/ R oo R) trên Hồng là 25k m; sông Đáy là 28km; sông Ninh Cơ là 24km
Như vậy mặn đã và đang ngày càng lấn sâu vào đất liền tỉnh Nam Định gây ra rất nhiều khó khăn cho sản xuất cũng như sinh hoạt của nhân dân.
3.2 Xây dựng các phương án tính toán
Qua kết quả nghiên cứu tình hình cạn kiệt và nhiễm mặn trên hệ thống sông Hồng - Thái Bình được phân tích ở phần điều tra số liệu xâm nhập măn đã chỉ ra mức độ cấp thiết của việc nghiên cứu tình hình dòng chảy và vấn đề nhiễm mặn trên hệ thống, đặc biệt trong thời kỳ dòng chảy kiệt nhất.
Giải bài toán xâm nhập mặn giúp xác định nước mặn với một nồng độ xác định có thể vào sâu trong sông đến bao xa trong một tổ hợp thủy lực nhất định? Như chúng ta đã biết độ dài xâm nhập mặn phụ thuộc vào các yếu tố chính là: độ mặn nước biển, độ lớn thủy triều, lưu lượng nước ngọt từ thượng lưu, lấy nước/cấp nước từ khu giữa và địa hình lòng dẫn. Trong nghiên cứu xem rằng địa hình là cố định, độ mặn tại biên ngoài biển là không đổi thì khoảng cách xâm nhập mặn cực đại sẽ là hàm số của tổ hợp lưu lượng nước ngọt từ thượng nguồn vào tháng kiệt nhất, nước lấy từ sông phục vụ các hoạt động dân sinh kinh tế và thời kỳ triều mạnh nhất. Dòng chảy mùa cạn trên hệ thống sông Hồng -Thái Bình đã xuống thấp tới mức kỷ lục, đặc biệt vào thời kỳ đổ ải vụ đông xuân, làm cho mức độ nhiễm mặn trên hệ
thống càng trở nên nghiêm trọng. Nguyên nhân dẫn tới tình trạng này có thể được tóm tắt như sau:
- Mưa, dòng chảy gần đây phân bố cực đoan và có xu thế ác liệt về mùa lũ và cạn kiệt về mùa cạn, trong khi lượng nước dùng ngày một tăng lên.
- Nguồn nước tự nhiên trong thời kỳ này là nhỏ nhất, nhưng nhu cầu lấy nước lại rất lớn, đặc biệt đối với nông nghiệp với tính đồng nhất về thời vụ dẫn tới nhu cầu lấy nước tập trung trong một khoảng thời gian ngắn rất lớn.
- Các hồ chứa thượng nguồn đã bổ sung cấp nước cho vùng hạ du nhưng các hồ chứa này phần lớn là hồ lợi dụng tổng hợp, nghĩa là phải đảm bảo đồng thời nhiều nhiệm vụ, trong đó hai nhiệm vụ chính trong mùa kiệt là phát điện và cấp nước cho vùng hạ du. Do nhu cầu điều phối và giữ nước phục vụ phát điện nên lượng nước điều tiết cho hạ du vừa không đủ về lượng lại không phù hợp về thời gian dẫn tới tình trạng thiếu nước là không thể tránh khỏi và tình trạng này thường xuyên xảy ra trong những năm gần đây.
Trên cơ sở phân tích trên, đề xuất một số phương án là tổ hợp của những nguyên nhân ở trên nhằm đánh giá tình hình xâm nhập mặn của mỗi phương án. Kết quả sẽ là bức tranh xâm nhập mặn trên hệ thống sông Hồng - Thái Bình trong mùa kiệt giúp cho các tính toán lấy nước dọc sông có cơ sở khoa học và thực tiễn hơn.
3.2.1 Nhóm phương án 1 – Biến đổi lượng nước thượng nguồn (PA1)
Mục tiêu của nhóm phương án 1: Xem xét ảnh hưởng của lượng nước từ thượng nguồn đổ về hạ du đến các cửa sông, cụ thể là từ các hồ (Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên quang và tương lai gần là Sơn La) và từ các sông suối nhánh đến diễn biến mực nước, lưu lượng và xâm nhập mặn ở hạ lưu hay có thể gọi là kịch bản đánh giá vai trò của hồ chứa tới dòng chảy hạ lưu và tình hình xâm nhập mặn tương ứng. Các biên lưu lượng phía thượng lưu sông Thái bình (s. Cầu, s. Thương, s. Lục Nam) là dòng chảy tự nhiên của các sông này.
Nghiên cứu cấp nước cho hạ du, sẽ tính toán dòng chảy thiết kế mùa kiệt với các tần suất thiết kế khác nhau. Qua số liệu thống kê nhiều năm tại trạm Sơn Tây (chuỗi số liệu hơn 40 năm từ năm 1956 – 2007, trong đó bỏ một số năm: 1984,
1985, 1987 do ảnh hưởng của việc xây dựng hồ Hòa bình). Tiến hành xây dựng đường tần suất dòng chảy mùa kiệt để xác định lưu lượng dòng chảy ứng với tần suất thiết kế là P=75%, P=80% và P=85% là 1100 mP 3 P /s, 1150mP 3 P /s và 1200mP 3 P /s (Bảng 3.1 và Hình 3.1). Lưu lượng ứng với các tần suất thiết kế này sẽ được sử dụng làm biên lưu lượng vào cho mô hình tại Sơn Tây
Bảng 3.1. Dòng chảy mùa kiệt ứng vơi các tần suất thiết kế tại Trạm Sơn Tây Đặc trưng Qtb (mm) Cv Cs Dòng chảy ứng với tần suất (mP
3
P
/s) P=75% P=80% P=85% Gía trị 1390 0.2 0.2 1200 1150 1100
Lưu lượng các trạm Gia Bẩy, Cầu Sơn, Chũ lấy tài liệu tháng 12/2002-5/2003 làm số liệu đầu vào của mô hình. Sông Tam Bạc lấy bằng 10 mP
3
P
/s, sông Đáy lấy bằng 20mP
3
P
/s.
Hình 3.1 Đường tần suất dòng chảy mùa kiệt trạm thủy văn Sơn Tây
Biên triều: Chọn các phương án tính toán ứng với 3 thời kỳ thủy triều (triều cao,
triều trung bình, triều thấp). Vì việc lấy nước tưới thực hiện trong toàn bộ mùa kiệt do đó phải tính toán thủy triều biên dưới cho toàn bộ mùa kiệt (kéo dài từ tháng 12 năm trước đến tháng 5 năm sau). Để tiện cho việc đánh giá, đã chọn mùa kiệt năm
2002 -2003, từ ngày 1/12/2002 đến 30/5/2003. Đây là khoảng thời gian dòng chảy kiệt, có đầy đủ số liệu tính toán, đảm bảo đại diện cho cả 3 thời kỳ triều bao gồm thời kỳ triều kém, thời kỳ triều trung bình và thời kỳ triều cường.
Biên lấy nước tưới: Để tiến hành tính toán, ở đây chia các hộ dùng nước thành 5
cụm (chỉ xét lấy nước trực tiếp trên dòng chính sông Hồng - Thái Bình, nơi lượng nước lấy là chủ yếu và có số liệu khá đầy đủ về hệ thống công trình lấy nước) xem như đầu vào (lấy nước) trong mô hình. Đó là:
- Cụm 1: Gồm các hộ dùng nước là tỉnh: Phú Thọ, Vĩnh Phúc. - Cụm 2: Gồm hộ dùng nước là tỉnh Hà Tây
- Cụm 3: Gồm hộ dùng nước là thủ đô Hà Nội.
- Cụm 4: Gồm các hộ dùng nước phục vụ hệ thống Bắc Hưng Hải.
- Cụm 5: Là phần hạ lưu của hệ thống, lấy nước trực tiếp từ dòng chính sông Hồng gồm: Hà Nam, Nam Định, Thái Bình.
Bảng 3.2. Tổng lưu lượng yêu cầu của dòng chính vào các cụm lấy nước Cụm Lưu lượng (mP 3 P /s) Cụm 1 100 Cụm 2 100 Cụm 3 50 Cụm 4 150 Cụm 5 200 Tổng 600
Nguồn:dự án “Điều tra tài nguyên nước, tình hình khai thác và xả thải nguồn nước ở vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ” của cục Quản lý tài nguyên nước, Bộ Tài
nguyên và môi trường.
Với mục tiêu tính toán ở trên, các kịch bản của phương án 1 sẽ là giữ nguyên các biên trên, biên dưới, biên lấy nước và chỉ thay đổi lưu lượng tại Sơn Tây từ đó sẽ thấy được ảnh hưởng của lượng nước từ thượng nguồn. Các kịch bản được đề xuất như trong Bảng 3.3:
Bảng 3.3 Bảng tổng hợp các phương án tính toán trong nhóm phương án 1
PA Lưu lượng dòng chảy tại
Sơn Tây Lấy nước Thủy triều
PA1a Q Sơn Tây TB mùa kiệt nhiều
năm với tần suất 75% Hiện trạng
Hiện trạng (triều cao, triều TB,
triều thấp)
PA1b Q Sơn Tây TB mùa kiệt nhiều
năm với tần suất 80% Hiện trạng
Hiện trạng (triều cao, triều TB,
triều thấp)
PA1c Q Sơn Tây TB mùa kiệt nhiều
năm với tần suất 85% Hiện trạng
Hiện trạng (triều cao, triều TB,
triều thấp)
3.2.2 Nhóm phương án 2 - Ảnh hưởng của thủy triều (PA2)
Mục tiêu của nhóm phương án: Đánh giá ảnh hưởng của thủy triều đến diễn biến mực nước và quá trình xâm nhập mặn tại các cửa ong, từ đó lựa chọn thời kỳ lấy nước hợp lý nhằm giảm căng thẳng thiếu nước và đem lại tác động tích cực trong việc đẩy mặn.
Nghiên cứu này chọn các phương án tính toán ứng với 3 thời kỳ thủy triều (triều cao, triều trung bình, triều thấp). Vì việc lấy nước tưới thực hiện trong toàn bộ mùa kiệt do đó phải tính toán thủy triều biên dưới cho toàn bộ mùa kiệt (kéo dài từ tháng 12 năm trước đến tháng 5 năm sau). Để tiện cho việc đánh giá, đã chọn mùa kiệt năm 2002 -2003, từ ngày 1/12/2002 đến 30/5/2003. Đây là khoảng thời gian dòng chảy kiệt, có đầy đủ số liệu tính toán, đảm bảo đại diện cho cả 3 thời kỳ triều bao gồm thời kỳ triều kém, thời kỳ triều trung bình và thời kỳ triều cường. Các kỳ triều được chọn với thời gian như sau:
Bảng 3.4. Các thời kỳ triều trong 1 chu kỳ con triều Triều cường 13h-10/1/2003-:-20h 14/1/2003 Triều trung bình 21h-14/1/2003-:-21h 17/1/2003 Triều kém 22h-17/1/2003-:-13h 23/1/2003
Với cách lựa chọn kỳ triều như trên tiến hành tính toán khoảng cách xâm nhập mặn lớn nhất dọc ong theo các phương án như sau:
Bảng 3.4 Các phương án tính toán trong nhóm phương án 2 PA
Lưu lượng nước tại trạm Thủy văn Sơn
Tây
Lấy nước Thủy triều
PA2a
Q Sơn Tây TB mùa kiệt nhiều năm với
tần suất 75% Hiện trạng
Triều cao, Triều TB, Triều thấp PA2b
Q Sơn Tây TB mùa kiệt nhiều năm với
tần suất 80% Hiện trạng
Triều cao, Triều TB, Triều thấp PA2c
Q Sơn Tây TB mùa kiệt nhiều năm với
tần suất 85% Hiện trạng
Triều cao, Triều TB, Triều thấp 3.2.3 Nhóm phương án 3 – Nước biển dâng do Biến đổi khí hậu (PA3)
(a) Một số ảnh hưởng của biến đổi khí hậu
Theo báo cáo đánh giá lần thứ tư của IPCC năm 2007, nhiệt độ trung bình toàn cầu đã tăng khoảng 0,74P
o
P
C trong thời kỳ 1906 - 2005 và tốc độ tăng của nhiệt độ trong 50 năm gần đây gần gấp đôi so với 50 năm trước đó (Hình 3.2). Nhiệt độ trên lục địa tăng nhanh hơn so với trên đại dương (IPCC, 2007).
Mực nước biển toàn cầu đã tăng trong thế kỷ 20 với tốc độ ngày càng cao (Hình 3.3). Hai nguyên nhân chính làm tăng mực nước biển là sự giãn nở nhiệt của đại dương và sự tan băng.
Số liệu quan trắc mực nước biển trong thời kỳ 1961- 2003 cho thấy tốc độ tăng của mực nước biển trung bình toàn cầu khoảng 1,8 ± 0,5mm/năm, trong đó đóng góp do giãn nở nhiệt khoảng 0,42 ± 0,12mm/năm và tan băng khoảng 0,70 ± 0,50mm/năm (IPCC, 2007).
Số liệu đo đạc từ vệ tinh TOPEX/POSEIDON trong giai đoạn 1993 - 2003 cho thấy tốc độ tăng của mực nước biển trung bình toàn cầu là 3,1 ± 0,7mm/năm, nhanh hơn đáng kể so với thời kỳ 1961 - 2003 (IPCC, 2007).
Hình 3.2.Diễn biến chuẩn sai nhiệt độ trung bình toàn cầu. (Nguồn IPCC, 2007)
Hình 3.3 Diễn biến của mực nước biển tại Trạm hải văn Hòn Dáu
- Mực nước biển quan trắc tại Việt Nam: Số liệu quan trắc tại các trạm hải văn dọc ven biển Việt Nam cho thấy tốc độ dâng lên của mực nước biển trung bình ở Việt Nam hiện nay là khoảng 3mm/năm (giai đoạn 1993-2008), tương đương với
tốc độ tăng trung bình trên thế giới. Trong khoảng 50 năm qua, mực nước biển (Hình 3) tại Trạm hải văn Hòn Dáu dâng lên khoảng 20cm. (Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu, Bộ TNMT, 2008).
(b) Kịch bản nước biển dâng
Báo cáo lần thứ tư của IPCC ước tính mực nước biển dâng khoảng 26- 59cm vào năm 2100, tuy nhiên không loại trừ khả năng tốc độ cao hơn.
Nhiều nhà khoa học đã đánh giá rằng các tính toán của IPCC về thay đổi nhiệt độ toàn cầu là tương đối phù hợp với số liệu nhiệt độ thực đo. Tuy nhiên, tính toán của IPCC về nước biển dâng là thiên thấp so với số liệu thực đo tại các trạm và bằng vệ tinh. Nguyên nhân chính dẫn đến sự thiên thấp này là do các mô hình tính toán mà IPCC sử dụng để phân tích đã chưa đánh giá đầy đủ các quá trình tan băng.
Một số nghiên cứu gần đây cho rằng mực nước biển toàn cầu có thể tăng 50- 140cm vào năm 2100.
Các kịch bản nước biển dâng cho Việt Nam được tính toán theo kịch bản phát thải thấp nhất (B1), kịch bản phát thải trung bình (B2) và kịch bản phát thải cao nhất (A1FI).
Kết quả tính toán theo các kịch bản phát thải thấp, trung bình và cao của viện Khoa học khí tượng thủy văn và Môi trường cho thấy vào giữa thế kỷ 21 mực nước biển có thể dâng thêm 28 đến 33cm và đến cuối thế kỷ 21 mực nước biển dâng thêm từ 65 đến 100cm so với thời kỳ 1980 - 1999 (Bảng 3.6).
Bảng 3.6. Mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980-1999
Kịch bản Các mốc thời gian của thế kỷ 21
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Thấp (B1) 11 17 23 28 35 42 50 57 65
Trung bình (B2) 12 17 23 30 37 46 54 64 75
Cao (A1FI) 12 17 24 33 44 57 71 86 100
Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu gây nước biển dâng đến diễn biến mực nước và quá trình xâm nhập mặn tại các cửa sông, từ đó có được bức tranh tổng quát về ảnh hưởng xâm nhập mặn, nó đặt ra cơ sở cho các hoạch định chính sách ứng phó với biến đổi khí hậu.
Với mục đích nghiên cứu trên, chọn các phương án tính toán ứng với 3 thời kỳ thủy triều (triều cao, triều trung bình, triều thấp) và cộng thêm chiều cao của nước biển dâng trong những thời khoảng sau 20 năm, 50 năm (từ là đến năm 2030 và 2060).
Cao độ nước biển dâng do biến đổi khí hậu cho dải bờ biển Việt Nam đã và đang được Viện Khoa học khí tượng Thủy văn và môi trường nghiên cứu, tính toán trong một dự án cấp quốc gia như vừa trình bày ở phần trên. Sử dụng giá trị gia tăng của mực nước biển này để tính toán các phương án xâm nhập mặn vào hệ thống sông Hồng sông Thái bình (Xem bảng 3.7).
Bảng 3.7. Chiều cao nước dâng do Biến đổi khí hậu
Sau 20 năm Sau 50 năm
Chiều cao nước biển dâng
max (cm) 17 37.0
Bảng 3.8 Các phương án tính toán trong nhóm phương án 3 PA
Lưu lượng nước tại trạm Thủy văn Sơn
Tây
Lấy nước Thủy triều + nước dâng sau 20 và 50 năm
PA3a-20; PA3a-50;
Q Sơn Tây TB mùa kiệt nhiều năm với
tần suất 75%
Hiện trạng
Triều cao +ND, Triều TB+ND, Triều thấp+ND sau 20 và 50
năm PA3b-20;
PA3b-50;
Q Sơn Tây TB mùa kiệt nhiều năm với
tần suất 80%
Hiện trạng
Triều cao +ND, Triều TB+ND, Triều thấp+ND sau 20 và 50
năm PA3c-20;
PA3c-50;
Q Sơn Tây TB mùa kiệt nhiều năm với
tần suất 85%
Hiện trạng
Triều cao +ND, Triều TB+ND, Triều thấp+ND sau 20 và 50
năm