Nghiên cứu ảnh hưởng của nước biển dâng do biến đổi khí hậu đến xâm nhập mặn sông trà lý và nhiễm mặn nước ngầm từ sông trà lý

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI ỨNG QUỐC KHANG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NBD DO BĐKH ĐẾN XÂM NHẬP MẶN SÔNG TRÀ LÝ VÀ NHIỄM MẶN NƯỚC NGẦM TỪ SÔNG TRÀ LÝ Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 60.44.90 LUẬN VĂN THẠC SĨ 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 LỜI CẢM ƠN Trước tiên tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Thủy lợi, Khoa Thủy văn Tài nguyên nước, Phòng Đào tạo Đại học Sau đại học tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thời gian học tạp, nghiên cứu hồn thành Luận văn Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Hồng giáo hướng dẫn PGS.TS Phạm Thị Hương Lan ln tận tình giúp đỡ tác giả từ bước xây dựng ý tưởng nghiên cứu, suốt trình nghiên cứu hồn thiện Luận văn Thầy, ln ủng hộ, động viên hỗ trợ điều kiện tốt để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy, cô giáo khoa Thủy văn Tài nguyên nước, bạn lớp cao học 19V anh chị đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả thời gian học tập nghiên cứu Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới bố, mẹ, anh chị em, người thân u gia đình ln bên cạnh tác giả, động viên tác giả vật chất tinh thần để tác giả vững tâm hoàn thành luận văn TÁC GIẢ… Ứng Quốc Khang LỜI CAM ĐOAN Tôi Ứng Quốc Khang Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các nội dung kết nghiên cứu Luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khoa học TÁC GIẢ… Ứng Quốc Khang i MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC HÌNH v MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu Chương TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.1 Khái quát chung Chương 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 bốc 16 2.3.4 Chế độ mưa .17 2.4 Mạng lưới sông suối 19 2.5 Chế độ dòng chảy khu vực nghiên cứu 21 2.6 Chế độ mực nước khu vực nghiên cứu 22 2.7 Tóm lược ảnh hưởng nước biển dâng đến KT-XH tỉnh Thái Bình 24 ii 2.7.1 Ảnh hưởng nước biển dâng tới chế độ thủy triều 24 2.7.2 Tác động nước biển dâng 24 Chương ỨNG DỤNG MÔ HÌNH EFDC ĐÁNH GIÁ XÂM NHẬP MẶN SƠNG TRÀ LÝ 28 3.1 Phương trình 28 3.2 Phương pháp sai phân hữu hạn 30 3.3 Mơ hình EFDC 33 3.3.1 Giới thiệu chung mơ hình EFDC .33 3.3.2 Cấu trúc mô hình EFDC 34 3.3.3 Mơ hình thủy động lực học toán lan truyền nhiệt, mặn .35 3.3.4 Một số đặc điểm tính phần mềm .35 3.4 Miền mơ hình địa hình 36 3.5 Thiết lập điều kiện ban đầu biên mơ hình 37 3.6 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủy động lực 38 3.7 Kịch nước biển dâng biến đổi khí hậu 40 3.8 Kết xâm nhập mặn nước sông Trà Lý theo kịch 43 3.8.1 Kịch chưa có nước biển dâng 43 3.8.2 Kịch nước biển dâng 50cm 49 Chương ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN XÂM NHẬP MẶN NƯỚC NGẦM 57 4.1 Hệ thống tầng chứa nước tỉnh Thái Bình 57 4.2 Phương trình mơ tả chuyển động NDĐ tầng chứa nước 61 4.3 Phương trình mơ tả lan truyền mặn nước ngầm 63 4.4 Mơ hình đánh giá ảnh hưởng NBD đến xâm nhập mặn nước ngầm khu vực sông Trà Lý 65 iii 4.4.1 Mơ hình phần tử hữu hạn 68 4.4.2 Lựa chọn điều kiện mơ hình đánh giá: 71 4.4.3 Kết mơ hình mực nước đất 75 4.4.4 Kết mơ hình phần tử hữu hạn lan truyền mặn nước ngầm 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 Kết luận 84 Kiến nghị 84 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Hệ số biến động Cv số trạm địa bàn tỉnh Thái Bình 17 Bảng 2.2 Lượng mưa tháng trung bình nhiều năm số trạm (mm) 18 Bảng 2.3 Tổng hợp diện tích thấp MNB kịch NBD [4] 25 Bảng 3.1 So sánh kết mơ hình năm 2010 thực đo-sông Trà Lý 40 Bảng 3.2 Mực nước biển dâng theo kịch phát thải thấp (B1) 41 Bảng 3.3 Mực nước biển dâng theo kịch phát thải trung bình (B2) 41 Bảng 3.4 Mực nước biển dâng theo kịch phát thải cao (A1F1) 42 Bảng 3.5 Thời gian nước sơng Trà Lý có hàm lượng muối 1g/l vị trí 48 Bảng 3.6 Thời gian nước sơng Trà Lý có hàm lượng muối 1g/l vị trí 53 Bảng 3.7 So sánh thời gian nước sơng Trà Lý có hàm lượng muối 1g/l vị trí kịch NBD 50cm 55 Bảng 4.1 Mực nước ngày (cm) sông Trà Lý khu vực mơ hình tần suất 85% 72 Bảng 4.2 Lượng mưa TB tháng (mm) thời kỳ 1990-2009 74 v 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 tồn tỉnh 25 Hình 3.1 Cấu trúc mơ hình EFDC 34 Hình 3.2 Cấu trúc mơ hình thủy động lực học EFDC 34 Hình 3.3 Cấu trúc mơ hình chất lượng nước 35 Hình 3.4 Miền mơ hình sơng Trà Lý vị trí mặt cắt địa hình 37 Hình 3.5 Địa hình lịng sơng Trà Lý miền mơ hình lưới mơ hình minh họa 37 Hình 3.6 Bản đồ vị trí trạm quan trắc mặn sông Trà Lý 39 Hình 3.7 Nồng độ muối thực đo theo MH trạm Định Cư-sông Trà Lý 40 Hình 3.8 Vị trí điểm thể diễn biến mặn theo thời gian 43 Hình 3.9 Diễn biến mặn theo thời gian số vị trí 47 Hình 3.10 Thời gian nước sơng có hàm lượng muối nhỏ 1g/l vị trí 49 Hình 3.11 Diễn biến mặn theo thời gian số vị trí ứng với kịch giả định NBD 50cm 53 Hình 3.12 Thời gian nước sơng có hàm lượng muối nhỏ 1g/l vị trí 54 Hình 3.13 Số ngày năm nước sơng có hàm lượng muối nhỏ 1g/l vị trí chế độ thủy văn sơng có tần suất 85% 56 Hình 4.1 Ranh giới mặn nhạt tầng chứa nước Holocen (qh2) qp 61 Hình 4.2 Bản đồ ranh giới mặt nhạt tầng qh2 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 Lưới phần tử hữu hạn 70 Hình 4.6 Minh họa số thứ tự nút phần lưới mơ hình 71 Hình 4.7 Lượng mưa tháng TB thời kỳ 1990-2009 Thái Bình 74 vi Hình 4.8 Kết mực nước ngầm số nút tính tốn 75 Hình 4.9 Nồng độ muối nước ngầm tầng Holocen ảnh hưởng xâm nhập mặn nước sông Trà Lý 77 Hình 4.10 Nồng độ muối theo thời gian số vị trí gần sơng Trà Lý 79 Hình 4.11 Nồng độ muối nước ngầm tầng Holocen ảnh hưởng xâm nhập mặn nước sông Trà Lý điều kiện nước biển dâng50cm 80 Hình 4.12 Biến đổi nồng độ muối theo thời gian nước biển dâng số vị trí gần sông Trà Lý 82 Hình 4.13 Chênh lệch nồng độ muối theo thời gian nước biển dâng trung bình tồn miền mơ hình 83 vii 73 Ngày H (cm) Ngày H (cm) Ngày H (cm) Ngày H (cm) Ngày H (cm) Ngày H (cm) 27 0,0535 89 0,3638 151 0,2461 213 1,2450 275 1,0250 337 0,7490 28 0,2247 90 0,3638 152 0,2033 214 1,1700 276 1,0050 338 0,7169 29 0,1177 91 0,3638 153 0,4066 215 1,1800 277 0,9300 339 0,6634 30 0,0749 92 0,3424 154 0,5671 216 1,2500 278 0,8800 340 0,6527 31 0,0856 93 0,3424 155 0,6527 217 1,2600 279 0,8600 341 0,5671 32 0,0963 94 0,3317 156 0,6527 218 1,2650 280 0,7800 342 0,5350 33 0,2354 95 0,2996 157 0,6420 219 1,3100 281 0,8988 343 0,4173 34 0,3531 96 0,3531 158 0,6420 220 1,3050 282 0,9737 344 0,2889 35 0,3638 97 0,2782 159 0,6741 221 1,3150 283 1,1128 345 0,4708 36 0,3531 98 0,3103 160 0,6955 222 1,3250 284 1,1663 346 0,6099 37 0,3959 99 0,3638 161 0,7276 223 1,2950 285 1,1235 347 0,7062 38 0,4280 100 0,4494 162 0,7276 224 1,2800 286 0,9630 348 0,7490 39 0,3531 101 0,4494 163 0,6750 225 1,2650 287 0,6634 349 0,7704 40 0,2782 102 0,4922 164 0,7200 226 1,2250 288 0,5136 350 0,7811 41 0,2996 103 0,5671 165 0,6900 227 1,2400 289 0,5457 351 0,5885 42 0,1605 104 0,5243 166 0,6600 228 1,2950 290 0,7383 352 0,6527 43 0,0856 105 0,4173 167 0,6350 229 1,3150 291 0,8132 353 0,5671 44 0,1070 106 0,3638 168 0,6450 230 1,3050 292 0,8239 354 0,4708 45 0,2568 107 0,3638 169 0,6450 231 1,3300 293 0,9416 355 0,1926 46 0,3103 108 0,3317 170 0,6450 232 1,5200 294 0,9309 356 0,2782 47 0,2996 109 0,2889 171 0,6250 233 1,6650 295 1,0058 357 0,2675 48 0,3317 110 0,2140 172 0,5800 234 1,6550 296 1,0700 358 0,2461 49 0,3745 111 0,2354 173 0,6200 235 1,6300 297 0,9630 359 0,2889 50 0,4387 112 0,2568 174 0,6450 236 1,7300 298 0,7383 360 0,2889 51 0,4601 113 0,3317 175 0,6950 237 1,7450 299 0,5671 361 0,3745 52 0,4173 114 0,3638 176 0,6700 238 1,7000 300 0,4280 362 0,5136 53 0,4601 115 0,4280 177 0,6550 239 1,7650 301 0,4173 363 0,6313 54 0,4922 116 0,4922 178 0,6250 240 1,7600 302 0,7062 364 0,6527 55 0,3852 117 0,5671 179 0,6400 241 1,6900 303 0,7918 365 0,4494 56 0,2996 118 0,5564 180 0,6950 242 1,6000 304 1,0272 57 0,3317 119 0,4601 181 0,6650 243 1,4950 305 1,2198 74 Ngày H (cm) Ngày H (cm) Ngày H (cm) Ngày H (cm) Ngày H (cm) 58 0,3531 120 0,5136 182 0,7050 244 1,4300 306 1,2305 59 0,2354 121 0,4708 183 0,7200 245 1,4050 307 1,1877 60 0,1819 122 0,3959 184 0,7600 246 1,2900 308 1,2305 61 0,3638 123 0,2568 185 0,8000 247 1,2500 309 1,0914 62 0,4066 124 0,2568 186 0,8200 248 1,3050 310 0,7490 Ngày H (cm) Hình 4.7 Lượng mưa tháng TB thời kỳ 1990-2009 Thái Bình Bảng 4.2 Lượng mưa TB tháng (mm) thời kỳ 1990-2009 Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng 20,2 26,9 52,6 65,5 173 137 Tháng Tháng Tháng Tháng 10 Tháng 11 Tháng 12 238,5 268 304 139,7 61,6 30,6 Cả năm 1518 Thời gian chạy mơ hình trình diễn năm, từ ngày 1/1 đến ngày 31/12 với bước thời gian ngày (mực nước sông Trà Lý tần suất 85% số liệu trung bình ngày) Mực nước tầng vào ngày 1/1 lấy mực nước sông Trà Lý vào ngày 75 4.4.3 Kết mơ hình mực nước đất Mực nước đất mơ phương trình (5.5), sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải mơ hình chuyển động nước đất để xác định mực nước đất nước Điều kiện ban đầu mực nước xác định toàn miền phân bố tầng chứa Điều kiện biên xác định dựa tầng : Đối với tầng Holocen qh2 biên tiếp giáp với sông Trà Lý biên có mực nước vào biết biên phía Nam giả định dịng chảy qua Tất biên tầng Holocen Pleistocen giả định biên có dịng chảy qua Hình 4.8 Kết mực nước ngầm số nút tính tốn Mực nước tính tốn nút có xu hướng giảm dần từ biên vào sâu bên miền mơ hình, đồng thời mức độ dao động có xu hướng giảm dần Càng vào sâu bên độ biến động mực nước ngầm giảm có tính chất ổn định so với biến động mực nước biên Trong khuôn khổ lụân văn, mơ hình cho thời gian năm, tầng chứa nước Holocen có hệ số thấm không cao nên phải gần đến cuối năm biến đổi mực nước sông Trà Lý tác động đến khu vực cách xa sông Trà Lý 76 4.4.4 Kết mơ hình phần tử hữu hạn lan truyền mặn nước ngầm Mơ hình phần tử hữu hạn lan truyền mặn tiến hành cho bước thời gian sau bước mơ hình chuyển động nước đất bước thời gian Mực nước xác định theo mơ hình chuyển động nước đất đầu vào sử dụng để tính vận tốc dịng nước ngầm phương trình lan truyền mặn nêu + Điều kiện thủy văn tần suất 85%, số liệu triều năm 2013: Nồng độ muối nước ngầm tầng Holocen ảnh hưởng xâm nhập mặn nước sông Trà Lý thời gian thể theo thời gian khơng gian hình ảnh sau Dải có nồng độ muối 0,08g/l-6,26g/l 120 ngày 2267000 3.68 3.66 3.64 3.62 3.60 3.58 3.56 3.5 3.5 3.5 3.4 3.4 43.4 208 64 0.50 3.30 3.28 3.26 3.24 3.22 3.20 3.1 3.1 3.1 3.1 864 0.50 2.26 2.24 Lý 3.12 3.10 3.08 3.06 3.04 3.02 3.00 2.9 2.9 2.9 2.9 2.9 864 20 s 2.92 2.90 2.88 2.86 2.84 2.82 2.80 2.7 2.78 2.7 2.7 2.7 2.6 642 2.6 086 420864208 2.2 2.3 2.4 2.3 2.98 2.96 2.94 2.92 2.90 2.88 2.86 2.84 2.82 2.80 2.78 2.76 2.74 2.72 2.70 2.68 2.66 2.64 2.62 2.60 2.58 2.56 2.54 2.52 2.50 2.48 2.46 2.44 2.42 2.40 2.38 2.36 2.34 2.32 2.30 2.28 2.24 2.26 2.22 2.20 2.18 2.14 2.16 2.12 2.10 2.08 2.06 2.04 2.02 2.00 1.98 1.96 1.94 1.92 1.90 1.88 1.86 1.84 1.82 1.80 1.74 1.78 1.76 1.72 1.70 1.68 1.66 1.64 1.62 1.60 1.58 1.56 1.54 1.44 1.42 1.52 1.50 1.48 1.46 1.40 1.38 1.36 1.34 1.32 1.30 1.28 1.24 1.26 1.22 1.20 1.14 1.12 1.18 1.16 1.10 1.08 1.06 1.04 1.02 1.00 0.98 0.96 0.94 0.92 0.90 0.88 0.86 0.84 0.82 0.80 0.78 0.76 0.74 0.70 0.72 0.66 0.68 0.64 0.62 0.60 0.58 0.56 0.54 0.52 0.50 2.70 2.68 2.66 2.64 2.62 2.60 2.58 2.5 2.5 2.5 2.5 2.4 642 2.4 086 50 0.50 0.5 0 0.50 0.5 Tr 4.64 4.62 4.60 4.58 4.56 4.54 4.52 4.50 4.48 4.4 4.4 4.4 4.4 4.3 4.3 6420 0.50 86 0.50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 86 84 88 90 92 94 96 98 00 02 04 06 08 12 10 14 16 22 24 18 20 26 28 30 32 34 38 36 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 72 64 70 68 66 74 76 78 80 82 86 84 88 90 94 92 96 98 00 02 04 06 08 10 14 12 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 828 626 424 030 232 40 42 44 0848 646 444 250 2086464 46 48 50 52 56 54 58 62 60 64 66 74 72 68 76 70 78 80 82 84 86 88 90 92 94 02 98 00 96 04 12 10 08 06 20 18 16 14 22 34 38 36 40 42 62 60 58 56 54 52 2 2 2 2 3.3.3.3.3 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 4.2 4.1 4.34 4.32 4.30 4.28 4.26 4.24 4.22 4.20 4.18 4.16 4.14 4.12 4.1 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 3.9 0864 0.50 208 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 2.50 2.48 2.46 2.44 2.42 2.40 2.38 2.36 2.3 2.3 2.3 2.2 2.2 2.2 4208 64 0.5 0.50 0.50 Trà 2262000 642000 644000 652000 650000 648000 646000 0.56 0.54 0.52 0.50 2263000 gT rà L ý Diện cịn lại có nồng độ muối ban đầu 0,5g/l 2264000 sôn 0.50 sông 2265000 0.50 0.50 g ôn 0.50 y( ) 0.50 3.48 3.46 3.44 3.42 3.40 3.38 3.3 3.3 3.3 3.3 642 0.5 0.50 3.88 3.86 3.84 3.82 3.80 3.78 3.76 3.7 3.7 3.7 3.6 3.6 43.6 208 64 0.5 0.50 0.50 4.24 4.22 4.20 4.18 4.16 4.14 4.12 4.10 4.08 4.06 4.04 4.02 4.00 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.8 3.8 3.8 8642 0864 0.50 5.18 5.16 5.14 5.12 5.10 5.08 0.50 5.06 5.045 024.00 4.984 964.94 92 90 88 86 844 82 4.80 4.78 4.76 4.74 4.72 4.70 4.68 66 0.50 0.50 0.50 0.5 4.56 4.54 4.52 4.50 4.44 4.48 4.42 4.46 4.40 4.38 4.36 4.3 4.3 4.3 4.2 2.22 2.20 2.18 4.2 2.16 2.14 2.12 2.08 1.98 2.10 2.00 2.04 2.02 2.06 1.96 1.94 1.92 1.86 1.88 1.90 1.84 1.72 1.74 1.82 1.76 1.42 1.80 1.78 1.38 1.70 1.44 1.40 1.36 1.68 1.46 1.56 1.34 1.66 1.48 1.58 1.50 1.60 1.24 1.52 1.30 1.54 1.32 1.62 1.64 4.2 1.22 1.26 1.28 1.12 1.14 1.20 0.68 4.2 1.02 0.92 0.70 1.04 1.10 1.16 1.18 0.94 1.00 1.06 0.72 0.90 0.96 1.08 0.74 0.86 0.98 0.76 0.88 0.78 0.84 4208 0.80 0.82 0.42 66 64 62 60 58 56 54 52 0.5 5 38 5.36 5.34 5.32 5.30 5.28 5.26 5.24 5.22 20 0.50 0.50 2266000 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 86 84 88 90 92 94 96 98 00 02 04 06 08 12 10 14 16 22 24 18 20 26 28 30 32 34 38 36 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 72 64 74 70 68 66 76 78 80 82 86 84 88 90 94 92 96 98 00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 56 54 58 60 62 64 66 72 74 68 70 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 98 96 00 02 04 12 10 08 06 14 20 18 16 22 24 28 26 30 32 34 36 40 38 42 44 46 48 50 60 54 52 62 58 56 64 66 68 70 72 74 78 76 80 90 88 86 84 82 92 00 98 96 94 12 02 04 06 10 08 14 22 24 16 26 20 18 28 30 32 42 44 34 36 40 38 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 72 68 74 70 76 78 82 80 84 86 88 90 92 94 96 44 52 48 46 42 50 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 02 10 08 06 04 00 98 2 2 3 3 3 5.5.5.4.4.4.4.4.4 ý àL 654000 x (m) 2266000 ng 0.30 0.30 0.30 sô 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 Lý 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 ý Diện cịn lại có nồng độ muối ban đầu 0,5g/l rà L 2264000 gT sông Trà 0.30 0.30 2263000 2262000 642000 sôn y( ) Lý 0.30 0.30 2265000 Trà 0.30 Dải có nồng độ muối 0,10g/l-0,53g/l 240 ngày 2267000 644000 646000 648000 x (m) 650000 652000 654000 77 2266000 g n sô 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 Lý 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 Diện lại có nồng độ muối ban đầu 0,5g/l rà L ý 2264000 sôn gT sông 0.30 Trà 0.30 0.30 0.30 y( ) Lý 0.30 0.30 0.30 2265000 Trà 0.30 Dải có nồng độ muối 0,10g/l-0,54g/l 360 ngày 2267000 2263000 2262000 642000 644000 646000 648000 650000 652000 654000 x (m) Hình 4.9 Nồng độ muối nước ngầm tầng Holocen ảnh hưởng xâm nhập mặn nước sông Trà Lý - Chiều sâu xâm nhập mặn 03 thời điểm không chênh nhiều, nhiên nồng độ muối khác xâm nhập muối vào sông Trà Lý triều lên Kết nồng độ muối theo thời gian số vị trí gần sơng sau: 78 79 Hình 4.10 Nồng độ muối theo thời gian số vị trí gần sơng Trà Lý + Điều kiện thủy văn tần suất 85%, số lịêu triều năm 2013 giả định nước biển dâng 50cm Nồng độ muối nước ngầm tầng Holocen ảnh hưởng xâm nhập mặn nước sông Trà Lý điều kiện nước biển dâng 0,5m thể theo thời gian không gian sau: 80 2266000 50 50 50 50 50 26.50 24.50 Lý 50000 5 24.5 00 22 20 50 18 16 14 12 10 0000000000 5.5.5.5.5.5.5.5.5.5 50 50 50 50 50 28 26 24 22 20 18 16 14 12 108.6.4.2.0 28 26 00000 5.5.5.5.5.5.5.50.50050 50 50 50 50 26 24 22 20 18 16 14 12 108.6.4.2.0 n sô 8.50 6.50 4.50 2.50 0.50 Trà Diện cịn lại có nồng độ muối ban đầu 0,5g/l 0.50 4.50 2.50 2263000 rà L ý 2264000 2262000 642000 644000 646000 648000 650000 sôn gT 2265000 ý àL r gT 22.50 20.50 18.50 16.50 14.50 12.50 10.50 sơng y( ) Dải có nồng độ muối 0,01g/l-29,9g/l 120 ngày 2267000 652000 654000 x (m) 2267000 240 ngày Lý Trà ý Diện cịn lại có nồng độ muối ban đầu 0,5g/l gT 2264000 rà L 2265000 sơng y( ) 2266000 Dải có nồng độ muối 0,1g/l-0,7g/l Lý rà T ng sô sôn 2263000 2262000 642000 644000 646000 648000 650000 652000 654000 x (m) 2267000 360 ngày Lý Trà ý Diện cịn lại có nồng độ muối ban đầu 0,5g/l rà L 2264000 gT 2265000 sông y( ) 2266000 Dải có nồng độ muối 0,49g/l-29,8g/l Lý rà T ng sô 2262000 642000 sôn 2263000 644000 646000 648000 650000 652000 654000 x (m) Hình 4.11 Nồng độ muối nước ngầm tầng Holocen ảnh hưởng xâm nhập mặn nước sông Trà Lý điều kiện nước biển dâng50cm 81 Kết nồng độ muối theo thời gian số vị trí gần sơng sau: 82 Hình 4.12 Biến đổi nồng độ muối theo thời gian nước biển dâng số vị trí gần sông Trà Lý Nhận xét – Kết luận: So sánh kết mơ hình lan truyền mặn kịch nước biển dâng với kết nước biển không dâng ta thấy ảnh hưởng nước biển dâng đến trình xâm nhập mặn nước ngầm tầng Holocen, rút số nhận xét-kết lụân sau: - Xâm nhập mặn nước ngầm có nguyên nhân từ xâm nhập mặn vào sơng Trà Lý có quan hệ thủy lực chặt chẽ với tầng nước ngầm Do chế độ xâm nhập mặn nước ngầm hoàn toàn phụ thuộc vào xamm nhập mặn nước sông Trà Lý; - Vào thời gian mùa khô (4 tháng đầu năm tháng cuối năm), xâm nhập mặn nước ngầm kịch NBD lớn hẳn kịch NBD: vào mùa 83 khơ trung bình tồn miên nồng độ muối kịch NBD lớn khơng có NBD là: 0,8g/l, chênh lệch thể rõ Hình 5.13; Hình 4.13 Chênh lệch nồng độ muối theo thời gian nước biển dâng trung bình tồn miền mơ hình - Vào mùa mưa, mực nước sông Trà Lý cao mùa khô tới 1,5m giá trị áp đảo so với giá trị NBD 0,5m nên xâm nhập mặn vào sông Trà Lý xảy cửa sông, không xảy khu vực sơng thuộc miền mơ hình nước ngầm nên nước ngầm nhạt hóa thời gian này; - Nồng độ muối số vị trí so sánh chênh lệch khơng nhiều (chỉ vào khoảng 0-0,25g/l) thấp 1g/l chứng tỏ trình xâm nhập mặn tầng nước ngầm diễn chậm Tuy nhiên kết tính tốn luận văn thực thời gian năm, thực tế q trình xâm nhập mặn diễn liên tục lâu dài dẫn đến nồng độ muối tăng thêm lớn Khi xâm nhập mặn vào sâu tầng chứa nước q trình nhạt hóa xảy chậm 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Các kết đạt được: Luận văn giới thiệu khái quát tình hình nghiên cứu thủy động lực chất lượng nước mặt giới nước; đặc điểm tự nhiên, khí tượng thủy văn, địa chất thủy văn, nước đất khu vực nghiên cứu Luận văn trình bày tổng quát phần mềm EFDC với mô đun thủy lực chất lượng nước thơng số mơ hình Một số kết thu khn khổ Luận văn bao gồm: - Đã xây dựng thành công mơ hình thủy lực mơ hình xâm nhập mặn sông Trà Lý phần mềm EFDC, mô đặc trưng thủy động lực (mực nước, vận tốc dịng chảy) xâm nhập mặn theo khơng gian thời gian; - Phân tích, đánh giá định lượng ảnh hưởng nước biển dâng đến trình xâm nhập mặn sông Trà Lý chế độ thủy văn sông tần suất 85%; - Đã xây dựng mơ hình phần tử hữu hạn chuyển động lan truyền mặn nước ngầm tầng Holocen khu vực ven sơng Trà Lý, tính tốn phân tích q trình xâm nhập mặn nước ngầm từ nước sơng Trà Lý theo kịch nước biển dâng chọn; Một số hạn chế: - Địa hình sơng Trà Lý sử dụng luận văn số liệu đo đạc xử lý năm 2007, khơng phản ánh xác điều kiện địa hình điều kiện tương lai có NBD; - Mơ hình chưa phản ánh điều kiện khí tượng, thủy văn, thủy lực điều kiện BĐKH tuowng lai; - Do chưa có điều kiện thu thập cập nhật đầy đủ số liệu nồng độ muối sông tầng nước ngầm khu vực nghiên cứu nên mức độ mơ cịn có phần hạn chế, chưa hiệu chỉnh mơ hình cách cần thiết Tuy nhiên mục đích so sánh hồn toàn chấp nhận được; - Chưa xác định biến thiên chiều dày, hệ số thấm theo không gian tầng chứa nước khu vực mô hình; - Trong khn khổ đề tài chưa mơ theo thời gian lâu dài trình xâm nhập mặn từ sông vào nước ngầm Kiến nghị - Cần có liệu địa hình sơng Trà Lý vào thời gian để phản ánh thực tế nay; 85 - - - Cần thu thập đầy đủ số liệu nồng độ mặn số vị trí để hiệu chỉnh kiểm định mơ hình phục vụ mơ hình đánh giá hịên trạng dự báo; Nghiên cứu biện pháp khai thác phù hợp nước sông Trà Lý nhạt vào thời điểm thủy triều rút thấp cho khơng xảy q trình pha trộn mặn nước khai thác; Nghiên cứu biện pháp khai thác phù hợp nước ngầm có biện pháp ngăn chặn xâm nhập mặn nước ngầm từ nước sông Trà Lý bị xâm nhập mặn; Có giải pháp cơng trình ngăn chặn xâm nhập mặn nước sông ven biển khu vực đồng sông Hồng, chẳng hạn cống ngăn mặn; 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Tổng cục Thống kê, 2011 Niên giám thống kê 2010 Nhà xuất thống kê, Hà Nội, 2011 Tài liệu-tư liệu khí tượng thủy văn tỉnh Thái Bình Trung tâm mạng lưới khí tượng thủy văn Quốc gia Trần Thục (giám đốc dự án), 2012 Báo cáo tổng kết dự án: Các kịch nước biển dâng khả giảm thiểu rủi ro Việt Nam Bộ TNMT Nguyễn Văn Hoàng (Chủ nhiệm đề tài), 2012 Nghiên cứu, đánh giá tác động biến đổi khí hậu tới tỉnh Thái Bình, đề xuất giải pháp thích ứng, giảm thiểu thiệt hại Đề tài hợp tác Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam với UBND tỉnh Thái Bình năm 2010-2012 Nguyễn Văn Hồng, 2009 Mơ hình chất lượng nước Giáo trình đại học cao học-Đại học Khoa học Tự nhiên-Đại học Quốc gia Hà Nội EFDC-explorer web version http://www.efdc-explorer.biz Bộ NNPTNT, 2007 Số liệu mặt cắt sông Trà Lý sơng Hóa Dự án điều tra Bộ NNPTNT Nguyễn Văn Hoàng (Chủ nhiệm đề tài), 2014 Nghiên cứu tượng địa chất cơng trình động lực ảnh hưởng đến ổn định đập ngăn mặn sơng Hóa, sơng Trà Lý tỉnh Thái Bình tượng xâm nhập mặn nhằm đề xuất chế độ hoạt động (đóng mở cống) phù hợp” Mã số đề tài: VAST.NĐP.10/12-13 Nguyễn Văn Hoàng, Lê Quang Đạo, Ứng Quốc Khang, Nguyễn Thành Công, 2014 Nghiên cứu xây dựng mơ hình đánh giá dự báo xâm nhập mặn nước sơng Trà Lý Tạp chí Khoa học Trái đất, số 1/2014 10 Nguyễn Văn Hoàng (chủ nhiệm đề tài), 2014-2016 Nghiên cứu xây dựng phần mềm mơ hình phần tử hữu hạn mô chuyển động lan truyền chất ô nhiễm nhiễm mặn môi trường nước đất-ứng dụng cho khu vực ven biển miền Trung Đề tài độc lập cấp Nhà nước, mã số ĐT.NCCB-ĐHƯD.2012-G/04 Tiếng Anh 11 Hamrick, J.M (1992): A Three Dimensional Environmental Fluid Dynamics Computer Code: Theoretical and Computational Aspects The College of William and Mary, Virginia Institute of Marine Science Special Report 317, 63 pp 87 12 Craig, P.M (2009), “Users Manual for EFDC_Explorer: A Pre/Post Processor for the Environmental Fluid Dynamics Code”, Dynamic Solutions, LLC, Hanoi, Vietnam 13 Hamrick, J.M (1996): A User's Manual for the Environmental Fluid Dynamics Computer Code (EFDC) The College of William and Mary, Virginia Institute of Marine Science, Special Report 331, 234 pp 14 Hydrologic Engineering Centers River Analysis http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras System (HEC-RAS) CÁC BÀI BÁO LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI Nguyễn Văn Hoàng, Lê Quang Đạo, Ứng Quốc Khang, Nguyễn Thành Cơng, 2014 Nghiên cứu xây dựng mơ hình đánh giá dự báo xâm nhập mặn nước sông Trà Lý Tạp chí Khoa học Trái đất, số 1/2014 Nguyễn Văn Hoàng, Ứng Quốc Khang, Lê Quang Đạo, Phạm Lan Hoa, Lê Thanh Tùng, 2014 Nghiên cứu đánh giá khả nhạt hóa nước ngầm tầng Holocen nhờ đập ngăn mặn sơng Trà Lý tỉnh Thái Bình Nộp Tạp chí Khoa học Trái đất ngày 2/1/2014 (Phản biện đồng ý để đăng) ... EFDC nghiên cứu đánh giá mức độ xâm nhập mặn sông Trà Lý ảnh hưởng kịch nước biển dâng biến đổi khí hậu xâm nhập mặn nước ngầm xâm nhập mặn sông Trà Lý tỉnh Thái Bình Trên sở đó, nghiên cứu đề... xâm nhập mặn sông Trà Lý nhiễm mặn nước ngầm từ sông Trà Lý đặc biệt bối cảnh nước biển dâng biến đổi khí hậu cần thiết 1.2 Mục tiêu đề tài Nghiên cứu xây dựng mơ hình thủy lực cửa sơng Trà Lý. .. tần suất 85%, ảnh hưởng NBD đến xâm nhập mặn sông Trà Lý Chương Đánh giá ảnh hưởng nước biển dâng đến xâm nhập mặn nước ngầm Trình bày sở lý thuyết chuyển động lan truyền mặn nước ngầm, điều kiện