b) Phương pháp giải của mô hình khuếch tán
3.3.5. Kết quả tính toán
Sử dụng các điều kiện tính toán các mục từ 3.3.1 đến 3.3.3 để tính toán mặn năm 2006, thời kỳ từ tháng I đến tháng IV ứng với các kịch bản A1, A2, A3, A4 cho kết quả nhƣ trình bày dƣới đây.
- Kết quả mô phỏng diễn biến mặn lớn nhất dọc sông trên sông Hồng, sông Ninh Cơ thể hiện ở Hình 3.5 đến Hình 3.12.
-Độ mặn lớn nhất (bảng 3.4, 3.5), số giờ lấy nƣớc (bảng 3.6), bảng biểu đồ
vận hành thời gian đóng mở cống tại các vị trí cống lấy nƣớc điển hình trên sông. -Diễn biến quá trình mặn lớn nhất tại các cống dọc sông Ninh Cơ và sông Hồng đƣợc thể hiện ở Hình 3.13 và 3.14.
-Tổng lƣợng nƣớc lấy qua các cống ở đầu mối từ tháng I-IV của kịch bản hiện trạng và khi có ảnh hƣởng của BĐKH đƣợc trình bày ở bảng 3.7.
- Tỷ lệ biến đổi tổng lƣu lƣợng nƣớc của các kịch bản BĐKH so với kịch bản hiện trạng đƣợc trình bảy ở Bảng 3.8.
-Diễn biến thời gian lấy nƣớc của các cống dọc sông Hồng và sông Ninh Cơ đƣợc thể hiện ở Hình 3.15 và 3.16.
Hình 3. 5. iễn biến quá trình mặn lớn nhất dọc sông ồng phương án hiệntrạng Kịch bản A1- độ gia tăng S R 0cm
Hình 3. 6. iễn biến quá trình mặn lớn nhất dọc sông ồng phương ánĐK năm 2030 – Kịch bản A2- độ gia tăng S R 13cm)
Hình 3. 7. iễn biến quá trình mặn lớn nhất dọc sông ồng phương ánĐK năm 2050– Kịch bản A3- độ gia tăng S R 22cm
Hình 3. 8. iễn biến quá trình mặn lớn nhất dọc sông ồng phương ánĐK năm 2070– Kịch bản A4- độ gia tăng S R 33cm
Hình 3. 9. iễn biến quá trình mặn lớn nhất dọc sông Ninh Cơ phương
án hiện trạng– Kịch bản A1- độ gia tăng S R 0cm
Hình 3. 10.iễn biến quá trình mặn lớn nhất dọc sông Ninh Cơ phương án ĐK năm 2030– Kịch bản A2- độ gia tăng S R 13cm
Hình 3. 11.iễn biến quá trình mặn lớn nhất dọc sông Ninh Cơ phương án ĐK năm 2050– Kịch bản A3- độ gia tăng S R 22cm
Hình 3. 12. iễn biến quá trình mặn lớn nhất dọc sông Ninh Cơ phương án ĐK năm 2070– Kịch bản A4- độ gia tăng SLR 33cm)
Bảng 3. 4. Độ mặn lớn nhất tại các vị tr cống lấy nước trên sông ồng
TT Cống đầu mối KB A1 KB A2 KB A3 KB A4 Hiện trạng 2030 2050 2070 1 Cống số 7 4.69 4.91 5.13 5.44 2 Cống Hạ Miêu 1 7.99 8.30 8.62 9.01 3 Cống Hạ Miêu 2 8.52 8.81 9.11 9.58 4 Cống Cát Xuyên 9.85 10.21 10.58 11.04 5 Cống Liêu Đông 10.73 11.16 11.59 12.16 6 Cống Tài 11.50 11.89 12.30 12.86 7 Cống Ngô Đồng 14.09 14.52 14.96 15.54
Bảng 3. 5. Độ mặn lớn nhất tại các vị tr cống lấy nước trên sông Ninh Cơ
TT Cống đầu mối KB A1 KB A2 KB A3 KB A4 Hiện trạng 2030 2050 2070 1 Cống Chợ Đê 1.65 1.77 1.90 1.95 2 Cống Tây Khu 1.85 1.98 2.12 2.23 3 Cống Đông Nê 2.09 2.23 2.39 2.52 4 Cống Bắc Cầu 2.13 2.27 2.43 2.57 5 Cống Tra Thƣợng 2.15 2.30 2.46 2.59 6 Cống Rộc 2.18 2.40 2.54 2.68 7 Cống Kèo 3.28 3.62 3.80 4.11
Hình 3. 13. iễn biến quá trình mặn lớn nhất tại vị tr các cống dọc sông ồngtheo các ịch bản ĐK
Bảng 3. 6. T ng thời gian lấy nước hiện trạng và các phương án ĐKH tại các vị trí cống lấy nước điển hình trên sông Hồng – Ninh Cơ (giờ)
TT Tên Cống Hiện trạng BĐKH 2030 BĐKH 2050 BĐKH 2070
Sông Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng Tháng
I II III IV I II III IV I II III IV I II III IV
1 Cống Chợ Ninh Cơ 744 672 710 720 744 672 675 718 744 672 639 713 744 672 590 696
Đê
2 Cống Tây Ninh Cơ 744 672 710 718 744 668 682 715 744 664 645 709 741 660 619 693
Khu
3 Cống Ninh Cơ 744 667 685 713 739 663 654 705 737 659 606 694 731 650 541 682
Đông Nê
4 Cống Bắc Ninh Cơ 649 636 655 711 635 620 641 703 622 603 632 689 602 568 629 666
Cầu
5 Cống Tra Ninh Cơ 631 612 655 707 611 598 636 704 586 583 615 701 557 525 603 697
Thƣợng
6 Cống Rộc Ninh Cơ 585 598 644 700 577 586 603 694 538 558 578 670 513 551 545 657
7 Cống Kèo Ninh Cơ 502 531 638 659 483 514 617 653 470 487 610 646 420 451 592 637
8 Cống số 7 Hồng 497 527 637 656 475 405 393 444 464 387 277 431 451 348 251 409 9 Cống Cát Hồng 506 389 310 431 330 273 164 304 313 216 143 280 283 177 108 262 Xuyên 10 Cống Hạ Hồng 321 198 119 287 304 160 98 280 288 149 87 254 259 132 72 232 Miêu 1 11 Cống Hạ Hồng 286 183 90 256 237 145 75 246 218 130 70 237 213 112 66 222 Miêu 2 12 Cống Liêu Hồng 230 122 51 223 213 104 46 215 204 100 42 211 176 83 37 206 Đông 13 Cống Tài Hồng 186 93 55 206 175 81 41 200 163 74 36 194 152 60 31 183 14 Cống Ngô Hồng 163 72 27 201 154 66 25 194 141 60 23 189 128 50 22 178 Đồng
Hình 3. 15. iễn biến thời gian lấy nước của các cống trên sông ồng
Hình 3. 16. iễn biến thời gian lấy nước của các cống trên sông Ninh Cơ
Bảng 3. 7. T ng lư ng nước lấy qua các cống đầu mối từ tháng I-IV (103m3)
TT Cống đầu mối Tên sông KB A1 KB A2 KB A3 KB A4
Hiện trạng 2030 2050 2070
1 Cống số 7 Sông Hồng 9796 10477 11477 12434
2 Cống Hạ Miêu 1 Sông Hồng 15042 15935 16915 17993
TT Cống đầu mối Tên sông KB A1 KB A2 KB A3 KB A4
Hiện trạng 2030 2050 2070
5 Cống Liêu Đông Sông Hồng 8274 8690 9167 9657
6 Cống Tài Sông Hồng 9093 9442 9832 10235
7 Cống Ngô Đồng Sông Hồng 42833 45730 48967 52620
8 Cống Chợ Đê Sông Ninh Cơ 8618 9137 9694 10341
9 Cống Tây Khu Sông Ninh Cơ 6722 7232 7679 8219
10 Cống Đông Nê Sông Ninh Cơ 12928 13071 13229 13406
11 Cống Bắc Cầu Sông Ninh Cơ 9425 9857 10538 11104
12 Cống Tra Thƣợng Sông Ninh Cơ 19320 20132 20987 22144
13 Cống Rộc Sông Ninh Cơ 7535 7851 8185 8636
14 Cống Kèo Sông Ninh Cơ 9081 9620 10276 11020
Bảng 3. 8. Tỷ lệ biến đ i t ng lư ng nước của các kịch bản biến đ i khí hậu so với kịch bản hiện trạng (%)
TT Cống đầu mối Tên sông KB A2 KB A3 KB A4
2030 2050 2070
1 Cống số 7 Sông Hồng 6.95 16.04 22.99
2 Cống Hạ Miêu 1 Sông Hồng 5.94 11.75 17.45
3 Cống Hạ Miêu 2 Sông Hồng 6.85 13.39 19.79
4 Cống Cát Xuyên Sông Hồng 6.56 12.00 17.45
5 Cống Liêu Đông Sông Hồng 5.03 10.28 15.09
6 Cống Tài Sông Hồng 3.84 7.83 11.62
7 Cống Ngô Đồng Sông Hồng 6.76 13.41 19.99
8 Cống Chợ Đê Sông Ninh Cơ 6.02 11.78 17.77
9 Cống Tây Khu Sông Ninh Cơ 7.59 13.23 19.49
10 Cống Đồng Nê Sông Ninh Cơ 1.11 2.30 3.61
11 Cống Bắc Cầu Sông Ninh Cơ 4.58 11.29 15.93
12 Cống Tra Thƣợng Sông Ninh Cơ 4.20 8.28 13.46
13 Cống Rộc Sông Ninh Cơ 4.19 8.28 13.45
Hình 3.17. iễn biến quá trìnhtng lượng nước lấy qua các cống đầu mối từtháng I- IV theo các ịch bản ĐK
Nhận xét:
Diễn biến xâm nhập mặn cho thấy rất nhiều cống lấy nƣớc đầu mối trên sông Hồng và Ninh Cơ đều bị nhiễm mặn.
- Trên sông Hồng: Phƣơng án hiện trạng cho thấy độ mặn lớn nhất tại cống Cát Xuyên xấp xỉ 10‰, tại cống Ngô Đồng thì độ mặn rất lớn tƣơng ứng 14,09%. Phƣơng án nƣớc biển dâng 2030, 2050, 2070 độ mặn lớn nhất cũng có xu thế tăng lên qua các thời kỳ, đến năm 2070 đạt 15,54‰ tại cống Ngô Đồng. Trên hầu hết các cống lấy nƣớc dọc sông Hồng đều đã xuất hiện độ mặn lớn nhất > 4 ‰.
- Trên sông Ninh Cơ: Ở phƣơng án hiện trạng độ mặn lớn nhất đều nhỏ hơn 4‰ do các cống này nằm ở phần gần trên cùng của sông Ninh Cơ nên ảnh hƣởng của xâm nhập mặn không nhiều, có xu thế tăng dần theo kịch bản nƣớc biển dâng khá đều trong thời kỳ từ năm 2030 đến 2070 nhƣng vẫn ở mức dƣới 4‰.
Chế độ đóng - mở của các cống đầu mối trên sông Hồng và Ninh Cơ cung cấp nƣớc tƣới cho hệ thống sông Sò biến đổi dọc theo sông, càng gần cửa sông thì thời gian đóng của các cống có xu thế tăng dần.
- Trên sông Hồng: Các cống từ cửa sông đến cống Cồn Giữa gần nhƣ đóng hoàn toàn, Cống Ngô Đồng chỉ mở lấy nƣớc 1-2 giờ trong ngày vào thời kỳ triều kém. Phía thƣợng lƣu, số giờ lấy nƣớc có lớn hơn, tuy nhiên tại Cống số 7 cũng có một số ngày cống có thể lấy đƣợc nƣớc hoàn toàn trong ngày.
- Trên sông Ninh Cơ: Các cống có giờ lấy nƣớc lớn hơn. Trên các cống nhƣ Chợ Đê, Tây Khu, Đồng Nê vẫn có khả năng lấy nƣớc trong hầu hết thời gian mùa cạn khi mực nƣớc cho phép để phục vụ nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản.
Các kịch bản nƣớc biển dâng không làm tăng đáng kể chiều dài xâm nhập mặn trên các sông nhƣng độ mặn tại cùng một vị trí tƣơng ứng thì có xu thế tăng lên đáng kể.
Với cùng quy trình vận hành cống nhƣ phƣơng án hiện trạng, lƣợng nƣớc lấy vào nội đồng sông Sò qua các cống lấy nƣớc ứng với các kịch bản BĐKH đều lớn hơn so với kịch bản hiện trạng A1, dao động từ 1-7% ở kịch bản A2 (2030), từ 2 đến 16% ở kịch bản A3 (2050) và từ 3.61% đến 22.99% ở kịch bản A4 (2070).
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1- KẾT LUẬN
Đề tài luận văn đã thực hiện đƣợc các nội dung chính sau đây:
1- Phân tích và lựa chọn đƣợc bộ chƣơng trình MIKE 11 để tính toán quá trình xâm nhập mặn vào 2 hệ thống: Hệ thống sông Hồng - Thái Bình và hệ thống sông Sò thuộc tỉnh Nam Định. Đây là bộ chƣơng trình đã đƣợc áp dụng cho nhiều hệ thống vùng cửa sông Việt Nam và có đủ độ tin cậy khi áp dụng cho khu vực nghiên cứu.
2- Đã tiến hành hiệu chỉnh và kiểm định bộ thông số của mô hình MIKE 11 theo các tiêu chuẩn hiện hành. Việc mô hình hóa quá trình thủy lực mùa cạn đƣợc thực hiện cho mùa cạn điển hình năm 2006. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định cho thấy sai số tại vị trí kiểm tra dao động từ 2-11%. Nhƣ vậy, bộ thông số sử dụng trong mô hình là ổn định và đƣợc sử dụng tiếp trong phần tính toán các thời kỳ biến đổi khí hậu.
3- Lập bản đồ xâm nhập mặn cho lƣu vực sông Sò dƣới tác động của biến đổi khí hậu theo kịch bản nƣớc biển dâng RCP4.5 cho thời kỳ 2030, 2050 và 2070, báo cáo đã tiến hành thu thập, xử lý và đánh giá phân tích các tài liệu khí tƣợng thủy văn tại các trạm trên lƣu vực sông phục vụ làm đầu vào cho mô hình thủy lực tính toán xâm nhập mặn.
Qua quá trình mô phỏng và dự báo có thể thấy trong tƣơng lai dƣới tác động của biến đổi khí hậu, tình hình xâm nhập mặn trên lƣu vực sông Sò ngày càng trở nên nghiêm trọng. Kết quả tính toán cho thấy, huyện Hải Hậu có nguy cơ xâm nhập mặn cao nhất, huyện Giao Thủy với mức độ thấp hơn nhƣng vẫn trong tình trạng đáng báo động. Nguy cơ xâm nhập mặn tại các huyện trong tƣơng lai có thể gây ra rất nhiều khó khăn và cản trở cho công tác lấy nƣớc phục vụ tƣới cũng nhƣ các yêu cầu dân sinh kinh tế trong khu vực. Đặc biệt đối với các huyện ven biển thì vấn đề cấp nƣớc cho các ngành trở nên nghiêm trọng hơn khi tình trạng xâm nhập mặn ngày càng lấn sâu vào trong đất liền.
4- Đã tính toán xây dựng các kịch bản lấy nƣớc theo Kịch bản Biến đổi khí hậu RCP 4.5 và cho thấy, hầu nhƣ toàn bộ diện tích trƣớc cống ngăn mặn từ sông Sò đều bị nhiễm mặn.
Về các kết luận lấy nƣớc tƣới cho khu vực nghiên cứu:
-Lƣợng nƣớc qua các cống lấy nƣớc dọc sông Hồng – Ninh Cơ tăng theo các kịch bản BĐKH với cùng quy trình vận hành nhƣ phƣơng án hiện trạng, tuy nhiên khả năng nguy cơ nhiễm mặn vào hệ thống nội đồng sông Sò sẽ cao hơn.
-Số giờ mở cống trên sông Ninh Cơ và sông Hồng tập trung nhiều vào tháng I, IV; số giờ mở cống trong tháng của các cống trên sông Ninh Cơ cao hơn số giờ mở cống trên sông Hồng, thời gian lấy nƣớc ít nhất vào tháng 3 trên sông Hồng cho các thời kỳ 2050, 2070. Trên sông Ninh Cơ, do các cống nằm ở xa biển nên khả năng nhiễm mặn thấp hơn nên thời gian lấy nƣớc tại các tháng trong mùa cạn có xu thế không thay đổi.
5- Một số tồn tại của kết quả nghiên cứu:
+ Trong luận văn sử dụng tài liệu địa hình mặt cắt của hệ thống sông Hồng- Thái Bình từ nhiều nguồn nhƣng với thời kỳ đo đạc không liên tục từ trƣớc năm 2000 trong khi có sự thay đổi về điều kiện lòng dẫn nên có ảnh hƣởng đến kết quả tính toán thủy lực.
+ Số liệu biên trên (Q, H) của hệ thống mạng sông Hồng – Thái Bình là số liệu thực đo nhƣng chế độ đo không đồng bộ nên trong tính toán phải sử dụng phƣơng pháp nội suy ra quá trình giờ nên có ảnh hƣởng đến kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình.
+Do không có trạm đo triều tại cửa sông Sò (biên dƣới) nên khi sử dụng kết quả nội suy từ các trạm mực nƣớc triều từ 2 cửa sông Hồng và Ninh Cơ nên có ảnh hƣởng đến độ tin cậy của kết quả tính toán.
2- KIẾN NGHỊ
1) Tổ chức đo đạc, khảo sát số liệu địa hình bao gồm mặt cắt dọc, ngang hệ thống sông Hồng – Thái Bình vì bộ số liệu đã quá cũ (từ năm 1999- 2000) đã không phản ánh sát với diễn biến địa hình hiện nay.
2) Bổ sung thêm các trạm đo đạc thủy văn và độ mặn trên toàn hệ thống sông, chủ yếu khu vực cửa sông để thu thập số liệu cơ bản và giúp công tác hiệu chỉnh cho các mô hình tính toán và dự báo xâm nhập mặn.
3) Bổ sung thêm các kịch bản Biến đổi khí hậu với mức biển dâng khác để có cái nhìn tổng quát hơn khả năng ảnh hƣởng của triều, mặn đến vùng cửa sông Sò.
4) Tăng cƣờng công tác dự báo xâm nhập triều mặn để phục vụ lấy nƣớc ngọt cho sản xuất nông nghiệp ở các vùng cửa sông.
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Công ty TNHH một thành viên khai thác CTTL Xuân Thủy, Báo cáo quy trình vận hành hệ thống thủy nông Xuân Thủy trong trường h p có mưa lớn gây ngập úng, 10/2014.
2. Nguyễn Lan Châu,Đánh giá tác động của hệ thống hồchứa Tuyên Quang, Thác à, Hoà ình đến chế độ dòng chảy mùa cạn hạ lưu sông Hồng và đề xuất giải pháp đảm bảo mực nước hạ du.Đề cƣơng đềtài nghiên cứu cấp Bộ, 2008-2010).
3. Nguyễn Tất Đắc, Ảnh hưởng của gió chướng và lưu lưng nguồn tới xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Cửu Long, Tạp chí KTTV tháng 7 số 463, năm 1999.
4. Nguyễn Tất Đắc, Nguyễn Văn Điệp, Nguyễn Minh Sơn, 1988, Mô hình tính toán dòng chảy và chất lư ng nước trên hệ thống kênh, sông (WFQ87) và kỹ thuật chương trình, Uỷban Quốc gia về Chƣơng trình Thủyvăn Quốc tếcủa Việt Nam
5. Lã Thanh Hà, Đỗ Văn Tuy, 1999, Tính toán và lập phương án dự báo xâm nhập