Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu cơ sở khoa học phân vùng hạn – mặn trong trường hợp nước biển dâng và đề xuất giải pháp thích ứng cho vùng đồng bằng ven biển sông Mã

Chia sẻ: Elysale Elysale | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:188

Thêm vào BST

Báo xấu

39
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học phân vùng hạn – mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã trong trường hợp nước biển dâng. Nghiên cứu tính toán và phân vùng hạn – mặn theo khả năng khai thác sử dụng nước với trường hợp hiện trạng và kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng. Nghiên cứu đề xuất được các giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu trên khu vực nghiên cứu theo hai quan điểm phòng chống và khai thác.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu cơ sở khoa học phân vùng hạn – mặn trong trường hợp nước biển dâng và đề xuất giải pháp thích ứng cho vùng đồng bằng ven biển sông Mã

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ THỊ THƯỜNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC PHÂN VÙNG HẠN - MẶN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THÍCH ỨNG CHO VÙNG ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN SÔNG MÃ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ THỊ THƯỜNG NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC PHÂN VÙNG HẠN - MẶN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THÍCH ỨNG CHO VÙNG ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN SÔNG MÃ Ngành: Thủy văn học Mã số: 9440224 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1.PGS.TS HOÀNG NGỌC QUANG 2. GS.TS NGÔ ĐÌNH TUẤN HÀ NỘI, NĂM 2020
LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Lê Thị Thường i
LỜI CÁM ƠN Qua quá trình học tập và nghiên cứu, luận án của tác giả đã được hoàn thành. Những thành quả đạt được ngoài sự nỗ lực, quyết tâm của bản thân, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, động viên của các thầy giáo, cô giáo, đồng nghiệp, gia đình và bạn bè. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Hoàng Ngọc Quang, GS.TS Ngô Đình Tuấn, các thầy đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo bộ môn Thủy văn và Tài nguyên nước cũng như các thầy cô trong khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, Phòng Đào tạo, trường Đại học Thủy Lợi đã hướng dẫn, tạo điều kiện cho tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn Khoa Khí tượng Thủy Văn, Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tạo điều kiện cho NCS có thời gian tập trung học tập và nghiên cứu. Cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp đã luôn giúp đỡ, động viên tác giả trong quá trình thực hiện luận án. Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình luôn động viên, khuyến khích và tiếp thêm nghị lực, quyết tâm cho tác giả trong những lúc khó khăn nhất mà tưởng chừng không thể vượt qua. ii
MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH......................................................................................v DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... vii MỞ ĐẦU…… .................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài........................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 3 3. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu ........................................................ 3 4. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 3 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................. 4 6. Bố cục của luận án ....................................................................................................5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HẠN – MẶN ...................6 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu hạn – mặn ................................................... 6 1.1.1 Một số khái niệm và định nghĩa được sử dụng trong luận án .....................6 1.1.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới ..............................................................9 1.1.3 Tình hình nghiên cứu trong nước ..............................................................16 1.1.4 Tình hình nghiên cứu trên lưu vực sông Mã .............................................22 1.2 Giới thiệu vùng nghiên cứu .......................................................................... 24 1.2.1 Vị trí địa lý ................................................................................................24 1.2.2 Đặc điểm địa hình .....................................................................................25 1.2.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng .................................................................26 1.2.4 Chế độ mưa, dòng chảy .............................................................................27 1.2.5 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi .................................................................29 1.2.6 Đặc điểm thủy triều và tình hình hạn – mặn .............................................31 1.2.7 Đặc điểm về kinh tế - xã hội .....................................................................37 1.2.8 Hồ chứa thủy lợi, thủy điện trên lưu vực sông Mã ...................................38 1.3 Khoảng trống trong nghiên cứu hạn – mặn .................................................. 40 1.4 Định hướng nghiên cứu ................................................................................ 41 CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN VÙNG HẠN – MẶN VÙNG ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN SÔNG MÃ .......................45 2.1 Cơ sở khoa học ............................................................................................. 45 2.1.1 Mối quan hệ giữa hạn hán và xâm nhập mặn............................................46 2.1.2 Sự biến đổi của các tổ hợp hạn – mặn theo không gian và thời gian. .......64 iii
2.1.3 Nhu cầu khai thác sử dụng nước dọc sông khu vực nghiên cứu ...............66 2.2 Cơ sở thực tiễn .............................................................................................. 66 2.2.1 Thiệt hại do hạn – mặn và biện pháp phòng chống ..................................67 2.2.2 Khả năng thích ứng hạn – mặn trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng….. .................................................................................................................70 2.3 Phương pháp tính toán phân vùng hạn – mặn .............................................. 72 2.3.1 Phương pháp thống kê, điều tra xã hội học ...............................................73 2.3.2 Phương pháp tích hợp bản đồ....................................................................74 2.3.3 Phương pháp chuyên gia ...........................................................................76 2.3.4 Phương pháp mô hình toán .......................................................................76 2.4 Cơ sở phân vùng hạn – mặn ....................................................................... 102 2.4.1 Tiêu chí phân vùng hạn – mặn ................................................................102 2.4.2 Cơ sở phân vùng hạn – mặn ....................................................................104 CHƯƠNG 3 PHÂN VÙNG HẠN – MẶN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THÍCH ỨNG BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU, NƯỚC BIỂN DÂNG .............................................................109 3.1 Kết quả mô phỏng ranh giới hạn - mặn theo trường hợp hiện trạng .......... 109 3.2 Kết quả mô phỏng ranh giới mặn theo kịch bản biến đổi khí hậu ............. 114 3.3 Phân vùng hạn - mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã. ........................... 116 3.3.1 Phân vùng hạn – mặn theo cách tiếp cận truyền thống .............................116 3.3.2 Phân vùng hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước ....................120 3.3.3 Nhận xét, phân tích và lựa chọn kết quả .................................................132 3.4 Đề xuất giải pháp khai thác sử dụng nước. ................................................ 136 3.4.1 Cơ sở đề xuất giải pháp ...........................................................................136 3.4.2 Đề xuất giải pháp khai thác sử dụng nước ..............................................137 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................141 1. Những kết quả đạt được của luận án.............................................................. 141 2. Những đóng góp mới của luận án .................................................................. 142 3. Tồn tại và hướng phát triển của luận án ........................................................ 142 4. Kiến nghị ........................................................................................................ 143 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ ..........................................................144 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................145 PHỤ LỤC…… ............................................................................................................151 iv
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bản đồ lưu vực sông Mã và vùng phụ cận .....................................................25 Hình 1.2 Bản đồ địa hình lưu vực sông Mã [69] ...........................................................26 Hình 1.3 Bản đồ mạng lưới sông ngòi và lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực sông Mã .29 Hình 1.4 Diễn biến mực nước triều tại cửa Hới sông Mã (11/2005) ............................32 Hình 1.5 Diễn biến mực nước triều tại cửa Lạch Trường (12/2004) ............................32 Hình 1.6 Diễn biến mực nước triều tại cửa Hới Lạch Sung (12/2004) .........................32 Hình 1.7 Hiện trạng sơ đồ hệ thống hồ chứa, trạm bơm trên lưu vực sông Mã ............39 Hình 1.8 Sơ đồ khối tổng thể quá trình nghiên cứu của luận án ...................................42 Hình 2.1 Đường quá trình mực nước, lưu lượng và lưu tốc trạm Quảng Châu ............48 Hình 2.2 Đường quá trình mực nước, lưu lượng và lưu tốc trạm Quảng Châu ............49 Hình 2.3 Đường quá trình mực nước, lưu lượng và lưu tốc trạm Quảng Châu ............52 Hình 2.4 Quan hệ lưu lượng nhỏ nhất trạm Xuân Khánh và độ mặn lớn nhất trạm Hàm Rồng...............................................................................................................................55 Hình 2.5 Quan hệ lưu lượng nhỏ nhất trạm Xuân Khánh và độ mặn lớn nhất trạm Nguyệt Viên ...............................................................................................................................55 Hình 2.6 Quan hệ lưu lượng nhỏ nhất trạm (Xuân Khánh + Sét Thôn) và độ mặn lớn nhất trạm Hàm Rồng .....................................................................................................56 Hình 2.7 Quan hệ lưu lượng nhỏ nhất trạm (Xuân Khánh + Sét Thôn) và độ mặn lớn nhất trạm Nguyệt Viên ..................................................................................................56 Hình 2.8 Diễn biến quá trình lưu lượng nhỏ nhất trạm Xuân Khánh và độ mặn lớn nhất các trạm vùng hạ lưu sông Mã (2005-2016) .................................................................56 Hình 2.9 Diễn biến quá trình lưu lượng nhỏ nhất trạm Sét Thôn và độ mặn lớn nhất các trạm vùng hạ lưu sông Mã (2005-2016) ........................................................................57 Hình 2.10 Diễn biến quá trình lưu lượng nhỏ nhất trạm (Sét Thôn + Xuân Khánh) và độ mặn lớn nhất các trạm vùng hạ lưu sông Mã (2005-2016). ..........................................57 Hình 2.11 Diễn biến độ mặn tại các trạm dọc sông Mã tương ứng các cấp lưu lượng tại (Sét Thôn + Xuân Khánh) .............................................................................................61 Hình 2.12 Diễn biến mực nước nhỏ nhất và độ mặn lớn nhất tại trạm Giàng ..............62 Hình 2.13 Diễn biến mực nước nhỏ nhất và độ mặn lớn nhất tại trạm Quảng Châu ....62 Hình 2.14 Diễn biến mực nước và độ mặn tại trạm Hoàng Hà (sông Lạch Trường) ...63 Hình 2.15 Diễn biến mực nước và độ mặn tại trạm Vạn Ninh (sông Lạch Trường) ....63 Hình 2.16 Diễn biến mực nước và độ mặn tại trạm Cụ Thôn (sông Lèn) .....................63 Hình 2.17 Diễn biến mực nước và độ mặn tại trạm Yên Ổn (sông Lèn) ......................64 Hình 2.18 Phương pháp tích hợp bản đồ sử dụng công nghệ GIS ................................75 Hình 2.19 Sơ đồ ứng dụng mô hình toán mô phỏng hạn – mặn....................................77 Hình 2.20 Diễn biến nhiệt độ, bốc hơi trung bình tháng trạm Bái Thượng ..................78 v
Hình 2.21 Quá trình tính toán xác định lượng nước xuống hạ lưu sau hồ chứa ...........84 Hình 2.22 Sơ đồ mô phỏng mạng lưới sông trong MIKE 11 trường hợp hiện trạng ....90 Hình 2.23 Sơ đồ các bước tính toán biên trên mô hình kịch bản BĐKH ......................91 Hình 2.24 Sơ đồ mô phỏng mạng lưới sông trong Mike 11 kịch bản BĐKH ...............92 Hình 2.25 Sơ đồ quá trình thành lập bản đồ phân vùng hạn – mặn ............................107 Hình 3.1 Kết quả mô phỏng hạn – mặn trường hợp hiện trạng ứng với P=75% ........110 Hình 3.2 Kết quả mô phỏng hạn – mặn trường hợp hiện trạng ứng với P=80% ........110 Hình 3.3 Kết quả mô phỏng hạn – mặn trường hợp hiện trạng ứng với P=85% ........111 Hình 3.4 Kết quả mô phỏng hạn – mặn trường hợp hiện trạng ứng với P=90% ........111 Hình 3.5 Kết quả mô phỏng hạn – mặn trường hợp hiện trạng ứng với P=95% ........111 Hình 3.6 Độ sâu xâm nhập mặn 1‰ trên các sông ứng với các tần suất thiết kế nguồn nước .............................................................................................................................113 Hình 3.7 Độ sâu xâm nhập mặn 4‰ trên các sông ứng với các tần suất thiết kế nguồn nước .............................................................................................................................113 Hình 3.8 Độ sâu xâm nhập mặn 10‰ trên các sông ứng với các tần suất thiết kế nguồn nước .............................................................................................................................113 Hình 3.9 Kết quả mô phỏng hạn – mặn kịch bản RCP 4.5 thời kì 2016-2035............114 Hình 3.10 Kết quả mô phỏng hạn – mặn kịch bản RCP 8.5 thời kì 2016-2035..........115 Hình 3.11 Kết quả mô phỏng hạn – mặn kịch bản RCP 4.5 thời kì 2046-2065..........115 Hình 3.12 Kết quả mô phỏng hạn – mặn kịch bản RCP 8.5 thời kì 2046-2065..........115 Hình 3.13 Bản đồ phân vùng hạn – mặn trường hợp hiện trạng khi chưa xét đến nhu cầu khai thác sử dụng nước ................................................................................................117 Hình 3.14 Bản đồ phân vùng hạn – mặn kịch bản RCP 4.5 khi chưa xét đến nhu cầu khai thác sử dụng nước ........................................................................................................119 Hình 3.15 Bản đồ phân vùng hạn – mặn kịch bản RCP 8.5 khi chưa xét đến nhu cầu khai thác sử dụng nước ........................................................................................................119 Hình 3.16 Bản đồ phân vùng hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước trường hợp hiện trạng ..............................................................................................................122 Hình 3.17 Bản đồ phân vùng hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước kịch bản RCP4.5 .........................................................................................................................131 Hình 3.18 Bản đồ phân vùng hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước kịch bản RCP8.5 .........................................................................................................................131 Hình 3.19 Xâm nhập mặn dọc sông Mã tương ứng với các kịch bản .........................134 Hình 3.20 Xâm nhập mặn dọc sông Lạch Trường tương ứng với các kịch bản .........134 Hình 3.21 Xâm nhập mặn dọc sông Lèn tương ứng với các kịch bản ........................135 Hình 3.22 Độ mặn tại vị trí trên các sông tương ứng với các trường hợp ..................135 vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Đặc trưng mưa năm trên lưu vực sông Mã ....................................................28 Bảng 1.2 Đặc trưng mực nước trạm Quảng Châu .........................................................31 Bảng 1.3 Thông số chính bậc thang thủy điện, thủy lợi dòng chính sông Mã, Chu .....38 Bảng 2.1 Phân cấp mực nước lớn nhất mùa cạn trạm Giàng và Quảng Châu (1981-2018) .......................................................................................................................................50 Bảng 2.2 Phân cấp mực nước lớn nhất mùa cạn trạm Giàng và Quảng Châu (1981-2018) – tiếp theo ......................................................................................................................51 Bảng 2.3 Phân cấp mực nước nhỏ nhất mùa cạn trạm Giàng và Quảng Châu (1981-2018) .......................................................................................................................................53 Bảng 2.4 Phân cấp mực nước nhỏ nhất mùa cạn trạm Giàng và Quảng Châu (1981-2018) – tiếp theo ......................................................................................................................54 Bảng 2.5 Tiêu chí đánh giá chất lượng cho các chỉ số ..................................................79 Bảng 2.6 Trọng số các trạm mưa tại các lưu vực khống chế ........................................80 Bảng 2.7 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hiệu chỉnh ........................................................81 Bảng 2.8 Bộ thông số của mô hình Mike - Nam cho các tiểu lưu vực tính đến các trạm khống chế .......................................................................................................................81 Bảng 2.9 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng kiểm định .........................................................82 Bảng 2.10 Kịch bản nước biển dâng (cm) xét cho dải ven biển Việt Nam ...................82 Bảng 2.11 Mực nước biển dâng khu vực Hòn Dáu – Đèo Ngang theo kịch bản RCP4.5 và RCP 8.5 - (Đơn vị: cm) .............................................................................................83 Bảng 2.12 Biến đổi lượng mưa các mùa (%) so với thời kỳ cơ sở ...............................83 Bảng 2.13. Tính toán điều tiết hồ Trung Sơn trường hợp kịch bản RCP 4.5 thời kì 2016 – 2035 ............................................................................................................................87 Bảng 2.14. Tính toán điều tiết hồ Cửa Đạt trường hợp kịch bản RCP 8.5 thời kì 2046 - 2065 ...............................................................................................................................88 Bảng 2.15 Thống kê số liệu mặt cắt ngang ...................................................................90 Bảng 2.16 Kết quả hiệu chỉnh mực nước năm 2003 tại các trạm thủy văn ..................94 Bảng 2.17 Hệ số nhám sau hiệu chỉnh năm 2003 trên hệ thống sông Mã ....................95 Bảng 2.18 Kết quả chỉ số Nash tại các trạm thủy văn kiểm định HD năm 2009 ..........96 Bảng 2.19 Kết quả chỉ số Nash tại các trạm thủy văn kiểm định HD năm 2010 ..........97 Bảng 2.20 Kết quả chỉ số Nash tại các trạm thủy văn kiểm định HD năm 2011 ..........97 Bảng 2.21 Kết quả hiệu chỉnh mô đun khuếch tán ........................................................99 Bảng 2.22 Giá trị các thông số khuyếch tán sau khi hiệu chỉnh..................................100 Bảng 2.23 Kết quả kiểm định mô đun khuếch tán ......................................................101 Bảng 2.24 Tổ hợp hạn – mặn theo mức độ hạn hán và xâm nhập mặn trường hợp hiện trạng .............................................................................................................................103 Bảng 2.25 Tổ hợp hạn – mặn theo mức độ hạn hán và xâm nhập mặn kịch bản BĐKH .....................................................................................................................................104 vii
Bảng 3.1 Giá trị độ mặn lớn nhất tại các cống lấy nước dọc sông trường hơp hiện trạng .....................................................................................................................................117 Bảng 3.2 Giá trị độ mặn lớn nhất tại các cống lấy nước dọc sông kịch bản BĐKH ...118 Bảng 3.3 Phân cấp cấp độ hạn – mặn theo khả năng khai thác sử dụng nước dọc sông Mã trường hợp hiện trạng ............................................................................................123 Bảng 3.4 Phân cấp cấp độ hạn – mặn theo khả năng khai thác sử dụng nước dọc sông Mã trường hợp hiện trạng (tiếp theo) ..........................................................................124 Bảng 3.5 Phân cấp cấp độ hạn – mặn theo khả năng khai thác sử dụng nước dọc sông Lạch Trường trường hợp hiện trạng ............................................................................125 Bảng 3.6 Phân cấp cấp độ hạn – mặn theo khả năng khai thác sử dụng nước dọc sông Lạch Trường trường hợp hiện trạng (tiếp theo) ..........................................................126 Bảng 3.7 Phân cấp cấp độ hạn – mặn theo khả năng khai thác sử dụng nước dọc sông Lèn trường hợp hiện trạng ...........................................................................................127 Bảng 3.8 Phân cấp cấp độ hạn – mặn theo khả năng khai thác sử dụng nước dọc sông Lèn trường hợp hiện trạng (tiếp theo) .........................................................................128 Bảng 3.9 Phân cấp cấp độ hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước kịch bản biến đổi khí hậu ...................................................................................................................130 Bảng 3.10 Đề xuất giải pháp khai thác sử dụng nước theo từng vùng hạn – mặn ......139 Bảng 3.11 Đề xuất giải pháp khai thác sử dụng nước theo từng vùng hạn – mặn (tiếp theo) .............................................................................................................................140 Bảng 3.12 Đề xuất giải pháp khai thác sử dụng nước theo từng vùng hạn – mặn (tiếp theo) .............................................................................................................................141 Bảng 3.13 Đề xuất giải pháp khai thác sử dụng nước theo từng vùng hạn – mặn (tiếp theo) .............................................................................................................................142 viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ASEAN Association of Southeast Asian Nations – Hiệp hội các quốc gia Đông Nam Á BĐKH&NBD Biến đổi khí hậu và nước biển dâng CSI Coastal Salinity Index – Chỉ số độ mặn vùng biển CZI Chinese Z index - Chỉ số Z Chinese ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long FAO-UNESCO Food and Agriculture Organization – United Nations Education Scientific and Cultural Organization – Tổ chức lương thực và nông nghiệp của Liên hợp quốc FLOW/EOWE Dự án: Nâng cao vai trò phụ nữ trong sản xuất kinh doanh nông nghiệp GIS Geographic Information System – Hệ thống thông tin địa lý HH&XNM Hạn hán và xâm nhập mặn IPCC Intergovernance Panel for Climate Change - Ủy ban liên chính phủ về Biến đổi khí hậu IDW Inverse Distance Weight –Trọng số nghịch đảo khoảng cách KTTV Khí tượng Thủy văn MAI Moisture Ability Index - Chỉ số khả năng ẩm MCZI Modified Chinese Z index – Chỉ số Chinese Z hiệu chỉnh NN – PTNN Nông nghiệp – Phát triển Nông thôn QCVN Quy chuẩn Việt Nam REI Rain extreme index – Chỉ số cực đoan mưa SPI Standard Precipitation Index – Chỉ số chuẩn hóa lượng mưa SRI System of Rice Intensification – Hệ thống thâm canh tổng hợp trong sản xuất lúa TBNN Trung bình nhiều năm TNHH MTV Trách nhiệm hữu hạn một thành viên VRSAP Vietnamese River System and Plain – Mô hình mô phỏng hệ thống sông Việt Nam WMO World Meteorological Organization – Tổ chức Khí tượng thế giới ZSI Z-Score index – Chỉ số Z-Score ix
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Đối với các lưu vực sông có hạ du là đồng bằng ven biển thì hạn hán và xâm nhập mặn là hai hiện tượng tự nhiên luôn tồn tại song hành và có mối quan hệ vật lý chặt chẽ với nhau; hạn hán càng nghiêm trọng thì nước mặn càng xâm nhập sâu vào trong sông. Trong những năm có số liệu quan trắc xâm nhập mặn thì năm 2010 đô mặn ở vùng cửa sông ven biển sông Mã đã gia tăng mạnh mẽ. Độ mặn lớn nhất tại các trạm trong đợt điều tra năm 2010 phổ biến ở mức lớn hơn so với trung bình nhiều năm cùng kỳ (những năm có thống kê số liệu). Theo đó tại Giàng (sông Mã) cách cửa sông 23 km độ mặn lên tới 6,1‰; tại Cầu Tào (sông Mã) cách cửa sông 24,6 km tới 9,4‰, tại Cụ Thôn (sông Lèn) cách cửa sông 18km tới 7,1‰. Sở dĩ như vậy bởi năm 2010 có sự kết hợp giữa thời kì hạn hán nghiêm trọng (do ảnh hưởng của El Nino) và xâm nhập mặn, làm cho tình hình hạn – mặn càng trở nên trầm trọng. Trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng (BĐKH&NBD) hiện nay, quá trình diễn biến xâm nhập mặn trở nên phức tạp hơn, ảnh hưởng lớn đến nhu cầu khai thác sử dụng nước cho các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội vùng đồng bằng ven biển, đặc biệt là các huyện: Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hóa, Quảng Xương và Thành phố Sầm Sơn. Thực tế trong những năm gần đây, do tác động của BĐKH&NBD tình hình hạn hán và xâm nhập mặn (HH&XNM) đã diễn ra ngày càng thường xuyên với quy mô ngày càng rộng lớn và khốc liệt, tác hại ngày càng nghiêm trọng. Đầu năm 2020, Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) đã trải qua một đợt HH&XNM tồi tệ nhất trong lịch sử, phá vỡ kỷ lục được xác lập trước đó. Theo Tổng cục Thủy lợi, mùa khô năm 2019-2020, cả ba vùng gồm ĐBSCL, đồng bằng sông Hồng, khu vực Nam Trung Bộ đã và đang chịu ảnh hưởng nghiêm trọng của HH&XNM. Dự báo có khoảng 120.000 hộ dân và 50.000 ha diện tích vụ đông xuân sẽ thiếu nước. Đặc biệt tại ĐBSCL, tình hình xâm nhập mặn sẽ xảy ra sớm hơn, sâu hơn và nghiêm trọng hơn năm 2015-2016. Theo đó, giữa tháng 12- 2019, xâm nhập mặn đã vào sâu trong đất liền 35-45 km, cao hơn năm 2016 khoảng 3- 5 km; tháng 1, 2 và đến giữa tháng 3-2020, ranh mặn 4%o xâm nhập sâu vào đất liền 55-110 km, cao hơn 3-7 km so với năm hạn – mặn lịch sử. 1
Trong bối cảnh đó đã có nhiều giải pháp cũng như phương án trong công tác phòng chống hạn – mặn như: ngăn mặn trữ ngọt bằng việc xây dựng đập, cống ngăn mặn, xây dựng hồ chứa điều tiết nước cho mùa cạn và đẩy mặn. Bên cạnh những ưu điểm thì những phương án này vẫn còn một số tồn tại, bởi nhu cầu nước dùng cho sinh hoạt và sản xuất ngày càng cao mà tài nguyên nước ngọt thì ngày càng giảm do nước mặn, nước lợ ngày càng gia tăng. Chính vì vậy, thời gian gần đây các nhà khoa học đã cho rằng trước thử thách biến đổi khí hậu, nước biển dâng, hiện tượng hạn - mặn có thể coi vừa là thách thức vừa là cơ hội. Chúng ta có thể coi nước mặn, nước lợ như một nguồn tài nguyên có tiềm năng để khai thác những lợi thế mà nó có khả năng mang lại cho cư dân vùng đồng bằng ven biển. Ví như việc diện tích đất nhiễm mặn bị mở rộng lại là cơ hội tốt cho đa dạng hóa ngành nghề nuôi trồng thủy sản. Do đó đòi hỏi chúng ta cần linh hoạt trong tư duy, quan điểm nhằm phát huy và tận dụng tác động có lợi, hạn chế các tác động bất lợi của hạn – mặn. Đồng thời việc phân vùng hạn – mặn là thực sự cần thiết nhằm có những giải pháp khai thác sử dụng nước hợp lý với từng tiểu vùng. Bên cạnh đó, có nhiều đề tài nghiên cứu về HH&XNM cho nhiều vùng hạ lưu các sông trên phạm vi cả nước nói chung, vùng đồng bằng ven biển sông Mã nói riêng. Tuy nhiên, các đề tài thường nghiên cứu hạn hán và xâm nhập mặn một cách riêng rẽ, chưa xét đến ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, nước biển dâng trong bài toán phân vùng hạn – mặn; Việc coi hạn – mặn trong bối cảnh nước biển lấn là một cơ hội để tận dụng khai thác cũng chưa được đề cập đến. Với đề tài lựa chọn “Nghiên cứu cơ sở khoa học phân vùng hạn – mặn trong trường hợp nước biển dâng và đề xuất giải pháp thích ứng cho vùng đồng bằng ven biển sông Mã” nghiên cứu sinh đã xác định được sự biến đổi nguồn nước mặt và độ mặn theo không gian và thời gian; đưa ra khái niệm hạn – mặn, bước đầu tìm hiểu và xây dựng được mối quan hệ định lượng giữa HH&XNM; phân vùng hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước; qua đó đề xuất được giải pháp khai thác sử dụng nguồn nước mang tính thích nghi cho vùng đồng bằng ven biển sông Mã, thích ứng với biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Vì vậy luận án có tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất rõ ràng. 2
2. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu được cơ sở khoa học và thực tiễn phân vùng hạn – mặn và đề xuất được các giải pháp thích ứng với hạn – mặn có xét đến ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho vùng đồng bằng ven biển sông Mã. Với mục tiêu trên thì nội dung nghiên cứu của luận án sẽ bao gồm: (i) Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học phân vùng hạn – mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã trong trường hợp nước biển dâng. (ii) Nghiên cứu tính toán và phân vùng hạn – mặn theo khả năng khai thác sử dụng nước với trường hợp hiện trạng và kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng. (iii) Nghiên cứu đề xuất được các giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu trên khu vực nghiên cứu theo hai quan điểm phòng chống và khai thác. 3. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu: Hạn – mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã trong trường hợp nước biển dâng (phần nước mặt). 3.2 Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi không gian: Phạm vi không gian trong nghiên cứu của luận án là vùng ven biển sông Mã, bao gồm các huyện: Nga Sơn, Hậu Lộc (ven cửa Lạch Sung), Hoằng Hóa (ven cửa Lạch Trường); Thành phố Sầm Sơn (ven cửa Lạch Hới) và Quảng Xương. Đây là vùng có cơ hội và thách thức lớn đối với hạn – mặn. Riêng huyện Tĩnh Gia không đưa vào phạm vi nghiên cứu, bởi khu vực này về mùa cạn có sự tham gia điều tiết cấp nước của hồ Sông Mực. Phạm vi thời gian: Luận án nghiên cứu phân vùng hạn – mặn vùng ven biển sông Mã cho thời kỳ cơ sở (1986-2005) và cho kịch bản biến đổi khí hậu, thời kỳ (2016-2035) và (2046-2065). 4. Phương pháp nghiên cứu Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, luận án đã sử dụng các phương pháp như sau: 3
4.1. Phương pháp kế thừa: Áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học và công nghệ hiện có trên thế giới và trong nước. 4.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa: Điều tra có sự tham gia của cộng đồng trong khu vực nghiên cứu nhằm thu thập thông tin về hạn hán, xâm nhập mặn, trạm bơm, các cống lấy nước dọc sông, hiện trạng khai thác sử dụng nước, các biện pháp đã áp dụng để phòng chống, giảm nhẹ và lợi dụng khai thác sử dụng nước trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng trong khu vực nghiên cứu. 4.3 Phương pháp phân tích, thống kê, tổng hợp: (i) Sử dụng phương pháp phân tích nguyên nhân hình thành để đánh giá, xác định nguyên nhân gây ra tình trạng hạn - mặn khu vực đồng bằng ven biển sông Mã; (ii) Sử dụng phương pháp phân tích, thống kê, tổng hợp nhằm mục đích phân tích mối tương quan định lượng giữa HH&XNM tại các trạm trong khu vực nghiên cứu. 4.4 Phương pháp mô hình toán: Để mô phỏng mối quan hệ hạn – mặn và tính toán quá trình xâm nhập mặn vào mùa cạn theo các kịch bản, luận án sử dụng bộ mô hình MIKE bao gồm: Mike 11 (HD + AD) và Mike - Nam. Trong đó, Mike - Nam được sử dụng để tính toán dòng chảy từ mưa theo kịch bản biến đổi khí hậu, làm cơ sở biên đầu vào cho mô hình thủy lực. Mike 11 (HD và AD) được sử dụng để mô phỏng thủy lực và truyền tải mặn xét trong mối quan hệ hạn – mặn. 4.5 Phương pháp tích hợp bản đồ: Nghiên cứu sử dụng các công nghệ về bản đồ như: Mapinfo, ArcGIS…phục vụ cho việc xây dựng các bản đồ phân vùng hạn – mặn. 4.6 Phương pháp chuyên gia: Phương pháp này được sử dụng thông qua các hội thảo, xin ý kiến đóng góp của các chuyên gia, huy động được hiểu biết, kinh nghiệm của các chuyên gia trong các lĩnh vực cần nghiên cứu, tránh được những trùng lặp với những nghiên cứu đã có, đồng thời kế thừa được những thành quả đã đạt được. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 5.1 Ý nghĩa khoa học (i) Luận án đã đưa ra được cơ sở khoa học của mối quan hệ giữa hạn -mặn; sự biến đổi tổ hợp hạn – mặn theo không gian, thời gian và cơ sở phân vùng hạn – mặn. 4
(ii) Luận án đã nghiên cứu và tính toán phân vùng hạn – mặn trong trường hợp nước biển dâng và đề xuất các giải pháp khai thác sử dụng nước có tính khả thi. 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Luận án đã phân vùng hạn – mặn trên cơ sở nghiên cứu tính toán mô phỏng hạn – mặn kết hợp phân tích điều kiện tự nhiên và truyền thống phát triển kinh tế - xã hội vùng đồng bằng ven biển sông Mã. Từ đó đề xuất những giải pháp khai thác sử dụng nước hợp lý đối với từng vùng theo cách tiếp cận thích nghi trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng. 6. Bố cục của luận án: Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận án gồm 03 chương: Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu hạn – mặn: Trong chương này, luận án tập trung vào việc tổng quan các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến mối quan hệ hạn – mặn và phân vùng hạn – mặn trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng. Từ đó tìm được những khoảng trống trong nghiên cứu hạn – mặn và đưa ra hướng nghiên cứu của luận án. Chương 2: Nghiên cứu cơ sở khoa học và phương pháp phân vùng hạn – mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã: Cơ sở khoa học cũng như cơ sở thực tiễn và phương pháp luận được sử dụng để phân vùng hạn – mặn sẽ được đề cập, xem xét và phân tích trong nội dung chương 2. Cơ sở phân vùng, tiêu chí phân cấp và các bước xây dựng bản đồ phân vùng hạn – mặn; Quá trình hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Mike – Nam, dòng chảy đến hồ và điều tiết hồ chứa ứng với các tần suất thiết kế nguồn nước khác nhau được thực hiện tính toán làm cơ sở đầu vào cho mô hình Mike 11. Theo đó việc hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Mike 11 cũng được thực hiện trong chương này với mục đích xây dựng bộ thông số và kiểm nghiệm kết quả tính toán mô phỏng hạn – mặn từ mô hình. Chương 3: Phân vùng hạn – mặn và đề xuất giải pháp thích ứng biến đổi khí hậu, nước biển dâng. Trong chương này, luận án trình bày các kết quả mô phỏng mối quan hệ hạn – mặn trong trường hợp hiện trạng và biến đổi khí hậu; Xây dựng các bản đồ phân vùng hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước dọc sông, kèm theo là đề xuất các giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu, nước biển dâng dựa trên hai mặt phòng chống và khai thác theo từng vùng hạn – mặn. 5
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HẠN – MẶN 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu hạn – mặn 1.1.1 Một số khái niệm và định nghĩa được sử dụng trong luận án 1.1.1.1 Hạn hán Hạn hán là một loại thiên tai phổ biến trên thế giới, gây ra nhiều thiệt hại về kinh tế, ảnh hưởng đến đời sống con người và môi trường sinh thái, nhất là ở những quốc gia có nền kinh tế phụ thuộc vào sản xuất nông nghiệp như Việt Nam. Tùy theo từng lĩnh vực cụ thể mà hạn hán được hiểu theo những cách khác nhau. Theo quyết định 46/2014-TTg ngày 15 tháng 8 năm 2014 của Thủ tướng chính phủ về dự báo, cảnh báo và truyền tin thiên tai [1] thì: Hạn hán là hiện tượng thiếu nước nghiêm trọng xảy ra trong một thời gian dài không có mưa và cạn kiệt nguồn nước. Theo Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) hạn hán được chia làm 4 loại: hạn khí tượng, hạn thủy văn, hạn nông nghiệp và hạn kinh tế - xã hội. Trên thực tế hạn hán xảy ra không chỉ theo một loại đơn độc như hạn khí tượng, hạn thủy văn hay hạn kinh tế - xã hội mà là sự kết hợp giữa các loại hạn với nhau. Vì vậy, trong luận án khái niệm hạn hán được xác định theo QĐ46/2014-TTg: Hạn hán là hiện tượng thiếu nước trong một thời gian dài do không có mưa và cạn kiệt nguồn nước [1]. Theo đó, với cách tiếp cận này mức độ cạn kiệt nguồn nước được biểu thị thông qua sự suy giảm mực nước hoặc lưu lượng tại các trạm quan trắc và hạn hán được hiểu là sự tổ hợp của hạn thủy văn và hạn kinh tế xã hội. 1.1.1.2 Xâm nhập mặn Có nhiều định nghĩa về xâm nhập mặn, tuy nhiên khái niệm về xâm nhập mặn trong luận án được tiếp cận theo tài liệu [1]. Theo đó xâm nhập mặn được hiểu là hiện tượng nước mặn với nồng độ 4‰ xâm nhập sâu vào nội đồng khi xảy ra triều cường, nước biển dâng hoặc cạn kiệt nguồn nước ngọt. 1.1.1.3 Biến đổi khí hậu Là sự thay đổi của khí hậu trong một khoảng thời gian dài do tác động của các điều kiện tự nhiên và hoạt động của con người, biểu hiện bởi sự nóng lên toàn cầu, mực nước biển dâng và gia tăng các hiện tượng khí tượng thủy văn cực đoan [2]. Theo IPCC (2007): 6
biến đổi khí hậu là sự biến đổi về trạng thái của hệ thống khí hậu, có thể được nhận biết qua sự biến đổi trung bình và sự biến động các thuộc tính của nó, được duy trì trong khoảng thời gian đủ dài, điển hình là hàng thập kỉ hoặc có thể dài hơn. 1.1.1.4 Mối quan hệ giữa hạn hán và xâm nhập mặn Do thiếu hụt lượng mưa trong một thời gian dài làm xảy ra hạn hán, suy giảm lượng dòng chảy trong sông, dẫn đến việc mặn có điều kiện xâm nhập sâu vào nội đồng, ranh giới xâm nhập mặn bị đẩy lùi dần vào trong sông với nồng độ mặn ngày càng tăng. Ở khu vực đồng bằng ven biển thì mối liên hệ này càng được thể hiện rõ, đặc biệt là trong điều kiện ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu, nước biển dâng. Qua quá trình thống kê, tổng hợp và phân tích, luận án nhận thấy mối liện hệ giữa hạn hán – xâm nhập mặn tựu trung được thể hiện qua hai đặc điểm chính sau: Thứ nhất: Hạn hán và xâm nhập mặn thường xuất hiện đồng thời, đặc biệt là ở khu vực đồng bằng ven biển. Vùng đồng bằng ven biển sông Mã vào mùa cạn (đặc biệt là những năm xảy ra hạn hán có ảnh hưởng của El Nino), khi lượng nước từ thượng nguồn về giảm, kết hợp với thủy triều mang nước mặn xâm nhập sâu vào nội đồng gây khó khăn cho sinh hoạt và sản xuất, nguy cơ nhiều phần diện tích sẽ bị nhiễm mặn. Quá trình diễn biến của xâm nhập mặn theo cả không gian và thời gian phụ thuộc rất lớn vào tình hình hạn hán, đặc biệt trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng càng làm cho mối quan hệ hạn – mặn ở vùng đồng bằng ven biển sông Mã vốn đã nghiêm trọng lại càng tăng thêm tính ác liệt. Theo số liệu thống kê mực nước giờ tại trạm Giàng và trạm Quảng Châu từ 1981 đến 2018 cho thấy: Mực nước nhỏ nhất mùa cạn của các năm tại hai trạm xuất hiện đồng thời. Điển hình như các năm 1985 mực nước nhỏ nhất tại Quảng Châu đạt -149 cm vào ngày 8/5, tại trạm Giàng là -76 cm vào ngày 7/5; Năm 1990 mực nước nhỏ nhất tại Quảng Châu đạt -134 cm vào ngày 28/4, tại trạm Giàng là -86 cm vào ngày 27/4; Năm 1999 mực nước nhỏ nhất tại Quảng Châu đạt -146 cm vào ngày 2/2, tại trạm Giàng là - 131 cm vào ngày 2/2; Năm 2006 mực nước nhỏ nhất tại Quảng Châu đạt -157 cm vào ngày 30/1, tại trạm Giàng là -150 cm vào ngày 31/1; Năm 2008 mực nước nhỏ nhất tại Quảng Châu đạt -143 cm ngày 22/1, tại trạm Giàng là -133 cm vào ngày 22/1; Năm 2013 mực nước nhỏ nhất tại Quảng Châu đạt -131 cm vào ngày 13/1, tại trạm Giàng là 7
-117 cm vào ngày 13/1 và năm 2018 mực nước nhỏ nhất tại Quảng Châu đạt -143 cm vào ngày 22/1, tại trạm Giàng là -145 cm vào ngày 22/1. Thứ hai: Hạn hán và xâm nhập mặn thường xuất hiện không phải lúc nào cũng cùng cấp. Quá trình phân tích chuỗi số liệu mực nước giờ từ 1981 đến 2018 tại trạm Giàng và trạm Quảng Châu cho thấy: ở các cấp mực nước từ 189cm đến 140cm, tần xuất số lần xuất hiện giá trị mực nước của cả hai trạm dao động từ 10,53% đến 26,32% tại trạm Giàng và từ 2,63% đến 36,84% tại trạm Quảng Châu. Trong khi đó ở các cấp mực nước (255-200) cm và (199-190) cm thì tại trạm Quảng Châu không có giá trị nào, trong khi tại trạm Giàng số giá trị này là 3 (chiếm 1,89%); tại cấp mực nước (139-130) cm thì số giá trị mực nước lớn nhất tại trạm Quảng Châu lại là 6 (chiếm 15,79%), trạm Giàng không có giá trị xuất hiện trong cấp này. Điều này cho thấy rằng, mực nước lớn nhất mùa cạn tại hai trạm Giàng và Quảng Châu có thể xuất hiện đồng thời nhưng không phải khi nào cũng đồng cấp. Những phân tích trên cho thấy mối quan hệ nguyên nhân – kết quả giữa HH&XNM được thể hiện rất rõ. Từ đó, luận án đưa ra cách hiểu về hạn – mặn theo cách tiếp cận như sau: Hạn – mặn là hiện tượng thiếu hụt dòng chảy trong một thời gian dài dẫn đến lượng dòng chảy xuống hạ lưu giảm mạnh, mặn theo dòng triều xâm nhập sâu hơn trong điều kiện nước biển dâng. Hạn hán ở đây được biểu thị thông qua mức độ cạn kiệt nguồn nước, hay nói cách khác hạn hán trong luận án được tiếp cận theo quan điểm sử dụng nước phục vụ hoạt động sản xuất nông nghiệp. Tần suất nguồn nước càng lớn, mặn càng xâm nhập sâu vào trong sông về cả độ mặn lẫn vị trí nhiễm mặn. 1.1.1.5 Vùng hạn – mặn Vùng hạn – mặn là một vùng đất tự nhiên được hình thành do quá trình lấn biển, có sự tương đồng giữa các tiểu vùng về điều kiện kinh tế - xã hội và mức độ ảnh hưởng của hạn – mặn đến khả năng khai thác sử dụng nước. Trong luận án các vùng này được xác định dựa trên việc kết hợp giữa kết quả tính toán mô phỏng độ mặn xâm nhập tối đa vào trong sông xét trong mối quan hệ hạn – mặn với điều kiện nước biển dâng, hiện trạng khai thác sử dụng nước và đặc điểm phát triển kinh tế - xã hội của từng tiểu vùng. 8
1.1.1.6 Đồng bằng ven biển sông Mã Đồng bằng ven biển sông Mã được hiểu gồm các huyện ven biển thuộc đồng bằng sông Mã từ Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hóa, Sầm Sơn, Quảng Xương đến Tĩnh Gia, chạy dọc theo bờ biển gồm vùng sình lầy ở Nga Sơn và các cửa sông Hoạt, sông Mã, sông Yên và sông Bạng. Tuy nhiên theo báo cáo của Sở Tài nguyên và Môi trường Thanh Hóa cho biết, huyện Tĩnh Gia chỉ có 9% diện tích tự nhiên bị nhiễm mặn S = 1‰ và 4% bị nhiễm mặn S = 4‰. Đồng thời, diện tích tự nhiên của huyện Tĩnh Gia trải dài theo bờ biển nhưng hệ thống sông ngòi không phát triển mạnh nên mặn không có điều kiện xâm nhập sâu vào trong đất liền như các huyện ven biển phía Bắc của tỉnh Thanh Hóa. Do vậy, trong phạm vi nghiên cứu này, luận án chỉ tập trung nghiên cứu phân vùng hạn – mặn, bao gồm các huyện: Nga Sơn, Hậu Lộc (ven cửa Lạch Sung), Hoằng Hóa (ven cửa Lạch Trường) và Thành phố Sầm Sơn (ven cửa Lạch Hới) và Quảng Xương. 1.1.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới Các chuyên gia về nước trên thế giới cảnh báo, hiện trung bình ba người trên trái đất thì có một người sống trong tình trạng thiếu nước. Trong những thập kỉ gần đây hạn hán xảy ra nhiều nơi trên thế giới, gây nhiều thiệt hại về kinh tế ảnh hưởng tới đời sống con người và môi trường sinh thái. Hàng năm có khoảng 21 triệu ha đất biến thành đất không có năng suất kinh tế do hạn hán. Trong gần 1/4 thập kỉ vừa qua, số dân gặp rủi ro vì hạn hán trên những vùng đất khô cằn đã tăng 80%, hơn 1/3 đất đai đã bị khô cằn mà trên đó có 17,7% dân số thế giới sinh sống. Zhang và cs (2009) đã sử dụng chuỗi số liệu mưa hàng tháng của 42 trạm trong thời kì (1960-2005) để tính toán các chỉ số chuẩn hóa mưa (SPI) và chỉ số khô hạn (PI) cho mùa mưa và mùa đông trong nghiên cứu “Những thay đổi của các đợt hạn hán quan sát được ở lưu vực sông Pearl, Trung Quốc bằng việc sử dụng chỉ số lượng mưa chuẩn và chỉ số khô hạn”. Các tác giả đã đi sâu phân tích để làm rõ các điều kiện khô hạn bất thường ở lưu vực sông Pearl, kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng: Phần phía đông lưu vực có xu hướng khô hạn hơn, phía nam thì ẩm ướt hơn. Mosaad và cs (2009) đã sử dụng chỉ số chuẩn hóa lượng mưa (SPI) để theo dõi và dự báo hạn trên lưu vực sông Rurh. Trong bài báo các tác giả sử dụng số liệu mưa tại 7 9