nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn nước mặt tỉnh nam định

Cách tiếp cận: 1 Tiếp cận tổnghợp Xem khu vực nghiên cứu là một phần của lưu vực sông Hồng, sông Thái Bình, trong đó các điều kiện cấu thành hệ thống gồm: địa hình, địa chất, khí hậu,

LỜI CẢM ƠN

Sau gần 1 năm thực hiện, luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý Tài nguyên nước với đề tài: “Nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn nước mặt tỉnh Nam Định” đã được tác giả hoàn thành

Đây là sự thể hiện những kiến thức tác giả đã tiếp thu được từ các thầy,

cô trong quá trình học tập tại trường

Tác giả xin bày tỏ long kính trọng, biết ơn chân thành đến thầy Nguyễn Cao Đơn, TS giảng viên Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước đã dành nhiều thời gian công sức tận tình trực tiếp hướng dẫn và tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn Nhà trường, các thầy cô giáo trong nhà trường đã đem hết tâm huyết truyền đạt kiến thức và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong học tập cũng như trong quá trình làm luận văn giúp tác giả hoàn thành khóa học

Qua đây tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người than và bạn

bè đồng nghiệp đã khích lệ, động viên tôi trong suất quá trình học tập và nghiên cứu Đây chính là động lực to lớn giúp tôi hoàn thành khóa học này

Do thời gian và năng lực bản thân có hạn nên chắc chắn luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Tác giả kính mong các thầy cô, các đồng nghiệp và bạn

bè đóng góp ý kiến để tác giả hoàn thiện thêm, tiếp tục nghiên cứu và phát

t riển đề tài

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà nội, ngày 2 tháng 3 năm 2012

TÁC GIẢ

Sái Hồng Dương

2.1.2 Đặc điểm địa hình4T 154T

2.1.3 Mạng lưới sông ngòi4T 174T

2.2 Đặc trưng khí hậu và nguồn nước4T 204T

2.2.1 Đặc trưng khí hậu4T 204T

2.2.2 Dòng chảy4T 294T

2.2.3 Thủy triều và xâm nhập mặn4T 314T

2.3 Các kịch bản biến đổi khí hậu – nước biển dâng4T 354T

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU DỰ BÁO XÂM NHẬP MẶN NƯỚC MẶT TỈNH NAM ĐỊNH4T 36

Hình 3.5 Quá trình dòng chảy trạm Như TânU 614TU

Hình 3.6 Quá trình dòng chảy trạm Phú LễU 614TU

Hình 3.7 Quá trình dòng chảy trạm Ba LạtU 614TU

Hình 3.8 Quá trình dòng chảy trạm Định CưU 624TU

Hình 3.9 Quá trình dòng chảy trạm Đông XuyênU 624TU

Hình 3.10 Quá trình dòng chảy trạm Quang PhụcU 624TU

Hình 3.11 Quá trình dòng chảy trạm Kiến AnU 634TU

Hình 3.12 Quá trình dòng chảy trạm Cửa CấmU 634TU

Hình 3.13 Quá trình dòng chảy trạm Do NghiU 634TU

Hình 3.14 Quá trình dòng chảy trạm Đôn SơnU 644TU

Hình 3.15 Quá trình dòng chảy trạm Cao KênhU 644TU

Hình 3.16 Quá trình dòng chảy trạm Trung TrangU 644TU

Hình 3.17 Quá trình dòng chảy trạm Chanh ThửU 654TU

Hình 3.18 Quá trình dòng chảy trạm Phả LạiU 654TU

Hình 3.19 Quá trình dòng chảy trạm Hưng YênU 654TU

Hình 3.20 Quá trình dòng chảy trạm Nam ĐịnhU 664TU

Hình 3.21 Quá trình dòng chảy trạm Trực PhươngU 664TU

Hình 1 Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất dọc sông Đáy (PA1-a)U 984TU

Hình 2 Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất dọc sông Ninh Cơ (PA1-a)U 984TU

Hình 3 Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất dọc sông Hồng (PA1-a)U 994TU

Hình 4 Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất dọc sông Đáy (PA1-b)U 1004TU

Hình 5 Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất dọc sông Ninh cơ (PA1-b)U 1004TU

Hình 6 Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất dọc sông Hồng (PA1-b)U 1014TU

Hình 8 Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất dọc sông Đáy (PA1-c)U 1014TU

Hình 7 Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất dọc sông Ninh Cơ (PA1-c)U 102

Hình 21 Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất dọc sông Hồng (PA3_75_50_nd37)U 1104TU

Hình 22 Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất dọc sông Đáy (PA3_80_50_nd37)U 1114TU

Hình 23 Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất dọc sông Ninh Cơ (PA3_80_50_nd37)U 1114TU

Hình 24 Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất dọc sông Hồng (PA3_80_50_nd37)U 1124TU

Hình 25 Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất dọc sông Đáy (PA3_85_50_nd37)U 1134TU

Hình 26 Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất dọc sông Ninh Cơ (PA3_85_50_nd37)U 1134TU

Hình 27 Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất dọc sông Hồng (PA3_85_50_nd37)U 114

Bảng 2.1 Đặc trưng hình thái một số sông chính trong hệ thống sông Hồng - sông Thái BìnhU 174TU

Bảng 2.2 Nhiệt độ không khí trung bình nămU 214TU

Bảng 2.3 Độ ẩm trung bình tháng và năm theo các vùng trên lưu vựcU 234TU

Bảng 2.4 Lượng bốc hơi ống (PICHE) trung bình tháng và năm theo các vùng trên lưu vựcU 244TU

Bảng 2.5 Tổng lượng mưa trung bình tháng và năm tại các trạm trên lưu vựcU 264TU

Bảng 2.6 Độ mặn trung bình trên một số phân lưu hệ thống sông Hồng - sông Thái BìnhU 334TU

Bảng 2.7: Khoảng cách xâm nhập mặn trung bình trên một số sông chínhU 344TU

Bảng 2.8: Triết giảm độ mặn trên các triền sôngU 354TU

Bảng 1 Dòng chảy mùa kiệt ứng vơi các tần suất thiết kế tại Trạm Sơn TâyU 394TU

Bảng 2 Tổng lưu lượng yêu cầu của dòng chính vào các cụm lấy nướcU 404TU

Bảng 3 Bảng tổng hợp các phương án tính toán trong nhóm phương án 1U 414TU

Bảng 4 Các phương án tính toán trong nhóm phương án 2U 424TU

Bảng 7 Mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980-1999U 444TU

Bảng 5 Chiều cao nước dâng do Biến đổi khí hậuU 454TU

Bảng 6 Các phương án tính toán trong nhóm phương án 3U 464TU

Bảng 3.4 Kết quả hiệu chỉnh mô hìnhU 604TU

Bảng 7 Thống kê chiều dài xâm nhập mặn dọc hệ thống sông phương án PA1-aU 674TU

Bảng 8 Thống kê chiều dài xâm nhập mặn dọc hệ thống sông phương án PA1-bU 674TU

Bảng 9 Thống kê chiều dài xâm nhập mặn hệ thống sông phương án PA1-cU 684TU

Bảng 10 Khoảng cách xâm nhập mặn lớn nhất trong kỳ triều cường PA2aU 694TU

Bảng 11 Khoảng cách xâm nhập mặn lớn nhất trong kỳ triều trung bình PA2aU 694TU

Bảng 12 Khoảng cách xâm nhập mặn lớn nhất trong kỳ triều kém PA2aU 704TU

Bảng 13 Khoảng cách xâm nhập mặn lớn nhất trong kỳ triều cường PA2bU 704TU

Bảng 14 Khoảng cách xâm nhập mặn lớn nhất trong kỳ triều trung bình PA2bU 714TU

Bảng 15 Khoảng cách xâm nhập mặn lớn nhất trong kỳ triều kém PA2bU 714TU

Bảng 16 Khoảng cách xâm nhập mặn lớn nhất trong kỳ triều cường PA2cU 72

MỞ ĐẦU

Nam Định là tỉnh thuộc vùng duyên hải bắc bộ , nằm phía nam đồ ng bằng sông Hồng, trong khoảng từ 19°54′đến 20°40′độ vĩ bắc, và từ 105°55′ đến 106°45′ độ kinh đông Nam Định tiếp giáp với tỉnh Thái Bình ở phía bắc, tỉnh Ninh Bình ở phía nam, tỉnh Hà Nam ở phía tây bắc, giáp biển (vịnh Bắc Bộ) ở phía đông Tổng diện tích tự nhiên của toàn tỉnh là 1.669 km² Nam Định gồm có 1 Thành phố và 09 huyện, theo điều tra dân dố 01/04/2009 Nam Định

có 1.825.771 người với mật độ dân số 1.196 người/km² Cơ cấu kinh tế hiện nay thì nông-lâm- thuỷ sản chiếm 41%; Công nghiệp-xây dựng: 21.5%; Dịch vụ: 38%

Nam Định có bờ biển dài 72 km có điều kiện thuận lợi cho chăn nuôi và đánh bắt hải sản, có khu bảo tồn thiên nhiên quốc gia rừng ngập mặn Xuân Thủy (huyện Giao Thủy) Vùng nghiên cứu chịu tác động chế độ thủy văn của 3 con sông lớn chảy qua là sông Hồng, sông Ninh Cơ và sông Đáy và hải văn của biển đông

Về địa hình, Nam Định chia thành 3 vùng gồm:

(1) Vùng đồng bằng thấp trũng: gồm các huyện Vụ Bản, Ý Yên, Mỹ Lộc, Nam Trực, Trực Ninh, Xuân Trường Đây là vùng có nhiều khả năng thâm canh phát triển nông nghiệp, công nghiệp dệt, công nghiệp chế biến, công nghiệp cơ khí và các ngành nghề truyền thống

(2) Vùng đồng bằng ven biển: gồm các huyện Giao Thủy, Hải Hậu và Nghĩa Hưng đất đai phì nhiêu, có nhiều tiềm năng phát triển kinh tế tổng hợp ven biển

(3) Vùng trung tâm công nghiệp - dịch vụ thành phố Nam Định: có các ngành công nghiệp dệt may, công nghiệp cơ khí, công nghiệp chế biến,

các ngành nghề truyền thống, các phố nghề… cùng với các ngành dịch

vụ tổng hợp, dịch vụ chuyên ngành hình thành và phát triển từ lâu Cũng như các tỉnh trong vùng đồng bằng Bắc Bộ, Nam Định mang khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm Nhiệt độ trung bình trong năm từ 23 - 24°C Tháng lạnh nhất là các tháng 12 và 1, với nhiệt độ trung bình từ 16 - 17 °C Tháng 7 nóng nhất, nhiệt độ khoảng trên 29°C

Lượng mưa trung bình trong năm từ 1.750 - 1.800 mm, chia làm 2 mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa ít mưa từ tháng 11 đến tháng 2 năm sau Số giờ nắng trong năm: 1.650 - 1.700 giờ Độ ẩm tương đối trung bình:

80 - 85%

Mặt khác, do nằm trong vùng vịnh Bắc Bộ nên hàng năm Nam Định thường chịu ảnh hưởng của bão hoặc áp thấp nhiệt đới, bình quân từ 4 - 6 cơn/năm Thuỷ triều tại vùng biển Nam Định thuộc loại nhật triều, biên độ triều trung bình từ 1,6 - 1,7 m; lớn nhất là 3,31 m và nhỏ nhất là 0,11m

Sự phát triển kinh tế xã hội của vùng ven biển nói chung và Nam Định nói riê ng phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nước ngọt của các con sông lớn Nước ngọt phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt thiết yếu của con người , cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và các ngành dùng nước khác Theo tài liệu quan trắc của Trung tâm thủy lợi, môi trường ven biển và hải đảo từ năm 2004 đến nay cho thấy mức độ xâm nhập mặn trên các con sông lớn vùng ven biển bắc

bộ ngày càng sâu vào đất liền Mặn bắt đầu xâm nhập vào sâu đất liền dọc theo c ác con sông khi mùa mưa kết thúc , nhưng lúc này ở mức độ thấp Từ giữa đến cuối mùa khô, lượng nước từ thượng lưu đổ về ngày một giảm cũng

là thời kỳ xâm nhập mặn nội địa cũng đạt cực đại Với độ mặn 1P

o

P/R oo R, chiều sâu xâm nhập mặn từ 25 đến 40km tính từ cửa biển tùy theo đặc điểm từng sông

và sự điều tiết của các hồ chứa vào thời kỳ này Như vậy nguồn nước ngọt

trên các con sông lớn vùng ven biển bắc bộ ngày càng bị ảnh hưởng bở i xâm nhập mặn từ biển Đông, đồng nghĩa với việc ảnh hưởng trực tiếp tới đời sống, sức khỏe, sản xuất, kinh tế xã hội, môi trường v.v vùng ven biển bắc bộ

Trước những bất lợi của xâm nhập mặn gây ra cần phải đi sâu ngh iên cứu đề xuất các giải pháp cho từng vùng với những đặc thù cụ thể khác nhau Muốn vậy, phải nắm vững quy luật của xâm nhập mặn từ đó xây dựng luận cứ cho việc khai thác sử dụng hiệu quả tài nguyên đất , nước khí hậu và bảo vệ môi trường phát triển bền vững

Vì vậy nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn nước mặt tỉnh Nam Định nói riêng

và toàn dải ven biển bắc bộ nói chung trong điều kiện biến đổi khí hậu nước biển dâng là nhiệm vụ rất cần thiết và cấp bách

Kết quả nghiên cứu nhằm giúp cho các cơ quan quản lý , các hộ dùng nước trong việc bảo vệ, khai thác và sử dụng tài nguyên nước khoa học , hợp lý và bền vững Góp phần phát triển bền vững kinh tế, xã hội, môi trường tỉnh Nam Định trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng

Đề tài tập trung vào nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn nước mặt của tỉnh Nam Định trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng

1 Cách tiếp cận:

(1) Tiếp cận tổnghợp

Xem khu vực nghiên cứu là một phần của lưu vực sông Hồng, sông Thái Bình, trong đó các điều kiện cấu thành hệ thống gồm: địa hình, địa chất, khí hậu, nước, sinh vật, con người, phương thức quản lý, khai thác v.v…, là các thành phần của hệ tương tác có quan hệ ràng buộc, tác động lẫn nhau

(2) Tiếp cận hệ kinh tế – sinh thái – môi trường

Mục tiêu cơ bản của việc dự báo xâm nhập mặn là quản lý , khai thác

và sử dụng tài nguyên phục vụ lợi ích con người và phát triển kinh tế Tuy nhiên, việc khai thác tài nguyên sẽ tác động tới hệ sinh thái và môi trường Vì vậy cách tiếp cận này bảo đảm nguyên tắc sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường và đảm bảo cho sự phát triển bền vững Đặc biệt với vùng nghiên cứu là vùng ven biển có hệ sinh thái rất nhậy cảm

(4) Tiếp cận kế thừa, phát triển các kết quả nghiên cứu và tiếp thu công nghệ

+ Tiếp cận các kết quả nghiên cứu về xâm nhập mặn ở trên thế giới và trong nước một cách chọn lọc

+ Sử dụng các công cụ tiên tiến để triển khai thực hiện đề tài như : Sử dụng phần mềm Mike 11 và các phần mềm ứng dụng khác để phục vụ công tác tính toán, dự báo xâm nhập mặn khu vực ven biển bắc bộ

2 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng các phương pháp sau:

- Phương pháp kế thừa;

- Phương pháp chuyên gia;

- Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu;

- Phương pháp phân tích, xử lý, đánh giá số liệu;

- Phương pháp sử dụng mô hình toán

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan các nghiên cứu về xâm nhập mặn

1.1.1 Các nghiên cứu ngoài nước

Hiện tượng xâm nhập triều, mặn là quy luật tự nhiên ở các khu vực, lãnh thổ có vùng cửa sông giáp biển Do tính chất quan trọng của hiện tượng xâm nhập triều mặn có liên quan đến hoạt động kinh tế - xã hội của nhiều quốc gia nên vấn đề tính toán và nghiên cứu đã được đặt ra từ lâu Mục tiêu chủ yếu của công tác nghiên cứu là nắm được quy luật của quá trình này để phục vụ các hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng vùng cửa sông như ở các

n ước như Mỹ, Nga, Hà Lan, Nhật, Trnng Quốc, Thái 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 dòng chảy trong sông ngòi bằng mô hình toán được bắt đầu từ khi Saint- Vennant (1871) công bố hệ phương trình mô phỏng quá trình thuỷ động lực trong hệ thống kênh hở một chiều nổi tiếng mang tên ông Chính nhờ sức mạnh của hệ phương trình Saint -Venant nên khi kỹ thuật tính sai phân và công cụ máy tính điện tử đáp ứng được thì việc mô phỏng dòng chảy sông ngòi là công cụ rất quan trọng để nghiên cứu, xây dựng quy hoạch khai thác tài nguyên nước, thiết kế các công trình cải tạo, dự báo và vận hành hệ thống thuỷ lợi Mọi dự án phát triển tài nguyên nước trên thế giới hiện nay đều coi mô hình toán dòng chảy là một nội dung tính toán không thể thiếu.

Tiếp theo đó, việc mô phỏng dòng chảy bằng các phương trình thuỷ động lực đã tạo tiền đề giải bài toán truyền mặn khi kết hợp với phương trình khuếch tán Cùng với phương trình bảo toàn và phương trình động lực của dòng chảy, còn có phương trình khuyếch tán chất hoà tan trong dòng chảy cũng có thể cho phép - tuy ở mức độ kém tinh tế - mô phỏng cả sự diễn biến

của vật chất hoà tan và trôi theo dòng chảy như nước mặn xâm nhập vào vùng cửa sông, chất chua phèn lan truyền từ đất ra mạng lưới kênh sông và các loại chất thải sinh hoạt và công nghiệp xả vào dòng nước Cụ thể hơn, vấn đề tính toán và nghiên cứu triều mặn bằng mô hình đã được nhiều nhà nghiên cứu ở các nước phát triển 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 thời gian gần đây, công nghệ tin học, thuỷ lực học và thuỷ văn học hiện đại đã gặp lại nhau ở nhiều mặt, mặc dù chưa phải là hoàn toàn đồng nhất

Các phương pháp tính toán xâm nhập mặn đầu tiên thường sử dụng bài toán một chiều khi kết hợp với hệ phương trình Saint - Venant Những mô hình mặn 1 chiều đã được xây dựng do nhiều tác giả trong đó có Ippen và

Ha rleman (1971) Giả thiết cơ bản của các mô hình này là các đặc trưng dòng chảy và mật độ là đồng nhất trên mặt cắt ngang Mặc dù điều này 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 tính toán mặn Ưu thế đặc biệt của các mô hình loại một chiều là yêu cầu tài liệu vừa phải và nhiều tài liệu đã có sẵn trong thực tế

Năm 1971, Prichard đã dẫn xuất hệ phương trình 3 chiều để diễn toán quá trình xâm nhập mặn nhưng nhiều thông số không xác định được Hơn nữa

mô hình 3 chiều yêu cầu lượng tính toán lớn, yêu cầu số liệu quá chi tiết trong khi kiểm nghiệm nó cũng cần có những số liệu đo đạc chi tiết tương ứng Vì vậy các nhà nghiên cứu buộc phải giải quyết bằng cách trung bình hoá theo 2

c hiều hoặc 1 chiều Sanker và Fischer, Masch (1970) và Leendertee (1971) đã xây dựng các mô hình 2 chiều và 1 chiều trong đó mô hình 1 chiều có nhiều

ưu thế trong việc giải các bài toán phục vụ yêu cầu thực tế tốt hơn.

Các nhà khoa học cũng thống nhất nhận định rằng, các mô hình 1 chiều thường hữu hiệu hơn các mô hình sông đơn và mô hình hai chiều Chúng có thể áp dụng cho các vùng cửa sông có địa hình phức tạp gồm nhiều sông, kênh nối với nhau với cấu trúc bất kỳ.

Dưới đây thống kê một số mô hình mặn thông dụng trên thế giới đã được giới thiệu trong nhiều tài liệu tham khảo :

(1) Mô hình động lực cửa sông FWQA

Mô hình FWQA thường được đề cập đến trong các tài liệu là mô hình ORLOB theo tên gọi của Tiến sỹ Geral T Orlob Mô hình đã được áp dụng trong nhiều vấn đề tính toán thực tế Mô hình giải hệ phương trình Saint - Venant kết hợp với phương trình khuếch tán và có xét đến ảnh hưởng của thuỷ triều thay vì bỏ qua như trong mô hình không có thuỷ triều Mô hình được áp dụng đầu tiên cho đồng bằng Sacramento - San Josquin, Califorlia (2) Mô hình thời gian thuỷ triều của Lee và Harleman và của Thatcher và Harleman

Lee và Harleman (1971) và sau được Thatcher và Harleman cải tiến

đã đề ra một cách tiếp cận khác, xây dựng lời giải sai phân hữu hạn đối phương trình bảo toàn mặn trong một sông đơn Sơ đồ sai phân hữu hạn dùng

để giải phương trình khuếch tán là sơ đồ ẩn 6 điểm Mô hình cho kết quả tốt trong việc dự báo trạng thái phân phối mặn tức thời cả trên mô hình vật lý cũng như của sông ngòi thực tế.

(3) 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 Hydraulics (Viện Thuỷ lực Hà Lan) được xây dựng trong khuôn khổ hợp tác với Ban Thư ký Uỷ ban sông Mê Công từ năm 1987 (4) Mô hình MIKE 11

Là mô hình thương mại nổi tiếng thế 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 riêng là xâm nhập mặn) và hai chiều có độ tin cậy rất cao, thích ứng với các bài toán thực tế khác nhau Mô hình này đã được áp dụng rất phổ biến trên thế giới để tính toán, dự báo lũ, chất lượng nước và xâm nhập mặn (5) Mô hình ISIS (Anh)

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

m ột chiều kết hợp giải bài toán chất lượng nước và có nhiều thuận lợi trong khai thác Mô hình cũng được nhiều nước sử dụng để tính toán xâm nhập mặn.

(6) Mô hình 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 dùng để 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 dòng chảy, quá trình sinh, địa hoá và lan truyền mặn.

1.1.2 Tổng quan các nghiên cứu xâm nhập mặn trong nước

Việc nghiên cứu, tính toán xâm nhập mặn ở nước ta đã được quan tâm từ những năm 60 khi bắt đầu tiến hành quan trắc độ mặn ở hai vùng đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long Tuy nhiên, đối với đồng bằng sông Cửu Long do đặc điểm địa hình (không có đê bao) và mức độ ảnh hưởng có tính quyết định đến sản xuất nông nghiệp ở vựa lúa quan trọng nhất toàn quốc nên việc nghiên cứu xâm nhập mặn ở đây được chú ý nhiều hơn, đặc biệt là thời

kỳ sau năm 1976 Khởi đầu là các công trình nghiên cứu, tính toán của Uỷ hội sông Mê Công (1973) về xác định ranh giới xâm nhập mặn theo phương pháp thống kê trong hệ thống kênh rạch thuộc 9 vùng cửa sông thuộc đồng bằng sông Cửu Long Các kết quả tính toán từ chuỗi số liệu thực đo đã lập nên bản

đồ đẳng trị mặn với hai chỉ tiêu cơ bản 1%0 và 4%0 cho toàn khu vực đồng bằng trong các tháng từ tháng 12 đến tháng 4

Tiếp theo, nhiều báo cáo dưới các hình thức công bố khác nhau đã xây dựng các bản đồ xâm nhập mặn từ số liệu cập nhật và xem xét nhiều khía cạnh tác động ảnh hưởng các nhân tố địa hình, KTTV và tác động các hoạt động kinh tế đến xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Cửu Long

Việc đẩy nhanh công tác nghiên cứu xâm nhập mặn ở nước ta được đánh dấu vào năm 1980 khi bắt đầu triển khai dự án nghiên cứu xâm nhập mặn đồng bằng sông Cửu Long dưới sự tài trợ của Ban Thư ký Uỷ ban sông

Mê Công Trong khuôn khổ dự án này, một số mô hình tính xâm nhập triều, mặn đã được xây dựng như của Ban Thư ký Mê 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 triển châu thổ sông Cửu Long, tính toán hiệu quả các công trình chống xâm nhập mặn ven biển để tăng vụ và mở rộng diện tích nông nghiệp trong mùa khô, dự báo xâm nhập mặn dọc sông Cổ Chiên

Kỹ thuật chương trình của mô hình trên đã được phát triển thành một phần mềm hoàn chỉnh để cài đặt trong máy tính như một phần mềm chuyên dụng Mô hình đã đựợc áp dụng thử 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 điển hình là Cố Giáo sư Nguyễn Như Khuê, Nguyễn Ân Niên, Nguyễn Tất Đắc, Nguyễn Văn Điệp, Nguyễn Minh Sơn, Trần Văn Phúc, Nguyễn Hữu Nhân đã xây dựng thành công các mô hình thuỷ lực mạng sông kết 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

Kết quả được nhìn nhận khả quan và bước đầu một số mô hình đã thử nghiệm ứng dụng dự báo xâm nhập mặn

Trong khuôn khổ Chương trình Bảo vệ Môi trường và Phòng tránh thiên tai, KC - 08, Lê Sâm đã có các nghiên cứu tương đối toàn diện về tác động ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến quy hoạch sử dụng đất cho khu vực đồng bằng sông Cửu Long Tác giả đã sử dụng các mô hình: SAL (Nguyễn Tất 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 dài hạn (6 tháng), ngắn hạn (nửa tháng) và cập nhật (ngày) Kết quả của đề tài góp phần quy hoạch sử dụng đất vùng ven biển thuộc đồng bằng sông Cửu Long và các lợi ích khác về kinh tế- xã hội Nhìn chung các công tình nghiên cứu trên đây của các nhà khoa học trong nước đã

có đóng góp xứng đáng về mặt khoa học, đặt nền móng cho vấn đề nghiên cứu mặn bằng phương pháp mô hình toán ở nước ta

Do sự phát triển rất nhanh của công nghệ tính toán thuỷ văn, thuỷ lực, hiện trên thế giới xuất hiện nhiều mô hình đa chức năng trong đó các mo đun tính sự lan truyền chất ô nhiểm và xâm nhập mặn là thành phần không thể thiếu Trong số đó, nhiều mô hình được mua, chuyển giao dưới nhiều hình thức vào Việt Nam Có thể nêu một số mô hình tiêu biểu: ISIS (Anh), MIKE

11 (Đan Mạch), HEC-RAS (Mỹ) đều có các modun tính toán sự lan truyền xâm nhập mặn nhưng chưa hoặc sử dụng ở mức thử nghiệm

1.1.3 Hiện trạng và tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Hồng - Thái Bình

a) Khái quát quy lụât triều - mặn ở đồng bằng sông Hồng- Thái Bình

Vịnh Bắc Bộ có chế độ nhật triều là chủ yếu có xen một ít chế độ nhật triều không đều Tính chất nhật triều càng kém thuần nhất có xu hướng dịch dần xuống phía Nam Độ lớn kỳ triều cường cực đại có thể đạt đến 4,50 m tại

H òn Dấu (1986), kỳ nước cường có độ lớn triều trung bình vào khoảng 3,6 - 2,6 m và giảm dần xuống phía Nam Vào kỳ triều kém, độ lớn thuỷ triều có thể không vượt quá 0,5 m Triều mạnh nhất thường vào các tháng 1, 6, 7 và

12, trong khi triều yếu nhất vào các tháng 3, 4, 8 và 9 trong năm.

Thuỷ triều truyền vào trong sông xa hay gần, mạnh hay yếu phụ thuộc tương đối rõ nét cho các sông Điều kiện địa mạo lòng sông và chế độ nước sông quyết định tính đặc thù cho mỗi nhánh sông Trên sông Hồng, ảnh hưởng thuỷ triều còn được ghi nhận đến trên Hà Nội 10 km, cách biển đến

185 km Trên sông Đáy, khoảng cách ảnh hưởng triều lớn nhất đến Ba Thá - Mai Lĩnh cách biển 207 km Tốc độ truyền triều trên sông Hồng khoảng 15 -

20 km/ giờ và trên suốt đoạn sông có ảnh hưởng thuỷ triều chỉ có một đỉnh sóng và một chân sóng do chu kỳ triều gốc là nhật triều

Phạm vi và mức độ nhiễm mặn nước sông phụ thuộc độ lớn thuỷ triều, lưu lượng nước sông và điều kiện địa hình lòng và bãi sông Độ mặn trong vịnh

Bắc Bộ là trị số tương đối ổn định và dao động trong khoảng 32 - 33%o, trong khi độ mặn tự nhiên của nước sông chỉ vào khoảng 0,01 - 0,02%o Tại Hòn

Dấu, nơi còn chịu ảnh hưởng ít nhiều của nước sông nên độ mặn trung bình vào khoảng 29 - 30%otrong mùa kiệt và giảm xuống 9- 23%o trong mùa lũ.

Trong mùa cạn, do nước sông thượng nguồn đổ về nhỏ và tương đồi ổn định, nên chế độ mặn phụ thuộc chủ yếu vào chế độ triều Hàng này, tương ứng với một con triều cũng xuất hiện một con mặn.

Nhìn chung, đỉnh mặn xuất hiện sau đỉnh triều một giờ, còn chân mặn xuất hiện đồng thời cùng chân triều Trong mỗi chu kỳ triều độ mặn nhỏ nhất xuất hiện vào những ngày triều kém, độ mặn lớn nhất xuất hiện vào những ngày triều cường.

• Sự biến đổi độ mặn theo dọc sông

Độ dài và tốc độ mặn xâm nhập vào trong mạng lưới sông ngòi, kênh rạch phụ thuộc vào lượng nước, tốc độ nước từ thượng nguồn đổ về, độ lớn của thuỷ triều, đặc điểm địa hình, thuỷ lực lòng sông và cửa sông Khi truyền vào trong sông, sóng triều bị biến dạng và tốc độ truyền triều giảm, thời gian triều lên ngắn đi nhưng thời gian triều rút tăng nên mặn truyền vào trong sông cũng giảm đáng kể Theo thống kê tốc độ truyền đỉnh triều và đỉnh mặn như bảng 1.1.

Bảng 1.1: Tốc độ truyền đỉnh triều và đỉnh mặn ở vùng cửa sông

Rõ ràng việc nghiên cứu để tính toán được quá trình diễn biến độ mặn

là hết sức cần thiết phục vụ cho việc mở cống lấy nước có hiệu quả.

b)Tổng quan kết qủa tính toán và nghiên cứu xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Hồng- Thái Bình

• Tổng quan một số kết qủa nghiên cứu chính

So với đồng bằng sông Cửu Long, việc nghiên cứu và sử dụng mô hình để tính toán xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Hồng - Thái Bình ít được chú ý hơn

Có thể tổng quan một số công trình nghiên cứu điển hình dưới đây:

- Trong giai đoạn từ 1977 - 1985, sau khi thành lập Viện Khí tượng Thuỷ văn thuộc Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn, việc nghiên cứu xâm nhập mặn bắt đầu được quan tâm và Phòng Thuỷ văn Đồng bằng thuộc Viện được giao thực hiện chính Nhiều báo cáo thống kê về tình hình xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Hồng (Vi Văn Vị ), Trần Thanh Xuân , đã được công bố Các báo cáo trên căn cứ vào số liệu thực đo từ 1960 đã lập bản đồ xâm nhập mặn tỷ lệ 1:500.000 với các chỉ tiêu 1%o và 4%o ở đồng bằng sông Hồng - Thái Bình Đồng thời bằng phương pháp kinh nghiệm, các báo cáo trên đã xác định ranh giới xâm nhâp mặn trung bình cho các tháng theo chiều dài sông với 2 chỉ tiêu nói trên Vấn đề dự báo xâm nhập mặn chưa đặt

ra

- Năm 1994-1995 trong khuôn khổ đề tài NCKH cấp Tổng cục do Trần Văn Phúc chủ trì, đã xây dựng mô hình SIMRR tính toán thử nghiệm xâm nhập mặn ở một số cửa sông ở đồng bằng Cửu Long và sông Hồng dưới tác động điều tiết dòng chảy cạn của hồ chứa Hoà Bình Kết quả của đề tài đã chỉ

ra mức độ xâm nhập mặn theo chiều dài sông phụ thuộc mức xả của hồ chứa Hoà Bình

- Cũng xét tác động điều tiết của hồ Hoà Bình, Trịnh Đình Lư đã có nhận xét: Lưu lượng trung bình mùa cạn hạ lưu sông Hồng do tác động điều tiết của hồ Hoà bình đã tăng 1,65 lần so với trước khi chưa có hồ nên độ mặn lớn nhất 4%obị đẩy lùi gần biển khoảng 7- 9 km tính trung bình cho các sông

- Nhằm phục vụ cho công tác quy hoạch cấp nước cho vùng hạ du, trong các năm 90, Viện Quy hoạch Thuỷ lợi và Viện Khoa học Thuỷ lợi (Bộ NN & PTNT) đã sử dụng mô hình VRSAP (Nguyễn Như Khuê) để tính toán xâm nhập mặn cho khu vực đồng bằng sông Hồng - Thái Bình Tuy không được công bố rộng rãi, nhưng các kết quả thu được đã phục vụ cho quy

hoạch hệ thống cống, cửa lấy nước nhưng không mang tính dự báo Những tính toán như vậy cũng tạo tiền đề cho việc sử dụng mô hình toán cho mô phỏng xâm nhập mặn bằng chính công cụ do các nhà khoa học trong nước xây dựng nên

- Năm 2000-2001 với đề tài NCKH cấp tỉnh, Lã Thanh Hà và Đỗ Văn Tuy

đã cải tiến mô hình SALMOD từ mô hình SIMRR với mục đích dự báo thử nghiệm xâm nhập mặn cho sông Văn Úc thuộc thành phố Hải Phòng Đề tài đã lập các phương án dự báo xâm nhập mặn cho đoạn sông Văn Úc từ Trung Trang với sơ đồ mạng sông chỉ bao gồm hệ thống sông Thái Bình từ

Ph ả Lại

Trong công trình " Nghiên cứu xâm nhập mặn ở đồng bằng Bắc Bộ Việt Nam " cố tác giả Vy Văn Vỵ (Viện KTTV) đã cho thấy, trên hệ thống sông Hồng độ mặn lớn nhất thường xuất hiện vào tháng 1, trên hệ thống sông Thái Bình vào tháng 3 Riêng s ông Ninh Cơ và sông Đáy thuộc hệ thống sông Hồng thì thời gian xuất hiện độ mặn lớn nhất lại tương tự như hệ thống sông Thái Bình Điều này phụ thuộc chặt chẽ vào nguyên nhân địa mạo, lượng nước thượng nguồn và tình hình sử dụng nước trong khu vực

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÙNG NGHIÊN CỨU

2.1.1 Vị trí địa lý

Nam Định là một tỉnh thuộc đồng bằng Bắc Bộ bao gồm 9 huyện và 1 thành phố Theo điều tra dân dố 01/04/2010 Nam Định có 2.005.771 người với mật độ dân

số 1.196 người/km².Toàn tỉnh có diện tích tự nhiên là 1.669 km2 có tọa độ địa lý:

Vĩ độ: Nằm trong khoảng từ 19°54′đến 20°40′độ vĩ bắc,

Kinh độ: Nằm trong khoảng 105°55′ đến 106°45′ độ kinh đông

Nam Định tiếp giáp với tỉnh Thái Bình ở phía bắc, tỉnh Ninh Bình ở phía nam, tỉnh Hà Nam ở phía tây bắc, giáp biển (vịnh Bắc Bộ) ở phía đông

2.1.2 Đặc điểm địa hình

Địa hình Nam Định mang đặc trưng của địa hình vùng đồng bằng châu thổ sông hồng là tương đối bằng phẳng có hướng hơi nghiêng dốc ra phía biển theo hướng Tây Băc - Đông Nam Phần lớn diện tích đất vùng ven biển của Nam Định chịu ảnh hưởng trực tiếp từ nước biển và triều cường

Địa hình Nam Định có thể chia thành 3 vùng:

Vùng đồng bằng thấp trũng: gồm các huyện Vụ Bản, Ý Yên, Mỹ Lộc, Nam Trực, Trực Ninh, Xuân Trường Đây là vùng có nhiều khả năng thâm canh phát triển nông nghiệp, công nghiệp dệt, công nghiệp chế biến, công nghiệp cơ khí và các ngành nghề truyền thống

Vùng đồng bằng ven biển: gồm các huyện Giao Thủy, Hải Hậu và Nghĩa Hưng; có bờ biển dài 72 km, đất đai phì nhiêu, có nhiều tiềm năng phát triển kinh tế tổng hợp ven biển

Vùng trung tâm công nghiệp - dịch vụ thành phố Nam Định: có các ngành công nghiệp dệt may, công nghiệp cơ khí, công nghiệp chế biến, các ngành nghề truyền thống, các phố nghề… cùng với các ngành dịch vụ tổng hợp, dịch vụ chuyên ngành hình thành và phát triển từ lâu Thành phố Nam Định là một trong những

trung tâm công nghiệp dệt, công nghiệp nhẹ của cả nước và trung tâm thương mại - dịch vụ phía Nam của đồng bằng sông Hồng

Như vậy, Nam Định thuộc đồng bằng sông Hồng-Thái Bình do phù sa của 2

hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình bồi đắp, địa hình bằng phẳng, hơi nghiêng

ra biển theo hướng tây bắc - đông nam, có độ cao thường dưới 10 m Dọc theo các triền sông có đê bao bọc, nên đồng bằng bị chia cắt thành những vùng trũng ở gần

bờ biển có các cồn cát và bãi phù sa

Các sông đều có hệ thống đê điều bảo vệ từ nhiều năm nay Vì vậy do tác dụng bồi lắng của phù sa sông Hồng, cao trình vùng mặt đất bãi sông ngoài đê

Khi mực nước trên các ở mức báo động I, tức mực nước lũ gần như năm nào cũng xảy ra (85 - 90%) thì hầu như hoàn toàn tỉnh Nam Định nằm dưới mực nước sông trừ các làng mạc đã được tôn tạo hoặc những vùng ngoài đê được phù sa bồi đắp hàng năm Vì vậy khi gặp lũ lớn hoặc sự cố vỡ đê thì rất khó tránh khỏi tổn thất lớn về người và của

Ngoài ra với bờ biển dài khoảng 72 km có điều kiện thuận lợi cho chăn nuôi

và đánh bắt hải sản Ở đây có khu bảo tồn thiên nhiên quốc gia Xuân Thủy (huyện Giao Thủy) và có 4 cửa sông lớn: cửa Ba Lạt sông Hồng, cửa sông Đáy, cửa Lạch Giang và cửa Hà Lạn

Hình 2.1 Bản đồ địa hình, sông suối hệ thống sông Hồng - sông Thái Bình

2.1.3 Mạng lưới sông ngòi

Mạng lưới sông ngòi của Nam Định thuộc phần hạ lưu của hệ thống sông Hồng chịu ảnh hưởng sự chi phối rất phức tạp của chế độ sông, biển của toàn hệ thống song Hồng- sông Thái Bình và thủy triều biển Đông Vì vậy trong quá trình nghiên cứu, tính toán cần phải xem xét ảnh hưởng của cả lưu vực song Hồng - sông Thái Bình chứ không tách riêng rẽ hệ thống sông ngòi của Nam Định để tính toán

Sông Hồng được hình thành từ 3 sông nhánh lớn là sông Đà, sông Lô và sông Thao Sông Thái Bình cũng được hình thành từ 3 nhánh sông lớn là sông Cầu, sông Thương và sông Lục Nam Hai hệ thống sông được nối thông với nhau bằng sông Đuống và sông Luộc tạo thành lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình (bảng 2.1, hình 2.1)

Lưu vực Sông Thái Bình thuộc lãnh Việt Nam về phía bắc của Hà Nội, chảy

về phía đông nam và cuối cùng đổ ra Biển Đông Ở phía nam Hà Nội, sông Đuống tách từ sông Hồng và nhập vào sông Thái Bình chảy về phía đông

Bảng 2.1 Đặc trưng hình thái một số sông chính trong hệ thống sông Hồng - sông

Thái Bình

Hệ thống

sông

Tên các sông chính

Ghi chú

nước

Nước ngoài

Toàn

bộ

Trong nước

Nước ngoài

Hệ thống

sông

Tên các sông chính

Ghi chú

nước

Nước ngoài

Toàn

bộ

Trong nước

Nước ngoài

Toàn bộ lưu vực Tổng toàn lưu vực 169000 86500 82500

Sông Đáy và đ.b Bắc

(2) Sông Đào

Sông Đào là một phân lưu phía hữu của sông Hồng tại Phù Long phía Bắc thành phố Nam Định và đổ vào sông Đáy tại Độc Bộ Sông hoàn toàn nằm trong tỉnh Nam Định với diện tích lưu vực185 km2 Chiều dài sông 33,5 km và chiều rộng trung bình là 330m Đây là con sông được đào vào khoảng cuối đời Trần Vào thời kỳ đầu, sông vừa hẹp lại nông, có thể bắc cầu bằng đá để qua lại Hiện nay sông rộng và sâu Độ sâu trung bình 10,0 m, có nơi sâu tới 15,0 m Mỗi năm sông Đào chuyển qua sông Đáy khoảng 20 tỷ m3 nước, mùa cạn chuyển vào hạ lưu sông Đáy một lưu lượng nước trung bình 250 - 300 m3s, sang mùa lũ lên tới khoảng

6700 m3s (tháng 8/1971)

(3) Sông Đáy

Sông Đáy trước khi xây dựng Đập Đáy (1937) là một phân lưu tự nhiên của sông Hồng, bắt nguồn từ cửa Hát Môn, huyện Đan Phượng, tỉnh Hà Tây Diện tích lưu vực sông Đáy là 5800 km2 Hiện nay sông Đáy trở thành con sông độc lập có nhiệm

vụ cấp và tiêu nước cho các tỉnh Hà Tây, TP Hà Nội, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình

và làm nhiệm vụ phân lũ sông Hồng khi tình huống khẩn cấp (mực nước sông Hồng tại

Hà Nội đến 13,4 m và còn tiếp tục lên) Sông chảy theo nhiều hướng, đoạn đầu theo hướng Bắc - Nam sau chuyển hướng Tây Bắc - Đông Nam qua vùng đồng bằng thuộc các tỉnh: Hà Tây, Hoà Bình, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình và đổ ra biển tại cửa Đáy Sông có chiều dài 240 km (đoạn qua Nam Định khoảng 82 km), chảy với hệ số uốn khúc lớn có đê bao hầu như suốt chiều dài sông từ đập Đáy đến biển

(4) Sông Ninh Cơ

Là một phân lưu lớn phía hữu ở hạ lưu sông Hồng, nhận nước sông Hồng từ cửa Mom Rô và đổ vào biển Đông ở cửa Lạch thuộc hai huyện Hải Hậu và Nghĩa Hưng của tỉnh Nam Định Chiều dài sông khoảng 45 km Sông chịu ảnh hưởng triều khá rõ rệt ngay cả trong mùa lũ Về mùa kiệt sông Ninh Cơ là nguồn nước tưới chính của khu vực huyện Xuân Trường và bắc huyện Giao Thuỷ Đoạn sông thượng lưu hiện đang có xu thế bồi, mạnh mẽ nhất là khu vực hạ lưu cửa Mom Rô nên đang

gây ra điều kiện bất lợi cho việc cấp nước tự chảy cho lưu vực sông Sò qua hệ thống cống cấp nước của Công ty Thuỷ nông Xuân Thuỷ

(5) Sông Trà Lý Bắt nguồn từ Hưng Hà - Thái Bình đổ ra biển tại cửa Trà

Lý, sông dài 64 km

(6) Sông Hóa nối giữa sông Thái Bình và sông Luộc

(7) Dòng chính sông Thái Bình Được tính từ ngã ba Chí Linh ra đến cửa biển sông dài 90km, sông rộng trung bình 350 - 450m ít dốc bị bồi lắng nhiêu Lòng sông so với trước kia bị thu hẹp nhỏ như đoạn Ngọc Điểm đến Quý Cao Riêng đoạn Quý Cao nay đã bị lấp chỉ còn một lạch nhỏ

(8) Sông Văn Úc và nhánh của sông Lạch Tray chảy gần như song song với nhau và chảy ra biển tại 3 cửa Thái Bình, Văn Úc và Lạch Tray Hiện nay dòng chính sông Thái Bình đã bị đứt đoạn tại Quý Cao (đoạn sông nối giữa sông Luộc với sông Văn Úc) làm cho đoạn sông Thái Bình từ Quý Cao đến sông Mía và sông Luộc ra biển đang bị bồi lắng

nhất thường vào tháng I và đầu tháng II, trên vùng núi cao vào những ngày giá rét thường có tuyết rơi và nước đóng băng trên bề mặt nhưng cũng chỉ xảy ra trong ngày

Một điều cần lưu ý là vào đầu mùa hè (tháng V ÷ VI) gió mùa Tây Nam phát triển mạnh, áp thấp ấn - Miên di chuyển từ Tây sang Đông gây gió Tây mang thời tiết khô nóng ảnh hưởng nhiều nên trên bề mặt lưu vực lưu vực sông Đà và có khi còn tràn xuống cả trung du và đồng bằng sông Hồng (thời kỳ này thường đạt tới trị

số cao tuyệt đối, trị số đó thường từ 40P

0

P ÷ 43P

0

PC)

Bảng 2.2 Nhiệt độ không khí trung bình năm

Bảng 2.3 Độ ẩm trung bình tháng và năm theo các vùng trên lưu vực

(4) Bốc hơi

Lưu vực sông Hồng có lượng bốc hơi trung bình năm nhỏ nhất nước ta, ở Tây Bắc từ 660 ÷ 1150 mm/năm, Việt Bắc 500 ÷ 860 mm/năm, Thái Nguyên 730 ÷

980 mm/năm, trung du 560 ÷ 1050 mm/năm, đồng bằng 700 ÷ 990 mm/năm

Các tháng lạnh ẩm có lượng bốc hơi thấp, các tháng khô nóng lượng bốc hơi cao hơn rõ rệt

Bảng 2.4 Lượng bốc hơi ống (PICHE) trung bình tháng và

năm theo các vùng trên lưu vực

Hải

IV năm sau với thời tiết khô lạnh

Vào mùa mưa thường có mưa rào và gió Đông Nam, bão và áp thấp nhiệt đới Vào mùa khô có gió mùa Đông Bắc và mưa phùn Lượng mưa trung bình ở Nam Định vào mùa mưa thường từ 435.5- 1.197mm

Lượng mưa năm biến động rất mạnh so với yếu tố khí tượng khác, giá trị cực đại tiểu cực đại của lượng mưa có thể chênh nhau từ hai đến ba lần Nếu xét theo không gian trong lưu vực dao động trong khoảng 1200 ÷ 2000 mm, phần lớn trong khoảng 1800 mm/năm

Lượng mưa năm biến đổi rất lớn từ 1200 mm ÷ 4800mm (thuộc loại mưa lớn của thế giới) Tạo ra tài nguyên khí hậu và tài nguyên nước rất phong phú trong lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình

Bảng 2.5 Tổng lượng mưa trung bình tháng và năm tại các trạm trên lưu vực

Hà

Bắc

Phú Hộ 31.2 40.8 51.9 111 207 244 295 318 227 153 53.8 23.9 1755 Phó

Lục Yên 33.1 45.5 66.1 141 217 302 364 395 282 167 60.7 30 2103 Bảo Lạc 14.7 24.6 36.2 76.2 165 204 229 242 111 79.1 48.6 16.7 1247 Chợ Rã 11.8 22.5 34.1 94.5 185 239 246 270 146 72.4 37.2 15.7 1374 Chiêm

Hà Nội 18.5 27.2 44.5 91 192 244 291 316 259 136 53.1 17.5 1689 Phủ Lý 21.9 24.5 45.9 82.5 175 238 228 296 312 235 67.4 30 1756 Nam

Lượng mưa biến đổi mạnh theo mùa: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 9 hoặc

10 (khoảng 6 tháng; có khi 7 đến 8 tháng ở vùng mưa nhiều và 4 đến 5 tháng ở vùng mưa ít) Mùa mưa có khi đến sớm hoặc kết thúc muộn Lượng mưa trong mùa mưa chiếm khoảng 75-85% lượng mưa năm, lớn nhất vào tháng 7 hoặc tháng 8

Mùa khô kéo dài 6 đến 7 tháng, lượng mưa nhỏ nhất thường là tháng 1 và tháng 2, do chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của gió mùa Đông Bắc biến tính qua lục địa Lượng mưa trong mùa khô chỉ chiếm 15-20% lượng mưa năm Nhìn chung, chế độ mưa và lượng mưa trên lưu vực phụ thuộc vào chế độ gió mùa và cũng phân theo mùa khá rõ rệt

Mùa mưa gần như trùng với gió mùa Đông Nam Mùa đông thường có mưa phùn và ẩm ướt, mùa hè thường có mưa rào, mưa dông Trung bình số ngày có mưa trong năm trong tỉnh vào khoảng từ 125 đến 160 ngày

Chế độ mưa phụ thuộc vào chế độ gió mùa Mùa mưa gần như trùng với gió mùa Đông Nam và thường kéo dài từ tháng V-X (khoảng 6 tháng), những năm đặc

biệt là những năm mưa đến sớm hoặc kết thúc muộn Lượng mưa trong mùa mưa chiếm khoảng 80-85% lượng mưa năm Còn lại là mưa trong mùa khô Mùa đông thường có mưa phùn, mùa hè thường có mưa rào, mưa dông

Sự phân bố mưa trên lưu vực chịu ảnh hưởng rất rõ nét của yếu tố điều kiện địa hình hướng của các dãy núi đối với các luồng khí ẩm

Lượng mưa năm biến đổi không nhiều, năm nhiều gấp 2 đến 3 lần năm ít, nhưng do sự phân bố mưa trong năm không đều và sự biến động mạnh theo tháng

đã làm cho sản xuất nông nghiệp gặp nhiều khó khăn đặc biệt vào các tháng XII, I,

II đó cũng là thời kỳ ngả ải lúa xuân nhu cầu nước lớn thì lượng mưa ba tháng đó lại nhỏ nhất trong năm

2.2.2 Dòng chảy

(1) Đặc điểm phân phối dòng chảy

Vùng nghiên cứu thuộc lưu vực sông Hồng gồm có ba nhánh sông chính là sông Đà, sông Thao và sông Lô bắt nguồn từ lãnh thổ Trung Quốc chảy vào Việt Nam và gặp nhau tại Việt Trì trên dòng chính sông Hồng chảy theo hướng Tây Bắc-Đông Nam có phân lưu sông Đuống sang sông Thái Bình và đổ ra biển Đông qua cửa Ba Lạt

Sông Thái Bình hình thành trên lãnh thổ Việt Nam gồm ba nhánh sông chính Cầu-Thương-Lục Nam hợp lưu tại Phả Lại sau đó nhập lưu với sông Đuống (là phân lưu của sông Hồng) trước khi đổ ra biển đông qua các cửa Thái Bình Văn Úc sông Hồng chuyển nước sang sông Thái Bình qua sông Đuống và sông Luộc

Sông Đáy bên hữu sông Hồng là một phân lưu tự nhiên của sông Hồng trước khi xây dựng đập Đáy sông Đáy chảy song song với sông Hồng theo hướng Tây Bắc - Đông Nam đổ ra biển Đông qua cửa Như Tân Sông Đáy có một nhánh lớn là sông Nhuệ nằm kẹp giữa sông Đáy và sông Hồng Trên hệ thống còn có sông Đào nối sông Hồng với sông Đáy Ngoài ra một nhánh sông lớn có thể kể đến là sông Ninh Cơ, sông Trà Lý, sông Hoá

Dòng chảy hàng năm trên lưu vực biến đổi không nhiều, năm nhiều nước và năm ít nước thường xen kẽ nhau Dòng chảy năm trên lưu vực sông Hồng-sông

Thái Bình khá dồi dào Tổng lượng bình quân nhiều năm qua Sơn Tây khoảng 118

3

P, trong đó khoảng 82 tỉ mP

3

P (chiếm khoảng 61.2%) sản sinh trên lãnh thổ Việt Nam Tuy nhiên do địa hình chia cắt nên dòng chảy phân bố rất không đều trên các phần lưu vực khác nhau

Trong ba nhánh lớn của sông Hồng thì sông Đà đóng góp dòng chảy nhiều nhất khoảng 42%, sông Thao 19% mặc dù diện tích lưu vực xấp xỉ bằng lưu vực sông Đà Lưu vực sông Lô-Gâm nhỏ nhưng lại đóng góp 25.4%

Chế độ phân phối dòng chảy các tháng trong năm phụ thuộc vào chế độ mưa

do đó cũng hình thành hai mùa rõ rệt; Mùa lũ chiếm khoảng 76% dòng chảy năm trong đó tháng VIII là tháng có dòng chảy chiếm tỷ lệ cao nhất khoảng 21.5%; mùa kiệt chiếm khoảng 24% dòng chảy năm trong đó tháng kiệt nhất là tháng III chỉ chiếm có 2.1%

Do chế độ mưa trên lưu vực biến đổi cả về không gian và thời gian nên sự xuất hiện lũ lớn trên sông Hồng có tính chất phân kỳ rõ rệt (các trận lũ lớn thường xuất hiện vào trung tuần tháng VIII, tháng VII và IX ít có cơ hội xuất hiện lũ lớn)

Mùa kiệt trên lưu vực thường từ tháng XI đến tháng V gồm 7 tháng (có lưu lượng bình quân tháng nhỏ hơn lưu lượng trung bình năm) Trong đó có tháng XI là tháng chuyển tiếp từ mùa mưa sang mùa ít mưa Từ tháng X đến tháng XI dòng chảy trong sông giảm nhanh và từ tháng XII đến tháng IV dòng chảy ít biến động cuối tháng IV và tháng V do có mưa nên dòng chảy lại tăng nhanh, chính thức mùa kiệt là từ tháng XII đến tháng IV Do vậy việc dùng nước cần được quan tâm đến dòng chảy kiệt từ tháng XII đến tháng IV và có thể là cả tháng V

Trong các tháng mùa kiệt vẫn còn có lượng mưa chiếm khoảng 20 ÷ 25% lượng mưa cả năm nhưng lượng mưa này lại tập trung vào 3 tháng XI IV và V còn các tháng XII đến tháng III mưa nhỏ và nhất là 2 tháng XII và I là thời tiết khô hanh, tháng II và III tuy đã có mưa nhưng chỉ là mưa phùn, từ tháng XII đến tháng III dòng chảy trong sông suối là do nước ngầm và nước điều tiết từ các hồ chứa

cung cấp Tháng có lưu lượng nhỏ nhất trong năm là tháng III (xác suất xuất hiện là 53% ở Hoà Bình, 52% ở Yên Bái, 45% ở Phù Ninh, 49% ở Thác Bưởi, 57% ở Chũ

và 63% ở Sơn Tây) Ngoài ra dòng chảy kiệt nhất cũng đã xảy ra vào tháng II và tháng IV một số năm Dòng chảy mùa kiệt ngày nay và trong tương lai đã chịu tác động rất lớn do tác động của thiên nhiên, của con người đó là xây dựng các công trình điều tiết nước, lấy nước, cải tạo dòng chảy, v.v phát triển mạnh nhất là 3 thập kỷ 80, 90 và 2000 song mạnh mẽ nhất là thập kỷ 2000 khi hồ Hoà Bình đi vào vận hành khai thác

(2) Phân tích đánh giá quá trình dòng chảy tại Sơn Tây

Trạm thủy văn Sơn Tây nằm trên sông Hồng là tổ hợp dòng chảy của các nhánh Đà, Thao, Lô Vì vậy quá trình lưu lượng tại Sơn Tây được chọn là đầu vào cho bài toán Để đánh giá tình hình hạn hán trên lưu vực thông qua quá trình dòng chảy tại Sơn Tây Cần khôi phục số liệu cho trạm Sơn Tây từ năm 1989 đến nay

Sử dụng phương pháp phân tích hồi quy nhiều biến để tiến hành hoàn nguyên quá trình dòng chảy ngày tại Sơn Tây

2.2.3 Thủy triều và xâm nhập mặn

Trong một năm độ mặn thay đổi theo mùa lũ và mùa cạn rõ rệt Mùa lũ khi lượng nước sông lớn có tác dụng đẩy nước mặn ra xa bờ nên độ mặn ở vùng cửa sông thường nhỏ Về mùa cạn lưu lượng nước sông từ thượng lưu về nhỏ, nên nước biển tiến sâu vào nội địa làm cho độ mặn tăng lên Nói chung ở đồng bằng Bắc Bộ

độ mặn lớn nhất thường xuất hiện vào tháng I đến tháng III, nhỏ nhất thường vào tháng vào VIII hoặc VII

Sự thay đổi của độ mặn trong tháng cũng giống như sự thay đổi của thuỷ triều trong tháng nghĩa là có hai kỳ mặn tương ứng với hai kỳ triều Độ mặn lớn nhất thường xuất hiện vào những ngày đầu tháng và giữa tháng âm lịch Độ mặn nhỏ nhất thường xuất hiện vào những ngày đầu của trung tuần và hạ tầng của tháng

âm lịch

Thủy triều vùng biển thuộc Vịnh Bắc Bộ là chế độ nhật triều trong 1 tháng

có 2 chu kỳ con nước mỗi chu kỳ 14 ngày (7 ngày triều cường 7 ngày triều thấp)

Mùa lũ - bão mực nước triều cao nhất, mực nước sông dâng cao gây bất lợi về tiêu úng, mùa nước rơi (tháng 9, tháng 10) là thời gian thủy triều cao nhất trong năm

Thuỷ triều tại vùng biển Nam Định thuộc loại nhật triều, biên độ triều trung bình từ 1,6 -1,7m, lớn nhất là 3,31 m và nhỏ nhất là 0,11m Thông qua hệ thống sông ngòi, kênh mương chế độ nhật triều đã giúp cho quá trình thau chua rửa mặn trên đồng ruộng Tuy nhiên cũng còn một số diện tích bị nhiễm mặn Dòng chảy của sông Hồng và sông Đáy kết hợp với chế độ nhật triều đã bồi tụ vùng cửa 2 sông tạo thành hai bãi bồi lớn là Cồn Lu - Cồn Ngạn ở huyện Giao Thuỷ và vùng đông Cửa Đáy ở huyện Nghĩa Hưng

Hàng năm về mùa kiệt, lưu lượng nguồn nước ngọt giảm, nước thuỷ triều dâng cao đẩy nước mặn từ biển Đông xâm nhập sâu vào trong các triền sông, ảnh hưởng lớn đến việc lấy nước tới của các cống đầu mối gây nhiều khó khăn cho sản xuất nông nghiệp vụ chiêm xuân của toàn tỉnh Trong 4 sông cung cấp nguồn nước Hồng, Đáy, Đào, Ninh Cơ chỉ có sông Đào do được khai thác ở đầu nguồn lại nằm xa biển

có nguồn nước không bị nhiễm mặn, 3 con sông còn lại do ảnh hưởng của mặn nên việc khai thác tưới cho vụ chiêm xuân (từ tháng I đến tháng IV) rất hạn chế

Bảng 2.6 Độ mặn trung bình trên một số phân lưu

hệ thống sông Hồng - sông Thái Bình

Độ mặn có xu hướng tăng ở dòng chính sông Hồng và giảm phía sông Thái Bình Khả năng bổ sung lưu lượng về mùa cạn của hồ chứa Hoà Bình sẽ cải thiện tình hình xâm nhập mặn Việc sử dụng nước cho nông nghiệp không tăng nhiều nữa so với mức cơ bản, các nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt và công nghiệp tăng chưa nhanh, mặt khác có thể xử lý thu hồi dùng lại 90%, và việc có thêm hồ Sơn La thì tình hình nước mùa cạn ở hạ lưu sông Hồng, sông Thái Bình còn cải thiện lớn hơn nhiều.

Tính trung bình nhiều năm từ chuỗi số liệu đo đạc, chiều dài xâm nhập mặn 1P

0

P

/R 00 R xa nhất trên sông Thái Bình 12 - 40 km (tuỳ từng phân lưu), Ninh

Cơ 37 km, Trà Lý 26 km, Đáy 24 km và sông Hồng 20 km.