Hình 3.8 : Vùng đất trồng lúa nằm trong ranh mặn 4%otheo các kịch bản
1.3. Các mơ hình đánh giá ngập lụt và xâm nhập mặn
Để tính dịng chảy lũ kiệt, trạng thái xâm nhập mặn, trạng thái ô nhiễm hữu cơ, trên các hệ thống sông, kênh của Việt Nam, chủ yếu là ĐBSCL, hệ thống sông Sài Gòn- Đồng Nai- Thị Vải,… người ta thường sử dụng mơ hình tính tốn dịng chảy và chất lượng nước xuất phát từ hệ phương trình Saint - Venant một chiều (ở các dạng khác nhau) và các phương trình lan truyền chất một chiều. Tuy nhiên, sơ đồ và thuật toán giải các hệ phương trình này lại khác nhau tùy thuộc vào lựa chọn của tác giả của từng mơ hình, từ đó độ chính xác của kết quả cũng như thời gian tính tốn có khác nhau.
1.3.1. Mơ hình MIKE
Phần mềm tạo mơ hình mơ phỏng dòng chảy và chất lượng nước có tính thương mại rất phổ biến trên thế giới là bộ MIKE, trong đó có MIKE11 (với modul thủy lực HD, modul tính mặn, chất lượng nước AD, ECOLAB,…). Đây là bộ phần mềm của viện DHI Đan Mạch được ứng dụng, nghiên cứu cho dự án quy hoạch và quản lý tài nguyên nước và phòng chống thiên tai tại nhiều nước trên thế giới như Nhật Bản, Thái Lan, Bangladesh,… Trong khuôn khổ của Dự án tăng cường năng lực các viện ngành nước ở Việt Nam, DHI đã đào tạo và chuyển giao bản quyền cho một số cơ quan ngành nước thuộc Bộ NN&PTNT
Để tính tốn dịng chảy trên các sơng, kênh, MIKE11 sử dụng hệ phương trình Saint- Venant một chiều và sử dụng sơ đồ sai phân 6 điểm xen kẽ Q, H của Abbott và Ionescu; tài liệu địa hình được cho tại các mặt cắt tính H; vận tốc u được tính tại điểm Q. Hệ phương trình sai phân được giải trực tiếp và bằng phương pháp lặp, vì vậy tốc độ tính tốn chậm và cần có kinh nghiệm xử lý khi tạo điều kiện ban đầu (hotstart file).
Trong modul AD đã sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn cho phương trình lan truyền chất một chiều, vì thế thường gặp hiện tượng khuếch tán số ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả như nồng độ có khi bị âm hoặc khơng có nguồn chất trong miền mà nồng độ trong miền cao hơn giá trị ở biên,…
Để sử dụng công cụ GIS, trong MIKE11 đã dùng kết hợp với bộ phần mềm ArcView/ArcGIS để tổ chức cơ sở dữ liệu và biểu diễn kết quả. MIKE11 có các ưu, nhược điểm sau[18]:
Ưu điểm:
+ Giao diện đẹp, mạnh và hữu hiệu. Phần kết nối với công cụ GIS rất mạnh, kể cả việc tạo database;
+ Các tiện ích đầy đủ, dễ dàng cho người sử dụng, thuận tiện giải quyết các bài toán vừa và nhỏ.
Nhược điểm:
+ Đây không phải là phần mềm mã nguồn mở nên người sử dụng khó tùy biến, cập nhật;
+ Khi phải giải các bài toán lớn như cho ĐBSCL trong thời gian dài (mô phỏng một năm cho lũ và cạn), MIKE11 địi hỏi nhiều thời gian tính tốn trên máy khơng thuận tiện cho chạy hiệu chỉnh;
+ Địi hỏi kinh nghiệm người sử dụng khi phải tạo hotstart file và thường xuất phát từ bước thời gian nhỏ;
+ Độ chính xác của kết quả tính, đặc biệt là bài toán lan truyền chất (mặn, BOD, DO,…) đơi khi khơng bảo đảm do bản chất thuật tốn được sử dụng (khuếch tán số dẫn đến nồng độ âm hoặc nồng độ sát biên lớn hơn biên khi khơng có nguồn trong miền [18].
1.3.2. Các mơ hình khác
Mơ hình VRSAP: tiền thân là mơ hình KRSAL do PGS.TS. Nguyễn Như Khuê xây dựng và được sử dụng rộng rãi ở nước ta trong vòng 25 năm trở lại đây. Đây là mơ hình tốn thuỷ văn - thuỷ lực của dòng chảy một chiều trên hệ thống sơng ngịi có nối với đồng ruộng và các khu chứa khác. Dòng chảy trong các đoạn sơng được mơ tả bằng hệ phương trình Saint-Venant đầy đủ. Các khu chứa nước và các ô đồng ruộng trao đổi nước với sông qua cống điều tiết. Do đó, mơ hình chia các khu chứa và các ơ đồng ruộng thành hai loại chính: Loại kín trao đổi nước với sông qua cống điều tiết, loại hở trao đổi nước với sông qua tràn mặt hay trực tiếp gắn với sông như các khu chứa thông thường [18].
Tuy nhiên mơ hình VRSAP khơng phải là một mơ hình thương mại, mà là mơ hình có mã nguồn mở chỉ thích hợp với những người sử dụng có sự am hiểu sâu rộng về kiến thức mơ hình; Cịn đối với công tác dự báo, cảnh báo nhanh cho một khu vực cụ thể, nhất là khu vực miền Trung thì mơ hình tỏ ra chưa phù hợp.
- Mơ hình KOD-01 và KOD-02 của GS.TSKH. Nguyễn Ân Niên phát triển dựa trên kết quả giải hệ phương trình Saint-Venant dạng rút gọn, phục vụ tính tốn thủy lực, dự báo lũ,...
- Mơ hình WENDY: do Viện thủy lực Hà Lan (DELFT) xây dựng cho phép tính thủy lực dịng chảy hở, xói lan truyền, chuyển tải phù sa và xâm nhập mặn.
- Mơ hình HEC-RAS: do Trung tâm Thủy văn kỹ thuật quân đội Hoa Kỳ xây dựng được áp dụng để tính tốn thủy lực cho hệ thống sông. Phiên bản mới hiện nay đã được bổ sung thêm modul tính vận chuyển bùn cát và tải khuếch tán. Mơ hình HEC-RAS được xây dựng để tính tốn dịng chảy trong hệ thống sơng có sự tương tác 2 chiều giữa dịng chảy trong sơng và dịng chảy vùng đồng bằng lũ. Khi mực nước trong sông dâng cao, nước sẽ tràn qua bãi gây ngập vùng đồng bằng, khi mực nước trong sông hạ thấp nước sẽ chảy lại vào trong sông.
Dựa trên những ưu, nhược điểm của từng mơ hình đã đề cập ở phần trên, trong q trình thực hiện, luận văn lựa chọn mơ hình MIKE 11 để tính tốn, mơ phỏng và kết hợp với công cụ GIS để tạo cơ sở dữ liệu và biểu diễn kết quả.
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG NGẬP NƯỚC VÀ XÂM NHẬP MẶN
TỈNH BẾN TRE ĐẾN NĂM 2050
Chương này sẽ giới thiệu về các đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của tỉnh Bến Tre có ảnh hưởng đến khả năng ngập nước và xâm nhập mặn, trên cơ sở đó đưa ra các thơng số cho mơ hình dự báo. Mặc dù địa bàn nghiên cứu chỉ giới hạn ở một huyện của tỉnh Bến Tre là huyện Bình Đại nhưng do biến đổi khí hậu là một vấn đề có quy mơ lớn, nếu chỉ giới hạn trong phạm vi hành chính của huyện Bình Đại thì sẽ khơng thể đưa ra những nhận định đúng về vấn đề này. Vì vậy, phần lớn nội dung của chương này sẽ đề cập đến toàn bộ tỉnh Bến Tre, trong khi đó chương 3 sẽ tập trung vào địa bàn nghiên cứu trực tiếp là huyện Bình Đại.