Nghiên cứu xây dựng mô hình dự báo xâm nhập mặn phục vụ sản xuất nông nghiệp vùng ven biển đồng bằng sông hồng thí điểm cho hệ thống thủy lợi nghĩa hưng

LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đề tài luận văn làm dựa số liệu, tư liệu thu nhập từ nguồn thực tế, công bố báo cáo quan Nhà nước, đăng tải tạp chí chuyên ngành, sách, báo để làm sở nguyên cứu Tác giả không chép luận văn đề tài nguyên cứu trước Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả Phoutsadee SIDA i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian dài thực hiện, luận văn Thạc sĩ chuyên ngàng Kỹ thuật Tài Nguyên Nước với đề tài: “ Nghiên cứu xây dựng mơ hình dự báo xâm nhập mặn phục vụ sản xuất nông nghiệp vùng ven biển Đồng Sơng Hồng: Thí điểm cho hệ thống thủy lợi Nghĩa Hưng ” hoàn thành Ngoài sư nỗ lực thân, tác giả bảo, hướng dẫn tận tình cảu thầy giáo đồng nghiệp, bạn bè Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Quang Phi – Trường Đại học Thủy lợi TS Hà Hải Dương – Viện Nước, Tưới tiêu Môi trường trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cung cấp tài liệu, thông tin cần thiết cho tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, thầy giáo, cô giáo Khoa Kỹ thuật tài nguyên Nước, thầy giáo, cô giáo môn truyền đạt kiến thức chuyên môn trình học tập Tác giả xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, bạn bè giúp đỡ, cung cấp tài liệu cần thiết đóng góp ý kiến cho tác giả hoàn thành luận văn Tuy nhiên, thời gian có hạn, khối lượng tính tốn lớn nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận bảo, đóng góp thầy cô giáo bạn bè đồng nghiệp Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn lòng người thân gia đành, bạn bè động viên giúp đỡ khích lệ tác giả suốt q trình học tập hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng năm 2019 Tác giả Phoutsadee SIDA ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU .viii DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 1.1 Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn Thế giới Việt Nam 1.1.1 Tổng quan nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn giới 1.1.2 Tổng quan nghiên cứu dự báo xâm nhập mặn Việt Nam 1.1.3 Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn vùng nghiên cứu 1.1.4 Tổng quan các cơng cụ/mơ hình tốn dự báo xâm nhập mặn 12 1.2 Tổng quan đặc điểm tự nhiên xâm nhập mặn vùng nghiên cứu 14 1.2.1 Tổng quan đặc điểm tự nhiên vùng nghiên cứu 14 1.2.2 Tổng quan xâm nhập mặn vùng nghiên cứu 27 1.3 Kết luận Chương I 39 CHƯƠNG LỰA CHỌN VÀ ÁP DỤNG MƠ HÌNH DỰ BÁO XÂM NHẬP MẶN PHỤC VỤ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP VEN BIỂN VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG 42 2.1 Phân tích lựa chọn mơ hình dự báo xâm nhập mặn 42 2.2 Cơ sở khoa học mơ hình dự báo xâm nhập mặn 43 2.3 Thiết lập sơ tính cho mơ hình dự báo xâm nhập mặn vùng nghiên cứu 48 2.3.1 Xây dựng sơ đồ thủy lực, xâm nhập mặn vùng nghiên cứu 48 2.3.2 Hiệu chỉnh kiểm định mô hình thủy lực, xâm nhập mặn vùng nghiên cứu 52 2.4 Xây dựng kịch tính tốn dự báo xâm nhập mặn vùng nghiên cứu 60 2.4.1 Xây dựng kịch tính tốn 60 2.4.2 Kết tính tốn kịch xâm nhập mặn 60 2.5 Xây dựng quy trình dự báo mặn cho mơ hình dự báo xâm nhập mặn 63 2.6 Kết luận Chương II 67 iii CHƯƠNG KẾT QUẢ ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM: DỰ BÁO, CẢNH BÁO MẶN TẠI CÁC CÔNG CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI CỦA HỆ THỐNG THỦY LỢI NGHĨA HƯNG – NAM ĐỊNH 69 3.1 Phân tích trạng vận hành lấy nước hệ thống thủy nông Nghĩa Hưng 69 3.1.1 Hiện trạng cơng trình thủy nơng Nghĩa Hưng 69 3.1.2 Hiện trạng - vận hành lấy nước hệ thống thủy nông Nghĩa Hưng 74 3.2 Dự báo xâm nhập mặn (thí điểm) số cơng trình đầu mối Hệ thống thủy lợi Nghĩa Hưng cho vụ Đông Xuân 82 3.3 Đề xuất giải pháp lấy nước phục vụ sản xuất nông nghiệp Hệ thống thủy lợi Nghĩa Hưng 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 PHỤ LỤC 94 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Bản đồ chiều dài xâm nhập mặn khu vực ven biển Đồng sông Hồng 15 Hình 1.2: Hệ thống sơng Hồng – Thái Bình 21 Hình 1.3: Bản đồ chiều dài xâm nhập mặn khu vực ven biển Đồng sơng Hồng 30 Hình 1.4: Biểu đồ diễn biến độ mặn độ sâu 0,2H 0,6H (cửa sơng Trà Lý) 31 Hình 1.5: Biểu đồ diễn biến độ mặn độ sâu 0,2H 0,6H (cửa sơng Hồng) 31 Hình 1.6: Biểu đồ diễn biến độ mặn độ sâu 0,2H 0,6H (cửa sơng Ninh Cơ) 31 Hình 1.7: Biểu đồ diễn biến độ mặn độ sâu 0,2H 0,6H (cửa sơng Đáy) .31 Hình 1.8: Biểu đồ diễn biến độ mặn độ sâu 0,2H 0,6H (km22 sơng Trà Lý) .32 Hình 1.9: Biểu đồ diễn biến độ mặn độ sâu 0,2H 0,6H (km22 sông Hồng) .32 Hình 1.10: Biểu đồ diễn biến độ mặn độ sâu 0,2H 0,6H (km22 sông Ninh Cơ).33 Hình 1.11: Biểu đồ diễn biến độ mặn độ sâu 0,2H 0,6H (km22 sơng Đáy) 33 Hình 1.12: Biểu đồ diễn biến độ mặn độ sâu 0,2H 0,6H (km32 sơng Trà Lý) 33 Hình 1.13: Biểu đồ diễn biến độ mặn độ sâu 0,2H 0,6H (km32 sơng Hồng) .33 Hình 1.14: Biểu đồ diễn biến độ mặn độ sâu 0,2H 0,6H (km32 sơng Ninh Cơ).33 Hình 1.15: Biểu đồ diễn biến độ mặn độ sâu 0,2H 0,6H (km32 sông Đáy) 33 Hình 2.1: Sơ đồ sai phân hữu hạn điểm ẩn Abbott 45 Hình 2.2: Sơ đồ sai phân điểm ẩn Abbott mặt phẳng x~t 45 Hình 2.3: Sơ đồ mơ xâm nhập mặn hệ thống sơng Hồng-Thái Bình 51 Hình 2.1: So sánh kết hiệu chỉnh mực nước trạm Sơn Tây .54 Hình 2.2: So sánh kết hiệu chỉnh mực nước trạm Hà Nội 54 Hình 2.3: So sánh kết hiệu chỉnh mực nước trạm Thượng Cát 54 Hình 2.4: So sánh kết hiệu chỉnh lưu lượng trạm Phả Lại .54 Hình 2.5: So sánh kết hiệu chỉnh mực nước trạm Hưng Yên 54 Hình 2.6: So sánh kết hiệu chỉnh mực nước trạm Triều Dương 54 Hình 7: So sánh kết hiệu chỉnh mực nước trạm Cát Khê 54 Hình 8: So sánh kết hiệu chỉnh mực nước trạm Bến Bình 54 Hình 9: So sánh kết hiệu chỉnh mực nước trạm Quyết Chiến .55 Hình 10: So sánh kết hiệu chỉnh lưu lượng trạm Nam Định 55 Hình 11: So sánh kết hiệu chỉnh mực nước trạm Trực Phương 55 v Hình 12: So sánh kết hiệu chỉnh mực nước trạm Trung Trang 55 Hình 13: So sánh kết kiểm định mực nước trạm Sơn Tây 56 Hình 14: So sánh kết kiểm định mực nước trạm Hà Nội 56 Hình 15: So sánh kết kiểm định mực nước trạm Thượng Cát 56 Hình 16: So sánh kết kiểm định mực nước trạm Phả Lại 56 Hình 17: So sánh kết kiểm định mực nước trạm Hưng Yên 56 Hình 18: So sánh kết kiểm định mực nước trạm Quyết Chiến 56 Hình 19: So sánh kết kiểm định mực nước trạm Cát Khê 57 Hình 20: So sánh kết hiệu chỉnh mực nước trạm Bến Bình 57 Hình 21: So sánh kết kiểm định mực nước trạm Nam Định 57 Hình 22: So sánh kết kiểm định mực nước trạm Trung Trang 57 Hình 23: So sánh kết hiệu chỉnh độ mặn trạm Như Tân – sông Đáy 58 Hình 24: So sánh kết hiệu chỉnh độ mặn trạm Phú Lễ - sông Ninh Cơ 58 Hình 25: So sánh kết hiệu chỉnh độ mặn trạm Ba Lạt- sông Hồng 58 Hình 26: So sánh kết hiệu chỉnh độ mặn trạm Đông Quý – sông Trà Lý 58 Hình 27: So sánh kết hiệu chỉnh độ mặn trạm Đông Xuyên – sơng Thái Bình 58 Hình 28: So sánh kết hiệu chỉnh độ mặn trạm Trung Trang – sông Văn Úc 58 Hình 29: So sánh kết hiệu chỉnh độ mặn trạm Cao Kênh – sông Kinh Thầy 59 Hình 30: So sánh kết hiệu chỉnh độ mặn trạm Đồn Sơn – sông Đá Bạch 59 Hình 31: So sánh kết kiểm định độ mặn trạm Như Tân – sông Đáy 59 Hình 32: So sánh kết kiểm định độ mặn trạm Phú Lễ - sông Ninh Cơ 59 Hình 33: So sánh kết kiểm định độ mặn trạm Ba Lạt- sơng Hồng 59 Hình 34: So sánh kết kiểm định độ mặn trạm Đông Quý – sơng Trà Lý 59 Hình 35: So sánh kết kiểm định độ mặn trạm Đông Xun – sơng Thái Bình 59 Hình 36: So sánh kết kiểm định độ mặn trạm Trung Trang – sông Văn Úc 59 Hình 37: So sánh kết kiểm định độ mặn trạm Cao Kênh – sơng Kinh Thầy 60 Hình 38: So sánh kết kiểm định độ mặn trạm Đồn Sơn – sơng Đá Bạch 60 Hình 39: Khoảng cách xâm nhập mặn lớn sông Trà Lý điều kiện BĐKH 62 vi Hình 40: Khoảng cách xâm nhập mặn lớn sông Hồng điều kiện BĐKH 62 Hình 41: Khoảng cách xâm nhập mặn lớn sông Ninh Cơ điều kiện BĐKH 63 Hình 42: Khoảng cách xâm nhập mặn lớn sông Đáy điều kiện BĐKH .63 Hình 3.2: Sơ đồ thủy lực hệ thống thủy lợi Nghĩa Hưng 74 Hình 3.3: Biểu đồ so sánh độ mặn dự báo thực đo Ngịi Keo, sơng Ninh Cơ - đợt .84 Hình 3.4: Biểu đồ so sánh độ mặn dự báo thực đo Âm Sa, sông Đáy - đợt .85 Hình 3.5: Biểu đồ so sánh độ mặn dự báo thực đo Ngịi Keo sơng Ninh Cơ - đợt .86 Hình 3.6: Biểu đồ so sánh độ mặn dự báo thực đo Âm Sa, sông Đáy - đợt .86 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Số nắng tương đối (Hr) trung bình tháng năm 17 Bảng 1.2: Độ ẩm tương đối trung bình tháng năm (%) năm số trạm khu vực nghiên cứu 18 Bảng 1.3: Nhiệt độ khơng khí trung bình tháng năm (oC) năm một số trạm đặc trưng đồng sông Hồng 18 Bảng 1.4: Lượng bốc hơi Piche (mm) một số trạm vùng ven biển ĐBSH 19 Bảng 1.5: Tốc độ gió trung bình tháng năm (m/s) thời kỳ quan trắc một số trạm đặc trưng vùng ven biển Đồng sông Hồng 19 Bảng 1.6: Lượng mưa trung bình tháng năm (mm) năm một số trạm đặc trưng vùng ven biển ĐB sông Hồng 20 Bảng 1.7: Đặc trưng phân lưu thuộc lưu vực sông Hồng - Thái Bình 22 Bảng 2.1: Các trạm đo hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủy lực 53 Bảng 2.2: Kết hiệu chỉnh thơng số mơ hình thủy lực 53 Bảng 2.4: Khoảng cách xâm nhập mặn lớn sơng vùng ven biển ĐBSH theo kịch biến đổi khí hậu 2016 62 Bảng 3.1: Phân vùng tưới hệ thống thủy nông Nghĩa Hưng 72 Bảng 3.2: Phân vùng tiêu hệ thống thủy nông Nghĩa Hưng 72 Bảng 3.3: Tính tốn lực cấp nước theo tiểu lưu vực tưới 80 viii DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT ĐBSH Đồng sông Hồng CTTL Công trình thủy lợi KHCN Khoa học cơng nghệ KTTV Khí tượng thủy văn TT-BXD Thông tư - Bộ xây dựng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam KTCTTL Khai thác cơng trình thủy lợi TBNN Trung bình nhiều năm BĐKH Biến đổi khí hậu ix ... việc ? ?Nghiên cứu xây dựng mơ hình dự báo xâm nhập mặn phục vụ sản xuất nông nghiệp vùng ven biển Đồng Sơng Hồng Thí điểm cho hệ thống thủy lợi Nghĩa Hưng? ?? cần thiết nhằm cấp nước hiệu phục vụ tốt... Nguyên Nước với đề tài: “ Nghiên cứu xây dựng mơ hình dự báo xâm nhập mặn phục vụ sản xuất nông nghiệp vùng ven biển Đồng Sơng Hồng: Thí điểm cho hệ thống thủy lợi Nghĩa Hưng ” hoàn thành Ngoài... hưởng xâm nhập mặn đến vận hành tưới phục vụ sản xuất nông nghiệp khu vực ven biển vùng ĐBSH - Xây dựng mơ hình dự báo, cảnh báo diễn biến xâm nhập mặn phục vụ sản xuất nông nghiệp khu vực ven biển