2.2.2.1. Phương pháp đo mặn, chế độ đo mặn
Quá trình đo mặn đƣợc thực hiện bởi công ty khai thác CTTL Xuân Thủy – Thị trấn Ngô Đồng, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định. Phƣơng pháp đo mặn, chế độ đo mặn đã đƣợc thống nhất và áp dụng trên toàn bộ hệ thống thủy nông của công ty:
Vị trí và phƣơng pháp lấy mẫu:
Thuỷ trực lấy mẫu
Ở các trạm thuỷ văn cấp I, II có đo mặn, đƣờng thuỷ trực lấy mẫu trùng đƣờng thuỷ trực đo lƣu tốc.
Ở trạm thuỷ văn cấp III (các trạm thuỷ văn đo mặn), thuỷ trực đƣợc bố trí ở những vị trí có dòng chảy rõ rệt, vị trí dòng chính, đa số trùng với thuỷ trực đo lƣu tốc. Nếu giả sử không trùng nhau, ta xác định thuỷ trực đại biểu đo mặn nhƣ sau:
Đo một số lần độ mặn đặc trƣng (lớn nhất, nhỏ nhất, trung bình) trên toàn bộ mặt cắt ngang.
Tính độ mặn bình quân mặt ngang Smn.
Chọn một số đƣờng thuỷ trực độ mặn, sau đó tính độ mặn bình quân thủy trực Stt
Lập quan hệ Smn và Stt, chọn tiếp tuyến đại biểu với quan hệ có sai số bé nhất.
Vị trí điểm lấy mẫu trên thuỷ trực
Có 2 phƣơng pháp chọn vị trí lấy mẫu trên thủy trực: phƣơng pháp 3 điểm hoặc 6 điểm.
Phƣơng pháp 3 điểm gồm các điểm: mặt; 0,5h; đáy.
Phƣơng pháp 6 điểm gồm các điểm: mặt; 0,2h; 0,4h; 0,6h; 0,8h; đáy. Thông thƣờng ta chọn phƣơng pháp đo 3 điểm vì sai số giữa hai phƣơng pháp trên không đáng kể.
Dụng cụ lấy mẫu
Chai có nút hoặc dụng cụ lấy bùn cát kiểu ngang.
61
Chế độ đo mặn.
Lấy mẫu nƣớc mặn thƣờng tiến hành vào mùa nƣớc cạn hàng năm. Đối với từng vùng khác nhau thì mùa nƣớc cạn cũng khác nhau.
Lấy mẫu cần căn cứ vào chế độ thuỷ triều mà quy định chế độ đo cụ thể vào kỳ triều đặc trƣng. Đo mặn cần tiến hành sao cho thu đƣợc độ mặn lớn nhất và nhỏ nhất, mỗi lần đo từ 1 - 2 giờ từ chân triều đến đỉnh triều.
Khi mực nƣớc triều lên nhanh thì khoảng 15-20 phút đo mặn 1 lần.
Phƣơng pháp xác định độ mặn
Độ mặn đƣợc đo bằng máy đo mặn cầm tay.
Hình 2.14. Máy đo mặn
Nguyên lý đo của máy: Nguyên lý đo độ mặn của máy dựa trên phƣơng pháp đo độ dẫn điện của dung dịch. Muối trong dung dịch tồn tại ở dạng ion Sodium (Na+) và ion Chloride (Cl-). Khi số lƣợng ion Sodium và ion Chloride tăng lên, độ dẫn điện của dung dịch cũng tăng lên tƣơng ứng với độ tăng của nồng độ muối. Sử dụng nguyên lý này, độ mặn đƣợc xác định bằng cách tính toán độ dẫn điện của dung dịch mẫu.
Sử dụng thực tế: Nhúng đầu cảm biến vào trong dung dịch cần đo, cẩn thận không đƣợc nhúng ngập quá điểm đánh dấu "Water Line", nằm ở mặt sau của thiết bị. Nếu nhúng ngập qua điểm này, nƣớc sẽ vào trong thiết bị làm hƣ hỏng. Kiểm tra
62
chắc chắn rằng đầu cảm biến đƣợc nhúng hoàn toàn trong dung dịch để đạt đƣợc kết quả đo chính xác nhất.
Máy cần khoảng 10 giây để nhiệt độ ổn định.Vui lòng đợi cho đến khi nhiệt độ ổn định. Sau kho nhiệt độ ổn định, nhấn phím MODE để chuyển sang đo độ mặn (Salinity).
Đợi khoảng 10 giây cho giá trị độ mặn ổn định, đọc giá trị độ mặn trên màn hình. Nhấn phím MODE một lần nữa để chuyển sang đo tỉ trọng (Specific Gravity), nếu cần thiết. Đợi khoảng 10 giây cho giá trị tỉ trọng ổn định, đọc giá trị tỉ trọng trên màn hình.
2.2.2.2. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu
2.2.2.2.1. Thu thập và lựa chọn số liệu
Số liệu về đo mặn đƣợc sử dụng trong luận văn đƣợc cung cấp từ Công ty TNHH khai thác CTTL Xuân Thủy. Số liệu mặn khai thác dựa trên việc đo mặn trực tiếp tại các cống tƣới lấy nƣớc phục vụ cho sản suất nông nghiệp huyện Giao Thủy: Cống Ngô Đồng, Cống Cồn Nhất, Cống Cồn Năm.
Công ty khai thác nƣớc và quản lý các cống của công ty theo bản đồ hiện trạng hệ thống cống CTTL huyện Giao Thủy – Xuân Trƣờng.
63
Hình 2.15. Bản đồ hiện trạng hệ thống CTTL do công ty khai thác CTTL Xuân Thủy – tỉnh Nam Định quản lý
Từ các số liệu thu thập đƣợc, học viên đã lựa chọn số liệu mặn các năm để xử lý căn cứ theo các tiêu chí sau:
Hình 2.16. Quá trình chọn lọc số liệu xử lý Tính đầy đủ (lựa chọn các năm mà tất cả các cống đều có số liệu) Căn cứ các năm có dữ liệu ảnh viễn thám (chọn những năm có dữ liệu ảnh VT) CHỌN LỌC Các năm đƣợc lựa chọn: 1989; 1995; 2003; 2007; 2010; 2012 Cống Ngô Đồng Cống Cồn Nhất Cống Cồn Năm
64
Số liệu thống kê đo mặn tại cống Ngô Đồng, Cồn Nhất, Cồn Năm các năm 1989, 1995, 2003, 2007, 2010, 2012 đã đƣợc học viên lựa chọn để xử lý.
2.2.2.2.2. Xử lý số liệu.
Số liệu thống kê đo mặn tại các cống qua các năm là số liệu chép tay.
Học viên đã lập biểu mẫu nhập số liệu và số hóa toàn bộ dữ liệu mặn thu thập đƣợc của các năm lựa chọn nghiên cứu.
65
Bảng 2.4. Số liệu đo thuỷ nông cống Cồn Nhất tháng 12 - 2007
Cồn Nhất _2007_tháng 12 Ngày khi mở cống khi đóng cống h(cm) max h(cm) min S max số giờ mở cống giờ Htl Hhl S Giờ Htl Hhl S 1 3h 30 30 0,2 6h30 120 75 0,6 170 -45 6,2 2 35 0,15 150 -40 5,6 3 35 0,15 110 -25 2,0 4 4h30 30 30 0,1 9h 80 60 0,7 95 10 2,0 5 40 0,1 90 -25 1,7 6 35 0,3 140 -25 9,2 7 21h 35 35 0,5 22h30 85 55 0,9 150 -40 9,0 8 21h30 30 30 0,4 0h30 105 160 -40 9,6 9 22h30 35 35 0,4 2h00 120 65 0,7 180 -45 8,2 10 23h30 40 40 0,3 2h30 125 85 0,6 180 -50 8,0 11 90 0,6 180 -55 7,5 12 0h15 35 35 0,25 3h15 120 85 0,6 175 -55 6,8 13 35 0,25 180 -50 5,7 14 30 0,2 70 -50 6,1 15 25 0,15 175 -50 3,8 16 2h 25 25 0,15 5h00 110 75 0,6 180 -50 4,5 17 3h 30 30 0,2 7h30 115 50 0,6 145 -40 2,1 18 3h30 35 35 0,15 8h30 100 75 0,5 120 -30 1,0 19 4h30 35 35 0,15 9h30 90 70 0,5 100 -25 0,9 20 30 0,15 115 -10 1,5 21 3h 30 0,2 140 -40 6,5 22 30 0,25 180 -45 8,7 23 27 0,3 190 -55 9,2 24 23h00 27 27 0,2 2h30 150 210 -55 18,5 25 150 105 0,6 210 -55 18,5 26 0h10 50 50 0,25 2h10 120 85 0,7 205 -60 19,0 27 1h 55 55 0,2 2h00 100 70 0,7 210 -60 19,0 28 1h45 55 55 0,2 8h30 155 115 0,65 195 -65 11,0 29 3h30 65 65 0,3 8h00 150 120 0,7 160 -50 1,7 30 3h30 60 60 0,2 7h00 120 85 0,7 135 -40 3,6 31 3h45 85 85 0,2 6h30 85 70 0,7 105 -30 3,6
66
Số liệu sau khi số hóa sẽ đƣợc tổng hợp lại theo các bảng giá trị độ mặn từng năm tại các cống có dạng nhƣ sau:
Bảng 2.5. Số liệu độ mặn cống Cồn Nhất năm 2007 Năm 2007 Cồn Nhất Tháng Độ mặn Mở cống Độ mặn Đóng cống Độ mặn Lớn nhất Tháng 10 Tháng 11 0,03 0,08 4,64 Tháng 12 0,24 0,48 7,12 Tháng 1 0,31 0,61 10,18 Tháng 2 0,28 0,58 5,69 Tháng 3 0,50 0,69 6,86 Tháng 4 0,13 0,55 10,08 Tháng 5 0,13 0,48 2,05 Tháng 6 Trung bình 0,23 0,50 6,66
Nguồn số liệu mặn thu thập và xử lý ở trên là cơ sở để học viên đánh giá sự biến động độ mặn trên hệ thống thủy nông huyện Giao Thủy qua các năm nghiên cứu.
2.2.2.3. Thành lập bản đồ hệ thống kênh tưới tiêu và cống tưới
Từ bản đồ hiện trạng Hệ thống công trình thủy lợi do công ty khai thác CTTL Xuân Thủy cấp, học viên đã tiến hành số hóa nhƣ sau:
67
Hình 2.17. Sơ đồ thành lập bản đồ hệ thông CTTL huyện Giao Thủy
Việc số hóa bản đồ hệ thống công trình thủy lợi huyện Giao Thủy với các lớp dữ liệu nói trên là tiền đề cho các nghiên cứu sâu hơn đối với quá trình xâm nhập mặn diễn ra trên hệ thống kênh tƣới tiêu nội đồng của huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định.
Đề tài đã áp dụng các phƣơng pháp nghiên cứu nêu trên và đã thu đƣợc một số kết quả nhất định:
- Tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất các năm 1989, 1995, 2003, 2007, 2010; - Tập bản đồ biến động sử dụng đất các giai đoạn: 1989-1995, 1995-2003, 2003-2007, 2007-2010, 1989-2010;
- Phân tích hiện trạng, diễn biến biến động sử dụng đất qua các năm;
- Thành lập cơ sở dữ liệu hệ thống kênh, cống thủy lợi khu vực nghiên cứu trên cơ sở ứng dụng GIS;
- Phân tích diễn biến xâm nhập mặn tại huyện Giao Thủy từ năm 1989 – 2012;
Các kết quả nghiên cứu của luận văn đƣợc trình bày cụ thể trong chƣơng 3.
Vùng tƣới tiêu (theo các cống) Nắn ảnh Đƣờng (hệ thống kênh, mƣơng) Bản đồ Ảnh hiện trạng hệ thống công trình thủy lợi
Các lớp Dữ liệu vector Số hóa
Điểm (Hệ thống Cống)
Bản đồ Hệ thống công trình thủy lợi huyện Giao Thủy
68
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI ĐỘ MẶN 3.1.1. Kết quả đánh giá biến đổi độ mặn trên sông 3.1.1. Kết quả đánh giá biến đổi độ mặn trên sông
Giá trị độ mặn lớn nhất đo đƣợc tại các cống phản ánh diễn biến thay đổi độ mặn trên đoạn sông Hồng chảy qua địa bàn huyện Giao Thủy. Từ các số liệu thu thập đƣợc, thông qua quá trình số hóa, xử lý và biên tập của học viên cho kết quả là các bảng giá trị thống kê sau:
Bảng 3.1. Độ mặn trung bình các tháng có mặn tại các cống năm 1989
Đơn vị: ‰ Tên cống Tháng (năm 1989) 10 11 12 1 2 3 4 5 6 Cồn Năm 6,96 12,57 18,27 15,96 10,95 10,15 2,35 Cồn Nhất 5,57 8,97 2,84 0,60 3,72 0,83 Ngô Đồng 2,87 7,72 4,57 4,29 4,73 6,76 7,92
Bảng 3.2. Độ mặn trung bình các tháng có mặn tại các cống năm 1995
Đơn vị: ‰ Tên cống Tháng (năm 1995) 10 11 12 1 2 3 4 5 6 Cồn Năm 6,32 18,80 11,93 13,05 12,38 9,36 10,50 Cồn Nhất 5,72 5,98 6,06 6,03 4,61 Ngô Đồng 7,27 7,30 8,42 5,56 7,53 5,96 4,02
Bảng 3.3. Độ mặn trung bình các tháng có mặn tại các cống năm 2003
Đơn vị: ‰ Tên cống Tháng (năm 2003) 10 11 12 1 2 3 4 5 6 Cồn Năm 8,15 13,21 11,73 12,70 13,67 13,70 Cồn Nhất 3,60 7,81 8,16 8,09 6,74 6,24 4,48 Ngô Đồng 5,26 5,92 7,75 10,54 10,13 5,61 5,25
69
Bảng 3.4. Độ mặn trung bình các tháng có mặn tại các cống năm 2007
Đơn vị: ‰ Tên cống Tháng (năm 2007) 10 11 12 1 2 3 4 5 6 Cồn Năm 14,80 17,00 18,00 15,92 17,78 11,67 8,73 5,79 Cồn Nhất 4,64 7,12 10,18 5,69 6,86 10,08 2,05 Ngô Đồng 8,56 10,74 14,20 7,29 6,31 2,13
Bảng 3.5. Độ mặn trung bình các tháng có mặn tại các cống năm 2010
Đơn vị: ‰ Tên cống Tháng (năm 2010) 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 Cồn Năm 17,00 20,81 17,22 21,30 21,94 14,89 9,75 6,02 Cồn Nhất 0,98 11,27 17,65 20,75 15,46 20,03 18,07 6,78 3,11 1,40 Ngô Đồng 7,21 5,67 16,56 9,59 16,34 12,92 4,98 2,26
Bảng 3.6. Độ mặn trung bình các tháng có mặn tại các cống năm 2012
Đơn vị: ‰ Tên cống Tháng (năm 2012) 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 Cồn Năm 10,59 14,19 19,49 18,19 16,28 13,99 12,77 6,81 Cồn Nhất 7,81 8,47 12,22 10,10 8,44 5,37 3,40 1,41 Ngô Đồng 6,40 5,83 12,48 10,77 10,38 8,76 6,37 Sự biến đổi giá trị độ mặn trung bình và giá trị độ mặn lớn nhất theo tháng tại các cống đƣợc thể hiện trong các biểu đồ sau:
70
Cống Cồn Năm Cống Cồn Nhất Cống Ngô Đồng
Hình 3.1. Biểu đồ giá trị độ mặn trung bình và giá trị độ mặn lớn nhất tại các cống năm 1989
Cống Cồn Năm Cống Cồn Nhất Cống Ngô Đồng
71
Cống Cồn Năm Cống Cồn Nhất Cống Ngô Đồng
Hình 3.3. Biểu đồ giá trị độ mặn trung bình và giá trị độ mặn lớn nhất tại các cống năm 2003
Cống Cồn Năm Cống Cồn Nhất Cống Ngô Đồng
72
Cống Cồn Năm Cống Cồn Nhất Cống Ngô Đồng
Hình 3.5. Biểu đồ giá trị độ mặn trung bình và giá trị độ mặn lớn nhất tại các cống năm 2010
Cống Cồn Năm Cống Cồn Nhất Cống Ngô Đồng
73
Đánh giá chung:
Qua các hình từ 3.1 cho đến hình 3.6 cho thấy, độ mặn tại các cống dọc sông có xu thế biến đổi theo các mùa: mặn chỉ xuất hiện trong mùa kiệt, dao động từ tháng 10 năm trƣớc cho đến tháng 5, tháng 6 của năm sau. Độ mặn thay đổi mạnh từ tháng 11 năm trƣớc đến tháng 5 năm sau, tăng dần từ đầu mùa đến giữa mùa rồi lại giảm dần tới cuối mùa (tháng 5 hoặc tháng 6).
Sự thay đổi độ mặn chịu sự chi phối của nguồn nƣớc ngọt trong sông do thƣợng nguồn các sông mang đến. Cụ thể, khi mùa lũ đã chấm dứt, lƣợng nƣớc trữ trên sông vẫn còn phong phú nên mặc dù độ mặn đã bắt đầu xâm nhập nhƣng ở mức độ thấp (tháng 10, tháng 11); vào giữa và cuối mùa cạn, là lúc lƣợng nƣớc ngọt từ thƣợng nguồn về đã cạn kiệt nhất nên độ mặn lớn nhất thƣờng xảy ra trong thời kỳ này (tháng 12 cho đến tháng 3 năm sau). Khi kết thúc mùa cạn, lƣợng nƣớc thƣợng nguồn bắt đầu đƣợc tăng cƣờng vào đầu mùa lũ, vì vậy, độ mặn đã bị đẩy dần ra phía biển.
Độ mặn lớn nhất hàng năm đo đƣợc tại các cống thƣờng xuất hiện vào các tháng 1, tháng 2, tháng 3. Giá trị độ mặn lớn nhất qua các năm tại cống Ngô Đồng là 27,8 ‰ đo đƣợc vào ngày 26/01/2012. Tại cống Cồn Nhất là 29‰ đo đƣợc vào ngày 04/01/2010. Tại cống Cồn Năm là 29,5 ‰ đo đƣợc vào ngày 27/02/2010 và ngày 11/01/2012.
Diễn biến xâm nhập mặn đang có xu hƣớng kéo dài hơn. Các năm từ 1989 đến 2007 mặn chỉ kéo dài đến hết tháng 5, nhƣng vào các năm 2010 và 2012, nhiễm mặn đã xuất hiện vào tháng 6, tháng 7. Đây là một xu thế đáng lo ngại, gây ảnh hƣởng trực tiếp đến hoạt động lấy nƣớc tƣới tiêu phục vụ nông nghiệp. Nếu thời gian nhiễm mặn càng kéo dài thì nguy cơ thiếu nƣớc phục vụ cho sản xuất nông nghiệp càng nghiêm trọng.
Các cửa cống trên sông Hồng phản ánh diễn biến mặn theo chiều dài sông: - Cửa Ba Lạt: thuộc xã Giao Hƣơng, huyện Giao Thuỷ, cách biển khoảng 7 km.
74
- Cống Tài: thuộc xã Xuân Tân, huyện Xuân Trƣờng cách biển 21 km. Từ cửa sông Ba Lạt đi về Cống Tài đi qua cống Cồn Năm, cống Cồn Tƣ, cống Cồn Nhất, cống Cồn Nhì và cống Ngô Đồng thuộc huyện Giao Thuỷ.
- Cống Mom Rô: gần ngã ba sông Hồng và sông Ninh Cơ cách cửa biển 34 km.
Đánh giá hiện trạng nhiễm mặn trong các năm nghiên cứu:
Thống kê độ mặn trung bình năm tại các cống từ năm 1989 đến 2012 cho kết quả nhƣ sau:
Bảng 3.7. Độ mặn trung bình năm tại các cống từ năm 1989 đến 2012
Đơn vị: ‰ Năm Tên cống 1989 1995 2003 2007 2010 2012 Cồn Năm 11,03 11,76 12,19 13,71 16,12 14,04 Cồn Nhất 3,75 5,68 6,44 6,66 11,55 7,15 Ngô Đồng 5,55 6,58 7,21 8,21 9,44 8,71
Từ bảng số liệu cho thấy:
- Độ mặn trung bình đo đƣợc tại các cống có xu hƣớng tăng liên tục qua các năm kể từ năm 1989 cho đến năm 2012;
