nông nghiệp Trước tình hình xâm nhập mặn được xác định la một loại hình thiên tai ảnh hướng rất lớn đến sin xuất và

sinh hoạt của người dân, tổng cục Thủy Lợi đã có nhiều định hướng chỉ dao với các đểtải dự ân nghiên cứu, đánh giả xâm nhập mặn vũng hạ du đông bằng sông Hồng Vongvenbn Đhngbữn ông Hing his anh hưởng của ch độ dng chy sng Hồng ThiBình và thủy ui Hàng năm, vào mia kigt, dodng chây cức sông xuống thấp, các hệ thống thủy nông vùng ảnh hưởng tiểu thường

‘bj mặn xâm nhập, ảnh hưởng xấu đến điều hành tưới tiêu trong hệ thống phục vụ sản xuất nông nghiệp, thủy sin,

luôn bị động về ngi

Nghiên cứu chế độ dòng chảy, diễn biến mặn, phân tich ảnh hưởng của chế độ rỉmặn đến sản xuất nông nghiệp ~ thủy sản vàhảnh công trình thủy nông để đề xuấtgiải pháp dự báo, giám sắt va vận hành hiệu quả hệ thống thủy nông vùng triều, sử dụnghiệu qua, tiết kiệm nguồn nước tưới, giảm chi phí quản lý vận hành, tăng hiệu quả sinnông nghiệp vùng Đồnging sông Hồng nói chung và ving nghiên cứu nổi riêng

1à yêu cầu cấp thiết đặt ra nhằm nâng cao hiệu quả quản lý khai thác công trình thủy lợi, phục vu tái cơ cầu nông nghiệp ving ven biễn hiện nay.

Tuy có những khó khăn trong công tác quan lý điều tiết vận hành các công trình ở hạ du.

dim bảo thời gian và lượng nước có thé lấy vào các đợt gieo trồng của 4 tỉnh ven biển:

Nam Định, Ninh Bình, Hải Phòng va Thái Bình, Tổng cục thủy lợi đã đặt ra ra bài toáncho các nhà nghiên cứu v8 “Gi sát và de báo xâm mập min thời gian thực phục vụsản xuất Đông Xuân 2017, 2018” do PGS.TS Nguyễn Ting Phong ~ Viện Trường'Viện Nước, TT và Môi trường- Viện KHTL Việt Nam làm chủ nhiệm đã xây dựng được.mô hình dự báo mặn thời gian thực bằng Mike 11 HD+AD cho vũng ĐBSIL

“Trong nghiên cứu mới nhất của Viện Nước, Tưới tiêu và môi trường “ Nghiên cứu die

bo, cảnh bảo xâm nhập mặn phục vụ điễu hành cắp nước và quân if vận hành hệ thẳng

1

thủy nông lẫy nước vùng hạ du đồng bằng Sông Hồng” tập trung chủ yêu vào nghiên

cứa dự báo diễn biển mặn theo chế độ kiểm nghiệm nước theo sự phân tang của dong

din trên sông, đảm bảo tinh cắp thiết cho thời gian lầy nước và có khả năng lấy nước theo từng lớp nước trên mặt cắt ngang của sông

Việc lựa chọn để tải luận văn “Nghiên cứu giải pháp cấp nước phục vu sản xuất nôngnghiệp cho hệ thing thủy lợi sông Bay trong diéu Kiện nước biển đảng ” là một trongnhững nhánh sông lớn chịu ảnh hưởng trực tiếp của ving tru, với tác động của BDKH,

và nước biển dâng trong nhiều năm qua đã khiến HTTL sông Day chịu ảnh hưởng của xâm nhập mặn ảnh hưởng sớm nhất, thời gian duy trì độ mặn cao kéo dai làm Đối với quy trình vận hành hệ thống trong những năm qua gặp rit nhiều khó khăn do việc thay đối cao trình mực nước tại các công trình đầu mồi dẫn đến nhu cầu nước phục vụ cho nông nghiệp, đặc biệt ngành nghề nuôi trồng thủy sản trong hệ thống sông Dáy bị ảnh "hướng rất lớn cả về chất và lượng trong quá trình sản xuất Vi vậy việc lựa chọn lâm hệ

thống điễn hình để nghiên cứu sẽ mang đến những lợi ích vô cùng to lớn cho HTTI

sông Đây nói riêng và hạ du sông Héng nói chung đem lại những nguồn lợi kinh tế và phát trién mạnh mẽ cho tinh Nam Dinh, Ninh Bình việc dự báo tốt cũng sẽ giáp các hồ thủy lợi thượng nguồn như Hỏa Bình, Thác Ba, Tuyên Quang có những quyết định điều tiết nước hiệu quả vàtiếtkiệm nguồn nước.

Mue tiêu và yêu cầu của đề tài

+ Xay đựng mồ hình với các tinh toa cho điễn biển theo kịch bản nước biển ding

© Đánh giá môhh dự báo trong điều kiện nước biển dâng đến năm 2030

‘+ Đề xuất các giải pháp trong công tác lấy nước phục vụ cho sản xuất nông nghiệp.¥ nghĩa khoa học và thực tiễn cña để tài

“Trong nghiên cứu xác định các tác động của nước biển dâng đến xâm nhập mặn trên cơ

ở các nghiên cứu liên quan và ứng dụng trên thể giới vi Việt Nam Trên cơ sở nghiêncứu đưa ra các giải pháp ứng dung cấp nước phục vụ sản xuất nông nghiệp cho vùng

triễu thuộc bệ thống thủy lợi sông Dy Với mục tiêu nội dung thực hiện nhằm bổ sung trong quy trình vận hành hệ thống thủy lợi sông Bay đã được phê duyệt năm 2017

Lua chon ving nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu theo các kịch bản của nước biển dâng nên việc phân tích đánh giá

sẽ được thực hiện theo diễn biển trong quá trình thay đổi mực nước giữa thượng, hạ lưu cho hệ thống thủy lợi sông Diy ứng với các kịch bản.

“Phương pháp luận

“Trong nghiên cứu của luận văn, học viên xác định lưu lượng và mực tai vị tí cổng khảnăng lấy nước cho từng cổng trên dọc tuyển sông Đáy, bên cạnh đó xác định lưu lượng

và mục nước trên sông theo giai đoạn cục đoan nhất trong năm Từ đó xác định đường

2

quá trình yêu cầu nước hệ thông, xác định lưu lượng, mực nước và thời gian lấy nướccho từng cổng đạt hiệu quả cao nhất

Với diễn biến của Nước Biển Dang ảnh hưởng bởi xâm nhập mặn nên khả năng lay nước và thời gian lấy nước cho cúc công đều giảm dựa trên mô hình tỉnh toần học viên xác

định thời gian lấy nước hiệu quả do ảnh hưởng mặn kỷ triều

"Phương pháp tếp c

+ Phương php kế tha: các tà liu và kết quả kế thừa được thực hiện trong luận văn được lẫy trong các đề tài nghiên cứu có liên quan.

+ - Phương pháp thu thập: rong nghiên cứu thu thập sử đụng các ti liệu tại địa phương‘va số liệu tính toán theo các tài liệu tham khảo,

chuyên gia: tham vấn đội ngũ chuyên gia để xem xét nhận định phương,hướng và kết quả thực hiện của luận văn.

© Phương pháp mô hình mô phỏng: sử dụng các mô dạng hình toán để tính toán cân.

bằng nu:

bản nước biển ding 2030 áp dụng trong quy trình vận hành của hệ thống nhằm đưa

, chất lượng nước (tập trung vào xâm nhập nhập mặn) ứng với các kịch

ra các gi pháp phục tốt cho công tác lẾy nước vùng nghiên cứu.

HƯƠNG 1 TONG QUAN,

1 Tổng quan các giải pháp cấp nước trong điều kiện xâm nhập mặn

LLL Các giải pháp và ứng dung trên thể giới

‘Van dé tính toán và nghiên cứu triều mặn bằng mô hình đã được nhiễu nhà nghiên cứu ởcác nước phát triển như Mỹ, Hà Lan, Anh quan tâm từ khoảng 40-50 năm tr lại đây Vớithành tựu của khoa học và công nghệ được phat triển cực nhanh trong thời gian gần đây,công nghệ tin học, thuỷ lực học và thuỷ văn học biện đại đã gặp lại nhau ở nhiều mặt, mặc.

di chưa phải là hoàn toàn đồng nhất

‘Cac phương pháp tính toán xâm nhập mặn đầu tiên thường sử dụng bai toán một chiều khi kết hợp với hệ phương trình Saint - Venant Những mô hình mặn Ì chiều đã được xây dụng do nhi te giả trong độ có Ippen và Harleman (1971), Giả thiết cơ bản của các mô hình này là các đặc trưng dng chảy và mật độ là đồng nht trên mặt cắt ngang Mặc dit

điều nay 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 tinh toán mặn Ưu thé đặc biệt của các mô.

hình loại một chiễu là yêu cầu tả iệu vừa phải và nhiu ti liệu đã có sẵn trong thực tế

Các nhà khoa học cũng thống nhất nhận định rằng, các mô hình 1 chiêu thường hữu hiệu hơn các mô hình sông đơn và mô hình hai chiều Chúng cỏ thé áp dụng cho các vũng cửa sông có địa hình phức tạp gồm nhiều sông, kênh nổi với nhau với cầu trúc bắt kỳ Dưới đây thống kế một số mô hình mặn thông dụng tn thể giới đã được giới thiệu trong nhiều

tài Liga tham khảo

+ Mô hình động lực cửa sông PWQA: Mô hình FWQA thường được để cập đến trong cáctải liệu là mô hình ORLOB theo tên gọi của Tiền sỹ Geral T, Otiob Mô hình đã được áp

dạng trong nhiễu vin để tinh toán thực té, Mô hình gii hệ phương trinh Saint ~ Ve

kết hợp với phương tình khuếch tin và có xét đến ảnh hưởng của thu trgu thay vi bộ

qua như trong mô hình không có thuỷ triều Mô hình được áp dụng đầu tiên cho đồng.

bằng Sacramento - San Josquin, Califorlia

~ Môhinh thời gian thuỷ triều của Lee và Harleman và của Thatcher và Harleman: Lee và

Harleman (1971) và sau được Thatcher và Harleman cải tiền did ra một ch ti cận

khác, xây dựng lời gai sai phân hữu hạn đổi phương trình bảo toàn mặn trong một sông:

đơn Sơ đỗ sai phân hữu hạn ding để giải phương trình khuếch tán là sơ đỏ ấn 6 điểm Mô hình cho kết qua tốt trong việc dự báo trạng thái phân phối mặn tức thời cả trên môi

hình vật lý ciũng như của sông thực tế.

- Mô hình SALFLOW của Delf Hydraulics (Hà Lan): Một trong những thành quả mới

nhất trong mô hình hoá xâm nhập mặn là mô hình SALFLOW của Delf Hydraulies (Viện

“Thuỷ lực Hà Lan) được xây dựng trong khuôn khổ hợp tác với Ban Thư ky Uy ban sông.Mé Công từ năm 1987

~ Mô hình MIKE 11 và POM: La mô hình thương mại nổi tiếng thé giới do Viện Thuỷ lực

‘Dan Mạch xây dựng Đây thuộc lớp mô hình thuỷ lực và chất lượng nước loại một chiều (trường hop tiêng à xâm nhập mặn) một và hai chiều có độtin cậy rắt cao, thích ứng với các bài toán thực tế khác nhau Mô bình này đã được áp dụng rắt phổ bin tn thể giới đ

ính toán, dự báo lũ, chất lượng nước và xâm nhập mặn.

= Mô hình ISIS (Anh): Mô hình do ác nhà thuỷ lục Anh xây dựng, thuộc lớp mô hình

thuy lực một chiều kết hợp giải bài toán chất lượng nước và có nhiễu thuận lợi trong khai

thác Mô hình cũng được nhiều nước sử dụng để tinh toán xâm nhập mặn.

~ Mô bình EFDC (Environmental Fluid Dynamic Code): Mô hình được cơ quan Bảo vệ

Môi trường Mỹ (US EPA) phát triển từ năm 1980, Là mô hình tổng hợp ding d tỉnh toánthuỷ lực kết hợp với tính oán lan truyền chất 1, 2.3 chiều M6 hình có khả năng dự báocác quá trình đồng chảy, quá trình sinh, địa hoá và lan truyền mặn.

1-1-2 Các giải pháp và khả năng ứng dụng cho Việt Nam

Trong khuôn khổ Chương trình Bảo vệ Môi trường và Phòng tránh thiên tai, KC - 08, GS.Lê Sâm đã có các nghiên cứu tương đối toàn diện về tác động ảnh hưởng của xâm nhập.

mặn đến quy hoạch sử dung đắt cho khu vực đồng bằng sông Cửu Long Tác giả đã sử.

dụng các mô hình: SAL (Nguyễn Tắt 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 dai hạn (6 tháng) ngắn hạn (nửa tháng) và cập nhật (ngây) Kết quả của đề tải góp phần quy hoạch sử dụng dat vùng ven biển thuộc đồng bằng sông Cửu Long và các lợi ch khúc về kinh tế

-Nhin chung, ác công tỉnh nghiên cứu trên day của các nhà khoa học trong nước đã có

đồng góp xứng đáng về mặt khoa học, đặt nén móng cho vấn đề nghiên cứu mặn bing

phương pháp mô hình toán ở nước ta

Do sự phát trién rất nhanh của công nghệ tính toán thuy văn, thuỷ lực, hiện trên thé giới xuất hiện nhiều mô hình đa chức năng trong dé các mô dun tinh sự lan truyền chất ô nhiễm.

và xâm nhập mặn là thành phần không thể thiếu Trong số đó, nhiễu mô hình được mua,chuyển giao duéi nhiều hình thức vào Việt Nam Có thể nêu một số mô hình tiêu biểuISIS (Anh), MIKEII (Ban Mach), HEC-RAS (Mỹ) đều có các modun

truyền xâm nhập mặn Đặc bigt trong đó, từ 2006 đến nay, Viện KHTL Miễn Nam, đứngđầu là GS.TS Tăng Đức Thing đã nghiên cứu và ứng dung khá thành công mô hình

Mikel] HD-AD trong mô phỏng xâm nhập mặn thời gian thực ngắn hạn và dai hạn, các

kết quả nghiên cứu đã đồng góp rit lớn vào sin xudt nông nghiệp trên Đẳng bằng sông

Cửa Long.

h toán sự lan

1⁄2 Tổng quan các nghiên cứu liên quan

12.1 Tổng quan các nghiên cứu trên thế giỏi

Hiện trong xâm nhập tiểu, mặn là quy luật tự nhiền ở các khu vực, lãnh thổ có vũng cửasông giấp biển, Do tinh chit quan trọng của hiện tượng xâm nhập triều mặn có liên quan

đến hoạt động kinh t - xã hội của nhiều quốc gia nên vấn dé tinh toán và nghiên cứu đã

được đặt ra từ lâu Mục tiêu chủ yếu của công tác nghiên cứu là nắm được quy luật củaqua trình này để phục vụ các hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phỏng vùng cửa sông nhưở các nước như Mỹ, Nga, Hà Lan, Nhật, Trung Quốc, Thai 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 đồng chảy trong sông ngòi bằng mô hình toán được bắt đầu từ

khử Saint - Vennant (1871) công bd hệ phương trình mô phỏng qui trình thuỷ động lực

tong hệ thống kênh hở một chiều nỗi tiếng mang tên ông Clnhờ sức mạnh của hệ

phương trình Saint - Venant nên khi kỹ thuật tính sai phân và công cụ máy tính

đáp ứng được thi việc mô phông dòng chảy sông ngồi là công cụ rit quan trọng để nghiên.

cửu, xây dựng quy hoạch khai thác tải nguyên nước, thiết kế các công trình cải tạo, dự.

báo và vận hành hệ thống thuỷ lợi.Moi dự án phát triển tải nguyên nước trên thể giới hiện

nay đều coi mô hình toán dòng chảy là một nội dung tính toán không thể thiểu

Tiếp theo đó, việc mô phỏng dòng chiy bằng các phương trinh thuỷ động lục đã to tiên

đỀ giải bài toán truyền mặn khi kết hợp với phương trình khuyếch tần Cùng với phươngtrình bảo toàn và phương trình động lực của dòng chảy, còn cổ phương tỉnh khuych tânchit hoà tan trong đồng chảy cũng có thể cho phép tuy ở mức độ kém tinh tẾ mô phòng

cả sự din biển của vật chất hoà tan và rồi theo đòng chay như nước mặn xâm nhập vio vũng cửa sông, chit chua phn lan truyền từ đắt ra mạng lưới kênh sông và các loại chất

thai sinh hoạt va công nghiệp xả vào dong nước.1.22 Tẳng quan các nghiên cứu tại Việt Nam

Việc nghiên cứu, tinh toán xâm nhập man ở nước ta đã được quan tâm từ những năm 60

Khí bắt đầu tiễn hành quan trắc độ mặn ở hai vũng đồng bằng sông Hồng và sông Cứu

Long Tuy nhiên, đối với đồng bằng sông Cứu Long do đặc điểm địa hình (không có đề

bao) và mức độ ảnh hướng có tính qu 'n sản xuất nông nghiệp ở vựa lúa quan trong nhất toàn quốc nên việc nghiên cứu xâm nhập mặn ở dây được chú ý nhiễu hom, đặc biệt là thời kỳ sau năm 1976 Các kết quả tính toán số liệu thực đo đã lập nên bản đồ đẳng tr mặn với hai chỉ tiêu sơ bản lợi và gil cho toàn khu vực đồng bằng trong ác thing từ

tháng 12 đến tháng 4.

Tiếp theo, nhiều báo cáo dưới các hinh thức công bổ khác nhau đã xây đựng các bản đổ

xâm nhập mặn từ số liệu cập nhật và xem xét nhiều khía cạnh tác động ảnh hưởng các

nhân tổ dia hinh, KTTV va tác động các hoạt động kính tế đến xâm nhập mặn ở Đẳng

bằng sông Cửu Long.

Việc diy nhanh công tác nghiên cứu xâm nhập mặn ở nước ta được đảnh

1980 khi bắt đầu triển khai dy án nghiên cứu xâm nhập mặn đồng bằng sông Cửu Longdưới sự tải trợ của Ban Thư ký Uy ban sông Mê Công Trong khuôn khổ dự án này, mộtsố mô hình tinh xâm nhập tru, mặn đã được xây dựng như của Ban Thư ky Mé Công 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 tiễn châu thé sông Cứu:

Long, tính toán hiệu quả các công trình chong xâm nhập mặn ven biển để tăng vụ và mở

ông diện tích nông nghiệp trong mũa khô, dự bảo xâm nhập mặn dọc sông Cỏ Chiên,Kỳ thuật chương trình của mô hình rên đã được phát triển thinh một phần mễm hoàn

chỉnh để cải đặt trong máy tính như một phần mềm chuyên dụng Mô hình đã được ấp

dụng thứ 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 điễn hình là cóio sự Nguyễn Như Khuê,

Nguyễn An Niên, Nguyễn Tất Dic, Nguyễn Văn Điệp, Nguyễn Minh Sơn, Trần Văn

Phúc, Nguyễn Hữu Nhân đã xây dựng thành công các mô hình thuỷ lực mạng sô

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 Kếtquả được nhịn nhận khả quan và bước đầu một số mô ình đã thử nghiệ

báo xâm nhập md,

ứng dụng dự.

3 Tổng quan về vùng nghiên cứu

Hiện nay trên hệ thống ven biển đồng bằng bắc bộ có 9 cửa sông lớn trên các cơ sử đánh, giá của các nghiên cứu đã được thực hiện, học viên nhận thấy rằng sông Dáy có hiện trạng cửa sông lớn chiều rộng khoảng 700-1000m tốc độ đồng lớn nhất, troy khi đó sông Đầy

chỉ la 1 nhánh của hệ thống thủy lợi sông Hồng — Thái Bình, lưu lượng xả hỗ được chảyaqua khả thấp din đến khả năng đẩy mặn kém dẫn đến việc tỉnh trạng xâm nhập mặn lẫnsâu vào trong hệ thống, khả nding lấy nước tại các cổng đặc biệt ảnh hưởng năng nền nhấtlà hệ thing thủy loi Nghĩa Hưng Trong những năm 2010.2012 do các hiện tượng thời

thay đội trên hệ thống thủy lợi Nghĩa Hưng cũng đã xảy ra tỉnh trang xâm nhập mặn đến km 22 và 32 (tinh từ cửa sông) với nồng độ mặn từ 1-1,5%0 khả năng lấy nước kém di đến các công trên dọc sông không cỏ khả năng Kay nước ảnh hưởng đến sản xuất và phat triển kinh tế của vùng.Trên cơ sở đó Học viên đã lựa chọn Hệ thống thủy lợi Nghĩa Hung lâm mô hình điểm để tính toán khả năng cắp nước và đưa ra ác giải pháp cắp nước phù

hợp với điều kiện trong hệ thống

1.3.1 Điều kign về điều kiện up nhiên — Kin xã hội1.3.1.1 Đặc điểm tự nhiên chung

Vi tr dia ý: Hệ thing thủy lợi Sông Day là ding sông chảy suốt qua các tính thành Hà

Nội, Hà Nam, Ninh Bình và Nam Định Tuy hiền, trong khuôn khổ của luận văn sẽ thựchiện nghiên cứu mô hình thí điểm cho HTTL Nghĩa Hưng thuộc huyện Nghĩa Hung, tỉnh.Nam Định,

Dòng sông chảy song song bên hữu ngạn hạ lưu sông Hồng Sông Đáy là một trong những.

con sông khá đãi ở miễn Bắc Việt Nam, vả là con sông chính của lưu vực sông Nhu

-Day ở phía tây nam vùng chau thé sông Hồng Trong lưu vực sông -Day cỏ nhiễu sông.

khác như sông Tích, sông Nhug, sông Bùi, sông Bồi, sing Lạng, sông Hoàng Long, sôngSit, sông Vac, sông Nam Định, liên quan đến nhau nên đã được quy hoạch thủy lợi chung

vào hệ thông sông Diy.

Sông ay có chiều đài khoảng 240 km và là một trong năm con sông di nhất ở miễn Bắc

Việt Nam (Hồng, Da, Lô, Cầu, Day), Lưu vực sông Day (cùng với phụ lưu sông Nhug)

hơn 7.500 kan? trên địa bản các tỉnh thành Hà Nội, Hòa Bình, Hà Nam, Ninh Bình và N

Sông Đây ngoài vai tô là của các sông Bui, sông Nhuệ, sông Bồi, sông Hoàng

Long, sông Vac nó còn là một phân lưu của sông Hồng khi nhận nước từ sông Nam

Dinh nối tới từ hạ lưu sông Hồng Trước đây sông Day côn nhận nước của sông Hồng ở

địa phận Hà Nội giữa huyện Phúc Thọ và huyện Đan Phượng Quing sông này còn có tên1g Chỗ sông Hồng tiếp nước là Hát Môn Song hiện nay khu vựcự chủ yếu ở các nhánh bên hữu ngan chảyxông chí

là sông Hát hay Hit i

này đã bị bồi lắp, nguồn cung cắp nước cho stừ vùng núi Hòa Bình

G thượng nguồn, lưu lượng của sông bắt thường nên mùa mưa thì lũ quét lại thêm dòng,

sông quanh co uốn khúc nên dễ tạo ra những ghénh nước lớn Đến mùa khô thi long sông có chỗ cạn lội qua được nên thượng lưu sông Day thuyén bè không ding được Đoạn hạ

nguồn từ thị trấn Vân Đình, Ứng Hòa, Hà Nội đến cửa Day được công nhận là tuyếnđường sông cấp quốc gia

Sông Day khi xuôi đến Vân Đình thi lòng sông rộng ra, lưu tốc chậm lại nên có thể đithuyền được Khúc sn phong cảnh hữu tinh, Đến địaphân huyện Mỹ Đức, sông Bay tiếp nhận dòng suối Yến (thủy lộ vào chủa Hương) Vượt

đến tính Hà Nam khi sông chảy vào thành phố Phủ Lý thì dong sông Nhuệ gớp nước từ

phía tả ngạn Sông Day tiếp tục hành trình xuôi nam đón sông Bôi (sông Hoàng Long)

bên hữu ngạn từ miền núi tỉnh Hỏa Bình và Ninh Bìnhdồn vé tại ngã ba Gián Khẩu, cách thành phố Ninh Bình khoảng 10 km về phía Bắc Đoạn nay sông được gọi sông Gián

Khẩu Qua khỏi Ninh Bình khoảng 20 km thì bên tả ngạn có phụ lưu là sông Đào (sôngng đây men đến vùng chân nú

p tục nhận nước sông Vac bên hữu ngạn Gin đến biễn, sông8Nam Định) thêm nước

Day chuyển hướng từ Tây Bắc.Đông Nam sang Đông Bắc: Tây Nam rồi đổ ra vịnh Bắc

Bộ ở Cửa Đáy, xưa gọi là cửa Đại An hay Đại Ác thuộc huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh.

Binh và huyện Nghĩa Hưng, tình Nam Dinh

Khác với các cửa sông khác ở miễn Bắc như: cửa Ba Lạt, cửa Thái Bình, của Văn Ue, vũng biển cửa sông Bay phát triển thiên về xu hướng bồi tụ mạnh nhờ có nguồn bai ích

rit dBi dào từ hệ thống sông Hồng và cửa sông nằm ở vùng ba bién lõm, tránh được các

hướng sing chính có tác động mạnh ở ven biển đồng bing sông Hồng 1.3.12 Đặc điền ue nhiên hệ thing thủy lợi Nghta Hing

a VỊ trí địa by

Công ty TNHH một thành viên KTCTTL Nghĩa Hưng quản lý hệ thống thủy nông huyệnNghĩa Hưng, đây là vùng ven biển, chịu ảnh hưởng trực tiếp của thủy triều.

'Nghĩa Hưng là một huyện trong điểm tring lúa nằm ở phía Nam tinh Nam Định, phía Bắc.

giáp sông Đảo, phía Tây giáp sông Bay, phía Đông giáp sông Ninh Cơ, phía Nam giáp

Biển Dong.

- Phía Bắc có sông Đào dai 10km từ xã Nghĩa Hưng đến ngã ba Độc Bộ,

- Phía Tây có sông Day dài 38km từ Độc Bộ đến cổng Ap Bắc,

- Phía Đông có sông Ninh Cơ dài 18km từ cổng Đại Tám đến cổng Quin Vinh.

b Đặc điểm địa hình

Dia hình có xu thể thấp dẫn từ Tây sang Đông và từ Bắc xuống Nam, Diện tích tr nhiên

của huyện Nghĩa Hưng: 25.444 ha, Trong đó: Diện tích trong đề: 17.672 ha,+_ Diệntích trồng hai lúa 10821,87 ha

+ Digntich nud trồng thủy sim; 2.591,48ha+ Diện ích cây vụ đông 2018 ha4+ Diệntích hoa mẫu 32261ha

+ Diện tích diém nghiệp: 52,97 ha

Dia hình cổ xu thé thấp din từ Tây sang Đông và từ Bắc xuống Nam có cao độ cos dit không đồng đều (khu cao và vùng tring dan xen lẫn nhau, Có thể phân thành những ving

co bản như sau

Vũng cao có cốt đt từ (+ 0,9) + C 1,2) m (ove bộ có nơi đến + 1,4 m) diễn ích vio khoảng 2000 ha; Vũng này cơ bản nằm ở phía bắc huyện, được tưới nước chủ y

bom điện (thuộc địa ban cụm 1)

u bằng

°

Ving này hi hết nằm ở cụm 2 và cụm 3, Công tác tớicó sự hỗ trợ của động lực

Vùng trũng có cốt đất từ (+ 0,4) + (+ 0,5) m (cục bộ có nơi + 0,3m) điện tích khoảng 2.000ha, Vũng này nằm chủ yếu ở cụm 3 va cụm 4, công te tưới tiêu cơ bản bằng trọng lực có1g van chiếm tỷ lệ lớn, có cos đất tir (+ 0,6) + (+ 0,8)m có diện tích khoảng 7.500 ha;

chủ yếu bằng trong lục và

sự hỗ trợ của động lực

Sông Day chịu ảnh hưởng triểu kém hơn, chat lượng nước ngọt hơn, lượng phủ sa nhiềuhơn, mục nước cao hơn so với sông Ninh Cơ tại cùng một khoảng cách từ của sông lên

nên sông Day là nguồn cấp nước chính cho hệ thống Nghĩa Hưng Ngược lại sông Ninh ‘Co và biển có chân triều thấp nên là hướng tiêu chính của lưu vực Chính nhờ những điều kiện v tr địa lý và địa hình đã tạo cho Nghĩa Hưng có được nguồn tưới và tí

Nude tưới hẳu hết được lẾy qua các cổng đầu mỗi nằm trên triển

(phi Tây) nước tiêu chủ yêu được tiêu qua cúc cổng đầu mỗi nằm trên tiễn sông Ninh

(phía đông) và dé biển.

e Đặc điển khí tượng thủy văn

~ Khí tượng: Trong năm 2009, lượng mưa vụ mùa 2009 tg Liễu BS lis 787,0 mm, tại Độ lần tháng 7) ánh hưởng cơn bão số 4 mưa Quan là 689 mm Lượng mưa đầu vụ (trung

lớn từ 12/7 + 13/7 lượng mưa đo được ti Liễu DE lic 172,5 mm: Hạ Kỳ: 121,0 mm: Am Sa: 74,0mm: 75,0 mm làm ngập: Gần 2000 ha lúa mới cấy của các hợp tác xã khu vực

cum 1 và một phần ở cụm 2 và cụm 3

Bảng 1.Lượng mea tại điểm đo Li tua các năm (mm)

Sse ame | ans | aon | av | ave | 207 | am | ans

6 69,0 825 [ 2210 | 93,0 1000 | 135,5 [ 75,0 33,0

Cộng | 1.001,0 | 1.264,5 938/0 | 1.689,5 | 1.0574 | 8735 1.114,0 | 838,5Do ảnh hưởng của biển đổi khí hậu nên vụ chiêm xuân 2010-2011 là vụ có thời tiết rấtkhắc nghiệt Ngay từ cuỗi tháng 12/2010 đã xây ra rét đậm và rét hại, nhiệt độ đột ngột

ha xuống thấp 7+0°C Đặc biệt là tận rết hại kéo dai suốt cả tháng 1 cho tới đầu tháng 2,

nên nhiệt độ luôn giữ ở mức 13*15°C, có nhiều ngày nhiệt độ xuống thấp kỷ lục chỉ còn

6+8'C Đợt rét nay đã gây nhiễu khó khăn cho sin xuất nông nghiệp vì nó rơi vào đúng,

10

thời ky reo ma vu chiêm xuân Thiệt hại hơn là trung tuẫn tháng 3 sau khi lúa chiêm vừa

cấy xong (Nghĩa Hung kết thúc cấy vào ngày 5/3, riêng HTX Nam Điền cấy xong ngày 12/3) rot ap xuống, nhiệt độ hạ thấp xuống dưới 15°C, có ngày nhiệt độ chỉ ở mức 910°C,

làm cho lúc chiêm xuân ching lại không phát triển được Một số diện tích lúa mới cấy bị

chết phải dặm tia cấy lại, gây ảnh hưởng tới thời vụ Tổng lượng mưa cả vụ đo được tại

tram Liễu Để là 386,0 mm cao hơn lượng mưa trung bình nhiều năm (TBNN), ( Lượng.mưa TBNN là 377 mm),

= Thủy văn: Thủy triều hoạt động mạnh nhưng đỉnh triều thấp hơn cùng kỳ năm 2010

(mục nước định triều thấp hơn từ 10+15em) Vụ chiêm xuân năm nay tính đến cuối mùa mưa 2010, lượng nước tại các H thủy điện phía Bắc thấp hơn TBNN tir 30=40% Vì vậy

trong vụ chiêm xuân này các hỗ thủy điện chỉ xả nước có 2 đợt để phục vụ sản xuất nông,nghiệp (Đợt 1 từ 25-30/1, đợt 2 từ 11+16/2) Tháng 3 và thing 4 do có mưa ở thượngnguồn nên nước ngọt dé về nhiều đã làm giảm độ mặn vùng cửa sông, tạo điều kiện thuậnlợi cho công tác tưới tiêu nước,

~ Độ mặn: Độ mặn năm nay thấp hơn cùng kỳ năm trước, độ mặn đầu vụ đo được tai các

cống đầu mỗi như sau:

++ Độ mặn tại Quỹ Nhất 21.4%» (Năm 2010 là 25%)

-+ Độ mặn tại Am Sa: 17%6› (Năm 2010 là 20%0)

++ Độ mặn tai Bình Hai: 13% (Năm 2010 là 15%)

‘Vu chiêm xuân năm 2010 s6 ngày xuất hiện mặn tai Quỹ Nhất, Am Sa và Bình Hải cũngíthơn vi thời gia lấy được nước cũng đãi hơn củng ky năm 2009.

1.3.1.3 Đặc điểm điều kiện kink tế xã hội

Nghia Hưng là huyện ven biển nằm ở phía Tay Nam của tỉnh Nam Dinh Phía Bắc giáp.

sông Đào, phía Đông là sông Ninh Cơ, phía Tây là sông Đáy, phía Nam và Tây Nam làbiển Đông

Huyện Nghĩa Hung có diện n 254/đim'(25454/8ha), din số khoảng

305.280 người (năm 2017) Địa giới hành chính gồm 3 thị trần và 22 xã, địa hình huyệnbằng phẳng, thoái dã ng Nam, 3/4 chủ vi là sông lớn vi biển bao bọc với 119km dé ngăn lũ và dé biển Huyện có 12km đường ba biển, chạy đọc theo bờ biển là hing

tự ni

từ Bắc x

trầm hée ta cối, hàng nghìn héc tas vọt đầm nuôi trồng bái sản và 50 ha đồng muối Khí

hậu chịu ảnh hưởng siu sắc của khí hậu vũng nhiệt đói giỏ mùa, quanh năm thoáng mắt

‘Dat dai phì nhiêu mau mỡ, chế độ nhật triều là một ưu thé trong sản xuất nông nghiệp của

Hiện nay kinh tế Nghĩa Hung đang chuyển dịch theo hướng công nghiệp hóa - hiện đại

hóa, tiề biểu như huyện đã cho phép xây dựng khu công nghiệp Dét may Rang Đông có.

"

quy mô 600 ha tại thị rắn Rang Đông và các xã lần cin to việc lam cho trên 100,000 laođộng.

Ngoài ra, ngành nông nghiệp của huyện với trồng lớa, khoai, lc, day, ei, mời ví inh bất và chế in hãi sản, sản xuất muối đông thu cũng à mộ tiểm năng mới

VỀ sin xuất nông nghiệp, huyện đã tập trung quy hoạch vũng sản xuất lúa hàng hóa tậptrúng với quy mô từ 30-100 ha/vùng, sản xuất 2 vụ lúa/năm; xây dựng cánh đồng mẫu lớnvới tông điện tích hơn 3.400ha; xây dựng mô hình liên kết sản xuất, tiêu thụ sản phẩm.

V8 y tẾ- văn hóa - giáo dục, Nghĩa Hưng có 2 bệnh viện da khoa được xếp bệnh viện

hạng Il và trung tâm y ế được xếp loại đơn vi y té hạng IL Nhà văn hóa trung tâm huyện được xây dựng với tổng diện tích 5267m'đáp ứng được yêu cầu tổ chức các sự kiện văn

hóa- chính tị- xã hội của huyện Huyện có tỷ lệ trường mim non, trường tiếu học, trunghọc cơ sở đạt chuẩn quốc gia cao nhất tỉnh, 4/6 trường THPT đã đạt chuẳn quốc gia Thunhập bình quân đầu người dat 36,2 triệu đồng/người, ước năm 2017 dat 39,8 triệu

đồng người

én thang 4/2017, huyện đã có 25/25 xã, thị trấn, dat tỷ lệ 100% số xã, thị trấn đã được

'UBND tỉnh quyết định công nhận đạt chuẩn nông thôn mới Đến thing 6/2017 Nghĩa

Hưng đã hoàn thành 9/9 tiêu chi huyện NTM Về quy hoạch vùng đến năm 2030, tim nhìn đến năm 2050; quy định vẻ quản lý xây dựng theo quy hoạch của huyện đã được cấp.

cổ thắm quyền phê duyệt

Nghia Hưng có quốc lộ 21B, quốc lộ 37B và các đường tinh lộ S5, 508, 493 chạy quaĐây cũng là địa phương có dự án Đường cao tốc Ninh Bình - Hải Phòng - Quảng Ninh di

Nim dai bên bờ hai sông lớn và với mang lưới sông ngòi dày đặc, Nghĩa Hưng thuận lợiphát tiễn giao thông thuỷ.

1.32 Hiện trạng hệ thẳng thủy lợi vùng nghiên cứu

4 Nhiệm vụ hệ thông

~ Nhằm hạn chế ảnh hưởng của xâm nhập mặn, đám bảo cấp nước tưới cho khoảng 13.736ha đắt nông nghiệp toàn hộ thống, tạo_ nguồn cấp nước phục vụ chăn nuôi gia sic,cằm, nuôi trồng thủy sản vả lấy nước cho 53ha sản xuất mudi

= Tạo nguồn cắp nước sinh hoạt cho khoảng 158 nghìn dân, các khu công nghiệp tập trung

và các cơ sở sản suất ida hủ công nghiệp trong vũng

~ Tiêu nước chống ngập ting cho khoảng 17.672 ha dign tích đắt rong để.

- Duy tri đồng chây trên các trục sông của hệ thing, góp phần giảm thiểu 6 nhiễm, ảithiện môi trường sinh thái.

b Phân vùng tabi = tiêu

Thời kỳ quy hoạch năm 1995: Do hình thành khu KTM Rang Đông ~ Nghĩa Điễn nhưngchưa có công tỉnh hủy lợi tưới và tiêu hoàn chỉnh, còn thiếu nguồn nước ngọt nên đã cón

18 soát bỗ sung quy hoạch Chi iu thiết kế giai đoạn này như sau: Tân suất tưới 75%, tin suất tiêu 10%, hệ số tưới thiết kế I,16l/vha, hệ số tiêu thiết kể 5,75 Usha, Ce lưu vực tưới và tiêu không có sự thay đổi nhiều, Trong giai đoạn này, cổng Bình Hải đỀnghị được

mở rộng với B^18,šm, kênh Bình Hải 1, Thuần Hậu, Am Sa, Quy Nhất, Tiền Phong và

Nghĩa Điễn đều được mỡ rộng mặt cắt Bd = 12-18m, Tram bom Hoàng Nam được nâng

cắp thành 12x4,000m3/h, bổ sung cổng tiêu Quần Vinh 3 với B = 12,5m và Zd = ~

Nghĩa Hưng có hình dáng tựa nước Việt Nam thu nhỏ Tại điểm thắt nằm giữa Nghĩa Sơn.

đã được đào một con kênh ngoài mục ích giao thong nó côn dé phân lũ từ sông Diy sang

sông Ninh Cơ Chính con kênh Quan Liêu này đã phân hệ thống thủy nông Nghĩa Hung

ra làm hai miễn rõ rệt

~ Miền thượng: Được tinh từ bắc kênh Quần Liêu cho đến xã Nghĩa Đồng (địa bản này do

cum thủy nông số 1 phụ trích) Vũng này có đặc điểm vé tới tiêu chỉnh như sau:

+ Fé iểu: Cả ving được tiêu chính qua kênh Đại Tám và Kênh Long Thành Hai kênhä nhỏ hơn 250mm, còn khi mưa lớn hơn cácnày mới chỉ đáp ứng ở mức khi lượng mưa,

công trình không đủ năng lực tiêu sẽ gây ngập ang toàn vùng.

+ Về tưới: Hệ a 1 tưới nằm trên triển sông Đảo và sông Diy VỀ vụ cl

dầu nguồn về nhiều đồng thời định triều cao thi việc lấy nước mới thuận lợi còn ngượclại cực kỳ khó khăn VỀ vụ mùa thường có lũ lớn nên việc lấy nước tưới gặp nhiễu khó.khăn

~ Miễn hạ: Được tính từ Nam kênh Quin Liêu cho đến để biển (thuộc địa bàn cụm 2, 3,4) Đặc điểm chính của vũng này là

+ VỀ tiêu: Hệ thống tiêu chính là qua kênh Ninh Hải và kênh Quan Vinh Il, Ngoài ra còncó sự hỗ tg tiêu của một số cổng như: Ding Ninh, Lạc Đạo, Thành An, Thanh Hương,

Tiền Phong, Nam Điễn, Thủy sản I Nhìn chung ở vùng có cốt đất không bằng phẳng, diện tích tring nhiều nên chỉ tiêu ting ở mức lượng mưa 3 ngày nhỏ hơn 200mm Khi

ượng mưa lớn hơn sẽ gây ding lụt điện rong.

túc cổng tưới đều nằm trên triển sông Bay, tổng khẩu độ cửa lấy nước tương

đối lớn Về vụ chiêm nếu nước ngu về it, thay triều hoạt động mạnh tỉ việc lấy nướcgập rt nhiều khó khăn do bị ảnh hưởng của mặn xâm nhập VỀ vụ mùa có thể tận dụng

lẩy nước tưới

‘Theo Quyết định số 1239/QĐ ~UBND ngày 06 tháng 6 năm 2017 của UBND tỉnh Nam

Định về việc ban hành Quy trình vận hành hệ thống công trình thủy lợi Nghĩa Hưng, toàn.

vùng thủy lợi Nghĩa Hưng được phân chia vùng tưới và vùng tiêu như sau:

Bang 2 Phân vùng tưới hệ thẳng thủy nơng Nghĩa Hưng

6 | Tam Toa 903 | Gam các eéng Tam Toa

7 | Lý Nhân + Thy ich 716 | Gồm các cống Lý Nhân, ThụÍch

«| rie Ding bing Li ;à | Gdmeie cổng Tiền Ding, Tiy Biên,

Ngơi Ba, Ti Giống

“Gồm các cổng Binh Hải , Bình Hải 9 | Quỹ Nhất- Bình Hải 10.447 | H, Thuần Hậu, Âm Sa, Chỉ Tây, Quỹ

Tiên qua tram bom gdm điện1 Tram bom Hồng Nam 1.223 | tich cia xã Hồng Nam, Nghia

Minh và 1 phần Nghĩa Thái

2 | Lưu vực Đại Tám, Quần Khu 4131 Quin Khu

3 | Lm vực Bơn Ngạn - Đồ 581 | Gồm cổng Bon Ngạn, Dd Mười

Gém cổng Nam Điền, Thủy 8 | Nam Điền - Thủy Sin 1.180 z l

Sản, Thủy Sản If, 1B

Cộng 18.035,

Toan hệ thông thủy lợi Nghĩa Hung được chia làm 4 cụm phục vụ tưởi tiêu như sau:

- Cum I: từ Nghĩa Đồng đến Nghĩa Sơn gồm 9 xã, thị trấn và cổ 16 đơn vi ding nước.

Diện tích phụ trách 3.999,05 ha trồng lúa và 35;

- Cam 2: Từ Nghĩa Lạc tới thị trấn Quỹ Nhất gồm 7 xã và có 8 đơn vị đăng nước, Diệntích phụ trách 3.485,08 ha trồng lúa và 331.7 ha nuôi trồng thủy sản

~ Cum 3: Từ Nghĩa Thành đến Nghĩa Hai gém 6 xã và 8 đơn vị ding nước, Diện tích phụ trách 2.668,33 ha trồng lúa và 187,47 ha nuôi trồng thủy sản

~ Cum 4: Tử Nghĩa Phúc đến Cén Xanh gồm 3 xã, thị tin, có Š đơn vị dùng nướctích phụ trách 669,41 ha trồng lúa, và 1.720.07 ha nud trồng thủy sản; 52.97 ha lim muối.Hệ thống thủy lợi Nghĩa Hung thay đổi theo tiền tình quai đ lin biển, cứ 15 + 20 nămlại mỡ rộng ra bin 1

Các cổng đầu mỗi tưới nim trên triển sông Đào và sông Bay (phia Tây)

Các cổng đầu mỗi tiêu nằm trên triển sông Ninh và để biển (phía Đông)

Công trình thuỷ lợi nằm trên địa bản huyện Nghĩa Hưng do công ty TNHH một thành

viên KTCTTL Nghĩa Hưng và địa phương quản lý, khai thác như sau:

Bảng 4.Tẳng hop công trình trên hệ thẳng Nghĩa Hưng

Cong ty quản lý và khai thác

‘Cong qua dé 67 (công)

Tram bơm điện 21 (vam)

Kênh cấp I 64 (kênh), Tong chiều dài: 202,793 (km)

Kênh cấp I 210 (kênh), Tổng chiều dit: 263,589 (em)

Kênh ep tiên 136 (kênh, Tông ciễu di: 187,096 (km)

Địa phương quan lý và khai thác |

Hình 1 Bán đồ hệ thẳng công trình thủy lợi Nghĩa Hưng,

13.3 Đánh giá năng lực hệ thống kênh mương và công trình nội đồng

Các kênh nội đồng nhìn chung mặt cắt, nhiều đoạn bị thu hẹp, đáy kênh bị bồi lắng cần phải được nạo vết thường xuyên đến mặt cất thiết kế Hệ thông kênh cấp 1 như: Cốc

Thành, Tam tòa, Thụ ich, Bình Hải, Âm Sa, Quỹ Nhat nhiều đoạn bị bởi lắng không.đảm bảo năng lực tưới.

Đối với các công trình nđồng hiện nay tinh trạng xuống cép nhi, cần được nâng cấp,

cải tạo đặc biệt là các cống đập điều tiết và các trạm bơm nội đồng như trạm bơm Cốc.

‘Thanh, Hạ kỳ, Minh Châu, Đông Ba.

Vige phân vùng tưới tiêu trước đây là đúng din phủ hợp với thé đắt thé nước, chất lượng

dit, chất lượng nước của từng ving Trên cơ sở hệ thông đã có, iếp tục hoàn chỉnh và nâng cao thêm cho phủ hợp với những thay đổi do thiên nhiên và những hoạt động về kin tế do con người tạo nên

+ Tdi cho cậy vụ đồng

Lợi dụng triều tưới cho cây vụ đồng, mỗi con nước tưới 2 tu (tiề

son) nên đủ nước tưới cho cây vụ đông, không ảnh hướng tới tưới äi

+ Tưới tiêu cho lúa

“Thời gian đỗ ải được chia làm 4 đợt dim bảo đủ nước tưới cho 100% diện tích: đợt 1 từ1/1/2011 + 10/1/2011; đợt 2 từ 15/1/2011 + 24/1/2011; đợt 3 từ 29/1/2011 + 7/2/2011),đợt 4 từ 12/2 = 21/2/2011

“Trong thời gian đổ ải, cô ig ty KTCTTL Nghĩa Hưng đã thaw rửa cho những ving chua

mặn từ 3 đến 4 lần Kết quả là những vùng chua mặn không còn bj ảnh hưởng mặn Độ.

mặn trên kênh tưới ở xã Nam Điền đã giảm xuống < [Movi trên ruộng < 1.5 Yo.

Giai đoạn làm dat và cấy, tưới dưỡng và đẻ nhánh, làm dong, trổ bông hầu hết diện tích trồng lúa được cắp đủ nước và kim dắt kịp thời đảm bảo duy tì lớp nước mặt ming

© Tưới phục vụ nuôi trằng thủy sản

Khu vực Cin Xanh mới hoàn thin hệ thông kênh mương cắp 2 và các cổng cắp nước và

tiêu nước phục vụ nuôi trồng thủy sản Cúc cổng tưới đầu mỗi được phép lấy nước mặnvà những ngày mực nước ngoài lớn hơn mực nước trong đồng và chất lượng nước cho

phép Các cổng tiêu đầu mỗi tiêu vio các tiểu 5,6, 8,11

+ Tưới phục vụ diém nghiệp

Cổng đầu mỗi tưới ấp 1 mỡ cổng ly nước liên tục khi điều kiện cho phép Những ngà

cổng đầu mỗi không lấy được nước thì tưới bổ sung từ Đông Nam Điễn sang, cổng tiêu

đầu mối tiêu vào những tri

Qua công tác điều tra khảo sắt cho thấy: Toàn bộ ving có diện ích cần tưới là 10822 ha

at tưới Nhưng điện tích tưới chủ.và diện tích này đã có các công trình thiết kế đủ công s

động đến nay mới đạt khoảng 30% so với thiết kế.

Bảng 5 Hiện trạng tưới năm 2015của hệ thẳng thủy nông Nghĩa HưngTT Biện pháp tưới tên Kếhoạch (ha)

T | Tabi ia 1083187Ti trọng lục 324243

T pin trọng ve, kết hợp bơm động lực 608561

= Bơm điện | 1.435

Teo nguồn 1 iss ‘Cay hoa miu | 32261

Mỗi 32974 [Ngõ trồng thay sin 250.8‘Ton tại khó khăn

+ Về hệ số tưới, tiêu

Hg số tới tiêu thiết kế rước đây đã lạc hu, không đáp ứng được yêu cầu sản xuất hiện nay Diện tích tới chủ động đến nay mới đạt khoảng 30% so với thiết kế, tỉnh trạng ing hạn vẫn xảy ra ở nhiều ving.

Diện tích bị ứng còn 6.493ha, chủ yếu nằm ở các lưu vực Đại Tâm, Nghĩa Điễn, nguyên

nhân do quai đê lin biển nhưng mở công tiêu chưa đủ khẩu điện, và do chênh lệch địa

hình lớn nên vige điều hành tiêu ứng gặp nhiều khó khăn, trở nga rừng trăng thường bingập sâu và kéo dai,

(Qua quá trình thực hiện và bổ sung quy hoạch các chỉ tiê tỉnh toán đã được nàng lên

Gas = 1,06 + 1,16l/vha với tần suất bảo đảm tưới P= 75% Tuy nhiên, hiện nay hệ thông

công trình thủy lợi đã bị xuống cấp nhiễu, không đáp ứng được yêu cầu phục vụ sin xuất Điện tich còn bị hạn là 6.554ha, chủ yếu nằm ở phía nam huyện Nghĩa Hưng do nhiều nguyên nhân như: quai đề in biển phát iển nhưng công trình thủy lợi chưa trơng xứng, thiếu nguồn nước ngọt, không có công trnh tiếp nước ngọt, chất lượng nước bị mặn, thồi gian lấy được nước ít

+ V8 công trình

Céng trình đầu mốt

Các công tình hẳu hết được xây dựng từ trước năm 1976 đến nay một s công tình đã

xuống cấp, hiệu quả sử dụng thấp cin được tu bổ sửa chữa thường xuyên như: Cổng ấp

Bic, Thuy Sản I, Đại Tám, Hạ Ky, Phú Ky: Mái đá bong mach, sat lở; Công Quần Vinh

1, Thanh Hương, Binh Hai , Am Sa: Hồng bộ ly hợp ời T Cổng Ngọc Lâm, Ngọc Hồng: "Tường thân đá xây bị tró vỡ, hem cống bị rò nước; Công Quan Vinh II; Cổng Nam Điền tiêu: Dân van, im cu giao thông yếu

19

Một số công trình bị hư hỏng nặng: Cổng Lý Nhân I, I (đê ti Day địa phận xã Nghĩa Sơn); Cổng Cổc Thành (đê tả Dio địa phận xã Nghĩa Đồng); Cổng Chi Tây (để tả Diy địa phận thị trin Quỹ Nhat); Cổng Thanh Hương ( để Biển — xã Nghĩa Binh): Cổng Phú

Giáo (dé tả Day - xã Nghĩa Hùng), Công Ngọc Lâm, Ngọc Việt, Đồng Liêu, Ngọc.

Hng do công trình xây dung từ lầu, đã bị xuống cấp, hư hong nặng, không đấp ứng

được yêu cầu phục vụ sản xuất và phòng chồng ạt bao,

Hệ thống công trình vùng đê quai lắn biển Nghĩa Phong, Nghĩa Điền và thị trấn Rạng Đông phục vụ công tác tưới, tiêu còn chưa đảm bao do khẩu độ còn nhỏ, nhiều công tỉnh) đã xuống cấp do chịu nhiều tác động của thời tiết và dong chảy.

Clie cắng đập nội đằng:

Đập cấp 1 nhìn chung chất lượng còn tt đáp ứng được yêu cầu sản xuất Tuy nhiên còn

một số công trình phần mãi đá lát bảo vệ đã bị sat Li, mui tời sầu thang bị thiểu, một số

cánh bị thủng, phần thân và mỏng một số công trình edn tu bổ sửa chữa Công đập cấp 2

chất lượng không đồng đều, những cổng được xây dựng trước năm 1980 hầu hết bị hư hỏng cần được sửa chia ning cấp, những cổng xây dựng sau năm 1990 chất lượng còn tốt đáp ứng được yêu cầu thiết kế

“Hệ thẳng kênh mương:

Hệ thông kênh mương trong toàn huyện nhìn chung bị xuống cắp do không được nạo vét kip thôi Dây kênh bị phù sa bởi lắng, mặt cắt kênh bị tha hẹp, tinh trang vi phạm trong

lồng kênh và trên bờ kênh din ra phổ bin ở một số tuyển kênh chính đi qua khu dân cư,

thị tứ cần được giải toa vi phạm và nạo vết kênh Các cia cổng khu vục cụm I và cit

cống Cl; TSI bị bai lắng cin được nạo vét thường xuyên, một số tuyển kênh tưới iêu

chính như: Đẳng Liêu, Quin Vinh II, Ninh Hải, Dai Tâm bị bồi lắng cin phải nạo vết

mới dap ứng được yêu cầu tưới tiêu nước phục vụ sản xuất

“Các công trình cơ điện

Các cí ự tình cơ điện do Công ty quản lý, nhin chung chất lượng còn tốt dim bảo yêu

cầu tưới tiêu nước Hiện tại Công ty quản lý 8 tram bơm điện trong đó có 7 trạm bơm tưới

và | trạm bơm tiêu với tổng số máy bom là 23 máy cổ công suit từ 1200 ~ 3750 mh

Năm 2010 Công ty đã trang bị cho các cụm 40 máy bơm dầu công suắt mỗi máy 300m3

để sin sing phục vụ bơm chống úng hạn cục bộ Ngoài ra còn khoảng 35 tram bơm đã chiến do các HTX quan lý nằm rải ắc trên địa bản huyện

"Như vậy theo quy hoạch năm 1995 thì đến nay cổng tiêu Quần Vinh 3 chưa được xâydựng, Tram bơm Hoàng Nam được xây dụng nhưng với thông số là 7x3700m'yh, nhỏ hơn

so với thiết kể, Công Binh Hải II cũng đã được xây dựng nhưng nhỏ hơn so với thiết kế

20

Bổ sung thêm cổng Phù Sa Thượng, Phủ Sa Hạ, Cổng Lý Nhân, cổng Tiền Ding, Tiền

Phong, cong xả trạm bơm Hoàng Nam.

+ VỀ quản ý công tin

Công tác khoanh vũng còn nhiều hạn chế, chưa đáp ứng được yêu cầu điề tết nước vàchống hạn.

+ VỀ vi phạm:

Vi phạm ding chay côn nhiễu, gây éh te và kim cơ hợp lng kệnh dẫn đến tổn tất đăng

kể năng lực din nước, đồng thôi gây tốn kém cho công tá gait, Tuyển nh vĩ pham như tuyển kênh Bình Hãi từ ống Bình Hải I đến câu 50( Nghĩa Hing).

Đăng đồ và bè mang mới chỉ giải toi ở mức độ nhất dinh, sau khi giải toà xong lạ tiphạm trở lại và cổ xu thể ngày cảng gia ting vì hầu hết các hộ kinh doanh bè mảng, vật

liệu đều do củc xã cho thuê bến bãi do vậy việc chính quyền các xã phối

còn chưa triệt để

t hợp giải toa

hing vi phạm ở ngay sát mép kênh, lần kênh chưa được xử lý dẫn đến tin trạng béo

‘vt lên không có chỗ bỏ, nạo vét kênh không có chỗ bỏ đấtNguyên nhân

Do chế độ dng chảy trong sông: Trong những năm gần dây do tình hình bi

vào, co hẹp dòng chảy trên sông Ninh Cơ diễn ra khá phức tạp Qua nghiên cứu cho thay

tại khu vục Dò Mười, lòng sông thường can do tạo bon nỗi giữa dòng dai xip xỉ tới 2km,

tại khu vực ngã ba sông Ninh và kênh Quin Liêu, dòng chảy phân từ sông Day sang sông.ôi lắng cửa

Ninh tạo bai bon nỗi giữa déng dai từ 1 ~ 2km, nên dòng chảy phân từ các sông vào sông,Ninh Cơ rất nhỏ nên mặn ngày cảng tiền sâu vào trong nội địa gây khó khăn cho việc lấynước và gu ứng.

Do biển động thời tế: Trong những năm gin đây, thời tết có nhiều diễn biến bắt lợi Vụ chiếm xuân 2010 ~ 2011 là vụ có thời tt rt khắc nghiệt Ngay từ cuối thẳng 12/2010 đã

xây ra rết đậm vi rt hại, nhiệt độ đột ngột ha xuống thấp 7 ~ 9 độ C Dac bit là trận rếthại kéo dai suốt cả tháng 1 cho tới đầu tháng 2, nền nhiệt độ luôn giữ ở mức 13 - 15 độC Đợt rết này đã gây nhiều khỏ khăn cho sin xuất nông nghiệp vì nó rơi vào đứng thỏii gieo mạ vụ chiêm xuân Thigt hại hơn là trung tuần thắng 3 sau khi lúa chiêm xuân vừa

cấy xong (Nghia Hưng kết thúc cấy vào ngủy 5/3, riéng HTX Nam DiỄn cấy xong ngày

12/3) rế ập xuống, nhiệt độ hà thấp xuống dưới 15 độ C, có ngày nhiệt độ chỉ ở mức 9

10 độ C, làm cho lúa chiêm xuân chững lại không phát triển được Một số điện tích lúa.

mới cấy bị chất phải dim tia cấy lại, gây ảnh hưởng tới thời vụ Tổng lượng mưa cả vụ

đo được tại trạm Liễu Dé là 386 mm cao hơn lượng mưa TBNN (Lượng mưa TBNN là

a

337 mm) Thủy triều hoạt động mạnh nhưng đình chiều thấp hơn cùng kỳ năm 2010 (mực nước đỉnh triều thấp hon từ 10 ~ 15 em) Vụ chiêm xuân 2010, lượng nước tại các Hỗ thủy điện năm 2010 phía Bắc thấp hơn TBNN từ 30 — 40%, Vì vậy có ảnh hưởng 4

xả nước của hồ và thoát nước của hệ thống Độ mặn năm 2010 thấp hơn cùng kỳ năm trước, độ mặn đầu vụ do được tại các cổng đầu mỗi năm 2010 tai khu vực hệ thông thủy

Joi Nghĩa Hưng như sau:

~ Đô mặn tại Quy Nhất: 21,4%s (Năm 2010 là 25%ø)

~ Độ mặn tại Am Sa: 17% ( Năm 2010 là 2(~ Độ mặn lại Bình Hải: 13% (Năm 2010 là 15%)

Số ngày xuất hiện mặn tại Quy Nhất, Am Sa và Binh Hai cing ít hơn và thời gian lấy

được nước dai hơn so với những năm trước.

“Trong vụ chiêm xuân, hầu hết thủy t nước vàlên vào ban đêm nên việc mở máng l

Công tình tiêu tự chảy thiết kể với hệ số tiêu q = 52 + 5/7 isha ứng với lượng mưa 5

ngây max là 387mm, tong khi lượng 5 ngày hiện nay theo P 10% là 448,6 mm, Mặt khác

năng lực tiêu của các cổng tiêu đầu mồi vùng cửa sông Day rit kém trong mùa lũ Do

thời điểm nay mục nước chân triều cao, cos đất trong đồng lại thấp vi vậy không thé tiêu

được nước Qua tài liệu quan trắc nhiều năm, hầu hết khi sông Đây có lũ chưa đến báo động cấp I, thi những công này đã không tiêu được dẫn tới vùng Nghĩa Lâm — Nghĩa Hùng

— Nghĩa Hải thường bị ng ngập sâu trong các tháng 8, 9, 10 khi lượng mưa 3 ngày lớn

,Hiện nay do sự thay đổi co cấu cây trồng, tập quán canh tác Do vậy nhu cầu tiêu cần nhanh hơn, hệ số tiêu theo thiết kế cũ không còn phủ hợp với yêu cầu hiện ti Các công

trình tiêu nước cống đầu mối trong hệ thống tiêu tự chảy ra sông Ninh Cơ có khẩu độ connhỏ nên thường xảy ra ngập ứng điện rộng và kéo di khi cổ mưa lớn xây ra rằng với hồigian xuất hiện riễu cường trên sô

Trong lưu vực iêu của hệ Quần Vinh I, do địa hình của các xã nằm trong hệ thing có cos đắt chênh ch, nên việc điều hành tiêu ing khi xây ra mưa lớn gặp nhiều khó khăn, những:

vùng trũng thưởng bj ding ngập va thời gian ngập kéo dài.

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TÍNH TOÁN KHẢ NANG CAP NƯỚC CUA HTTL SÔNG DAY TRONG DIEU KIỆN NƯỚC BIEN DANG

2.1 Cơ sở khoa học và phương án lựa chon

2.1.1 Giới thiệu tong quan về mô hình.

Vin đề tính toàn và nghiên cứu khả nước lẫy nước của công trình bằng mô hình đã được

nhiều nhà nghiên cứu ở các nước phát trién như Mỹ, Hà Lan, Anh quan tâm từ khoảng,40-50 năm trở lại đây Với thành tựu của khoa học và công nghệ được phát triển cực

nhanh trong thi gian gin đây, công nghệ tn học, thuỷ lực học và thuỷ văn học hiện đại

đã gặp lại nhau ở nhiều mặt, mặc dủ chưa phải là hoàn toàn đồng nhất.

Các phương pháp tính toán diễn biển mực nước, lưu lượng và xâm nhập mặn đầu tiên

thường sử dụng bài toán một chiều khi kết hợp với hệ phương trình Saint~ Venant Những

mô hình 1 chiễu đã được xây dựng do nhiều tác gid trong đồ số Ippen và Harleman

(1971).Giả thiết co bản của các mô hình này là các đặc trưng đồng chay và mật độ là đồng

nhất trên mặt cất ngang Mặc đã digu này khó gặp trong thục tẾ nhưng kết quả áp dụng môi

hình lại có sự phủ hợp khá tốc, dip ứng được nhiều mục đích nghiên cứu và tính toán

mặn.ƯU thé đặc biệt của các mô hình loại một chỉ liệu vừa phải và nhiễu

tải liệu đã có sẵn trong thực té

‘Cie nhà khoa học cũng thông nhất nhận định rằng, các mô hình 1 chiều thường hữu hit

các mô hình sông đơn và mô bình hai chiều Chúng có tháp dựng cho cúc vũng cửa sông có

địa hình phức tạp gồm nhiều sông, kênh nỗi với nhau với cấu trúc bắt kỳlà yêu cầu t

Duc diy thing kế một số mô hình thay lực, mặn thông dụng rên tthiệu trong nhiu tải liệu tham khảo:

- Mô hình động lực cửa sông PWOA

Mo hình FWQA thường được đỀ cập đến trong các tà liệu là mô hình ORLOB theo tên gọi của Tiến sỹ Geral T Orlob Mô hình đã được áp dụng trong nhiều van dé tính toán thực tế, Mô hình giải hệ phương trình Saint» Venant kết hợp với phương trình khuếch tín

và có xét đến anh hưởng của thuỷ triều thay vì bỏ qua như trong mô hình không có thuỷgiới đã được giới

triều Mô hình được áp dụng đầu tiên cho đồng bằng Sacramento - San Josquin, Cahiorlia

-Mé hình thời gian thuỷ triéu của Lee va Harleman và của Thatcher và Harleman

một sông đơn Sơ đô sai phân hữu hạn dùng để giải phương trình khuế:

6 điểm Mô hình cho kết quả ốt ong việc dự báo trang thấi phân phối mặn tức thời cả trên mô hình vật lý cũng như của sông ngòi thực tế.

-AMô hình SALFLOW của Delf Hydraulics (Ha Lan)

Một trong những thành quả mới nhất trong mô hình hoá xâm nhập mặn là mô hình

SALFLOW của Delf Hydraulies (Viện Thuỷ lực Ha Lan) được xây dựng trong khuôn.

khổ hợp tác với Ban Thư ký Uy ban sông Mê Công.

-Mô hình MIKE 11

Là mô hình thương mại nỗi tiếng thể giới do Viện Thuỷ lực Đan Mạch xây dựng Đây

thuộc lớp mô hình thuỷ lực và chất lượng nước loại một chiều (trường hợp riê ng là xâm

nhập mặn) một và hai chiều có độ tin cậy rat cao, thích ứng với các bai toán thực tế khác nhau Mô hình này đã được ấp dụng rt phố in trên thể giới dé nh toán, dự báo lũ, chất

lượng nước và xâm nhập mặn.

Do được nghiên cứu ấp dung trong báo cáo này nên mô hình trên được giới thiệu kỹ trongphan tiếp theo của báo cáo.

Mô hình ISIS (Anh)

Mô hình do các nhà thuỷ lực Anh xây dựng, thuộc lớp mô hình thuỷ lực một chiễu kết

hop giả bài toán chit lượng nước và có nhiều thuận lợi trong khai thác Mô hình cũng

được nhiều nước sử dung để tinh toán xâm nhập mặn-Mô hình EFDC (Environmental Fluid Dynamic Code)

Xô hình được cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (US EPA) phát triển từ năm 1980 Là mô.

hình tổng hợp dùng dé tính toán thuỷ lực kết hợp với tính toán lan truyền chất 1, 2,3 chiều,

"Mô hình có khả năng dự báo các quá trình đồng chảy, quá tỉnh sinh địa hoá và lan truyền

Bảng 6 Tóm tắt mội số mô hình toán thường được sử dung ở Việt Nam

TT [ Tên môhình Tie gi, bản quyền

2 |KOD0L Nguyễn Ân Niên 1 chiều hiện.3 | WENDY Delf Hydraulies , Hà Lan 1 chiều ân

5 |SSARR Hoa Kỳ 1 chiều

7 |KODO2 Nguyễn Ân Niên 2 chiều hiện

8 | EXTRAN EPA - Hoa Kỳ 1 chiều hiện.9 |[TELEMAC EDF - Pháp 2 chiều bằng FFM

10 [ELDWAV Fread - Cục Khí tượng Hoa Kỳ [1 chiều nny [nec Mỹ m¬

1s | TANK Nhat Thuy văn

15 |Phinmém MIKE | Dan Mech “Thủy van, thủy lực 1, 2 chiềuTừ những mô hình toán đã nêu ở trên, mô hình được lựa chọn cho luận văn là mô hình.

MIKE 11 MIKE1I do Viện Thuỷ lực Dan Mạch xây dụng đã và dang được ứng dung

cho sông và kênh dẫn Hiện nay bộ mô hình bộ MIKE là công cụ mạnh và được sử dụng ông rãi ở Việt Nam dé tn toán, dự báo đồng chảy cả vé chất và lượng và hỗ trợ quản lý

tổng hợp lưu vực sông ở nước ta

MIKE 11 là một hg thông mô hình một chiều gém rt nhiễu các mô dun liên kết chặt chế

với nhau và tuỷ vào khả năng nguồn số liệu hiện có ma người sử dụng có thé sử dụng các.mô đun độc lập hoặc liên kết với nhau.

Một điểm rit thuận lợi khi sử dung hệ thống mô hình này là có phần giao điện khá hoàn.

thiện cũng với các khả năng như được giới thiệu ở trên vì vậy MIKEI I được lựa chọn đề

tính toán thuỷ văn, thu lực kết hợp mô phỏng quá trình xâm nhập mặn cho hệ thống sôngtrục chính

24.2 Cơsởlý thuyết mổ hình Mike 11

MIKE 11 là một phần mém kỹ thuật chuyên dụng mô phòng lưu lượng, chất lượng nước và

vận chuyển bùn cất ở cửa sông, sông, hệ thống tưới, kênh dẫn và các hệ thồng dẫn nước khác MIKE 11 là công cụ lập mô hình động lực một chiều, thân thiện với người sử dụng nhằm phân tích chi tiết, thiết kế, quản lý và vận hành cho sông và hệ thống kênh dẫn don giản và

phúc tạp Với môi trường đặc biệt thân thiện với người sử dụng, linh hoạt và tốc độ, MIKE

11 củng cắp một môi trường thiết kế hữu hiệu về kỹ thuật công trình, tài nguyên nước, quản lý chất lượng nước và các ứng dụng quy hoạch Mô dun mô hình thuỷ động lực (HD) là một

phần trung tâm của hệ thống lập mô hình MIKE 11 và hình thành cơ sở cho hau hếtcác mô

đản bao gồm: dự báo lũ, ải Xhuyếch án chất lượng nước và các mô dun vận chuyển bùn cát

M6 dun MIKE 11 HD giả các phương tinh tổng hợp theo phường đúng đổ dâm bảo tínhliên we va bảo toàn động lượng (phương trình Saint Venant),

“Các ứng dụng liên quan đến mô dun MIKE 11 HD bao gồm:

© Dự báo lũ và vận hành hỗ chứa

+ Các phương pháp mô phòng kiểm soát lũ‘© Vận hành hệ thống tưới và tiêu thoát nước mặt

+ Nghiên cứu sóng triều va ding chay do mưa ở sông va ca sông

lập mô hình MIKE: 11 là cầu trúc mô dun ng hợp với nhiềutkế các hệ thông kênh dẫn

Đặc trưng cơ bản của hệ

loại mô đun được thêm vào mô phỏng các hiện tượng liên quan đến hệ thống sông Ngoài

các mô dun thu lực đã mô t 6 rên, MIKE bao gồm các mô dun bổ sung đổi với

Phương trình cơ bản cho tính toán thuỷ lực.

Hệ phương tình cơ bản của MIKE 11 là hệ phương trinh Saint Venant vit cho trường

hợp dòng chảy một chiều trong lòng kênh dẫn hở, bao gồm:+ Phương trinh ign tục Ii

B24 ay

+ Phương trình động lượng có dang:

Trong đề

Q Lưu lượng qua mat cắt (m3/s) Q: Lưu lượng qua mat cắt (m5)

.A: Diện tích mặt cắt ớt (m?) x: Chiễu dai theo dòng chảy (m)

Thời gian tính toán (6) 4 Lar lượng nhập ưu

a: Hệ số động năng 8 Hệ số phân bố lưu tốc

g: Gia tốc trọng trường: €: Hệ số Sê-diBan kin tủy lục

"Phương pháp giải

Mô hình Mikel sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott Để giải hệ

phương trình Saint-Venant Sơ dé sai phân ấn 6 điểm như sau (hình 4.1a; 4.1)

| Sob mera

So đồ sai phân hữu hạn 6 điểm dn So dé sai phân 6 điềm Ấn Abborr

Abbot trong mặt phẳng x~t

Điều kiện ban đầu:on bin va di

Điều kiện biển: Các điều kiện biên gồm có điều kiện mục nước theo thời gian và lưu lượng theo thời gian tai vị tí các mặt cắt khổng chế cửa ra và cửa vào của đoạn sông tính

Đi kiện ban đầu; Các đề kiện ban du bao gồm các diễn kiện vỀ mục nước, lưu lượng trên khu vye nghiên cứu (hường lẤy lưu lượng bằng 0, mye nước bing mực nước trung

Điềun ổn định:

Để sơ đồ sai phân hầu han én định và chính xác, cần tuân thủ các điều ign sau

Địa hình phải đủ tốt để mực nước và lưu lượng được giải một cách thoả đáng Giá tr tốiđa cho phép đối với Ax phải được chọn trên cơ sở này.

- Bước thời gian At phải đủ nhỏ để cho ta một thé hiện chính xác về sóng Chẳng han bước.

thời gin tối đa để mô phỏng thủy tribu nói chung khoảng 30 phút

~ Điều kiện Courant dưới đây có thể dùng như một hướng dẫn để chọn bước thời gian sao.

cho đồng thời thoả man được các điều kiện trên Điễn hình, giá trị của Cr là 10 đến 15,nhưng các giá trị lớn hơn (lên đến 100) đã được sử dung:

Cr thể hiện tốc độ nhiễu động sóng tại nước nông (biên độ nhỏ) Số Courant biểu thị số

các điểm lưới trong một bước sóng, phát sinh từ một nhiễu động nhỏ, sẽ đi chuyển trong.

một bước thời gian Sơ đỗ sai phân hữu hạn dùng trong MIKE 11 (sơ đỗ 6 điểm an Abbott), cho phép số Courant từ 10 20 nếu dng chảy dưới phân giới (s6 Froude nhỏ hơn 1),

“Tính toán với số Courant bằng 250 cho kết quả có ố nhỏ hơn 2% trong một số trường.hợp đặc biệt

Phuong trình cơ bản tính toán xâm nhập mặn

Mô dun khuếch tin bình lưu (AD) dựa rên phương trinh 1 chiều về bảo toàn khối lượng của chất hoà tan hoặc lơ lửng, nó sử dụng các kết quả tính toán của mô hình thuỷ lực M6 Hình AD giải theo sơ đỗ sai phân dn, mà vé nguyên t

x-khoảng cánh, trời gian

Phương tình phản ảnh 2 cơ chế vận chuyển

~ Vận chuyển bình lưu đối lưu bởi dòng chảy trung bình,

- Vận chuyển khuếch tin bởi gradient nông độ.

* Các giả thất

~ Vật chất và nguồn hoàn toàn xáo trộn trong mặt cit ngang.

- Vật chất bảo toàn theo định luật khuếch tin bậc nhất Fick, ức à vận chuyển khuếch tán tý lệ với gradient nồng độ

Điều kiện biên:Chay ra khỏi biên hở:

Chay vào biến hr

Nông ta biên được xử lý như đối với lưu lượng và mực nước Khi đồng dBi hướng ra

thành vào,kiện biên xác định theo.

C=C, Ou “GE (46)

Trong đỡ

lý độ lâm đầu vào ạ biên

Koicquy mô thời gian,

toạcthời gian kể ti khi dòng chảy đổi hướngBiên dong ki

Lúc này lưu lượng Q=0 vài