5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
3.1.5Đặc điểm thủy văn sông ngòi
Lưu vực sông Sò nằm trong khu vực khá đặc biệt về chế độ thuỷ văn. Bao bọc trực tiếp và chi phối chế độ thuỷ văn lưu vực là sông Hồng ở phía Bắc, sông Ninh Cơ ở phía Tây và Tây Nam, vịnh Bắc Bộ ở phía Đông và Đông Nam [12].
*Sông Hồng: Chảy vào ranh giới lưu vực sông ở phía bắc từ Mom Rô đến Ba
Lạt dài 34 km là nguồn cấp nước cho lưu vực sông Sò vào mùa kiệt qua hệ thống
cống dọc theo đê hữu sông Hồng.
Là đoạn cuối của hạ du sông Hồng nên mực nước sông chịu ảnh hưởng lớn của chế độ thuỷ triều vịnh Bắc Bộ (nhật triều, 2 bán nhật triều/tháng).
-Về mùa lũ, bão: Mực nước triều cao nhất, nước sông dâng cao gây bất lợi cho tiêu. Mùa nước rươi tháng IX là thời gian thuỷ triều cao nhất trong năm. Trường hợp hình thành tổ hợp triều cường kết hợp lũ sông và bão lớn sẽ gây những bất lợi cho dân sinh và sản xuất nông nghiệp. Biên độ thuỷ triều trung bình 1,50 -
1,0 m, cao nhất 2,70 m, thấp nhất 2-5 cm [12].
-Về mùa kiệt: mực nước sông Hồng xuống thấp, nhưng do ảnh hưởng của
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Tác động của sông Hồng đến chế độ tiêu nước của lưu vực sông Sò:
Vào mùa lũ mực nước sông Hồng thường cao hơn cao độ nền trong đồng nên theo quy trình vận hành của hệ thống Thuỷ nông Xuân Thuỷ thì tất cả các công lấy nước phải đóng lại để tập trung tiêu độc lập cho diện tích trong đê. Do vậy trong trường hợp đóng cống, mực nước sông Hồng không có tác động đến quá trình tiêu của hệ thống.
*Sông Ninh Cơ:
- Là một phân lưu lớn của sông Hồng, nhận nước sông Hồng từ cửa Mom Rô và đổ vào biển Đông ở cửa Lạch thuộc hai huyện Hải Hậu và Nghĩa Hưng của tỉnh Nam Định. Chiều dài sông khoảng 45 km. Sông chảy qua địa phận huyện Xuân Trường thuộc phần phía bắc của lưu vực sông Sò với chiều dài 13 km. Sông chịu ảnh hưởng triều khá rõ rệt ngay cả trong mùa lũ. Về mùa kiệt sông Ninh Cơ là nguồn nước tưới chính của khu vực huyện Xuân Trường và bắc huyện Giao Thuỷ [12].
- Đoạn sông thượng lưu hiện đang có xu thể bồi, mạnh mẽ nhất là khu vực hạ lưu cửa Mom Rô nên đang gây ra điều kiện bất lợi cho việc cấp nước tự chảy cho lưu vực sông Sò.
- Kết quả đo đạc và tính toán thuỷ văn trạm Trực Phương do Đài Khí tượng Thuỷ văn Hà Nam Ninh thực hiện năm 1991 cho thấy diễn biến một số các đặc trưng thuỷ văn chủ yếu:
+ Về mùa kiệt:
Mực nước bình quân của 10 đỉnh triều cao nhất của bán nhật triều thấp tại các vị trí cống lấy nước Mom Rô, Đồng Nê, Trà Thượng, Rộc... ứng với tần suất thiết kế P = 75% trên sông Ninh Cơ dao động từ (+0,80) đến (+1,0). Trong tính toán quy hoạch cho vùng tưới phía Bắc huyện Xuân Thuỷ (vùng của các tiểu vùng tưới độc lập trong hệ thống), mực nước thiết kế tưới còn xác định theo kinh nghiệm quản lý của từng cống, chọn chung là (+0,90).
+ Về mùa lũ:
Mực nước dâng cao, mực nước chân triều thường rất cao (dao động từ +1,2 đến +2,5) cao hơn rất nhiều so với cao độ đất của khu vực bắc huyện, Vì vậy cũng như đoạn đầu của sông Hồng, không thể tiêu nước ra sông Ninh Cơ bằng tự chảy.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Bảng 3.3: Mực nƣớc bình quân 7 chân triều cao liên tục theo các tần suất P% tại trạm Trực Phƣơng
Đơn vị: m
Tần suất P(%) Mực nƣớc chân triều cao các tháng mùa lũ
Tháng 7 Tháng 8 Tháng 9
10 2,14 2,42 1,99
20 1,74 2,08 1,76
30 1,18 1,58 1,37
Mực nước báo động tại Trực Phương: + Báo động cấp I: +2,00 m.
+ Báo động cấp II: +2,40 m. + Báo động cấp III: +2,80 m.
Tác động của sông Ninh Cơ đến chế độ tiêu nước của lưu vực sông Sò:
Vào mùa lũ mực nước sông Ninh Cơ thường cao hơn cao độ nền trong đồng. Khi mực nước đến báo động 1 thì toàn bộ cửa cống lấy nước tưới trên sông Ninh Cơ phải đóng lại. Do vậy cũng tương tự như đối với sông Hồng, trong trường hợp đóng cống, mực nước sông Ninh Cơ không có tác động đến quá trình tiêu của hệ thống. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
*Sông Sò:
Sau khi xây dựng cống Ngô Đồng năm 1963, sông Sò có chế độ thuỷ văn khác hẳn với sông tự nhiên ranh giới hai huyện Xuân Trường và Giao Thuỷ. Sông có chiều dài 23 km đổ ra vịnh bắc Bộ ở cửa Hạ Lan. Sau cống Ngô Đồng, sông chảy qua khu vực đồng bằng và là đường ranh giới hai huyện Xuân Trường và Giao Thuỷ. Sông có chiều dài 23 km đổ ra vịnh bắc Bộ ở cửa Hạ Lan [12].
Ở hạ lưu sông cách cống Ngô Đồng 5 km có cống Nhất Đỗi được xây dựng từ đầu các năm 60 với nhiệm vụ ngăn mặn cho khu vực thượng lưu nên cống thường được đóng lại khi không có nhiệm vụ tiêu. Do vậy sông Sò có 2 chế độ thuỷ văn rất khác biệt nhau.
-Đoạn I: từ cống Ngô Đồng đến đập Nhất Đỗi dài 5 km làm nhiệm vụ tưới. Trong trường hợp cống Nhất Đỗi đóng, đoạn sông này được coi như một hồ chứa nước. Mực nước trên đoạn này hoàn toàn phụ thuộc vào chế độ mưa ở khu vực
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
thượng lưu và quy trình vận hành tiêu của cống Nhất Đỗi. Trong trường hợp mưa lớn, cống thường được mở hết để làm nhiệm vụ tiêu. Mức độ ngập lụt của phần diện tích này phụ thuộc vào khả năng tiêu của cống và mực nước hạ lưu đập.
-Đoạn II: từ đập Nhất đỗi đến cửa Hà Lạn dài 18 km làm nhiệm vụ tiêu. Chế độ thuỷ văn của đoạn này phụ thuộc vào 2 yếu tố chính:
+ Dao động tự nhiên của thuỷ triều vịnh Bắc Bộ với chế độ nhật triều. Do vậy, mực nước trên toàn đoạn sông hoàn toàn bị chế độ triều chi phối cùng với xâm nhập của mặn.
+ Chịu tác động của dòng chảy lũ do tác động xả lũ của sông Sò qua cống Nhất Đỗi và qua các cống xả dọc ven sông hạ lưu như cống Thanh Quan, Nam Điền, Thức Hoá...
Do vậy, đoạn sông này có diễn biến lòng sông khá phức tạp vừa chịu tác động của thuỷ triều vừa chịu tác động dòng chảy lũ. Hiện tại, đoạn sông này được hệ thống đê bảo vệ với cao trình chủ yếu để chống mực nước triều.
3.2. Đánh giá tình hình ngập lụt tại lƣu vực sông Sò tỉnh Nam Định thuộc vịnh Bắc Bộ xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu
3.2.1 Đánh giá hiện trạng triều lưu vực sông Sò.
Lưu vực sông Sò thuộc vịnh Bắc Bộ có chế độ nhật triều là chủ yếu có xen một ít chế độ nhật triều không đều. Tính chất nhật triều càng kém thuần nhất có xu hướng dịch dần xuống phía Nam. Độ lớn kỳ triều cường cực đại có thể đạt đến 4,50 m tại Hòn Dấu (1986), kỳ nước cường có độ lớn triều trung bình vào khoảng 3,6 - 2,6 m và giảm dần xuống phía Nam. Vào kỳ triều kém, độ lớn thuỷ triều có thể không vượt quá 0,5 m. Triều mạnh nhất thường vào các tháng 1, 6, 7 và 12, trong khi triều yếu nhất vào các tháng 3, 4, 8 và 9 trong năm [12].
Thuỷ triều truyền vào trong sông xa hay gần, mạnh hay yếu phụ thuộc tương đối rõ nét cho các sông. Điều kiện địa mạo lòng sông và chế độ nước sông quyết định tính đặc thù cho mỗi nhánh sông. Trên sông Hồng, ảnh hưởng thuỷ triều còn được ghi nhận đến trên Hà Nội 10 km, cách biển đến 185 km. Trên sông Đáy, khoảng cách ảnh hưởng triều lớn nhất đến Ba Thá - Mai Lĩnh cách biển 207 km. Tốc độ truyền triều trên sông Hồng khoảng 15 -20 km/giờ và trên suốt đoạn sông có ảnh hưởng thuỷ triều chỉ có một đỉnh sóng và một chân sóng do chu kỳ triều gốc là nhật triều.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
3.2.2 Đánh giá quá trình ngập và mô phỏng quá trình ngập theo kịch bản Biến đổi khí hậu lưu vực sông Sò. đổi khí hậu lưu vực sông Sò.
Theo kịch bản mới nhất của Bộ tài nguyên và Môi trường năm 2012 vào cuối thế kỷ 21, kịch bản nước biển dâng cho Việt Nam là kịch bản thấp (B1) đây được coi là kịch bản phù hợp nhất đối với điều kiện của Việt Nam thì lưu vực sông Sò nằm trong vùng biển phía Đông Bắc Bộ được tính theo mốc Hòn Dấu vì vậy lưu vực sông Sò bị ảnh hưởng như sau:
Bảng 3.4: Mực nƣớc biển dâng theo kịch bản B1 đến năm 2100 (Cm)
Khu vực tính theo (Cm)
Các mốc thời gian của thế kỷ 21
2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Móng Cái – Hòn Dấu 7-8 10-12 14-17 19-22 23-29 28-36 33-43 38-50 42-75
Hòn Dấu – Đèo Ngang 8-9 11-13 15-17 19-23 24-30 29-37 34-44 38-51 42-85
Đèo Ngang – Đèo Hải Vân 7-8 11-12 16-18 22-24 28-31 34-39 41-47 46-55 52-63
Đèo Hải Vân – Mũi Đại Lãnh 7-8 12-13 17-18 22-25 29-33 35-41 41-49 47-57 52-65
Mũi Đại Lãnh – Mũi Kê Gà 7-8 11-13 16-19 22-26 29-34 35-42 42-51 47-59 53-86
Mũi Kê Gà – Mũi Cà Mau 8-9 11-13 17-19 22-26 28-34 34-42 40-50 46-59 51-66
Mũi Cà Mau – Mũi Kiên Giang 9-10 13-15 18-21 24-28 30-37 36-45 43-54 48-63 54-72
( Theo kịch bản BĐKH 2012, Bộ TNMT)
Bản đồ ngập lụt là tài liệu cơ bản, làm cơ sở khoa học cho việc quy hoạch vùng nông nghiệp, phòng tránh lũ lụt, lựa chọn các biện pháp, thiết kế các công trình khống chế lũ, là thông tin cần thiết để thông báo cho dân cư về thiệt hại do lũ lụt ở nơi họ cư trú và hoạt động. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
3.2.3 Xác định năm nhiều nước, năm ít nước, năm trung bình cho lưu vực sông Sò.
Để xác định năm nhiều nước, năm ít nước và năm trung bình thì dựa vào đường lũy tích sai chuẩn dòng chảy năm của một trạm trong khu vực nghiên cứu. Do lưu vực sông Sò chịu ảnh hưởng trực tiếp của chế độ thủy văn của Sông Hồng, sông Ninh Cơ, sông Đáy và trên lưu vực sông Sò không có trạm thủy văn vì vậy chọn quá trình lưu lượng nhiều năm tại trạm Hà Nội trong thời kỳ quan trắc từ năm 1956 – 2006 để xác định chuỗi năm nhiều nước, ít nước và nước trung bình. Sau đây là biểu đồ quan hệ lũy tích sai chuẩn dòng chảy năm (∑(ki – 1)/Cv ~ t):
Hình 3.3: Biểu đồ quan hệ lũy tích sai chuẩn dòng chảy năm thời kỳ 1956 – 2006 trạm Hà Nội
Qua biểu đồ trên ta thấy trong thời kỳ nhiều năm, dòng chảy năm dao động có xu thế chu kỳ không chặt chẽ: những nhóm năm nhiều nước liên tục xen kẽ với các nhóm năm ít nước liên tục tạo thành chu kỳ nước trọn vẹn nhưng không hoàn toàn. Các chu kỳ này lặp lại nhưng không hoàn toàn cả về thời gian lẫn biên độ dao động. Nếu bỏ qua các chu kỳ nước ngắn thì toàn bộ thời kỳ có số liệu đo đạc dòng chảy (1956 – 2006) có một pha nhiều nước một pha ít nước và một số năm nước trung bình. Pha nhiều nước gồm các năm trong khoảng 1968 – 1986, pha ít nước gồm các năm trong khoảng từ năm 1987 – 1992, những năm nước trung bình trong khoảng từ năm 1997 – 2002.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
3.2.4 Xây dựng bản đồ ngập lụt cho khu vực Xuân Thủy
3.2.4.1 Số liệu đầu vào:
- Biên trên:
Biên lưu lượng ứng với các kịch bản, với 17 biên lưu lượng: Cống số 7, Chợ Đê, C.Đông Nê, C.Trà Thượng, vị trí 136, Vị trí 102, Vị trí 201, Vị trí 174, Vị trí 186, Vị trí 93, Vị trí 69, Vị trí 138, Vị trí 89, C.Ngô Đồng, C.Quất Lâm, Vị trí 182, Vị trí 110.
Ở đây được giả thiết các cống được đóng nên biên lưu lượng bằng 0. - Biên dưới:
Biên dưới là biên mực nước cửa Hạ Lan. Được tính theo các kịch bản nước biển dâng.
Biên được dùng có chuỗi số liệu năm 1/1/1980 đến 12/11/1999.
Biên được dùng có chuỗi số liệu ngày liên tục từ 1/1/1980 đến 12/11/1999. Theo kịch bản nước biển dâng biên dưới (biên cửa Hạ Lan) được tính là mực nước của Hạ Lan từ 1/1/1980 đến 12/11/1999 cộng thêm với lượng nước biển dâng theo từng năm đó ghi tại bảng trên (Bảng 3.3).
*) Xây dựng cơ sở dữ liệu:
- Dữ liệu địa hình: Bản đồ mô hình số độ cao khu vực nghiên cứu được xây dựng với độ phân giải 40m x 40m và các dữ liệu mặt cắt ngang sông cho lưu vực nghiên cứu.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Dữ liệu thủy văn: Bao gồm các số liệu về biên lưu lượng và mực nước tại một số trạm thủy văn,...
*/ Xây dựng bản đồ ngập lụt bằng Mike11 GIS:
Đề tài sử dụng bộ mô hình Mike 11 và Mike 11 GIS của Viện Thủy Lực Đan Mạch (DHI) để xây dựng bản đồ ngập lụt cho vùng lưu vực sông Sò. Trong đó, phần mô hình Mike 11 thực hiện các tính toán thủy văn, thủy lực nhằm đưa ra các giá trị mực nước, lưu lượng tại tất cả các mặt cắt trên hệ thống sông, sau đó những giá trị này được đưa lên bản đồ tương ứng với vị trí trong không gian của mỗi mặt cắt từ đó xác định được phạm vi và độ sâu ngập lụt gây ra bởi các trường hợp nước biển dâng bằng mô hình Mike 11 GIS.
Từ các kết quả tính toán từ mô hình Mike 11, ta xây dựng các bản đồ ngập lụt ứng với các trường hợp nước biển dâng như sau:
Sử dụng các kết quả của Mike 11 và các số liệu khác bao gồm: + Bản đồ cao độ số dạng TIN
+ Hệ thống sông + Mặt cắt ngang sông
+ Mực nước tính toán tại các mặt cắt
Số liệu mô hình Mike 11 sử dụng để tính toán giá trị mực nước tại các mặt cắt là số liệu mực nước ở cửa sông Hạ Lan từ 1/1/ 1980 đến 12/11/1999 ứng với trường hợp hiện trạng (và cộng thêm với lượng nước biển dâng theo từng năm như đã ghi tại bảng 3.3 ở trên ứng với các năm 2020, 2030, 2050, 2060, 2070, 2100 ).
Mạng lưới sông của lưu vực sông Sò
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3.7: Sơ đồ tính toán mạng lưới sông Sò trong Mike 11
3.2.4.2 Số liệu mặt cắt sông (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dữ liệu về mặt cắt sông bao gồm hai bộ dữ liệu, dữ liệu thô và dữ liệu đã xử lý. Dữ liệu thô là bộ số liệu được mô tả dưới dạng cột từ tài liệu mặt cắt đo đạc được bằng cách dùng trục toạ độ( x,z) thường được lấy từ những cuộc khảo sát, đo đạc lòng sông. Dữ liệu đã xử lý được tính từ dữ liệu thô và có chứa các giá trị tương ứng về cao trình, diện tích mặt cắt, chiều rộng sông, bán kính thủy lực, lực cản. Bảng dữ liệu đã xử lý được dùng trực tiếp vào mô đuyn tính toán.