Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá hiện trạng xâm nhập mặn trên hệ thống sông chính tỉnh Long An và đề xuất các giải pháp ứng phó

Chia sẻ: Tri Nhân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:96

Thêm vào BST

Báo xấu

56
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trên cơ sở đánh giá hiện trạng xâm nhập mặn trên hệ thống sông chính thuộc địa bàn tỉnh Long An, luận văn đã sơ bộ đưa ra được một số giải pháp nhằm đảm bảo an ninh nguồn nước cũng như chống suy thoái nguồn nước trong việc quản lý và khai thác dòng chảy mặt vùng nghiên cứu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá hiện trạng xâm nhập mặn trên hệ thống sông chính tỉnh Long An và đề xuất các giải pháp ứng phó

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- NGUYỄN MẠNH HỒNG ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG XÂM NHẬP MẶN TRÊN HỆ THỐNG SÔNG CHÍNH TỈNH LONG AN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2019
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- NGUYỄN MẠNH HỒNG ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG XÂM NHẬP MẶN TRÊN HỆ THỐNG SÔNG CHÍNH TỈNH LONG AN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ỨNG PHÓ Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 8440224.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN TIỀN GIANG Hà Nội – Năm 2019
LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ khoa học “Đánh giá hiện trạng xâm nhập mặn trên hệ thống sông chính tỉnh Long An và đề xuất các giải pháp ứng phó” đã được hoàn thành tại Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội tháng 06 năm 2019. Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, học viên đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp. Trước tiên, học viên muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Nguyễn Tiền Giang là người trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ học viên trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Học viên xin gửi lời cảm ơn PGS.TS Trần Ngọc Anh, TS. Cấn Thu Văn đã hỗ trợ chuyên môn và giúp đỡ nhiệt tình để luận văn được hoàn thành. Học viên xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã hướng dẫn, truyền đạt kiến thức trong quá trình học tại trường. Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ đã tạo điều kiện để học viên được học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Cảm ơn các đồng nghiệp đã giúp đỡ trong quá trình học tập. Luận văn là sản phẩm của đề tài cấp Bộ Tài nguyên và Môi trường “Đánh giá sự biến đổi dòng chảy mặt và xâm nhập mặn vùng Đồng Tháp Mười dưới tác động của hệ thống đê bao và đề xuất các biện pháp quản lý”, mã số TNMT.2016.05.10, và đề tài “Xây dựng mô hình toán học tích hợp và phần mềm đánh giá xâm nhập mặn vùng ĐBSCL”, mã số B2018-VNCCCT-02. Trong quá trình thực hiện, học viên đã nhận được sự hỗ trợ rất lớn từ các đề tài và đặc biệt Viện Nghiên cứu cao cấp về Toán, GS. TS Nguyễn Hữu Dư và Ban chủ nhiệm đề tài B2018-VNCCCT-02 đã cho phép tôi được tham gia thực hiện các nhiệm vụ và qua đó học hỏi được các kiến thức chuyên sâu và sử dụng các số liệu của đề tài trong khi thực hiện luận văn này. Trong khuôn khổ luận văn, do thời gian và điều kiện hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy học viên rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của thầy, cô, đồng nghiệp và những người quan tâm. HỌC VIÊN 1
MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG..................................................................................................... 4 DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................... 5 BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................... 7 MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 8 Chương 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 11 1.1. KHÁI NIỆM VỀ XÂM NHẬP MẶN ................................................................. 11 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ............................... 11 1.2.1. Các kết quả nghiên cứu ngoài nước .......................................................... 11 1.2.2. Các kết quả nghiên cứu trong nước ........................................................... 14 1.3. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU ........................................................ 16 1.3.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên ...................................................................... 16 1.3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội .......................................................................... 33 Chương 2. THIẾT LẬP MÔ HÌNH CHO KHU VỰC NGHIÊN CỨU ..................... 35 2.1. CÁC MÔ HÌNH TOÁN ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG Ở ĐBSCL ......................... 35 2.1.1. Mô hình SOGREAH .................................................................................. 35 2.1.2. Mô hình KOD ............................................................................................ 35 2.1.3. Mô hình SAL ............................................................................................. 36 2.1.4. Mô hình VRSAP ........................................................................................ 36 2.1.5. Mô hình DUFLOW ................................................................................... 36 2.1.6. Mô hình HYDROGIS ................................................................................ 37 2.1.7. Mô hình MIKE .......................................................................................... 37 2.1.8. Mô hình ISIS ............................................................................................. 37 2.2. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ......................................... 38 2.2.1. Giới thiệu chung về mô hình MIKE 11 ..................................................... 38 2.2.2. Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11 HD ..................................................... 39 2.2.3. Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11 AD ..................................................... 43 2.3. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ TÍNH ................................................................................. 48 2.3.1. Cơ sở dữ liệu được sử dụng ....................................................................... 48 2.3.2. Thiết lập sơ đồ tính .................................................................................... 50 2
2.3.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ............................................................. 53 Chương 3. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG XÂM NHẬP MẶN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU, THÍCH ỨNG ............................................................... 64 3.1. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG XÂM NHẬP MẶN TRÊN HỆ THỐNG SÔNG CHÍNH TỈNH LONG AN .......................................................................................... 64 3.1.1. Diễn biến độ mặn theo không gian ............................................................ 64 3.1.2. Diễn biến độ mặn theo thời gian ............................................................... 66 3.2. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU, THÍCH ỨNG ........................ 81 3.2.1. Giải pháp công trình .................................................................................. 81 3.2.2. Giải pháp phi công trình ............................................................................ 83 3.2.3. Khắc phục những điểm còn hạn chế trong quá trình áp dụng các giải pháp giảm thiểu .................................................................................................. 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 93 3
DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1. Tổng hợp các thông số sông và kênh trục ................................................ 27 Bảng 1. 2. Tổng hợp các thông số kênh cấp I ............................................................ 29 Bảng 1. 3. Tổng hợp các thông số kênh cấp II .......................................................... 30 Bảng 1. 4. Thống kê đê bao lửng và đê bao vùng mía, ngăn mặn, khu dân cư năm 2009 ............................................................................................................................ 31 Bảng 2. 1. Tiêu chuẩn đánh giá hệ số NSE ................................................................ 48 Bảng 2. 2. Số liệu Khí tượng Thủy văn đã thu thập .................................................. 49 Bảng 2. 3. Kết quả hiệu chỉnh mô hình ..................................................................... 55 Bảng 2. 4. Kết quả kiểm định mô hình ...................................................................... 57 Bảng 2. 5. Kết quả hiệu chỉnh mô hình xâm nhập mặn ............................................. 59 Bảng 2. 6. Kết quả kiểm định mô hình xâm nhập mặn.............................................. 61 4
DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1. Bản đồ hành chính tỉnh Long An .............................................................. 17 Hình 1. 2. Bản đồ địa hình tỉnh Long An .................................................................. 18 Hình 1. 3. Lượng mưa trung bình nhiều năm các trạm thuộc tỉnh Long An ............. 19 Hình 1. 4. Hệ thống sông Vàm Cỏ và các vùng lân cận ............................................ 20 Hình 1. 5. Bản đồ hệ thống sông, rạch tỉnh Long An ................................................ 23 Hình 1. 6. Diễn biến mực nước cao nhất hàng năm tại các trạm Thủy văn............... 24 Hình 1. 7. Diễn biến mực nước thấp nhất hàng năm tại các trạm Thủy văn ............. 25 Hình 1. 8. Bản đồ hệ thống sông đê bao tỉnh Long An ............................................. 32 Hình 2. 1. Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott ................................................ 40 Hình 2. 2. Sơ đồ sai phân 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phẳng x~t ............................ 41 Hình 2. 3. Nhánh sông với các điểm lưới xen kẽ....................................................... 41 Hình 2. 4. Cấu trúc các điểm lưới xung quanh điểm nhập lưu .................................. 42 Hình 2. 5. Cấu trúc các điểm lưới trong mạng vòng.................................................. 42 Hình 2. 6. Sơ đồ tính toán .......................................................................................... 45 Hình 2. 7. Thể tích kiểm tra ....................................................................................... 45 Hình 2. 8. Sơ đồ khối ................................................................................................. 49 Hình 2. 9. Sơ đồ mô phỏng xâm nhập mặn cho vùng nghiên cứu ............................. 51 Hình 2. 10. Sơ đồ mạng lưới sông chính ................................................................... 52 Hình 2. 11. Sơ đồ mô phỏng xâm nhập mặn cho vùng nghiên cứu ........................... 53 Hình 2. 12. Mực nước tính toán và thực đo năm 2005 tại trạm Bến Lức .................. 55 Hình 2. 13. Mực nước tính toán và thực đo năm 2005 tại trạm Tân An.................... 56 Hình 2. 14. Mực nước tính toán và thực đo năm 2005 tại trạm Mỹ Tho................... 56 Hình 2. 15. Mực nước tính toán và thực đo năm 2005 tại trạm Mỹ Thuận ............... 57 Hình 2. 16. Mực nước tính toán và thực đo năm 2016 tại trạm Bến Lức .................. 58 Hình 2. 17. Mực nước tính toán và thực đo năm 2016 tại trạm Tân An.................... 58 Hình 2. 18. Mực nước tính toán và thực đo năm 2016 tại trạm Mỹ Thuận ............... 59 Hình 2. 19. Độ mặn tính toán và thực đo năm 2005 tại trạm Tân An ....................... 60 Hình 2. 20. Độ mặn tính toán và thực đo năm 2005 tại trạm Mỹ Tho ...................... 60 Hình 2. 21. Độ mặn tính toán và thực đo năm 2016 tại trạm Bến Lức...................... 61 Hình 2. 22. Độ mặn tính toán và thực đo năm 2016 tại trạm Tân An ....................... 62 5
Hình 2. 23. Độ mặn tính toán và thực đo năm 2016 tại trạm Mỹ Tho ...................... 62 Hình 2. 24. Độ mặn tính toán và thực đo năm 2016 tại trạm Hòa Bình .................... 63 Hình 3. 1. Sơ đồ vị trí điểm đo độ mặn tỉnh Long An ............................................... 64 Hình 3. 2. Độ mặn cao nhất năm 2016 và năm 2015 ................................................. 65 Hình 3. 3. Biểu đồ độ mặn tại Cầu Nổi năm 2005 ..................................................... 68 Hình 3. 4. Biểu đồ độ mặn tại Bến Lức năm 2005 .................................................... 68 Hình 3. 5. Biểu đồ độ mặn tại Tân An năm 2005 ...................................................... 69 Hình 3. 6. Phân bố độ mặn lớn nhất của tỉnh Long An năm 2005 ............................ 69 Hình 3. 7. Biểu đồ độ mặn tại Cầu Nổi năm 2010 ..................................................... 70 Hình 3. 8. Biểu đồ độ mặn tại Bến Lức năm 2010 .................................................... 70 Hình 3. 9. Biểu đồ độ mặn tại Tân An năm 2010 ...................................................... 71 Hình 3. 10. Phân bố độ mặn lớn nhất của tỉnh Long An năm 2010 .......................... 72 Hình 3. 11. Biểu đồ độ mặn tại Cầu Nổi năm 2016 ................................................... 73 Hình 3. 12. Biểu đồ độ mặn tại Bến Lức năm 2016 .................................................. 73 Hình 3. 13. Biểu đồ độ mặn tại Tân An năm 2016 .................................................... 74 Hình 3. 14. Phân bố độ mặn lớn nhất của tỉnh Long An năm 2016. ......................... 74 Hình 3. 15. Phân bố độ mặn lớn nhất theo không gian của tỉnh Long An năm 2016 76 Hình 3. 16. Biểu đồ so sánh sự thay đổi độ mặn tại Cầu Nổi năm 2005-2018.......... 77 Hình 3. 17. Biểu đồ so sánh độ mặn tại Bến Lức năm 2005-2018 ............................ 78 Hình 3. 18. Biểu đồ so sánh độ mặn tại Xuân Khánh năm 2005-2018 ..................... 78 Hình 3. 19. Biểu đồ so sánh độ mặn tại Tân An năm 2005-2018 .............................. 79 Hình 3. 20. Biểu đồ so sánh độ mặn tại Tuyên Nhơn năm 2005-2018...................... 80 6
BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Ý nghĩa 1 BĐCM Bán đảo Cà Mau 2 BĐKH Biến đổi khí hậu 3 ĐBDHMT Đồng bằng duyên hải Miền Trung 4 ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long 5 ĐBSH Đồng bằng sông Hồng 6 ĐTM Đồng Tháp Mười 7 HTTL Hệ thống thủy lợi 8 QL-PH Quản Lộ - Phụng Hiệp 9 TGLX Tứ giác Long Xuyên 10 TNN Tài nguyên nước 11 XNM Xâm nhập mặn 7
MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Long An là một tỉnh thuộc miền Tây Nam Bộ, nằm trong vùng phát triển kinh tế trọng điểm phía Nam, là một trong những tỉnh có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao so với trung bình cả nước. Tỉnh Long An được xác định là vùng kinh tế động lực có vai trò đặc biệt quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế Việt Nam. Long An có đường ranh giới quốc gia với Campuchia dài: 133 km, hai cửa khẩu Bình Hiệp (Mộc Hóa) và Tho Mo (Đức Huệ). Long An còn là cửa ngõ nối liền Đông Nam Bộ với các tỉnh thuộc vùng đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), nhất là có chung đường ranh giới với TP. Hồ Chí Minh, bằng hệ thống giao thông đường bộ, đường thủy liên vùng và quốc gia đã có và đang được nâng cấp, mở rộng, xây dựng mới, tạo động lực và cơ hội mới cho phát triển. Theo quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Long An đến năm 2020 và tầm nhìn 2030 sẽ xây dựng Long An trở thành tỉnh phát triển bền vững, hài hòa, có trình độ công nghệ cao, hệ thống kết cấu hạ tầng đồng bộ, hiện đại; nguồn nhân lực có chất lượng; đời sống vật chất tinh thần của nhân dân không ngừng được nâng cao; có nền quốc phòng – an ninh vững mạnh, trật tự an toàn xã hội được đảm bảo. Phấn đấu đến năm 2020, tỉnh Long An cơ bản trở thành tỉnh công nghiệp (Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 1439/QĐ-TTg). Theo đó, Long An phấn đấu đạt tốc độ tăng trưởng kinh tế bình quân thời kỳ 2012 – 2030 đạt 12,5%/năm, trong đó giai đoạn 2012-2020 tăng 13%/năm. Song song với mục tiêu phát triển đó Long An cũng đang đứng trước những thách thức liên quan đến vấn đề tài nguyên nước (TNN) và xâm nhập mặn (XNM). Do hiện tượng ấm lên toàn cầu, tạo điều kiện cho mặt nước biển nâng dần lên, đẩy quá trình XNM sâu vào nội địa. Việc xâm nhập mặn đã làm biến đổi hệ sinh thái vùng vốn ổn định nhiều năm trước đây và kết quả là ảnh hưởng đến sản xuất và sinh hoạt của dân cư. Năm 2016, tỉnh Long An chịu ảnh hưởng của nắng nóng, hạn, XNM,... gay gắt, gây thiệt hại hàng ngàn hécta cây trồng và gây thiếu nước trong sản xuất nông nghiệp, sinh hoạt của người dân ở các huyện vùng hạ lưu sông Vàm Cỏ. Hơn nữa những biểu hiện cực đoan của biến đổi khí hậu toàn cầu đã ngày càng rõ rệt ở Long An như: nhiệt độ trung bình tăng, mực nước biển tăng, lượng 8
mưa mùa kiệt giảm, ...là nguyên nhân gây ra xâm nhập mặn vào sâu trong nội đồng. Riêng năm 2016, độ mặn trên các sông trong tỉnh xuất hiện sớm, tăng cao và xâm nhập sâu vào nội đồng. Từ giữa tháng 12/2015, độ mặn 1g/l đã bắt đầu xuất hiện ở cống Bến Trễ - sông Vàm Cỏ - huyện Cần Đước, đến giữa tháng 01/2016 độ mặn đã tăng nhanh và xâm nhập sâu vào nội đồng, làm thiệt hại nặng cho tỉnh như: Thiệt hại nặng về cây trồng gồm các huyện Cần Giuộc, Cần Đước, Thủ Thừa, Tân Trụ, Bến Lức, Đức Huệ, Đức Hòa, Thạnh Hóa, Châu Thành và TP. Tân An. Tổng diện tích thiệt bị thiệt hại là 9.490,89ha gồm có lúa, cây ăn trái và rau màu. Tổng kinh phí thiệt hại là: 191.436,51 triệu đồng. Luận văn với đề tài “Đánh giá hiện trạng xâm nhập mặn trên hệ thống sông chính tỉnh Long An và đề xuất các giải pháp ứng phó” vì thế có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Kết quả của luận văn có thể làm cơ sở đề xuất các giải pháp phòng tránh và thích ứng với diễn biến xâm nhập mặn. Qua đó tham mưu cho các cơ quan, ban ngành nghiên cứu phân vùng, chọn giống cây trồng, nuôi trồng thủy sản, các ngành khác cho phù hợp. 2. Mục tiêu của luận văn Luận văn được thực hiện nhằm đạt được 03 mục tiêu cụ thể sau đây: - Thiết lập được bộ công cụ mô phỏng xâm nhập mặn trên các hệ thống sông chính tỉnh Long An; - Ứng dụng bộ công cụ để đánh giá hiện trạng xâm nhập mặn trên hệ thống sông chính tỉnh Long An; - Đề xuất các giải pháp giảm thiểu, phòng chống xâm nhập mặn cho khu vực nghiên cứu. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Xâm nhập mặn trên các hệ thống sông. - Phạm vi nghiên cứu: Các sông chính trên địa bàn tỉnh Long An bao gồm sông Vàm Cỏ Đông, sông Vàm Cỏ Tây và sông Vàm Cỏ. 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích thống kê: Thông kê và phân tích các kết quả nghiên cứu trước đây về đồng bằng sông Cửu Long, Đồng Tháp Mười và tỉnh Long An có liên quan đến chế độ dòng chảy, thủy lực và nhiễm mặn; 9
- Phương pháp mô hình mô phỏng: Mô phỏng chế độ thủy lực, chất lượng nước để đánh giá mức độ xâm nhập mặn vào hệ thống sông tỉnh Long An; sử dụng các module Mike 11 HD và AD; - Phương pháp hệ thống thông tin địa lý (GIS): Khai thác dữ liệu địa hình, mặt cắt, mạng lưới sông. 5. Bố cục luận văn Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được cấu trúc làm 3 chương chính. Chương 1. Tổng quan Chương 2. Thiết lập mô hình cho khu vực nghiên cứu; Chương 3. Đánh giá hiện trạng xâm nhập mặn và đề xuất các biện pháp giảm thiểu, thích ứng. 10
Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. KHÁI NIỆM VỀ XÂM NHẬP MẶN Xâm nhập mặn (XNM) là hiện tượng nước mặn với nồng độ mặn bằng 4‰ xâm nhập sâu vào nội đồng khi xảy ra triều cường, nước biển dâng hoặc cạn kiệt nguồn nước ngọt. Xâm nhập mặn - yếu tố quan trọng trong quản lý chất lượng nước vùng cửa sông và ven biển là một quá trình phức tạp liên quan đến thủy động lực học và vận chuyển chất trong sông. Trong thực tiễn, sự tương tác giữa nước ngọt và nước biển diễn ra dưới sự tác động của lưu lượng dòng chảy trong sông, thủy triều, gió; các nhân tố này ảnh hưởng đến khả năng xáo trộn pha loãng của nước sông với nước biển. Rõ ràng ba yếu tố kể trên và yếu tố địa hình của từng khu vực cửa sông dao dộng theo từng địa điểm khác nhau, do đó XNM tại các lưu vực sông cũng mang nhiều tính chất đặc trưng khác nhau. Bên cạnh đó, tác động của biến đổi khí hậu đã làm thay đổi chế độ dòng chảy trong sông, nước biển dâng dẫn đến diễn biến của XNM ngày càng gay gắt và tác hại ngày càng lớn. Ngoài ra, hoạt động của con người như xây dựng hồ chứa, dập dâng, kênh dẫn, khai thác cát, kè bờ biển và cửa sông cũng tác động đáng kể đến diễn biến XNM. Nói cách khác, XNM là một trong những quá trình rất phức tạp của động lực cửa sông ven biển, do đó để nghiên cứu diễn biến XNM cần phải sử dụng phương pháp mô hình hóa để mô phỏng. Mô hình hóa chất lượng nước nói chung và mô phỏng các quá trình XNM nói riêng đã được quan tâm với nhiều nghiên cứu đã được công bố. 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.2.1. Các kết quả nghiên cứu ngoài nước Xâm nhập mặn có ảnh hưởng rất lớn đến đời sống, kinh tế xã hội, do đó nhiều nước trên thế giới đã có những nghiên cứu để đề xuất giải pháp ứng phó, 11
phòng chống, quy hoạch phù hợp. Điển hình là những nghiên cứu tại Hoa Kỳ, Trung Quốc, Bangladesh, Italia [2, 4], cụ thể như sau: S.Hasan đã nghiên cứu, đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến XNM vùng ven bờ Bangladesh, công bố năm 2012 trong Hội thảo chuyên môn quốc tế lần thứ 8; Conrads (2013) đã mô phỏng XNM dọc vùng bờ biển Georgia và nam Carolina trong bối cảnh biến đổi khí hậu; Năm 2013, Mollema đã nhiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của quá trình vật lý và thủy hóa đến quá trình mặn hóa và nước sạch vùng Địa Trung Hải; IshtiaqAhmed, Viện quản lý lũ lụt và nguồn nước Bangladesh đã đánh giá XNM của nước biển vùng tây nam Bangladesh; Yanwen Xu, Trường Đại học Hộ Hải thành phố Nam Ninh, Trung Quốc đã tiến hành nghiên cứu, so sánh các giải pháp phòng chống XNM vùng cửa sông ven bờ Modaomen; Rui Yu, Trường Đại học Đông Trung Hoa, thành phố Thượng Hải, Trung Quốc đã nghiên cứu tác động của nước biển dâng đến XNM vùng cửa sông lưu vực sông Ngọc Trai; Tác giả Brockway đã nghiên cứu, đề xuất một số vấn đề lưu ý về XNM vùng cửa sông hình phễu, áp dụng thí điểm cho vùng cửa sông Incomati – Mô Dăm Bích; Ippen, Hải quân Hoa Kỳ đã xây dựng mô hình phân tích một chiều XNM vùng cửa sông Vicksburg, Mississippi; Năm 2018, Soufiane Haddout công bố đề tài Ứng dụng mô hình phân tích thủy lực 1 chiều mô phỏng ảnh hưởng của nước biển dâng đến XNM vùng cửa sông Sebou – Ma Rốc; S.W.Andrews xây dựng mô hình XNM ở đồng bằng châu thổ San Francisco (Hoa Kỳ) trong thời kỳ ảnh hưởng của con người; Việc nghiên cứu dự báo, cảnh báo mặn cho các lưu vực sông đa quốc gia cũng đã được nhiều nước trên thế giới thực hiện, có nhiều dự án, đề tài nghiên cứu về dự báo XNM được xây dựng, điển hình là các nghiên cứu sau: 12
Dự án nghiên cứu và dự báo xâm nhập mặn vùng hạ lưu sông Mê Công dự án do Ủy ban sông Mê Công thực hiện từ năm 1981-1995, dự án này chia làm 3 giai đoạn: + Giai đoạn 1 (1981-1984): Vùng bán đảo Cà Mau được chọn nghiên cứu đầu tiên. Để có số liệu cho nghiên cứu của dự án, đã tiến hành đo mặn tại 22 vị trí trong vùng. Chế độ lấy mẫu như sau: Năm 1983, lấy mẫu nước hàng giờ (24 lần/ngày) trong 4 ngày triều cường; năm 1984, ngoài việc lấy mẫu nước như năm 1983 còn lấy thêm mẫu nước vào kỳ triều kém cũng theo chế độ này ở tầng nước mặt và tầng đáy; + Giai đoạn 2 (1985-1987): Tiến hành đo mặn trên các sông chính: 32 trạm trong năm 1985, 36 trạm trong năm 1986; chế độ đo như sau: Mẫu nước được lấy 12 lần trong ngày vào các giờ lẻ tại tất cả các ngày trong mùa khô; + Giai đoạn 3 (1988-1995): Trong giai đoạn này, các trạm đo mặn được xây dụng để phục vụ cho dự báo mặn với số lượng trạm là 22 trạm trong năm 1989; 32 trạm vào năm 1990; 33 trạm vào năm 1991. Mẫu nước được lấy 24 lần trong ngày đối với các trạm đo mặn để phục vụ dự báo mặn, các trạm còn lại lấy mầu nước 12 lần trong ngày. Số liệu quan trắc mặn trong dự án rất hữu ích trong công tác đánh giá, phân tích nguyên nhân xâm nhập mặn, phần mềm MEKSAL của dự án đã được dùng để mô phỏng và dự báo mặn MEKSAL cho vùng hạ lưu sông Mê Công trong giai đoạn trên. Tuy nhiên do không được nâng cấp nên hiện nay phần mềm MEKSAL không còn được dùng trong tính toán và dự báo xâm nhập mặn tại Đài KTTV khu vực Nam Bộ. Tổ chức Khí tượng thế giới (WMO), thông qua các chương trình khoa học và kỹ thuật, mạng lưới các Trung tâm Khí tượng toàn cầu và khu vực, các Trung tâm nghiên cứu Khí hậu và các Cơ quan KTTV các quốc gia, cung cấp các dịch vụ khoa học và kỹ thuật quan sát, phát hiện, theo dõi, dự báo và cảnh báo sớm các tác hại của thời tiết, khí hậu và các tác hại liên quan đến nguồn nước, trong đó có xâm nhập mặn. Hệ thống cảnh báo sớm của chương trình này đã được triển khai ở các nước: Hoa Kỳ, Pháp, Đức, Nhật, Bangladesh, Cuba, v.v... 13
1.2.2. Các kết quả nghiên cứu trong nước Tại Việt Nam, nghiên cứu XNM đã được quan tâm từ những năm 60 với việc tiến hành quan trắc độ mặn ở hai vùng Đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long. Đối với Đồng bằng sông Cửu Long, do đặc điểm địa hình (không có đê bao) và mức độ ảnh hưởng của XNM có tính quyết định đến sản xuất nông nghiệp ở vựa lúa quan trọng nhất toàn quốc nên việc nghiên cứu XNM ở đây được chú ý nhiều hơn, đặc biệt là thời kỳ sau năm 1976. 1.2.2.1. Tình hình nghiên cứu đối với khu vực Đồng bằng Bắc Bộ Trong phạm vi khu vực Đồng bằng Bắc Bộ hiện nay, đã có một số công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của BĐKH đến môi trường nước, môi trường đất và những ảnh hưởng đến nông nghiệp. Dưới đây là một số nghiên cứu điển hình về hướng nghiên cứu này: Vũ Thế Hải và nhóm nghiên cứu (2011) trong nghiên cứu: "Nghiên cứu đề xuất các giải pháp thủy lợi kết hợp nông nghiệp để ứng phó với hạn hán và XNM tại các tỉnh ven biển Đồng bằng sông Hồng" đã đưa ra được các giải pháp thủy lợi kết hợp nông nghiệp để ứng phó với hạn hán và xâm nhập mặn tại các tỉnh ven biển Đồng bằng sông Hồng. Tuy nhiên, trong nghiên cứu này chưa đưa yếu tố nước biển dâng ứng với điều kiện BĐKH góp phần làm thúc đẩy và tăng cường quá trình xâm nhập mặn tại khu vực ven biển Đồng bằng sông Hồng; Công trình nghiên cứu của Vũ Hoàng Hoa "Nghiên cứu, dự báo xu thế diễn biến XNM do nước biển dâng cho vùng cửa sông ven biển Bắc Bộ "đã lồng ghép được yếu tố nước biển dâng trong vai trò góp phần vào quá trình XNM đối với các cửa sông ven biển Bắc Bộ, kết quả chưa đưa được các giải pháp để làm giảm quá trình XNM đối với khu vực này khi xét đến ảnh hưởng của BĐKH; Đề tài "Nghiên cứu đánh giá xâm nhập mặn và đề xuất các giải pháp giảm thiểu mặn, cấp nước cho Đồng bằng sông Hồng - sông Thái Bình trong mùa cạn" của Đỗ Thị Bính đã đưa ra các đánh giá về XNM cho vùng Đồng bằng sông Hồng - sông Thái Bình và đề xuất được các giải pháp nhằm giảm thiểu mặn cho khu vực này trong mùa cạn. Trong nghiên cứu này tác tác mới chỉ đánh giá được sự XNM điển hình và mạnh trong mùa cạn (do thiếu nước từ thượng nguồn) chưa xét đến ảnh hưởng của yếu tố nước biển dâng trong điều kiện BĐKH; 14
Đề tài: "Nghiên cứu, xây dựng quy trình kỹ thuật canh tác và bảo vệ đất cho cây trồng chủ lực tại các vùng Đồng bằng dưới ảnh hưởng của BĐKH". Chủ nhiệm đề tài: ThS. Bùi Thị Phương Loan, Viện Môi trường Nông nghiệp. Đề tài đã đạt được một số kết quả đáng chú ý như: Đã tiến hành điều tra, khảo sát 1116 cán bộ và nông dân tại 12 tỉnh thuộc đồng bằng Sông Hồng (Thái Bình, Nam Định, Hải Phòng, Ninh Bình), đồng bằng Duyên Hải Miền Trung (Nghệ An, Hà Tĩnh, Huế, Bình Định) và ĐBSCL (Cần Thơ, Kiên Giang, Cà Mau, Long An); đánh giá được mức độ tổn thương đối với các cây trồng chính dưới tác động của BĐKH ở ĐBSCL, ĐBDHMT và ĐBSH; nghiên cứu nhu cầu sử dụng nước của các cây trồng chủ lực tại 3 vùng đồng bằng; tác động của nước biển dâng đến sản xuất các cây trồng chủ lực ở 3 vùng Đồng bằng. Kết quả nghiên cứu được thể hiện trên các bản đồ XNM trong bối cảnh BĐKH khu vực nghiên cứu. 1.2.2.2. Tình hình nghiên cứu đối với khu vực Miền Trung Đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng dòng chảy kiệt phục vụ sản xuất nông nghiệp, thủy sản vùng hạ du sông Cả và sông Mã” do PGS.TS. Nguyễn Quang Trung – Viện Nước, Tưới tiêu và Môi trường làm chủ nhiệm với mục tiêu đánh giá được biến động và tác động dòng chảy kiệt ảnh hưởng tới sản xuất nông nghiệp, thuỷ sản vùng hạ du sông Cả và sông Mã. Đề tài đã đưa ra những đánh giá về hiện trạng và nguyên nhân hạn hán và XNM tại vùng hạ lưu sông Cả và sông Mã. Bên cạnh đó, những tác động của hạn hán đến sản xuất nông nghệp, thủy sản và đời sống kinh tế xã hội trong vùng cũng như đánh giá biến động của chế độ dòng chảy mùa kiệt và những tác động của biến động dòng chảy kiệt đến cấp nước, tình trạng hạn hán và XNM hạ lưu sông Cả và sông Mã cũng đã được tính toán. Thông qua các kết quả trên, nhiều giải pháp thủy lợi đã được đề xuất nhằm hạn chế các tác động bất lợi của chế độ dòng chảy mùa kiệt phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, thuỷ sản; Dự án: “Nghiên cứu tác động của xâm nhập mặn vùng hạ lưu sông Dinh, tỉnh Ninh Thuận, đề xuất giải pháp thích ứng” do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam thực hiên năm 2016. Với mục tiêu: Khảo sát, thu thập tào liệu đánh giá được hiện trạng XNM đối với sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, cấp nước sinh hoạt khu vực hạ lưu sông Dinh cả về nước mặt và nước ngầm; Tính toán và phân tích các số liệu, kết quả tính toán dự báo ảnh hưởng của XNM đến năm 2025, 2050 15
trong phạm vi vùng nghiên cứu sản xuất đến sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và cấp nước sinh hoạt theo các kịch bản BĐKH năm 2025, 2050; Đề xuất các giải pháp thích ứng; Xây dựng bản đồ XNM. 1.2.2.3. Tình hình nghiên cứu đối với khu vực Đồng bằng sông Cửu Long Năm 1973, Uỷ hội sông Mê Công đã có những nghiên cứu, tính toán về xác định ranh giới XNM theo phương pháp thống kê trong hệ thống kênh rạch thuộc 9 vùng cửa sông thuộc Đồng bằng sông Cửu Long. Các kết quả tính toán từ chuỗi số liệu thực đo đã lập nên bản đồ đẳng trị mặn với hai chỉ tiêu cơ bản 1‰ và 4 ‰ cho toàn khu vực đồng bằng trong các tháng từ tháng XII đến tháng IV; Năm 1980, dưới sự tài trợ của Ban Thư ký Uỷ ban sông Mê Công, chúng ta bắt đầu triển khai dự án nghiên cứu XNM đồng bằng sông Cửu Long. Các mô hình được thực hiện trong khuôn khổ dự án này đã được ứng dụng vào việc nghiên cứu quy hoạch phát triển châu thổ sông Cửu Long, tính toán hiệu quả các công trình chống xâm nhập mặn ven biển để tăng vụ và mở rộng diện tích nông nghiệp trong mùa khô, dự báo xâm nhập mặn dọc sông Cổ Chiên. Kỹ thuật chương trình của mô hình trên đã được phát triển thành một phần mềm hoàn chỉnh để cài đặt trong máy tính như một phần mềm chuyên dụng. 1.3. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.3.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên 1.3.1.1. Vị trí địa lý Tỉnh Long An tiếp giáp với thành phố Hồ Chí Minh và tỉnh Tây Ninh về phía Đông, giáp với Vương Quốc Campuchia về phía Bắc, giáp với tỉnh Đồng Tháp về phía Tây và giáp tỉnh Tiền Giang về phía Nam. Tỉnh Long An có vị trí địa lý khá đặc biệt là tuy nằm ở vùng ĐBSCL song lại thuộc vùng phát triển kinh tế trọng điểm phía Nam, được xác định là vùng kinh tế động lực có vai trò đặc biệt quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế Việt Nam. Long An có đường ranh giới quốc gia với Campuchia dài: 133 km, với hai cửa khẩu Bình Hiệp (Mộc Hóa) và Tho Mo (Đức Huệ). Long An là cửa ngõ nối liền Đông Nam Bộ với ĐBSCL, nhất là có chung đường ranh giới với thành phố Hồ Chí Minh, bằng hệ thống giao thông đường bộ như : quốc lộ 1A, quốc lộ 50... các đường tỉnh lộ: ĐT.823, ĐT.824, ĐT.825 v.v... Đường thủy liên vùng và quốc gia đã có và đang được nâng cấp, mở rộng, xây dựng mới, tạo động lực và cơ hội 16
mới cho phát triển. Ngoài ra, Long An còn được hưởng nguồn nước của hai hệ thống sông Mê Kông và Đồng Nai. Hình 1. 1. Bản đồ hành chính tỉnh Long An Là tỉnh nằm cận kề với thành phố Hồ Chí Minh có mối liên hệ kinh tế ngày càng chặt chẽ với vùng phát triển kinh tế trọng điểm phía Nam, nhất là thành phố Hồ Chí Minh một vùng quan trọng phía Nam đã cung cấp 50% sản lượng công nghiệp cả nước và là đối tác đầu tư, chuyển giao công nghệ, là thị trường tiêu thụ hàng hóa nông sản lớn nhất của ĐBSCL. Diện tích tự nhiên của toàn tỉnh là 449.494 ha, dân số 1.496.801 (theo số liệu dân số tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2017)[1]. Tọa độ địa lý : 105030' 30'' đến 106047' 02'' kinh độ Đông và 10023' 40'' đến 11002' 00'' vĩ độ Bắc. Tỉnh Long An có 15 đơn vị hành chính trực thuộc, bao gồm các huyện: Đức Huệ, Đức Hòa, Bến Lức, Cần Đước, Cần Giuộc, Thủ Thừa, Tân Trụ, Châu Thành, Thạnh Hóa, Tân Thạnh, Mộc Hóa, Vĩnh Hưng, Tân Hưng, thị xã Kiến Tường và thành phố Tân An; có 192 đơn vị hành chính cấp xã, gồm 166 xã, 12 phường và 14 thị trấn [1]. 17
1.3.1.2. Địa hình và thổ nhưỡng Hình 1. 2. Bản đồ địa hình tỉnh Long An Tỉnh Long An có địa hình đơn giản, bằng phẳng nhưng có xu thế thấp dần từ phía Bắc - Đông Bắc xuống Nam - Tây Nam. Địa hình bị chia cắt bởi hai sông Vàm Cỏ Đông và Vàm Cỏ Tây với hệ thống kênh rạch chằng chịt. Phần lớn diện tích đất của tỉnh Long An được xếp vào vùng đất ngập nước. Khu vực tương đối cao nằm ở phía Bắc và Đông Bắc (Đức Huệ, Đức Hòa). Khu vực Đồng Tháp Mười địa hình thấp, trũng có diện tích gần 66,4% diện tích tự nhiên toàn tỉnh, thường xuyên bị ngập lụt hàng năm. Khu vực tương đối cao nằm ở phía Bắc và Đông Bắc (Đức Huệ, Đức Hòa). Khu vực Đồng Tháp Mười địa hình thấp, trũng có diện tích gần 66,4% diện tích tự nhiên toàn tỉnh, thường xuyên bị ngập lụt hàng năm. Khu vực Đức Hòa, một phần Đức Huệ, Bắc Vĩnh Hưng, TP. Tân An có một số khu vực nền đất tốt, sức chịu tải cao, việc xử lý nền móng ít phức tạp. Còn lại hầu hết các vùng đất khác đều có nền đất yếu, sức chịu tải kém. Về phương diện địa chất - trầm tích thì chỉ có nhóm đất xám (phù sa cổ) thuộc trầm tích Pleistocene, phần còn lại có nguồn gốc từ lắng tụ của phù sa trẻ, trầm tích Holocene. Phần lớn đất đai Long An được tạo thành ở dạng phù sa bồi lắng lẫn nhiều tạp chất hữu cơ nên đất có dạng cấu tạo bở rời, tính chất cơ lý rất 18