Các yếu tố ảnh hƣởng đến XNM Xu thế Đối tƣợng bị tác động Tác động, rủi ro Độ mặn Tăng Thủy sản
Vƣợt quá điều kiện sống của các loài, thay đổi nguồn cá bố mẹ và nguồn giống tự nhiên, tăng nguy cơ dịch bệnh và các bệnh mới, xuất hiện các giống ngoại lai.
Trồng trọt
- Ảnh hƣởng đến chất lƣợng và số lƣợng nguồn nƣớc ngọt cung cấp phục vụ cho tƣới tiêu.
- Ảnh hƣởng đến chất lƣợng đất, gây thoái hóa và suy giảm chất lƣợng màu mỡ.
Chăn nuôi - Ảnh hƣởng đến chất lƣợng và số lƣợng nguồn nƣớc ngọt cung cấp phục vụ cho chăn nuôi.
Nƣớc biển dâng Tăng
Thủy sản
- Giảm diện tích vùng thủy sản nƣớc ngọt.
- Mất những vùng đất ngập nƣớc ven biển và sinh thái cửa sông do sự thay đổi dòng chảy và mực nƣớc biển.
- Dẫn đến thay đổi giống loài do sự xâm nhập của các giống khác làm tăng sự cạnh tranh mới hay lối sống ăn thịt.
- Làm gia tăng tình trạng xâm nhập mặn.
Trồng trọt
- Ảnh hƣởng đến chất lƣợng và số lƣợng nguồn nƣớc ngọt cung cấp phục vụ cho tƣới tiêu.
- Ảnh hƣởng đến chất lƣợng đất, gây thoái hóa và suy giảm chất lƣợng màu mỡ.
- Làm gia tăng tình trạng xâm nhập mặn.
Chăn nuôi
- Ảnh hƣởng đến chất lƣợng và số lƣợng nguồn nƣớc ngọt cung cấp phục vụ cho chăn nuôi.
- Làm gia tăng tình trạng xâm nhập mặn.
Hạn hán Tăng Nông nghiệp
- Cơ sở hạ tầng phục vụ ngành nông nghiệp nhƣ ao, hồ, đầm, kênh dẫn nƣớc, bị hủy hoại.
- Giảm lƣợng nƣớc ngọt, không dự báo đƣợc mùa vụ cả trong thủy sản, trông trọt và chăn nuôi.
- Nguy cơ làm bạc màu các vùng đất nông nghiệp. - Gián đoạn sản xuất và tăng xâm nhập mặn. - Làm gia tăng tình trạng xâm nhập mặn.
Từ đó bộ tiêu chí đƣợc xác lập bằng cách xác định riêng l tiêu chí cho từng thành phần, sau đó đƣợc tổng hợp lại theo phƣơng pháp đƣợc lựa chọn, cụ thể:
- Xác định bộ chỉ số độ phơi nhiễm E
Nhƣ đã nêu ở trên, bộ chỉ số (E) trong luận văn chỉ mức độ tác động XNM và các yếu tố ảnh hƣởng đến XNM do BĐKH gây ra. Các chỉ số phơi nhiễm với XNM trong luận văn gồm: Độ mặn, các hiện tƣợng cực đoan và tổng diện tích có thể bị ảnh hƣởng. Đây là những yếu tố ảnh hƣởng trực tiếp đến XNM ở cửa sông tỉnh Nam Định
trong mối quan hệ với BĐKH. Nhìn chung chúng đều có tính tƣơng quan tỉ lệ thuận với TDBTT.
Bảng 2.2. Chỉ số phơi nhiễm (E) với vấn đề xâm nhâp mặn Biến
chính Biến phụ
Hợp phần phụ
(Biến thành phần) Kí hiệu Đơn vị Tính tƣơng quan Độ phơi nhiễm (E) Độ mặn (E1)
Thời gian nhiễm mặn trên 1,5‰ E
11 % Tỉ lệ thuận Thời gian nhiễm mặn trên 4‰ E
12 % Tỉ lệ thuận Chiều dài sông nhiễm mặn trên 1,5‰
tại điểm sâu nhất E13 Km Tỉ lệ thuận Chiều dài sông nhiễm mặn trên 4‰
(tại điểm sâu nhất E14 Km Tỉ lệ thuận
Hiện tƣợng thời tiết
(E2)
Khô hạn Tăng E21 % Tỉ lệ thuận Nƣớc biển dâng Theo kịch bản
RCP4.5 năm 2030 E22 cm Tỉ lệ thuận Triều cƣờng Tăng E23 % Tỉ lệ thuận Bão lũ, sóng lớn Tăng E24 % Tỉ lệ thuận
Tổng thể mức độ bị ảnh
hƣởng (E3)
Diện tích đất có nguy cơ ngập với
mực NBD 50 cm E31 Ha Tỉ lệ thuận Diện tích cây lƣơng thực có hạt E32 Ha Tỉ lệ thuận Diện tích cây ngắn ngày ngô, khoai,
sắn E33 Ha Tỉ lệ thuận Diện tích cây hàng năm E34 Ha Tỉ lệ thuận Diện tích cây trồng lâu năm E35 Ha Tỉ lệ thuận Diện tích rừng hiện có E36 Ha Tỉ lệ thuận Diện tích nuôi trồng thủy sản E37 Ha Tỉ lệ thuận Số lƣợng gia cầm E38 Con Tỉ lệ thuận Số lƣợng gia súc Trâu, bò, lợn E39 Con Tỉ lệ thuận Số lƣợng trang trại E310 Trang Trại Tỉ lệ thuận
- Xác định bộ chỉ số độ nhạy S
Chỉ số nhạy cảm với XMN S đƣợc đánh giá theo 04 hợp phần: Xã hội, sinh kế, điều kiện tự nhiên và nguồn nƣớc; tƣơng ứng với 23 chỉ số khác nhau đƣợc đƣa vào sử dụng trong tính toán. Bốn hợp phần với 23 chỉ số về cơ bản đã bao hàm gần hết các hạng mục quan trọng cấu thành nên ngành nông nghiệp, nhất là các hạng mục liên
quan trực tiếp hoặc một phần gián tiếp tới XNM. Bảng dƣới là các giá trị chỉ số nhạy cảm với XNM ở cửa sông thuộc địa phận tỉnh Nam Định.
Bảng 2.3. Bộ chỉ số nhạy cảm (S) với vấn đề xâm nhập mặn Biến
chính Biến phụ
Hợp phần phụ
(Biến thành phần) Kí hiệu Đơn vị Tính tƣơng quan
Độ nhạy (S)
Xã hội (S1)
Dân số trung bình S11 Ngƣời Tỉ lệ thuận Mật độ dân số S12 Ngƣời/km2 Tỉ lệ thuận Tỉ lệ nữ giới S13 % Tỉ lệ thuận Tỉ lệ dân thành thị và nông thôn S14 % Tỉ lệ nghịch Tỉ lệ ngƣời dân làm nông nghiệp S15 % Tỉ lệ thuận Thu nhập của lao động Trung bình đổ
lên S16 % Tỉ lệ thuận Số lao động trong cơ sở kinh tế cá thể S17 % Tỉ lệ thuận Tốc độ tăng trƣởng dân số S18 % Tỉ lệ thuận Tỷ lệ hộ ngh o S19 Hộ Tỉ lệ thuận
Sinh kế (S2)
Sản lƣợng cây lƣơng thực có hạt S21 Tấn/ha Tỉ lệ thuận Sản lƣợng lĩnh vực chăn nuôi Trâu, bò,
lợn S22 Tấn Tỉ lệ thuận Sản lƣợng ngành thủy sản S23 Tấn Tỉ lệ thuận Giá trị sản xuất lâm nghiệp S24 Triệu đồng Tỉ lệ nghịch Giá trị sản xuất ngành thủy sản S25 Triệu đồng Tỉ lệ nghịch Giá trị sản phẩm thu đƣợc trên 1 ha mặt
nƣớc nuôi trồng thủy sản S26 Triệu đồng Tỉ lệ nghịch Giá trị sản phẩm thu đƣợc trên 1 ha đất
nông nghiệp S27 % Tỉ lệ nghịch % Mức độ tác động của XNM đến nông
nghiệp Tác động mạnh S28 % Tỉ lệ thuận Cơ giới hóa trong sản xuất nông nghiệp
Cơ giới hóa cao S29 % Tỉ lệ nghịch
Điều kiện tự nhiên
(S3)
Rừng ngập mặn Giảm S31 % Tỉ lệ thuận Độ cao địa hình S32 m Tỉ lệ nghịch Biên độ giao động mực nƣớc S33 m Tỉ lệ thuận Mật độ mặt nƣớc S34 % Tỉ lệ thuận
Nguồn nƣớc
(S4)
Khả năng đáp ứng nhu cầu nƣớc cho
ngành nông nghiệp (mức độ hài lòng S41 % Tỉ lệ nghịch
- Xác định bộ chỉ số khả năng thích ứng AC
Dựa trên khái niệm của IPCC là “Khả năng thích ứng của một hệ thống có thể đƣợc hình thành dựa trên các hoạt động của con ngƣời và ảnh hƣởng đến các yếu tố xã
hội và sinh lý của một hệ thống” IPCC, 2012 , mức độ thích ứng thấp tại các nƣớc đang phát triển thƣờng có liên quan mật thiết đến đói ngh o [40] và sự chƣa hiểu biết sâu sắc của họ về vấn đề đang tới. Từ đó luận văn đƣa ra bộ chỉ số dùng để chỉ thị cho khả năng thích ứng nhƣ sau:
Bảng 2.4. Bộ chỉ số thích ứng (AC) với vấn đề xâm nhập mặn Biến Biến
chính Biến phụ
Hợp phần phụ
(Biến thành phần) Kí hiệu Đơn vị Tính tƣơng quan
Khả năng thích ứng (AC) Cơ sở hạ tầng (AC1)
Tỉ lệ cơ sở hạ tầng thủy lợi phục vụ ngành nông nghiệp đƣợc tu sửa
thƣờng xuyên AC11 %
Tỉ lệ nghịch
Tỷ lệ hệ thống tƣới tiêu đƣợc bê tông
hóa AC12 % Tỉ lệ nghịch Tổng chiều dài đê Giai đoạn 2015-
2020) AC13 Km Tỉ lệ nghịch Tiền đầu tƣ tu sửa và xây mới các
hạng công trình thủy lợi Giai đoạn 2013-2020) AC14 Triệu đồng Tỉ lệ nghịch Hệ thống cảnh báo độ mặn AC15 % Tỉ lệ nghịch Chính quyền (AC2) Nhận thức của cán bộ về BĐKH và
xâm nhập mặn Trên quan tâm AC21 VNĐ Tỉ lệ nghịch Trình độ học vấn cán bộ Trên Cao đẳng AC22 VNĐ/ ngƣời/năm Tỉ lệ nghịch Số lƣợng cán bộ đƣợc phân công lĩnh vực TNMT AC23 VNĐ/ha Tỉ lệ nghịch Đầu tƣ liên quan đến giảm thiểu tác
động BĐKH và XNM AC24 % Tỉ lệ nghịch Xây dựng các biện pháp giảm thiểu
và thích ứng với BĐKH và XNM AC25 % Tỉ lệ nghịch Mức độ đa dạng nguồn sinh kế Các
hoạt động không liên quan đến nông
nghiệp AC26 %
Tỉ lệ nghịch
Chƣơng trình/kế hoạch hỗ trợ ngƣời
dân trong lĩnh vực nông nghiệp AC27 % Tỉ lệ nghịch
Một số vấn đề xã hội khác (AC3) Nhận thức của cộng đồng dân cƣ về BĐKH và XNM AC31 % Tỉ lệ nghịch Nhận thức mực NBD Tăng AC32 % Tỉ lệ nghịch Khả năng tiếp cận thông tin thông
qua nguồn chính thống Thông tin
trực tiếp, Thông tin đại chúng AC33 %
Tỉ lệ nghịch
Trình độ học vấn Trên cấp 3 AC34 % Tỉ lệ nghịch Tỷ lệ ngƣời đƣợc đào tạo kiến thức
về ngành nông nghiệp AC35 % Tỉ lệ nghịch Diện tích rừng trồng mới AC Ha Tỉ lệ nghịch
Biến
chính Biến phụ
Hợp phần phụ
(Biến thành phần) Kí hiệu Đơn vị Tính tƣơng quan
Số lƣợng giống cây trồng và vật nuôi
chịu mặn Trên 2 loại AC37 % Tỉ lệ nghịch Thay đổi diện tích đất canh tác Thay
đổi tăng hoặc giảm AC38 % Tỉ lệ nghịch Chuẩn bị cho việc phòng tránh thiên
tai, giảm nhẹ tác động của BĐKH AC39 % Tỉ lệ nghịch
Bước 3. Tính giá trị chỉ số tổn thương: Dữ liệu về các yếu tố chỉ thị thƣờng khác nhau về thứ nguyên và bậc đại lƣợng do đó cần phải tiến hành chuẩn hóa, đƣa các dữ liệu đó về cùng một đại lƣợng trƣớc khi tiến hành xác định chỉ số cuối cùng. Trƣớc hết phải xác định quan hệ giữa các yếu tố chỉ thị và chỉ số dễ bị tổn thƣơng. Có 2 loại hàm thƣờng đƣợc sử dụng: giá trị chỉ số tăng cùng với sự tăng giảm giá trị của yếu tố chỉ thị.
Để làm đƣợc điều đó cần gán các mối phụ thuộc giữa các tiêu chí và các biến trong các quan hệ thuận - nghịch khi xác định tính dễ bị tổn thƣơng [22]. Hàm quan hệ thuận trong nghiên cứu đƣợc sử dụng chủ yếu trong việc tính toán chỉ số các tiêu chí về E và S . Điều đó có nghĩa là E hay S càng cao thì khả năng tổn thƣơng càng lớn. Ngƣợc lại, hàm quan hệ nghịch đƣợc sử dụng trong việc tính toán chỉ số các tiêu chí về AC , tức là AC càng cao thì khả năng tổn thƣơng càng thấp.
Ví dụ, chúng ta thu thập đƣợc thông tin về sự thay đổi giá trị độ mặn trên lƣu vực sông tại một khu vực nào đó, Rõ ràng là khi giá trị của các hợp phần phụ đó thay đổi theo chiều hƣớng tăng thì s làm cho chỉ số dễ bị tổn thƣơng do XNM tăng do sự thay đổi của độ mặn s làm tăng TDBTT tại khu vực nghiên cứu. Trong trƣờng hợp này, có thể nói rằng các độ mặn nói riêng hay các hợp phần phụ trong một biến phụ có quan hệ đồng biến với tính dễ bị tổn thƣơng. Từ đó, để chuẩn hóa hợp phần phụ đó phải sử dụng công thức sau:
Ngƣợc lại, cũng có các hợp phần phụ có quan hệ nghịch biến với biến phụ. Ví dụ, nếu tỷ lệ ngƣời hiểu biết về BĐKH tại một khu vực cụ thể nào đó lớn, thì khả năng nhận biết các tác động và khả năng ứng phó với tác động của XNM tại khu vực đó s cao và vì vậy TDBTT s giảm đi. Nhƣ vậy, tỷ lệ hiểu biết về BĐKH có quan hệ nghịch biến với tính dễ bị tổn thƣơng, nhƣng lại có quan hệ đồng biến với khả năng thích ứng. Để chuẩn hóa hợp phần phụ đó chúng ta sử dụng công thức sau:
Trong đó: Xij – giá trị điểm thứ j thuộc biến thứ i đã chuẩn hóa; Xij - giá trị điểm thứ j thuộc biến thứ i chƣa chuẩn hóa;
MaxXij – giá trị lớn nhất thuộc biến thứ i chƣa chuẩn hóa; MinXij – giá trị nhỏ nhất thuộc biến thứ i chƣa chuẩn hóa.
Có thể thấy, từ 2 công thức trên các giá trị của Xij nằm trong khoảng từ 0 – 1. Trong đó, giá trị 1 tƣơng ứng với giá trị lớn nhất trong khi giá trị 0 s là giá trị nhỏ nhất của vùng/khu vực nghiên cứu.
Và sau khi chuẩn hóa các hợp phần phụ, chúng ta s xác định đƣợc các biến phụ và biến chính dựa theo các công thức sau:
Bước 4. Tính giá trị chỉ số tổn thương: Sau khi giá trị các biến thành phần đƣợc thiết lập và chuẩn hóa, từ đó tính toán giá trị các biến thành phần và cuối cùng là tính toán chỉ số tổn thƣơng dƣới tác động của XNM từ các tiêu chí theo công thức của IPCC. Trong đó: E là độ phơi nhiễm; S là độ nhạy cảm; AC là khả năng thích ứng; V là chỉ số dễ bị tổn thƣơng.
Nhƣ vậy ta thấy chỉ số TDBTT (V) s dao động trong khoảng từ 0 đến 1. V = 0 ứng với ít bị tổn thƣơng và V = 1 ứng với bị tổn thƣơng lớn nhất. Kết quả tính dễ bị tổn thƣơng của 3 huyện ven biển đƣợc thể hiện chi tiết trong chƣơng III dƣới đây.
Bước 5. Xây dựng bản đồ phân vùng TDBTT: bản đồ phân vùng TDBTT do XNM đƣợc xây dựng dựa trên bộ chỉ số tổn thƣơng bằng công nghệ GIS. Bản đồ thể hiện TDBTT của các huyện thuộc khu vực nghiên cứu trên cơ sở các bản đồ thành phần nhƣ E , S và AC . Các bản đồ này đƣợc chồng chập có trọng số tạo nên bản
đồ cuối cùng là bản đồ TDBTT. Trên bản đồ phân vùng TDBTT, mỗi vùng đƣợc thể hiện bằng màu sắc khác nhau tƣơng ứng với các cấp độ chỉ số TDBTT khác nhau. Trong đó, vùng TDBTT cao s có màu đậm hơn và nhạt dần khi chuyển sang vùng có TDBTT thấp hơn. Các bản đồ thành phần và sự phân vùng TDBTT đƣợc thực hiện nhờ phần mềm Mapinfo 15. Các bƣớc thành lập bản đồ phân vùng TDBTT tại khu vực nghiên cứu đƣợc thể hiện tại hình dƣới đây.
Hình 2.4. Các bƣớc thành lập bản đồ tính dễ bị tổn thƣơng [20]
2.4. Ứng dụng mô hình MIKE 11 trong việc phân tích xâm nhập mặn
2.4.1. Lý do chọn mô hình toán
Vấn đề tính toán và nghiên cứu khả năng lấy nƣớc của công trình bằng mô hình đã đƣợc nhiều nhà nghiên cứu ở các nƣớc phát triển nhƣ Mỹ, Hà Lan, Anh quan tâm từ khoảng 40 - 50 năm trở lại đây. Với thành tựu của khoa học và công nghệ đƣợc phát
Độ phơi nhiễm
Các yếu tố gây tổn thương: Độ mặn, Các hiện tƣợng thời tiết, mức độ ảnh hƣởng
Mức độ nhạy cảm
- Yếu tố con ngƣời - Tình hình phát triển ngành nông nghiệp - Các yếu tố về điều kiện tự nhiên - Yếu tố về nguồn nƣớc Khả năng thích ứng - Điều kiện thích ứng nhƣ: điều kiện kinh tế, xã hội, - Kinh nghiệm ứng phó - Sự hỗ trợ từ bên ngoài - Khả năng ứng phó Mức độ nguy hiểm do các yếu tố gây tổn thƣơng Mức độ nhạy cảm Khả năng thích ứng của hệ thống tự nhiên - xã hội Các bản đồ thành phần BẢN ĐỒ TDBTT DƢỚI TÁC ĐỘNG CỦA XNM VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN
triển cực nhanh, công nghệ tin học, thuỷ lực và thuỷ văn học mặc dù chƣa hoàn toàn đồng nhất nhƣng đã gặp nhau ở nhiều mặt.
Các phƣơng pháp tính toán diễn biến mực nƣớc, lƣu lƣợng và XNM đầu tiên thƣờng sử dụng bài toán một chiều khi kết hợp với hệ phƣơng trình Saint - Venant. Những mô hình 1 chiều đã đƣợc xây dựng do nhiều tác giả trong đó có Ippen và Harleman 1971 . Giả thiết cơ bản của các mô hình này là các đặc trƣng dòng chảy và mật độ là đồng nhất trên mặt cắt ngang. Ƣu thế đặc biệt của các mô hình loại một chiều là yêu cầu tài liệu vừa phải và nhiều tài liệu đã có sẵn trong thực tế.
Năm 1971, Prichard đã dẫn xuất hệ phƣơng trình 3 chiều để diễn toán quá trình XNM nhƣng nhiều thông số không xác định đƣợc. Hơn nữa mô hình 3 chiều yêu cầu