Trong những năm gần đây, do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu (BĐKH), nước biển dâng (NBD) tình trạng xâm nhập mặn (XNM) ở TPHCM diễn ra gay gắt và có xu thế ngày càng bất thường hơn, đặc biệt do ảnh hưởng của hiện tượng El-NiNo mùa mưa đến trễ nhưng kết thúc sớm với tổng lượng mưa các năm 2015, 2019 là rất thấp nên mặn xâm nhập sâu vào nội đồng gây nhiều thiệt hại cho kinh tế-xã hội (KT-XH).
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU, NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN XÂM NHẬP MẶN VÙNG HẠ LƯU SƠNG ĐỒNG NAI-SÀI GỊN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ Nguyễn Thế Biên, Lương Văn Khanh, Huỳnh Duy Tân Viện Kỹ thuật Biển Phạm Thế Vinh, Đặng Luân Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam Tóm tắt: Trong năm gần đây, ảnh hưởng biến đổi khí hậu (BĐKH), nước biển dâng (NBD) tình trạng xâm nhập mặn (XNM) TPHCM diễn gay gắt có xu ngày bất thường hơn, đặc biệt ảnh hưởng tượng El-NiNo mùa mưa đến trễ kết thúc sớm với tổng lượng mưa năm 2015, 2019 thấp nên mặn xâm nhập sâu vào nội đồng gây nhiều thiệt hại cho kinh tế-xã hội (KT-XH) Mặc dù thành phố xây dựng nhiều hệ thống cơng trình thủy lợi (CTTL) triển khai nhiều giải pháp ứng phó với XNM nhiên chưa đáp ứng yêu cầu việc đo đạc tính tốn dự báo mặn chưa đồng cịn nhiều bất cập, báo trình bày việc đánh giá tác động BĐKH, NBD XNM hệ thống sông Đồng Nai – Sài Gòn (SĐN-SG) đề xuất giải pháp ứng phó hiệu thiệt hại XNM gây nên Summary: In recent years, due to the impact of climate change and sea level rise, saline intrusion in Ho Chi Minh City has been acrimonious and tends to become more and more unusual, especially due to the influence of the El-NiNo phenomenon, the rainy season comes late but ends early with the total rainfall in 2015 and 2019 is very low, so salinity intrudes very deeply into the interior fields with very high salinity, causing a lot of damage for socio-economic Although the city government has built many irrigation systems and deployed many solutions to cope with saline intrusion, but still have not met the requirements due to unsynchronized measurement and calculation of salinity forecast and there are still many shortcomings, so in this paper presenting the assessment of the impacts of climate change, and sea level rise on the Dong Nai-SaiGon river system and propose a more effective response to the damage caused by saline intrusion ĐẶT VẤN ĐỀ * Tại TPHCM, đặc biệt năm 2015, 2019 tổng lượng mưa năm thấp nên vào mùa khô lưu lượng đầu nguồn giảm mạnh, hồ chứa tích nước nên mặn xâm nhập sâu vào sông, kênh rạch nội đồng làm ảnh hưởng lớn đến tình hình cấp nước sinh hoạt sản xuất nông nghiệp (SXNN) thành phố Năm 2015 lượng nước hồ Dầu Tiếng thiếu hụt so với trung bình nhiều năm (TBNN) khoảng Ngày nhận bài: 16/4/2021 Ngày thông qua phản biện: 27/5/2021 150 triệu m3 hồ Trị An 600 triệu m3, năm 2019 lượng nước thiếu hàng trăm triệu m3 so với năm từ 1987-2020 Năm 2015 tổng lượng mưa trạm TPHCM giảm từ 20-50% năm 2019 từ 12-15% so với TBNN nên mùa khô năm 2015-2016 năm 2019 mặn xâm nhập sớm sâu nên nguồn nước phục vụ sản xuất sinh hoạt khó khăn Trước tình hình mặn xâm nhập sâu gây thiệt hại Ngày duyệt đăng: 11/6/2021 12/4/2021 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ nghiêm trọng cho KT-XH, Chi cục Thủy lợi TPHCM triển khai thực dự án “Khảo sát thủy văn xâm nhập mặn sông rạch TP HCM” [4] nhằm thiết lập điểm đo giám sát mặn vùng hạ lưu SĐN-SG Dự án có quy mơ lớn từ trước đến nhằm có chuỗi số liệu quan trắc mặn nhiều làm sở cho việc tính tốn dự báo đề xuất giải pháp giảm thiểu thiệt hại XNM gây nên Dự án kéo dài nhiều năm, đo mặn tháng lần kể mùa mưa vị trí thuộc khu vực TPHCM Trong nghiên cứu này, thiết lập mơ hình MIKE 11 HD tính tốn thủy lực, MIKE 11 AD tính tốn XNM hệ thống SĐN-SG theo số liệu mưa năm 2015, năm xem có lượng mưa thấp kéo dài qua mùa khô năm 2016 với nồng độ mặn cao so với TBNN thập kỷ qua dùng để so sánh với diễn biến XNM năm tính tốn theo kịch BĐKH, NBD, từ đề xuất giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng mặn cho vùng SXNN địa bàn TPHCM NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu (i) Ứng dụng mô hình thủy lực MIKE 11 HD tính tốn thủy lực khu vực hạ lưu SĐN-SG; (ii) Sử dụng kết mơ thủy lực để tính tốn XNM mơ hình MIKE 11 AD điều kiện cơng trình thủy lợi (CTTL) trạng khí hậu trạng, CTTL trạng có tác động BĐKH, NBD khu vực TPHCM; (iii) Đề xuất giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng XNM phục vụ SXNN địa bàn thành phố (TP) 2.2 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu TPHCM (gồm phần đất liền, vịnh Gành Rái) vùng lân cận có liên quan đến SĐN-SG Tây Ninh (s.SG, hồ Dầu Tiếng), Đồng Nai (s.ĐN, hồ Trị An hồ chứa s.Đồng Nai, La Ngà), Long An (s.Vàm Cỏ), Bình Dương (s.Bé) 2.3 Tài liệu, số liệu thu thập Tài liệu, số liệu thu thập nghiên cứu gồm: 2.3.1 Tài liệu địa hình - Bản đồ cao độ số DEM khu vực TPHCM [5] Sở TN&MT thực năm 2012 (được cập nhật, bổ sung nhiều tài liệu đo đạc khu vực TPHCM) - Địa hình mặt cắt ngang sơng kênh, rạch bình đồ chi tiết sông, cửa sông thuộc hạ lưu SĐN-SG năm gần - Tài liệu trạng cống, mương đập, trạm bơm, đê bao bờ bao hệ thống CTTL TP HCM [10] 2.3.2 Tài liệu khí tượng thủy văn [1] - Tài liệu mưa ngày, lượng mưa max/1 ngày 21 trạm TP HCM vùng lân cận; - Lượng bốc ống Piche (TB, Max, Min) theo tháng vị trí lưu vực SĐN-SG - Số liệu gió theo tháng gồm: Hướng gió khống chế, vận tốc trung bình, lặng gió, Vmax hướng gió (Theo số liệu nhiều năm) - Tài liệu thủy văn (mực nước 2009, 2014, 2015, 2016, 2017, 2018 2019) trạm Vũng Tàu, Biên Hòa, Phú An, Nhà Bè, Thủ Dầu Một, Bến Lức, Vàm Kênh - Lượng nước cấp trung bình năm hồ Dầu Tiếng, Phước Hòa (2012 -2017).[2], [3] - Tài liệu đo thủy văn mùa khô năm 2019 mùa mưa năm 2020 gồm vận tốc, lưu lượng mực nước 03 ngày đêm Cầu Xáng Bình Chánh.[8] 2.3.3 Tài liệu đo mặn hệ thống sông ĐN-SG - Số liệu mặn mùa khô năm 2003, 2005 từ dự án Bộ NN&PTNT [9] - Số liệu đo mặn dự án [4] từ 2015 đến qúy năm 2020 vị trí khu vực TP HCM Nguồn số liệu dùng để kiểm định mơ hình tính tốn XNM TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH TẠI TP HỒ CHÍ MINH BĐKH tác động đến TPHCM qua biểu cụ thể sau: Nhiệt độ tăng cao TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC Theo [1], nhiệt độ TPHCM tăng lên rõ rệt khoảng 40 năm gần tăng nhanh khu vực lân cận với nhiệt độ trung bình tăng từ 0,0158-0,05950C/năm Bảng 1: Các đặc trưng nhiệt độ TP HCM từ 2016 đến 2019 TT Năm 2016 2017 2018 2019 T0C trung bình năm 28,6 28,5 28,6 29,2 CÔNG NGHỆ Từ 2016 - 2019 nhiệt độ bình quân đo trạm Tân Sơn Hịa tăng lên đáng kể, năm 2019 nhiệt độ bình quân cao 29,20C Mưa thay đổi bất thường T0C max năm 36,4 38,5 37,2 38,3 Theo số liệu đo mưa trạm Tân Sơn Hòa từ năm 1907-1960 tổng lượng mưa năm giảm dần, từ năm 1960 đến tăng lên đặc biệt tăng nhiều 10 năm gần đây, trừ năm 2015 2019 lượng mưa giảm Bảng 2: Các đặc trưng lượng mưa trạm Tân Sơn Hòa từ 2015 đến 2019 [1] TT Năm 2015 2016 2017 2018 2019 Lượng mưa năm (mm) 1.715 2.304 2.299 2.443 1.761 Lượng mưa mùa mưa (mm) 1.557 2.146 2.085 2.197 1.698 Lượng mưa mùa khô (mm) Tỷ lệ (%) Mùa mưa/năm Tỷ lệ (%) Mùa khô/năm 158 158 214 246 63 90,8 93,1 90,7 89,9 96,4 9,2 6,9 9,3 10,1 3,6 Mực nước biển dâng cao: độ thủy văn vùng nghiên cứu Dưới tác động BĐKH mực nước triều (H) TP HCM tăng lên nhanh, với Hmax trạm Phú An sông SG tăng 41cm 43 năm (1977-2019) Từ 1977-2004 mực nước có tăng giảm từ 2004-2019 mực nước tăng liên tục trừ năm 2015 mực nước giảm đột biến năm 2015 xem năm hạn hán từ trước đến Nhiệt độ: Theo kịch RCP4.5, vào kỷ, nhiệt độ trung bình năm khu vực Tây Nguyên Nam Bộ) 1,3÷1,4oC đến cuối kỷ từ 1,7÷1,9oC Xâm nhập mặn Từ năm 2014 tượng El Nino phát triển mạnh vài thập kỷ qua gây nắng nóng khơ hạn nhiều vùng khác mùa khô làm mặn xâm nhập sâu vào nội đồng tác động tiêu cực đến chất lượng nguồn nước mặt, nước ngầm làm cho đời sống sinh hoạt sản xuất người dân TP gặp nhiều khó khăn Lượng mưa: Theo kịch RCP4.5, vào kỷ, lượng mưa năm Nam tăng 20% Đến cuối kỷ, tăng tương tự, vùng 20% mở rộng Mực nước: Theo kịch RCP4.5, vào cuối kỷ 21, khu vực Mũi Kê Gà-Mũi Cà Mau có mực NBD 53 cm (32 cm ÷ 75 cm), trạm Phú An s SG mực nước tăng liên tục từ năm 1977 đến 2019 Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng Kịch BĐKH, NBD Bộ TN&MT xác định yếu tố KTTV tác động đến chế TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ Hình 1: Biến đổi mực nước trạm Phú An sông Sài Gịn từ 1977 đến 2019 3.1 Thiết lập mơ hình tính tốn thủy lực 3.1.1 Giới thiệu sơ lược mơ hình tính tốn thủy lực MIKE 11 HD [11] Trong nghiên cứu sử dụng mơ hình MIKE 11 HD để tính tốn thủy lực hệ thống SĐN-SG, dựa sở giải hệ phương trình Saint Venant, phương trình liên tục (bảo tồn khối lượng) phương trình động lượng (bảo tồn động lượng) với modul: Tính tốn thủy lực HD, mưa - dịng chảy (NAM) chất lượng nước AD (mặn) Sơ đồ tính tốn xây dựng từ tài liệu địa hình (DEM), khí tượng thủy văn, mặn phần sông, kênh rạch hệ thống SĐN-SG Phương trình mơ tả dịng chảy sơng, kênh Hệ phương trình MIKE 11 giải hệ phương trình Saint - Venant dọc theo chiều dòng chảy với số giả thiết chung sau: (i) Nước chất lỏng đồng không nén được, (ii) Dòng chảy chiều; (iii) Độ dốc đáy dọc theo chiều dòng chảy nhỏ (4) Vật chất hòa tan xáo trộn Hệ phương trình Saint - Venant với biến phụ thuộc lưu lượng Q(x,t) mực nước h(x,t) Q h B q x t (3-1) Q Q Q|Q| h gA g 0 t x A x AC R (3-2) Thuật tốn giải Thuật giải hệ phương trình cho bước thời gian từ phương trình (3-1), (3-2) sai phân ẩn khơng hồn tồn cho điểm Q h xen kẽ với Q có h tương ứng tính tốn cho bước thời gian Sự tính tốn lưới hồn tồn tự động dựa yêu cầu Q luôn nằm điểm h khoảng cách điểm h khác Trong MIKE 11, hệ phương trình Saint Venant giải sơ đồ ẩn điểm với tên gọi Abbott-Ionescu Các điều kiện ổn định mơ hình Để mơ hình ổn định xác phải bảo đảm điều kiện sau Địa hình số liệu Địa hình số liệu phải đồng tốt thời gian đo đạc Tiêu chuẩn Courant Điều kiện Courant để chọn khoảng thời gian đồng thời thoả mãn điều kiện Trong cách giải sơ đồ ẩn điểm Abbott không cần hệ số nhỏ Các kết tốt hệ số Cr lên tới từ 10 đến 20 Cr t (V gy ) x (3-3) Trong đó, gy : tốc độ nhiễu loạn (sóng) nhỏ nơi nước nông Tiêu chuẩn Courant thường áp dụng cho sông lòng dẫn Tiêu chuẩn lưu tốc Tiêu chuẩn lưu tốc đòi hỏi phải chọn x, t cho không bị chuyển dời điểm lưới khoảng thời gian: V t x 3.1.2 Phương pháp lập mơ hình Sau hiệu chỉnh mơ hình MIKE 11 HD, thiết lập kiểm định mơ hình mưa - dịng chảy (NAM) ổn định kết nối với mơ hình thuỷ lực, chọn hệ số nhám Maning sau thiết lập mơ hình MIKE 11 AD tính tốn diễn biến mặn với bước thời gian kiểm định hệ số khuyếch tán Sau kiểm định, mơ hình dùng để tính tốn theo kịch BĐKH, NBD 3.1.3 Điều kiện biên điều kiện ban đầu + Biên lưu lượng: TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC Trong sơ đồ tính tốn thuỷ lực sử dụng biên lưu lượng thượng lưu là: Trị An, Dầu Tiếng, Phước Hoà Cần Đăng + Biên mực nước Trong mơ hình sử dụng biên mực nước cửa sông biên mực nước Mộc Hóa sơng Vàm Cỏ Số liệu mực nước triều trạm Vũng Tàu hiệu chỉnh với tương quan Vũng Tàu-Soài Rạp theo liệt tài liệu đo từ CÔNG NGHỆ 23-26/3/2008 (Trung tâm Quy hoạch Thủy lợi chống ngập TP HCM) với thời gian đo 15 phút/1 lần hệ số tương quan tính tốn từ chuỗi tài liệu thực đo phân tích đánh giá sát với thực tế năm 2018, nghiên cứu tính tốn với liệt tài liệu tương quan năm 2008 Trung tâm có hệ số tương quan cao (0,9859) sử dụng tương quan để tính tốn triều biên đầu vào sơng Sồi Rạp 150 100 50 -50 -100 -150 -200 -200 Hình 2: Mực nước đo trạm Vũng Tàu Soài Rạp năm 2008 82 84 82 83 85 80 81 83 187 77 78 79 81 73 83 69 76 79 74 78 71 73 64 67 82 68 77 71 67 74 58 68 66 59 62 69 63 65 62 60 61 51 54 56 58 60 50 61 52 58 49 51 45 53 47 50 41 53 43 37 44 48 33 36 32 35 3644 23 33 35 28 22 25 26 21 23 27 28 10 24 15 26 14 18 21 10 14 18 -4 -1 11 810 16 -2 -1 -16 -4 -2 -13-3 -17 -16 -28 -20 -12 -13 -14 -4 -26 -31 -14 -40 -37 -31 -23 -26 -44 -29 -28 -38 -54 -46 -29 -51 -33 -58 -42 -39 -43 -60 -59 -50 -33-24 -43 -70 -56 -72 -53 -51 -43 -68 -62 -72 -56 -57 -83 -52 -58 -86 -66 -76 -74 -58 -95-85 -70 -65 -68 -84 -99 -79 -72 -71 -64 -82 -98 -73 -90 -110 -70 -84 -80 -74 -108 -76 -77 -84 -110 -96 -90 -120 -121 -102 -92 -122 -92 -108 -98 -128 -98 -96 -132 -112 -106 -134 -107 -105 -135 -106 -142 -109 -108 -145 -136 -143 -146 -118 -120 -139 -120 -150 -149 -141 -153 -119 -127 -143 -153 -156 -155 -145 -127 -156 -133 -139 -130 -154 -160 -135 -152 -144 -140 -148 -147 -165 -144 -161 -156 -152 -150 -100 -50 50 y = 1.0646x + 25.833 R2 = 0.9859 Series1 Linear (Series1) 100 Hình 3: Tương quan mực nước trạm Vũng Tàu Soài Rạp năm 2008 H Soài Rạ p = H Vũ ng Tàu x 1,0646 + 25,833 (cm) vớ i R2 = 0,9859 + Điều kiện ban đầu: Mực nước ban đầu toàn hệ thống SĐN-SG lấy thời điểm bắt đầu tính theo số liệu thực đo trạm thuỷ văn Sử dụng mực nước thực đo trạm đo để nội suy tuyến tính đến nút tính tốn mơ theo khoảng cách nút Còn lưu lượng đầu đoạn cuối đoạn ban đầu khúc sơng tính tốn từ lưu lượng thực đo trạm thuỷ văn dựa tỷ số phân chia lưu lượng trung bình nhánh sơng, với giả thiết chế độ dịng chảy thời điểm ban đầu ổn định 3.1.4 Hệ số nhám Maining Căn theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10716:2015 ISO 1070:1992 điều kiện sửa đổi 1:1887 từ kết thí nghiệm mơ hình vật lý kinh nghiệm thực tế nên chọn độ nhám vùng thượng nguồn khoảng 0,030-0,035; vùng hạ lưu khoảng 0,020-0,030 3.1.5 Kiểm định mơ hình tính tốn thủy lực MIKE 11 HD Kiểm định mơ hình thủy lực với số liệu đo thủy văn năm 2014 Để xây dựng sơ đồ điều kiện biên không gian, thời gian, điều kiện ban đầu để hiệu chỉnh mô hình lấy theo số liệu đo trạm thủy văn Quốc gia Bảng 3: Thơng số phân tích hiệu chỉnh mực nước năm 2014 TT Trạm Nhà Bè Phú An Biên Hòa Bến Lức Sơng Đồng Nai Sài Gịn Đồng Nai Vàm Cỏ Đông Loại WL WL WL WL Hệ số tương quan 0,977 0,987 0,980 0,982 Sai số đỉnh (%) -0,024 0,050 0,243 -0,063 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Kết kiểm định thủy lực trạm thủy văn quốc gia vào năm 2014 cho thấy kết mô tương đồng so với thực đo trạm, sử dụng mơ hình để tính tốn thủy lực ứng dụng kết để tính tốn XNM Kiểm định mơ hình thủy lực theo số liệu thực đo năm khác Để bảo đảm cho mơ hình ổn định tiến hành kiểm định cách tương tự với nhiều dãy số liệu thực đo khác năm như: Số liệu 22 trạm đo tăng cường năm 2009; Số liệu đo trạm thủy văn Quốc Gia năm 2015, năm xem có lượng mưa thấp vòng 40 năm (các trạm Nhà Bè, Phú An, Biên Hòa Bến Lức); Số liệu đo trạm Kênh Xáng Bình Chánh vào tháng 11/2019 (mùa khô) tháng 5/2020 (mùa mưa) Kết kiểm định mực nước lưu lượng tính tốn với số liệu thực đo cho thấy mơ hình thủy lực mơ trùng hợp với kết đo đạc Như mơ hình đảm bảo độ tin cậy để mơ chế độ thủy văn SĐN-SG sử dụng để tính tốn thủy lực, XNM theo kịch BĐKH, NBD 3.2 Thiết lập mơ hình mike 11 ad tính tốn xâm nhập mặn 3.2.1 Cơ sở lý thuyết sơ đồ giải toán xâm nhập mặn Phương trình Phương trình chiều cho bảo tồn vật chất hịa tan phương trình chiều đối lưu khuếch tán có dạng: AC QC C AD AKC C q t x x x Các điều kiện biên điều kiện ban đầu Điều kiện ban đầu: Nguồn thời điểm t=0 Điều kiện biên: Biên giới hạn kín: C 0 x (3.1) (3.2) Biên giới hạn mở: 2C 0 x (3.3) Với dòng vào: C Cbf (Cout Cbf )e tmix Kmix (3.4) Cbf: Hàm lượng biên giới hạn; Cout: Hàm lượng biên giới hạn lúc hốn đổi dịng dịng vào; Kmix:Thang kết hợp với hỗn hợp nước tiếp nhận tmix: Thời gian từ lúc thay đổi dòng chảy Các điều kiện ổn định mơ hình a) Hệ số Peclet Độ ổn định sơ đồ giải mơ hình đối lưu khuếch tán phụ thuộc vào hệ số Peclet Pe V x 2 D (3.5) V: Vận tốc; x Khoảng cách điểm tính tốn; D Hệ số khuếch tán b)Hệ số Courant Cr = V Trong đó: C: nguồn chất (kg/m3); D: hệ số khuếch tán (m2/s); A: Diện tích mặt cắt (m2); K: Hằng số phân rã tuyến tính (1/s); C2: Nguồn bổ sung (kg/m3); q: Lượng nhập khu (m3/m2.s) Những giả định phương trình đối lưu khuếch tán là: (i) Vật chất xáo trộn mặt cắt; (ii) Chất hòa tan bảo toàn phân rã bậc 1; (iii) Áp dụng định luật Fick nghĩa tán xạ tỷ lệ với hàm lượng khuếch tán t 1 x (3.6) Trong tính tốn mặn bước thời gian t giảm nhiều lần so với bước thời gian tính tốn thủy lực tính tốn thủy lực khơng bị giới hạn điều kiện lưu tốc 3.2.2 Kiểm định mơ hình MIKE 11 AD TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC Năm 2015 mùa khơ năm 2016 mặn xâm nhập sâu có S max cao TPHCM vòng 40 năm nên chọn làm để tính tốn mặn so sánh với năm khác Kết hiệu chỉnh mặn cho thấy có tương đồng mơ thực đo độ lớn pha tháng Đơng-Xn năm 2015 nhiều vị trí, có nhà máy nước sinh hoạt Hịa Phú (sơng SG) Hóa An (sơng ĐN) nên sử dụng để tính tốn cho kịch BĐKH, NBD khu vực TP HCM Từ kết mô thủy lực mặn tính tốn XNM vùng hạ lưu SĐN-SG trường hợp CTTL trạng, khí hậu trạng CTTL trạng tác động BĐKH, NBD 3.2.3 Tính tốn XNM điều kiện CTTL trạng khí hậu trạng Cho đến nay, TPHCM xây dựng khoảng 45 hệ thống CTTL với khoảng 2.000 km đê bao, bờ bao, khoảng 2.104 CTTL nhỏ, thủy lợi nội đồng phục vụ SXNN với tổng chiều dài 1.234,25km; đó, có 676,75km CTTL kiên cố hóa (hệ thống CTTL Kênh Đơng Củ Chi) với tổng diện tích tưới 96.500,4 tiêu 50.842,8 Tuy nhiên đến phần tác động BĐKH, NBD, phần tác động người nên nhiều CTTL hư hỏng, xuống cấp khơng cịn đáp ứng mục tiêu ban đầu 3.2.4 Diễn biến XNM điều kiện CTTL trạng khí hậu trạng Kết tính tốn từ mơ hình MIKE 11 AD cho thấy diễn biến mặn sơng SG, có đoạn từ mũi Đèn đỏ đến nhà máy nước Tân Hiệp, Hóc Mơn phụ thuộc hoàn toàn vào xả nước đẩy mặn từ hồ Dầu Tiếng, nên nồng độ mặn tới nhà máy nước Tân Hiệp 0,25 g/l đảm bảo cho việc lấy nước sinh hoạt sản xuất Khi triều cường, mặn xâm nhập sâu vào nội vùng TP chủ yếu theo hướng từ cửa CƠNG NGHỆ Sồi Rạp đến mũi Nhà Bè sâu theo kênh Ông Lớn, Cần Giuộc… thuộc quận huyện Nhà Bè Ngoài ra, hướng XNM khác vào huyện Bình Chánh từ phía sơng Sồi Rạp qua Vàm Cỏ Đơng truyền theo kênh Bến Lức Chợ Đệm hay kênh An Hạ vào đến vùng nơng nghiệp phía bên huyện Tại vị trí sơng SG Phú An, mũi Đèn đỏ nồng độ mặn vượt mức 4g/l cịn xâm nhập sâu lên phía thượng lưu với nồng độ mặn lớn 0,25g/l ảnh hưởng tới trình lấy nước phục vụ cho sinh hoạt, dự báo khả mặn cao xâm nhập vào sông SG hồ Dầu Tiếng xả nước xuống hạ du đẩy mặn giúp cho việc lấy nước để phục vụ sản xuất sinh hoạt cho TP ổn định Dựa kết tính tốn XNM điều kiện năm 2015, xác định Smax 2g/l lên đến Thanh Đa Smax 4g/l đến kênh Bến Lức Chợ Đệm ảnh hưởng đến SXNN quanh khu vực huyện Bình Chánh Trong năm 2015 mặn mô sông kênh, rạch cho thấy, Thanh Đa, kênh Bến Lức Chợ Đệm, kênh thuộc huyện Bình Chánh có thời gian XNM 1g/l 60 ngày Tại kênh Vàm Thuật mặn 1g/l trì thời gian khoảng ngày Kiểm chứng lại cho thấy kết mô thực tế mặn năm 2015 trùng hợp với 3.2.5 Diễn biến XNM điều kiện CTTL trạng tác động BĐKH Vào năm 2015 nồng độ mặn trạm bơm Hịa Phú 0,2‰ Hóa An 0,1‰ So với số liệu giai đoạn từ 2008-2013 nồng độ mặn Hịa Phú Hóa An 0,12‰ 0,06‰ nồng độ mặn tăng lên Theo Công ty cấp nước SG từ 12-16/3/2016, độ mặn trạm bơm Hòa Phú s SG (cấp nước thô cho Nhà máy Tân Hiệp) nhiều thời điểm vượt ngưỡng theo tiêu chuẩn Bộ Y tế nên TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ trạm bơm phải ngưng hoạt động nhiều (tiêu chuẩn cho phép ≤ 0,5‰) Tình trạng lặp lại năm 2019 trạm bơm nước thơ Hịa Phú Nhà Bè độ mặn Smax tăng 30-40% so với kỳ năm 2018 tăng 80% so với nhiều năm gần Hình 4: Nồng độ mặn đo Hóa An (sơng Đồng Nai) mùa khơ năm 2015 Hình 5: Nồng độ mặn đo Hịa Phú (sơng Sài Gịn) mùa khơ năm 2015 Hình 6: Nồng độ mặn mùa khơ năm 2015 Hình 7: Thời gian nồng độ mặn 1g/l mùa khơ năm 2015 Phân tích tài liệu đo mặn từ dự án [4] cho kết sau: Bảng 4: Các đặc trưng độ mặn (‰) từ 2015 - 31/5/2020 trạm đo [4] TT Vị trí Mũi Nhà Bè Phà Cát Lái Phà Thủ Thiêm Cầu Ơng Thìn Cống Kênh C-Chợ Đệm Đặc trưng BQ Max Min BQ Max Min BQ Max Min BQ Max Min BQ Max Min Đặc trưng 2015 3,88 14,54 0,06 1,73 10,23 0,04 1,29 7,00 0,10 3,95 12,78 0,39 2,37 7,62 0,29 Đặc trưng 2016 4,92 15,20 0,05 2,84 11,25 0,04 2,12 8,09 0,07 5,12 14,79 0,36 3,14 8,75 0,28 Đặc trưng 2017 2,23 9,68 0,05 0,89 4,72 0,01 0,64 3,53 0,05 2,18 8,67 0,16 1,03 3,75 0,14 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 Đặc trưng 2018 2,06 7,33 0,05 0,87 3,88 0,04 0,50 2,68 0,08 2,43 7,83 0,15 1,17 3,75 0,33 Đặc trưng 2019 3,64 10,11 0,07 1,92 5,72 0.03 1,27 4,37 0,09 3,46 9,58 0.15 1,90 5,18 0.34 Đặc trưng 2020 * 3,97 4,21 3,34 1,66 1,79 1,55 2,33 3,41 1,92 5,59 6,78 4,78 3,28 3,67 3,05 Đặc trưng TBNN 3,41 13,10 0,08 2,15 8,10 0,00 1,54 7,90 0,00 3,78 14,30 0,05 1,14 8,10 0,02 KHOA HỌC TT Đặc trưng Vị trí Kênh +K An Hạ Xáng BQ Max Min Đặc trưng 2015 0,86 3,49 0,10 Đặc trưng 2016 1,44 5,54 0,04 Đặc trưng 2017 0,31 1,58 0,03 Đặc trưng 2018 0,33 1,49 0,07 CÔNG NGHỆ Đặc trưng 2019 0,51 1,81 0.01 Đặc trưng 2020 * 0,57 0,63 0,47 Đặc trưng TBNN 0,46 4,80 0,00 Ghi chú: *: Từ 01/01 đến 31/5/2020 Trong điều kiện BĐKH, NBD đến năm 2030, mực NBD lên khoảng 12cm so với mặn xâm nhập sâu sơng thuộc hệ thống SĐN-SG Hình 8: Diễn biến xâm nhập mặn sơng Sài Gịn theo kịch Hình 9: Diễn biến XNM Mũi Nhà Bè theo kịch - Khi triều từ kênh rạch phía Nam lên dọc sông từ Mũi Đèn đỏ lên đến Nhà máy nước Tân Hiệp (s SG) độ mặn gia tăng đỉnh chân theo kịch BĐKH, NBD Năm Kết tính tốn cho thấy điều kiện BĐKH, NBD năm 2030 2050 độ mặn sông tăng lên so với trạng Tại vùng cửa SĐN-SG phần lớn kênh rạch huyện Cần Giờ, xã phía Nam huyện Nhà Bè, độ mặn tăng đáng kể so với trạng, phía thượng lưu độ mặn giảm dần hai vị trí Mũi Nhà Bè Cát Lái (sơng ĐN) độ mặn tăng lên đáng kể với đỉnh mặn tăng cao chân mặn thay đổi nên mức độ XNM vào kênh rạch vùng nội đồng mạnh so với năm 2015 Hình 10: Diễn biến XNM Cát Lái theo kịch 2030 độ mặn tăng từ -17% so với trạng đến năm 2050 độ mặn tăng gấp lần so với năm 2030 từ 10 đến 34% Bảng 5: Độ mặn Smax vị trí sơng Sài Gịn theo kịch (g/l) Vị trí NMN Tân Hiệp Vàm Thuật Phú An Mũi Đèn đỏ 2015 0,16 1,21 2,60 5,7 2030 0,19 1,34 2,69 5,81 - Ở khu vực phía Tây thành phố, theo hướng Chênh lệch 19% 11% 3,5% 1,9% 2050 0,22 1,50 2,88 5,91 Chênh lệch 37,5% 23,9% 10,7% 3,7% từ sông Vàm Cỏ lên độ mặn gia tăng đáng kể TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ vào thời kỳ BĐKH, NBD Tại kênh XángAn Hạ cống kênh C kênh Bến Lức, độ mặn gia tăng cao so với trạng Đây vùng SXNN nên cần phải xây dựng vận hành hợp lý cơng trình kiểm soát mặn để ngăn XNM vào vùng sản xuất; Kết mô độ mặn Smax ứng với điều kiện BĐKH, NBD năm 2030 2050 cho thấy mức độ XNM lớn với ranh mặn 0,25g/l s SG không vượt khu vực lấy nước nhà máy nước Tân Hiệp với nồng Hình 11: So sánh nồng độ mặn 1g/l theo trạng năm 2030, 2050 3.3 Đề xuất giải pháp ứng phó với xâm nhập mặn Để chủ động ứng phó với XNM, nghiên cứu đề xuất thực dự án ”Xây dựng hệ thống quan trắc mặn, giám sát chất lượng nước tự động thiết lập mô hình tính tốn dự báo XNM (ASWQM) khu vực TPHCM” theo mơ hình tỉnh Trà Vinh Bến Tre xây dựng hoàn thành giảm thiểu nhiều thiệt hại XNM gây nên Trà Vinh tỉnh ĐBSCL hoàn thành dự án: “Xây dựng hệ thống quan trắc dự báo độ mặn giám sát chất lượng nước tự động” để cung cấp thông tin, dự báo độ mặn kịp thời thông tin chất lượng nước (CLN) cho vùng SXNN, nuôi trồng thủy sản (NTTS) quan chức 10 độ 4g/l kênh rạch thuộc khu vực phía Nam thành phố huyện Nhà Bè, phần huyện Bình Chánh quận 7, 4, bị nhiễm mặn Thời gian XNM ứng với kịch BĐKH gia tăng với ranh mặn 1g/l xâm nhập khu vực phía Nam thành phố huyện Bình Chánh khoảng thời gian 90 ngày số khu vực quận 2, ranh mặn 1g/l xuất khoảng 60 ngày vào mùa khơ Hình 12: Nồng độ mặn kênh rạch ứng với năm 2030 định ngắn hạn, dài hạn hợp lý nhằm ứng phó kịp thời với XNM BĐKH, NBD gây nên Dự án xây dựng: (i) 20 trạm quan trắc độ mặn CLN tự động; (ii) Thiết lập cấu trúc tảng liệu hệ thống phần mềm dự báo độ mặn chia sẻ thông tin (tại Trung tâm xử lý số liệu) (iii) Phát triển liệu hệ thống phần mềm dự báo độ mặn chia sẻ thơng tin khơng Trà Vinh mà cịn với địa phương khác Tổng kinh phí thực dự án khoảng 15 tỷ đồng Sau tỉnh Bến Tre xây dựng ASWQM với 20 trạm quan trắc Trà Vinh Hệ thống ASWQM công trình mang lại lợi ích kinh tế cao cho vùng SXNN NTTS, quan quản lý, nghiên cứu môi trường nước, hệ sinh thái nhằm giảm rủi ro TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 66 - 2021 KHOA HỌC thiệt hại tăng hội cho hoạt động thích ứng điều kiện BĐKH, NBD Hiện Công ty TNHH MTV Quản lý khai thác CTTL Trà Vinh kiểm sốt tình hình hạn, mặn qua hệ thống ASWQM, tập trung thực số giải pháp ứng phó: - Khi ASWQM quan trắc dự báo độ mặn >1 ‰ kênh rạch chính, đóng triệt để cống đầu mối nội đồng mở cửa lấy nước phịng chống khơ, hạn độ mặn giảm