Tên sông Sông
Hồng Sông Ninh Cơ Sông Đáy Hệ số tƣơng quan 0,73 0,79 0,76
Với bộ thông số này ta có thể sử dụng để tính toán độ mặn tại khu vực nghiên cứu theo các kịch bản BĐKH.
3.2.4. Các bước thiết lập mô hình
Bước 1: Tạo mạng lưới sông
Phần mềm MIKE 11 cung cấp các tính năng/ tiện ích chỉnh sửa đối với việc xác định dữ liệu của mạng sông, nhƣ: số hóa các điểm và nối kết các nhánh sông; định nghĩa đập, cống, và các công trình thủy lực khác; định nghĩa lƣu vực kết nối mô hình sông với mô hình dòng chảy. Sau khi số hóa mạng sông bằng thanh công cụ trên cửa sổ River Network thì ta s đƣợc kết quả nhƣ hình 17, file mạng lƣới sông s có dạng *.nwk11.
Hình 3.12. Mạng lƣới sông vùng nghiên cứu sau khi đƣợc số hóa
Bước 2: Tạo mặt cắt ngang sông
Số liệu mặt cắt đƣợc nhập trong tập tin mặt cắt thông qua công cụ Cross Section Editor, file mặt cắt ngang sông có dạng *.xns11. Dƣới đây là một số hình ảnh mặt cắt số với ID 27 thu thập năm 2017 khi đƣợc nhập bằng công cụ.
Hình 3.13. Nhập số liệu mặt cắt ngang sông
Hình 3.14. Sơ đồ mặt cắt ngang sông thuộc mạng lƣới
Bước 3: Tạo file số liệu biên
Biên của mô hình bao gồm chuỗi thời gian và các biên mực nƣớc, lƣu lƣợng, độ mặn. Các thông số này đƣợc đƣa vào cửa sổ biên và kiểm tra nhằm xác định điều kiện biên của mô hình trong MIKE 11.
Sau khi thiết lập điều kiện biên của mô hình, tiếp đến ta thiết lập chuỗi thời gian cho mô hình bằng công cụ “Time series editor”. Dựa trên số liệu thủy văn thu thập đã đƣợc nói ở 2.2, thời gian để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, tiến hành thiết lập các file chuỗi thời gian mực nƣớc và lƣu lƣợng tại các trạm tƣng ứng với thời gian dùng để mô phỏng. File chuỗi thời gian đƣợc lƣu dƣới dạng *.dfs0. Các điều kiện biên trong MIKE 11 đƣợc xác định bằng cách sử dụng phối hợp dữ liệu chuỗi thời gian trong công cụ “Time Series Editor” và mô tả tại các vị trí các điểm biên và dạng biên,
trong công cụ tạo biên “Boundary Editor”. Dƣới đây là hình ảnh về số liệu biên của mô hình mà học viên thiết lập.
Hình 3.15. Nhập chuôi dữ liệu đầu vào cho mô hình
Bước 4: Thiết lập mô đun thủy lực
Thanh công cụ “Parameter File Editors” trong MIKE 11 có mục đích phục vụ tính toán thủy động lực học. Vì vậy đây là dữ liệu bắt buộc phải có trƣớc khi chạy mô đun AD tính XNM. Để tạo HD parameter file vào File menu chọn HD parameters trong mục New file. Trong tab Initical là nơi thiết lập thông số mực nƣớc ban đầu, và mực nƣớc ban đầu trong chuỗi số liệu HD của luận văn là 0 m. Từ bài toán mà luận văn đặt ra và qua trao đổi với các chuyên gia, học viên đã sử dụng nhám đáy để xử lý cho mô hình. Hệ số nhám đáy có ba dạng khác nhau, nhƣng trong quá trình chạy s thiết lập về dạng “Manning n ”. Sau khi lƣu file HD s có dạng *.dh11. Dƣới đây là hình ảnh cửa sổ HD Parameters do học viên thiết lập.
Bước 5. Thiết lập mô đun AD
Thiết lập mô đun AD là bƣớc thiếp lập nhằm tính toán XNM cho khu vực nghiên cứu. Trong mục New file chọn MIKE11, mô đun AD s có tên AD Parameters. Tại cửa sổ Editor AD, ta khai báo tên trong tad Component và chọn đơn vị của độ mặn là PSU. Sau đó nhập các giá trị thời gian và số liệu độ mặn theo thời gian vào cột độ mặn trong bảng chọn của cửa sổ Editor. Sau đó lƣu file, file cài đặt AD s có đuôi dạng *.ad11.
Hình 3.17. Cài đặt mô đun khuếch tán
Bước 6. Chạy mô phỏng
Bƣớc này nhằm tạo lập các file tính toán cho mô hình. Công cụ Simulation Editor quản lý, liên kết các file dữ liệu khác trong MIKE 11 nhƣ mạng sông (Editor River Network); mặt cắt ngang sông Cross Section); điều kiện biên Boundary); các thông số mô hình Parameters); , đồng thời dùng để mô phỏng quá trình tính toán thủy lực trong mạng sông.
Các dạng files đầu vào cần thiết cho mô phỏng là các file cài đặt đã đƣợc thiết lập ở các bƣớc trƣớc. Trong tab input ta s chọn các file đầu vào tƣơng ứng. Trong tab simulation là phần cài đặt thời gian, thời gian khai báo phải đồng nhất với các file đƣợc đƣa vào. Tab results là nơi chọn đầu ra sau khi mô phỏng và ta có thể thiết lập thời gian cho file đầu ra đó, học viên thiết lập thời gian cho file đầu ra là 1 giờ để đồng bộ với dữ liệu đầu vào nhằm mục đích so sánh. Sauk hi thiết lập xong ta sang tab Start và bắt đầu quá trình mô phỏng. Kết thúc ta s có 2 file đầu ra là HD và AD, file đầu ra s có định dạng *.RES11.
Hình 3.18. Cài đặt file kết quả
3.2.5. Phân tích diễn biến xâm nhập mặn qua kết quả mô hình
Theo một số tài liệu thu thập, đặc biệt là tài liệu thu thập của FAO 2005 đã chỉ ra rằng nông nghiệp khi nƣớc có độ mặn lớn hơn 1.5%0 s gây ảnh hƣởng đến hoạt động sản xuất [32]. Do vậy để đánh giá tác động của XNM tại khu vực nghiên cứu. Luận văn s tập trung đánh giá nồng độ mặn trong nƣớc. Trong đó nồng độ mặn đánh giá s đƣợc trích ra từ mô hình mô phỏng.
Trên thực tế số liệu đƣa vào mô hình thay đổi liên tục theo thời gian. Trong khi đó nguồn số liệu thu thập đƣợc có hạn, nên trƣớc khi chạy mô hình học viên giả sử mặt cắt ngang sông và lƣu lƣợng đầu vào tại vùng nghiên cứu là không đổi. Số liệu về mực nƣớc dùng để dự báo s đƣợc cộng thêm theo kịch bản RCP 4.5 nhƣ đƣợc nhắc ở mục 3.2.2. Từ đó với số liệu đƣa vào mô hình mô phỏng cho ra kết quả tính toán độ mặn.
Để đánh giá mức độ ảnh hƣởng của XNM từ kết quả mô hình, luận văn xét theo 2 khía cạnh khoảng cách XNM lớn nhất và thời gian duy trì độ mặn. Kết quả đánh giá chi tiết s đƣợc tại mục dƣới.
3.2.5.1. Khoảng cách XNM lớn nhất
Luận văn xét khoảng cách xâm nhập mặn lớn nhất tính từ cửa sông tƣơng ứng với độ mặn 1,5%o. Kết quả phân tích nhƣ sau:
Hình 3.19. Sơ đồ xâm nhập mặn năm 2050 theo kịch bản RCP4.5
Hình 3.20. Sơ đồ xâm nhập mặn năm 2100 theo kịch bản RCP4.5
- Cửa Ba Lạt: Giả sử ta xét tại một vị trí có khoảng cách từ cửa vào trong sông là 20 km. Ta thấy độ mặn năm 2030 là 8,31%o, các năm tiếp lần lƣợt là 8,33%o năm 2050 và 8,50%o năm 2100.
Với độ mặn 1,5%o năm 2030 suất hiện tại vị trí các cửa Ba Lạt 51,78 km. Các năm tiếp theo lần lƣợt là 51,78 km năm 2050 và 51,91 năm 2100.
- Cửa Ninh Cơ: Ta cũng xét tại một vị trí có khoảng cách từ vào trong sông là khoảng 20 km. Ta thấy độ mặn năm 2030 là 6,42%o, các năm tiếp theo lần lƣợt là 6,45%o năm 2050 và 6,63%o năm 2100.
Với độ mặn 1,5%o năm 2030 suất hiện tại vị trí các cửa Ninh Cơ 33,69 km. Các năm tiếp theo lần lƣợt là 33,72 km năm 2050 và 33,89 năm 2100.
- Cửa Đáy: Xét tại một vị trí có khoảng cách từ cửa Đáy vào trong sông là khoảng 20 km. Ta thấy độ mặn năm 2030 là 5,50%o, các năm tiếp theo lần lƣợt là 5,53%o năm 2050 và 5,68%o năm 2100.
Với độ mặn 1,5%o năm 2030 suất hiện tại vị trí các cửa Ninh Cơ 47,31 km. Các năm tiếp theo lần lƣợt là 47,35 km năm 2050 và 47,67 năm 2100.
Còn theo kết quả dƣới dạng sơ đồ XNM và các đƣờng quá trình độ mặn cho đƣợc trích ra từ mô hình hình dƣới cho thấy khoảng cách XNM lớn nhất tính từ cửa sông thứ tự lần lƣợt sông Hồng, sông Đáy, cuối cùng là sông Ninh Cơ.
Hình 3.21. Diễn biến xâm nhập mặn năm 2050 tại cửa Ba Lạt theo kịch bản RCP4.5
Hình 3.23. Diễn biến xâm nhập mặn năm 2050 tại cửa Đáy theo kịch bản RCP4.5
3.2.5.2. Thời gian duy trì độ mặn
Để tính đƣợc tổng thể khoảng thời gian độ mặn 1,5%o xuất hiện tại mô hình, báo cáo trích ra số liệu trong khoảng thời gian từ lúc triều kiệt đến lúc triều cƣờng nhất tại mặt cắt lần lƣợt là khoảng 0 km, 5 km, 10 km và 15 km của mô hình mô phỏng năm 2050. Thấy đƣợc rằng khoảng thời gian XNM trên 1,5%o của sông Hồng là 75,33% bƣớc thời gian nhiều hơn so với sông Ninh Cơ là 45,68% và sông Đáy là 45,55%. Kết quả đƣợc trình bày chi tiết ở bảng và hình dƣới.