NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NBD DO BĐKH ĐẾN XÂM NHẬP MẶN SÔNG TRÀ LÝ VÀ NHIỄM MẶN NƯỚC NGẦM TỪ SÔNG TRÀ LÝ

Việc nghiên cứu và xây dựng phương pháp dự báo xâm nhập mặn ba chiều trong môi trường nước mặt và xâm nhập mặn nước mặt và nước ngầm có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao do tính phức tạp

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

ỨNG QUỐC KHANG

NGHIÊN C ỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NBD DO BĐKH ĐẾN

XÂM NH ẬP MẶN SÔNG TRÀ LÝ VÀ NHIỄM MẶN NƯỚC NGẦM

T Ừ SÔNG TRÀ LÝ

Chuyên ngành: Thủy văn học

Mã số: 60.44.90

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Nguyễn Văn Hoàng

Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Phạm Thị Hương Lan

Hà Nội - 8/2014

L ỜI CẢM ƠN

Trước tiên tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Thủy lợi, Khoa

Thủy văn và Tài nguyên nước, Phòng Đào tạo Đại học và Sau đại học đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian học tạp, nghiên cứu và hoàn thành

Luận văn

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Hoàng và cô giáo hướng dẫn PGS.TS Phạm

Thị Hương Lan đã luôn tận tình giúp đỡ tác giả từ những bước đi đầu tiên xây dựng

ý tưởng nghiên cứu, cũng như trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện Luận văn Thầy, cô đã luôn ủng hộ, động viên và hỗ trợ những điều kiện tốt nhất để tác

giả hoàn thành luận văn

Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, cô giáo trong khoa Thủy văn và Tài nguyên nước, các bạn cùng lớp cao học 19V và các anh chị đồng nghiệp

đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tác giả trong thời gian học tập và nghiên

cứu

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới bố, mẹ, các anh chị và các em,

những người thân yêu trong gia đình đã luôn ở bên cạnh tác giả, động viên tác giả

về vật chất và tinh thần để tác giả vững tâm hoàn thành luận văn của mình

TÁC GIẢ…

Ứng Quốc Khang

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi là Ứng Quốc Khang Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các nội dung và kết quả nghiên cứu trong Luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào

TÁC GIẢ…

Ứng Quốc Khang

M ỤC LỤC

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 3

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.4 Phương pháp nghiên cứu 3

Chương 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 5 1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 5

1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước 6

1.2.1 Khái quát chung 6

Chương 2 GIỚI THIỆU VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 14 2.1 Vị trí địa lý 14

2.2 Đặc điểm địa hình 15

2.3 Đặc điểm khí hậu 15

2.3.1 Chế độ gió 15

2.3.2 Chế độ nhiệt 16

2.3.3 Độ ẩm và bốc hơi 16

2.3.4 Chế độ mưa 17

2.4 Mạng lưới sông suối 19

2.5 Chế độ dòng chảy trên khu vực nghiên cứu 21

2.6 Chế độ mực nước trên khu vực nghiên cứu 22

2.7 Tóm lược ảnh hưởng của nước biển dâng đến KT-XH tỉnh Thái Bình 24

2.7.1 Ảnh hưởng của nước biển dâng tới chế độ thủy triều 24

2.7.2 Tác động của nước biển dâng 24

Chương 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH EFDC ĐÁNH GIÁ XÂM NHẬP MẶN SÔNG TRÀ LÝ 28 3.1 Phương trình cơ bản 28

3.2 Phương pháp sai phân hữu hạn 30

3.3 Mô hình EFDC 33

3.3.1 Giới thiệu chung về mô hình EFDC 33

3.3.2 Cấu trúc mô hình EFDC 34

3.3.3 Mô hình thủy động lực học và bài toán lan truyền nhiệt, mặn 35

3.3.4 Một số đặc điểm tính năng của phần mềm 35

3.4 Miền mô hình và địa hình 36

3.5 Thiết lập điều kiện ban đầu và biên mô hình 37

3.6 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy động lực 38

3.7 Kịch bản nước biển dâng do biến đổi khí hậu 40

3.8 Kết quả xâm nhập mặn nước sông Trà Lý theo các kịch bản 43

3.8.1 Kịch bản chưa có nước biển dâng 43

3.8.2 Kịch bản khi nước biển dâng 50cm 49

Chương 4 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN XÂM NH ẬP MẶN NƯỚC NGẦM 57 4.1 Hệ thống các tầng chứa nước tỉnh Thái Bình 57

4.2 Phương trình mô tả chuyển động NDĐ trong tầng chứa nước 61

4.3 Phương trình mô tả lan truyền mặn trong nước ngầm 63

4.4 Mô hình đánh giá ảnh hưởng NBD đến xâm nhập mặn nước ngầm khu vực sông Trà Lý 65

4.4.1 Mô hình phần tử hữu hạn 68

4.4.2 Lựa chọn điều kiện mô hình đánh giá: 71

4.4.3 Kết quả mô hình về mực nước dưới đất 75

4.4.4 Kết quả mô hình phần tử hữu hạn lan truyền mặn nước ngầm 76

K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 Kết luận 84

Kiến nghị 84

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Hệ số biến động Cv tại một số trạm trên địa bàn tỉnh Thái Bình 17

Bảng 2.2 Lượng mưa tháng trung bình nhiều năm tại một số trạm (mm) 18

Bảng 2.3 Tổng hợp diện tích thấp hơn MNB các kịch bản NBD [4] 25

Bảng 3.1 So sánh kết quả mô hình năm 2010 và thực đo-sông Trà Lý 40

Bảng 3.2 Mực nước biển dâng theo kịch bản phát thải thấp (B1) 41

Bảng 3.3 Mực nước biển dâng theo kịch bản phát thải trung bình (B2) 41

Bảng 3.4 Mực nước biển dâng theo kịch bản phát thải cao (A1F1) 42

Bảng 3.5 Thời gian nước sông Trà Lý có hàm lượng muối dưới 1g/l tại các vị trí 48

Bảng 3.6 Thời gian nước sông Trà Lý có hàm lượng muối dưới 1g/l tại các vị trí 53

Bảng 3.7 So sánh thời gian nước sông Trà Lý có hàm lượng muối dưới 1g/l tại các vị trí ở kịch bản hiện tại và NBD 50cm 55

Bảng 4.1 Mực nước ngày (cm) sông Trà Lý khu vực mô hình tần suất 85% 72

Bảng 4.2 Lượng mưa TB tháng (mm) thời kỳ 1990-2009 74

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1.Vị trí địa lý tỉnh Thái Bình 14

Hình 2.2 Bản đồ mạng lưới sông suối địa phận tỉnh Thái Bình 21

Hình 2.3 Đồ thị tỷ lệ diện tích theo độ cao của toàn tỉnh 25

Hình 3.1 Cấu trúc cơ bản mô hình EFDC 34

Hình 3.2 Cấu trúc mô hình thủy động lực học EFDC 34

Hình 3.3 Cấu trúc mô hình chất lượng nước 35

Hình 3.4 Miền mô hình sông Trà Lý và vị trí các mặt cắt địa hình 37

Hình 3.5 Địa hình lòng sông Trà Lý miền mô hình và lưới mô hình minh họa 37

Hình 3.6 Bản đồ vị trí các trạm quan trắc mặn sông Trà Lý 39

Hình 3.7 Nồng độ muối thực đo và theo MH tại trạm Định Cư-sông Trà Lý 40

Hình 3.8 Vị trí các điểm thể hiện diễn biến mặn theo thời gian 43

Hình 3.9 Diễn biến mặn theo thời gian tại một số vị trí 47

Hình 3.10 Thời gian nước sông có hàm lượng muối nhỏ hơn 1g/l tại các vị trí 49

Hình 3.11 Diễn biến mặn theo thời gian tại một số vị trí ứng với kịch bản giả định NBD 50cm 53

Hình 3.12 Thời gian nước sông có hàm lượng muối nhỏ hơn 1g/l tại các vị trí 54

Hình 3.13 Số ngày trong năm nước sông có hàm lượng muối nhỏ hơn 1g/l tại các vị trí ở chế độ thủy văn sông có tần suất 85% 56

Hình 4.1 Ranh giới mặn nhạt 2 tầng chứa nước Holocen trên (qh 2 ) và qp 61

Hình 4.2 Bản đồ ranh giới mặt nhạt tầng qh2 và vị trí mặt cắt ĐCTV 66

Hình 4.3 Mặt cắt ĐCTV qua khu vực huyện Thái Thụy 67

Hình 4.4 Mặt cắt ĐCTV qua khu vực huyện Tiền Hải 67

Hình 4.5 L ưới phần tử hữu hạn 70

Hình 4.6 Minh họa số thứ tự các nút một phần lưới mô hình 71

Hình 4.7 L ượng mưa tháng TB thời kỳ 1990-2009 tại Thái Bình 74

Hình 4.8 Kết quả mực nước ngầm tại một số nút tính toán 75 Hình 4.9 Nồng độ muối nước ngầm tầng Holocen trên dưới ảnh hưởng xâm nhập mặn

Hình 4.10 Nồng độ muối theo thời gian tại một số vị trí gần sông Trà Lý 79 Hình 4.11 Nồng độ muối nước ngầm tầng Holocen trên dưới ảnh hưởng xâm nhập mặn nước sông Trà Lý trong điều kiện nước biển dâng50cm 80 Hình 4.12 Biến đổi nồng độ muối theo thời gian do nước biển dâng tại một số vị trí gần sông Trà Lý 82 Hình 4.13 Chênh lệch nồng độ muối theo thời gian do nước biển dâng trung bình trên toàn miền mô hình 83

M Ở ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Mặn xâm nhập sâu vào trong các vùng cửa sông làm ảnh hưởng đến quá trình lấy nước ngọt phục vụ các ngành kinh tế, trước mắt cho sản xuất nông nghiệp Xâm nhập mặn là hiện tượng tự nhiên đối các vùng cửa sông nhưng nếu nắm được quy luật diễn biến theo không gian và thời gian thì có thể chủ động kiểm soát quá trình lấy nước, tránh những thiệt hại đáng tiếc khi lấy nước không đảm bảo yêu cầu

chất lượng về nồng độ muối

Việc nghiên cứu và xây dựng phương pháp dự báo xâm nhập mặn ba chiều trong môi trường nước mặt và xâm nhập mặn nước mặt và nước ngầm có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao do tính phức tạp của quá trình này ở các vùng cửa sông nước ta nói chung và của sông Trà Lý nói riêng Nội dung cụ thể của luận văn này bao gồm:

- Tính cần thiết của dự báo mặn cho khu vực cửa sông, đặc biệt trong bối

cảnh nước biển dâng do biến đổi khí hậu (BĐKH);

- Phân tích đặc điểm địa hình, mạng lưới sông, hiện trạng xâm nhập mặn trên địa bàn khu vực nghiên cứu, xác lập các phương án mô hình (MH) mô

phỏng;

- Áp dụng mô hình phầm mềm thủy lực môi trường chất lỏng (EFDC) và

hiệu chỉnh thông số mô hình;

- Thực hiện mô hình dự báo xâm nhập mặn trên sông Trà Lý tỉnh Thái Bình theo một số kịch bản, trong đó có kịch bản nước biển dâng (NBD);

- Thực hiện mô hình phần tử ữu hạn đánh giá xác định xâm nhập mặn nước

ngầm từ nước sông Trà Lý của các kịch bản

Việc nghiên cứu tương tác giữa dòng chảy sông và triều ở vùng cửa sông luôn luôn đặt ra cho các nhà khoa học một sự thách thức vì đây là một khoa học

tổng hợp có liên quan đến nhiều lĩnh vực như diễn biến bồi xói cửa sông, sinh thái vùng ngập mặn, nước dâng, trong đó vấn đề xâm nhập triều, mặn có tính đặc thù cho mỗi cửa sông Do tác động ảnh hưởng đồng thời của nước sông từ thượng lưu,

yếu tố địa hình và chế độ thuỷ triều, ranh giới xâm nhập mặn biến đổi theo không gian và thời gian rất dễ thấy theo thời đoạn (giờ, ngày) Hơn nữa, đối với khu vực đồng bằng ven biển nói chung và khu vực tỉnh Thái Bình nói riêng xâm nhập mặn nước sông còn có nguy cơ dẫn đến xâm nhập mặn một số tầng nước ngầm nhạt có quan hệ thủy lực với sông Vì vậy, việc dự báo xâm nhập mặn nước ngầm do xâm

nhập mặn nước sông cũng có ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong lĩnh vực tài nguyên nước và môi trường

Do vậy, cần thiết phải nghiên cứu quá trình xâm nhập mặn với sự trợ giúp

của các công cụ tính toán công nghệ cao để từng bước khám phá quy luật chung và

đặc thù về xâm nhập mặn vùng cửa sông và các tầng chứa nước ngầm, trước mắt áp

dụng cho sông Trà Lý và tầng chứa nước ngầm nhạt ven sông Trà Lý thuộc hệ

thống sông Hồng -Thái Bình Kết quả của nghiên cứu trên sẽ làm cơ sở cho việc khai thác sử dụng tài nguyên nước vùng cửa sông về mặt lợi và hạn chế tác động có

hại của quá trình xâm nhập mặn vào các vùng đồng bằng cửa sông và vào các tầng

chứa nước nhạt khu vực sông ven biển nước ta

Như đã biết, hàng ngày thủy triều lên xuống đưa nước biển xâm nhập vào các cửa sông, tiến sâu vào trong nội địa gây không ít khó khăn cho sản xuất, nông công nghiệp Các thông tin dự báo diễn biến độ mặn để các hộ sử dụng nước quyết định thời điểm lấy nước với nồng độ mặn cho phép phục vụ sản xuất nông nghiệp

và thuỷ sản hàng năm Ngoài ra thông tin dự báo nguy cơ xâm nhập mặn tầng chứa nước ngầm do xâm nhập mặn nước sông mà không ít hộ dân khu vực hiện đang khai thác sử dụng mục đích sinh hoạt sẽ có ý nghĩa thực tế lớn cho công tác qui

hoạch cấp nước sinh hoạt nông thôn trong tương lai dưới ảnh hưởng của biến đổi khsi hậu

Xâm nhập mặn là quá trình tự nhiên nên nếu nắm được quy luật trên có thể dự báo quá trình này phục vụ cho việc lấy nước tuới theo mùa vụ cây trồng và trong

thời đoạn dài có thể bố trí thời vụ gieo trồng hợp lý để hạn chế tối đa tác động của xâm nhập mặn Đồng thời, mặn cũng là một điều kiện thuận lợi cho các khu nuôi

trồng thuỷ sản, hệ sinh thái ngập nước ven sông Đây cũng là mục tiêu cơ bản của

việc nghiên cứu xâm nhập triều mặn phục vụ các hoạt động kinh tế-xã hội vùng cửa sông đồng bằng sông Hồng - Thái Bình nói riêng và các vùng cửa sông nước ta nói chung

Từ những phân tích trên, tính cần thiết của công tác dự báo trước diễn biến độ

mặn để giải đáp các vấn đề thực tế đang đặt ra dưới đây:

- Hệ thống đê khống chế toàn bộ vùng cửa sông nên đối với khu vực cửa sông thuộc Thái Bình mặn không xâm nhập vào trong đồng nhưng gây khó khăn

lớn đối với quá trình lấy nước từ sông, chủ yếu phục vụ cho nông nghiệp trên một

phạm vi rộng lớn của đồng bằng vào các tháng kiệt

- Do không dự báo trước tình hình xâm nhập mặn nên nhiều địa phương rất lúng túng khi quyết định thời điểm lấy nước cho nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ

sản, đặc biệt trong vụ Đông Xuân

- Sự suy giảm dòng chảy vào mùa khô trên các triền sông Hoá, sông Trà Lý

và sông Hồng, cùng với sự biến đổi khí hậu, đã khiến nước mặn từ biển Thái Bình

ngày càng lấn sâu vào nội tỉnh, khiến cho vụ xuân mấy năm qua, hai huyện Thái

Thụy và Tiền Hải bị ảnh hưởng nặng nề

Hàng năm, Thái Bình thường xuyên có từ 10 - 20 ngàn héc-ta vụ xuân, tức là

10 - 20% diện tích gieo cấy, bị hạn thường xuyên và khoảng 30 ngàn héc-ta khó khăn về nước tưới, chưa kể diện tích nuôi trồng thuỷ sản ven biển khoảng 10 ngàn héc-ta nữa

Việc mở cống lấy nước từ các đập, cống ngăn triều cho nông nghiệp và thuỷ

sản có độ mặn hoặc vượt quá (với cây trồng) hoặc thấp hơn (thuỷ sản) nồng độ cho phép đã gây thiệt hại không nhỏ đến năng suất cây trồng

Theo kết quả đánh giá sơ bộ của Viện Quy hoạch Thủy lợi về tác động của

biến đổi khí hậu đến lưu vực sông Hồng, Thái Bình cho thấy, biến đổi khí hậu toàn

cầu sẽ tác động mạnh mẽ đến toàn bộ hệ thống lưu vực sông Hồng – Thái Bình Cụ

thể đối với cấp nước: Hệ thống cống bị mặn như Ngô Đồng, Nguyệt Lâm, Lịch Bài, Thái Học trên sông Hồng, Thuyền Quang, Dục Dương, Sa Lung, Ngữ trên sông Trà

Lý, Hệ trên sông Hoá, Đồng Câu, Mới, Rỗ trên sông Văn Úc, Hệ, Ba, Đồng, Lý Xã, Cao Nội trên sông Thái Bình, Cống Thốp trên sông Ninh Cơ

Vì vậy việc xem xét đánh giá xâm nhập mặn sông Trà Lý và nhiễm mặn nước

ngầm từ sông Trà Lý đặc biệt trong bối cảnh nước biển dâng do biến đổi khí hậu là

rất cần thiết

1.2 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu xây dựng mô hình thủy lực cửa sông Trà Lý bằng phần mềm thủy

lực-môi trường chất lỏng EFDC nghiên cứu và đánh giá mức độ xâm nhập mặn sông Trà Lý dưới ảnh hưởng của các kịch bản nước biển dâng do biến đổi khí hậu

và xâm nhập mặn nước ngầm do xâm nhập mặn sông Trà Lý tỉnh Thái Bình Trên

cơ sở đó, nghiên cứu đề xuất các giải pháp kiểm soát mặn, lấy nước phục vụ phát triển kinh tế xã hội

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là môi trường nước sông Trà Lý khu vực cửa sông

chịu ảnh hưởng của nước biển dâng và nước ngầm tầng Holocen;

- Phạm vi nghiên cứu là đoạn sông Trà Lý thuộc tỉnh Thái Bình từ thôn Thượng Đạt (xã Đông Dương-huyện Đông Hưng) đến cửa Trà Lý và tầng

chứa nước Holocen từ TP Thái Bình đến xã Lê Lợi-huyện Kiến Xương nằm

ở phía Nam sông Trà Lý

1.4 P hương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu sau đây sẽ được sử dụng trong đề tài:

- Thu thập nghiên cứu tổng quan các công trình khoa học và thực tế về nước

mặt và nước ngầm khu vực tỉnh Thái Bình;

- Phương pháp phân tích thống kê;

- Phương pháp mô hình sai phân hữu hạn thuỷ văn-thuỷ lực nước mặt;;

- Phương pháp mô hình phần tử hữu hạn chuyển động nước ngầm và lan truyền mặn trong nước ngầm;

- Hệ thông tin địa lý (GIS);

- Phương pháp chuyên gia

C ấu trúc luận văn

Chương 1 T ổng quan tình hình nghiên cứu

Giới thiệu tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến lĩnh vực của đề tài

Chương 2 Giới thiệu về khu vực nghiên cứu

Giới thiệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội, ảnh hưởng của NBD do BĐKH đến kinh tế xã hội tỉnh Thái Bình

Chương 3 Ứng dụng mô hình EFDC đánh giá xâm nhập mặn sông Trà Lý

Trình bày tổng quan về lý thuyết cơ học chất lỏng, lan truyền mặn nước mặt, phương pháp sai phân hữu hạn, phầm mềm mô hình EFDC được sử dụng trong nghiên cứu

Trong chương này, trình bày chi tiết các bước thiết lập mô thủy lực và lan truyền mặn bằng phần mềm EFDC theo các kịch bản lựa chọn, trong đó có kịch bản NBD

Phân tích đánh giá xâm nhập mặn nước sông Trà Lý ở chế độ thủy văn ứng

với tần suất 85%, ảnh hưởng của NBD đến xâm nhập mặn trong sông Trà Lý

Chương 4 Đánh giá ảnh hưởng của nước biển dâng đến xâm nhập mặn nước

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1 T ình hình nghiên cứu trên thế giới

Các công trình nghiên cứu quy mô toàn cầu về hiện tượng biến đổi khí hậu (BĐKH) đã được các nhà khoa học nổi tiếng trên thế giới tiến hành từ đầu thập kỷ

90 của thế kỷ trước

Sự nóng lên của trái đất làm cho băng tuyết của các dãy Himalaya, vùng Nam

Cực, Bắc Cực và các khu vực có băng tuyết khác tan chảy Ví dụ ở Nam Cực, tháng 3/2002, các nhà khoa học tận mắt chứng kiến khối băng 500 tỷ tấn tan rã thành hàng nghìn mảnh; ở Bắc Cực, mùa hè 2002, lượng băng tan ở Greenland cao gấp đôi so

với 1992, diện tích băng tan đã lên tới 655.000 m2 Hơn 110 sông băng và những cánh đồng băng vĩnh cửu ở bang Montana đã biến mất trong vòng 100 năm qua

Nếu độ tan chảy duy trì như hiện nay thì các sông băng sẽ hầu như biến mất khỏi dãy Alpes vào năm 2050 Mùa hè 2002, các nhà khoa học ghi nhận một khối băng 3,5 triệu tấn tách ra, gây ra lũ băng từ dãy núi Mali trên đỉnh Kavkaz thuộc Nga Trong vòng 13 năm gần đây, số băng tan ở châu Âu tăng gấp đôi so với lượng băng tan của 30 năm trước (1961-1990) Các số liệu quan trắc mực nước biển thế giới cho thấy trong khoảng thời gian 40 năm (1962-2003), mực nước biển đã tăng thêm 7,2 cm (trung bình mỗi năm tăng 1,8 mm), riêng 10 năm cuối của khoảng thời gian nêu trên (1993-2003) các số liệu đo đạc của vệ tinh NASA cho thấy xu thế biển dâng đang gia tăng rất nhanh mực nước biển trung bình tăng thêm 3,1 cm (mỗi năm tăng 3,1 mm)

Trước nguy cơ này các nhà khoa học thế giới đã mô phỏng tính toán 6 kịch

bản dự báo tăng nhiệt độ và mực nước biển Theo kịch bản số 4, nếu hàm lượng phát thải khí nhà kính năm 2100 bằng 850 ppm thì nhiệt độ trung bình toàn cầu của

bề mặt trái đất sẽ tăng 2,8 0C so với năm 2000 và mực nước biển sẽ dâng từ 0,21

cm đến 0,48 m, gây một thảm hoạ không lường trước cho nhân loại, đó là chưa kể

từ nay đến lúc đó BĐKH sẽ tạo ra bão lụt, hạn hán, sụt lở đất, nhiễm mặn, bệnh

tật…cho bao nhiêu cư dân trên hành tinh ở các vùng đất thấp, mà trước hết đối tượng dễ bị tổn thương nhất là các nước kém phát triển và người nghèo là đại bộ

phận của nhân loại [11]

Ngày 11/5/2008 tại cuộc họp của các Bộ trưởng khối G8 gồm Anh, Canada, Pháp, Đức, Italia, Nhật Bản, Nga và Mỹ diễn ra tại thành phố cảng Niigata (Nhật

Bản), vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu đã được chọn làm chủ đề chính trong chương trình Tại Hội nghị thượng đỉnh G8 diễn ra tại Hokkaido (Nhật Bản) từ ngày 7 đến 9/7/2008, các nước công nghiệp phát triển đã thỏa thuận đầu tư hơn 10 tỉ USD cho

hoạt động nghiên cứu và phát triển công nghệ chống nguy cơ nóng lên toàn cầu Theo đó, những cuộc nghiên cứu chôn khí CO2 vào lòng đất được các nhà khoa học trên thế giới chính thức thông qua Cũng tại hội nghị G8 nói trên, mục tiêu giảm thiểu khí nhà kính được đặt ra cho từng quốc gia từ năm 2013 Chính vì vậy việc xây dựng một "Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với BĐKH và nước biển dâng" là vấn đề hết sức cấp thiết, mà các quốc gia, trong đó có Việt Nam phải chung tay ứng phó

Trong các nghiên cứu của IPCC, UNDP [37, 40] về các kịch bản BĐKH thì hệ

thống các mô hình toán khí động học khí quyển, mô hình thủy động lực học cho các đại dương được xây dựng và sử dụng để đánh giá định lượng tác động của BĐKH đến khí hậu toàn cầu, mực nước các đại dương trên thế giới Với từng vùng lãnh

thổ, từng quốc gia trên cơ sở các kịch bản BĐKH toàn cầu sẽ có các nghiên cứu chi

tiết đánh giá tác động của BĐKH đến từng yếu tố khí tượng (nhiệt độ, mưa, độ ẩm,

bốc hơi…), điều kiện thủy văn, hải văn (dòng chảy trong sông, dao động triều, biến đổi mực nước biển) Mô hình toán được sử dụng trong trường hợp này thường là

mô hình thủy động lực học HEC (Mỹ), SOBEK (Hà Lan), MIKE (Đan Mạch), ISIS (Anh)

1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước

1.2.1 Khái quát chung

Theo kết quả đánh giá sơ bộ của Viện Quy hoạch Thủy lợi về tác động của

biến đổi khí hậu đến lưu vực sông Hồng, Thái Bình cho thấy, biến đổi khí hậu toàn

cầu sẽ tác động mạnh mẽ đến toàn bộ hệ thống lưu vực sông Hồng – Thái Bình Cụ

thể đối với cấp nước: Hệ thống cống bị mặn như Ngô Đồng, Nguyệt Lâm, Lịch Bài, Thái Học trên sông Hồng, Thuyền Quang, Dục Dương, Sa Lung, Ngữ trên sông Trà

Lý, Hệ trên sông Hoá, Đồng Câu, Mới, Rỗ trên sông Văn Úc, Hệ, Ba, Đồng, Lý Xã, Cao Nội trên sông Thái Bình, Cống Thốp trên sông Ninh Cơ

Như đã biết, hàng ngày thủy triều lên xuống đưa nước biển xâm nhập vào các

cửa sông, tiến sâu vào trong nội địa gây không ít khó khăn cho sản xuất, nông công nghiệp Các thông tin dự báo diễn biến độ mặn để các hộ sử dụng nước quyết định

thời điểm lấy nước với nồng độ mặn cho phép phục vụ sản xuất nông nghiệp và thuỷ sản hàng năm Ngoài ra thông tin dự báo nguy cơ xâm nhập mặn tầng chứa nước ngầm do xâm nhập mặn nước sông mà không ít hộ dân khu vực hiện đang khai thác sử dụng mục đích sinh hoạt sẽ có ý nghĩa thực tế lớn cho công tác qui

hoạch cấp nước sinh hoạt nông thôn trong tương lai dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu

M ột số công trình khoa học liên quan đến xâm nhập mặn ở Việt Nam

của Cục môi trường Mỹ); các nghiên cứu phân tích tính toán độ ổn định bờ

sông-biển, đê sông-biển được tiến hành một cách khoa học bài bản với các số liệu triều quan trắc tại khu vực và các chỉ tiêu cơ đặc trưng, mực nước dâng được tính toán

bằng mô hình đáng tin cậy; bổ sung nhân tạo làm nhạt hóa nước ngầm bằng mô hình giải tích chính xác, xâm nhập mặn nước ngầm bằng mô hình phần tử hữu hạn

hiện đại

+ Thứ tự về nguy cơ ngập úng từ cao xuống thấp của các huyện, thành phố tỉnh Thái Bình như sau: 1) Thái Thụy và Tiền Hải; 2) Kiến Xương; 3) Quỳnh Phụ; 4)

TP Thái Bình và huyện Đông Hưng; 5) Hưng Hà

+ Với điều kiện DCST là 211m3/s thì chiều dài xâm nhập mặn vào sông Hồng ứng

với điều kiện mực nước biển hiện tại và NBD thấp (0,5m) không khác nhau nhiều

Tuy nhiên khi mực nước biển ứng với NBD TB (0,75m) và cao (1m) thì chiều dài xâm nhập mặn tăng lên đáng kể (gần 9km) so với mực nước biển hiện tại nếu lấy vị trí nồng độ muối 1g/l Theo xu thế quan hệ giữa mực nước biển dâng và chiều dài xâm nhập mặn thì chiều dài xâm nhập mặn ứng với nồng độ muối 4g/l có dạng gần tuyến tính, nhưng ứng với nồng độ muối 1g/l thì có dạng hàm mũ, tức là chiều dài xâm nhập mặn sẽ tăng nhanh hơn nhiều Nếu mực nước biển dâng cao 1,5m thì chiều dài xâm nhập mặn 1g/l đạt tới khoảng 38km, lớn gần gấp đôi so với mực nước biển dâng 1m

+ NBD dẫn đến thời gian xâm nhập mặn các công trình khai thác nước ngầm tầng Pleistocen khu vực ven biển tăng nhanh Ở điều kiện với mực nước biển hiện tại, xâm nhập mặn xảy ra theo thời gian và theo dự báo thì khoảng 30 năm sau xâm

nhập mặn vào các lỗ khoan ở cách bờ biển khoảng trên dưới 1km, và ở kịch bản NBD=1m chiều sâu xâm nhập mặn tăng lên khoảng 1,7 lần so với điều kiện mực nước biển hiện tại Bổ sung nhân tạo nước ngầm tầng Holocen trên tại một số khu

vực bằng nguồn nước mưa và nước mặt là khả thi nhằm thay thế nước ngầm mặn-lợ

và tăng nguồn nước nhạt đảm bảo cấp nước sinh hoạt cho người dân địa phươngtới trên 200m3/ngày

+ Với điều kiện địa chất tự nhiên của nền đê và bờ sông biển nhạy cảm với dao động gia tăng mực nước sông biển và mực nước ngầm, dễ bị phá hủy dưới những tác động nhất định dẫn đến pha hủy chính thân đê Trong các sông trên địa bàn tỉnh Thái Bình thì bờ sông Hồng có mức độ nguy cơ trượt lở ở điều kiện tự nhiên cao hơn các sông khác do lòng sông sâu và bờ sông dốc Tại các vị trí có bờ sông có nguy cơ trượt lở cao, ứng với mực nước biển dâng ở KB3 độ ổn định trượt giảm ít

nhất là 2%, TB khoảng 5% và lớn nhất có thể đạt 8% phụ thuộc vào hình thái bờ sông Vì vậy nhất định đòi hỏi các biện pháp gia cố nhằm tăng cường độ ổn định Đồng thời NBD dẫn đến sự thay đổi các thông số đầu vào sử dụng trong thiết kế đê theo như tiêu chuẩn ngành yêu cầu

Luận án đã góp phần làm sáng tỏ quá trình hình thành, nguồn gốc và nguồn bổ cập cho thấu kính nước nhạt Xác định cơ chế XNM và vai trò của các cơ chế trong quá trình XNM Tác giả đã thiết lập được các phương trình tương quan giữa các thông

số Địa chất thủy văn với thông số địa vật lý và đồng vị, là cơ sở áp dụng cho vùng nghiên cứu và các vùng có điều kiện địa chất thủy văn tương tự

Luận án đã xác định được hiện trạng phân bố mặn-nhạt nước dưới đất, đánh giá và

dự báo diễn biến xâm nhập mặn ở vùng nghiên cứu Kết quả nghiên cứu của luận án

có thể là tài liệu tham khảo cho các nhà quản lý, quy hoạch tài nguyên nước, các nhà hoạch định chính sách và các nhà khoa học nhằm phục vụ khai thác và sử dụng

bền vũng nguồn tài nguyên nước dưới đất quý giá này

Đề tài ứng dụng mô hình MIKE 11 mô phỏng tính toán dòng chảy kiệt và xâm nhập

Sông Hồng: Chiều dài xâm nhập mặn lớn nhất ứng với kịch bản BĐKH-NBD đến năm 2030 (>1‰) là 47km, tăng lên hơn so với hiện trạng khoảng 5km Tại cùng

một vị trí độ mặn tăng lên trung bình khoảng 2-3,5‰

Các sông Trà Lý, Thái Bình, Đá Bạc, Cấm, Lạch Tray chiều dài xâm nhập mặn và

độ lớn lưỡi mặn không có sự khác nhau đáng kể giữa 2 trường hợp Chiều dài xâm

nhập mặn tương ứng với kịch bản năm 2030 tăng lên 2-3 km

Kết quả này cho thấy trong tương lại độ mặn tại các cửa cống lấy nước ven sông sẽ vượt quá giới hạn cho phép, không thể lấy nước tưới phục vụ cho sản xuất nông nghiệp Điều này cho thấy mức độ căng thẳng về nguồn nước ngày càng tăng và sự

cấp thiết phải tìm ra các giải pháp công trình và phi công trình để cải thiện việc cấp nước trong mùa kiệt trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng

Tài nguyên nước chủ trì năm 2012-2013)

Đề tài đã nghiên cứu xâm nhập mặn vào các sông do BĐKH và NBD, cụ thể như sau:

Ở cửa sông Hậu, Cổ Chiên, Mỹ Tho, chiều dài xâm nhập mặn từ 67-70km So

với giai đoạn nền, mức tăng từ 4,8-7,1km, trong đó tăng ít nhất trên sông Hậu (4,8km) và cao nhất trên sông Mỹ Tho (y.lkm)

Trên sông Vàm cỏ Tây: Chiểu dài xâm nhập mặn tới 124,5km, tức là tăng 4,6km so với thời kỳ nền nhưng nhỏ hơn so với các cửa sông Cửu Long

Giai đoạn 2040-2059:

Ớ cửa sông Hậu, Cổ Chiên, Mỹ Tho, chiều dài xâm nhập mặn từ 71-73km, tăng từ 8,8-9,9 Tương tự như giai đoạn 2020-2039, mức tăng trên sông Hậu nhỏ

nhất (8,3km) và cao nhất trên sông Mỹ Tho (9,9km)

Trên sông Vàm cỏ Tây: Chiều dài xâm nhập mặn tới 129,3km, tức là tăng 9,3km, xấp xỉ so với mức tăng ở các cửa sông Cửu Long

+ Theo kịch bản B2:

Chiều dài xâm nhập mặn và mức gia tăng đều nhỏ hơn so với kịch bản A2, nhưng không đáng kể trong cả 2 giai đoạn ở tất cả các cửa sông

Độ mặn 4‰:

Trong thời kỳ nền, chiều dài xâm nhập mặn khoảng 50-51km ở các cửa sông

Cửu Long và khoảng 95km ở sông Vàm cỏ Tây

+ Theo kịch bản A2:

Giai đoạn 2020-2039:

Ở cửa sông Hậu, Cổ Chiên, Mỹ Tho, chiểu dài xâm nhập mặn khoảng 58km, gia tăng từ 8,4-9,5km, trong đó tăng ít nhất trên sông Hậu (5km) và cao nhất trên sông Mỹ Tho (9,5km)

54-Trên sông Vàm cỏ Tây: Chiểu dài xâm nhập mặn đạt 99,2km, tức là tăng 4,2km, thấp hơn so với các cửa sông Cửu Long

Giai đoạn 2040-2059:

Ở cửa sông Hậu, Cổ Chiên, Mỹ Tho, chiểu dài xâm nhập mặn tăng từ 9,5km, thấp nhất ở cửa sông Hậu nhỏ nhất (8,4km) và cao nhất ở cửa sông Mỹ Tho (9,5km)

8,4-Trên sông Vàm cỏ Tây: Chiều dài xâm nhập mặn tới 104km, tức là tăng 9km,

xấp xỉ với mức tăng tại các cửa sông Cửu Long

+ Theo kịch bản B2:

Tương tự như kịch bản AI, chiều dài xâm nhập mặn và mức gia tăng của độ

mặn 4‰ đều nhỏ hơn nhưng không đáng kể trong cả 2 giai đoạn ở tất cả các cửa sông

Như vậy, thông qua phân tích, so sánh kết quả tính toán về chiều dài xâm nhập

của độ mặn l‰ và 4‰ trong điều kiện BĐKH (kịch bản A2 va B2), thời kỳ

2020-2039 và 2040-2059, có thể rút ra một số nhận định:

Theo cả 2 kịch bản, trong cả hai thời kỳ, chiều dài xâm nhập của độ mặn 1%

và 4% trên sông Mỹ Tho tăng lớn nhất và thấp nhất ở sông Hậu, có thể do lưu lượng thượng nguồn về qua cửa sông Hậu lớn hơn

Mức tăng trong thời kỳ 2040-2059 cao hơn so với thời kỳ 2020-2039 do mức

giảm của lưu lượng thượng nguồn trong thời kỳ 2020-2039 thấp hơn thời kỳ

2040-2059

Trên sông Vàm Cỏ Tây, mức tăng của chiều dài xâm nhập mặn trong thời kỳ năm 2020-2039 nhỏ hơn so với các cửa sông Cửu Long, nhưng trong thời kỳ 2040-2059 thì xấp xỉ

Mức tăng chiều dài xâm nhập mặn của độ mặn 4‰ nhỏ hơn so với mức tăng chiều dài xâm nhập mặn của độ mặn 1‰

Việc đánh giá ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến sử dụng đất ở ĐBSCL được

thực hiện thông qua chổng lớp bản đồ đường ranh giới độ mặn l‰, 4‰ với bản đổ

sử dụng đất hiện tại và tương lai Trong 30 năm tới, diện tích đất lớn nhất có thể bị ảnh hưởng bởi độ mặn lớn hơn 4‰ khoảng 1.605.200 ha, chiếm 41% diện tích toàn ĐBSCL, tăng 255.100 ha so với thời kỳ nến năm 1991-2000; diện tích chịu ảnh hưởng của độ mặn lớn hơn 1‰ khoảng 2.323.100 ha, chiếm 59% diện tích tự nhiên, tăng 193.200 ha

Trong 50 năm tới, diện tích đất lớn nhất có thể bị ảnh hưởng bởi độ mặn lớn hơn 4‰ khoảng 1.851.200 ha, chiếm 47% diện tích toàn ĐBSCL, tăng 439.200 ha

so với thời kỳ nền năm 1991-2000; diện tích chịu ảnh hưởng của độ mặn lớn hơn 1‰ khoảng 2.524.100 ha, chiếm 64% diện tích tự nhiên, tăng 456.100 ha Gần 4/5

diện tích vùng Bán đảo Cà Mau bị ảnh hưởng mặn (ngoại trừ phần diện tích Tây sông Hậu) Toàn bộ diện tích các dự án Gò Công, Bảo Định, Bắc Bến Tre, Mỏ Cày, Nam Măng Thít, Tiếp Nhật, bị nhiễm mặn Ngoài các thành phố/thị xã Bên Lức, Tán An, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, Rạch Giá, Hà Tiên vốn

đã bị ảnh hưởng mặn sẽ thêm Mỹ Tho, Vĩnh Long và Cần Thơ bị ảnh hưởng do nước mặn xâm nhập sâu hơn

lưu lượng xả cần thiết từ hồ Dầu Tiếng xuống hạ lưu sông Sài Gòn (Đề tài do

TP.HCm và Công ty TNHH MTV Nước và Môi trường Bình Minh thực hiện)

Đề tài sử dụng phần mềm MIKE 11 là phần mềm kỹ thuật chuyên dụng do

viện Thủy lực Đan Mạch (DHI) phát triển Các tài liệu tính toán dùng cho mô hình được cập nhật từ đề tài KC08 18/06-10 năm 2010 của Viện Khoa học Thủy lợi miền

Nam; số liệu mưa ngày thực đo tại một số trạm thủy văn; số liệu từ một số công trình thủy lợi có chức năng quản lý ảnh hưởng xâm nhập mặn; số liệu mưa và mực nước biển dâng lấy theo kịch bản phát thải trung bình Trên cơ sở bộ dữ liệu, kết

hợp với phương pháp thống kê, bản đồ và công nghệ GIS, nghiên cứu đã thiết lập

mô hình dự báo diễn biến xâm nhập mặn hạ lưu HTSĐN dưới tác động của biến đổi khí hậu đến năm 2050

Kết quả dự báo cho thấy, tác động của biến đổi khí hậu chủ yếu làm mực nước

dềnh lên cao, mặn xâm nhập sâu vào trong theo các ngưỡng chưa đến 2 km Qua phân tích, phương án kiểm soát mặn khả thi trong tương lai là điều tiết xả đẩy mặn

từ công trình Dầu Tiếng Từ đó, nghiên cứu cũng đề xuất các mức xả cần thiết tương ứng với từng kịch bản biến đổi khí hậu

Hạ lưu Hệ thống sông Đồng Nai là vùng rất nhạy cảm với vấn đề xâm nhập

mặn trong mùa kiệt (tháng 3 và 4) do đặc điểm địa hình, gây khó khăn cho hoạt động sản xuất và dân sinh Kết quả nghiên cứu giúp hỗ trợ kiểm soát tình hình xâm

nhập mặn nhằm khai thác và sử dụng hợp lý tài nguyên nước cho mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

2.1 Vị trí địa lý

Tỉnh Thái Bình là tỉnh thuộc vùng đồng bằng sông Hồng, nằm ở hạ du châu

thổ sông Hồng và là một bộ phận của tam giác châu thổ sông Hồng Vị trí tỉnh Thái Bình ở vào khoảng 200

+ Phía đông giáp vịnh Bắc Bộ

Toàn tỉnh gồm có 8 huyện, thành phố, thị xã là: Hưng Hà, Đông Hưng, Quỳnh

Phụ, Thái Thụy, thị xã Tiền Hải, Kiến Xương, Vũ Thư và thành phố Thái Bình với

tổng số 284 xã, phường, thị trấn Tổng diện tích đất tự nhiên của toàn tỉnh là 1567,4

km2 chiếm 0,5% diện tích đất đai của cả nước.; dân số khoảng 17863,3 nghìn người;

mật độ dân số 1140 người /km2

tỉnh là sông và biển, địa hình bị chia cắt làm hai bởi sông Trà Lý (Hình 1.1)

2.2 Đặc điểm địa hình

Tỉnh Thái Bình nằm trong khu vực đồng bằng ven biển, địa hình không có đồi núi, tương đối bằng phẳng với độ dốc nhỏ hơn 1% Đây là một trong những vùng có địa hình trũng thấp và bị chia cắt mạnh bởi mạng lưới sông ngòi dầy đặc Thái Bình được bao bọc bởi hệ thống sông, biển khép kín nằm bao quanh chạy vòng

ôm lấy tỉnh Thái Bình Bờ biển dài trên 50 km và 4 sông lớn chảy qua địa phận của tỉnh: Phía bắc và đông bắc có sông Hóa dài 35,3 km, phía bắc và tây bắc có sông Luộc (phân lưu của sông Hồng) dài 53 km, phía tây và nam là đoạn hạ lưu của sông Hồng dài 67 km, sông Trà Lý (phân lưu cấp 1 của sông Hồng) chảy qua giữa tỉnh từ tây sang đông dài 65 km Đồng thời có 5 cửa sông lớn (Văn Úc, Diêm Điền, Ba Lạt, Trà Lý, Lân) Kết quả điều tra, phân tích chi tiết về các đặc điểm địa hình chính trong tỉnh cho thấy độ cao của tỉnh phổ biến từ 1-2m so với mặt nước biển, chỗ cao nhất +3.4m, chỗ thấp nhất -0.5m và độ cao địa hình có xu thế giảm dần từ phía Bắc xuống phía Đông Nam

Dọc theo các sông đều có đê chia cắt đồng bằng thành những ô tương đối độc lập Vùng cửa sông giáp biển có nhiều cồn cát và bãi phù sa Do độ cao mặt đất của tỉnh chủ yếu ở mức thấp hơn 2m, ở cao trình này hoàn toàn bị ảnh hưởng thủy triều nếu không có hệ thống đê biển và hệ thống đê vùng cửa sông Do dọc theo các con sông đều có hệ thống đê bảo vệ từ nhiều năm nay vì vậy do tác dụng bồi lắng của phù sa sông, cao trình của vùng mặt đất bãi sông ngoài đê thường cao hơn cao trình mặt đất trong dòng chính

Địa hình ở đây hình thành chủ yếu do quá trình bồi tụ của phù sa sông Hồng

Tỉnh Thái Bình nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa với mùa Đông lạnh, khô,

ít mưa và mùa hè nóng ẩm mưa nhiều Tỉnh chịu tác động của cơ chế gió mùa Đông Nam á với hai mùa gió: gió mùa Đông và gió mùa Hạ

Gió mùa Đông bị chi phối bởi không khí cực đới và không khí biển Đông và

biến tính Gió mùa hạ bị chi phối bởi ba khối không khí:

+Không khí nhiệt đới biển bắc Ấn Độ (Gió Tây Nam)

+Không khí xích đạo (Gió Nam)

+Không khí biển Thái Bình Dương (gió Đông Nam)

nền nhiệt thấp hơn các vùng nhiệt đới khác song độ ẩm lại phong phú So với toàn

quốc Thái Bình có nền nhiệt độ bình quân hàng năm thấp hơn và phân chia chế độ nhiệt trong tỉnh thành hai mùa rõ rệt:

Mùa nóng thường kéo dài từ 7 – 8 tháng (tháng IV đến tháng XI), nhiệt độ không khí trung bình tháng biến đổi từ 21,4oC đến 26,2o

C tuỳ từng tháng Nhìn chung nhiệt độ mùa hè thuận lợi cho phát triển sản xuất nông nghiệp và chăn nuôi Tuy nhiên có năm xuất hiện những đợt gió Tây Nam khô nóng, mạnh và kéo dài gây hạn hán hoặc làm cho cây cối bị táp lá do bốc thoát hơi mạnh, làm giảm năng

suất cây trồng đáng kể Nhiệt độ cao nhất trung bình rơi vào tháng VI với nhiệt độ cao nhất là 34,2o

2.3.3 Độ ẩm và bốc hơi

Độ ẩm tương đối trung bình năm của không khí trong khu vực có trị số khá cao từ 82% - 92% Thời kỳ khô nhất khoảng 80% và thời kỳ ẩm nhất đạt đến hơn 90% Ở đây chế độ ẩm thường đạt hai giá trị cực đại và hai giá trị cực tiểu

Giá trị cực đại thứ nhất thường xảy ra vào tháng III đến tháng IV do có nhiều mưa phùn và ẩm ướt nhất trong năm (95%) Cực đại thứ hai xảy ra vào khoảng tháng VIII đến tháng IX tương ứng với thời gian nóng nhất và mưa nhiều trong năm (88%)

Cực tiểu thứ nhất xảy ra vào khoảng tháng VI đến tháng VII và cực tiểu thứ hai xảy ra vào khoảng tháng XI đến tháng XII tương ứng với thời kỳ vào đầu và

cuối mùa mưa (82%)

Độ ẩm không khí tương đối trung bình nhiều năm của lưu vực vào khoảng 84% Độ ẩm tương đối lớn nhất xuất hiện vào các tháng mùa Hè, mùa xuân, nhất là các ngày có gió mùa Đông Bắc hoạt độngmạnh gây mưa lớn Trong các tháng này

độ ẩm tương đối thường cao hơn 86% Độ ẩm thấp nhất xảy ra vào các tháng mùa Đông, đặc biệt vào những ngày gió Tây Nam khô nóng hoạt động, trong thời kỳ này

độ ẩm có thể nhỏ hơn 50%

Sự chênh lệch về độ ẩm không khí giữa mùa khô và mùa mưa của khu vực này là thấp, tháng có độ ẩm tương đối nhỏ nhất là tháng XI, XII

So với các vùng miền trong cả nước thì Thái Bình thuộc vùng có lượng bốc hơi nhỏ ở nước ta Lượng bốc hơi trung bình chỉ vào khoảng 800 – 1000 mm/năm Vào các tháng lạnh ẩm có lượng bốc hơi thấp, các tháng khô nóng lượng bốc hơi cao hơn rõ rệt Tháng VII có lượng bốc hơi lên đến hơn 100mm Trái lại ở các tháng III lượng bốc hơi chỉ vào khoảng 40mm

2.3.4 Chế độ mưa

Lượng mưa ở đây phân phối không đều theo thời gian, tập trung chủ yếu vào mùa mưa Lượng mưa biến đổi qua nhiều năm cũng không lớn, năm mưa nhiều gấp

2 – 3 lần năm mưa ít Do đặc tính khí hậu nhiệt đới gió mùa nên chế độ mưa ở đây

biểu hiện tính mùa khá rõ rệt

Mùa mưa kéo dài 5 tháng từ tháng V đến tháng IX với tổng lượng mưa chiếm khoảng 75-80% tổng lượng mưa cả năm Mùa khô kéo dài từ tháng X đến tháng IV năm sau với lượng mưa chỉ chiếm khoảng 20-25% tổng lượng mưa cả năm

Ba tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng VII, VIII và IX với tổng lượng mưa chiếm khoảng 68-73% tổng lượng mưa mùa mưa Ba tháng có lượng mưa nhỏ nhất

là tháng XII, I và II với tổng lượng mưa chỉ chiếm khoảng 17-23% tổng lượng mưa mùa khô

Về phân bố theo không gian, lượng mưa phân bố không đều theo không gian, khu vực phía thượng nguồn của dòng chính sông Hồng và các nhánh phụ lưu, lượng mưa năm có giá trị lớn hơn so với phía hạ lưu

Khu vực có lượng mưa năm lớn nhất là phía Tây nam của tỉnh như trạm Đa

Cốc (1595 mm) Khu vực có lượng mưa năm nhỏ nhất là phía Bắc của tỉnh nơi giáp ranh với tỉnh Hải Phòng như trạm Bến Hiệp có lượng mưa năm chỉ đạt 1412 mm

Nhìn chung, lượng mưa lớn tập trung ở xung quanh khu vực các con sông

lớn như đoạn sông Hồng Lượng mưa giảm dần về phía trung tâm của tỉnh

Diễn biến lượng mưa qua nhiều năm có sự biến đổi nhưng không nhiều lắm,

hầu hết trên toàn tỉnh năm nhiều nước nhất so với năm ít nước nhất trong khoảng 20 năm trở lại đây cũng chỉ vào khoảng từ 2-3 lần Nơi có sự biến đổi lượng mưa lớn

nhất là khu vực trạm Quyết Chiến, tại khu vực này lượng mưa năm nhiều nhất so

với năm ít nhất gấp 3,22 lần Diễn biến lượng mưa qua nhiều năm cũng được phản ánh thông qua hệ số biến động Cv tại các trạm đo Nhìn chung hệ số biến động chuỗi mưa năm trong khu vực tương đối đồng đều và ở trong khoảng từ 0,2-0,25 (

B ảng 2.2 Lượng mưa tháng trung bình nhiều năm tại một số trạm (mm)

Ba Lạt 23,4 18,6 43,1 54,3 164,8 127,0 196,3 281,7 352,7 89,9 60,9 25,2 1437,9

Đa Cốc 22,3 25,5 51,4 56,7 190,5 148,0 221,8 295,3 336,7 151,5 65,9 29,8 1595,1 Quyết Chiến 19,0 22,3 57,5 58,5 177,4 171,2 214,9 252,9 281,6 129,8 58,6 25,0 1468,5

Tiền Hải 21,9 28,8 58,1 61,1 178,7 132,9 238,2 301,1 321,3 126,2 77,0 23,0 1568,1 Tiên Hưng 21,5 25,5 56,6 65,4 192,4 160,2 241,2 264,0 277,7 119,5 68,6 34,4 1527,1 Định Cư 22,0 18,1 46,9 57,7 170,4 115,6 214,1 268,7 296,2 117,9 84,0 19,8 1431,3 Thuyền 19,7 29,1 54,3 61,7 175,2 148,8 224,6 279,7 284,6 118,7 71,4 27,5 1495,3 Thái Bình 20,2 26,9 52,6 65,5 173,3 137,1 238,5 267,7 303,9 139,7 61,6 30,6 1517,5 Cầu Nguyễn 15,8 22,5 56,1 61,2 177,6 179,0 225,3 277,6 278,8 111,7 60,4 26,9 1492,7 Triều Dương 21,7 25,2 54,6 70,1 187,1 192,7 232,3 254,5 232,3 113,9 67,9 27,5 1479,8

Bến Hiệp 20,4 20,9 52,9 57,0 185,0 158,8 220,7 237,3 244,4 122,0 64,2 29,0 1412,5

2.4 Mạng lưới sông suối

Nhìn chung, sông ngòi trên địa bàn tỉnh Thái Bình tương đối dày đặc, mật độ sông 5,72km/km2, các dòng sông đều uốn khúc quanh co, độ dốc nhỏ 0,02-0,50m/km

Đoạn sông ở phía thượng lưu có chiều dài khoảng 64 km được bắt đầu từ địa

phận xã Đồng Phúc (huyện Yên Dũng, tỉnh Bắc Giang), nơi giao nhau của hai con sông Cầu và sông Thương (còn có tên gọi là Ngã ba Lác), chảy ngoằn ngoèo theo hướng bắc-nam, đi qua và làm ranh giới tự nhiên giữa tỉnh Bắc Ninh và các huyện Chí Linh, Nam Sách của Hải Dương Từ địa phận xã Minh Tân (huyện Nam Sách) đổi hướng chảy theo hướng tây-đông Tới xã Nam Đồng thuộc thành phố Hải Dương nó đổi hướng chảy theo hướng tây bắc-đông nam Đoạn sông này làm thành ranh giới tự nhiên giữa các địa phương của ba tỉnh Bắc Giang, Bắc Ninh và Hải Dương; bao gồm các huyện, thị như thành phố Hải Dương, huyện Nam Sách, Cẩm Giàng, Thanh Hà, Tứ Kỳ (tỉnh Hải Dương), Yên Dũng (tỉnh Bắc Giang) và Quế Võ, Gia Bình, Lương Tài (tỉnh Bắc Ninh) Tại địa phận thành phố Hải Dương nó nhận thêm nước của sông Sặt và sau đó tại ngã ba Mũi Gươm nó nhận nước từ sông Gùa (dài khoảng 4 km, nối sông Thái Bình với sông Văn Úc) Đoạn này của sông Thái Bình kết thúc tại ngã ba Mía (ranh giới giữa bốn xã Vĩnh Lập (huyện Thanh Hà),

An Thanh, Quang Trung (huyện Tứ Kỳ), Đại Thắng (huyện Tiên Lãng, Hải Phòng)) Tại đây nó gặp sông Mía (tên gọi của đoạn sông dài khoảng 3 km nối sông Thái Bình với sông Văn Úc) và sông Cầu Xe

Đoạn sông ở phía hạ lưu cũng có tên gọi là Thái Bình, được bắt đầu từ Quý Cao, điểm tiếp giáp của xã Giang Biên (huyện Vĩnh Bảo, Hải Phòng) với các xã Quang Trung, Nguyên Giáp (huyện Tứ Kỳ), nơi được tính là điểm cuối của sông

Luộc Sông chảy theo hướng tây-đông khoảng 3 km để nhận thêm nước của sông Kênh Khê (đoạn sông dài khoảng 3 km nối sông Thái Bình với sông Văn Úc), đổi

hướng thành bắc-nam, đến địa phận xã Kiến Thiết (Tiên Lãng) uốn vòng cung đổi hướng chảy sang hướng tây bắc-đông nam và đổ ra biển Đông tại cửa Thái Bình Cách cửa sông khoảng 7 km nó tiếp nhận nước từ sông Hóa Đoạn sông Thái Bình

thứ hai này có chiều dài khoảng 36 km đoạn chảy qua địa phận Thái Bình có chiều dài 2,5 km, là ranh giới tự nhiên giữa huyện Thái Thụy (Thái Bình) và huyện Vĩnh

Bảo (Hải Phòng) Đây là đoạn cuối của hạ lưu sông Thái Bình đổ ra cửa Thái Bình

những con sông lớn ở Việt Nam có tổng diện tích lưu vực là 169.000 km2, trong đó

phần diện tích lưu vực ở Trung quốc là 81.240 km2 (chiếm 48%), ở Lào là 1.100km2 (chiếm 0,6%), ở Việt Nam là 86.000km2

(chiếm 51% tổng diện tích lưu

vực) Lưu vực sông Hồng ở Việt Nam trải dài trên một vùng rộng lớn từ vùng núi Tây Bắc đến vùng đồng bằng sông Hồng dân cư đông đúc Sông Hồng chảy vào địa

phận tỉnh Thái Bình bắt đầu từ cửa Luộc (Tân Lễ-Hưng hà) nằm ở phía Tây Nam

của tỉnh, đồng thời là ranh giới tự nhiên giữa Thái Bình và hai tỉnh Nam Định, Hà Nam Chiều dài sông Hồng chảy qua địa phận biên giới tỉnh là 90km, bắt đầu từ cửa

Luộc đến cửa Ba lạt trước khi đổ ra biển Đông

là một trong những con sông nối sông Hồng với sông Thái Bình Sông Luộc là chi lưu của sông Hồng bắt đầu từ cửa Luộc (Thuộc xã Tân Lễ - Hưng Hà), nối liền giữa sông Hồng và sông Thái Bình, hướng chảy từ Tây sang Đông với chiều dài 51km là ranh giới tự nhiên giữa hai tỉnh Hưng Yên và Thái Bình Điểm cuối là Quý Cao, xã Giang Biên, huyện Vĩnh Bảo, thành phố Hải Phòng (gặp sông Thái Bình)

Bắc-Đông Đông Nam với một vài đoạn uốn cong, chiều dài khoảng 67 km Điểm đầu từ ngã ba Phạm Lỗ nơi giáp ranh của xã Phú Phúc (huyện Lý Nhân, tỉnh Hà Nam) với hai xã Hồng Minh (huyện Hưng Hà), Hồng Lý (huyện Vũ Thư) tỉnh Thái Bình Điểm cuối là cửa Trà Lý đổ ra biển Đông, ranh giới giữa hai xã Thái Đô (huyện Thái Thụy) và xã Đông Hải (huyện Tiền Hải) cùng tỉnh Thái Bình

Là phân lưu cấp I của Sông Hồng, sông Trà lý nhận nước từ bờ trái của sồng Hồng

tại cửa Phạm Lỗ (Hồng Lý - Vũ Thư) Sông Trà Lý nằm hoàn toàn trong tỉnh Thái Bình, chảy từ Tây sang Đông với chiều dài 63 km, độ dốc lòng sông nhỏ, hệ số uốn khúc khá lớn (1.55)

tỉnh Thái Bình Sông được tách ra từ sông Luộc tại địa phận xã Quỳnh Thọ (Quỳnh

Phụ) chảy ngoằn ngoèo theo hướng Đông Nam qua huyện Quỳnh Phụ, xã Đông Kinh huyện Đông Hưng đến địa phận xã Thái Giang (Thái Thụy) sông đổi hướng

chảy theo hướng Tây Đông và đổ ra biển Đông tại cửa Diêm Hộ (phía nam thị trấn Diêm Điền - Thái Thụy)

Sông có tổng chiều dài khoảng hơn 40 km, đi qua và làm một phần ranh giới

tự nhiên giữa các huyện Quỳnh Phụ và Đông Hưng, Đông Hưng và Thái Thụy, sông có bề ngang rộng ở đoạn chảy qua huyện Thái Thụy và chia đôi huyện Thái

Thụy thành hai địa phận có diện tích tương đương nhau Sông Diêm Hộ mang đầy

đủ những đặc trưng của sông suối vùng đồng bằng Dòng chảy quanh co, uốn khúc,

độ dốc lòng sông nhỏ, càng về gần cửa sông lòng sông càng mở rộng, xuất hiện nhiều bãi bồi và những đoạn sông chết, có những đoạn đổi hướng đột ngột cắt dòng

Sông Hoá nhận nước từ cửa Chanh Chử tại bờ phải của sông Luộc chảy theo hướng Đông Nam đến địa phận xã Thái Ninh, Thái Thụy, Thái Bình sông đổi hướng chảy ngoằn ngoèo theo hướng Tây Đông và nhập lưu với sông Thái Bình cũng tại bờ

phải, cách cửa Thái Bình khoảng 7 km về hướng Đông Bắc Dòng chính của sông

Hoá dài 35,5 km, do chảy hoàn toàn trong vùng đồng bằng, độ dốc ở đáy sông nhỏ,

càng về gần cửa sông, lòng sông càng mở rộng, độ uốn khúc tăng lên, độ uốn khúc

toàn sông 1,64 Mạng lưới sông suối chính trên lưu vực nghiên cứu được thể hiện

trong Hình 2.2

2.5 Chế độ dòng chảy trên khu vực nghiên cứu

Dòng chảy năm

Tỉnh Thái Bình có tài nguyên nước thuộc vào loại dồi dào chủ yếu là nguồn

nước mặt từ các con sông lớn chảy vào trung bình với module dòng chảy trung bình

nhiều năm vào khoảng từ 23,74 - 24,28 l/s/km2 Nhìn chung lượng nước trung bình

hàng năm trên lưu vực biến đổi khác lớn và tùy thuộc vào từng sông Năm nhiều

nước nhất so với năm ít nước nhất gấp từ 4 đến 5 lần Trên các sông nhỏ trong tỉnh

biến động nước trung bình năm nhiều hơn do chịu ảnh hưởng của lượng nước các

sông chính và ảnh hưởng của mực nước triều ven biển Lượng dòng chảy phân bố

không đều theo thời gian trong năm, tập trung chủ yếu vào các tháng mùa lũ

Dòng chảy mùa lũ

Mùa lũ trên các sông ở Thái Bình bắt đầu từ tháng (VI - X) Mùa cạn bắt đầu

tháng XI đến tháng V năm sau Lượng nước mùa lũ chiếm trên 70%, có năm chiếm

tới 90% tổng lượng nước cả năm Các tháng lũ lớn là tháng VII và tháng IX, lượng

nước chiếm (50 - 70)% tổng lượng nước cả năm Chênh lệch giữa các tháng lượng nước nhiều nhất và lượng nước ít nhất tới 10 lần, có khi tới 55 lần Số lần lũ trong năm và hàng tháng biến động đáng kể, có thể gấp 2,5 lần Cường suất lũ lên cũng

biến động mạnh mẽ, ở sông Hồng, sông Trà Lý bình quân 5 cm/h, thời gian kéo dài

một trận lũ bình quân là 5 - 20 ngày

Theo tài liệu nhiều năm trên sông Hồng, Trà Lý, trung bình 4 năm có một

trận lũ vượt trung bình, nếu tính những cơn lũ đặc biệt lớn thì khoảng 30 năm xuất

hiện một lần Về mùa lũ lưu lượng lớn nhất trên sông Hồng đạt tới 10.400 m3/s (ứng

với mực nước là 5,98 m), trên sông Trà Lý (tại Thái Bình) 6.630 m3/s (ứng với 5,77 m) Tần suất xuất hiện lưu lượng lớn nhất trên sông Hồng, sông Trà Lý tháng VII chiếm 23%, tháng 8: 29%, tháng IX: 12%, tháng X: 6%

Dòng chảy mùa kiệt

Mùa kiệt trên lưu vực kéo dài từ tháng X đến tháng V năm sau Tổng lượng dòng chảy trong suốt thời gian mùa kiệt chỉ chiếm khoảng 31-36% tổng lượng dòng chảy trong năm Lưu lượng dòng chảy kiệt thường rất nhỏ, phát sinh trong thời kỳ ít mưa hoặc không mưa Module dòng chảy mùa kiệt trung bình nhiều năm vào khoảng 11-13 l/s/km2

Nhìn chung với địa bàn thấp có các sông lớn bao bọc lại gần biển thì Thái Bình là một tỉnh được thiên nhiên thường xuyên tác động Theo nhận xét của các nhà khoa học thì càng ngày thiên tai càng tăng cả về cường độ và độ phức tap Bão

kết hợp với thủy triều và nước biển dâng nên mức độ của các đợt lũ trong năm thay đổi cả về số lượng và cường độ

2.6 Chế độ mực nước trên khu vực nghiên cứu

Mực nước triều

Mực nước ở hệ thống sông ngòi trong tỉnh Thái Bình bị ảnh hưởng bởi chế

độ thủy triều là chế độ nhật triều, chu kỳ 24 giờ 50 phút, thời gian triều lên ngắn chỉ

xấp xỉ 8 giờ, thời gian triều xuống tương đối dài khoảng 16 giờ

Mỗi tháng có hai kỳ triều cường mỗi kỳ kéo dài 11 – 13 ngày xen kẽ hai kỳ nước kém, mỗi kỳ từ 2 – 4 ngày

Kỳ nước kém thường xảy ra 2 – 3 ngày sau ngày mặt trăng qua mặt phẳng xích đạo, mực nước lên xuống ít, có lúc gần như đứng, trong những ngày này thường có hai lần nước lớn, hai lần nước ròng trong ngày nên còn gọi là ngày con nước sinh

Nhìn chung thủy triều ở Thái Bình thuộc loại biên độ lớn ở nước ta, trong

một ngày biên độ triều trung bình khoảng (150 - 180) cm, lớn nhất 270 cm, nhỏ

nhất khoảng (2 - 5) cm Trong một năm biên độ triều lớn xuất hiện vào mùa kiệt thường vào tháng 12 đến tháng 2

Theo tài liệu thực đo tại một số trạm trên sông thì mực nước có xu hướng tăng cao trong những năm gần đây Tương quan mực nước đỉnh triều cho thấy mực nước tăng lên từ 0,2-0,6 cm trong 1 năm

từ 3,5 trận lũ có mực nước đỉnh lũ trên báo động I (3m50) Năm xuất hiện nhiều

nhất là 6 trận (1978;1979) Năm xuất hiện ít có 1 trận là năm 1976 Số trận lũ lớn hơn báo động II trung bình khoảng từ 2-3 đợt Trên sông Thái Bình tại Phả Lại,

mỗi năm trung bình có 2,6 trận lũ báo động II Năm nhiều lũ lớn nhất là năm 1971

và năm 1990 Mỗi năm có 4 trận lũ báo động III Mùa lũ năm 2008 có 7 đợt lũ, trong đó có 2 đợt lũ cao xuất vào giữa tháng 8 và cuối tháng 9 Có đỉnh lũ xấp xỉ báo động III (đỉnh lũ lớn nhất là 5m39 < Báo động III là 0m11) Năm 2008 trên sông Thái Bình tại Phả Lại có 18 ngày mực nuớc ở mức báo động I (3m50) và 10 ngày ở mức bằng và trên báo động III Đánh giá qua hơn 50 năm mùa lũ, các nhà dự báo thuỷ văn đã tổng kết được những đặc trưng cơ bản về lũ trên sông Thái Bình tại

Phả Lại, đó là:

- Trung bình hàng năm tại Phả Lại xuất hiện 2 trận lũ có mực nước đỉnh lũ trên báo động II Năm xuất hiện nhiều nhất là 5 trận (năm 1978) Có năm không xuất hiện

trận nào có mực nước đỉnh lũ trên báo động II như năm 1961; 1974; 1987; 2007

- Trung bình một năm ở Phả Lại xuất hiện 0,73 trận lũ có mực nước đỉnh lũ trên

mức báo động III Năm xuất hiện nhiều nhất 3 trận (1971) Nhiều năm đỉnh lũ lớn

nhất năm nhỏ hơn báo động III như liên tiếp các mùa lũ từ 2005 - 2008

- Khả năng xuất hiện mực nước có đỉnh lũ tại Phả Lại lớn hơn 6m50 (mức báo động

khẩn cấp, trung bình 1 năm xuất hiện là 0,1%) Trong hơn 50 năm qua chỉ có các năm 1971; 1980; 1985; 1986; 1996 có đỉnh lớn hơn 6m50 chiếm 10%

- Trong 53 năm qua thì có tới 49 năm mực nước hạ lưu sông Thái Bình lên trên mức báo động số 2 Chiếm 92% còn 8% ở dưới báo động II

- Thời gian duy trì mức nước lũ tại Phả Lại trên báo động III (5m50) trung bình một năm là 4,2 ngày Nhiều nhất là 25 ngày (1971); năm 1986 là 14 ngày; năm 1995 là

13 ngày

Trong 53 năm qua có 25 năm mực nước hạ lưu sông Thái Bình lên trên mức báo động III chiếm 47%, còn 53 % số năm dưới báo động III Năm 1971 mực nước duy trì trên mức 7m00 là 2 ngày (nếu không vỡ đê hạ lưu thì có thể kéo dài 3 ngày)

Cho đến nay, đỉnh lũ xuất hiện vào ngày 22-8-1971 với độ cao 7m21 được coi là

lớn lịch sử với tần suất xuất hiện trong 100 năm qua là 1% Trên sông Thái Bình tại

Phả Lại đỉnh lũ lớn nhất năm xuất hiện sớm nhất vào ngày 15 / 6 /1989, muộn nhất vào 30/4/1954 Và trung bình xuất hiện vào ngày 13 /8 Mùa lũ năm 2008, trận lũ

muộn cuối vụ cuối tháng 10 đầu tháng 11 đỉnh lũ cũng đạt 5m11 (thấp hơn báo động III là 0m39) được coi là đỉnh lũ muộn cao nhất trong chuỗi số liệu cùng kỳ Trên sông Trà Lý mực nước lũ cao nhất tại Quyết Chiến là 6,45m xuất hiện ngày 22/8/1971, tại Định Cư là 2,75m xuất hiện ngày 24/7/1996 Càng gần phía

biển mực nước cao nhất thường bị chi phối bởi yếu tố triều mạnh hơn

2.7 Tóm lược ảnh hưởng của nước biển dâng đến KT-XH tỉnh Thái Bình 2.7.1 Ảnh hưởng của nước biển dâng tới chế độ thủy triều

Tác động của nước biển dâng do biển đổi khí hậu đến chế độ thuỷ động lực Biển Đông chủ yếu thông qua hoàn lưu, biên độ thuỷ triều, ngập lụt vùng ven biển do Ngoài ra, các yếu tố tác động đến chế độ thuỷ động lực Biển Đông như gió, bão, nhiệt độ không khí cũng thay đổi do biến đổi khí hậu Ta biết rằng dao động mực nước thuỷ triều tại các vùng biển ven bờ là sự cộng hưởng của các sóng dài hình thành do lực hấp dẫn của mặt trăng và mặt trời truyền vào vùng ven bờ dưới tác động của điều kiện địa hình địa phương (theo cả phương ngang và phương thẳng đứng) Vào một thời điểm trong tương lai, dưới tác động của biến đổi khí hậu, mực nước trung bình toàn cầu dâng lên 1.0m so với hiện tại thì mực nước trung bình của các khu vực khác nhau trên đại dương thế giới không giống nhau do thay đổi các hoàn lưu Đồng thời quá trình cộng hưởng sóng dài cũng thay đổi so với hiện tại do

độ sâu tăng thêm khoảng 1m và nhất là, theo phương ngang, kích thước các vùng

biển có xu hướng tăng lên

Dự tính khả năng dâng cao mực nước biển (thông thường mực nước thuỷ triều cao) hiện mới chỉ đạt được bằng cách thông qua mô hình hoá các quá trình thuỷ động lực với một số giả thiết về ảnh hưởng của mực nước dâng toàn cầu (hoặc

nước biển dâng khu vực nếu có thể) (Trần Thục, 2012) [3] Dựa trên kết quả mô

hình dự án đã kết luận mực thủy triều ở cả 3 kịch bản cao nhất đều cao hơn hiện tại khoảng 15cm

2.7.2 Tác động của nước biển dâng

Nước biển dâng có tác động đến nhiều lĩnh vực KT-XH, tuy nhiên hai tác động chính liên quan đến đề tài là nguy cơ ngập úng và công tác thủy lợi cấp nước sản

xuất nông nghiệp

+ Tác động đến nguy cơ ngập úng:

Đối với tỉnh Thái Bình có thể lấy mực nước biển tương đương với mực nước biển

tại trạm Hòn Dấu Hiện tại mực nước biển trung bình trong khoảng 10 năm đầu của

thế kỷ 21 tại Hòn Dấu là khoảng 1,93m Ứng với 3 kịch bản nước biển dâng mực nước biển tại trạm Hòn Dấu sẽ là KB1=1,93m+0,50m=2,43m,

KB2=1,93m+0,57m=2,50m và KB3=1,93m+0,76m =2,69m (Nguy ễn Văn Hoàng, 2012) [4]

Dựa theo kết quả nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu, đánh giá tác động của

biến đổi khí hậu tới tỉnh Thái Bình, đề xuất các giải pháp thích ứng, giảm thiểu thiệt

hại" (Chủ nhiệm đề tài Nguyễn Văn Hoàng, 2012) [4] về cốt cao mặt đất các huyện

thành phố thuộc tỉnh Thái Bình, xác định được tỷ lệ phần trăm diện tích đất nằm

thấp hơn mực nước biển theo các kịch bản BĐKH

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Hiện tại

Hình 2.3 Đồ thị tỷ lệ diện tích theo độ cao của toàn tỉnh

Huyện Hiện tại (1,93m) KB1 (2,43m) KB2 (2,50m) KB3 (2,69m)

Đông Hưng 55,91 27,83 85,88 42,75 90,23 44,92 102,14 50,84 Hưng Hà 36,58 17,67 62,28 30,08 66,07 31,91 75,87 36,64

Kiến Xương 80,94 38,64 116,93 55,81 122,11 58,29 136,56 65,18

Quỳnh Phụ 57,61 28,42 89,98 44,39 94,67 46,71 107,34 52,96 Thái Thụy 125,59 50,23 169,41 67,76 175,44 70,17 189,14 75,65

Tiền Hải 104,92 49,89 140,12 66,63 145,01 68,96 156,62 74,48

TP Thái Bình 14,23 32,13 19,96 45,07 20,78 46,92 23,04 52,03

Vũ Thư 46,70 23,92 73,14 37,47 86,97 50,72 100,81 51,64

Toàn t ỉnh 549,39 35,35 788,24 50,72 822,35 52,91 910,90 58,61

+ Tác động đến nông nghiệp:

Theo qui hoạch của Chính phủ (Nghị quyết Chính phủ 24/2007/NQ-CP) thì

đất nông nghiệp toàn tỉnh Thái Bình năm 2010 là 88.072ha, trong đó diện tích cây hàng năm là 82.755ha (thực tế năm 2010 diện tích trồng lúa của tỉnh là 82.678ha và đất hoa màu là 12.693ha) và cây lâu năm là 5.317ha

Khi nước biển dâng cao, tỷ lệ đất nông nghiệp bị ngập chắc chắn nhiều hơn

tỷ lệ các loại đất khác, tuy nhiên nếu lấy theo tỷ lệ bình quân theo toàn diện tích là 65,23% thì diện tích đất nông nghiệp của tỉnh thấp hơn mực nước biển ở kịch bản dâng cao 1m theo qui hoạch sẽ là khoảng 57.450ha Ngoài ra một số khu vực đất nông nghiệp hiện có nằm ngoài đê biển về phía biển sẽ bị ngập hoàn toàn Hơn nữa,

vốn đất sử dụng lâu dài cho nông nghiệp không những bị thu hẹp do nước biển dâng

mà vốn đất hàng năm sử dụng cho nông nghiệp cũng bị tổn thất do các tác động trực

tiếp và gián tiếp khác của NBD gây lũ lụt và sạt lở

NBD trong bão tràn đê làm ngập ruộng lúa trên diện rộng, nhất là vùng ven

biển Ngập lụt sẽ làm tăng dần theo thời gian do tần số và cường độ mưa ngày càng gia tăng theo lượng mưa, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp Ruộng đồng bị bao bọc trong các vùng đất thấp, bao bọc bởi đê sông, đê biển, diện mưa lớn

lại rộng hơn nên ngập lụt càng nghiêm trọng

NBD gây khó khăn cho công tác thủy lợi, cụ thể là:

- Nước biển dâng cao, khả năng tiêu thoát nước ra biển giảm đi rõ rệt, kéo theo mực nước các sông dâng lên, kết hợp với gia tăng dòng chảy lũ từ thượng nguồn sẽ làm cho đỉnh lũ tăng thêm, uy hiếp các tuyến đê sông

- Hầu hết công trình tiêu nước vùng ven biển hiện nay là hệ thống tiêu tự

chảy sẽ gặp rất nhiều khó khăn khi nước biển dâng lên: diện tích ngập úng mở rộng,

thời gian ngập úng kéo dài

- Do lượng mưa và cường độ mưa tăng lên cùng với quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa dẫn đến nhu cầu tiêu nước và cấp nước gia tăng vượt khả năng đáp ứng của nhiều hệ thống thủy lợi Mặt khác, nước biển dâng, dòng chảy lũ gia tăng

có khả năng vượt quá các thông số thiết kế hồ, đập, tác động tới an toàn hồ đập và

quản lý tài nguyên nước

- Chi phí tưới tiêu và có thể cả chi phí cho sản xuất tăng hơn

- Vào thời gian hạn hán xâm nhập mặn trên các sông vào sâu hơn gây khó khăn cho cung cấp nước tưới

- Theo Trần Thục (2010) [3] ở kịch bản NBD cao 1m thì khoảng 14% diện tích đất trồng của tỉnh Thái Bình bị thấp hơn mực nước biển trung bình, và do ảnh hưởng ngập lụt, sản xuất lương thực sẽ bị ảnh hưởng và giảm sút sản lượng lương

thực ước tính khoảng 18,8%

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH EFDC ĐÁNH GIÁ XÂM NHẬP MẶN

SÔNG TRÀ LÝ 3.1 Phương trình cơ bản

Các bài toán xâm nhập mặn vùng cửa sông luôn luôn gắn liền với bài toán thủy động lực học và quá trình khuếch tác của dòng chảy phân tầng

Qua nghiên cứu, ngưới ta thấy rằng chế độ dòng chảy vùng cửa sông - vấn đề quy định thủy động lực học dòng chảy cửa sông - chịu ảnh hưởng bởi 4 yếu tố động

lực, chúng xác định hướng và độ lớn của lưu tốc tại các độ sâu khác nhau và ở

những khoảng cách tới cửa biển khác nhau Các yếu tố động học chính được sắp

xếp theo mức độ quan trọng của nó đối với dòng chảy như sau:

- Tác động của thủy triều tới chiều dài xâm nhập mặn

- Tác động của trọng lực do chênh lệch về trọng lượng riêng giữa nước ngọt

từ thượng lưu và nước mặn từ biển

- Trọng lực cần thiết để đẩy nước ngọt ra biển

- Lực coriolit và lực li tâm sinh ra vận động của dòng chảy chất lỏng do Trái Đất quay và độ uốn cong lòng dẫn tại cửa sông

Nước ngọt của sông và nước mặn của biển có khối lượng riêng khác nhau, hai loại nước này gặp nhau trong phạm vi cửa sông, tùy theo cường độ tương đối

của dòng triều và dòng chảy sông, tùy theo đặc điểm thủy động lực học dòng chảy

với các yếu tố chi phối như đã nêu trên mà có các dạng (mức độ) xáo trộn và khuếch tán khác nhau

Việc xây dựng các phương trình chuyển động của môi trường nước có diện tích bề mặt lớn gấp hàng trăm lần chiều dày cột nước được bắt đầu với dạng phương trình chảy rối thủy tĩnh theo phương thẳng đối với chất lỏng không bị nén và có tỷ

trọng thay đổi Để có thể có mô hình thỏa mãn dạng biên cong của miền chảy cần

phải xây dựng các phương trình cong và trực giao (curvilinear and orthogonal) trên

hệ tọa độ x và y Để có được lời giải đồng nhất theo phương thẳng đứng, cùng chiều

với vectơ trọng lực, lại được bao bởi địa hình đáy và mặt thoáng có vận động sóng dài thì phép ánh xạ biến số thời gian hoặc biến dạng kéo được sử dụng Phép ánh xạ

hoặc biến dạng kéo được thể hiện bởi công thức (Hamrick, J.M,1992)[11]:

z= (z*+ h) / (ζ + h) (3.1)

Trong đó, *

: tọa độ nguyên thủy (tính theo chiều thẳng đứng) h: tọa độ đáy địa hình (tính theo chiều thẳng đứng) ζ: tọa độ của mặt nước (tính theo chiều thẳng đứng)

Những chi tiết cụ thể của phép biến đổi này có thể tìm thấy trong các tài liệu

của Vinokur (1974), Blumberg và Mellor (1987) hoặc Hamrick (1986) [11,13]

Tiến hành biến đổi thành phần biên thủy tĩnh trong các phương trình chảy rối

và sử dụng phép xấp xỉ Boussinesq đối với sự biến đổi tỷ trọng trong các phương trình động lượng và liên tục, cũng như các phương trình lan truyền muối và truyền nhiệt như sau:

u v

y y

x y

x y

Q z

z

u A H m z

p x

H z x

h m x

p g H m

Hv y

m u x

m v mf z

mwu y

Hvu m x

Huu m t

−

∂

∂ +

∂

∂ +

∂

∂ +

∂

∂

) (

) (

) (

) (

) ( ) (

) (

) (

ζ

(3.2)

v v

x x

x y

x y

Q z

z

v A H m z

p y

H z y

h m y

p g H m

Hu y

m u x

m v mf z

mwv y

Hvv m x

Huv m t

−

∂

∂ +

∂

∂ +

∂

∂ +

∂

∂

) (

) (

) (

) (

) ( ) (

) (

) (

ζ

(3.3)

gHb gH

(3.4)

0)()()()

∂

∂+

∂

∂+

∂

∂+

∂

∂

z

mw y

Hv m x

Hu m t

(3.5)

0

)(

)(

)(

1

0 1

∂

∂+

∂

∂+

∂

y

dz v H m x

dz u H m t

) , , (p S T

ρ

s

b x

y

Q z

z

S A H m z

mwS y

HvS m x

HuS m t

∂

∂+

∂

∂+

y

Q z

z

T A H m z

mwT y

HvT m x

HuT m t

∂

∂+

∂

∂+

∂

(3.9) Trong đó:

m x , m y : các căn bậc hai của các thành phần đường chéo của tenxơ theo hệ mét (m)

m=m x m y: định thức Jacob hoặc căn bậc hai của định thức tenxơ (m)

w: v ận tốc thẳng đứng, tại tọa độ độ cao thẳng đứng không đơn vị z, và quan

hệ với vận tốc thẳng đứng w * qua công thức:

))(

1()(

*

y

h m

v x

h m

u z y

m

v x m

u t z w w

y x

y

∂+

∂

∂

−+

∂

∂+

∂

∂+

Độ sâu tổng H = h+ζ là tổng của độ sâu (h) và độ dịch chuyển tương đối (ζ)

so với mặt nước nguyên thủy không xáo trộn ban đầu z *

=0 Áp suất p chính là đại

lượng áp suất lớn hơn áp suất thủy tĩnh tỷ trọng đối sánh (ρ0gH(1−z)), chia cho tỷ

trọng đối sánh ρ0 Trong phương trình động lượng (3.2) và (3.3):

f: là thông số lực Coriolis

A v: là độ rối thẳng đứng hoặc tính nhớt xoáy

Q u , Q v: các đại lượng nguồn ra hoặc vào, các đại lượng nguồn ra vào này sẽ được mô phỏng như sự khuếch tán theo chiều ngang trong các phần tử phụ

3.2 Phương pháp sai phân hữu hạn

Chuyển động nước mặt và lan truyền mặn và truyền nhiệt được thể hiện bằng các phương trình đạo hàm riêng của các biến số là áp lực cột nước, nồng độ muối và nhiệt độ Phân bố áp lực cột nước, nồng độ muối và nhiệt độ là các hàm số theo không gian và thời gian Đạo hàm của các hàm số này theo không gian và thời gian

có thể được thể hiện bằng các công thức gần đúng Nếu ta chia miền mô hình thành

một lưới các nút, viết giá trị gần đúng của các đạo hàm của các biến số cho mọi điểm lưới, thay đạo hàm gần đúng này vào các phương trình đạo hàm riêng ta sẽ có

hệ phương trình và giải hệ phương trình này ta được các biến số phải tìm Đây là cơ

sở của phương pháp sai phân hữu hạn

Tạm thời cho các biến số (mực nước, nồng độ muối, nhiệt độ…) có ký hiệu chung là C ta xác định đạo hàm gần đúng của C như sau

Theo thuyết Taylor [5] và số dư ta có thể viết cho điểm có toạ độ x l+ 1 theo hướng x của toạ độ lưới cong:

l

x x

dx

dC x

=

x x x

dx

C d x

1

2

2 2

dC x

∆ +

∆ +

∆

1

2

2 2

l l