b) Phương pháp giải của mô hình khuếch tán
3.2. Xây dựng bản đồ mặn theo các kịch bản trong các tháng mùa cạn cho khu vực
khu vực kênh mƣơng nội đồng lƣu vực sông Sò
3.2.1. ự vào nộ đ ng n k ng Sò ảnến đ ng nă k í u B K ín n ặn xâm nh p sâu nhất vào h n th ng p mặn ng Sò
Một trong những yếu tố tác động của BĐKH là nƣớc biển dâng. Theo số liệu quan trắc tại các trạm hải văn dọc ven biển Việt Nam, tốc độ dâng lên của mực nƣớc biển trung bình ở Việt Nam hiện nay là khoảng 3mm/năm (giai đoạn 1993- 2008), tƣơng đƣơng với tốc độ tăng trung bình trên thế giới. Trong khoảng 50 năm qua, mực nƣớc biển tại Trạm hải văn Hòn Dấu đã dâng lên khoảng 20cm.
Sự gia tăng của mực nƣớc biển kéo theo sự gia tăng của mực nƣớc trong sông, đặc biệt là về mùa lũ. Về mùa cạn, nƣớc biển dâng cao làm cho mặn xâm nhập càng sâu vào trong đất liền, độ mặn trong sông cũng tăng lên theo đó.
Theo Kịch bản Biến đổi khí hậu năm 2016 của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, mực nƣớc biển dâng tại Việt Nam theo 4 kịch bản nhƣ sau:
-Theo kịch bản RCP2.6, mực nƣớc biển dâng khoảng 46 cm (từ 28 cm ÷70 cm);
-Theo kịch bản RCP4.5, mực nƣớc biển dâng khoảng 55 cm (từ 33 cm ÷ 75 cm); -Theo kịch bản RCP6.0, mực nƣớc biển dâng khoảng 59 cm (từ 38 cm ÷ 84 cm); -Theo kịch bản RCP8.5, mực nƣớc biển dâng khoảng 77 cm (từ 51 cm ÷ 106 cm).
Đối với khu vực bờ biển Móng Cái – Hòn Dấu, kịch bản trung bình RCP4.5 đƣợc xác định trong bảng 3.1.
Bảng 3. 1. Mực nƣớc biển dâng theo kịch bản RCP4.5
Đơn vị: cm
Khu vực Các mốc thời gian của thế kỷ 21
2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Móng Cái-Hòn Dáu 13 17 22 27 33 39 46 53
Trong luận văn, diễn biến xâm nhập mặn trên hệ thống sông Sò đƣợc tính toán dựa trên cơ sở kịch bản nƣớc biển dâng theo các kịch bản phát thải trung bình RCP4.5. Tác động của BĐKH đến xâm nhập mặn đƣợc đánh giá qua việc so sánh các thời kỳ kiệt xảy ra trong thời kỳ nền so với các thời kỳ tƣơng lai ứng với các điều kiện nƣớc biển dâng. Dựa trên căn cứ này, đã tiến hành chạy mô hình MIKE 11 để tính toán mức độ xâm nhập mặn theo kịch bản RCP4.5 trên hệ thống sông Sò.
3.2.2. Tính toán xâm nhập mặn vào nội đồng sông Sò trong năm mặn xâmnhập sâu nhất ứng với các kịch bản nước biển dâng – RCP4.5 nhập sâu nhất ứng với các kịch bản nước biển dâng – RCP4.5
a) Nội dung: Xây dựng bản đồ xâm nhập mặn tỷ lệ 1:10.000 trong lƣu vực sông Sò ứng với năm xâm nhập mặn sâu nhất trên hệ thống sông Hồng - Ninh Cơ theo diễn biến xâm nhập mặn hiện trạng năm 2006 và các thời kỳ trong tƣơng lai theo mực nƣớc biển hiện tại và các kịch bản SLR khác nhau.
Trong Kịch bản RCP4.5 có 4 kịch bản riêng ứng với SLR cụ thể sau đây: 1) Kịch bản A1 – Kịch bản nền: Hiện trạng xâm nhập mặn năm mặn xâm
nhập sâu nhất năm 2006 ứng với kịch bản nƣớc biển dâng có độ gia tăng 0m. 2) Kịch bản A2: Xâm nhập mặn năm 2030 ứng với kịch bản nƣớc biển
dâng có độ gia tăng 0.13 m.
3) Kịch bản A3: Xâm nhập mặn năm 2050 ứng với kịch bản nƣớc biển
dâng có độ gia tăng 0.22m.
4) Kịch bản A4:Xâm nhập mặn năm 2070 ứng với kịch bản nƣớc biển
dâng có độ gia tăng 0.33m.
Nhƣ vậy, ứng với mỗi kịch bản sẽ có 4 bản đồ xâm nhập mặn tƣơng ứng. b) Điều kiện tính toán: Các điều kiện tính toán chung cho các Kịch bản A1, A2, A3, A4 nhƣ sau:
1- Biên trên ( iên lưu lượng): Sử dụng số liệu lƣu lƣợng thực đo tại các trạm biên vào hệ thống sông Hồng – Thái Bình, cụ thể: Sơn Tây (sông Hồng); Gia Bảy (Sông Cầu); Cầu Sơn (sông Thƣơng); Chũ (sông Lục Nam); Ba Thá (sông Đáy) Hƣng Thi (sông Bôi) đã xảy ra từ tháng 1 đến tháng 4 năm 2006 để làm điều kiện biên vào cho tất cả các kịch bản A1, A2, A3, A4.
Đá Bạch); Cửa Cấm (sông Cấm); Lạch Tray (sông Lạch Tray); Quang Phục (sông Văn Úc); Đông Xuyên (sông Thái Bình); Đông Quý (sông Trà Lý); Ba Lạt (sông Hồng); Phú Lễ (sông Ninh Cơ); Hà Lạn (sông Sò: tính trung bình từ số liệu triều giờ trạm Ba Lạt và Phú Lễ); Nhƣ Tân (sông Đáy).
3- Điều kiện hệ thống:
Hệ thống sông, công trình: Sử dụng sơ đồ tính nhƣ đối với trƣờng hợp hiệu chỉnh và kiểm định mô hình (Mô tả trong Chƣơng 2, Mục 2.2.6, hình 2.16). Đối với hệ thống sông Sò, các cống Quất Lâm, Cát Đàm, Thức Hoá, Tàu, Nam Điền A, Nam Điền B, Thanh Quan A, Thanh Quan B, Nhất Đỗi, Nhất Đỗi2 đƣợc vận hành theo Quy định (đã giới thiệu trong mục “1.3.2.4. Quy chếvận hành, đóng mở cửa cống” [1].
Vận hành các cống lấy nƣớc tƣới trên hệ thống sông Hồng – Ninh Cơ: - Kịch bản A1: Các cống lấy nƣớc mở khi độ mặn < 1‰,
- Kịch bản A2, A3, A4: Quy trình vận hành các cống dọc sông đƣợc trích từ quy trình vận hành cho kịch bản A1.
c) Kết quả tính toán xây dựng các bản đồ ranh giới mặn theo các kịch bản
Nhìn chung, diện tích ranh giới mặn tăng dần qua các thời kỳ tƣơng lai từ 2030-2070. Quá trình tính toán mô phỏng qua các thời kỳ hiện trạng (A1), thời kỳ 2030 (A2), thời kỳ 2050 (A3) và thời kỳ 2070 (A4) cũng nhƣ việc đánh giá ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu và nƣớc biển dâng đến chế độ thủy lực mùa cạn và tình hình xâm nhập mặn có thể đánh giá qua diện tích xâm nhập mặn của từng huyện với các ngƣỡng mặn khác nhau.
Kết quả diện tích xâm nhập mặn và tỷ lệ % diện tích các huyện bị ảnh hƣởng xâm nhập mặn qua các thời kỳ 2030, 2050 và 2070 so với thời kỳ hiện trạng đƣợc trình bày ở Bảng 3.2 và 3.3.
Dựa trên các kết quả mô phỏng trong các thời kỳ hiện trạng và tƣơng lai, kết hợp với bản đồ nền, bản đồ địa hình và bản đồ hệ thống sông, bản đồ hành chính, tiến hành xây dựng bản đồ ranh giới xâm nhập mặn cho các huyện trên lƣu vực sông Sò. Các bản đồ ranh giới xâm nhập mặn đƣợc xây dựng nhằm thể hiện các huyện nằm trong lƣu vực sông bị ảnh hƣởng bởi xâm nhập mặn trong các thời kỳ hiện trạng và tƣơng lai. Trong đó, bản đồ sẽ thể hiện ranh giới xâm
nhập mặn ứng với các ngƣỡng khác nhau. Trên cơ sở đó, dƣới đây là kết quả xây dựng bản đồ các huyện bị ảnh hƣởng xâm nhập mặn theo các thời kỳ đƣợc thể hiện từ Hình 3.1 đến Hình 3.4.
Bảng 3. 2. Diện tích (km2)các huyện bị ảnh hưởng xâm nhập mặn theo các thời kỳ của Kịch bản RCP4.5 Huyện Ngƣỡng KB A1 KB A2 KB A3 KB A4 Hiện trạng 2030 2050 2070 <1‰ 71.31 71.31 71.33 71.36 1-2‰ 22.46 22.51 22.52 22.91 Giao Thủy 2-4‰ 20.46 20.54 20.57 21.00 4-6‰ 17.33 17.35 17.73 18.21 >6‰ 15.13 15.17 15.20 15.67 <1‰ 31.49 31.50 31.51 32.53 1-2‰ 26.23 26.54 26.78 27.07 Hải Hậu 2-4‰ 23.72 25.38 25.93 26.13 4-6‰ 21.40 23.73 24.39 24.41 >6‰ 19.43 22.42 23.02 23.11 <1‰ 115.62 115.66 115.69 116.32 Xuân 1-2‰ 7.60 7.61 8.27 8.94 2-4‰ 5.66 5.73 5.93 6.12 Trƣờng 4-6‰ 3.09 3.15 3.37 3.61 >6‰ 1.92 2.09 2.23 2.40
Bảng 3. 3. Tỷ lệ diện tích (%) các huyện bị ảnh hưởng xâm nhập mặn theo các thời kỳ của Kịch bản RCP4.5 Huyện Ngƣỡng KB A2 KB A3 KB A4 2030 2050 2070 <1‰ 0.00 0.04 0.07 1-2‰ 0.24 0.29 2.03 Giao Thủy 2-4‰ 0.36 0.54 2.64 4-6‰ 0.09 2.31 5.06 >6‰ 0.26 0.47 3.62 <1‰ 0.05 0.08 3.30 1-2‰ 1.18 2.10 3.23 Hải Hậu 2-4‰ 7.02 9.31 10.16 4-6‰ 10.89 13.98 14.04 >6‰ 15.38 18.48 18.90 Xuân <1‰ 0.03 0.06 0.60
Huyện Ngƣỡng KB A2 KB A3 KB A4 2030 2050 2070 Trƣờng 1-2‰ 0.05 8.73 17.62 2-4‰ 1.39 4.82 8.25 4-6‰ 1.97 8.89 16.69 >6‰ 8.96 16.02 25.07
Hình 3. 1. ản đồ vùng ảnh hưởng mặn lưu vực sông Sò hiện trạng – Kịch bản A1
Hình 3. 2. Bản đồ vùng ảnh hƣởng mặn lƣu vực sông Sò ứng với năm 2030 – Kịch bản A2 (độ gia tăng SLR=13cm)
Hình 3. 3. ản đồ vùng ảnh hưởng mặn lưu vực sông Sò ứng với năm 2050– Kịch bản A3 (độ gia tăng SLR=22cm)
Hình 3. 4. ản đồ vùng ảnh hưởng mặn lưu vực sông Sò ứng với năm 2070 – Kịch bản A4 độ gia tăng SLR=33cm)
Nhận xét:
Từ kết quả mô phỏng xâm nhập mặn cho các huyện trên lƣu vực sông Sò, cho thấy diễn biến mặn trong các thời kỳ tƣơng lai ngày càng sâu hơn so với thời kỳ hiện trạng. Đối với ngƣỡng dƣới 1‰, thì huyện Xuân Trƣờng có diện tích bị ảnh hƣởng xâm nhập mặn lớn nhất, huyện Hải Hậu có diện tích bị ảnh hƣởng xâm nhập mặn ít nhất. Tỷ lệ diện tích bị ảnh hƣởng xâm nhập mặn ở ngƣỡng trên 2‰ lớn hơn nhiều so với tỷ lệ diện tích bị ảnh hƣởng xâm nhập mặn ở ngƣỡng dƣới 2‰, nhất là huyện Hải Hậu. Cụ thể:
Vào thời kỳ 2030:
+ Khi nƣớc biển dâng lên khoảng 11-13cm thì tỷ lệ diện tích xâm nhập mặn ở thời kỳ này tăng từ 0 - 15% so với thời kỳ hiện trạng. Trong đó, ngƣỡng có tỷ lệ tăng lớn nhất là ngƣỡng trên 6‰ (riêng huyện Giao Thủy có tỷ lệ tăng lớn nhất ở ngƣỡng 2-4‰), ngƣỡng có tỷ lệ tăng ít nhất là ngƣỡng nhỏ hơn1‰.
+ Ở thời kỳ này, huyện có tỷ lệ diện tích xâm nhập mặn không thay đổi
nhiều là huyện Giao Thủy tại tất các ngƣỡng mặn, tỷ lệ tăng từ 0-0.36%, tỷ lệ tăng lớn nhất là 0.36% (đối với ngƣỡng mặn 2-4‰) và không thay đổi ở ngƣỡng dƣới 1‰. Huyện Hải Hậu có tỷ lệ tăng diện tích xâm nhập mặn lớn nhất trên lƣu
vực sông, với tỷ lệ tăng lớn nhất là 15.38% (ở ngƣỡng mặn trên 6‰), tăng ít nhất là 0.05% (ở ngƣỡng dƣới 1‰). Tƣơng tự, nhƣ ở huyện Xuân Trƣờng, cũng có tỷ lệ tăng diện tích xâm nhập mặn lớn nhất ở ngƣỡng trên 6‰ là 8.96% và tỷ lệ tăng ít nhất ở ngƣỡng dƣới 1‰ là 0.03%
Đối với thời kỳ 2050:
Năm 2050 khi mực nƣớc biển dâng lên khoảng 20-24cm thì tỷ lệ tăng diện tích xâm nhập mặn giữa các huyện chƣa có sự thay đổi nhiều. Ở thời kỳ này, Giao Thủy là huyện có sự chênh lệch tỷ lệ tăng giữa các ngƣỡng mặn không đáng kể, trong khi đó huyện Hải Hậu và Xuân Trƣờng thì có tỷ lệ tăng giữa các ngƣỡng mặn khá lớn. Huyện Hải Hậu có tỷ lệ tăng lớn nhất là 18.48% (đối với ngƣỡng trên 6‰) và tỷ lệ tăng ít nhất là 0.08% (đối với ngƣỡng dƣới 1‰), huyện Xuân Trƣờng cũng có tỷ lệ tăng cao, tỷ lệ tăng lớn nhất là 16.02% (đối với ngƣỡng trên 6‰) và tỷ lệ tăng ít nhất là 0.06% (đối với ngƣỡng dƣới 1‰), huyện Giao Thủy có tỷ tăng không đáng kể, tỷ lệ tăng lớn nhất là 2.31% (đối với ngƣỡng trên 4-6‰) và tỷ lệ tăng ít nhất là 0.04% (đối với ngƣỡng dƣới 1‰).
Đến thời kỳ 2070:
So với các thời kỳ 2030, 2050 thì thời kỳ 2070 khi mực nƣớc biển dâng tăng đáng kể (mực nƣớc biển dâng 35cm), do đó đã tạo điều kiện cho diễn biến xâm nhập mặn vào các huyện diễn ra mạnh mẽ hơn.Với ngƣỡng mặn 1‰, so với thời kỳ hiện trạng thì tỷ lệ xâm nhập mặn tại các huyện đều tăng cao, cụ thể tại huyện Giao Thủy tăng 0.07%, huyện Xuân Trƣờng tăng 0.6% và tăng lớn nhất là huyện Hải Hậu tăng đến 3.3%. Tỷ lệ tăng lớn nhất ở ngƣỡng mặn trên 6‰, với tỷ lệ tăng tại huyện Giao Thủy là 3.62%, tại huyện Hải Hậu là 18.9% và tại huyện Xuân Trƣờng với 25.08%.
3.3. Đánh giá khả năng lấy nƣớc tƣới cho sông Sò của các cống trên sôngHồng – Ninh Cơ dƣới ảnh hƣởng của nƣớc biển dâng Hồng – Ninh Cơ dƣới ảnh hƣởng của nƣớc biển dâng
3.3.1. Mục đích
Nguồn nƣớc phục vụ sản xuất nông nghiệp trên lƣu vực sông Sò thuộc tỉnh Nam Định chủ yếu lấy từ Sông Hồng, sông Ninh Cơ qua cống lấy nƣớc dọc hai bên sông. Những năm gần đây, vào vụ Đông Xuân mực nƣớc sông Hồng
ngày càng gia tăng về mùa cạn làm cho việc lấy nƣớc của các cống tƣới của các hệ thống thủy lợi vùng ven biển gặp nhiều khó khăn.
Trong nội dung này xác định khả năng lấy nước và lịch đóng mở cống
cho hệ thống cống lấy nƣớc dọc theo sông Ninh Cơ và sông Hồng cho lƣu vực sông Sò trong năm mặn xâm nhập sâu nhất ứng với các kịch bản nƣớc biển dâng SLR.
3.3.2. Xây dựng các kịch bản tính toán
Tƣơng tự nhƣ mục 3.2, nội dung này cũng sử dụng Kịch bản RCP4.5 (sử dụng năm xâm nhập mặn sâu nhất 2006) để tạo kịch bản nền và có 4 kịch bản riêng ứng với SLR, cụ thể sau đây:
Kịch bản A1: Hiện trạng xâm nhập mặn năm mặn xâm nhập sâu nhất
năm 2006 ứng với kịch bản nƣớc biển dâng có độ gia tăng 0m.
Kịch bản A2: Xâm nhập mặn năm 2030 ứng với kịch bản nƣớc biển
dâng có độ gia tăng 0.13m.
Kịch bản A3: Xâm nhập mặn năm 2050 ứng với kịch bản nƣớc biển
dâng có độ gia tăng 0.22m.
Kịch bản A4: Xâm nhập mặn năm 2070 ứng với kịch bản nƣớc biển
dâng có độ gia tăng 0.33m.
Nhƣ vậy, ứng với mỗi kịch bản sẽ có 4 bản đồ xâm nhập mặn tƣơng ứng.
3.3.3. Điều kiện tính toán
Sử dụng các điều kiện tính toán chung cho các Kịch bản A1, A2, A3, A4 nhƣ trình bày trong mục 3.2.
3.3.4. Sơ đồ mạng sông
Hệ thống sông, công trình: Sử dụng sơ đồ tính nhƣ đối với trƣờng hợp hiệu chỉnh và kiểm định mô hình.
Hệ thống cống lấy nƣớc từ 2 sông Ninh Cơ và sông Hồng vào lƣu vực sông Sò đƣợc trình bày trong Chƣơng 2, hình 2.16.
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