Mục tiêu của đề tài nhằm 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.
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
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
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
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
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
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
Inverse Distance Weight –Trọng số nghịch đảo khoảng cách IDW
Khí tượng Thủy văn KTTV
Moisture Ability Index - Chỉ số khả năng ẩm MAI
Modified Chinese Z index – Chỉ số Chinese Z hiệu chỉnh MCZI
NN – PTNN Nông nghiệp – Phát triển Nông thôn
QCVN Quy chuẩn Việt Nam
Rain extreme index – Chỉ số cực đoan mưa REI
Standard Precipitation Index – Chỉ số chuẩn hóa lượng mưa SPI
System of Rice Intensification – Hệ thống thâm canh tổng hợp trong SRI
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
World Meteorological Organization – Tổ chức Khí tượng thế giới WMO
Z-Score index – Chỉ số Z-Score ZSI
ix
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
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
trạm trên khu vực sông Rurh (Đức) giai đoạn 1960-2007 để phát hiện những thay đổi về
tần suất, thời gian và mức độ nghiêm trọng của hạn hán trên lưu vực sông Rurh. Kết quả
nghiên cứu chỉ ra rằng mặc dù lượng mưa tăng lên một cách đáng kể trong thời kì mùa
đông nhưng hạn hán vẫn xảy ra trong cả mùa đông và mùa hè. Xu hướng biến đổi của
chỉ số SPI cho thấy tình trạng hạn hán trên lưu vực thay đổi không đáng kể so với thời
kì nghiên cứu.
Hiện tượng xâm nhập triều – mặn là quy luật tự nhiên ở các khu vực, lãnh thổ có vùng
cửa sông giáp biển. Do tính chất quan trọng của hiện tượng xâm nhập mặn có liên quan
đến hoạt động kinh tế - xã hội của nhiều quốc gia nên vấn đề tính toán và nghiên cứu đã
được đặt ra từ lâu. Mục tiêu chủ yếu của công tác nghiên cứu là nắm được quy luật của
quá trình này để phục vụ các hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng an ninh vùng cửa
sông như ở các nước: Mỹ, Nga, Hà Lan, Nhật, Trung Quốc, Thái Lan…Các phương
pháp cơ bản được thực hiện bao gồm: thực nghiệm (dựa trên số liệu quan trắc) và mô
phỏng quá trình bằng các mô hình toán.
Cụ thể hơn, vấn đề tính toán và nghiên cứu xâm nhập mặn bằng mô hình đã được nhiều
nhà nghiên cứu ở các nước phát triển như: Mỹ, Hà Lan, Anh quan tâm từ khoảng hơn
50 năm trở lại đây. Các phương pháp tính toán xâm nhập mặn đầu tiên sử dụng bài toán
1 chiều khi kết hợp với hệ phương trình Saint – Venant. Những mô hình mặn 1 chiều đã
được xây dựng do nhiều tác giả, trong đó có Ippen và Harleman [3]. Giả thiết cơ bản
của các mô hình này là các đặc trưng dòng chảy và mật độ được coi là đồng nhất trên
mặt cắt ngang. Mặc dù điều này khó gặp trong thực tế nhưng kết quả áp dụng mô hình
lại có sự phù hợp khá tốt, đáp ứng được nhiều mục đích nghiên cứu và tính toán mặn.
Ưu điểm đặc biệt của các mô hình loại 1 chiều là yêu cầu tài liệu vừa phải và nhiều tài
liệu có sẵn trong thực tế.
Năm 1971, Prichard đã dẫn xuất hệ phương trình 3 chiều để diễn toán quá trình xâm
nhập mặn nhưng nhiều thông số không xác định được [4]. Hơn nữa mô hình 3 chiều đòi
hỏi lượng tính toán lớn, yêu cầu số liệu quá chi tiết trong khi kiểm nghiệm cũng cần phải
có những số liệu đo đạc chi tiết tương ứng. Vì vậy các nhà nghiên cứu buộc phải giải
quyết bằng các trung bình hóa theo 2 chiều hoặc 1 chiều. Sanker và Fischer, Masch và
Leendertee [5] đã xây dựng các mô hình 2 chiều và 1 chiều, trong đó mô hình 1 chiều
10
có nhiều ưu thế trong việc giải các bài toán phục vụ yêu cầu thực tế tốt hơn. Các nhà
khoa học cũng thống nhất nhận định rằng: các mô hình 1 chiều thường hữu hiệu hơn các
mô hình 2 chiều. Chúng có thể áp dụng cho các vùng cửa sông có địa hình phức tạp gồm
nhiều sông, kênh nối nhau với cấu trúc bất kỳ.
Theo nghiên cứu [6] quá trình đánh giá về mô hình chất lượng nước nói chung và mô
phỏng truyền tải mặn nói riêng thường sử dụng các mô hình như: mạng trí tuệ nhân tạo
hay mô hình thủy lực kết hợp với mô đun tính toán lan truyền chất. Trong nghiên cứu
của Conard và cộng sự đã sử dụng mô hình mạng trí tuệ nhân tạo để dự báo biến động
của độ mặn vùng cửa sông Savannah xét trong điều kiện biến đổi khí hậu [7].
Trong một số nghiên cứu đã mô phỏng xâm nhập mặn trong các tầng chứa nước ở các
vùng ven biển trên thế giới, kết quả là xâm nhập mặn đã làm giảm chất lượng nước của
nguồn nước ngầm. Theo đó, xâm nhập mặn trong các tầng chứa nước được coi như là
đối tượng chính nghiên cứu vùng ven biển ở Mỹ [8], [9], Úc [10]. Nước mặn xâm nhập
vào trong sông và các tầng chứa nước, đây là một trong những thách thức của toàn cầu
đối với quản lý tài nguyên nước, công nghiệp và nông nghiệp [11], [12], [13]. Trong báo
cáo đánh giá lần thứ 4 của IPCC có đề cập đến ảnh hưởng xấu của biến đổi khí hậu đến
sự thay đổi của thời tiết và khí hậu cực đoan, làm gia tăng xâm nhập mặn, ảnh hưởng
đến lượng nước tưới, nước cho dân sinh, công nghiệp và an sinh xã hội; người dân di
cư, vấn đề thoái hóa đất, thiệt hại mùa màng [14], [15].
Xâm nhập mặn ở vùng cửa sông thường gây ra các vấn đề ở cả nước mặt và nước ngầm,
chúng đã đều bị nhiễm mặn trong một thời gian dài. Do đó ảnh hưởng rất lớn đến việc
sử dụng phục vụ cho sinh hoạt và nông nghiệp [16]. Để có thể định lượng những ảnh
hưởng của tình hình xâm nhập mặn đến các ngành sử dụng nước, điều quan trọng là phải
biết được mối quan hệ cơ bản giữa xâm nhập mặn, các thông số thủy lực và hình học
liên quan. Quá trình đóng mở lấy nước mặn vùng cửa sông thường được sử dụng cho
những mục đích nhất định [17], [18], [19]. Tuy nhiên, mức độ mặn vùng cửa sông có
thể thay đổi bởi chế độ dòng chảy do việc xây dựng đập và sự thay đổi độ sâu dòng chảy
do biến đổi dòng chảy trầm tích hoặc loại bỏ cát [20], [21], [22], [23]. Mức độ xâm nhập
mặn phụ thuộc vào sự cân bằng giữa nước mặn và nước ngọt từ trong sông đổ ra biển.
Hiện tượng này có thể được dự báo định kỳ dựa vào các mô hình toán học. Những công
11
cụ này có thể được dùng để xác định lượng nước ngọt cần thiết là bao nhiêu tại các cửa
lấy nước phía thượng lưu [24].
Cho đến nay, hầu hết các nghiên cứu đã đề cập đến vấn đề xâm nhập mặn trong các kênh
lăng trụ. Xâm nhập mặn một phần hay toàn bộ trong kênh hình trụ đã được nghiên cứu
cả trên lý thuyết lẫn thực hành. Dựa vào số liệu của phòng thí nghiệm của trạm thủy lực
Delft, dữ liệu của đường thủy Rotterdam (Hà Lan) và Chao Phya (Thái Lan), nghiên
cứu [25] đã đưa ra mức độ nhiễm mặn nhỏ nhất tại các kênh lăng trụ. Nó được kiểm
nghiệm bởi Prandle [26] bằng việc xác định tỷ lệ giữa biên độ dao động trung bình của
con triều với ranh giới nêm mặn trong phương trình động lượng. Cách tiếp cận sau này
cho thấy vai trò của nêm mặn thay vì khoảng cách nhỏ nhất mà mặn xâm nhập từ cửa
biển. Theo Prandle ( [27], [28]) những biểu hiện về chiều dài xâm nhập mặn ở kênh hình
lặng trụ có thể được áp dụng cho những kênh phi lăng trụ khi những thông số liên quan
(độ sâu dòng nước, vận tốc lớn nhất của thủy triều và vận tốc dòng chảy trong sông)
được áp dụng vào việc xác định khoảng cách nhiễm mặn từ biển vào trong sông là bao xa.
Việc dự báo về những thay đổi trong phân bố nước mặn ở cửa sông được gây ra bởi
những thay đổi về yếu tố thủy lực hoặc những thay đổi về hình dạng cửa sông là một
vấn đề xảy ra thường xuyên. Những sự thay đổi về hình dạng cửa sông có thể được gây
ra từ việc nạo vét các kênh. Sự thay đổi về yếu tố thủy lực diễn ra thường xuyên bởi sự
thay đổi về dòng chảy ở thượng nguồn đổ về hoặc do những điều kiện khí hậu hàng
năm, chẳng hạn như hạn hán. Vấn đề nhiễm mặn phụ thuộc vào những thay đổi của yếu
tố thủy lực thường thấy ở những khu vực mà nước được sử dụng cho tưới tiêu, nơi mà
xâm nhập mặn gây ra những bất lợi lâu dài đối với đất trồng trọt [29]. Tuy nhiên, do sự
nhạy cảm của đất trồng trọt với nước nhiễm mặn nên dự báo về nước bị nhiễm mặn trở
nên cần thiết. Do đó, nhu cầu về một phương pháp đáng tin cậy về việc dự báo sự thay
đổi mức độ xâm nhập mặn là rất cao. Vì vậy, vấn đề nhiễm mặn đã thu hút sự quan tâm
của nhiều nhà nghiên cứu.
Bên cạnh đó, trong khoảng hơn 30 năm trở lại đây, tác động của biến đổi khí hậu đến
các quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam ngày càng trở nên rõ rệt. Tác động của
biến đổi khí hậu tới vùng hạ lưu và cửa sông được biểu hiện là sự gia tăng mực nước do
nước biển dâng và quá trình xâm nhập mặn được đẩy mạnh. Tuy nhiên theo báo cáo của
12
ngân hàng thế giới [30] thì tác động của biến đổi khí hậu đến xâm nhập mặn vẫn chưa
được quan tâm đúng mức bởi hầu hết các nghiên cứu về biến đổi khí hậu đều tập trung
về lũ và ngập lụt do nước biển dâng. Chính vì thế, trước các vấn đề về nước biển dâng
đang diễn ra với tốc độ nhanh thì việc phân tích, đánh giá và mô phỏng dự báo tác động
của biến đổi khí hậu tới xâm nhập mặn càng trở nên cấp bách và có nhiều ý nghĩa. Trên
thực tế, sự tương tác giữa nước sông và nước biển diễn ra dưới sự tác động của lưu lượng
nước trong sông, thủy triều và gió; các nhân tố này ảnh hưởng đến khả năng xáo trộn
giữa nước sông và nước biển [31]. Các yếu tố kể trên kết hợp với đặc điểm địa hình của
từng vùng cửa sông sẽ tạo nên quá trình xâm nhập mặn tại các vùng ven biển có tính
chất khác nhau.
Kitchens và cộng sự (2006) đã tiến hành mô phỏng mực nước, độ mặn ở trong sông và
chế độ thủy triều vùng đầm lầy ở Savannah bằng việc sử dụng mô hình 3D để mô phỏng
sự thay đổi của mực nước và độ mặn của hệ thống với điều kiện có sự thay đổi của địa
hình lòng dẫn. Dựa trên kết quả mô phỏng có thể dự báo được quy luật thủy triều ở vùng
đầm lầy khi thay đổi tương ứng điều kiện về mực nước và độ mặn [32].
Nghiên cứu của Joehl và cộng sự (2013) đã mô phỏng xâm nhập mặn dọc bờ biển
Georgia và South Caro-lina theo các kịch bản biến đổi khí hậu. Nghiên cứu đã đưa ra
các khả năng để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu bao gồm thay đổi dòng chảy và
mực nước biển, độ xâm nhập mặn gần các cửa cấp nước ở khu vực ven biển sông
Waccamaw và khu vực gần hạ lưu sông Savannah, Georgia. Theo đó để phân tích và
mô phỏng độ mặn tại các trạm đo ven biển, nghiên cứu đã sử dụng mô hình mạng trí tuệ
nhân tạo (ANN) để mô phỏng, đánh giá dòng chảy, độ mặn và mực nước ven biển được
thu thập trong khoảng thời gian 10 năm. Sự thay đổi về mực nước biển, dòng chảy và
thời gian mô phỏng cũng được đưa vào mô hình xâm nhập mặn để đánh giá các kịch
bản biến đổi khí hậu. Kết quả của nghiên cứu đã đánh giá được việc mực nước biển tăng
và dòng chảy trong sông giảm dần ảnh hưởng đến mức độ xâm nhập mặn và đe dọa
nguồn cung cấp nước cho đô thị và đa dạng sinh học ở các đầm lầy ở hai khu vực trên.
Báo cáo cũng đã mô tả việc sử dụng hệ thống hỗ trợ quyết định mô hình xâm nhập mặn
để đánh giá độ xâm nhập mặn đối với các kịch bản biến đổi khí hậu khác nhau [33].
13
Mahtab Safari Shad và cộng sự (2013) đã sử dụng chỉ số SPI để tính toán mức độ khô
hạn của tỉnh Esfahan, Iran trong thời kỳ từ 1979 đến 2009. Tiếp đó nghiên cứu xây dựng
bản đồ phân vùng hạn dựa trên kết quả tính SPI cho từng trạm mưa bằng phương pháp
nội suy Kriging trong GIS. Kết quả cho thấy, hầu hết các vùng hạn nặng đều nằm ở phía
đông của tỉnh Esfahan, trong đó mùa khô năm 2007 – 2008 xảy ra hạn nặng nhất [34].
Tuy nhiên nghiên cứu mới chỉ phân vùng hạn hán chứ chưa xét đến tổ hợp hạn – mặn.
Phân vùng hạn hán tại vùng đồng bằng Yazd-Ardakan, Iran đã được đề cập đến trong
nghiên cứu của E. Haydari và cộng sự (2013). Theo đó nghiên cứu sử dụng chỉ số SPI
trong các thời đoạn 6, 12 và 24 tháng, sử dụng dữ liệu mưa từ 1996 đến 2011 của 13
trạm khí tượng tại Yazd-Ardakan. Kết quả phân vùng chỉ ra rằng những vùng có chỉ số
SPI (-1,92) thuộc mức độ hạn hán rất nặng, các vùng có mức độ hạn vừa có chỉ số SPI
dao động từ (-1,5 đến -1,1) [35]. Tuy nhiên nghiên cứu chưa đề cập đến mối quan hệ
hạn – mặn.
Theo Pitzer (2014) thì California đã ở đỉnh điểm của mùa khô chưa từng có trong lịch
sử. Vào cuối tháng 1 đã ghi nhận lượng mưa thấp nhất trong lịch sử Bắc California. Mực
nước trong các hồ chứa đang dần cạn kiệt. Mức độ nghiêm trọng của hạn hán đặt ra
nhiệm vụ phải liên tục duy trì kiểm soát độ mặn. Do cần phải giữ được lượng nước nhỏ
trong các hồ chứa nước, Ủy ban Kiểm soát Tài nguyên Nước Nhà nước đã nới lỏng các
tiêu chuẩn chất lượng nước cho các đồng bằng, cho phép nhiều nước hơn ở thượng
nguồn. Kết quả của nghiên cứu cho thấy rằng việc tăng độ mặn có thể có tác động nhỏ
đến kinh tế nhưng đối với canh tác nông nghiệp ở vùng đồng bằng lại bị ảnh hưởng lớn
như: quy mô đất nông nghiệp bị thu hẹp, môi trường sống cho các loài cá nước ngọt bị
hạn chế. Hạn hán đã làm tăng thêm mối lo ngại cho các nhà cung cấp nước đô thị vì
nguồn cung cấp quý giá của họ đang được sử dụng một cách không tương xứng để đáp
ứng nhu cầu nước đồng bằng cũng như kiểm soát độ mặn [36].
Conrads và cộng sự (2017) đã chỉ ra mối quan hệ giữa hạn hán và xâm nhập mặn thông
qua việc tính toán chỉ số hạn hán bằng việc sử dụng dữ liệu về độ mặn ở vùng ven biển
của Carolinas và Georgia. Nghiên cứu đã tiếp cận theo các bước: (i) Phân tích dấu hiệu
của hạn hán từ chuỗi dữ liệu độ mặn ngày; (ii) Tính toán tần suất phân bổ dấu hiệu của
hạn hán từ việc phân tích độ mặn; (iii) Sử dụng tần suất phân bổ để đưa ra ngưỡng cho
14
các cấp độ hạn hán. Chỉ số SPI được sử dụng để tính toán chỉ số độ mặn vùng ven biển
(CSI – Coastal salinity index) bằng việc thay thế tổng lượng mưa tháng bằng tổng độ
mặn tháng [37]. Nghiên cứu chưa đề cập đến phân vùng hạn – mặn trong khu vực nghiên cứu.
Trong nghiên cứu của chính phủ Úc (2019) về kế hoạch phân bổ nguồn nước của sông
Murray đã đưa ra nội dung về phân vùng độ mặn và mối quan hệ giữa độ mặn và lượng
nước phục vụ tưới. Nghiên cứu đã đưa ra được 16 tiểu vùng dọc sông Murray, mỗi tiểu
vùng được chi tiết hóa các vùng nhỏ bị tác động của xâm nhập mặn đến nguồn nước
phục vụ tưới với mức độ tác động từ cao đến thấp. Độ mặn trong nước cao có thể làm
giảm năng suất vụ mùa, ảnh hưởng đến cơ sở hạ tầng, giảm chất lượng nước phục vụ
cho con người, tác động xấu đến du lịch và giá trị văn hóa của khu vực hai bên bờ sông
Murray [38]. Tuy vậy, nghiên cứu chưa xét đến phân vùng tổ hợp hạn – mặn.
Mohammadtaghi Avand (2019) đã xây dựng bản đồ phân vùng hạn hán dựa trên kết quả
tính các chỉ số SPI, CZI, MCZI và ZSI. Các chỉ số này được tính toán dựa trên số liệu
mưa tháng và mưa năm tại 05 trạm synốp (Yasuj, Gachsaran, Dehdasht, Sisakht and
Likak) và 01 trạm đo mưa (Margoon and Dishmuk) thuộc sự quản lý của cơ quan khí
tượng hai tỉnh Kogilueh and Boyerahmad, Iran. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng các chỉ
số ZSU, CSI và SPI có xu hướng biến đổi tương tự nhau tại tất cả các trạm. Bản đồ phân
vùng cũng đã chỉ ra vùng phía Tây của khu vực nghiên cứu có mức độ hạn hán nặng
[39].
Qua tổng quan các công trình trên thế giới cho thấy: Nhìn chung các nghiên cứu này
mới chỉ tập trung nghiên cứu riêng rẽ dự báo về hạn hán, theo dõi giám sát tình hình hạn
hán hoặc dự báo về xâm nhập mặn bằng phương pháp mô hình toán, phân vùng hạn hán
hoặc phân vùng xâm nhập mặn. Một số các nghiên cứu quan hệ giữa hạn với mặn thì
mới dừng lại ở việc sử dụng các chỉ số hạn để tính toán các chỉ số mặn và phân tích đánh
giá sự tương tác giữa nước sông và nước biển diễn ra dưới sự tác động của lưu lượng
dòng chảy trong sông với thủy triều. Các nghiên cứu chưa đề cập đến mối quan hệ hạn
mặn và phân vùng hạn – mặn trong điều kiện BĐKH.
15
1.1.3 Tình hình nghiên cứu trong nước
Trong những năm gần đây, cùng với bão, lũ lụt thì hạn hán cũng gây nên nhiều thiệt hại
cho kinh tế, môi trường và xã hội ở khu vực miền Trung nói chung và lưu vực sông Mã
nói riêng. Với đặc điểm bất lợi cả về địa hình dốc, hẹp và nằm trên vành đai hoạt động
của các hiện tượng biến đổi khí hậu El-Nino và La-Nina thêm vào đó là luồng gió Tây
Nam khô nóng thổi vào trong các tháng mùa khô đã làm tăng thêm tính khốc liệt của
hạn hán trên khu vực này. Đợt hạn từ cuối năm 1997 đến tháng 4/1998, thiệt hại của các
tỉnh miền Trung đã lên tới trên 2.400 tỷ đồng, làm ảnh hưởng lớn đến thu nhập của
người dân, ở nông thôn miền Trung. Đợt hạn từ tháng 5 đến tháng 8/1998 miền Trung
đã có tới 2,4 triệu người thiếu nước sinh hoạt. Vì vậy, có nhiều công trình nghiên cứu
về hạn hán, tiêu biểu như:
Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước:“Nguyên nhân, giải pháp phòng ngừa, ngăn
chặn các quá trình hoang mạc hóa vùng Trung Trung Bộ (Quảng Ngãi – Bình Định)’’
do Nguyễn Trọng Hiệu làm chủ nhiệm (2000) [40]. Đề tài đã thực hiện được 3 mục tiêu
chính: (i) Xác định nguyên nhân của quá trình hoang mạc hoá bao gồm các điều kiện tự
nhiên và các hoạt động của con người ở Trung Trung Bộ; (ii) Đánh giá được khả năng
hoang mạc hoá và dự kiến được ảnh hưởng của chúng đối với các hoạt động kinh tế - xã
hội trên các tỉnh Trung Trung Bộ; (iii) Đề xuất một số giải pháp có tính chiến lược phòng
ngừa và ngăn chặn quá trình hoang mạc hoá phục vụ sản xuất, bảo vệ môi trường tại các
tỉnh Trung Trung Bộ. Tuy vậy, đề tài chưa nghiên cứu phân vùng hạn – mặn cũng như
chưa xét đến mối quan hệ giữa hạn hán và xâm nhập mặn.
Đào Xuân Học và nnk (2001): “Nghiên cứu các giải pháp giảm nhẹ thiên tai hạn hán ở
các tỉnh Duyên hải miền Trung từ Hà Tĩnh đến Bình Thuận”. Đề tài đã đánh giá tình
hình hạn hán và ảnh hưởng của nó tới 7 vùng kinh tế của Việt Nam, phân tích xác định
nguyên nhân gây ra hạn hán, phân loại và phân cấp hạn. Dựa trên các nguyên nhân gây
hạn hán, đề tài đã đưa ra các biện pháp phòng chống và giảm nhẹ hạn hán. Tuy nhiên
do khu vực nghiên cứu rộng nên các nhân tố tác động đến hạn hán mới được nghiên cứu
tổng quát. Nghiên cứu chưa đề cập đến việc phân vùng hạn – mặn [41].
16
Đề tài cấp Bộ: “Nghiên cứu và xây dựng công nghệ dự báo và cảnh báo sớm hạn hán ở
Việt Nam” của Nguyễn Văn Thắng (2007): (i) Đề tài đánh giá mức độ hạn hán ở các
vùng khí hậu và chọn được các chỉ tiêu xác định hạn hán phù hợp với từng vùng khí hậu
ở Việt Nam. (ii) Xây dựng được công nghệ dự báo và cảnh báo sớm hạn hán cho các
vùng khí hậu ở Việt Nam bằng các số liệu khí tượng thuỷ văn và các tư liệu viễn thám
để phục vụ phát triển kinh tế xã hội, trọng tâm là sản xuất nông nghiệp và quản lý tài
nguyên nước trong cả nước. Tuy nhiên đề tài nghiên cứu đánh giá các nhân tố tác động
đến hạn ở mức độ khái quát, chủ yếu tạo lập công cụ cảnh báo sớm hạn khí tượng, chưa
đề cập đến hạn thủy văn cũng như phân vùng hạn – mặn [42].
Đề án: “Xây dựng bản đồ hạn hán và mức độ thiếu nước sinh hoạt ở Nam Trung Bộ và
Tây Nguyên” do Trần Thục làm chủ nhiệm (2008) đã xây dựng được cơ sở dữ liệu, bộ
bản đồ độ khắc nghiệt của hạn thủy văn, các chỉ số hạn thủy văn theo tháng, mùa khô
gồm: tỷ số thiếu hụt dòng chảy, hệ số cạn, hệ số hạn, chỉ số cấp nước mặt trên nền GIS.
Nội dung nghiên cứu về hạn hán cũng như mối quan hệ giữa hạn hán và xâm nhập mặn,
phân vùng hạn – mặn chưa được đề cập đến trong đề án này [43].
Lê Trung Tuân (2009): “Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp khoa học công nghệ phòng
chống hạn hán phục vụ phát triển nông nghiệp bền vững ở các tỉnh miền Trung”. Đề tài
đã nghiên cứu ứng dụng các giải pháp phòng chống hạn cho các tỉnh miền Trung. Các
giải pháp đề xuất ứng dụng được chia thành 3 nhóm: (i) Thu trữ nước, bảo vệ đất và giữ
ẩm; (ii) Quản lý vận hành công trình thuỷ lợi trong điều kiện hạn hán, chế độ tưới; (iii)
Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước. Tuy vậy, đề tài chưa nghiên cứu phân vùng hạn – mặn,
đồng thời chưa đề cập đến vấn đề khai thác mặt tích cực của hạn – mặn theo hướng thích
nghi [44].
Ngô Đình Tuấn và nnk (2011) với đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu ứng dụng đồng bộ
các giải pháp khoa học và công nghệ nhằm phát triển bền vững kinh tế - xã hội-môi
trường vùng khan hiếm nước Ninh Thuận và Bình Thuận phòng chống hoang mạc hóa”
đã ứng dụng 08 chỉ tiêu, chỉ số đánh giá hạn hán, hoang mạc hóa và kết luận khẳng định
vùng đồng bằng ven biển Ninh Thuận – Bình Thuận hạn nặng và có xu thế hoang mạc
hóa. Đề tài cũng đã đề xuất các giải pháp phòng chống hạn hán, hoang mạc hóa bằng
cách thu gom nước mưa, nước ngọt trên các hồ chứa, bể ngầm…Đồng thời khuyến cáo
17
sử dụng nước tiết kiệm, thay đổi phương thức quản lý cung thay cho quản lý cầu chống
thất thoát, tưới nhỏ giọt, thay đổi cơ cấu cây trồng vật nuôi mang lại giá trị kinh tế cao.
Tuy nhiên đề tài chưa đề cập đến phân vùng hạn – mặn, khai thác nước mặn, nước lợ
theo hướng coi là một loại tài nguyên [45].
Phạm Quang Vinh và nnk (2012) đã đề cập đến phân vùng hạn hán tỉnh Bình Thuận, sử
dụng lượng bốc thoát hơi nước cây trồng (ET0), chỉ số khô hạn (Aridity index – AI) và
công cụ GIS để tính toán phân vùng. Theo đó nghiên cứu đã sử dụng các dữ liệu về nhiệt
độ, độ ẩm, tốc độ gió từ 1980 đến 2009 tại 6 trạm trong khu vực nghiên cứu để tính toán
ET0 và AI. Từ đó sử dụng kết hợp kỹ thuật nội, ngoại suy trong GIS để xây dựng bản
đồ phân vùng hạn hán. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng vùng khô cằn thuộc các huyện
như: Tuy Phong, Bắc Bình, Phan Thiết; vùng bán khô cằn thuộc các huyện: Hàm Thuận
Bắc, Hàm Thuận Nam và Hàm Tân [46].
Luận án tiến sĩ của Trương Đức Trí (2016) đã: (i) Đánh giá được tính chất, mức độ và
xu thế biến đổi của hạn hán khu vực Nam Trung Bộ trong bối cảnh biến đổi khí hậu
những thập niên gần đây, trong đó chỉ số hạn Palmer đã được lựa chọn để đánh giá định
lượng mức độ hạn hán; (ii) Nhận diện và dự tính được sự biến đổi của hiện tượng hạn
hán trong tương lai theo các kịch bản nồng độ khí nhà kính ở khu vực Nam Trung Bộ [47].
Nghiên cứu của Nguyễn Thị Ngọc Quyên (2017) về phân vùng hạn hán dựa trên chỉ số
hạn và mô phỏng chế độ thủy văn trên lưu vực Serepok vùng Tây Nguyên. Nghiên cứu
đã sử dụng mô hình SWAT để mô phỏng dòng chảy, làm dữ liệu đầu vào để tính toán
chỉ số hạn và xây dựng bản đồ phân vùng hạn hán. Kết quả chỉ ra lưu vực Serepok xuất
hiện hạn đặc biệt, hạn nặng và hạn vừa vào các tháng 2,3 và thời gian hạn kéo dài từ 1
– 5 tháng [48].
Trần Thị Minh Châu và nnk (2017) đã nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng khả năng
hạn hán trên đất trồng lúa dựa vào chỉ số chuẩn hóa giáng thủy tại huyện Hòa Vang
(thành phố Đà nẵng) và kỹ thuật GIS. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng: Chỉ số SPI trên
diện tích đất trồng lúa dao động từ tương đối ẩm ướt đến tương đối khô trong vụ Đông
Xuân và tương đối khô đến khô hạn nặng trong vụ trồng lúa Hè Thu, các xã thuộc vùng
18
Đông Nam của huyện (Hòa Tiến, Hòa Khương, Hòa Nhơn) bị hạn nặng so với các xã
còn lại [49].
Bên cạnh đó, hạn hán và xâm nhập mặn có mối quan hệ đồng thời, quan hệ nguyên nhân
– kết quả với nhau. Chính vì vậy, ngoài các nghiên cứu về hạn hán thì việc nghiên cứu
về xâm nhập mặn cũng đã được đề cập đến từ những năm 60, khi đó đã tiến hành quan
trắc độ mặn ở đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long. Tuy nhiên đồng bằng sông Cửu
Long với đặc điểm là không có đê và mức độ ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến sản
xuất nông nghiệp là rất lớn nên vấn đề xâm nhập mặn ở đây được chú ý nghiên cứu hơn.
Trong đó có các nghiên cứu điển hình như:
Khởi đầu là công trình nghiên cứu của Ủy hội sông Mê Kông bằng việc thông qua
phương pháp thống kê tính toán xác định ranh giới xâm nhập mặn từ chuỗi số liệu thực
đo xây dựng nên bản đồ đẳng trị mặn tương ứng với hai nồng độ 1‰ và 4‰ cho 9 vùng
cửa sông thuộc đồng bằng sông Cửu Long trong khoảng thời gian từ tháng 12 đến tháng
4. Tiếp đó có nhiều báo cáo được công bố dưới các hình thức khác nhau đã đưa ra bản
đồ xâm nhập mặn từ các số liệu cập nhật và xét đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố như:
địa hình, các hoạt động kinh tế xã hội ở đồng bằng sông Cửu Long.
Trong khuôn khổ triển khai dự án nghiên cứu xâm nhập mặn đồng bằng sông Cửu Long
dưới sự tài trợ của Ban Thư ký Uỷ ban sông Mê Công (1980), một số mô hình tính xâm
nhập triều, mặn đã được xây dựng như của Ban Thư ký Mê Công và một số cơ quan
trong nước như Viện Quy hoạch và Quản lý nước, Viện Cơ học... Các mô hình này đã
được ứng dụng vào việc nghiên cứu quy hoạch phát triển đồng bằng sông Cửu Long [50].
Với mục đích đưa ra các phương án dự báo xâm nhập mặn, nghiên cứu của Lã Thanh
Hà và Đỗ Văn Tuy đã dự báo thử nghiệm mức độ xâm nhập mặn cho sông Văn Úc (Hải
Phòng); nghiên cứu của Lê Sâm [51] đã đánh giá tương đối toàn diện về tác động của
xâm nhập mặn đến quy hoạch sử dụng đất cho khu vực ĐBSCL. Tuy nhiên nghiên cứu
trên vẫn chưa xét đến mối quan hệ hạn – mặn trong bài toán dự báo xâm nhập mặn.
Đề tài cấp Bộ của Đoàn Thanh Hằng (2010): “Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập
mặn cho đồng bằng sông Hồng – Thái Bình” [52] đã đánh giá được thực trạng xâm nhập
triều, mặn khu vực sồng bằng sông Hồng – Thái Bình; xây dựng chương trình dự báo
19
xâm nhập mặn cho khu vực sông Hồng – Thái Bình và cơ sở dữ liệu, công nghệ dự báo
xâm nhập mặn. Tuy vậy, nghiên cứu chưa xét tới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu trong
bài toán đánh giá xâm nhập triều, mặn cũng như chưa phân tích xác định được mối liên
hệ giữa HH&XNM ở khu vực đồng bằng ven biển sông Mã.
Ngoài ra, luật phòng chống thiên tai năm 2013 đã đề cập đến nội dung về xác định, đánh
giá, phân vùng rủi ro thiên tai, lập bản đồ cảnh báo thiên tai. Luật cũng đã đưa ra nội
dung về phân cấp cấp độ rủi ro thiên tai. Tuy nhiên, trong văn bản luật chỉ mới dừng lại
ở việc phân vùng rủi ro cho từng loại thiên tai riêng biệt, chưa đề cập đến phân vùng
cho thiên tai hạn - mặn.
Nghiên cứu của Phan Hoàng Vũ và nnk (2016) đã đề cập đến phân vùng rủi ro trong sản
xuất nông nghiệp dưới tác động của xâm nhập mặn ở tỉnh Bạc Liêu. Nghiên cứu sử dụng
phương pháp đánh giá nông thôn có sự tham gia kết hợp với phương pháp bản đồ bằng
công nghệ GIS để xác định vùng sản xuất nông nghiệp có nguy cơ bị tác động bởi xâm
nhập mặn. Kết quả cho thấy: vùng rủi ro phân thành hai cấp độ: giảm năng suất và rủi
ro cao. Theo đó, tiểu vùng có nguy cơ rủi ro cao là vùng sinh thái nước lợ với mô hình
canh tác tôm – thủy sản kết hợp và lúa – tôm, còn vùng sinh thái nước ngọt có nguy cơ
thấp hơn [53].
Nguyễn Thái Ân và nnk (2017) đã thực hiện: (i) Đánh giá tác động của xâm nhập mặn,
khô hạn đến công tác quản lý nguồn tài nguyên nước phục vụ cho sản xuất lúa tại huyện
Long Phú, tỉnh Sóc Trăng; (ii) Đánh giá nhu cầu sử dụng nước phục vụ sản xuất lúa
trong bối cảnh xâm nhâp mặn, khô hạn; (iii) Đánh giá hiệu quả công tác quản lý tài
nguyên nước của huyện trong thời gian khô hạn và xâm nhập mặn [54].
Nghiên cứu của Nguyễn Văn Dũng (2018) đã đưa ra hiện trạng mức độ ảnh hưởng của
HH&XNM đến sản xuất nông nghiệp, hạ tầng nông thôn và đời sống sinh hoạt của người
dân vùng Tứ giác Long Xuyên thuộc tỉnh An Giang. Bên cạnh đó nghiên cứu cũng đã
đưa ra các giải pháp nhằm tăng cường mức độ ứng phó với tình hình diễn biến phức tạp
của HH&XNM trong điều kiện biến đổi khí hậu [55].
Diệp Thanh Tùng và nnk (2019) đã thực hiện đánh giá khả năng thích ứng với xâm nhập
mặn của nông hộ của huyện Ba Tri, tỉnh Bến Tre. Đồng thời nghiên cứu cũng đã phân
20
tích các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng thích ứng đối với xâm nhập mặn. Nghiên cứu
thực hiện thông qua số liệu thu thập bằng cách phỏng vấn trực tiếp người dân. Kết quả
nghiên cứu cho thấy dưới tác động của xâm nhập mặn thì khả năng thích ứng của nông
hộ nằm ở mức thích ứng thấp với mức trung bình chỉ đạt 0,27. Nghiên cứu đã bước đầu
chỉ ra được những thay đổi nhất định trong nhận thức của cộng đồng về việc thích nghi
với thiên tai xâm nhập mặn [56].
Nghiên cứu của Phạm Việt Hòa (2019) về đánh giá, phân vùng xâm nhập mặn dựa trên
cơ sở công nghệ viễn thám đa tầng, đa độ phân giải, đa thời gian, ứng dụng thí điểm cho
tỉnh Bến Tre. Kết quả nghiên cứu đã xây dựng được bản đồ phân vùng xâm nhập mặn,
mức độ, diễn biến xâm nhập mặn của tỉnh Bến Tre với các cấp độ mặn từ: Không mặn,
mặn nhẹ, mặn vừa đến mặn nặng. Trong đó các huyện ven biển như: Bình Đại, Thạnh
Phú, Ba Tri có mức độ mặn từ vừa đến nặng. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám
trong nghiên cứu xâm nhập mặn là một phương pháp có thể đánh giá nhanh, hiệu quả
diễn biến xâm nhập mặn qua các thời kỳ trên một khu vực địa lý rộng lớn [57].
Các nghiên cứu điển hình khác [58], [44], [59], [41], [60], [61], [62] cũng đã nghiên cứu
liên quan đến hạn hán, xâm nhập mặn nhưng có thể tóm lại thành các nhóm nội dung:
(1) Mô tả về hạn hán và nguyên nhân hình thành hạn hán, phân loại và phân cấp hạn cho
khu vực ven biển miền Trung (trong đó có vùng đồng bằng ven biển sông Mã) làm cơ
sở khoa học đề xuất các biện pháp phòng chống hạn [61].
(2) Xác định các chỉ tiêu hạn, đánh giá tác động của hạn hán (hạn khí tượng, hạn thủy
văn), của hiện tượng ENSO đến tình hình hạn, nguyên nhân hoang mạc hóa cho các
vùng khí hậu Việt Nam, trong đó có vùng Bắc Trung Bộ [58], [44], [47].
(3) Về công nghệ dự báo [59] đã nghiên cứu các phương pháp, phương án dự báo hạn
dựa trên nguyên tắc mối tương quan giữa các yếu tố khí hậu, các hoạt động ENSO và
các điều kiện thực tế vùng nghiên cứu.
(4) Nhằm mục đích xây dựng công nghệ cảnh báo xâm nhặp mặn hạ lưu hệ thống sông
Cả, các nghiên cứu [63], [64] để mô phỏng quá trình xâm nhập mặn kịch bản hiện trạng
cũng như đưa ra các kịch bản xâm nhập trong tương lai; hay nghiên cứu [65] đã kiểm
21
định các phương án quy hoạch, quản lý sử dụng nước vùng hạ lưu sông Mã. Trên cơ sở
đó thực hiện dự báo nghiệp vụ dòng chảy kiệt và xâm nhập mặn thời gian thực phục vụ
sản xuất nông nghiệp khu vực có nguy cơ nhiễm mặn cao ở vùng cửa sông Mã.
(5) Nghiên cứu khác [66] với mục đích mô phỏng dự báo xâm nhặp mặn vùng Bắc Bộ;
hay nghiên cứu của [56] về khả năng thích ứng của cộng đồng với tình hình xâm nhập mặn.
Từ những công trình nghiên cứu trong nước đã tổng quan ở trên cho thấy: Đa phần các
nghiên cứu thường tập trung đánh giá phương pháp dự báo hạn hán, dự báo xâm nhập
mặn và các tác hại của chúng gây ra, một số nghiên cứu cũng đã bước đầu chỉ ra khả
năng thích ứng đối với xâm nhập mặn của người dân. Tuy nhiên, phần lớn các nghiên
cứu chưa đi sâu phân tích mối quan hệ giữa HH&XNM, đặc biệt việc phân vùng hạn –
mặn trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng hầu như chưa được đề cập đến.
1.1.4 Tình hình nghiên cứu trên lưu vực sông Mã
Trong những năm gần đây các nghiên cứu trên lưu vực sông Mã có liên quan đến nguồn
nước và thiên tai khí tượng thủy văn cũng được đề cập. Trong đó phải kể đến các nghiên
cứu như:
Trong báo cáo “Quy hoạch tổng thể thủy lợi tỉnh Thanh Hóa đến năm 2020 và định
hướng đến năm 2030’’ của Viện Quy hoạch Thủy lợi (2011) đã đi sâu phân tích ảnh
hưởng của biến đổi khí hậu, nước biển dâng đến vùng nghiên cứu như: tình hình lũ lụt,
xâm nhập mặn, khả năng đáp ứng nguồn nước cho trường hợp hiện tại và tương lai đến
năm 2030. Trên cơ sở đó, báo cáo cũng đã tính toán và chỉ ra được mức tăng của dòng
chảy trong mùa lũ hay lượng mưa tăng lên trong thời đoạn ngắn và sự thiếu hụt của dòng
chảy vào mùa kiệt…Hệ quả là gây nên những tác động không tốt đối với các vùng quy
hoạch. Trong nghiên cứu này cũng đề xuất các phương án đẩy mặn, phương án xây dựng
các công trình ngăn mặn vùng cửa sông ven biển. Tuy nhiên chưa đi sâu nghiên cứu về
hạn – mặn cũng như phân các tiểu vùng hạn – mặn đối với cả thời kì hiện trạng và tương
lai trong bối cảnh biến đổi khí hậu [67].
Nguyễn Thị Hằng (2011), “Nghiên cứu xâm nhập mặn và đề xuất các giải pháp kiểm
soát mặn phục vụ phát triển kinh tế xã hội cho khu vực hạ lưu sông Mã”. Nghiên cứu
này đã phân tích, đánh giá về thực trạng xâm nhập mặn, mô phỏng quá trình lan truyền
22
mặn từ biển vào trong sông, từ đó đưa ra các giải pháp kiểm soát mặn tại một số vị trí
nhằm phục vụ khai thác nguồn nước hiệu quả [68].
Đề tài cấp Nhà nước (2012) “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng
của dòng chảy kiệt phục vụ sản xuất nông nghiệp, thủy sản vùng hạ du sông Cả và sông
Mã”. Mã số: ĐHĐL.2012- G32 do Nguyễn Quang Trung – Viện Nước, Tưới tiêu và
Môi trường làm chủ nhiệm. Đề tài đã đánh giá được hiện trạng, nguyên nhân hạn hán
và xâm nhập mặn tại vùng hạ lưu sông Cả và sông Mã, những tác động của hạn hán đến
sản xuất nông nghiệp, thủy sản và đời sống kinh tế xã hội trong vùng, tính toán cân bằng
nước và xây dựng được bản đồ hạn cho hai lưu vực, đề xuất giải pháp phục vụ sản xuất
nông nghiệp và thủy sản vùng hạ du sông Cả và sông Mã [58].
Đề tài “Xây dựng mô hình dự báo xâm nhập mặn vùng hạ lưu sông Mã, sông Yên”, do
Lã Văn Chú làm chủ nhiệm (2014). Đề tài đã đánh giá được thực trạng xâm nhập mặn
khu vực ven biển sông Mã, sông Yên; xây dựng công nghệ dự báo xâm nhập mặn [69].
Tuy nhiên ảnh hưởng của biến đổi khí hậu chưa được xem xét trong bài toán đánh giá
xâm nhập mặn cũng như chưa phân tích xác định được mối liên hệ giữa hạn hán và xâm
nhập mặn ở khu vực đồng bằng ven biển sông Mã.
Phùng Đức Chính (2015), “Nghiên cứu xây dựng bộ chỉ số hạn thủy văn phục vụ cảnh
báo hạn hán lưu vực sông Mã”. Đề tài đã tính toán các chỉ số hạn thủy văn phục vụ cảnh
báo hạn thủy văn ở khu vực hạ lưu sông Mã (thuộc tỉnh Thanh Hóa) và đề xuất biện pháp
khai thác sử dụng nước hiệu quả nguồn nước trên lưu vực sông Mã [70].
Năm 2016, dự án: “Phát triển và thực hiện các giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu
khu vực ven biển Việt Nam” (VIETADAPT II) được thực hiện bởi Trung tâm cảnh báo
và dự báo tài nguyên nước thuộc Trung tâm Quy hoạch và điều tra tài nguyên nước quốc
gia. Nghiên cứu đã tập trung tại các khu vực điển hình thuộc khu vực ven biển, trong đó
có huyện Hậu Lộc (Thanh Hóa) với nội dung chủ yếu tập trung vào: (i) Đánh giá tác
động của thiên tai, biến đổi khí hậu đến tài nguyên và môi trường; (ii) Đánh giá mức độ
tổn thương do biến đổi khí hậu, nước biển dâng đến tài nguyên nước dưới đất; (iii) Xác
định, xây dựng mô hình và lập bản đồ xâm nhập mặn, ô nhiễm tài nguyên nước mặt [71].
23
Trong nghiên cứu của Trần Hồng Thái, Hoàng Văn Đại, Đoàn Quang Trí (2017) đã sử
dụng kết hợp mô hình 1 chiều (MIKE 11) và mô hình 2 chiều (MIKE 21) để mô phỏng
quá trình xâm nhập mặn cũng như đưa ra các kịch bản xâm nhập mặn với các tần suất
dòng chảy 75%, 90% và 95% [72].
Vũ Ngọc Dương (2017) trong luận án tiến sĩ “Nghiên cứu chế độ vận hành thích nghi
hồ chứa nước Cửa Đạt trong mùa kiệt phục vụ phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Thanh
Hóa” đã tích hợp giữa dự báo với mô hình vận hành hồ; xây dựng được chế độ vận hành
thích nghi cho hồ chứa Cửa Đạt trong mùa kiệt đảm bảo đáp ứng nhu cầu sử dụng nước
có xét đến biến đổi khí hậu và đánh giá được tính hợp lý của lưu lượng tối thiểu tham
gia đẩy mặn với hạ lưu sông Mã [73]. Nghiên cứu chưa đề cập đến mối quan hệ giữa
HH&XNM; chưa tiến hành phân vùng hạn – mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã.
Những nghiên cứu trên đã cho thấy tính hiệu quả nhất định trong công tác giảm nhẹ
thiên tai hạn hán, xâm nhập mặn khu vực Miền Trung nói chung, lưu vực sông Mã nói
riêng. Hiện nay, việc đề xuất các giải pháp thích ứng với hạn hán, xâm nhập mặn đang
là hướng nghiên cứu được các nhà khoa học quan tâm, trong đó nội dung xác định mối
quan hệ giữa HH&XNM; phân vùng tính toán hạn – mặn và quan điểm coi thiên tai hạn
– mặn vừa là cơ hội vừa là thách thức là một trong những hướng đi mới cần đi sâu nghiên
cứu.
1.2 Giới thiệu vùng nghiên cứu
1.2.1 Vị trí địa lý
Sông Mã là con sông lớn thứ 4 ở Việt Nam và là sông liên quốc gia với diện tích lưu
vực thuộc Việt Nam là 17.600km2, chiếm 62% tổng diện tích, phần lưu vực thuộc Lào
là 10.800km2 chiếm 38% diện tích toàn lưu vực. Dòng chính sông Mã bắt nguồn từ vùng
núi thuộc huyện Sông Mã (Sơn La) và Tuần Giáo (Điện Biên) của Việt Nam. Lưu vực
sông Mã nằm trong vùng có tọa độ địa lý từ 190 37’33” đến 200 75’03” vĩ độ Bắc, 1040
05’10” đến 106025’02’’ kinh độ Đông (hình 1.1)
24
Hình 1.1 Bản đồ lưu vực sông Mã và vùng phụ cận
1.2.2 Đặc điểm địa hình
Vùng đồng bằng sông Mã được chia cắt bởi các phân lưu như: Sông Lèn, sông Tào nên
nó tạo thành những tiểu vùng riêng biệt và độc lập với nhau như: (i) Vùng Bắc sông Mã
(gồm các huyện Hà Trung, Nga Sơn, Hoằng Hóa, Hậu Lộc và thị xã Bỉm Sơn). Với nền
địa hình bị chia cắt bởi các sông phân lưu, kênh nhà Lê cộng với việc ảnh hưởng của
thủy triều xâm nhập sâu vào các sông dẫn đến việc tiêu thoát nước khó khăn; (ii) Vùng
Nam sông Mã – Bắc sông Chu là vùng nằm ở vị trí chuyển tiếp từ vùng đồi núi thấp
sang vùng đồng bằng, có địa hình thấp, thường xuyên chịu ảnh hưởng của nước lũ sông
Mã nên việc tiêu thoát lũ rất khó khăn, việc tưới nước chủ yếu dựa vào các việc điều tiết
nước của các hồ chứa, đập dâng nhỏ trên lưu vực; (iii) Vùng Nam sông Chu do sự chia
cắt của các nhánh sông Yên nên địa hình ở đây tạo nên những vùng trũng như sông Lý,
sông Hoàng, sông Nhơm thường xuyên bị ngập khi có mưa lớn. Vùng này có hệ thống
Bái Thượng nên việc cung cấp nước cho vùng khá thuận tiện.
25
Hình 1.2 Bản đồ địa hình lưu vực sông Mã [69]
Qua việc phân tích đặc điểm địa hình cho thấy: vùng đồng bằng sông Mã nhỏ, hẹp chạy
dọc ven biển bị ảnh hưởng của thủy triều, mặn xâm nhập sâu vào nội đồng nhất là về
mùa cạn khi mà nguồn nước dùng cho các nhu cầu: sinh hoạt, tưới tiêu…bị thiếu hụt
trầm trọng do tình hình hạn hán xảy ra.
1.2.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng
Vùng đồng bằng ven biển hình thành do quá trình lắng đọng phù sa của sông và biển.
Theo kết quả điều tra thổ nhưỡng của FAO – UNESCO, vùng ven biển Thanh Hóa gồm
các nhóm đất khác nhau và phân bố như sau:
Nhóm đất phù sa: chiếm 79% tổng lượng đất sử dụng trong nông nghiệp, được tạo thành
do sự bồi đắp phù sa của các sông Mã, sông Bưởi, sông Chu và sông Yên. Phân bố tập
trung ở ven các sông và ven biển, có giá trị dinh dưỡng cao, thuận lợi trong sản xuất
nông nghiệp.
26
Nhóm đất mặn: Chiếm 8,4% đất tự nhiên của vùng với diện tích 9.941,84 ha, phân bố ở
các cửa sông: Lạch Sung, Lạch Trường…Đất ở đây thường bị nhiễm mặn do ảnh hưởng
của nước biển hoặc nước được bổ sung theo mạch nước ngầm chứa muối dâng lên theo
mao quản của đất. Với đặc điểm: hàm lượng chất dinh dưỡng khá nhưng thường bị ngập
nước nên loại đất này chỉ thích hợp với việc nuôi tôm, cua; trồng cói, rau câu.
Nhóm đất phèn: Đất vừa bị chua – mặn có diện tích 6.700 ha, nồng độ muối nằm trong
khoảng 0,2 – 0,4 ‰. Đất có cấu trúc rắn do phù sa lắng đọng qua thời gian nhiều năm.
Loại đất này có mặt chủ yếu ở Quảng Xương và Tĩnh Gia với đặc điểm khó thoát nước
gây bất lợi cho sản xuất.
Đất cát và cồn cát ven biển: Nhóm đất này có khoảng 15.000 ha thường được sử dụng
để trồng cây chắn gió, chống mặn và được phân bố chủ yếu ở các huyện ven biển như
Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hóa, Quảng Xương. Tuy nhiên nhóm đất cát vùng màu ở hga
Sơn hay vùng ven kênh De (Hậu Lộc) có cấu tạo đất mùn yếu, nghèo đạm, kali nên chỉ
thích hợp với cây trồng cạn [69].
Nhìn chung thổ nhưỡng vùng ven biển sông Mã rất đa dạng tạo nên sự phân hóa trong
thảm phủ thực vật và đặc biệt sự đa dạng trong cơ cấu cây trồng với diện tích lúa và hoa
màu chiếm ưu thế. Tuy nhiên để khai thác sử dụng đất một cách có hiệu quả, tận dụng
hết nguồn dinh dưỡng có trong đất thì cần phân tích, đánh giá từng loại đất phù hợp với
từng loại cây, con. Đặc biệt là nhóm đất mặn, đất phèn phân bố ở vùng ven biển, cần
nghiên cứu mức độ nhiễm mặn, nhiễm phèn là bao nhiêu để có thể phân dải đất theo độ
mặn làm cơ sở cho việc định hướng cơ cấu cây trồng vật nuôi hợp lý, đạt hiệu quả cao.
1.2.4 Chế độ mưa, dòng chảy
Chế độ mưa trên lưu vực sông Mã được chia làm hai phần: phần phía Bắc của lưu vực
mùa mưa bắt đầu từ tháng 4 và kết thúc vào tháng 9, phần phía Nam hạ lưu của lưu vực
mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào tháng 10, có năm vào tháng 11. Lượng mưa
mùa mưa chiếm 80 – 85% lượng mưa năm. Đặc trưng mưa năm tại các trạm khí tượng,
thủy văn trên lưu vực dẫn ra ở bảng 1.1 [74].
27
Bảng 1.1 Đặc trưng mưa năm trên lưu vực sông Mã
TT Trạm Năm Năm TB (mm) Max (mm) Max/Min Min (mm)
2002 920 2011 2124 2,3 1 Tuần Giáo 1551
2008 737 1988 2102 2,9 2 Sông Mã 1168
1994 1136 1991 2924 2,6 3 Bái Thượng 1899
1996 950 1992 2276 2,4 4 Hồi Xuân 1704
2008 911 1998 1836 2,0 5 Yên Châu 1297
1994 972 1972 3436 3,5 6 Cửa Đạt 2205
2008 801 1989 1664 2,1 7 Xã Là 1158
1996 931 1991 2277 2,4 8 Thanh Hoá 1637
1994 849 1991 2392 2,8 9 Yên Định 1339
1990 1099 1994 2380 2,2 10 Cẩm Thuỷ 1620
1994 814 1991 2957 3,6 11 Cự Thôn 1549
1994 569 1998 1512 2,7 12 Mường Lát 1102
1994 844 1991 2293 2,7 13 Lý Nhân 1486
1978 1006 1987 2469 2,5 14 Giàng 1578
1994 734 1965 2236 3,0 15 Điện Biên 1533
1990 898 2009 2955 3,3 16 Bát Mọt 1875
2005 1120 1989 17706 15,8 17 Mai Châu 2052
2008 997 1964 2016 2,0 18 Sơn La 1418
Chế độ dòng chảy: Do ảnh hưởng của mưa và các yếu tố khí hậu mà dòng chảy trên lưu vực sông Mã phân phối không đều trong năm, trong năm dòng chảy chia làm 2 mùa rõ
rệt là mùa lũ và mùa cạn. Nhìn chung mùa cạn trên hệ thống sông Mã bắt đầu từ tháng
11, 12 và kết thúc vào tháng 5, tháng 6 năm sau.
Mùa kiệt trên dòng chính sông Mã tại Cẩm Thuỷ từ tháng 11 tới tháng 5 năm sau với
lượng dòng chảy chiếm 25% tổng lượng năm. Ba tháng có dòng chảy kiệt nhất là tháng
2, 3, 4. Tháng 3 có dòng chảy tháng kiệt nhất đạt trung bình 102 m3/s với mô số trung
bình tháng 5,8l/s/km2. Dòng chảy 30 ngày liên tục nhỏ nhất trung bình đạt 91,1 m3/s với
mô số 5,36 l/s/km2. Dòng chảy nhỏ nhất có mô số 2,0 l/s/km2.
28
Trên sông Chu tại Cửa Đạt, dòng chảy mùa kiệt từ tháng 12 tới tháng 6 năm sau với ba
tháng kiệt nhất là tháng 2, 3, 4 và tháng kiệt nhất là tháng 3 với lưu lượng trung bình 40
m3/s, mô số trung bình 6,48 l/s/km2, dòng chảy tháng 4 trung bình đạt 42 m3/s không
cao hơn nhiều so với tháng 3, xu thế kiệt dần về tháng 4 là khá rõ. Dòng chảy nhỏ nhất
tại Cửa Đạt đo được là 18,4 m3/s ngày 6/4/1993 với mô số là 2,98 l/s/km2, dòng chảy
tháng 3 tháng kiệt nhất với tần suất 75% đạt 32 m3/s.
Khi đánh giá sơ bộ về tỷ lệ phân lưu lưu lượng ở khu vực hạ lưu trên hệ thống sông Mã
không tính đến các trạm ảnh hưởng khác thì vào tháng kiệt nhất (tháng 3), dòng chảy từ
trạm Xuân Khánh trên sông Chu tải trung bình 9,5% lưu lượng về dòng chính sông Mã
so với trạm Sét Thôn. Lưu lượng trên sông Mã sau đó tiếp tục phân chia cho các nhánh
sông Lèn, Lạch Trường. Trong mùa cạn sông Lèn tải tới 27 45% lưu lượng trên dòng chính
sông Mã để cấp cho nhu cầu dùng nước của các huyện Hà Trung, Nga Sơn, Hậu Lộc [69].
1.2.5 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi
Sông Mã chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam với dòng chính dài 512 km, mật độ lưới sông 0,66 km/km2; hệ số uốn khúc 1,7; hệ số hình dạng 0,17; hệ số không đối xứng của lưu vực là 0,7; độ dốc bình quân lưu vực 17,6‰. Sông Mã gồm 39 nhánh sông cấp I và 2 phân lưu là sông Lạch Trường và sông Lèn phía tả ngạn (hình 1.3).
Hình 1.3 Bản đồ mạng lưới sông ngòi và lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực sông Mã
29
Hệ thống sông Mã – Chu là hệ thống sông liên tỉnh, nguồn nước liên quốc gia phủ khắp
hầu hết toàn tỉnh Thanh Hóa từ thượng nguồn (đồi núi) đến cửa biển (vùng đồng bằng
ven biển). Dòng chảy trong sông là nguồn cung cấp nước ngọt cho toàn tỉnh. Trước khi
đổ ra biển, sông Mã phân nước qua sông Lèn tại ngã ba Bông và đổ ra biển tại cửa Lạch
Sung. Tới ngã ba Giàng sông Mã nhận nước của sông Chu phía hữu ngạn, cách đó
khoảng 5km, sông Mã lại phân nước qua sông Lạch Trường tại ngã ba Tuần, đổ ra biển
tại cửa Lạch Trường. Dòng chính sông Mã chảy qua núi Ngọc, núi Rồng rồi dần được
mở rộng hơn và chảy ra biển tại Cửa Hới. Các phân lưu của sông Mã bao gồm:
+ Sông Lèn: Sông Mã phân nước vào sông Lèn tại ngã ba Bông, đổ ra biển ở cửa Lạch
Sung. Dòng chính sông Lèn dài 40km chảy từ Tây sang Đông. Đoạn đầu lòng sông hẹp,
không có bãi bồi. Từ cầu Lèn đến cửa sông bị ảnh hưởng của thủy triều mạnh vào mùa
kiệt nên gặp khó khăn cho việc khai thác sử dụng nguồn nước ngọt trong sinh hoạt và
sản xuất của các huyện Nga Sơn, Hậu Lộc, thị xã Bỉm Sơn.
+ Sông Lạch Trường: Theo chiều dòng chảy ra hướng biển, sau khi phân nước vào sông
Lèn, sông Mã tiếp tục phân nước vào sông Lạch Trường tại ngã ba Tuần và đổ ra biển
tại cửa sông Lạch Trường với dòng chính sông dài 24,6 km. Về mùa kiệt, dòng chảy
trong sông giảm rõ rệt, chủ yếu là tác động của thủy triều. Do vậy sông Lạch Trường
không có khả năng cung cấp nguồn nước ngọt cho dân sinh.
Nhìn chung mạng lưới sông ngòi của lưu vực sông Mã trải dàn trên nhiều nên địa hình
và tiểu vùng có chế độ khí hậu khác nhau. Thượng nguồn chảy qua các vùng mưa ít, hạn
hán như: huyện Điện Biên Đông (Điện Biên), huyện sông Mã (Sơn La), tỉnh Huaphanh
(Lào)…song có sự tham gia điều tiết của các hồ chứa thủy lợi, thủy điện nên vùng
thượng và trung lưu thường có đủ nước phục vụ cho sinh hoạt và nông nghiệp (trồng
lúa, cây công nghiệp, cây ăn quả). Hạ nguồn là vùng đồng bằng ven biển thường bị ảnh
hưởng của xâm nhập mặn, duy chỉ có hồ sông Mực cung cấp nước tưới và sinh hoạt cho
các huyện: Nông Cống, Như Xuân và Như Thanh. Lượng nước của hồ cũng không đáp
ứng đủ như cầu cung cấp nước cho toàn vùng đồng bằng ven biển, chính vì vậy vùng hạ
lưu thường bị hạn hán và xâm nhập mặn, cộng thêm với việc phân bố dân cư vùng này
có mật độ rất cao nên nhu cầu nước về sinh hoạt, nông nghiệp càng tăng. Trong khi đó,
lưu vực sông Mã lại đổ ra biển ở ba cửa sông chính (Cửa Hới, Lạch Sung, Lạch Trường)
30
nên dòng chảy chịu ảnh hưởng lớn của thủy triều về mùa cạn, làm cho tình hình xâm
nhập mặn ngày càng gia tăng, đất và nước bị nhiễm mặn.
1.2.6 Đặc điểm thủy triều và tình hình hạn – mặn
1.2.6.1 Đặc điểm thủy triều
Vùng biển ở khu vực Thanh Hóa có chế độ nhật triều không đều. Biên độ thủy triều từ
3 - 4 m (thuộc loại lớn ở nước ta). Hàng năm có từ 18 - 22 ngày nhật triều, thủy triều lên
xuống bình quân một lần trong một ngày, triều lên có thời gian ngắn, triều xuống có thời
gian dài hơn. Càng vào sâu trong đất liền, mức độ ảnh hưởng của thủy triều càng giảm.
Do tác động của thủy triều, mặn xâm nhập theo quy luật của thủy triều và phụ thuộc vào
điều kiện địa hình các vùng cửa sông. Tại trạm Quảng Châu cửa sông Mã (trạm cũ là
Hoằng Tân), mực nước triều trung bình nhiều năm là 0,16 m. Năm có mực nước trung
bình cao nhất là 0,3 m (năm 1994), năm có mực nước trung bình thấp nhất là 0,06 m
(năm 1977). Mực nước triều lớn nhất trung bình tháng đạt cao nhất vào tháng 8 tới tháng
11. Mực nước đỉnh triều thấp nhất thường xảy ra vào các tháng mùa kiệt đạt 0,82 m
(bảng 1.2) [69].
Tháng
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX X
XI XII Năm
TB
1,45
1,28 1,16 1,27 1,39 1,45 1,52
1,60 1,72 1,74 1,64 1,58 1,48
Max
1,65
1,57 1,38 1,49 1,75 1,76 2,57
2,60 2,86 2,66 1,88 1,86 2,86
Min
1,20
0,94 0,82 1,06 1,01 1,16 1,22
1,07 1,22 1,38 1,36 1,18 0,82
Bảng 1.2 Đặc trưng mực nước trạm Quảng Châu
Qua số liệu thống kê, tính toán được triều cực đại trong 10 năm (2000 -2010) tại các vị
trí cửa sông tương ứng như sau: (i) Trên sông Mã tại cửa Hới: thời kỳ triều lớn nhất là
tháng 11 năm 2005 với mực nước triều cao tới 3,8 m (hình 1.4); (ii) Trên sông Lạch
Trường tại cửa Lạch Trường: thời kỳ triều lớn nhất là tháng 12 năm 2004 với mực nước
triều cao tới 3,78 m (hình 1.5); (iii) Trên sông Lèn tại cửa Lạch Sung: thời kỳ triều lớn
nhất là tháng năm 12 năm 2004 với mực nước triều cao tới 3,8 m (hình 1.6).
31
Hình 1.4 Diễn biến mực nước triều tại cửa Hới sông Mã (11/2005)
Hình 1.5 Diễn biến mực nước triều tại cửa Lạch Trường (12/2004)
Hình 1.6 Diễn biến mực nước triều tại cửa Hới Lạch Sung (12/2004)
32
Ảnh hưởng của thủy triều: Vùng ven biển Sông Mã thường xuyên chịu ảnh hưởng mạnh
mẽ của thủy triều. Độ mặn của nước trong sông phụ thuộc vào tốc độ truyền triều và
lượng nước từ trong sông chảy ra biển, độ dốc lòng sông, hình thái, điều kiện thời tiết
và các tác động khác do con người gây ra trong quá trình khai thác và sử dụng nước.
Dòng triều từ biển đưa vào có độ mặn lớn nhưng dòng chảy từ thượng nguồn chảy ra
biển giảm mạnh về mùa kiệt nên mặn xâm nhập ngày càng vào sâu trong sông hơn.
Diễn biến độ mặn vùng ven biển có nét tương đồng với diễn biến của thủy triều. Tuy
nhiên diễn biến độ mặn phức tạp hơn nhiều. Do vùng đồng bằng ven biển sông Mã có
chế độ nhật triều không đều nên trong 1 ngày có 1 diễn biến mặn, nhưng thời điểm độ
mặn lớn nhất thường xuất hiện cùng lúc hoặc chậm hơn 1-2 giờ so với thời điểm xuất
hiện đỉnh triều. Riêng tại trạm Cự Đà – khu vực giao thoa triều từ hai phía: ảnh hưởng
triều từ Cửa Hới (sông Mã) và cửa Lạch Trường (sông Lạch Trường) nên diễn biến mặn
có những nét đặc trưng riêng so với quy luật chung. Cụ thể tại âu Mỹ Quan Trang và âu
Báo Văn, do việc đóng mở âu để ngăn mặn nên ngưỡng mặn có thể hầu hết bị giới hạn
lại tại các âu. Theo độ sâu tại thủy trực lấy mẫu nước, độ mặn tăng dần từ trên mặt xuống
đáy. Tùy theo điều kiện địa hình lòng sông, độ sâu tại thủy trực lấy mẫu mà độ mặn thay
đổi ít hay nhiều. Nhìn chung, đa phần các điểm lấy mẫu nước cho thấy những điểm có
độ sâu lớn, lòng sông thay đổi phức tạp thì thay đổi của độ mặn theo chiều sâu lớn và
ngược lại.
1.2.6.2 Đặc điểm tình hình hạn – mặn
Với đường bờ biển dài 102 km, vùng ven biển sông Mã chạy dọc theo các bờ biển là các
cửa sông với 3 cửa lạch là nơi giao thoa giữa dòng triều – mặn từ biển vào đất liền và
dòng chảy trong sông đổ ra biển. Bên cạnh đó ba tháng liên tục có lượng mưa nhỏ nhất
xuất hiện vào các tháng 1, 2, 3 với lượng mưa chỉ dao động từ 3,5% đến 8,0% lượng
mưa năm. Đặc biệt, một số năm bị ảnh hưởng của hiện tượng El Nino, lượng mưa mùa
khô còn nhỏ hơn, thời gian mùa khô bị kéo dài hơn, lượng nước trong sông ngòi, ao hồ,
kể cả các hồ chứa có khi xảy ra hiện tượng trơ đáy dẫn đến lượng dòng chảy xuống hạ
lưu bị giảm mạnh, gây ra hạn hán nghiêm trọng. Kết hợp với chế độ nhật triều không
đều, biên độ triều thuộc vào loại lớn ở nước ra, dao động từ 3-4m, triều lên có thời gian
ngắn, triều xuống có thời gian dài hơn, dẫn đến xâm nhập mặn có thể xâm nhập sâu hơn
33
vào nội đồng. Thực tế cho thấy, thời kỳ xảy ra hạn hán (đặc biệt trong những năm xảy
ra El Nino) thường trùng với vụ đông xuân, nhu cầu sử dụng nước cho nông nghiệp
nhiều hơn. Kết hợp với tác động của thủy triều trong điều kiện nước biển dâng như hiện
nay đã làm cho mặn xâm nhập sâu vào trong sông tạo nên vùng ảnh hưởng mặn bao
gồm: phần lớn diện tích tự nhiên các huyện: Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hóa, Quảng
Xương, thành phố Sầm Sơn. Do đó có thể thấy tình hình hạn – mặn càng trở nên khắc
nghiệt hơn trong những năm xảy ra El Nino, có khi trở thành thiên tai, cụ thể:
Năm 2009, hạn hán xảy ra nghiêm trọng ở các huyện như: Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng
Hóa có khoảng 5000 ha bị hạn. Do mùa mưa năm 2009 kết thúc sớm hơn nên đầu năm
2010, mực nước nhỏ nhất trên sông Mã tại trạm thủy văn Lý Nhân là 2,90m (16/5), nhỏ
hơn mực nước kiệt lịch sử (Hminls: 3,28m (6/5/2005)) là 0,38m. Lưu lượng dòng chảy
trên sông Lèn chỉ vào khoảng 3 m3/s, thấp hơn so với lưu lượng nhỏ nhất mùa khô rất
nhiều. Mực nước trên sông Chu, sông Bưởi xuống thấp hơn so với trung bình nhiều năm,
tại hầu hết các hồ trên lưu vực mực nước thấp hơn mực nước cùng kỳ và cao trình thiết
kế. Lượng dòng chảy bị thiếu hụt, kết hợp với mặn xâm nhập sâu vào trong sông làm
cho ở nhiều nơi trên khu vực nghiên cứu bị thiệt hại nặng nề như: Nga Sơn, Hậu Lộc,
Hoằng Hóa có đến 30.000 ha mạ non gieo không thể cấy được, toàn tỉnh có đến 17.393
ha lúa cấy xong gặp hạn nặng (tính đến 30/6/2010).
Theo kết quả điều tra triều – mặn hạ lưu sông Mã năm 2010 do Sở Tài nguyên và Môi
trường Thanh Hóa cung cấp cho thấy: Trong cả thời kỳ điều tra từ 17/3 đến 30/3, tại
trạm Xuân Khánh (sông Chu) lưu lượng nhỏ nhất Qmin = 5,50 m3/s (ngày 25/3), tại trạm
Sét Thôn (sông Mã) Qmin = 59,2 m3/s (ngày 29/3), trong đó độ mặn lớn nhất tại một số
trạm hạ du sông Mã có cùng thời gian xuất hiện với Qmin thượng lưu như: trạm Giàng
(Smax = 6,1 ‰ ngày 25/3), trạm Cự Đà (Smax = 7,4 ‰ ngày 29/3), trạm Yên Ổn (Smax
= 17,8 ‰ ngày 25/3), trạm Lạch Sung (Smax = 28,3 ‰ ngày 25/3). Kết quả cho thấy,
thời gian xuất hiện giá trị Qmin và Smax đa phần thường trùng nhau. Điều này chứng
tỏ mối quan hệ chặt chẽ giữa lưu lượng thượng nguồn (Qmin) và độ mặn (Smax)tại các
trạm vùng hạ du.
Thời kỳ điều tra mặn từ 11/3 đến 23/3 năm 2012 cũng cho thấy quy luật diễn biến tương
tư như năm 2010. Cụ thể tại trạm Xuân Khánh (sông Chu) lưu lượng nhỏ nhất Qmin =
34
30,4 m3/s (ngày 20/3), tại trạm Sét Thôn (sông Mã) Qmin = 73,5 m3/s (ngày 23/3), trong
đó độ mặn lớn nhất tại một số trạm hạ du sông Mã như: trạm Hàm Rồng (Smax = 5,6
‰ ngày 16/3), trạm Nguyệt Viên (Smax = 10,2 ‰ ngày 14/3), trạm Vạn Ninh (Smax =
8,6 ‰ ngày 16/3), trạm Hoàng Hà (Smax = 24,6 ‰ ngày 18/3).
Bên cạnh đó mực nước trên các sông chính trong mùa cạn năm 2012 không ngừng hạ
thấp và ở mức thấp hơn nhiều so với TBNN cùng kỳ. Đặc biệt, mực nước nhỏ nhất các
tháng tại trạm thủy văn Lý Nhân đều ở mức thấp nhất trong chuỗi số liệu quan trắc. Mực
nước nhỏ nhất tính đến tháng 4 năm 2012 tại trạm Lý Nhân là 2,65 m (ngày 30/04/2012)
thấp hơn mực nước kiệt lịch sử (Hkls: 2,79m ngày 24/04/2011) là 0,14 m. Chính vì vậy,
cuối tháng 4 đầu tháng 5 năm 2012, nắng nóng kéo dài trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa
khiến 12.000 ha lúa bị thiếu nước. Khô hạn xảy ra chủ yếu ở các huyện Quảng Xương,
Hoằng Hóa, đặc biệt là tại Nga Sơn, Hậu Lộc, hạn hán kết hợp với xâm nhập mặn khiến
các trạm bơm vùng triều gặp khó khăn do nguồn nước bị nhiễm mặn, thời gian bơm bị
hạn chế, giảm đến mức báo động, một số cống vùng triều phải đóng cửa.
Đầu năm 2016 mực nước đo được trên các sông chính duy trì ở mức thấp và dao động
theo xu thế giảm dần. Trên sông Mã, tại trạm thủy văn Lý Nhân, mực nước trung bình
tháng ở mức +2,45 m, xấp xỉ cùng kỳ năm 2015, thấp hơn trung bình nhiều năm từ 1,4-
1,7 m; mực nước thấp nhất đạt +2,21 m (18/3) xấp xỉ mực nước kiệt lịch sử (+2,16 m,
ngày 31/5/2015). Tình hình trên sông Chu cũng tương tự khi mực nước thấp hơn so với
trung bình nhiều năm cùng kỳ từ 0,1 - 0,5 m. Tính đến ngày 4/4/2016, mực nước đo
được xuống thấp nghiêm trọng: Hồ Đồng Ngư, Vũng Sú, Xuân Lũng của huyện Thạch
Thành; hồ sông Mực của huyện Như Thanh thấp hơn mực nước dâng bình thường từ
5,0m - 6,0m, riêng hồ Cửa Đạt thấp hơn cùng kỳ năm 2015 là 11,96m.
Mặt khác, kết quả đo mực nước và độ mặn thời kì kiệt năm 2016 tại các trạm hạ lưu phù
hợp với diễn biến thực tế. Trên hệ thống sông Mã: Mực nước đỉnh triều cao nhất xuất
hiện vào cùng ngày 26/4, biên độ triều lên lớn nhất xuất hiện vào cùng ngày 28/4, trong
khi đó tại trạm Nguyệt Viên độ mặn Smax = 4,0‰ (ngày 26/4), trạm Quảng Châu đo
được Smax = 24,1‰ (ngày 28/4), trạm Hoàng Hà đo được Smax = 11,6 ‰ (ngày 26/4).
Như vậy thời gian xuất hiện độ mặn lớn nhất thường trùng hoặc chậm hơn 1h đến 2h so
với thời gian xuất hiện đỉnh triều.
35
Đối với 577 hồ đập nhỏ địa phương quản lý có 13 hồ cạn nước, 564 hồ còn lại mực nước
thấp hơn mức dâng bình thường từ 0,5 – 1,0m, chưa kể các hồ chứa này đa phần đã
xuống cấp nên việc giữ nước rất kém. Bên cạnh đó, độ mặn lớn hơn 1‰ trên dọc triền
sông Mã đã xâm nhập sâu vào nội địa từ 20 – 26 km. Tại một số công trình xung yếu,
độ mặn cao nhất xấp xỉ gần bằng so với cùng kỳ năm 2015, trong đó Vực Bà có độ mặn
7‰; cống Lộc Động 5,5‰; Liên Lộc 16‰ hay cống Thành Châu là 3‰. Tính đến cuối
tháng 4 đầu tháng 5 có đến 22.100 ha lúa và các loại cây trồng khác sẽ bị thiếu nước tưới.
Thực trạng ở khu vực ven biển sông Mã cho thấy một số nguyên nhân chính gây ra hạn
hán, xâm nhập mặn: (1) Vùng ven biển sông Mã có nhiều cửa sông đổ ra biển, đang có
xu hướng mở rộng do tác động của nước biển dâng tạo điều kiện cho dòng triều xâm
nhập sâu; (2) Lòng sông có xu hướng hạ thấp do khai thác cát làm giảm độ dốc lòng
sông nên tạo điều kiện nước biển xâm nhâp sâu; (3) Do hoạt động kinh tế của con người
trên bề mặt lưu vực làm giảm lượng dòng chảy nước ngọt từ thượng lưu sông chuyển về
hạ lưu. Trong đó, việc vận hành các hồ chứa phát điện làm cho quá trình dòng chảy xả
ra từ hồ chứa biến đổi mạnh tạo điều kiện cho khối nước triều xâm nhập vào trong đất
liền. Những hoạt động phá rừng đầu nguồn làm suy giảm lượng nước ngầm cung cấp về
mùa kiệt cho sông sẽ làm cho xâm nhập mặn tăng lên; (4) Sự gia tăng nhu cầu sử dụng
nước ngọt trên bề mặt lưu vực do các hoạt động kinh tế của con người; (5) Biến đổi khí
hậu có xu hướng làm giảm lượng mưa mùa kiệt nên dòng chảy thượng nguồn đổ vào hệ
thống sông hạ lưu có xu hướng ngày càng cạn kiệt nên không đủ lớn để đẩy dòng triều
mang theo độ mặn lớn.
Qua phân tích và tìm hiểu cho thấy hạn - mặn vùng đồng bằng ven biển nhìn chung có
một số đặc điểm như sau:
(1) Đa phần các năm xuất hiện độ mặn lớn nhất trùng với những năm xảy ra hạn hán
nặng nề do ảnh hưởng của hiện tương El Nino xảy ra. Do đó thiệt hại mà hạn – mặn gây
ra là rất lớn. Tuy nhiên không phải lúc nào xảy ra hạn hán cũng xảy ra xâm nhập mặn
lớn. Bởi có khi hạn hán xảy ra nhưng do có sự điều tiết của hồ chứa nên dòng chảy về
hạ lưu vẫn đảm bảo dòng chảy sinh thái, mặn xâm nhập sâu vào trong sông có thể không
đáng kể về cả độ mặn và vị trí. Ngược lại, những năm xảy ra hạn hán kèm theo hiện
tượng El Nino đã làm cho dòng chảy mùa cạn giảm mạnh, mực nước hồ chứa giảm đáng
36
kể dẫn đến lượng dòng chảy về hạ lưu bị thiếu hụt, mặn xâm nhập vào sâu hơn trong nội
đồng. Chính vì vậy hạn – mặn sẽ gây nên thiệt hại rất lớn, trở thành thiên tai.
(2) Lưu lượng tại các trạm thượng nguồn có quan hệ chặt chẽ với độ mặn tại các trạm
vùng hạ lưu sông Mã thể hiện qua mối quan hệ tỷ lệ nghịch giữa Qmin thượng nguồn
và Smax hạ lưu. Cụ thể, đối với cấp lưu lượng nhỏ nhất thượng lưu (QXK+ST) từ 64,7
m3/s đến 70 m3/s, độ mặn lớn nhất tại hạ lưu dao động từ 23,3 ‰ giảm xuống 7,1‰; cấp
lưu lượng từ 70 m3/s đến 99,5 m3/s độ mặn lớn nhất tại hạ lưu dao động từ 12,8 ‰ giảm
xuống 0,4 ‰ và đối với cấp lưu lượng từ 99,5 m3/s đến 104 m3/s thì độ mặn dao động
từ 3,5 ‰ giảm xuống 0,1 ‰. Riêng đối với cấp lưu lượng dưới 99,5 m3/s thì quan hệ
giữa lưu lượng nhỏ nhất phía thượng nguồn và độ mặn hạ lưu chặt chẽ hơn so với cấp
lưu lượng lớn hơn 100 m3/s.
(3) Theo thời gian trong năm, mức độ xâm nhập mặn vào sông nhiều hay ít tùy thuộc
chủ yếu vào lượng dòng chảy cơ bản trên sông. Vào mùa cạn (Sông Mã: từ tháng 11-5,
tháng có dòng chảy nho nhất thường là tháng 3,4; sông Chu: từ tháng 12-6, 2 tháng có
dòng chảy nhỏ nhất thường là tháng 3,4) lượng dòng chảy cơ bản trên sông giảm nhỏ,
vùng ảnh hưởng triều chế độ thủy văn chủ yếu theo xu thế của thủy triều. Do vậy triều
– mặn xâm nhập mạnh và lấn sâu vào nội địa dọc theo các triền sông vào mùa cạn.
1.2.7 Đặc điểm về kinh tế - xã hội
Theo số liệu niên giám thống kê năm 2016, vùng đồng bằng ven biển sông Mã có diện
tích tự nhiên 3.136,29 km2, dân số đạt 2.638.486 người với mật độ 841,28 người/km2.
Trong đó các huyện Nga Sơn, Hoằng Hóa, Hậu Lộc, TP Sầm Sơn và Quảng Xương có
tổng diện tích tự nhiên là 722,51 km2, chiếm 23% tổng diện tích tự nhiên của toàn vùng.
Vùng đồng bằng ven biển sông Mã tập trung đông dân cư, có mật độ dân số cao: huyện
Hậu Lộc là 1.171,37 (người/km2), huyện Hoằng Hóa là 1.112,31 (người/km2). Một trong
nguyên nhân dẫn đến quá trình tập trung đông dân cư ở vùng này là do tài nguyên thiên
nhiên ở khu vực này khá phong phú, hệ thống các cơ sở kinh tế - xã hội, cơ sở hạ tầng
phục vụ đời sống đầy đủ hơn. Quá trình tập trung đông dân cư, cộng với quá trình phát
triển kinh tế - xã hội ở khu vực này đòi hỏi rất cao về nguồn nước để phục vụ các hoạt
động phục vụ sinh hoạt, sản xuất.
37
Vùng ven biển Thanh hóa có 102 km bờ biển với những bãi cá, tôm với trữ lượng lớn.
Dọc bờ biển có nhiều cửa lạch lớn, thuận lợi cho việc nuôi trồng, đánh bắt thủy hải sản
và trồng cói, cây chắn sóng và sản xuất muối. Đây cũng là vùng trung tâm phát triển
nghề cá của tỉnh. Diện tích nước mặn ở vùng biển cũng là tiềm năng thuận lợi để nuôi
cá song, ngọc trai, tôm hùm và các nguyễn thể vỏ cứng như: ngao, sò. Hàng năm, vùng
ven biển có trữ lượng khoảng 100.000 – 120.000 tấn hải sản với nhiều loại có giá trị
kinh tế cao. Bên cạnh đó, việc chuyển dịch các ngành đã có sự thay đổi: cơ cấu dịch
chuyển theo hướng tăng tỷ trọng khối ngành công nghiệp, du lịch, giảm tỷ trọng đối với
khối ngành lâm, nông nghiệp. Hoạt động trồng trọt ở khu vực này vẫn chủ yếu là theo
phương thức canh tác truyền thống trồng lúa và các cây hoa màu, cây ăn quả chịu hạn,
mặn kém, dẫn đến tình trạng khan hiếm nguồn nước phục vụ sản xuất trong mùa cạn.
1.2.8 Hồ chứa thủy lợi, thủy điện trên lưu vực sông Mã
Lưu vực sông Mã có hệ thống hồ thủy lợi, thủy điện phân bổ dòng chảy về mùa cạn trên
cả hai nhánh sông Mã và sông Chu, cụ thể như bảng 1.3 và hình 1.7
Bảng 1.3 Thông số chính bậc thang thủy điện, thủy lợi dòng chính sông Mã, Chu
TT Công trình Số tổ Máy MNC (m) Whi (106m3) Q0 (m3/s) Nlm (MW) Giai đoạn MN DBT (m)
1 Trung Sơn 160 150 112,0 226 260 VH 4
2 Cửa Đạt 110 73 793,7 115 97 VH 2
3 Hủa Na 240 215 390,9 94,63 180 VH 2
2 Thành Sơn 89 0,0 227 30 89 VH 3
3 Hồi Xuân 78,5 7,73 230 102 80 VH 3
4 Bá thước 1 53 325 60 54 VH 3 -
5 Bá thước 2 40 80 12,68 336 41 VH 3
6 Cẩm Thuỷ 1 25,5 25,5 340 28,8 VH 2 -
- 7 Cẩm Thuỷ 2 17 - 344 32 TKKT -
38
Hình 1.7 Hiện trạng sơ đồ hệ thống hồ chứa, trạm bơm trên lưu vực sông Mã
39
Trên sông Chu: Hiện nay đã hoàn thành và đưa vào vận hành 2 hồ chứa thủy điện Hủa
Na (Quế Phong, Nghệ An) và hồ chứa thủy lợi Cửa Đạt (Thường Xuân, Thanh Hóa) kết
hợp phát điện. Với dung tích gần 1,45 tỷ m3, hồ Cửa Đạt có nhiệm vụ cắt giảm lũ cho
vùng hạ du với tần suất P = 0,5%, đảm bảo cung cấp đủ nước tưới tiêu cho trên 86.000
ha đất nông nghiệp, cũng như nhu cầu nước cho công nghiệp và sinh hoạt. Hồ chứa này
còn có nhiệm vụ tham gia đẩy mặn cho vùng hạ lưu sông Mã và kết hợp phát điện với
công suất 97 MW.
Trên dòng chính sông Mã có nhiều hồ chứa bậc thang như: Trung Sơn, Thành Sơn, Hồi
Xuân, Bá Thước 1, Bá Thước 2, Cẩm Thủy 1 đã đi vào vận hành. Tuy nhiên trong phạm
vi nghiên cứu của luận án chỉ xét đến hai hồ chứa có công suất lớn: Cửa Đạt (sông Chu)
và Trung Sơn (sông Mã). Các thông số kỹ thuật của hai hồ chứa này chi tiết tại phụ lục
1.1a, b.
1.3 Khoảng trống trong nghiên cứu hạn – mặn
Từ trước đến nay, vấn đề về hạn hán và xâm nhập mặn thường được nghiên cứu đơn lẻ,
riêng biệt, mặc dù trên thực tế giữa hạn hán và xâm nhập mặn có mối quan hệ liên quan
chặt chẽ với nhau, đặc biệt về mùa cạn ở vùng ven biển. Nếu chỉ nghiên cứu đơn lẻ hạn
hán hoặc xâm nhập mặn thì thường chỉ xét đến một khía cạnh hoặc mức độ phong phú
hoặc mức độ mặn của nguồn nước, điều này sẽ gây bất lợi trong việc khai thác sử dụng
nước dọc sông phục vụ sản xuất và sinh hoạt. Vì vậy việc xem xét tổ hợp hạn – mặn sẽ
làm cơ sở xem xét vấn đề sử dụng nước một cách toàn diện hơn. Bên cạnh đó qua tổng
quan các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy: Đa phần các nghiên cứu
chỉ tập trung nghiên cứu đánh giá, dự báo hạn hán, xâm nhập mặn và tác hại của chúng;
phân vùng hạn hán hoặc phân vùng xâm nhập mặn, cùng với các giải pháp quản lý chủ
yếu nhằm phòng chống, giảm nhẹ thiệt hại, các nghiên cứu về mối quan hệ hạn – mặn và
khai thác mặt lợi của hạn – mặn hầu như chưa được đề cập đến.
Bên cạnh đó trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay, lượng mưa có xu thế giảm trong
mùa cạn, nhiệt độ tăng dẫn đến hạn hán càng trở nên khắc nghiệt; mực nước biển dâng
làm cho xâm nhập mặn càng có cơ hội lấn sâu vào trong sông, dẫn đến nguồn nước cung
cấp cho các hoạt động sản xuất và sinh hoạt vùng ven biển sông Mã bị hạn chế. Do đó,
40
việc coi hạn hán, xâm nhập mặn là một tác động có hại, tìm cách phòng chống thì sẽ dẫn
đến hoàn toàn bị động trong công tác quản lý.
Vùng đồng bằng ven biển sông Mã là nơi tập trung đông dân cư, hoạt động phát triển
kinh tế - xã hội phát triển, nền địa hình bị chia cắt, tạo thành những tiểu vùng riêng biệt
với nhiều loại thổ nhưỡng khác nhau (đất mặn, đất phèn và đất cát ven biển) đã tạo nên
mỗi tiểu vùng sẽ có đặc điểm về riêng về phát triển kinh tế - xã hội, mức độ yêu cầu về
nguồn nước cũng sẽ khác nhau. Do đó phân vùng hạn – mặn là cần thiết trong công tác
phòng chống mặt hại và khai thác mặt lợi của hạn – mặn, làm cơ sở cho việc đề xuất các
giải pháp khai thác sử dụng nước mang tính hợp lý và khả thi.
1.4 Định hướng nghiên cứu
Luận án tập trung xem xét mối quan hệ hạn – mặn để nghiên cứu, tính toán phân vùng
hạn – mặn và đề xuất các giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu, nước biển dâng. Biến
đổi khí hậu có thể có những tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến cộng đồng dân cư vùng
ven biển về các khía cạnh như: Vấn đề lấn biển làm mất đất ở, đất canh tác, làm tăng độ
mặn trong nước dẫn đến khó khăn trong việc canh tác sản xuất nông nghiệp lúa, hoa
màu; Thay đổi năng suất, sản lượng và thu nhập của cộng đồng…Vì vậy, luận án đi theo
hướng nghiên cứu để giải quyết các vấn đề sau:
(1) Nghiên cứu cơ sở khoa học của mối quan hệ hạn – mặn và tiêu chí, cơ sở phân
vùng hạn – mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã.
(2) Dựa trên cơ sở phân vùng, nghiên cứu tính toán phân vùng hạn – mặn theo khả
năng khai thác sử dụng nước cho trường hợp hiện trạng và biến đổi khí hậu.
(3) Từ kết quả phân vùng hạn – mặn, luận án đề xuất các giải pháp khai thác sử dụng
nước phù hợp với từng vùng có mức độ hạn – mặn khác nhau theo hướng thích nghi
trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng. Sơ đồ tiếp cận hướng nghiên cứu như
hình 1.8.
41
Hình 1.8 Sơ đồ khối tổng thể quá trình nghiên cứu của luận án
42
Theo sơ đồ hình 1.8, việc phân vùng hạn – mặn theo khả năng khai thác sử dụng nước
dựa trên mối quan hệ hạn – mặn, nhu cầu khai thác sử dung nước dọc sông và sự biến
đổi của các tổ hợp hạn – mặn theo không gian và thời gian được tính toán cho hai trường
hợp hiện trạng và biến đổi khí hậu.
Trường hợp hiên trạng được mô phỏng cho thời kỳ cơ sở (1986-2005) bằng mô hình
Mike 11. Trong đó biên trên của mô hình là giá trị lưu lượng tại các trạm Cẩm Thủy,
Cửa Đạt tương ứng với các tần suất thiết kế nguồn nước 75%, 80%, 85%, 90% và 95%
với giả thiết có sự đồng pha về chế độ dòng chảy giữa sông Mã và sông Chu. Các tần
suất này được xác định thông qua quá trình tính toán dựa trên số liệu lưu lượng thực đo
tại hai trạm Cẩm Thủy và Cửa Đạt. Biên dưới mô hình là giá trị mực nước và độ mặn
tại các trạm cửa sông Mã (Quảng Châu), cửa Lạch Trường (Lạch Trường) và cửa sông
Lèn (Lạch Sung) được xác định từ quá trình phân tích thống kê tài liệu để lựa chọn mực
nước tương ứng với thời kỳ kiệt điển hình, có độ mặn cao trong chuỗi số liệu thực đo.
Sau đó sẽ tiến hành mô phỏng cho từng tổ hợp hạn- mặn.
Trường hợp biến đổi khí hậu được tính toán đối với kịch bản RCP4.5 và RCP8.5. Biên
trên của mô hình Mike 11 là giá trị lưu lượng xả xuống hạ lưu của hồ chứa Cửa Đạt
(sông Chu) và Trung Sơn (sông Mã) tương ứng với các kịch bản, được xác định thông
qua quá trình tính toán điều tiết với lượng nước đến hồ được tính từ mưa theo kịch bản
biến đổi khí hậu thông qua mô hình Mike - Nam. Trong quá trình tính toán điều tiết,
lượng nước xả từ hồ sẽ bị ràng buộc bởi quy trình vận hành của hồ chứa. Có nghĩa là
lượng nước xả xuống hạ lưu hồ phải đảm bảo sao cho không nhỏ hơn lượng xả theo quy
trình vận hành mùa cạn và mực nước trong hồ không được nhỏ hơn mực nước tối thiểu
được quy định tại quy trình vận hành hồ.
Kết quả tính toán điều tiết sẽ cho biết lưu lượng xả tương ứng với thời đoạn tháng, để
có thể làm đầu vào cho mô hình thủy lực, luận án tiến hành thu phóng đường quá trình
lưu lượng của một năm kiệt điển hình trong thời kỳ (năm 2003) với hệ số thu phóng
được xác định bằng tỷ số giữa lưu lượng xả từ hồ và lưu lượng của năm điển hình.
Cuối cùng, NCS tiến hành xây dựng các tổ hợp hạn – mặn bằng việc kết hợp giữa các
giá trị lưu lượng ứng với các tần suất thiết kế nguồn nước (biên trên) và giá trị mực
43
nước, độ mặn (biên dưới). Từ kết quả đó, kết hợp với nhu cầu nước dọc sông và kỹ thuật
nội suy trong ArcGis, luận án xây dựng được bản đồ phân vùng hạn - mặn ứng với các
trường hợp hiện trạng và biến đổi khí hậu. Trên cơ sở đó, đề xuất các giải pháp thích
nghi theo từng vùng dựa trên hai khía cạnh: xem xét mặt lợi của hạn - mặn để tận dụng
khai thác và xem xét mặt hại để phòng chống.
Các số liệu khí tượng thủy văn sử dụng trong luận án bao gồm: Mực nước, lưu lượng,
lượng mưa, độ mặn được lấy nguồn từ Tổng cục Khí tượng Thủy văn và mạng lưới các
trạm đo đạc mực nước, lưu lượng, độ mặn hàng năm trên lưu vực sông Mã của sở Tài
nguyên và Môi trường tỉnh Thanh Hóa. Số liệu địa hình, số liệu mặt cắt ngang kế thừa
từ [69] và dữ liệu cập nhật từ Liên đoàn Quy hoạch và điều tra tài nguyên nước miền
Bắc. Cơ sở dữ liệu đảm bảo tính chính xác, liên tục và cập nhật, đủ điều kiện để sử dụng
mô phỏng thủy lực và lan truyền mặn.
Kết luận chương 1: Trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng, thiên tai ngày
càng biến đổi phức tạp về tần số và cường độ, trong đó HH&XNM là những thiên tai
đã, đang và sẽ gây những tác động bất lợi không nhỏ cho đời sống và sản xuất của con
người. Tuy nhiên việc nghiên cứu về mối quan hệ hạn – mặn, phân vùng hạn – mặn
cũng như việc xem xét hạn – mặn dưới khía cạnh tài nguyên là một vấn đề được các nhà
khoa học trên thế giới cũng như ở Việt Nam quan tâm nghiên cứu. Lưu vực sông Mã
với đặc điểm có địa hình dốc ở vùng thượng lưu, lượng mưa ít, hạn hán song lại có sự
tham gia điều tiết của các hồ chứa. Trong khi đó vùng đồng bằng ven biển thường xuyên
bị ảnh hưởng của thủy triều, nước biển dâng và xâm nhập mặn (đặc biệt là mùa cạn),
dẫn đến mối quan hệ hạn – mặn vùng ven biển sông Mã có những đặc điểm riêng. Qua
tổng quan các công trình nghiên cứu trong, ngoài nước và trên lưu vực sông Mã cho
thấy: đa phần các nghiên cứu đều tập vào mô phỏng, dự báo xâm nhập mặn; xây dựng
công nghệ cảnh báo xâm nhập mặn; phân vùng hạn hán dựa vào các chỉ số hạn hay tác
động của hồ chứa đến dòng chảy kiệt ở hạ lưu sông Mã. Vì vậy việc tính toán phân vùng
hạn – mặn và xem xét hạn – mặn trên hai khía cạnh: mặt hại và mặt lợi là hướng nghiên
cứu phù hợp. Để làm được như vậy thì cơ sở khoa học cũng như cơ sở thực tiễn và
phương pháp luận của việc phân vùng hạn – mặn cần được chỉ ra một cách rõ ràng. Đây
sẽ là nội dung chính được trình bày trong chương 2 của luận án.
44
2.1 Cơ sở khoa học
Từ xưa đến nay, trong lĩnh vực nông nghiệp, người dân thường chú trọng phát triển cây
lúa, cây hoa màu và nuôi cá nước ngọt…với cách tiếp cận truyền thống, chỉ phát triển
kinh tế nước ngọt theo thứ tự ưu tiên: trồng lúa – thủy sản – cây ăn quả. Tuy nhiên hiện
nay trong điều kiện biến đổi khí hậu lượng mưa giảm, nhiệt độ tăng dẫn đến dòng chảy
trong sông giảm mạnh vào mùa cạn, nếu chỉ thuần túy chú trọng phát triển cây lúa sẽ
gặp khó khăn trong việc lấy nước, dẫn đến bị động trong quá trình sản xuất.
Trên lưu vực sông Mã, mùa khô thường từ tháng 12 đến tháng 6 năm sau với lượng mưa
chỉ chiếm từ (15 – 39) % lượng mưa cả năm. Ba tháng liên tục có lượng mưa nhỏ nhất
xuất hiện vào các tháng 1, 2, 3 lượng mưa chiếm khoảng (3,5 – 8,0) % tổng lượng mưa
năm. Một số năm bị ảnh hưởng El Nino lượng mưa mùa khô bị giảm mạnh và mùa khô
kéo dài hơn dẫn đến dòng chảy thiếu hụt đáng kể, điển hình như mùa khô các năm:
1992-1993, 1997–1998, 2009-2010. Năm 2010 do mùa mưa năm 2009 kết thúc sớm nên
đầu năm 2010 mực nước trên sông Mã, sông Chu mực nước xuống thấp đáng kể, thấp
hơn so với trung bình nhiều năm. Mực nước trên sông Mã tại trạm thủy văn Lý Nhân
dao động ở 3,06m (thấp hơn 0,88m so với cùng kỳ), lưu lượng khoảng 60m3/s, thấp hơn
rất nhiều so với lưu lượng nhỏ nhất mùa khô. Lưu lượng dòng chảy trên sông Lèn chỉ
đạt 3m3/s tại trạm Cụ Thôn. Lượng dòng chảy thiếu hụt gây ra hạn hán ở nhiều huyện
như Nga Sơn, Hậu Lộc.
Theo kịch bản Biến đổi khí hậu năm 2016 của Bộ Tài nguyên và Môi trường: đối với
khu vực tỉnh Thanh Hóa, lượng mưa có xu thế giảm vào mùa xuân và xu thế tăng ở các
mùa còn lại. Trong khi đó mực nước biển dâng tính đến năm 2030 tăng lần lượt là 13
cm (kịch bản RCP4.5, RCP8.5) và 23 cm (RCP4.5), 25 cm (RCP8.5) đối với năm 2050.
Lượng mưa giảm, mực nước biển dâng sẽ gây ra hiện tượng biển lấn, ảnh hưởng lớn đến
quá trình khai thác sử dụng nước. Như vậy lượng nước dùng để tưới cho cây trồng hay
môi trường cho cá sinh sống sẽ bị thiếu hụt, dẫn đến giảm năng suất, hiệu quả. Đứng
45
trước nguy cơ này, chúng ta cần phải có tư duy mới: phát triển kinh tế nước mặn và kinh tế
nước lợ. Để quyết định phát triển kinh tế nước ngọt, nước mặn hay nước lợ cần căn cứ
và xem xét đặc điểm về kinh tế, xã hội, dân sinh của từng tiểu vùng để lựa chọn sao cho
phù hợp nhằm phát huy hiệu quả kinh tế một cách tối đa. Việc phân vùng hạn – mặn
trong luận án dựa trên các cơ sở khoa học sau:
(1) Mối quan hệ hạn hán và xâm nhập mặn trong khu vực nghiên cứu.
(2) Sự biến đổi của các tổ hợp hạn – mặn theo không gian và thời gian.
(3) Nhu cầu khai thác sử dụng nước dọc sông trong khu vực nghiên cứu.
2.1.1 Mối quan hệ giữa hạn hán và xâm nhập mặn
Mối quan hệ hạn – mặn được xem xét theo 02 hướng chính:
(1) Hạn hán và xâm nhập mặn thường xuất hiện đồng thời ở khu vực đồng bằng ven
biển: Mặn xâm nhập sâu vào trong sông với nồng độ mặn cao hay thấp, khoảng cách dài
hay ngắn phụ thuộc hoàn toàn vào lượng nước ngọt có trong sông từ thượng nguồn đổ
về và lượng mưa rơi trên vùng nghiên cứu. Về mùa lũ, lượng nước chảy về hạ lưu nhiều
nên pha loãng được nồng độ mặn trong nước. Trong mùa cạn nguồn nước giảm mạnh
sẽ sinh ra hạn hán. Như vậy hạn hán và xâm nhập mặn có mối quan hệ đồng thời, nguyên
nhân – kết quả.
(2) Hạn hán, xâm nhập mặn thường xuất hiện nhưng không phải khi nào cũng cùng đồng
cấp. Theo quyết định số 44/2014/QĐ-TTg thì rủi ro thiên tai hạn hán được phân thành
4 cấp căn cứ vào tình trạng thiếu hụt lượng mưa và nguồn nước; rủi ro thiên tai xâm
nhập mặn được phân thành 02 cấp căn cứ vào ranh giới mặn 4 ‰ và sự thiếu hụt nguồn
nước ngọt trong sông [75]. Tuy nhiên trên thực tế còn có quá trình tham gia điều tiết của
các hồ chứa phía thượng nguồn; vai trò điều tiết nước ngầm; cơ cấu cây trồng vật nuôi.
Để minh chứng cho hai nhận định trên, luận án tiến hành phân tích mối quan hệ giữa
thủy triều và dòng triều (thể hiện tác động của biến đổi khí hậu, nước biển dâng đến quá
trình mặn xâm nhập sâu vào trong sông); mối quan hệ giữa mực nước lớn nhất mùa cạn,
mực nước nhỏ nhất mùa cạn giữa trạm Quảng Châu và trạm Giàng; quan hệ giữa lưu
lượng với độ mặn tại các trạm trên sông Mã (thể hiện cho mối quan hệ hạn - mặn). Sở dĩ
như vậy bởi theo định nghĩa mà luận án đã lựa chọn thì hạn hán được hiểu thông qua
46
mức độ cạn kiệt nguồn nước. Nguồn nước thường biểu thị thông qua các đặc trưng như:
mực nước, lưu lượng. Lưu lượng hoặc mực nước đạt giá trị nhỏ nhất trong năm thường
xuất hiện trong thời kì kiệt của mùa cạn do không có mưa trong một thời gian dài, biểu
thị mức độ thiếu hụt lượng nước cấp cho các hoạt động kinh tế xã hội, đặc biệt là nhu
cầu nước sinh hoạt và sản xuất của con người. Bên cạnh đó xâm nhập mặn luôn phụ
thuộc vào dòng chảy thượng nguồn và mặn thường xâm nhập sâu vào trong lục địa khi
lưu lượng nước trong sông từ thượng nguồn giảm vào mùa cạn. Mực nước lớn nhất mùa
cạn tại Quảng Châu sẽ biểu thị cho mức độ xâm nhập triều từ ngoài biển vào trong sông,
Hmax tại Quảng Châu càng lớn thì dòng triều chảy từ biển vào trong sông càng mạnh
và ngược lại. Vì vậy luận án sử dụng giá trị cực trị Hmax và Hmin trong mùa cạn để
biểu thị mức độ cạn kiệt nguồn nước; quan hệ giữa lưu lượng nhỏ nhất các trạm thượng
nguồn và độ mặn lớn nhất các trạm vùng hạ du là phù hợp, có thể dùng để biểu thị mối
quan hệ hạn – mặn theo hướng nghiên cứu của luận án.
2.1.1.1 Mối quan hệ giữa thủy triều và dòng triều
Thủy triều là hiện tượng nước biển, nước sông lên xuống theo một chu kỳ nhất định, nó
tạo ra các dòng chảy có tính dao động gọi là dòng triều. Dòng chảy theo dòng triều
truyền vào trong sông sẽ mang theo độ mặn và do ảnh hưởng của địa hình cửa sông, mặt
cắt sông nên hướng chảy dòng triều biến đổi theo một phương nhất định tổng hợp lại
thành 2 hướng: dòng triều lên và dòng triều xuống.
Khi xét đường quá trình mực nước giờ theo thời gian (Hgiờ ~t), quá trình (Qgiờ ~t) và lưu
tốc Vgiờ ~t (trong thời kỳ mùa cạn năm 2010) tại trạm Quảng Châu cho thấy tính chất
dao động của thủy triều cũng như dòng triều theo một quy luật chung, với thứ tự xuất
hiện các giá trị cực đại lần lượt: Hmax -> Qmax -> Vmax, thời gian xuất hiện giá trị cực
đại giữa các yếu tố lệch nhau với khoảng thời gian = 6h. Điều đó chứng tỏ thủy triều
và dòng triều có một mối quan hệ nhất định.
47
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
Hình 2.1 Đường quá trình mực nước, lưu lượng và lưu tốc trạm Quảng Châu
Mối quan hệ giữa thủy triều và dòng triều thể hiện cho tác động của nước biển dâng đến
quá trình xâm nhập mặn từ biển vào thông qua sự gia tăng mực nước ven biển khu vực
Thanh Hóa theo kịch bản Biến đổi khí hậu (2016) của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
2.1.1.2 Mối quan hệ giữa mực nước đặc trưng trạm Giàng và trạm Quảng Châu
Trạm thủy văn Giàng nằm ở bên dưới vị trí ngã ba nhập lưu của sông Chu vào dòng
chính sông Mã. Đây là vị trí khống chế dòng chảy phía thương lưu chảy về, trong đó thể
hiện cả quá trình điều tiết hồ đến dòng chảy hạ du. Chính vì vậy, trạm Giàng là vị trí
được chọn biểu thị cho nguồn nước ngọt trong sông từ thượng nguồn đổ về. Trạm Quảng
Châu trên sông Mã, cách cửa biển khoảng 2km, đo lưu lượng, mực nước, độ mặn và vận
tốc. Đây được coi là vị trí đại biểu, phản ánh khách quan sự biến đổi của dòng triều và
độ mặn tại cửa sông. Do vậy luận án lựa chọn trạm Giàng và trạm Quảng Châu để phân
tích mối quan hệ giữa nguồn nước ngọt (hạn hán) và xâm nhập mặn bằng việc xây dựng
tương quan giữa các đặc trưng của mực nước thời đoạn giờ mùa cạn giữa hai trạm này
trong thời đoạn 38 năm (1981 – 2018).
a, Quan hệ giữa Hmax mùa cạn trạm Giàng và Hmax triều mùa cạn trạm Quảng Châu.
Mực nước lớn nhất mùa cạn trạm Giàng thể hiện cho mức độ phong phú nguồn nước
ngọt trong mùa cạn phía thượng lưu. Tại trạm Quảng Châu, mực nước lớn nhất trong
48
mùa cạn đặc trưng cho mức độ xâm nhập mặn lớn nhất có thể theo không gian từ biển
300
Hmax_Giàng (cm) Hmax_Quảng Châu (cm)
250
vào đất liền. Số liệu được thống kê như hình 2.2.
200
150
100
50
0 1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
Hình 2.2 Đường quá trình mực nước, lưu lượng và lưu tốc trạm Quảng Châu
Từ hình 2.2 cho thấy: Đường quá trình mực nước biến đổi đồng dạng nhưng dao động
lệch pha nhau. Với chuỗi số liệu thống kê mực nước lớn nhất mùa cạn trong 38 năm tại
trạm Giàng và trạm Quảng Châu, luận án tiến hành thống kê các giá trị lớn nhất, nhỏ
nhất và trung bình. Qua đó xác định được các đặc trưng mực nước lớn nhất mùa cạn tại
trạm Quảng Châu lần lượt là: giá trị lớn nhất đạt 180cm, giá trị nhỏ nhất đạt 130cm, từ đó
căn cứ vào chênh lệch giữa giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất và theo cách tính bình quân,
phân cấp mực nước làm ba cấp: cao, trung bình và thấp. Do đó tại trạm Quảng Châu, mực
nước ở cấp độ cao dao động từ 163cm đến 180cm; cấp độ trung bình từ 147cm đến 162cm
và ở cấp độ thấp từ 130cm đến 146cm (bảng 2.1, 2.2). Quá trình tính toán tiến hành tương
tự như ở trạm Giàng, cho kết quả cụ thể: mực nước ở cấp độ cao dao động từ 217cm đến
255cm; cấp độ trung bình từ 180cm đến 216cm và ở cấp độ thấp từ 142cm đến 179cm.
Qua bảng số liệu thống kê tính toán (bảng 2.1, 2.2) cho thấy: Ở cấp mực nước cao: mực
nước của năm 1990 tại hai trạm Quảng Châu và Giàng xuất hiện cùng năm nhưng không
cùng thời gian. Ở cấp mực nước trung bình mực nước tại hai trạm xuất hiện đồng bộ
vào năm 1992, 1984 và 1983. Mực nước của các năm 1988, 2017, 2001 của hai trạm
Quảng Châu và Giàng xuất hiện cùng năm nhưng không cùng thời gian. Đến cấp mực
nước thấp cho thấy mực nước tại hai trạm xuất hiện đồng bộ vào năm 1981, 2014, 1994,
1998. Mực nước của các năm 1997, 1997, 1999, 1985, 2015 của hai trạm Quảng Châu
và Giàng xuất hiện cùng năm nhưng không cùng thời gian. Từ đó có thể thấy từ cấp độ
49
mực nước cao cho đến cấp độ mực nước trung bình và thấp thì số năm mực nước lớn
nhất mùa cạn tại hai trạm xuất hiện đồng bộ tăng dần và đạt cao nhất ở cấp mực nước
thấp (5 năm). Thông qua số năm xuất hiện các giá trị đồng bộ giữa hai trạm trong các
cấp tương ứng biểu thị mực nước càng ở cấp độ thấp thì số năm xuất hiện đồng bộ càng
cao. Điều này có nghĩa dòng chảy thượng nguồn (thể hiện qua Hmax tại Giàng) có quan
hệ chặt chẽ với độ mặn vùng hạ lưu sông Mã (thể hiện qua Hmax tại Quảng Châu).
Ghi chú
Năm
Năm
Hmax_Quảng Châu (cm)
Hmax_Giàng (cm)
Ngày xuất hiện
Mực nước ở cấp độ
Cao
Trung bình
Bảng 2.1 Phân cấp mực nước lớn nhất mùa cạn trạm Giàng và Quảng Châu (1981-2018)
203 27/5 194 31/5 190 30/1 190 27/5 188 25/5 186 2/1 184 20/1 2/1 183 2/1 182 3/5 182 181 20/1 180 19/1 180 12/1
Ngày xuất hiện 26/5 1989 27/5 1990 2/1 11/1 2/1 17/5 30/1 11/1 3/5 21/1 1986 20/1 2001 29/5 1991 28/4 2009 3/1 1993 19/1 1987 25/5 1988 11/1 2010 1983 4/1 2018 7/5 1992 3/1 2/1 1984 22/1 2017 4/1 26/5 29/5 25/5 22/1 23/5
255 27/5 Mực nước của năm 223 24/5 1990 của hai trạm Quảng Châu và Giàng xuất hiện cùng năm nhưng không cùng thời gian - Mực nước tại hai trạm xuất hiện đồng bộ vào năm 1992, 1984, 1983. - Mực nước của các năm 1998, 2017, 2001 của hai trạm Quảng Châu và Giàng xuất hiện cùng năm nhưng không cùng thời gian 2009 1990 1987 1986 2010 2006 1991 2005 2018 1988 1992 2017 2013 2011 1984 1989 2001 2003 2008 1995 1983 2004 2007 1982 2002 2016 2000 2012 180 179 169 167 167 165 164 163 163 162 161 161 160 159 158 158 157 156 156 155 154 154 153 152 152 151 150 148
50
Ghi chú
Năm
Năm
Hmax_Quảng Châu (cm)
Hmax_Giàng (cm)
Mực nước ở cấp độ
Thấp
Bảng 2.2 Phân cấp mực nước lớn nhất mùa cạn trạm Giàng và Quảng Châu (1981- 2018) – tiếp theo
- Mực nước tại hai trạm xuất hiện đồng bộ vào năm 1981, 2014, 1994, 1998. - Mực nước của các năm 1996, 1997, 1999, 1985, 2015 của hai trạm Quảng Châu và Giàng xuất hiện cùng năm nhưng không cùng thời gian
145 144 141 140 137 137 134 134 131 130
Ngày xuất hiện 21/1 2011 2012 6/5 1995 3/1 26/5 1994 11/1 2006 2013 2/1 9/1 2005 10/1 1981 28/5 2008 2014 8/5 1982 2007 2002 2003 1985 2004 2000 1999 2015 1996 1997 1998 2016
Ngày xuất hiện 3/1 176 176 25/5 175 15/5 173 20/5 173 3/1 173 30/4 171 11/1 6/5 170 9/5 170 170 3/1 169 26/5 4/1 167 166 29/5 162 19/1 9/5 160 157 23/1 154 22/1 153 31/5 153 21/1 149 18/5 148 10/5 146 28/5 142 12/4
1996 1981 2014 1994 1997 1999 1985 1993 1998 2015
b, Quan hệ giữa Hmin mùa cạn trạm Giàng và Hmin triều mùa cạn trạm Quảng Châu
Đặc trưng mực nước nhỏ nhất được thống kê trong chuỗi số liệu mực nước giờ từ năm 1981 đến năm 2018 tại trạm Giàng và trạm Quảng Châu thể hiện mối quan hệ giữa mức
độ hạn hán (tần suất nguồn nước ngọt trong sông) và độ mặn tại vùng ven biển. Đường
quá trình mực nước nhỏ nhất giữa hai trạm (hình 2.3) cho thấy: mực nước nhỏ nhất giảm
dần theo thời gian từ năm 1981 đến năm 2005, sau đó có xu thế tăng nhẹ trong giai đoạn
từ năm 2006 đến năm 2018. Thời kì từ năm 1981 đến năm 1995 dạng đường mực nước
biến đổi không giống nhau, giá trị đỉnh của mực nước trạm này lại tương ứng với giá trị
51
chân của mực nước trạm kia. Ngược lại giai đoạn từ năm 1996 đến năm 2018 thì đường
quá trình mực nước của hai trạm lại dao động cùng pha nhau. Điều này có thế lí giải, từ
năm 1981 – 1995 là giai đoạn quá trình biến đổi lòng dẫn chưa xảy ra mạnh nên địa hình
lòng sông chưa biến đổi nhiều, kết hợp với thời kỳ đó chưa có điều tiết của hồ chứa nên
dòng chảy chủ yếu ở trạng thái tự nhiên.
Hình 2.3 Đường quá trình mực nước, lưu lượng và lưu tốc trạm Quảng Châu
Từ chuỗi số liệu mực nước nhỏ nhất mùa cạn tại hai trạm Giàng và Quảng Châu (1981-
2018), tiến hành thống kê giá trị lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình. Qua đó xác định được
các đặc trưng mực nước nhỏ nhất tại trạm Quảng Châu lần lượt là: giá trị lớn nhất đạt (-
116)cm, giá trị nhỏ nhất đạt (-158)cm, từ đó căn cứ vào chênh lệch giữa giá trị lớn nhất
và nhỏ nhất và theo cách tính bình quân để phân cấp mực nước làm ba cấp: cao, trung
bình và thấp. Do đó tại trạm Quảng Châu, mực nước ở cấp độ cao dao động từ (-116)cm
đến (-130)cm; cấp độ trung bình từ (-131)cm đến (-144)cm và ở cấp độ thấp từ (-145)cm
đến (-158)cm (bảng 2.3). Quá trình tính toán tiến hành tương tự như ở trạm Giàng, cho
kết quả cụ thể: mực nước ở cấp độ cao dao động từ (-75)cm đến (-101)cm; cấp độ trung
bình từ (-102)cm đến (-126)cm và ở cấp độ thấp từ (-127)cm đến (-152)cm.
Qua bảng số liệu thống kê tính toán (bảng 2.3) cho thấy: Ở cấp mực nước cao mực nước
của năm 2016 và 1994 tại hai trạm Quảng Châu và Giàng xuất hiện cùng năm nhưng không
2013. Mực nước của các năm 2011, 2017, 1995, 1998, 2000, 2015, 1996 của hai trạm Quảng
cùng thời gian. Ở cấp mực nước trung bình mực nước tại hai trạm xuất hiện đồng bộ vào năm
Châu và Giàng xuất hiện cùng năm nhưng không cùng thời gian. Đến cấp mực nước thấp
cho thấy mực nước tại hai trạm xuất hiện đồng bộ vào năm 2009, 2010, 1999, 2006 và 2005.
Mực nước của các năm 2003, 2004, 2007 của hai trạm Quảng Châu và Giàng xuất hiện
52
cùng năm nhưng không cùng thời gian. Từ đó có thể thấy từ cấp độ mực nước cao cho đến
cấp độ mực nước trung bình và thấp thì số năm mực nước tại hai trạm xuất hiện đồng bộ
tăng dần và đạt cao nhất ở cấp mực nước thấp (5 năm). Do đó ở mức độ mực nước thấp hay
mức độ hạn hán cao, sự đồng bộ giữa hạn hán và xâm nhập mặn là tương đối cao.
Ghi chú
Năm
Năm
Hmin_Quảng Châu (cm)
Hmin_Giàng (cm)
Mực nước ở cấp độ
Cao
Mực nước của năm 2016 và 1994 của hai trạm Quảng Châu và Giàng xuất hiện cùng năm nhưng không cùng thời gian
Trung bình
-75 -76 -81 -83 -83 -86 -87 -87 -90 -91 -95 -98 -99 -104 -105 -114 -117 -117 -118 -118 -118 -119 -123 -124 -124 -126 -126 -126
Ngày xuất hiện 14/5 7/5 10/4 18/5 22/3 27/4 7/4 1/4 18/4 14/6 5/3 19/3 12/3 7/2 22/4 16/2 13/1 30/1 19/4 18/4 11/4 18/5 9/6 10/5 2/5 20/1 3/7 20/1
- Mực nước tại hai trạm xuất hiện đồng bộ vào năm 2013. - Mực nước của các năm 2011, 2017, 1995, 1998, 2000, 2015, 1996 của hai trạm Quảng Châu và Giàng xuất hiện cùng năm nhưng không cùng thời gian
2016 1989 1994 1981 2012 2013 1988 2011 2017 1995 1990 1997 2014 1998 2000 1983 1984 1987 2015 1982 1996 2008 2018 1986
-116 -130 -130 -131 -131 -131 -132 -132 -132 -133 -134 -135 -135 -136 -136 -138 -138 -140 -141 -143 -143 -143 -143 -144
Ngày xuất hiện 11/4 1982 9/1 1985 10/1 1981 1983 1987 1990 1984 1986 1991 1988 1994 2016 1992 1993 3/7 9/5 1989 13/1 1996 21/4 2013 23/4 2014 23/4 1995 27/2 1998 28/4 2000 2012 6/8 1997 3/1 25/6 2001 14/7 2002 12/7 2011 16/2 2015 14/6 2017 22/1 23/6 2/7 22/1 22/1 29/4
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
Ghi chú Năm Năm Mực nước ở cấp độ
Ngày Hmin xuất Giàng hiện (cm) -131 2/2 -133 22/2 -134 25/3 -137 25/12 -143 19/5 -143 24/6 -145 21/1 -145 21/1 -150 30/1 3/4 -152
- Mực nước tại hai trạm xuất hiện đồng bộ vào năm 2009, 2010, 1999, 2006 và 2005. - Mực nước của các năm 2003, 2004, 2007 của hai trạm Quảng Châu và Giàng xuất hiện cùng năm nhưng không cùng thời gian
Hmin_ Quảng Châu (cm) -144 -145 -145 -145 -146 -147 -149 -149 -150 -150 -152 -154 -157 -158 Ngày xuất hiện 31/7 1999 21/1 2008 24/6 2010 25/3 2003 2/2 2004 6/6 2009 8/5 2007 25/7 2018 2/1 2006 19/2 2005 2/1 15/2 30/1 3/4
2.1.1.3 Quan hệ giữa lưu lượng, mực nước và độ mặn tại các trạm vùng hạ du
Hàng năm, Sở Tài nguyên và Môi trường Thanh Hóa kết hợp với Đài Khí tượng Thủy
văn Thanh Hóa tiến hành đo đạc độ mặn vào thời kỳ kiệt nhất của năm (tháng 3) trong
giai đoạn từ 1990 đến 2016. Các vị trí đo mặn tại các trạm trên sông Mã (Giàng, Hàm
Rồng, Nguyệt Viên, Quảng Châu); sông Lạch Trường (Cự Đà, Vạn Ninh, Hoàng Hà);
sông Lèn (Cụ Thôn, Phà Thắm, Yên Ổn, Lạch Sung) trong thời gian con triều hoàn
chỉnh xuất hiện vào tháng 3 hàng năm.
NCS đã tiến hành thu thập số liệu đầu đủ của các đợt đo mặn từ 1990 đến 2016, tuy
nhiên số liệu mặn tại các trạm trên các sông không liên tục trong cả thời kỳ. Vì vậy luận
án chọn từ năm 2005 đến 2016 là thời kỳ có số liệu liên tục, đồng bộ và thống nhất giữa
các trạm. Từ đó luận án sử dụng độ mặn lớn nhất trong ngày trung bình thời kỳ (trong
một chu kỳ triều tháng 3 hàng năm) và lưu lượng nhỏ nhất cả đợt quan trắc của từng
năm để phân tích đánh giá mối quan hệ giữa độ mặn lớn nhất tại các trạm với lưu lượng
54
nhỏ nhất thượng nguồn tại trạm Xuân Khánh, Sét Thôn (hình 2.4 – hình 2.10). Trong đó
trạm Sét Thôn (thuộc xã Định Hải, Yên Định) là điểm đo điều tra kiệt trong thời kỳ đo
mặn hàng năm. Bởi trạm này nằm ở vị trí sau nhập lưu sông Bưởi vào sông Mã nên phản
ánh được lượng nước đóng góp của cả nhánh sông Bưởi về hạ lưu sông Mã; mực nước
và độ mặn giờ năm 2010 (là năm có độ mặn lớn nhất trong thời kỳ quan trắc) tại các
trạm vùng hạ du để đánh giá mối quan hệ hạn – mặn vùng hạ du sông Mã (hình 2.12 –
hình 2.17).
Hình 2.4 Quan hệ lưu lượng nhỏ nhất trạm Xuân Khánh và độ mặn lớn nhất trạm Hàm Rồng
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
Hình 2.7 Quan hệ lưu lượng nhỏ nhất trạm (Xuân Khánh + Sét Thôn) và độ mặn lớn nhất trạm Nguyệt Viên
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)
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).
Qua tương quan mối quan hệ giữa lưu lượng tại Xuân Khánh, Sét Thôn với độ mặn tại
các trạm, có thể rút ra một số nhận xét như sau:
(1) Tương quan giữa lưu lượng nhỏ nhất của Xuân Khánh với độ mặn lớn nhất các
trạm Hàm Rồng và Nguyệt Viên lần lượt là 0,77 và 0,73 (hình 2.4, 2.5). Đối với tương
quan giữa tổng lưu lượng nhỏ nhất của (Xuân Khánh + Sét Thôn) với độ mặn các trạm
Hàm Rồng và Nguyệt Viên lần lượt là 0,67 và 0,57 có thể chấp nhận được. Từ phương
trình tương quan từ (2-1) đến (2-4) cho thấy: Lưu lượng nhỏ nhất tại trạm Xuân Khánh,
57
và trạm Sét Thôn càng giảm thì độ mặn lớn nhất tại các trạm Hàm Rồng, Nguyệt Viên càng
tăng, thể hiện mối quan hệ chặt chẽ giữa lưu lượng thượng nguồn và độ mặn vùng hạ lưu.
Smax_Hàmrồng = 12,401*e-0,048Qxk (2-1)
Smax_Nguyệtviên = 14,894*e-0,028Qxk (2-2)
Smax_Hàmrồng = 34,135*e-0,018Qxk+ST (2-3)
Smax_Nguyệtviên = 26,949*e-0,01Qxk+ST (2-4)
(2) Độ mặn lớn nhất tại hầu hết các trạm vùng hạ du sông Mã có xu thế tỷ lệ nghịch
với lưu lượng tại Xuân Khánh và Sét Thôn qua các năm (hình 2.8, hình 2.9). Nếu như
lưu lượng nhỏ nhất có xu thế tăng qua các năm: tại Xuân Khánh Qmin tăng 5,57 m3/s
(2005) lên 8,63 m3/s (2009) thì độ mặn lớn nhất tại các trạm có xu thế giảm qua các năm
tương ứng từ 2,77 ‰ xuống 2,0 ‰ (trạm Giàng); 10,2 ‰ xuống 6,7 ‰ (trạm Hàm
Rồng); 29,7 ‰ xuống 26,7 ‰ (trạm Quảng Châu) và quá trình diễn biến này cũng diễn
ra tương tự đối với quan hệ giữa lưu lượng nhỏ nhất trạm Sét Thôn và độ mặn lớn nhất
tại các trạm. Tuy nhiên, năm 2016 quan hệ giữa lưu lượng tại Sét Thôn và độ mặn tại
Quảng Châu lại không theo xu thế chung của toàn thời kỳ. Hình 2.9 chỉ rõ lưu lượng
trung bình thời kỳ tại Sét Thôn năm 2016 là 134 m3/s, tăng hơn 2 lần so với năm 2015
(64 m3/s), trong khi đó độ mặn tại Quảng Châu cũng tăng từ 21,6‰ (2015) lên 24,1‰
(2016). Điều này là do thời kỳ mùa cạn năm 2016, lượng dòng chảy cơ bản từ trên sông
Mã tại trạm Cẩm Thủy cao hơn so với TBNN cùng kỳ từ 10 – 40%. Đồng thời so với
các đợt điều tra của những năm có số liệu thì biên độ triều lên năm 2016 ở mức xấp xỉ
đến cao hơn so với TBNN (các đợt điều tra trong thời kỳ mùa cạn) cũng như so với đợt
điều tra năm 2015.
(3) Đường quá trình lưu lượng trạm (Sét Thôn + Xuân Khánh) có xu thế tăng, trong
khi độ mặn tại các trạm có xu thế giảm và ngược lại (hình 2.10). Đặc biệt năm 2010 do
lượng mưa ít, thời tiết chủ yếu là ấm, hanh khô và trời nắng nên mực nước trên các sông
chính trong mùa cạn năm 2009-2010 không ngừng hạ thấp và ở mức thấp hơn so với
TBNN cùng kỳ từ 0,23 – 0,94 m nên có độ mặn lớn nhất trong thời kỳ quan trắc. Năm
2009 có Q (Sét Thôn +XuânKhánh) là 122 m3/s, năm 2010 lưu lượng này giảm xuống còn 65
m3/s thì độ mặn lớn nhất của các trạm có xu thế tăng từ năm 2009 đến 2010 lần lượt:
58
0,2‰ tăng lên 6,1‰ (trạm Giàng); 6,7‰ tăng lên 12,3‰ (trạm Hàm Rồng); 9,8‰ tăng
lên 17,5‰ (trạm Nguyệt Viên) và 26,7‰ tăng lên 28,3‰ (trạm Quảng Châu). Mối quan
hệ này trong nghiên cứu [73] cũng đã chỉ ra rằng: độ mặn tại Giàng, Hàm Rồng, Nguyệt
Viên có tương quan chặt chẽ với lưu lượng tại Xuân Khánh (sông Chu) và Sét Thôn
(sông Mã). Điều này chứng tỏ hạn – mặn thường xuất hiện đồng thời; độ mặn tại các
trạm có mối quan hệ chặt chẽ với lưu lượng thượng nguồn (QXuânKhánh và QSétThôn).
(4) Diễn biến độ mặn dọc sông Mã từ Cửa Hới ngược lên phía thượng lưu đến trạm thủy
văn Giàng được xây dựng từ tài liệu độ mặn thực đo trong thời gian kiệt nhất hàng năm từ
2005 đến 2016 (đo hoàn chỉnh một con triều trong tháng 3). Hình 2.11 thể hiện rõ các nêm
mặn từ cửa sông vào sâu trong lục địa với từng thời kỳ quan trắc khác nhau qua các năm
tương ứng với các cấp lưu lượng tại (Sét Thôn +Xuân Khánh) từ 65 m3/s đến 174 m3/s. Lưu
lượng thượng nguồn (QST+XK) càng nhỏ thì độ mặn tại các trạm càng lớn và ngược lại.
(5) Quá trình biến đổi của độ mặn từ cửa sông Mã vào trong đất liền thể hiện ở các
nêm mặn, độ mặn giảm mạnh từ Quảng Châu đến Nguyệt Viên, tới khu vực Hàm Rồng
độ mặn lại có xu thế giảm nhẹ và giảm dần cho đến Giàng. Điều này là do tác động ảnh
hưởng của dòng triều từ cửa sông Lạch Trường chảy vào sông Mã. Trong chuỗi số liệu
độ mặn thực đo trong 12 năm quan trắc (2005-2016) thì độ mặn tại Giàng hầu hết có độ
mặn nhỏ hơn 1‰ và 4‰ (trừ năm 2010 có độ mặn 6,1‰ do lưu lượng tại Xuân Khánh
và Sét Thôn đều cùng thấp kỷ lục, chỉ đạt 74,1 m3/s). Do đó đoạn sông từ vị trí trạm
Giàng trở lên ngược về phía thượng lưu có thể khai thác để lấy nước phục vụ cho sinh
hoạt và sản xuất nông nghiệp.
(6) Đoạn sông từ Hàm Rồng trở ra cửa Hới, độ mặn đa phần là lớn hơn 4‰, đặc biệt
là từ Nguyệt Viên, độ mặn dao động từ 4%o đến 17,5%o. Đây là nơi có trạm bơm tưới
cho khu vực huyện Hoằng Hóa. Vì vậy để lấy được nước tưới phục vụ cho nông nghiêp,
ngoài việc phụ thuộc vào lưu lượng nước xả xuống hạ lưu từ các hồ chứa thì cần phân
vùng độ mặn để chủ động trong công tác chuyển đổi cơ cấu cây trồng sao cho phù hơp,
tăng tính thích nghi, nhất là trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng.
(7) Diễn biến mực nước nhỏ nhất và độ mặn lớn nhất tại Giàng và Quảng Châu qua
các năm (hình 2.12, hình 2.13) cho thấy: mực nước có xu thế giảm thì độ mặn có xu thế
59
tăng và ngược lại. Đặc biệt năm 2010, độ mặn tại trạm Giàng có sự tăng đột biến đạt
6,1‰, tăng gấp 30 lần so với độ mặn năm 2009. Điều này có thể giải thích từ tài liệu
thực đo cho thấy biên độ triều lên (trong thời kỳ điều tra) năm 2010 đạt 220cm, lớn hơn
nhiều so với cùng kỳ năm 2009. Đó chính là nguyên nhân chính dẫn đến mức độ xâm
nhập mặn năm 2010 tăng đột biến. Điều này chứng tỏ mối quan hệ chặt chẽ giữa mức
độ hạn hán và độ mặn tại các trạm vùng hạ du sông Mã.
(8) Đường quá trình mực nước thời gian triều lên cũng như thời gian triều xuống
trong một chu kỳ triều tại các trạm thường biến đổi trơn. Thời gian xuất hiện đỉnh, chân
triều chậm dần lên phía thượng lưu. Biên độ triều càng lên phía thượng lưu càng giảm
dần (hình 2.14 – hình 2.17). Đường quá trình độ mặn dao động đồng dạng với đường
quá trình mực nước nhưng lệch pha nhau. Độ mặn lớn nhất và nhỏ nhất thường xuất
hiện cùng lúc hoặc chậm hơn một ít so với lúc xuất hiện đỉnh triều và chân triều, càng
về phía thượng lưu sông dao động triều giảm dần và độ mặn càng giảm nhỏ.
60
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
0
7.00
-20
6.00
-40
5.00
-60
4.00
-80
3.00
-100
2.00
-120
1.00
-140
-160
0.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
S_max_Giàng
H_min_Giàng
0
35.00
-20
30.00
-40
25.00
-60
Hình 2.12 Diễn biến mực nước nhỏ nhất và độ mặn lớn nhất tại trạm Giàng
20.00
-80
-100
15.00
-120
10.00
-140
5.00
-160
-180
0.00
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
S_max_Quảng Châu
H_min_Quảng Châu
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)
Hình 2.15 Diễn biến mực nước và độ mặn tại trạm Vạn Ninh (sông Lạch Trường)
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)
2.1.2 Sự biến đổi của các tổ hợp hạn – mặn theo không gian và thời gian.
Vùng nghiên cứu là khu vực đồng bằng ven biển nên trong mùa cạn nguồn nước chủ yếu
sử dụng cho mục đích tưới ruộng và cấp nước cho nuôi trồng thủy hải sản. Luận án mô phỏng
dòng chảy mùa cạn từ thượng nguồn về hạ lưu với mục đích xem xét mức độ hạn hán. Với
nhóm tần suất từ 67% đến 99% là nhóm tần suất thể hiện nhóm năm ít nước. Vì vậy tần suất
thiết kế nguồn nước được xét đến lần lượt: 75%, 80%, 85%, 90% và 95%. Trong đó, tần suất
75% được xem như ngưỡng bắt đầu thiếu nước cung cấp phục vụ sản xuất.
Tổ hợp hạn – mặn được thực hiện bằng việc mô phỏng hạn – mặn trong các trường hợp
khác nhau. Mức độ hạn hán được xác định thông qua giá trị lưu lượng tương ứng với
các tần suất thiết kế nguồn nước khác nhau lần lượt là: 75%, 80%, 85%, 90% và 95%
tại những vị trí giới hạn biên trên của mô hình mô phỏng Mike 11 với giả thiết tần suất
thiết kế nguồn nước giữa hai trạm Cẩm Thủy và Cửa Đạt trên hai nhánh sông là tương
đồng nhau trong mỗi tổ hợp. Đối với biên dưới là giá trị mực nước và độ mặn thực đo
tại các cửa sông trong vùng nghiên cứu: Quảng Châu (sông Mã), Lạch Sung (sông Lèn)
và Lạch Trường (sông Lạch Trường).
Đối với trường hợp hiện trạng: Lưu lượng ứng với các tần suất thiết kế nguồn nước được
xác định trực tiếp từ chuỗi số liệu dòng chảy thực đo tại trạm Cẩm Thủy và trạm Cửa
Đạt trong thời kỳ cơ sở (1986 – 2005).
64
Đối với kịch bản biến đổi khí hậu: Sau khi có được dòng chảy đến các hồ chứa tính từ
mưa qua mô hình Mike - Nam, luận án tiến hành xác định dòng chảy ứng với các tần suất
thiết kế nguồn nước. Tiếp theo xác định được lượng dòng chảy xả xuống hạ lưu của từng
hồ ứng với các tần suất của từng thời kì thông qua quá trình tính toán điều tiết hồ chứa.
Quá trình tổ hợp hạn – mặn sẽ được mô phỏng cho các trường hợp sau:
1) P75% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
2) P80% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
3) P85% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
4) P90% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
5) P95% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
6) RCP 4.5_16_35_P75% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
7) RCP 4.5_16_35_P80% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
8) RCP 4.5_16_35_P85% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
9) RCP 4.5_16_35_P90% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
10) RCP 4.5_16_35_P95%+ số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
11) RCP 4.5_46_65_P75% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
12) RCP 4.5_46_65_P80% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
13) RCP 4.5_46_65_P85% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
14) RCP 4.5_46_65_P90% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
15) RCP 4.5_46_65_P95%+ số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
16) RCP 8.5_16_35_P75% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
17) RCP 8.5_16_35_P80% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
18) RCP 8.5_16_35_P85% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
19) RCP 8.5_16_35_P90% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
20) RCP 8.5_16_35_P95%+ số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
21) RCP 8.5_46_65_P75% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
22) RCP 8.5_46_65_P80% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
23) RCP 8.5_46_65_P85% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
65
24) RCP 8.5_46_65_P90% + số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
25) RCP 8.5_46_65_P95%+ số liệu mặn trong thời kỳ kiệt nhất.
Từ kết quả mô phỏng cho 25 tổ hợp trên, luận án xác định được sự biến đổi của các tổ
hợp hạn - mặn tại từng vị trí (theo không gian) và từng thời kỳ hiện trạng hay biến đổi
khí hậu (theo thời gian). Kết quả này làm cơ sở cho việc xác định độ mặn tại các vị trí
lấy nước dọc sông nhằm mục đích phân vùng hạn – mặn.
2.1.3 Nhu cầu khai thác sử dụng nước dọc sông khu vực nghiên cứu
Quá trình khai thác sử dụng nước dọc sông trong phạm vi khu vực nghiên cứu của luận
án chủ yếu dùng để tưới cho nông nghiệp và đa phần sử dụng hệ thống các trạm bơm,
các cống để chuyển nước vào khu tưới.
Trong luận án các vị trí lấy nước được đề cập đến là các cống lấy nước tưới dọc sông có
quy mô vừa và lớn. Các cống này do công ty TNHH MTV Sông Chu và Bắc Sông Mã
quản lý, cung cấp tài liệu, theo đó luận án xác định được các vùng/khu tưới mà các cống
chịu trách nhiệm tưới. Bên cạnh đó, hiên trạng nhu cầu khai thác sử dụng nước dọc sông
cũng được NCS điều tra, thu thập từ phòng Nông nghiệp và phát triển nông thôn các
huyện Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hóa, TP Sầm Sơn và Quảng Xương. Theo đó, cơ cấu
nông nghiệp của từng vùng được cụ thể hóa: trồng những cây gì, nuôi những con gì,
chịu được độ mặn bao nhiêu, quá trình dịch chuyển cơ cấu nông nghiệp ra sao? Vấn đề
áp dụng khoa học kỹ thuật trong việc thích nghi với tình hình hạn – mặn như thế nào?
Có hiệu quả hay không?...Tài liệu được cập nhật đến tháng 2 năm 2020, đảm bảo độ tin
cậy và tính khách quan, là một trong những tài liệu quan trọng phục vụ cho việc xây
dựng bản đồ phân vùng mang tính thực tiễn.
2.2 Cơ sở thực tiễn
Trên thực tế quan sát hiện tượng biển lấn ở đồng bằng ven biển Bắc Bộ (Hải Hậu – Nam
Định), vùng ven biển Nam Bộ (Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang…) cho thấy:
nước biển dâng ngập sâu vào lục địa và quá trình biển lấn tạo thành từng vùng. Với cơ
sở đó luận án giả thiết nước biển dâng vào sâu trong lục địa tạo thành từng vùng với các
cấp độ mặn khác nhau và các giải pháp thích ứng đề xuất theo hai quan điểm: phòng
chống mặt hại và khai thác mặt lợi.
66
2.2.1 Thiệt hại do hạn – mặn và biện pháp phòng chống
Theo báo cáo tổng hợp quy hoạch thủy lợi Thanh Hóa cho thấy diện tích đã gieo cấy
lúa, cói vụ chiêm xuân năm 2010 của 4 huyện ven biển trên là 23.827 ha thì diện tích có
khả năng tiếp tục xảy ra thiếu nước ngọt và hạn hán là khoảng 5.000 ha, trong đó có
khoảng 3.000 ha lúa, cói có nguy cơ mất trắng. Đặc biệt, nếu tình hình khô hạn, xâm
nhập mặn kéo dài sẽ làm cho hơn 65.000 hộ dân thuộc 5 xã vùng Đông kênh De của
huyện Hậu Lộc thiếu nước ngọt sinh hoạt trầm trọng. Năm 2010 ở Thanh Hóa độ nhiễm
mặn đã lên rất cao, nhiều trạm bơm hoạt động cầm chừng, đôi khi không thể hoạt động.
Độ mặn đã xâm nhập sâu trong đất liền có nơi tới gần 20 km (tại trạm thủy văn Cụ Thôn
trên sông Lèn, đo được từ 0,3‰ – 6‰) khiến cho hoạt động lấy nước phục vụ cho sản
xuất nông nghiệp của hạ lưu càng trở nên khó khăn.
Với các huyện vùng đồng bằng ven biển diện tích bị nhiễm mặn là khá lớn: Nga Sơn có
hơn 55% diện tích bị nhiễm mặn với độ mặn S = 10/00 và 48% đối với độ mặn S = 40/00;
Hậu Lộc: hầu như toàn bộ phần diện tích bị nhiễm mặn với S = 10/00 và 66% bị nhiễm
mặn với S = 40/00; Hoằng Hóa có 100 % diện tích bị nhiễm mặn S = 10/00 và 72% bị
nhiễm mặn với S = 40/00; Quảng Xương có 82% diện tích bị nhiễm mặn với S = 10/00 và
71% diện tích bị nhiễm mặn S = 40/00.
Đầu tháng 4/2012, nắng nóng kéo dài khiến 12.000 ha lúa bị thiếu nước, chủ yếu tập
trung ở các huyện vùng đồng bằng ven biển. Tại Hậu Lộc và Nga Sơn, xâm nhập mặn
vào sâu trong đất liền với độ mặn duy trì từ 0,1‰ – 5,0‰ làm cho việc hoạt động của
các trạm bơm gặp nhiều khó khăn: thời gian bơm bị giảm mạnh, nguồn nước bị nhiễm
mặn, một số cống lấy nước vùng triều buộc phải đóng cửa.
Đến tháng 3/2013, mực nước trên các sông có xu hướng giảm dần. Mực nước tại hồ Cửa
Đạt đo được ngày 9/3 đo được là +76,88 m, thấp hơn so với mực nước thiết kế 33,12 m
và thấp hơn so với cùng kỳ năm trước là 13,32 m. Cùng theo đó, mực nước tại các hồ,
đập lớn thấp hơn so với mực nước thiết kế từ 0,4 – 2,9 m. Độ mặn tại các huyện ven
biển: huyện Nga Sơn tại cống Văn Thắng độ mặn cao nhất là 5,0‰, huyện Hậu Lộc tại
cống Lộc Động có độ mặn cao nhất là 2,1‰. Tình hình hạn – mặn làm ảnh hưởng
67
khoảng 19.418 ha lúa trên toàn tỉnh, tập trung chủ yếu ở các huyện thuộc khu vực đồng
bằng ven biển.
Vụ chiêm xuân 2017 – 2018 theo thông tin từ Chi cục Thủy Lợi tỉnh Thanh Hóa có
khoảng 9000 ha lúa tại các huyện ven biển bị thiếu nước trồng trọt do xâm nhập mặn và
hạn hán. Trong đó huyện Hậu Lộc có 1200 ha – 1500 ha, Hoằng Hóa 800 ha –
1200ha…Từ tháng 10 đến cuối tháng 12/2018, lượng mưa phổ biến ở Thanh Hóa thấp
hơn từ 15% đến 30% so với trung bình nhiều năm cùng thời kỳ. Tính đến cuối tháng
12/2018, trên địa bàn tỉnh vẫn còn tới 118 hồ chưa tích đầy nước theo thiết kế, trong khi
năm 2017 cùng thời điểm này chỉ có 48 hồ chưa tích đầy nước theo thiết kế. Chính điều
này làm tăng nguy cơ hạn hán, xâm nhập mặn.
Tính đến tháng 2/2019, thời điểm đầu vụ chiêm xuân nhưng trạm bơm Nguyệt Viên đảm
nhiệm tưới cho 60 ha của xã Hoằng Quang đã không thể hoạt động do xâm nhập mặn
với độ mặn vượt quá giới hạn. Hai trạm bơm khác là Hoằng Long và Yên Vực thuộc
Chi nhánh thủy nông Thành phố Thanh Hóa đảm nhiệm tưới cho hơn 200 ha cũng chỉ
hoạt động cầm chừng, do độ mặn đã lên tới 7‰. Cuối năm 2018, độ mặn đo được từ
các cửa sông và các trạm bơm đầu mối ở các huyện Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hóa lên
đến 16‰. Ở các huyện này, hàng năm luôn có từ 4 đến 6 trạm bơm công suất lớn như
Quang Lộc, Phong Lộc, Liên Lộc và Triều Xá không thể bơm nước do độ mặn cao. Điều
đó đã gây ra 3.000 đến 4.000 ha cây trồng vùng ven biển phía Bắc Sông Mã có bị hạn,
không đủ nước cung cấp cho quá trình sinh trưởng và phát triển.
Trước tình hình trên, ngành nông nghiệp đã chỉ đạo các địa phương rà soát, kiểm tra
nguồn nước trong các công trình thủy lợi, có kế hoạch phân phối nước hợp lý và tuyên
truyền, hướng dẫn nhân dân sử dụng nước tiết kiệm. Bên cạnh đó, giao cho các đơn vị
thủy lợi phối hợp với các địa phương tiến hành làm thủy lợi mùa khô, nạo vét cửa lấy
nước, đắp đập ngăn mặn, lắp đặt và vận hành các trạm bơm dã chiến để tận dụng tối đa
nguồn nước. Đối với các địa phương hay xảy ra hạn hán, nhiễm mặn, phải xây dựng kế
hoạch bố trí cơ cấu mùa vụ hợp lý; đồng thời khuyến khích người dân chuyển đổi cơ
cấu cây trồng phù hợp để giảm thấp nhất thiệt hại do tình trạng khô hạn gây ra.
68
Với thực trạng như vậy, Thanh Hóa đã nỗ lực triển khai nhiều biện pháp ứng phó như:
thực hiện tưới tiết kiệm, tưới luân phiên trên các cấp kênh, tranh thủ bơm nước, củng cố
bờ thửa để trữ nước, tránh thất thoát, lãng phí nước, tăng cường kiểm soát chặt chẽ độ
mặn, lắp đặt bổ sung 5 máy bơm 1.400 m3/h và thay thế tại các trạm bơm Đại Lộc, Thiều
Xá, Châu Lộc, Ba Đình, Nga Vịnh, nạo vét cửa vào các trạm bơm quan trọng, lắp đặt
thêm trạm bơm điện dã chiến. Huyện Hậu Lộc đã khoan giếng khoan cấp nước sinh hoạt
cho 65.000 hộ dân thuộc 5 xã vùng Đông kênh De. Bên cạnh đó tỉnh Thanh Hóa đã lập
kế hoạch nạo vét, hút bùn khoảng 500 m khu vực cửa sông này.
Mặt khác Công ty Thủy nông Nam sông Mã, đã thực hiện phương án ngăn sông Mã tại
trạm bơm Nam sông Mã thuộc xã Yên Phong (Yên Định) để lấy nước chống hạn cho vụ
chiêm xuân 2010. Phương án này đã giúp mực nước sông Mã tại khu vực này đã dâng
lên được trên 3,2 m, đủ để 5 máy bơm công suất 7.000 m3/giờ vận hành, bơm nước
chống hạn. Cùng các biện pháp trên, Sở NN&PTNT Thanh Hóa sẽ làm việc với Ban
Quản lý đầu tư xây dựng Thủy lợi 3, Bộ NN&PTNT tính toán bài toán cân bằng nước,
nghiên cứu phương án xả nước hồ Thủy lợi Cửa Đạt cho chảy vào sông Mã.
Nhìn chung chiều sâu xâm nhập mặn vào tất cả các cửa sông có xu hướng tăng, nhiều
cửa sông có mức tăng liên tục, năm sau sâu hơn năm trước đồng thời thời gian nhiễm
mặn kéo dài hơn và mức độ xáo trộn giữa nước sông và nước biển xảy ra mạnh hơn. Có
những vị trí trước đây có thể lấy nước ngọt ở độ sâu gần mặt nước nay hầu như không
thể do toàn bộ chiều sâu mặn đã bị pha trộn.
Hiện nay, trên các hệ thống sông đã xây dựng khá nhiều trạm bơm, nhưng một phần các
hệ thống đã xây dựng khá lâu nên không phát huy được hết hiệu suất của công trình.
Việc bơm nước còn phụ thuộc vào từng đoạn sông, từng thời điểm. Do vậy việc đề xuất
các giải pháp theo nhu cầu sử dụng nước sẽ giúp người dân trong việc chủ động lấy
nước tưới phục vụ nông nghiệp, đặc biệt là việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng, vật nuôi
theo hướng thích ứng với tình hình hạn – mặn là điều hết sức quan trọng trong việc giảm
thiểu đến mức tối đa thiệt hại mà nó gây ra trong điều kiện nước biển dâng.
Bên cạnh đó, hiện tượng biển lấn vào đất liền đã và đang xảy ra ở khu vực ven biển sông
Mã. Do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, nước biển dâng, từ nhiều năm qua đoạn bờ biển
69
từ cửa Lạch Hới (xã Quảng Cư) đến bãi tắm thuộc P. Trung Sơn, TP Sầm Sơn (Thanh
Hóa) dài gần 4 km bị nước biển xâm thực sâu vào đất liền, gây sạt lở nghiêm trọng. Từ
năm 2005 đến nay tình trạng sạt lở ở khu vực này đã lấn sâu vào đất liền từ 30-100 m.
Cũng tại khu vực này, trong nhiều năm qua đã có hơn 10 ha nuôi trồng thủy sản bị cuốn
trôi, hàng trăm hecta đất canh tác bị nhiễm mặn; hơn 1,5 ha rừng phi lao ven biển, 20 ha
đất rừng phòng hộ bị nước biển xâm thực, tàn phá. Đặc biệt, tình trạng sạt lở thời gian
qua đã làm thiệt hại lớn cho khu du lịch Vạn Chài resort, các hộ kinh doanh du lịch và
bà con ngư dân địa phương; Tại xã Quảng Nham (Quảng Xương) từ năm 2017 trở lại
đây tình trạng biển xâm thực diễn ra rất nhanh và ngày càng nghiêm trọng. Trung bình
mỗi năm biển xâm thực sâu vào diện tích đất của xã từ 15 m đến 20 m. Tình trạng này
đã khiến hơn 50 ha rừng phòng hộ ven biển và gần 280 ha đất sản xuất của xã Quảng
Nham bị cuốn trôi, gây ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống và sinh hoạt của hơn 500 hộ
dân trong xã [76].
2.2.2 Khả năng thích ứng hạn – mặn trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng
Người dân bị thiếu nước ngọt sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp bị thiệt hại do nước mặn
tràn vào sâu trong nội đồng. Đó là một thách thức lớn đối với các nhà quản lý. Tuy nhiên,
trong thách thức thường ẩn chứa cơ hội, nếu chúng ta biết tranh thủ biến thách thức thành
cơ hội thì sẽ tăng khả năng thích nghi của người dân với thiên tai. Nước mặn xâm nhập
vào trong sông cũng là cơ hội tốt để phát triển vùng nuôi tôm ven biển, đặc biệt là trong
những thời kì tôm được giá thì sẽ rất có lợi cho người dân. Vì vậy, việc đưa ra giải pháp
để thích ứng với hạn – mặn trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng là thực sự
cần thiết.
Trước ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, cộng đồng dân cư đã có những giải pháp nhất
định, chủ động thích nghi với tình hình hạn - mặn. Qua quá trình điều tra thực địa, một
số mô hình thích ứng điển hình đang được tiến hành thử nghiệm trên thực tế tại vùng nghiên
cứu (theo nguồn tài liệu từ Sở NN&PTNN tỉnh Thanh hóa). Cụ thể:
(1) Mô hình trồng rừng ngập mặn kết hợp nuôi ngao tại xã Hải Lộc, huyện Hậu Lộc:
Để giảm bớt tính tổn thương cho cộng đồng dân cư ven biển, các ngành chức năng tỉnh
Thanh Hóa đã rà soát quỹ đất, phát triển rừng phòng hộ, rừng ngập mặn kết hợp với diện
70
tích nuôi ngao nhằm tăng cường năng lực chống chịu với hạn – mặn. Theo đó, Thanh
Hóa đã triển khai các dự án: “Tăng cường năng lực chống chịu với biến đổi khí hậu cho
các cộng đồng dân cư dễ tổn thương ven biển Việt Nam” cho các huyện ven biển (chủ
yếu là Hậu Lộc và Nga Sơn). Theo đó, cho đến nay đã có 968 ha rừng ngập mặn ở khu
vực ven biển, tạo thành những vành đai vững chắc bảo vệ đê biển, ngăn chặn triều cường.
Kết hợp cùng với các dự án đó, người dân ở các xã Đa Lộc (Hậu Lộc), Nga Tân, Nga
Thanh, Nga Thủy (Nga Sơn)…đã triển khai các mô hình kinh tế dưới tán rừng như: nuôi
tôm sú kết hợp với cua xanh, nuôi ong lấy mật để tận dụng nhụy hoa của tán rừng ngập
mặn. Trung bình mỗi đàn ong cho thu hoạch 20 kg mật mỗi năm, nhiều hộ dân thu nhập
hàng trăm triệu đồng mỗi năm. Tại xã Đa Lộc còn phát triển thêm mô hình nuôi vịt kết
hợp với trồng rừng ngập mặn. Vịt được chăn thả ở các bãi triều ngập mặn, tận dụng
được thức ăn tự nhiên khá dồi dào như: các loài sinh vật phù du, ốc…nên chất lượng vịt
luôn thơm ngon, giá trị dinh dưỡng cao và mang lại lợi nhuận cho người dân. Chính vì
vậy, song song với việc chăm sóc bảo vệ diện tích rừng ngập mặn, các địa phương luôn
tập trung xây dựng mô hình kinh tế kết hợp giữa nuôi trồng thủy sản với quản lý, bảo vệ
rừng, giúp người dân có sinh kế ổn định lâu dài, áp dụng khoa học kỹ thuật trong sản xuất.
(2) Mô hình trồng lạc được che phủ xác thực vật tại xã Quảng Hải (Quảng Xương) và
xã Hoằng Thanh (Hoằng Hóa): Với mô hình canh tác này, bà con nông dân đã được
được tập huấn các kỹ thuật trồng lạc: cách làm đất, xác định khung thời vụ, kỹ thuật bón
phân, cách xử lý giống; mật độ, khoảng cách trồng giữa các cây; kỹ thuật che phủ rơm
rạ; cách chăm sóc, phòng trừ sâu bệnh trong từng giai đoạn sinh trưởng của cây lạc cho
đến khi thu hoạch và bảo quản sản phẩm. Mô hình này được áp dụng, giúp bà con giảm
chi phí về công làm cỏ, xới xáo, giảm lượng nước tưới, phân bón. Kết quả là cây lạc đã
cho thu hoạch với năng suất đạt 300 - 320 kg/sào, cao hơn hẳn so với trồng lạc bằng
biện pháp thâm canh truyền thống (200 kg/sào). Mô hình này có ưu điểm đã tận dụng
tối đa các phụ phẩm trong nông nghiệp để làm phân vi sinh hữu cơ, từ đó tạo ra sản
phẩm sạch, thân thiện với môi trường, nâng cao chất dinh dưỡng cho đất. Với đặc điểm
của vùng ven biển: diện tích đất nông nghiệp dễ bị nhiễm mặn, kết hợp với ảnh hưởng
lớn từ hạn – mặn thì mô hình này đã và đang giúp bà con có thể áp dụng tiến bộ của
khoa học kĩ thuật vào nông nghiệp, tăng khả năng thích ứng với thiên tai hạn – mặn, chủ
động trong việc giảm nhẹ thiệt hại do hạn – mặn gây ra.
71
(3) Mô hình thâm canh lúa cải tiến theo phương pháp SRI (System of Rice
Intensification – Hệ thống thâm canh tổng hợp trong sản suất lúa) áp dụng thí điểm tại
tại xã Hoằng Phụ (Hoằng Hóa). Vụ chiêm xuân năm 2015, qua 05 tháng thực hiện người
dân đã được trang bị kiến thức cơ bản về kỹ thuật thâm canh như: cấy mạ non 2 lá đến
2,5 lá; cấy thưa để phát huy khả năng quang hợp, tạo điều kiện cho các dảnh lúa có khả
năng phát triển thành dảnh hữu hiệu; điều tiết nước hợp lý; phòng trừ sâu bệnh hiệu
quả…Mô hình đã giúp người dân tiết kiệm chi phí về giống từ 30 - 40%; 30% lượng
phân bón, 50 - 100% lượng thuốc bảo vệ thực vật, đặc biệt tiết kiệm được 40% lượng
nước tưới, tạo ra được sản phẩm sạch, an toàn cho sức khoẻ và môi trường sinh thái,
góp phần nâng cao độ phì nhiêu của đất, nâng cao hiệu quả sản xuất. Ngoài ra mô hình
này cũng đã được triển khai tại một số xã ven biển của huyện Quảng Xương và cho kết
quả khả quan. Năng suất lúa tại mô hình đạt 350 - 400 kg/sào, cao hơn so với phương
thức canh tác truyền thống.
Những phân tích thực tế như trên về tình hình thiệt hại, các biện pháp phòng chống và
khả năng thích ứng của người dân với thiên tai hạn – mặn cho thấy: ở những tiểu vùng
khác nhau đã có những biện pháp phòng chống hay thích ứng với thiên tai hạn – mặn
sao cho phù hợp, ở những tiểu vùng có mức độ hạn – mặn nặng đã có những giải pháp
thích nghi bằng việc coi nước mặn như một nguồn tài nguyên để tận dụng mặt lợi. Ngược
lại đối với những tiểu vùng có mức độ hạn – mặn từ nhẹ đến vừa lại có những giải pháp
phòng chống tác hại do hạn – mặn gây ra. Do đó yêu cầu về nguồn nước ở những tiểu
vùng khác nhau cũng sẽ khác nhau. Đây chính là những đặc điểm riêng về tập quán canh
tác, cơ cấu cây trồng của từng tiểu vùng, làm cơ sở cho những giải pháp đề xuất ở phần
chương 3 của luận án mang tính thực tiễn và khả thi hơn
2.3 Phương pháp tính toán phân vùng hạn – mặn
Luận án chọn lựa một số phương pháp đang được sử dụng trong và ngoài nước để xây
dựng phương án tổng hợp nhằm tính toán phân vùng hạn – mặn vùng đồng bằng ven
biển sông Mã như: Phương pháp thống kê, điều tra xã hội học, phương pháp mô hình
toán, phương pháp tích hợp bản đồ và phương pháp chuyên gia.
72
2.3.1 Phương pháp thống kê, điều tra xã hội học
Phương pháp thống kê, điều tra xã hội học dựa vào hai nguồn: niên giám thống kê và số
liệu điều tra, thu thập. Thông tin điều tra thu thập được thực hiện bằng cách điều tra trực
tiếp hoặc ghi âm, ghi hình dưới dạng phỏng vấn tại địa phương. Bên cạnh đó, nghiên
cứu sinh đã tiến hành thu thập thông tin về các cống, trạm bơm trong phạm vi nghiên
cứu với các thông tin về số lượng, công suất, hiện trạng sử dụng, đơn vị quản lý,các
vùng đảm nhiệm tưới của các cống, trạm bơm dọc sông và hiện trạng sử dụng đất, sử
dụng nước tính đến tháng 2 năm 2020 của 5 huyện/thành phố trong vùng nghiên cứu.
Kết quả NCS thu thập được 20 trạm bơm/hệ thống trạm bơm điển hình dọc sông của
vùng nghiên cứu (phụ lục 2.5) với các thông tin như: vị trí, công suất, lưu lượng, loại
công trình. Số lượng cống dọc sông có công suất vừa và lớn được luận án thu thập là 16
cống (phụ lục 3.1) với các thông tin bao gồm: vị trí, công ty quản lý, vùng tưới của từng
cống đảm nhiệm. Các dữ liệu về trạm bơm sẽ được sử dụng trong quá trình mô phỏng
dòng chảy khi xét đến điều kiện hệ thống trong mô hình Mike 11. Dữ liệu về cống (vị
trí, vùng quản lý tưới) sẽ làm cơ sở cho việc phân vùng hạn – mặn (chương 3).
Thông tin sau khi thu thập được từ các nguồn sẽ được tổng hợp, đánh giá và phân loại.
Ưu điểm của phương pháp này là thông tin được thu thập từ chính những người trực tiếp
chịu ảnh hưởng của hạn – mặn nên kết quả thu thập, điều tra có thể nhanh chóng, tiện
lợi cho việc nhận định sơ bộ ban đầu về ảnh hưởng của hạn – mặn về cả hai khía cạnh:
vừa là nguy cơ vừa là cơ hội. Tuy nhiên việc điều tra xã hội học đôi khi còn mang tính
chủ quan của cả người hỏi lẫn người trả lời. Kết quả nhận được có thể khác nhau trong
khi cùng câu hỏi về một yếu tố. Điều này phụ thuộc vào trình độ, nhận thức của người
hỏi và người được hỏi. Do đó để tăng tính tin cậy và khách quan, luận án đã tiến hành
điều tra nhiều đối tượng đại diện cho từng nhóm (hộ trồng trọt, hộ chăn nuôi, hộ nghèo,
hộ giàu…) và điều tra cả người dân lẫn chính quyền. Nội dung điều tra thực địa chủ yếu
liên quan đến thông tin về: Có hay không tác động của hạn- mặn đến sinh hoạt và các
hoạt động sản xuất? Nếu có thì tác động có lợi hay có hại đối với người dân? Chính
quyền và người dân đã có những giải pháp phòng tránh hay thích ứng ra sao? Hiệu quả
của những giải pháp đó như thế nào?
73
Theo đó NCS đã tiến hành thu thập thông tin về tình hình hạn – mặn. Mỗi huyện sẽ tiến
hành điều tra một vài xã ven biển điển hình như: huyện Nga Sơn (xã Nga Tân, Nga
Thủy), huyện Hậu Lộc (xã Đa Lộc, Hải Lộc), huyện Hoằng Hóa (Hoằng Châu, Hoằng
Thanh, Hoằng Phụ), TP Sầm Sơn (Phường Quảng Tiến, Quảng Cư) và huyện Quảng
Xương (Quảng Nham, Quảng Hải, Quảng Lợi). Kết quả thu được cho thấy, đối với thiên
tai hạn – mặn có những xã đã biến nguy cơ thành cơ hội để phát triển kinh tế như: xã
Đa Lộc (Hậu Lộc) thay vì trồng lúa đã tiến hành nuôi các loại thủy hải sản có giá trị
kinh tế cao, kết hợp mô hình nuôi vịt dưới tán rừng ngập mặn nhằm tận dụng nguồn
thức ăn có sẵn trong tự nhiên; xã Hoằng Phụ (Hoằng Hóa) đã tiến hành ứng dụng mô
hình thâm canh lúa cải tiến, cho năng suất cao hơn so với cách trồng lúa truyền thống.
Tuy nhiên, bên cạnh đó còn có những xã vẫn giữ phương thức canh tác truyền thống nên
vẫn bị phụ thuộc vào nguồn nước, ví như xã Nga Thủy (Nga Sơn) do nước có nồng độ
mặn cao nên lúa, cói cũng dễ bị chết khi gieo cấy hoặc đạt năng suất thấp; xã Quảng Lợi
(Quảng Xương) hàng năm vào mùa cạn thường bị thiếu nước cho cây trồng do chủ yếu
là trồng lúa và cây hoa màu thuần túy, có sức chịu hạn và mặn kém.
Thêm vào đó tình hình khai thác sử dụng nước cho các mục đích khác nhau của các
huyện trong toàn vùng nghiên cứu cũng được thu thập, điều tra với nguồn thông tin cập
nhật (tính đến tháng 2/2020), được cung cấp từ phòng Nông nghiệp và Phát triển nông
thôn các huyện. Do vậy thông tin đảm bảo độ tin cậy, chính xác và khách quan. Theo
đó đối với từng vùng cụ thể sẽ có cơ cấu nông nghiệp mang đặc điểm riêng. Ví như đối
với những xã thuộc vùng trũng, nhiễm phèn, nhiễm mặn thì được thì sẽ có cơ cấu nông
nghiệp khác với những vùng khác. Kết quả này thực sự quan trọng, giúp cho việc phân
vùng có ý nghĩa thực tiễn cao.
Kết quả thu được từ phương pháp này sẽ được sử dụng để phân tích tình hình thực trạng
về khả năng thích ứng với hạn – mặn đến mức độ như thế nào, mục đích khai thác sử
dụng nước của từng vùng cụ thể ra sao. Từ đó làm cơ sở để xây dựng bản đồ phân vùng
và đề xuất các giải pháp khai thác sử dụng nước mang tính khả thi.
2.3.2 Phương pháp tích hợp bản đồ
Với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện nay thì việc phân tích dữ liệu không gian
trong lĩnh vực thủy văn, tài nguyên nước hay môi trường…trở nên rất thuận lợi. Việc
74
chồng xếp các dữ liệu, thuộc tính của các lớp khác nhau sẽ cho ta kết quả mang tính bao
quát, trực quan.
Việc phân thành các vùng hạn – mặn dựa trên giá trị độ mặn tại các vị trí từ kết quả tính
toán mô phỏng thủy lực, mô phỏng lan truyền mặn bằng mô hình Mike 11 (HD và AD)
xét trong mối quan hệ giữa HH&XNM, kết hợp với ArcGIS chồng xếp các lớp dữ liệu
về hiện trạng khai thác sử dụng nước dọc sông, bản đồ sử dụng đất, bản đồ nền, bản đồ
hành chính sẽ cho ta bản đồ tổng hợp thể hiện các vùng hạn – mặn khác nhau. Phương
pháp này với ưu điểm bao quát đã đưa ra bức tranh toàn cảnh của vùng nghiên cứu về
tình hình hạn – mặn. Nếu như phương pháp thống kê, điều tra xã hội học cung cấp thông
tin thực tế tại một vị trí cụ thể thì với những thông tin trên bản đồ tổng hợp cho phép
khai thác thông tin rộng hơn dạng diện, vùng, cho phép ta khoanh vùng các khu vực có
tính đồng nhất tương đối về mức độ hạn – mặn trong cùng một không gian nhất định.
Chính vì vậy, phương pháp này luận án sử dụng để chồng xếp các lớp bản đồ, xây dựng
bản đồ phân vùng hạn – mặn.
Hình 2.18 Phương pháp tích hợp bản đồ sử dụng công nghệ GIS
75
2.3.3 Phương pháp chuyên gia
Phương pháp này được sử dụng nhằm tận dụng hiểu biết và kinh nghiệm của chuyên gia
trong ngành, liên ngành để tư vấn từ việc phỏng vấn, điều tra với hình thức như thế nào
đạt hiệu quả cho đến việc lựa chọn được đối tượng điều tra điển hình và đại biểu.
Sau khi thống kê, khảo sát thực địa, việc phân tích, xử lý số liệu thô sao cho đảm bảo
tính xác thực, tính xu thế hay mức độ tin cậy từ các thông tin thu thập được. Vai trò của
các chuyên gia trong vấn đề này là vô cùng quan trọng, giúp định hướng đúng những
nhận thức hay quan điểm chưa rõ ràng. Với ưu điểm như vậy, phương pháp chuyên gia
giúp cho luận án có những nhận định cũng như cơ sở có tính khoa học và thực tiễn.
2.3.4 Phương pháp mô hình toán
Hiện nay cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, các mô hình toán ra đời với ưu
điểm là có thể mô phỏng quá trình thủy văn, thủy lực trong sông cũng như quá trình lan
truyền mặn từ biển vào trong sông. Các kết quả nghiên cứu trên thế giới đã cho thấy
rằng: việc áp dụng mô hình mặn một chiều cho kết quả phù hợp, đáp ứng được nhiều
mục đích tính toán và nghiên cứu xâm nhập mặn. Một trong những ưu điểm của mô hình
1 chiều là yêu cầu tài liệu một cách vừa phải và tận dụng được nhiều tài liệu có sẵn trong
thực tế. Nó thường cho kết quả mô phỏng tốt đối với các vùng cửa sông có địa hình phức
tạp gồm nhiều sông, kênh nối với nhau. Ở đây, bài toán đặt ra trong nghiên cứu là cần
mô phỏng cho kết quả tốt quá trình xâm nhập mặn xét trong mối quan hệ hạn – mặn,
khắc phục được trong khả năng tốt nhất những khó khăn khách quan về tài liệu và sai
số có thể xảy ra trong quá trình áp dụng mô hình cũng như việc có thể tận dụng, kế thừa
cơ sở dữ liệu từ các nghiên cứu trước.
Ở Việt Nam, bộ mô hình MIKE đang được ứng dụng khá phổ biến đối với hai dạng bài
toán lớn là mô phỏng ngập lụt, mô phỏng xâm nhập mặn (1-2D) như đề tài “Xây dựng
chương trình dự báo xâm nhập mặn cho khu vực đồng bằng sông Hồng – Thái Bình”
[69] hay chương trình “Tiến hành khảo sát thực địa và lập mô hình thủy lực lưu vực
sông Mã – sông Chu tỉnh Thanh Hóa” [74] cùng một số đề tài khác do Trung tâm Nghiên
cứu Thủy văn và Tài nguyên nước, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí
hậu; Trung tâm dự báo Khí tượng Thủy văn quốc gia…thực hiện. Các kết quả nghiên
76
cứu cho thấy đây là bộ mô hình có tính ứng dụng cao và phù hợp với các điều kiện về
cơ sở dữ liệu hiện có trên các lưu vực sông ở Việt Nam.
Dựa trên những nghiên cứu và các mô hình đã từng được kiểm nghiệm với các yêu cầu
lựa chọn như trên, đồng thời kế thừa nghiên cứu đã được áp dụng tại Việt Nam. Luận
án lựa chọn ứng dụng bộ mô hình Mike gồm Mike - Nam và Mike 11. Từ đó mô phỏng
diễn biến hạn – mặn ở trường hợp hiện trạng và kịch bản biến đổi khí hậu để xem xét
hiệu quả và khả năng ứng dụng trong tính toán mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã.
Với mục tiêu mô phỏng mối quan hệ hạn - mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã, mô
hình Mike – Nam được sử dụng để tính dòng chảy từ mưa theo kịch bản biến đổi khí
hậu, từ đó làm cơ sở đầu vào cho biên trên của mô hình thủy lực. Mô hình Mike 11 được
áp dụng để mô phỏng thủy lực mạng lưới sông và quá trình khuếch tán mặn cho cả
trường hợp hiện trạng và kịch bản biến đổi khí hậu. Mô hình Mike – Nam được sử dụng
để tính dòng chảy từ mưa theo kịch bản biến đổi khí hậu, từ đó làm cơ sở đầu vào cho
biên trên của mô hình thủy lực.
Sơ đồ khối (hình 2.19) thể hiện quá trình ứng dụng mô hình toán để mô phỏng hạn -
mặn ứng với kịch bản biến đổi khí hậu.
Hình 2.19 Sơ đồ ứng dụng mô hình toán mô phỏng hạn – mặn
77
2.3.4.1 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Mike - Nam
Mô hình Mike – Nam dùng để tính toán dòng chảy từ mưa. Theo đó luận án đã sử dụng
số liệu mưa ngày giai đoạn (1986 – 2005) của 14 trạm mưa trong khu vực nghiên cứu
và khu vực lân cận, bao gồm: Cẩm Thủy, Xã Là, Mai Châu, Thạch Quảng, Hồi Xuân,
Yên Châu, Tuần Giáo, Pha Đin, Sông Mã, Sơn La, Bát Mọt, Cửa Đạt. Luận án đã chia
lưu vực nghiên cứu (tính từ thượng lưu đến Cẩm Thủy (sông Mã) và trạm Cửa Đạt (sông
Chu) thành 4 lưu vực bộ phận với diện tích phân bố, các tỷ lệ diện tích thành phần và
bản đồ trọng số các tiểu lưu vực (chi tiết tại phụ lục 2.1a, b, c). Ngoài ra, số liệu bốc hơi
trong trường hợp biến đổi khí hậu được tính từ số liệu bốc hơi ngày tại trạm Thanh Hóa,
Bái Thượng và Hồi Xuân nhân với phần trăm biến đổi trong tương lai. Diễn biến biến
đổi của nhiệt độ và bốc hơi trung bình tháng trong thời kỳ nhiều năm (1992 – 2017) cho
thấy: Xu thế biến đổi của hai yếu tố này tương đồng, cùng tăng hoặc cùng giảm (hình
2.20). Vì vậy xu thế biến đổi của bốc hơi trong tương lai được tính theo sự biến đổi của
nhiệt độ theo kịch bản biến đổi khí hậu.
Hình 2.20 Diễn biến nhiệt độ, bốc hơi trung bình tháng trạm Bái Thượng
Để đánh giá chất lượng kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, luận án đã sử dụng
chỉ số NSE (Nash-Sutcliffe efficiency) [77] để so sánh, đánh giá chất lượng đường quá
78
trình tính toán và thực đo từ mô hình. Các chỉ số NSE, PBIAS, RSR được tính toán theo
các công thức (2-5, 2-6 và 2-7).
(2-5)
(2-6)
(2-7)
Trong đó:
XTD là giá trị thực đo;
là giá trị trung bình thực đo;
XTT là giá trị tính toán; n là số lượng giá trị thực đo.
Bảng 2.5 Tiêu chí đánh giá chất lượng cho các chỉ số
Xếp loại NSE RSR PBIAS
Rất tốt 0,75 < NSE ≤ 1 0 ≤ RSR ≤ 0,5 PBIAS < ± 10
Tốt 0,65 < NSE ≤ 0,75 0,5 ≤ RSR ≤ 0,6 ± 10 ≤ PBIAS < ± 15
Đạt yêu cầu 0,5 < NSE ≤ 0,65 0,6 ≤ RSR ≤ 0,7 ± 15 ≤ PBIAS < ± 25
Không đạt NSE ≤ 0,5 RSR > 0,7 PBIAS ≥ ± 25
79
Trọng số trạm mưa
Diện tích (km2)
Cẩm Thủy
Xã Là
Mai Châu
Thạch Quảng
Hồi Xuân
Yên Châu
Tuần Giáo
Pha Đin
Sông Mã
Mường Lát
4306 0,078 0,335 0,188 0,021
0,35
0,031 0,115 0,067 0,0078
0,219
Tiểu lưu vực Cẩm Thủy
Trọng số trạm mưa
Tiểu lưu vực
Xã Là
Điện Biên
Tuần Giáo
Pha Đin
Sơn La
Sông Mã
Diện tích (km2)
Xã Là 6305
0,27
0,25
0,14
0,14
0,1
0,1
Trọng số trạm mưa
Diện tích (km2)
Sông Mã
Mường Lát
Bát Mọt
Cửa Đạt
6024
0,0778
0,406
0,439
0,077
Trọng số trạm mưa
Diện tích (km2)
Pha Đin
Mường Lát
Xã Là
Mai Châu
Yên Châu
Tuần Giáo
Sông Mã
8286
0,434
0,011
0,039
0,15
0,086
0,085
0,194
Tiểu lưu vực Cửa Đạt Tiểu lưu vực Trung Sơn
Bảng 2.6 Trọng số các trạm mưa tại các lưu vực khống chế
a, Hiệu chỉnh mô hình
Luận án đã tiến hành mô phỏng, hiệu chỉnh dựa trên tập số liệu mưa, bốc hơi, dòng chảy
thời đoạn giờ giai đoạn (1996-2000) tại các trạm Xã Là, Cửa Đạt, Cẩm Thủy. Kết quả
thu được đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo (phụ lục 2.2a); Tiêu chí đánh
giá chất lượng hiệu chỉnh (bảng 2.7).
80
Bảng 2.7 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng hiệu chỉnh
NSE RSR PBIAS Mức ý nghĩa Trạm hiệu chỉnh
Rất tốt Xã Là 0,92 0,26 9,04
Đạt yêu cầu Cẩm Thủy 0,71 0,52 -16,9
Tốt Cửa Đạt 0,84 0,23 15,1
Tốt Trung Sơn 0,82 0,41 -11,7
Kết quả hiệu chỉnh mô hình cho thấy, mô hình mô phỏng cho kết quả tốt (chỉ tiêu Nash đạt từ 0,71 đến 0,92; PBIAS dao động từ - 16,9% đến 15,1% < ± 25%; RSR dao động
từ 0,23 đến 0,52 < 0,6). Bộ thông số tìm được sau quá trình hiệu chỉnh cho các tiểu lưu
vực như bảng 2.8.
Tiểu lưu
Umax Lmax CQOF CKIF CK1,2
TOF
TIF
TG CKBF
vực
Cẩm Thủy
10,0
100
0,310
279,4
49,6
0,603 0,363 0,018
1015
Xã Là
11,0
199
0,558
557,6
37,0
0,706 0,197 0,728
3987
Cửa Đạt
16,5
259
0,293
553,1
23,6
0,046
0,15
0,881
3926
Trung Sơn
10,8
101
0,597
252,1
32,8
0,937 0,035 0,109
1015
Bảng 2.8 Bộ thông số của mô hình Mike - Nam cho các tiểu lưu vực tính đến các trạm khống chế
b, Kiểm định mô hình
Sau khi hiệu chỉnh thu được bộ thông số, luận án tiến hành kiểm định bộ thông số bằng
tập số liệu độc lập thời đoạn (2001-2004). Kết quả thu được thể hiện như phụ lục 2.2b và
bảng 2.9.
81
Bảng 2.9 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng kiểm định
NSE RSR PBIAS Mức ý nghĩa Trạm hiệu chỉnh
Xã Là 0,89 0,30 10,5 Tốt
Đạt yêu cầu Cẩm Thủy 0,74 0,51 -15,8
Tốt Cửa Đạt 0,78 0,32 17,7
Tốt Trung Sơn 0,82 0,42 -12,4
Bộ thông số mô hình Mike - Nam đã được kiểm định và hiệu chỉnh đạt kết quả tốt. Do vậy có thể sử dụng để tính dòng chảy đến hồ từ mưa trong trường hợp xét đến biến đổi khí
hậu, nước biển dâng.
2.3.4.2 Lựa chọn và tính toán dòng chảy đến hồ theo kịch bản BĐKH&NBD
Một trong những biểu hiện của BĐKH là làm cho mực nước biển dâng cao. Theo số liệu
quan trắc tại các trạm hải văn dọc ven biển Việt Nam, mực nước biển trung bình ở nước
ta giai đoạn 1993-2008 vào khoảng 3 mm/năm [78], tương đương với tốc độ tăng trung
bình trên thế giới. Tại trạm Hòn Dấu, mực nước biển tăng lên 20 cm trong vòng 50 năm qua.
Quá trình mực nước biển dâng cao làm cho nước mặn xâm nhập sâu hơn vào trong sông,
đặc biệt là về mùa cạn khi lượng dòng chảy từ thượng lưu đổ về giảm mạnh. Chính điều
này đã có những tác động lớn đến đời sống và sinh hoạt của người dân. Kịch bản biến
đổi khí hậu của Bộ Tài nguyên và Môi trường năm 2016, cho thấy mực nước biển dâng
tại Việt Nam theo 4 kịch bản như bảng 2.10.
Các mốc thời gian của thế kỷ 21
Kịch bản
2030
2040
2050
2060
2070
2080
2090
2100
13
17
21
30
35
40
44
26
RCP 2.6
13
17
22
34
40
46
53
28
RCP 4.5
13
17
22
34
41
48
56
27
RCP 6.0
13
18
25
41
51
61
73
32
RCP 8.5
Bảng 2.10 Kịch bản nước biển dâng (cm) xét cho dải ven biển Việt Nam
82
Trong các kịch bản phát thải, luận án lựa chọn kịch bản phát thải RCP 4.5 và RCP 8.5
để đưa vào mô phỏng xâm nhập mặn xét trong mối quan hệ hạn – mặn. Bởi đối với hai
kịch bản này thì mức độ thay đổi của cán cân bức xạ cho thấy mức độ rõ rệt, đặc biệt
đối với kịch bản RCP 8.5 là kịch bản bất lợi nhất có thể xảy ra, với giả định là mức độ
phát thải khí nhà kính là cao nhất (8.5W/m2). Khu vực nghiên cứu nằm trong bờ biển
Hòn Dáu – Đèo Ngang, do vậy mực nước biển dâng lần lượt đối với các kịch bản trung
bình RCP4.5 và kịch bản cao RCP8.5 được trình bày trong bảng 2.11. Sự thay đổi lượng
mưa theo RCP4.5 và RCP8.5 được tính theo công thức:
XBĐKH = Xthời kỳ cơ sở + Xthời kỳ cơ sở * % biến đổi lượng mưa (theo các thời kỳ và theo các kịch bản)
Trong đó: Lượng mưa thời kỳ cơ sở được lấy là lượng mưa thực đo trung bình thời kì
(1986 – 2005) tại các trạm mưa trong lưu vực nghiên cứu; phần trăm biến đổi lượng
mưa tương ứng với các kịch bản và các thời kỳ (bảng 2.12). Trong trường hợp này, luận
án giả thiết phần trăm biến đổi mưa theo mùa tương đồng với phần trăm biến đổi mưa
theo ngày để xác định lượng mưa ngày theo kịch bản BĐKH.
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)
Các mốc thời gian của thế kỷ 21 Kịch bản 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
RCP4.5 13 17 22 27 33 39 46 53
RCP8.5 13 18 25 32 40 50 60 72
Bảng 2.12 Biến đổi lượng mưa các mùa (%) so với thời kỳ cơ sở
Kịch bản RCP4.5 Kịch bản RCP8.5
Ghi chú 2016-2035 2045-2065 2016-2035 2045-2065 Tỉnh/ Thành phố
9,8 4,6 5,6 14,6 mùa đông
-1,1 7,3 -4,9 7,0 mùa xuân
Thanh Hóa 6,5 11,1 24,1 11,6 mùa hè
22,7 34,0 13,8 36,3 mùa thu
83
Sau khi tính được lượng mưa theo BĐKH, sử dụng bộ thông số của mô hình Mike-Nam
để tính toán được dòng chảy mùa cạn đến hồ. Kết quả tính toán dòng chảy đến hồ tương ứng
với các trường hợp chi tiết tại phụ lục 2.3a và 2.3b.
2.3.4.3 Tính toán điều tiết hồ xác định lượng xả xuống hạ lưu trong điều kiện biến đổi
khí hậu, nước biển dâng.
Trong trường hợp này, giả định các thông số kỹ thuật và quá trình vận hành hồ chứa
không thay đổi trong tương lai. Biên trên của mô hình được tính tại hồ, trong đó lưu
lượng vào hồ Trung Sơn (sông Mã) được tính chuyển từ trạm Mường Lát, lưu lượng vào
hồ Cửa Đạt tính chuyển từ lưu lượng trạm Cửa Đạt. Lượng nước xả xuống hạ lưu hồ
cần được xác định, cụ thể như sơ đồ hình 2.21.
Hình 2.21 Quá trình tính toán xác định lượng nước xuống hạ lưu sau hồ chứa
84
Quá trình tính toán điều tiết qua hồ được thực hiện theo phương pháp lập bảng. Trong
đó, lượng nước đến hồ được tính từ mưa ứng với kịch bản biến đổi khí hậu bằng mô
hình Mike - Nam, lượng nước dùng tương lai (tính áp dụng cho kịch bản biến đổi khí
hậu) tăng 10,3 % so với thời kỳ hiện trạng. Tỷ lệ này tham khảo theo “Báo cáo điều
chỉnh bổ sung quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Thanh Hóa đến năm
2020 và định hướng đến năm 2030 của UBND tỉnh Thanh hóa” [79]. Lượng nước xả
xuống hạ lưu sẽ được xác định bằng tổng lượng nước xả qua nhà máy thủy điện và lượng
xả thừa theo công thức:
Qx(t) = Qx(t) + Qtb(t) (2-8)
Trong đó: Qx(t): Lưu lượng xả thừa (m3/s).
Qtb(t): Lưu lượng qua nhà máy thủy điện (m3/s).
Lượng tổn thất được xét đến trong quá trình tính điều tiết bao gồm tổn thất thấm và tổn
thất bốc hơi, trong đó: lượng tổn thất thấm được tính theo lưu lượng thấm trung bình từ
số liệu đo đạc thực tế tại hồ Cửa Đạt từ năm 2012 đến 2018, tại hồ Trung Sơn từ tháng
1 năm 2018 đến tháng 12 năm 2018. Lượng tổn thất bốc hơi được tính theo diện tích
mặt thoáng hồ và lượng bốc hơi (được tính theo số liệu bốc hơi trung bình nhiều năm
(1986 – 2005) tại trạm khí tượng Bái Thượng).
Quá trình tính toán điều tiết có tham khảo quy trình vận hành liên hồ chứa trên sông Mã
số 214/QĐ-TTg ngày 13 tháng 2 năm 2018 [80]. Theo đó, quy trình vận hành hồ chứa
vào mùa cạn căn cứ vào mực nước tối thiểu của hồ tại các thời điểm (phụ lục 2.4) để
điều tiết lượng xả xuống hạ lưu. Cụ thể, lượng nước xả xuống hạ lưu từ hồ sẽ được phụ
thuộc vào mực nước hồ ở cuối mỗi thời đoạn lớn hơn hay nhỏ hơn giá trị mực nước tối
thiểu được quy định tại quy trình vận hành. Quá trình tính toán điều tiết các hồ ứng với
các thời kì theo các kịch bản biến đổi khí hậu (bảng 2.13, 2.14).
Trong đó: Vi: Dung tích hồ chứa đầu thời đoạn t (m3);
Fh : Diện tích mặt thoáng của hồ tương ứng với Vbq (km2);
Zi : Lượng bốc hơi mặt hồ (mm);
Wb: Lượng tổn thất bốc hơi (106m3): Wb = Fh*Zi;
Wt: Lượng tổn thất thấm (106m3) được lấy trực tiếp từ tài liệu tổn thất thấm
của hồ chứa;
Wtt (106m3): Tổng lượng tổn thất: Wtt = Wb + Wt;
85
Wđến: Lượng nước đến hồ trong thời đoạn t (106m3);
Wdùng: Lượng nước yêu cầu trong thời đoạn t (106m3); Vhồ: Dung tích hồ cuối thời đoạn t (106m3);
Wx: Lượng nước xả từ hồ chứa cuối thời đoạn t (106m3).
Tác động của biển đổi khí hậu đến xâm nhập mặn được xét trong mối quan hệ hạn –
mặn theo các kịch bản thông qua việc so sánh các thời kỳ kiệt xảy ra trong thời kỳ cơ sở
(1985 -2005) với các thời kỳ tương lai ứng với điều kiện nước biển dâng. Theo đó, luận
án đã tiến hành chạy mô hình Mike 11 (HD và AD) để tính toán mức độ xâm nhập mặn
theo kịch bản biến đổi khí hậu trong khu vực nghiên cứu.
86
Vi 106m3 (2) 236,4 348,4 348,4 348,4 348,4 348,4 348,4 314,1 283,5 264,9 238,1 265,1 236,4
Tháng (1) VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI
Vbq 106m3 (3) 292,4 348,4 348,4 348,4 348,4 348,4 331,3 298,8 274,2 251,5 251,6 250,8
Fh km2 (4) 11,2 12,1 12,1 12,1 12,1 12,1 11,8 11,3 10,0 10,3 10,4 10,0
∆Zi mm (5) 143,6 120,4 118,7 96,1 107,4 105,8 79,4 64,4 90,6 78,9 111,8 143,0
Wb 106m3 (6) 1,6 1,5 1,4 1,2 1,3 1,3 0,9 0,7 0,9 0,8 1,2 1,4
Wtt 106m3 (8) 4,5 4,9 4,9 4,7 4,8 4,8 4,3 3,7 3,4 3,4 3,8 3,9
Wđến 106m3 (9) 1516,8 1856,0 1642,0 828,7 647,3 418,3 388,3 205,8 246,2 238,4 510,0 406,4
Wdùng 106m3 (10) 1211,0 1185,8 1102,1 833,3 500,7 334,5 356,8 257,0 222,8 286,3 513,6 418,8
Bảng 2.13. Tính toán điều tiết hồ Trung Sơn trường hợp kịch bản RCP 4.5 thời kì 2016 – 2035
Vhồ 106m3 (13) 236,4 348,4 348,4 348,4 277,7 348,4 348,4 348,4 292,9 311,1 259,7 253,3 236,4
Wx 106m3 (14) 193,7 670,1 540,0 66,0 141,9 83,8 31,5 4,3 5,2 3,4 2,8 4,5
Wt 106m3 (7) 2,9 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,3 3,0 2,5 2,6 2,7 2,5 87
∆V
Fh km2 (4) 22,4
30,2
30,7
30,7
30,7
30,7
30,0
28,4
25,0
26,4
24,9
Vi 106m3 (2) 268,3 995,3 1062,0 1062,0 1062,0 1062,0 1062,0 979,4 872,4 741,2 743,6 731,5 268,3
Tháng (1) VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI
Vbq 106m3 (3) 631,8 1028,6 1062,0 1062,0 1062,0 1062,0 1020,7 925,9 806,8 742,4 737,5 499,9
19,2
∆Zi mm (5) 143,0 143,6 120,4 118,7 96,1 107,4 105,8 79,4 78,9 64,4 90,6 111,8
Wb 106m3 (6) 3,2 4,3 3,7 3,6 3,0 3,3 3,2 2,3 2,0 1,7 2,3 2,1
Wtt 106m3 (8) 4,2 5,3 5,8 7,0 7,2 7,4 6,7 2,8 2,2 2,2 2,8 4,3
Wđến 106m3 (9) 1034,9 1136,2 784,8 532,9 325,1 212,5 146,1 99,6 199,2 118,2 265,2 342,9
Wdùng 106m3 (10) 312,2 788,4 648,1 377,6 270,0 174,9 235,3 209,5 203,7 249,2 277,7 526,0
Vhồ 106m3 (13) 268,3 878,6 1062,0 1062,0 1062,0 1062,0 1062,0 932,5 781,4 728,7 556,2 492,9 268,3
Bảng 2.14. Tính toán điều tiết hồ Cửa Đạt trường hợp kịch bản RCP 8.5 thời kì 2046 - 2065
Wx 106m3 (14) 112,5 164,4 136,7 155,3 55,1 37,6 40,2 41,2 48,2 41,5 50,8 183,1
Wt 106m3 (7) 0,96 0,99 2,12 3,40 4,29 4,15 3,51 0,58 0,19 0,48 0,52 2,12 88
Từ kết quả tính toán điều tiết hồ ở bảng 2.13 và 2.14 cho thấy: Lượng nước xả xuống hạ
lưu hồ chứa ở mùa lũ lớn hơn rất nhiều so với mùa cạn ở cả hai kịch bản RCP 4.5 và
RCP8.5. Về mùa cạn lượng nước xả từ hồ nhỏ, lượng xả tháng 3 (thời kỳ có độ mặn
điển hình trong chuỗi số liệu thực đo) ở kịch bản RCP 4.5 là 5,2.106 (m3), RCP 8.5 là
48,2.106 (m3). Như vậy lượng xả ở kịch bản RCP 8.5 lớn hơn so với kịch bản RCP4.5.
Điều này có thể lí giải bằng việc xu thế tăng lượng mưa ở kịch bản RCP8.5 (24,1%) lớn
hơn rất nhiều so với lượng mưa ở kịch bản RCP 4.5 (6,5%). Chính vì vậy, lượng xả từ
hồ sẽ tăng nhiều hơn ở kịch bản RCP 8.5 vì lượng nước dùng được giả thiết là không
thay đổi ở các kịch bản. Biên lưu lượng đầu vào để mô phỏng là giá trị Qxả tháng 3 (thời
kỳ điển hình) tại hồ Cửa Đạt và hồ Trung Sơn.
2.3.4.4 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Mike 11
a, Đối với trường hợp hiện trạng: Trường hợp này tính toán đối với thời kì cơ sở (1986
– 2005), khi đó các hồ chứa chưa đi vào hoạt động nên trường hợp này khi mô phỏng
không xét đến tác động của hồ chứa. Các điều kiện tính toán cụ thể như sau:
Biên trên (biên lưu lượng): Nghiên cứu sử dụng số liệu lưu lượng ngày thực đo thời kỳ
(1986 – 2005) tại các trạm: Cẩm Thủy (sông Mã), Cửa Đạt (sông Chu), Thạch Lâm
(sông Bưởi), Hòa Thuận (sông Báo Văn). Do trên thượng nguồn lưu vực sông Mã trạm
đo lưu lượng là không nhiều, hơn nữa đây là những vị trí mà số liệu phản ánh tính đại
biểu của đặc trưng nguồn nước trên các nhánh sông, thể hiện được mức độ đồng nhất
của các chuỗi số liệu trong thời kì mô phỏng. Đồng thời số liệu quan trắc mực nước liên
tục, không bị gián đoạn nên đảm bảo độ tin cậy.
Biên dưới (biên mực nước và biên mặn): Số liệu mực nước giờ thời kì (1986 – 2005)
quan trắc tại các trạm: Hoằng Tân (sông Mã), Lạch Trường (cửa sông Lạch Trường),
Lạch Sung (cửa sông Lèn). Đây là những vị trí có số liệu thực đo ngay gần các cửa sông,
phản ánh khách quan quy luật biến đổi của độ mặn. Biên mặn: Với các biên trên thì coi
độ mặn bằng không; đối với các biên dưới thì lấy độ mặn thực đo tại các trạm Hoằng
Tân, Lạch Sung, Lạch Trường.
Điều kiện hệ thống: Trên hệ thống sông Mã đã xây dựng khá nhiều trạm bơm, nhưng
do sông bị nhiễm mặn nên không phát huy được hết hiệu suất của công trình. Việc bơm
89
nước còn phụ thuộc vào từng đoạn sông, từng thời đoạn. Vì vậy, nghiên cứu chỉ đưa vào
mô phỏng hệ thống các trạm bơm điển hình dọc sông có công suất lớn [81] (phụ lục
2.5). Bài toán mô phỏng trong trường hợp giả sử không có hệ thống đê và công trình
ngăn mặn ven biển.
Tài liệu mặt cắt ngang: Trong tính toán mô hình 1 chiều, từ hệ thống mặt cắt và mạng
lưới của những nghiên cứu trước đây, trong phạm vi nghiên cứu của luận án đã xem xét
bỏ qua sông Cầu Chày (lưu lượng dòng chảy rất nhỏ hầu như không có vai trò ảnh hưởng
lớn tới khả năng khai thác sử dụng nước vào mùa kiệt) và sông Yên, sông Bạng (do
không nằm trong phạm vi nghiên cứu của luận án). Hệ thống mặt cắt ngang trong luận
án sử dụng cụ thể như bảng 2.15.
STT
Tên sông
Giới hạn mặt cắt
Số mặt cắt
Sông Mã
Cẩm Thủy – Cửa Hới
58
1
Sông Bưởi
Thạch Lâm – Nhập lưu sông Mã
44
2
Sông Chu
Cửa Đạt – Nhập lưu sông Mã
56
3
Sông Lèn
Cửa phân lưu sông Mã – Lạch Sung
119
4
Sông Hoạt
Hòa Thuận – Nhâp lưu sông Lèn
57
5
Kênh De
Cửa phân lưu sông Lèn – nhập lưu sông L Trường
48
6
S.L.Trường
Cửa phân lưu sông Mã – Lạch Trường
17
7
Bảng 2.15 Thống kê số liệu mặt cắt ngang
Hình 2.22 Sơ đồ mô phỏng mạng lưới sông trong MIKE 11 trường hợp hiện trạng
90
b, Đối với kịch bản biến đổi khí hậu: Kịch bản này mô phỏng có xét đến hồ chứa. Ở đây,
luận án đưa vào hai hồ chứa có dung tích lớn điển hình: hồ Cửa Đạt trên sông Chu (bao
gồm lượng nước xả từ hồ thủy điên Hủa Na xuống), hồ Trung Sơn trên sông Mã. Thông
thường theo quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh cũng như cả nước thì
giai đoạn quy hoạch thường là 5 năm, 10 năm và định hướng trong 20 năm tới hoặc tối
đa là 30 năm. Vì vậy, trong kịch bản biến đổi, luận án chỉ xét đến thời kì (2016-2035)
và (2046 – 2065) mà không tính toán các giai đoạn về sau để có cơ sở tin cậy và phù
hợp với quy hoạch phát triển kinh tế xã hội của vùng nghiên cứu trong giai đoạn hiện
nay. Các bước tính toán thể hiện như sơ đồ hình 2.23.
Hình 2.23 Sơ đồ các bước tính toán biên trên mô hình kịch bản BĐKH
Biên trên (biên lưu lượng): Đối với trường hợp này, biên trên là lưu lượng ra khỏi hồ
chứa Cửa Đạt (sông Chu), hồ Trung Sơn (sông Mã) thông qua quá trình tính toán điều
tiết hồ với hình thức điều tiết năm và được tính trung bình thời kì ứng với từng kịch bản
với giả định các thông số kỹ thuật cũng như quá trình vận hành hồ chứa không thay đổi
trong tương lai.
91
Biên dưới (biên mực nước và biên mặn): Số liệu mực nước giờ thời kì cơ sở (1986 –
2005) quan trắc tại các trạm: Quảng Châu (sông Mã), Lạch Trường (cửa sông Lạch
Trường), Lạch Sung (cửa sông Lèn) và căn cứ vào sự tăng giảm mực nước của các thời
kì đối với từng loại kịch bản. Biên mặn: Với các biên trên, luận án coi độ mặn bằng
không, độ mặn tại cửa Hới, cửa Lạch Trường và cửa Lạch Sung được giả định trong
tương lai là không đổi so với trường hợp hiện trạng.
Điều kiện hệ thống: Trong nghiên cứu đưa vào mô phỏng hệ thống các trạm bơm điển
hình dọc sông có công suất lớn, với giả thiết trong tương lai công suất trạm bơm không
thay đổi (như trường hợp hiện trạng) và cũng giả sử trong trường hợp không có đê và
công trình ngăn mặn.
Hình 2.24 Sơ đồ mô phỏng mạng lưới sông trong Mike 11 kịch bản BĐKH
Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Mike 11 – HD
Nghiên cứu sử dụng chuỗi số liệu thời kì (1986 – 2005) để mô phỏng mối quan hệ hạn
- mặn cho trường hợp hiện trạng. Luận án lấy giá trị dòng chảy trung bình cả thời kỳ để
tiến hành mô phỏng hạn – mặn theo kịch bản cơ sở thông qua mô hình Mike 11.
Qua số liệu mặn được thống kê từ năm (1990 – 2016) cho thấy: càng về sau điểm đo
mặn càng đo được những giá trị mặn lớn hơn cùng kỳ năm trước. Thậm chí, giá trị đỉnh
mặn xuất hiện gần như có sự vượt bậc trong những năm gần đây. Đặc biệt, năm 2010,
92
độ mặn cao nhất lên đến 22,7‰ tại hầu hết các vị trí cách cửa sông 7km – 9km. Bên
cạnh đó, giá trị đỉnh mặn qua các năm biến đổi khá phức tạp theo thời gian. Ví như trên
sông Lèn, sự xuất hiện đỉnh mặn không đồng nhất và khó quan trắc. Qua thống kê cho
thấy: năm 2003, 2009, 2010 và 2011 là những năm có giá trị mặn tương đối lớn trên tất
cả các nhánh sông: Sông Mã (13‰ tại Nguyệt Viên); sông Lạch Trường (8‰ tại Vạn
Ninh); sông Lèn (25,8‰ tại Cầu De). Xét trung bình trong 26 năm số liệu quan trắc cho
thấy vùng đồng bằng ven biển sông Mã bị xâm nhập mặn với mức độ ngày càng trầm
trọng hơn, đặc biệt trong mùa cạn làm ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động dân sinh kinh tế
trên lưu vực. Do vậy nghiên cứu lựa chọn năm 2003 dùng để hiệu chỉnh và 2009, 2010
và 2011 để kiểm định mô hình.
Sai số giữa mực nước tính toán và thực đo trong bước hiệu chỉnh mô hình được đánh
giá theo chỉ số Nash-Sutcliffe.
(2-9)
Trong đó: Hobs,i : Mực nước thực đo tại thời điểm thứ i; Hsim,i: Mực nước tính toán tại
thời điểm thứ i; : Mực nước thực đo trung bình các thời đoạn.
Hiệu chỉnh mô đun thủy lực
Các thông số thủy lực được điều chỉnh chủ yếu là hệ số nhám lòng dẫn và điều kiện ban
đầu. Điều kiện ban đầu trong lần chạy đầu tiên được xác định dựa trên mực nước, lưu
lượng tại các trạm thủy văn từ đó nội suy tuyến tính cho các mặt cắt còn lại. Đối với các
lần chạy sau, điều kiện ban đầu được xác định bằng cách lấy toàn bộ trạng thái thủy lực
ở bước thời gian trước đó làm điều kiện ban đầu, tính năng này được tích hợp trong mô
hình và như vậy có thể dễ dàng xác định được điều kiện ban đầu cho mỗi lần tính toán.
Đối với hệ số nhám, việc điều chỉnh có thể tự động, tuy nhiên trong thực tế đối với vùng
nghiên cứu thì hệ số nhám được chỉnh theo thứ tự, ban đầu là xác định sơ bộ hệ số nhám
căn cứ vào địa hình lòng dẫn của từng đoạn sông, tiếp theo tiến hành thay đổi thủ công
với hàm mục tiêu là sự phù hợp giữa mực nước, lưu lượng tính toán và thực đo tại các
vị trí kiểm tra với các vị trí thượng lưu và hạ lưu khác nhau.
93
Qua tính toán sơ bộ cho thấy độ nhạy đối với hệ số nhám như sau: khi tăng nhám hạ lưu
thì đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại các khu vực trạm kiểm tra hạ lưu
hầu như bị lệch pha và tăng biên độ do sự ảnh hưởng của triều bị giảm đi trong khi dòng
trong sông tác động mạnh hơn và ngược lại. Khu vực có biến đổi mạnh nhất về dao động
và biên độ mực nước khi thay đổi hệ số nhám thượng và hạ lưu là đoạn Quảng Châu
(sông Mã) ngược lên khoảng 22 km, cửa Lạch Trường ngược lên 8 km và 13 km về cửa
Lạch Sung trên sông Lèn. Các sông khác có thay đổi nhưng không đáng kể. Với việc lựa
chọn chuỗi tài liệu từ 2/4/2003 đến 16/4/2003 để tiến hành hiệu chỉnh mô hình, kết quả
hiệu chỉnh tại các trạm thủy văn cơ bản được thể hiện trong bảng 2.16 (đường quá trình
mực nước tính toán và thực đo tại các vị trí chi tiết tại phụ lục 2.6a)
Bảng 2.16 Kết quả hiệu chỉnh mực nước năm 2003 tại các trạm thủy văn
Trạm Chỉ số Đánh Sông STT hiệu chỉnh Nash ∆Hchân (m) ∆Hđỉnh (m) giá
Hàm Rồng Mã 0,90 0,07 0,009 Rất tốt 1
Nguyệt Viên Mã 0,94 0,08 0,013 Rất tốt 2
Cụ Thôn Lèn 0,83 0,23 0,035 Rất tốt 3
Phà Thắm Lèn 0,91 0,05 0,032 Rất tốt 4
Cự Đà Lạch Trường 0,93 0,05 0,017 Rất tốt 5
Hoàng Hà Lạch Trường 0,97 0,08 0,05 Rất tốt 6
Nhận xét: Các kết quả so sánh giữa kết quả tính toán bằng mô hình thủy lực với số liệu
thực đo đều cho thấy đường quá trình mực nước tính toán khá phù hợp với đường quá
trình mực nước thực đo tại tất cả các trạm thủy văn kiểm tra. Chu kỳ dao động trùng pha
nếu không kể đến khoảng thời gian mất ổn định do điều kiện ban đầu. Chỉ tiêu Nash cho
các trạm thủy văn kiểm tra ở vùng không ảnh hưởng triều gồm: trạm Cự Đà (sông Lạch
Trường), trạm Cụ Thôn (sông Lèn) nằm ở khoảng 0,83 – 0,93. Đường quá trình mực
nước tại trạm Cụ Thôn có sai số lệch đỉnh lớn hơn so với các vị trí trạm kiểm tra khác
94
nhưng vẫn nằm trong sai số cho phép. Điều này có thể do trạm Cụ Thôn cách cửa Lạch
Sung khoảng 18 km, không nằm trong khu vực có biến đổi mạnh nhất về dao động và
biên độ mực nước khi thay đổi hệ số nhám thượng và hạ lưu. Chính vì vậy trong quá
trình hiệu chỉnh đã thay đổi độ nhám nhiều lần nhưng đường quá trình mực nước không
thay đổi đáng kể. Tại các trạm thủy văn kiểm tra vùng ảnh hưởng triều gồm: trạm Hàm
Rồng, Nguyệt Viên (sông Mã); Hoàng Hà (sông Lạch Trường); trạm Phà Thắm (sông
Lèn) chỉ tiêu Nash nằm trong khoảng 0,90 – 0,97. Kết quả so sánh giữa đường quá trình
mực nước tính toán và thực đo cũng khá phù hợp. Sai số lệch đỉnh với mực nước lớn
nhất của các trạm cũng đảm bảo tiêu chuẩn cho phép dưới 10%. Qua đó mà hệ số nhám
được lựa chọn là các hệ số thay đổi theo khu vực từ thượng lưu đến hạ lưu, cụ thể tương
ứng với các nhánh sông như bảng 2.17.
Bảng 2.17 Hệ số nhám sau hiệu chỉnh năm 2003 trên hệ thống sông Mã
TT Tên Sông Giới hạn đoạn sông Độ nhám
Kênh De Cửa phân lưu s. Lèn – nhập lưu sông L.Trường 0,018-0,023 1
Báo Văn Cống Tứ Thôn – Nhập lưu sông Lèn 0,019-0,024 2
Nhập lưu sông Mã – Lèn 0,024-0,025
Lèn Lèn – Cụ Thôn 0,011-0,024 3
Giao với Kênh De – Cửa Sông Lèn 0,01-0,02
Thạch Lâm – Kim Tân 0,025 - 0,03 Bưởi 4 Kim Tân –Nhập lưu sông Mã 0,022-0,025
Cửa Đạt – Bái Thượng 0,028-0,031
Chu Bái Thượng – Xuân Khánh 0,022-0,025 5
Xuân Khánh – Nhập lưu sông Mã 0,018-0,025
6 L. Trường Phân lưu sông Mã – cửa sông L. Trường 0,014-0,022
Cẩm Thủy – Lý Nhân 0,025-0,027
7 Mã Lý Nhân – Giao cắt sông Chu 0,012-0,03
Giao cắt sông Chu – Quảng Châu 0,01-0,012
Như vậy bộ thông số thủy lực chấp nhận được và để có sự ổn định của mô hình cần tiến
hành kiểm đinh lại bộ thông số.
95
Kiểm định mô đun thủy lực
Sau khi tiến hành hiệu chỉnh mô hình đạt yêu cầu, luận án tiến hành kiểm định mô hình
dựa trên tập số liệu độc lập: Lưu lượng ngày, mực nước ngày và độ mặn năm 2009, 2010
và 2011 tại các trạm Giàng, Hàm Rồng, Nguyệt Viên (Sông Mã); trạm Cụ Thôn, Yên Ổn,
Phà Thắm (Sông Lèn); trạm Cự Đà, Vạn Ninh, Hoàng Hà (sông Lạch Trường). Kết quả kiểm
định mô hình tại các vị trí trên các sông như bảng 2.18, 2.19 và 2.20 (đường quá trình
mực nước thực đo và tính toán quá trình kiểm định chi tiết tại phụ lục 2.6b)
Kết quả kiểm định tại các vị trí kiểm tra trên sông Lèn cho thấy, sai số lệnh đỉnh giữa
đường quá trình mực nước thực đo và tính toán lớn hơn so với các vị trí kiểm tra trên
sông Mã và sông Lạch Trường. Điều này có thể lí giải bởi trên sông Lèn, đoạn đầu lòng
sông hẹp, không có bãi bồi, đoạn từ cầu Lèn tới cửa sông có bãi bồi hẹp, chiều rộng
trung bình 150km. Từ cầu Lèn tới cửa sông về mùa kiệt sông bị ảnh hưởng thuỷ triều
mạnh nên đường quá trình mực nước thực đo của các vị trí càng gần cửa biển càng chịu
sự chi phối của thủy triều (ví như trạm Phà Thắm cách cửa biển 9 km).
Bảng 2.18 Kết quả chỉ số Nash tại các trạm thủy văn kiểm định HD năm 2009
Sông Đánh giá STT Trạm kiểm tra Hđỉnh (m) Chỉ số Nash Hchân (m)
Giàng Mã 0,217 0,098 0,80 Rất tốt 1
Hàm Rồng Mã 0,172 0,214 0,91 2 Rất tốt
Nguyệt Viên Mã 0,194 0,096 0,91 3 Rất tốt
Cụ Thôn Lèn 0,173 0,251 0,88 4 Rất tốt
Yên Ổn Lèn 0,223 0,154 0,89 5 Rất tốt
Phà Thắm Lèn 0,175 0,257 0,87 6 Rất tốt
Cự Đà 0,191 0,212 0,90 7 Rất tốt
Vạn Ninh 0,096 0,182 0,90 8 Rất tốt
Hoàng Hà 0,068 0,197 0,88 9 Rất tốt Lạch Trường Lạch Trường Lạch Trường
96
Bảng 2.19 Kết quả chỉ số Nash tại các trạm thủy văn kiểm định HD năm 2010
STT Sông Đánh giá Trạm kiểm định Hđỉnh (m) Chỉ số Nash Hchân (m)
1 Giàng Mã 0,281 0,007 0,97 Rất tốt
2 Hàm Rồng Mã 0,235 0,006 0,98 Rất tốt
3 Nguyệt Viên Mã 0,092 0,013 0,98 Rất tốt
4 Yên Ổn Lèn 0,171 0,213 0,96 Rất tốt
5 Phà Thắm Lèn 0,064 0,038 0,95 Rất tốt
6 Cự Đà Lạch Trường 0,431 0,132 0,97 Rất tốt
7 Vạn Ninh Lạch Trường 0,167 0,045 0,98 Rất tốt
8 Hoàng Hà Lạch Trường 0,097 0,028 0,88 Rất tốt
Bảng 2.20 Kết quả chỉ số Nash tại các trạm thủy văn kiểm định HD năm 2011
Trạm kiểm Chỉ số STT Sông Đánh giá định Hđỉnh (m) Nash Hchân (m)
1 Hàm Rồng Mã 0,085 0,097 0,80 Rất tốt
Nguyệt 2 Mã 0,181 0,223 0,85 Rất tốt Viên
3 Phà Thắm Lèn 0,238 0,017 0,83 Rất tốt
4 Cự Đà Lạch Trường 0,243 0,175 0,85 Rất tốt
5 Hoàng Hà Lạch Trường 0,126 0,231 0,87 Rất tốt
Nhận xét: Các so sánh giữa kết quả tính toán bằng mô hình thủy lực với số liệu thực đo tại các trạm thủy văn kiểm tra cho kết quả tương tự như trong giai đoạn hiệu chỉnh.
Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại một số trạm kiểm tra khá phù hợp.
Đường quá trình mực nước tính toán tại các trạm phía thượng không ảnh hưởng của
triều bám sát đường quá trình thực đo với chỉ số Nash khoảng 0,80 – 0,90. Chu kỳ dao
động trùng pha nếu không kể đến khoảng thời gian mất ổn định do điều kiện ban đầu.
97
Tại các trạm biên dưới, bị ảnh hưởng của thủy triều (gồm có các trạm Hàm Rồng, Nguyệt
Viên trên sông Mã; trạm Vạn Ninh, Hoàng Hà trên sông Lạch Trường; trạm Phà Thắm
trên sông Lèn), kết quả so sánh giữa đường mực nước tính toán và thực đo cũng khá phù
hợp với chỉ số Nash khoảng 0,87 – 0,98.
Hiệu chỉnh và kiểm định mô đun khuếch tán
Với mô đun khuếch tán lan truyền mặn, việc điều chỉnh các thông số khuếch tán (D)
cũng tùy thuộc vào đặc điểm dòng chảy và địa hình tại các sông. Thông số khuếch tán
D được tính dựa vào công thức sau: 𝐷 = 𝑎. 𝑉𝑏 (2-10)
Trong đó: D: thông số khuếch tán; a: hệ số khuếch tán; b: số mũ khuếch tán; V: lưu tốc
dòng chảy.
Quá trình phân tích độ nhạy tham số mô hình, còn phải xem xét thay đổi trị số a và b
cho phù hợp bởi chúng là các hệ số có tính chất quyết định đến sự thay đổi giá trị thông
số khuếch tán theo 2 dạng phân lớp và không phân lớp.
Với trường hợp không có sự phân lớp (coi quá trình truyền tải và khuếch tán vật chất là
đồng nhất theo phương thẳng đứng), kết quả phân tích độ nhạy cho thấy thông số D
không có tác động đáng kể đến quá trình truyền tải khuếch tán chất. Trường hợp có phân
2 lớp gồm lớp mặt và đáy cho thấy sự thay đổi khác biệt nhanh chóng của các giá trị
tính toán, trong đó thông số khuếch tán lớp mặt lớn hơn lớp đáy. Dựa trên các đánh giá
thu được qua những lần điều chỉnh sơ bộ ban đầu cho từng dạng (phân lớp và không
phân lớp) việc điều chỉnh mô đun khuếch tán sau đó được tiến hành song song cho cả 2
lớp nhằm tìm ra bộ thông số phù hợp giảm thiểu thời gian hiệu chỉnh cũng như các sai
số trong quá trình tính toán.
Dựa trên bộ thông số thủy lực đã hiệu chỉnh và kiểm định, tiến hành tích hợp mô đun
khuếch tán và hiệu chỉnh mô đun này cho thời kỳ từ 2/4/2003 đến 16/4/2003 tại các trạm
thủy văn kiểm tra trên sông Mã (trạm Hàm Rồng, Nguyệt Viên); trên sông Lèn (trạm
Yên Ổn, Phà Thắm); trên sông Lạch Trường (trạm Vạn Ninh, Hoàng Hà). Đây là thời
đoạn của một con triều trong thời kỳ thường kiệt nhất, đồng thời là thời kỳ có nhu cầu
nước tăng cao trong năm trên lưu vực. Mạng lưới tính toán thủy lực được sử dụng toàn
98
bộ cho mạng lưới tính toán khuyếch tán lan truyền mặn. Trong đó vị trí các trạm kiểm
tra mực nước cũng đồng thời là trạm kiểm tra giá trị độ mặn.
Chỉ tiêu đánh giá dựa trên sai số về thời gian xuất hiện giá trị đỉnh mặn và hệ số Nash.
Dưới đây là bảng kết quả đánh giá sai số và chênh lệch giá trị đỉnh, chân mặn, thời gian
xuất hiện đỉnh tại các vị trí kiểm tra trên khu vực nghiên cứu (bảng 2.21). Hình vẽ biểu
thị kết quả độ mặn giữa tính toán và thực đo quá trình hiệu chỉnh chi tiết tại phụ lục 2.7a.
Bảng 2.21 Kết quả hiệu chỉnh mô đun khuếch tán
Độ mặn Sông Mã Sông Lèn Sông Lạch Trường
Chỉ tiêu Hàm Nguyệt Yên Phà Vạn Hoàng Năm Trạm đánh giá Rồng Viên Ổn Thắm Ninh Hà
∆ lệch đỉnh (‰) 0,24 4,65 3,5 2,5 0,64 1
∆ lệch chân (‰) 0,1 0,01 1,61 0,56 2,28 0,6 Hiệu chỉnh ∆ t đỉnh (h) 0 1 2 2 2 2 2003
Nash-Sutcliff 0,80 0,73 0,82 0,81 0,79 0,70
Nhận xét: Kết quả tính toán lan truyền mặn cho thấy: hầu hết tại các vị trí kiểm tra, quá
trình độ mặn tính toán và thực đo tại hầu hết các vị trí nhìn chung khá phù hợp. Các
thông số cho mô đun khuếch tán đều nằm trong phạm vi cho phép của mô hình và có
tính chất đặc trưng cho từng đoạn sông, từng cửa sông. Đỉnh mặn tính toán và thực đo
có sự phù hợp tốt, thời gian xuất hiện đỉnh tính toán không chênh lệch nhiều so với thời
gian xuất hiện đỉnh mặn thực đo. Riêng tại vị trí Nguyệt Viên (sông Mã) và Yên Ổn
(sông Lèn) sai số lệch đỉnh dao động từ 3,5‰ đến 4,65‰. Đây là những vị trí có sai số
lệch đỉnh tương đối lớn so với các vị trí khác. Bởi lẽ, đây là những vị trí thuộc vùng
sông ảnh hưởng triều và xâm nhập mặn rất mạnh. Điều này do sự tương tác giữa dòng
trong sông và dòng triều từ biển vào trong khi các hoạt động sản xuất sinh hoạt tại khu
vực hạ lưu sông Mã lại diễn ra một cách liên tục và mạnh mẽ. Đồng thời trong quá trình
hiệu chỉnh vẫn còn chưa xét đến các điều kiện ban đầu có ảnh hưởng khác như gió và
các thay đổi về địa hình lòng dẫn chưa cập nhật tới thời gian gần đây. Vì vậy kết quả
99
tính toán hiệu chỉnh về biên độ còn chưa được tốt, tuy nhiên kết quả này vẫn có giá trị
khoa học cao có thể tiếp tục sử dụng tính toán cho các kịch bản.
Kết quả tính toán cũng cho thấy: chỉ tiêu Nash cho các trạm đo mặn trên sông Mã đạt
giá trị tương đối tốt và nằm trong khoảng 0,73 – 0,80; tại sông Lạch Trường cũng đạt
được kết quả từ khoảng 0,70 – 0,79; tại sông Lèn đạt kết quả tương đối tốt khoảng 0,81
– 0,82. Còn trên sông Lạch Trường chỉ ở mức đạt yêu cầu, với độ mặn tính toán tại các
vị trí này nhỏ bất thường so với các vị trí trên sông Mã, sông Lèn có cùng khoảng cách
tới biển. Nguyên nhân hiện tại có thể do địa hình lòng dẫn chưa được cập nhật và các
hoạt động dân sinh kinh tế tác động tới tài nguyên nước trên lưu vực gây ảnh hưởng đến
tình hình xâm nhập mặn. Từ đó luận án đề xuất lựa chọn bộ thông số đã được kiểm định
và hiệu chỉnh là bộ thông số phù hợp để tiếp tục tính toán và kiểm định cho các năm
khác nhau nhằm phục vụ cho bài toán dự báo và cảnh báo. Các giá trị a, b, D được chi
tiết cho từng đoạn và nhánh sông cụ thể như bảng 2.22.
Lớp trên mặt
Lớp dưới đáy
Sông
Vị trí
a1
b1 D1min D1max
a2
b2 D2min D2max
Kênh De
0
45
5
400
35
4
30
100
45
Kênh De
6572
45
5
400
35
4
30
100
45
Sông Lèn
0
200
5
400
100
4
80
250
200
Sông Lèn
500
500
5
700
400
4
250
550
400
Sông Lèn
17961
1000 5
1200
900
4
800
1000
900
Sông Lèn
29130
1000 5
1200
890
4
700
1000
800
2000 5
1500
2500
1000 4
800
Sông Lèn
37600
1400
Sông Mã
0
150
5
400
85
4
70
250
85
Sông Mã
59172
350
5
550
150
4
85
400
150
Sông Mã
73038
900
5
1100
550
4
200
750
400
Sông Mã
89255
800
5
1000
650
4
250
900
600
S.Lạch trường 0
150
5
250
50
4
35
200
80
S.Lạch trường 10906
350
5
450
100
4
75
350
150
S.Lạch trường 23395
80
5
200
65
4
30
200
55
S.Lạch trường 13652
500
5
750
300
4
100
550
250
Bảng 2.22 Giá trị các thông số khuyếch tán sau khi hiệu chỉnh
100
Trong đó, thông số D trên sông Mã từ ngã ba Bông tới Cẩm Thủy nằm trong khoảng
100 - 550 m2/s, khu vực hạ lưu từ 400 -1100 m2/s; sông Lèn từ Phà Thắm tới ngã ba
Bông từ 800 - 1200 m2/s, vùng gần biển từ 1500 - 2500 m2/s; sông Lạch Trường khu
vực thượng lưu từ 150 - 750 m2/s và hạ lưu từ 55 - 200m2/s. Các vị trí và đoạn sông khác
được mô hình tự định nghĩa là giá trị ban đầu đã đặt cho toàn hệ thống.
Kết quả kiểm định mô đun khuếch tán
Sau khi hiệu chỉnh, các thông số khuếch tán tiếp tục được đưa vào để kiểm định cho các
năm 2010 và 2011. Đây là những năm xảy ra hạn – mặn điển hình trên khu vực nghiên
cứu. Kết quả kiểm định tại các trạm thủy văn thể hiện như bảng 2.23. Đường quá trình
độ mặn tính toán và thực đo tại phụ lục 2.7b.
Bảng 2.23 Kết quả kiểm định mô đun khuếch tán
Độ mặn Sông Mã Sông Lèn Sông Lạch Trường
Năm Trạm Chỉ tiêu đánh giá Hàm Rồng Nguyệt Viên Yên Ổn Phà Thắm Vạn Ninh Hoàng Hà
∆ lệch đỉnh (‰) 0,55 0,27 1,9 1,23 2,3 2,2
∆lệch chân (‰) 0,16 0,2 0,2 0,6 1 0,06
∆ t đỉnh (h) 1 2 1 2 2 3 Kiểm định 2010
Nash-Sutcliff 0,63 0,79 0,71 0,75 0,8 0,61
∆ lệch đỉnh (‰) 1,9 1,23 2,3 1,5 4,7
∆lệch chân (‰) 0,2 0,2 0,6 0 0.23
∆ t đỉnh (h) 2 1 2 2 3 Kiểm định 2011
Nash-Sutcliff 0,89 0,87 0,92 0,75 0,78
Nhận xét: Chỉ tiêu Nash cho các trạm đo mặn trên sông Mã đạt giá trị tương đối tốt nằm
trong khoảng 0,63 – 0,80; tại sông Lèn cũng đạt được kết quả tương đối tốt từ khoảng
0,71 – 0,79; tại sông Lạch Trường chỉ tiêu Nash đạt kết quả tương đối chấp nhận được
khoảng 0,61 – 0,75. Bộ thông số của mô hình mô phỏng khu vực nghiên cứu đã được
hiệu chỉnh cho tháng 3/2003 và kiểm nghiệm bằng số liệu thực đo của tháng 3/2009,
3/2010, 3/2011. Qua đó một số kết luận như sau:
101
+ Mô hình mô phỏng thủy lực và lan truyền mặn về mùa kiệt của hệ thống sông Mã cho
kết quả tốt, thông qua kết quả đánh giá sai số về chỉ tiêu Nash, chênh lệch chân mặn,
đỉnh mặn, thời gian xuất hiện giá trị đỉnh mặn.
+ Quá trình triều và mặn xảy ra đồng pha, đỉnh mặn xuất hiện trùng với đỉnh triều, thời
gian xuất hiện đỉnh mặn giữa tính toán và thực đo nhìn chung lệch 2-3 giờ.
+ Qua kết quả tính toán thủy lực và truyền mặn cho thấy, hầu hết tại các vị trí kiểm tra
quá trình mực nước giữa tính toán và thực đo tương đối phù hợp, quá trình mặn tính
toán và thực đo tại hầu hết các trạm kiểm tra nhìn chung khá tốt.
+ Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định bộ thông số của mô hình cho hai mô đun thủy lực và
lan truyền mặn cho thấy sự mô phỏng khá phù hợp với quan trắc và kết quả này sẽ được
sử dụng để tính toán các bước tiếp theo.
2.4 Cơ sở phân vùng hạn – mặn
2.4.1 Tiêu chí phân vùng hạn – mặn
Việc phân vùng hạn – mặn trong phạm vi nghiên cứu của luận án dựa trên tiêu chí mức
độ hạn – mặn và tiêu chí thích ứng.
Đối với tiêu chí mức độ mặn được xác định thông qua sự biến đổi của các tổ hợp hạn –
mặn theo không gian và thời gian trong cả trường hợp hiện trạng và kịch bản biến đổi
khí hậu ứng với các trường hợp thiếu hụt nguồn nước thượng nguồn. Đối với từng tổ
hợp hạn – mặn cho phép xác định được độ mặn tại các vị trí quan trắc và vị trí các cống
dọc sông, làm căn cứ để phân cấp mức độ hạn – mặn.
Theo quan điểm truyền thống, thường phân mức độ hạn hán thành 05 cấp: (1) Bắt đầu
thiếu nước ứng với ; (2) Hạn nhẹ ứng với ; (3) Hạn
vừa ứng với ; (4) Hạn nặng ứng với ; (5) Hạn rất
nặng ứng với.
Kết hợp giữa quan điểm truyền thống và quan điểm mới về khai thác sử dụng nước, NCS tiến hành tổ hợp hạn – mặn theo các cấp độ tương ứng với tần suất thiết kế nguồn
nước và độ mặn (bảng 2.24). Trong đó, việc phân cấp độ mặn thành 05 cấp: S < 1‰, 1
≤ S ≤ 4‰, 4‰ < S ≤ 10‰, 10‰ < S ≤ 18‰, S ≥ 18‰ dựa trên ngưỡng sinh trưởng và
102
phát triển của cây trông, vật nuôi được quy định tại QCVN-02-19:2014 của Bộ Nông
Nghiệp và Phát triển Nông thôn.
Mức độ mặn
Cấp mặn
Tổ hợp hạn – mặn
TT Mức độ hạn (QP%)
Cấp hạn
S < 1‰
Không mặn
Bắt đầu thiếu nước – Không mặn
1‰ ≤ S ≤ 4‰
Mặn nhẹ
Bắt đầu thiếu nước – Mặn nhẹ
4‰ ≤ S ≤ 10‰
Mặn vừa
1
Bắt đầu thiếu nước – Mặn vừa
Bắt đầu thiếu nước
10‰< S < 18‰
Mặn nặng
Bắt đầu thiếu nước – Mặn nặng
Mặn rất nặng Bắt đầu thiếu nước – Mặn rất
S >18‰
nặng
S < 1‰
Không mặn
Hạn nhẹ - Không mặn
1‰ ≤ S ≤ 4‰
Mặn nhẹ
Hạn nhẹ – Mặn nhẹ
4‰ ≤ S ≤ 10‰
Mặn vừa
Hạn nhẹ – Mặn vừa
2
Hạn nhẹ
10‰< S < 18‰
Mặn nặng
Hạn nhẹ - Mặn nặng
S >18‰
Mặn rất nặng
Hạn nhẹ – Mặn rất nặng
S < 1‰
Không mặn
Hạn vừa - Không mặn
1‰ ≤ S ≤ 4‰
Mặn nhẹ
Hạn vừa – Mặn nhẹ
4‰ ≤ S ≤ 10‰
Mặn vừa
Hạn vừa – Mặn vừa
3
Hạn vừa
10‰< S < 18‰
Mặn nặng
Hạn vừa - Mặn nặng
S >18‰
Mặn rất nặng
Hạn vừa – Mặn rất nặng
S < 1‰
Không mặn
Hạn nặng – Không mặn
1‰ ≤ S ≤ 4‰
Mặn nhẹ
Hạn nặng – Mặn nhẹ
4‰ ≤ S ≤ 10‰
Mặn vừa
Hạn nặng – Mặn vừa
4
Hạn nặng
10‰< S < 18‰
Mặn nặng
Hạn nặng – Mặn nặng
S >18‰
Mặn rất nặng
Hạn nặng – Mặn rất nặng
S < 1‰
Không mặn
Hạn rất nặng - Không mặn
1‰ ≤ S ≤ 4‰
Mặn nhẹ
Hạn rất nặng – Mặn nhẹ
4‰ ≤ S ≤ 10‰
Mặn vừa
Hạn rất nặng – Mặn vừa
5
Hạn rất nặng
10‰< S < 18‰
Mặn nặng
Hạn rất nặng - Mặn nặng
S >18‰
Mặn rất nặng Hạn rất nặng – Mặn rất nặng
Bảng 2.24 Tổ hợp hạn – mặn theo mức độ hạn hán và xâm nhập mặn trường hợp hiện trạng
103
Mức độ mặn
Cấp mặn
Tổ hợp hạn – mặn
Mức độ hạn (QP%)
Cấp hạn
T T
S < 1‰
Không mặn
Bắt đầu thiếu nước – Không mặn
1‰ ≤ S ≤ 4‰
Mặn nhẹ
Bắt đầu thiếu nước – Mặn nhẹ
Bắt đầu
4‰ ≤ S ≤ 10‰
Mặn vừa
Bắt đầu thiếu nước – Mặn vừa
1
10‰< S < 18‰
Mặn nặng
thiếu nước
Bắt đầu thiếu nước – Mặn nặng
Mặn rất nặng
Bắt đầu thiếu nước – Mặn rất
S >18‰
nặng
Hạn nhẹ - Không mặn
S < 1‰
Không mặn
1‰ ≤ S ≤ 4‰
Mặn nhẹ
Hạn nhẹ – Mặn nhẹ
Hạn
4‰ ≤ S ≤ 10‰
Mặn vừa
Hạn nhẹ – Mặn vừa
2
nhẹ
10‰< S < 18‰
Mặn nặng
Hạn nhẹ - Mặn nặng
Mặn rất nặng
Hạn nhẹ – Mặn rất nặng
S >18‰
Hạn vừa - Không mặn
S < 1‰
Không mặn
1‰ ≤ S ≤ 4‰
Mặn nhẹ
Hạn vừa – Mặn nhẹ
4‰ ≤ S ≤ 10‰
Mặn vừa
Hạn vừa – Mặn vừa
3
Hạn vừa
10‰< S < 18‰
Mặn nặng
Hạn vừa - Mặn nặng
Mặn rất nặng
Hạn vừa – Mặn rất nặng
S >18‰
Hạn nặng – Không mặn
S < 1‰
Không mặn
1‰ ≤ S ≤ 4‰
Mặn nhẹ
Hạn nặng – Mặn nhẹ
4‰ ≤ S ≤ 10‰
Mặn vừa
Hạn nặng – Mặn vừa
4
Hạn nặng
10‰< S < 18‰
Mặn nặng
Hạn nặng – Mặn nặng
Mặn rất nặng
Hạn nặng – Mặn rất nặng
S >18‰
Hạn rất nặng - Không mặn
S < 1‰
Không mặn
1‰ ≤ S ≤ 4‰
Mặn nhẹ
Hạn rất nặng – Mặn nhẹ
Hạn
4‰ ≤ S ≤ 10‰
Mặn vừa
Hạn rất nặng – Mặn vừa
5
rất nặng
10‰< S < 18‰
Mặn nặng
Hạn rất nặng - Mặn nặng
Mặn rất nặng
Hạn rất nặng – Mặn rất nặng
S >18‰
Bảng 2.25 Tổ hợp hạn – mặn theo mức độ hạn hán và xâm nhập mặn kịch bản BĐKH
Đối với tiêu chí thích ứng: căn cứ vào tài liệu mới điều tra bổ sung về hiện trạng sử dụng
đất và nước trong khu vực nghiên cứu (tháng 6 năm 2020), NCS đã đưa vào các tiêu chí
thích ứng của từng vùng trong phân vùng hạn - mặn. Bởi kết quả điều tra cho thấy: dựa
vào nguồn nước cung cấp và đặc điểm cơ cấu cây trồng, một số vùng đã có những giải
pháp tận dụng mặt lợi hay hạn chế mặt hại của hạn – mặn, chủ động thích ứng được với
104
tình hình thực tế thay vì các giải pháp phòng chống mang tính bị động. Như vậy, dựa
trên việc kết hợp giữa tiêu chí mức độ hạn – mặn và tiêu chí thích ứng, luận án tiến hành
phân vùng hạn – mặn vùng ven biển sông Mã căn cứ vào cơ sở trình bày ở mục 2.4.2
2.4.2 Cơ sở phân vùng hạn – mặn
Mối liên hệ giữa hạn và mặn có ý nghĩa rất lớn về thực tiễn. Trên thực tế, việc khai thác
sử dụng nước dọc các sông thuộc vùng đồng bằng ven biển sông Mã phụ thuộc vào
lượng nước từ thượng nguồn đổ về và nước mặn từ biển đưa vào theo quá trình dòng
triều. Những năm xảy ra hạn hán (đặt biệt có ảnh hưởng của ElNino) thì mối quan hệ
này càng thể hiện rõ: lượng nước ít hơn, độ mặn lớn hơn. Theo đó quá trình lấy nước
phục vụ các hoạt động sản xuất sẽ gặp rất nhiều khó khăn. Việc phân vùng hạn – mặn
sẽ giúp cho cộng đồng chủ động trong quá trình lấy nước cũng như làm cơ sở cho các
nhà quản lý trong công tác phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai. Trong nghiên cứu này với
giả thiết xâm nhập mặn vào trong nội đồng trong trường hợp không có hệ thống đê bao,
công trình ngăn mặn và tuân thủ quy luật phân bố liên tục trong không gian, luận án
phân vùng hạn – mặn dựa trên các cơ sở sau:
(1) Kết quả thể hiện sự biến đổi của hạn – mặn theo không gian và thời gian thông
qua mô phỏng vùng tính toán, diễn toán dòng chảy từ thượng lưu về hạ lưu trong khu
vực nghiên cứu.
(2) Số liệu quan trắc độ mặn tại các vị trí dọc sông Mã, Đài Khí tượng Thủy văn
Tỉnh Thanh Hóa [82].
(3) Hiện trạng khai thác sử dụng nước và đề án phát triển nông nghiệp đến năm
2025, tầm nhìn 2030 của các huyện Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hóa, TP Sầm Sơn và
Quảng Xương [83].
Thực trạng hiện tượng lấn biển và biến lấn trong vùng đồng bằng ven biển. (4)
Nước biển dâng diễn tiến từ từ và là quá trình lâu dài qua nhiều năm. (5)
Hậu quả của nước biển dâng theo kịch bản biến đổi khí hậu. (6)
Căn cứ vào kết quả mô phỏng hạn – mặn theo 25 trường hợp khác nhau, nghiên cứu đưa
ra kết quả giá trị lưu lượng và độ mặn tại vị trí các cống dọc sông. Sau đó căn cứ vào
ngưỡng sinh trưởng; phát triển của cây trồng, vật nuôi: lúa, hoa màu (lạc, đậu xanh,
vừng…), tôm, ngao…để đưa ra các ngưỡng mặn theo từng cấp độ (S<=1‰,
105
1‰
và khả năng sinh trưởng của tôm, ngao nuôi. Ở các xã ven biển thuộc huyện Hậu Lộc,
Hoằng Hóa hay Quảng Xương đa phần tôm sú, tôm thẻ chân trắng với môi trường có độ
mặn thích hợp là từ 5‰ đến 15‰. Bên cạnh đó, nếu độ mặn dưới 1‰ thì nước có thể
dùng cho sinh hoạt, cây trồng phát triển bình thường, nếu độ mặn vượt quá 4‰ thì lúa
hầu như không thể sống được. Các hoa màu như: đậu xanh, đậu tương hay lạc không
trồng được trên đất bị nhiễm phèn, nhiễm mặn.
Mặt khác, hiện trạng quá trình khai thác sử dụng đất, sử dụng nước vùng nghiên cứu
được NCS tiến hành điều tra, thống kê, phân loại và phân tích. Kết quả này được sử
dụng với mục đích phân vùng hạn – mặn theo khả năng khai thác sử dụng nước. Với
hướng tiếp cận này cần biết tại một vị trí bất kỳ, nước được khai thác cho mục đích gì
và vì thế có được xem xét được mức độ mặn là như thế nào: không mặn, mặn nhẹ, mặn
vừa hay mặn nặng. Ví như, từ kết quả mô phỏng xác định được độ mặn của nước cung
cấp cho xã Hoằng Phụ (Hoằng Hóa) là 10‰. Nếu nước được lấy cho mục đích trồng
trọt (các giống lúa và hoa màu truyền thống có mức chịu mặn kém, dưới 4‰) thì có thể
xem ở mức độ mặn nặng. Tuy nhiên nếu nước được khai thác với mục đích nuôi thủy
sản nước lợ, nước mặn (tôm thẻ chân trắng, cua, ngao…chịu được độ mặn từ 10‰-
15‰) thì khi đó sẽ được xác định là không mặn.
2.4.2.1 Dữ liệu sử dụng để phân vùng hạn – mặn
Để phân vùng hạn – mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã, luận án đã sử dụng các loại
dữ liệu, bao gồm: (1) Kết quả tính toán mô phỏng sự biến đổi của dòng chảy, độ mặn
theo không gian và thời gian tương ứng với các kịch bản khác nhau từ mô hình Mike 11
đã được hiệu chỉnh và kiểm định đạt yêu cầu, kết quả đảm bảo độ tin cậy; (2) Các loại
bản đồ: Bản đồ hành chính, bản đồ địa hình (DEM 30x30), bản đồ địa hình số tỷ lệ
1/25.000, bản đồ sử dụng đất năm 2019, bản đồ vị trí các cống dọc sông, (3) Hiện trạng
khai thác, sử dụng nước các xã thuộc huyện Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hóa, TP Sầm
Sơn và Quảng Xương.
Bản đồ địa hình được kế thừa từ nghiên cứu [69], Bản đồ hành chính và bản đồ sử dụng
đất được cung cấp bởi Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thanh Hóa; Bản đồ về vị trí
các cống được cung cấp bởi Công ty TNHH MTV Sông Chu và Bắc sông Mã. Chính vì
106
vậy bộ dữ liệu này có tính chính xác, đảm bảo độ tin cậy cao, đủ điều kiện để sử dụng
trong quá trình thành lập bản đồ phân vùng hạn – mặn.
2.4.2.2 Phương pháp xử lý và xây dựng bản đồ phân vùng hạn – mặn
Phân vùng hạn – mặn là quá trình phân chia khu vực nghiên cứu thành các đơn vị tương
đối đồng nhất dựa vào các yếu tố: độ mặn tại các cốc dọc sông, khu vực cống phụ trách
cấp nước tưới. Luận án sử dụng phương pháp kết hợp bản đồ địa hình, bản đồ hành
chính, số liệu điều tra khảo sát về các cống tưới, kết quả mô phỏng hạn – mặn với sự hỗ
trợ của hệ thống thông tin địa lý – GIS, đặc biệt là modun phân tích không gian (sơ đồ
hình 2.25).
Bản đồ hành chính cung cấp các thông tin về ranh giới xã, đường giao thông…Bản đồ
địa hình cung cấp tọa độ, độ cao của các vị trí, mạng lưới sông suối và bản đồ sử dụng
đất chủ yếu biểu thị các loại đất phân bố trên các đơn vị hành chính. Các bản đồ được
chuẩn hóa cùng hệ tọa độ UTM, kết hợp số liệu điều tra khảo sát vị trí các cống dọc
sông và kết quả mô phỏng hạn – mặn nhằm xác định giá trị lưu lượng và độ mặn tại vị
trí các cống; hiện trạng khai thác sử dụng nước cho phép xác định cụ thể nước tại một
vị trí được sử dụng cho mục đích gì? Từ đó xác định được mặn ở mức độ nào?
Hình 2.25 Sơ đồ quá trình thành lập bản đồ phân vùng hạn – mặn
Quá trình xử lý và xây dựng bản đồ phân vùng hạn – mặn bao gồm các bước chính:
i) Sử dụng kết quả từ mô hình mô phỏng hạn – mặn để xác định độ mặn đến từng
vị trí các cống.
107
ii) Tích hợp bản đồ địa hình, bản đồ hành chính, sau đó xác định vị trí các cống trên
bản đồ. Đồng thời sử dụng cơ sở dữ liệu đã điều tra để xác định các vùng/khu vực mà
cống phụ trách cấp nước tưới.
iii) Nhập trường dữ liệu mặn cho các vùng được cấp nước tưới từ các cống.
iv) Xây dựng bản đồ hạn – mặn khi chưa xét đến nhu cầu khai thác sử dụng nước.
v) Trên cơ sở kết quả dữ liệu điều tra hiện trạng sử dụng đất, nước của khu vực
nghiên cứu mà NCS đã đi điều tra bổ sung vào tháng 6/2020 để xác định mục đích cụ
thể sử dụng nước cho từng vị trí dựa trên tiêu chí thích ứng. Theo đó cho phép xác định
được mức độ hạn – mặn của từng vị trí.
vi) Xây dựng lại bản đồ phân vùng hạn – mặn khi đã xét đến hiện trạng khai thác sử
dụng đất, nước trong khu vực nghiên cứu. Dữ liệu về khai thác sử dụng đất, nước cần
được cập nhật thường xuyên để xây dựng bản đồ phân vùng cho phù hợp.
Kết luận chương 2
Trong chương này, luận án đã đưa ra cơ sở khoa học của việc tính toán phân vùng hạn
– mặn bao gồm: Sự biến đổi của các tổ hợp hạn – mặn theo không gian và thời gian;
Mối quan hệ giữa hạn hán và xâm nhập mặn cũng như cơ sở, tiêu chí và phương pháp
phân vùng. Luận án đã chỉ ra cơ sở thực tiễn của thiên tai hạn – mặn tương ứng với hai
khía cạnh: phòng chống mặt hại và khai thác mặt lợi của hạn – mặn. Luận án cũng đã
tiến hành phân chia tiểu lưu vực, tính toán trọng số, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
Mike - Nam tại các trạm thủy văn, với kết quả chỉ tiêu Nash đảm bảo yêu cầu, sử dụng
để tính dòng chảy đến hồ chứa từ mưa. Theo đó để có kết quả mô phỏng hạn – mặn bằng
mô hình Mike 11, luận án cũng đã tiến hành hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Mike
11(HD và AD) cho kết quả tốt, bộ thông số đạt yêu cầu để tiến hành mô phỏng, làm cở
sở cho những tính toán, mô phỏng xâm nhập mặn cũng như phân vùng hạn - mặn trong
hai trường hợp: (1) trường hợp hiện trạng; (2) kịch bản biến đổi khí hậu, từ đó đề xuất
các giải pháp khai thác sử dụng nước theo từng vùng. Nội dung này sẽ được trình bày
chi tiết trong chương 3 của luận án.
108
3.1 Kết quả mô phỏng ranh giới hạn - mặn theo trường hợp hiện trạng
Trường hợp hiện trạng được mô phỏng với chuỗi số liệu thời kỳ cơ sở giai đoạn (1986-
2005) của các trạm đo lưu lượng (biên trên) và trạm đo mực nước (biên dưới) tính trung
bình cả thời kỳ, sau đó xác định tần suất thiết kế nguồn nước cho các trạm biên trên:
Cẩm Thủy (sông Mã) Cửa Đạt (sông Chu), Hòa Thuận (sông Báo Văn), Thạch Lâm
(sông Bưởi). Tần suất nguồn nước được hiểu là tổ hợp bao gồm tần suất dòng chảy và
tần suất mưa. Ở nhóm tần suất từ 95% trở lên là nhóm tần suất cho giá trị cực trị nên tần
suất mưa thường tương ứng với tần suất dòng chảy. Các trường hợp còn lại, để xác định
tần suất nguồn nước cần phải tổ hợp giữa tần suất mưa với tần suất dòng chảy, ví như
tần suất mưa là 90% nhưng có thể tương ứng với tần suất dòng chảy là 75% hay tần suất
mưa 80% nhưng tần suất dòng chảy tương ứng là 85% và ngược lại. Tuy nhiên trong
phạm vi nghiên cứu của luận án chuỗi số liệu mưa và chuỗi số liệu dòng chảy không
đồng nhất về mặt thời gian nên việc tổ hợp là không phù hợp. Chính vì vậy, trong trường
hợp này giả thiết tần suất mưa tương đồng với tần suất dòng chảy.
Vùng nghiên cứu là khu vực đồng bằng ven biển nên trong mùa cạn nguồn nước chủ
yếu sử dụng cho mục đích tưới ruộng và cấp nước cho nuôi trồng thủy hải sản. Vì vậy
tần suất thiết kế nguồn nước được lấy lần lượt: 75%, 80%, 85%, 90% và 95%. Trong
đó, 75% là tần suất thiết kế được xem như ngưỡng bắt đầu thiếu nước; 95% là tần suất
thiếu nước cao nhất, thể hiện mức độ thiếu nước nhiều nhất. Kết quả mô phỏng mối quan
hệ hạn – mặn tương ứng với các tần suất thiết kế nguồn nước được thể hiện như hình
3.1 đến hình 3.5.
Căn cứ theo tiêu chuẩn độ mặn của nước sông đối với cấp nước sinh hoạt <= 1%o; đối
với tưới nông nghiệp <= 4%o (ngưỡng ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình sinh trưởng
của cây trồng). Đồng thời căn cứ vào độ mặn thực đo tại các trạm trong thời kì kiệt nhất
khi đưa vào mô phỏng trong mô hình, luận án phân ra các cấp độ tương ứng với các
ngưỡng mặn của từng trường hợp. Đây là kết quả xâm nhập mặn lớn nhất được mô
109
phỏng từ mô hình thủy lực xét trong mối quan hệ hạn – mặn ứng với các tần suất thiết
kế nguồn nước khác nhau.
Hình 3.1 Kết quả mô phỏng hạn – mặn trường hợp hiện trạng ứng với P=75%
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%
Hình 3.4 Kết quả mô phỏng hạn – mặn trường hợp hiện trạng ứng với P=90%
Hình 3.5 Kết quả mô phỏng hạn – mặn trường hợp hiện trạng ứng với P=95%
111
Như vậy, đối với trường hợp tần suất thiết kế nguồn nước 75%, giá trị độ mặn tại các vị
trí đều tương đối lớn. Hầu hết các nhánh sông đều vượt ngưỡng 18‰ ở khu vực cách cửa
sông 2 – 6 km. Khoảng cách xâm nhập mặn lớn nhất với ngưỡng 1‰ trên sông Mã đã
đến khu vực từ Giàng đến dưới vị trí cửa phân lưu sông Lèn (cách biển 35 – 40 km), trên
sông Lèn từ Cụ Thôn đến phân lưu sông Lèn (18 – 40 km). Độ mặn 4‰ vào sâu đến 20
km (xã Hoằng Lý) trên sông Mã; 18 km (trạm Cụ Thôn) trên sông Lèn và riêng sông Lạch
Trường thì toàn bộ tuyến sông đều có độ mặn từ 4‰ trở lên. Sở dĩ vậy bởi từ vị trí phân
lưu sang sông Lạch Trường đến cửa sông Mã là 20 km, trong khi khoảng cách này tính
đến cửa sông Lạch Trường lại là 25 km. Đồng thời, sông Mã có lòng sông rộng và sâu
nên khi thủy triều lên áp lực nước đẩy vào trong sông sẽ mạnh hơn so với sông Lạch
Trường có lòng sông hẹp và nông. Chính vì vậy, sông Lạch Trường là nơi có sự xáo trộn
mạnh mẽ do ảnh hưởng triều – mặn từ hiện tượng nước biển dâng của cả bên sông Mã và
từ cửa biển Lạch Trường tác động vào. Kết quả này cho thấy, trường hợp tần suất nguồn
nước 75% đã bắt đầu gặp khó khăn trong việc lấy nước phục vụ cho tưới ở khu vực từ
Giàng xuống hạ lưu.
Đối với trường hợp tần suất thiết kế nguồn nước 80%, diễn biến độ mặn tại các vị trí
không có sự khác biệt nhiều so với trường hợp tần suất 75%. Đến trường hợp tần suất
thiết kế nguồn nước 90% và 95%, kết quả cho thấy sự khác biệt rõ rệt, xâm nhập mặn xảy
ra rất nghiêm trọng. Trên sông Mã, độ mặn 1‰ đã lên đến vị trí cách biển từ 25 – 35 km
(xã Hoằng Phượng); sông Lạch trường lên đến vị trí cách biển từ 19,4 – 22 km (xã Hoằng
Đạt); sông Lèn lên đến vị trí cách biển 20,4 – 40 km (xã Đồng Lộc). Độ mặn giới hạn 4‰
lớn nhất đã vào sâu đến 24,2 km trên sông Mã (xã Hoằng Giang); 12 km trên sông Lèn
(xã Quang Lộc). Có thể thấy, trong trường hợp tần suất thiết kế nguồn nước 95% thì
khoảng cách xâm nhập mặn lớn nhất lớn hơn nhiều so với những trường hợp còn lại (hình
3.6 đến hình 3.8).
Nhìn chung các trường hợp trên cho thấy, với độ mặn nằm trong khoảng từ 1‰ đến 4‰
thì khoảng cách xâm nhập mặn nằm trong khoảng từ 19,6 – 25 km trên sông Mã; 10 –
20,4km trên sông Lèn; độ mặn lớn hơn 4‰ thì khoảng cách xâm nhập mặn trong khoảng
từ 10 – 24,2 km trên sông Mã; 3 – 12 km trên sông Lèn và dọc toàn bộ sông Lạch Trường
trong hầu hết các trường hợp tần suất nguồn nước khác nhau.
112
Sông Mã
40
Sông L.Trường
35
Sông Lèn
30
25
20
15
10
5
0
75%
80%
85%
90%
95%
25
Hình 3.6 Độ sâu xâm nhập mặn 1‰ trên các sông ứng với các tần suất thiết kế nguồn nước
Sông Mã Sông L.Trường Sông Lèn
20
15
10
5
0
75%
80%
85%
90%
95%
Sông Mã
12
Hình 3.7 Độ sâu xâm nhập mặn 4‰ trên các sông ứng với các tần suất thiết kế nguồn nước
Sông L.Trường
10
Sông Lèn
8
6
4
2
0
75%
80%
85%
90%
95%
Hình 3.8 Độ sâu xâm nhập mặn 10‰ trên các sông ứng với các tần suất thiết kế nguồn nước
113
Từ kết quả mặn xâm nhập sâu vào trong nội đồng có thể thấy: Đa phần độ mặn trên các
sông tăng theo mức tăng của tần suất thiết kế nguồn nước. Với ngưỡng mặn 1‰ và 4‰
thì khoảng cách xâm nhập mặn vào trong đất liền trên sông Mã cao hơn trên sông Lèn và
sông Lạch Trường ở tất cả các tần suất (trừ tần suất 95% thì trên sông Lèn lại lớn hơn cả).
Trường hợp ngưỡng mặn 10‰ thì khoảng cách xâm nhập mặn vào trong đất liền trên
sông Lèn là lớn nhất ở các tần suất (trừ trường hợp tần suất 75% thì khoảng cách này trên
sông Lạch Trường lại lớn hơn) và khoảng cách trên sông Mã là nhỏ nhất. Bởi dòng chính
sông Mã chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều làm quá trình xáo trộn giữa nước sông và
nước biển diễn ra mạnh hơn.
3.2 Kết quả mô phỏng ranh giới mặn theo kịch bản biến đổi khí hậu
Từ kết quả tính toán dòng chảy đến các hồ Trung Sơn và Cửa Đạt ứng với các kịch bản
theo các tần suất thiết kế nguồn nước (phụ lục 2.2a, b) cho thấy: Trong cùng một kịch
bản xét trong cùng một tháng, với tần suất càng cao thì lượng dòng chảy càng nhỏ, mức
độ chênh lệch thể hiện rõ rệt hơn ở các tháng mùa lũ, các tháng mùa cạn lượng dòng
chảy có xu thế giảm nhưng chênh lệch không nhiều. Vì thế kết quả mô phỏng hạn – mặn
không khác nhau nhiều giữa các tần suất thiết kế nguồn nước khi xét trong cùng một
kịch bản, cùng thời kỳ. Do vậy, nghiên cứu chỉ đưa ra kết quả mô phỏng mối quan hệ
hạn – mặn tương ứng với các trường hợp: RCP 4.5_2016_2035; RCP 8.5_2016_2035;
RCP 4.5_2016_2035; RCP 8.5_2046_2065 (hình 3.9; 3.10; 3.11 và 3.12).
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
Hình 3.11 Kết quả mô phỏng hạn – mặn kịch bản RCP 4.5 thời kì 2046-2065
Hình 3.12 Kết quả mô phỏng hạn – mặn kịch bản RCP 8.5 thời kì 2046-2065
115
Từ kết quả hình 3.9 đến 3.12 cho thấy: Trong thời kỳ 2016 – 2035 với kịch bản RCP 8.5
mặn tiến sâu hơn vào trong sông so với RCP 4.5. Trên sông Mã theo kịch bản RCP 8.5 với
khoảng dao động của độ mặn từ 10‰ đến 18‰ vào sâu đến vị trí xã Quảng Phú (cách cửa
Hới 11,8km), trong khi kịch bản RCP 4.5 chỉ vào sâu đến vị trí xã Hoằng Đại (cách cửa
Hới 10 km). Trên sông Lạch Trường, với kịch bản RCP 8.5 vào sâu đến xã Hoằng Đạt
(cách cửa Lạch Trường 12,4 km), với kịch bản RCP 4.5 cùng độ mặn nhưng chỉ xâm nhập
sâu vào đến vị trí xã Hoằng Hà (cách cửa Lạch Trường 11,2 km). Sở dĩ như vậy bởi đối
với kịch bản RCP8.5 lượng dòng chảy xuống hạ lưu sau khi tính điều tiết qua hồ nhỏ hơn
so với trường hợp RCP4.5 nên mặn xâm nhập vào sâu hơn. Cụ thể, kịch bản RCP 8.5 tại
Trung Sơn (sông Mã) là 78,7 m3/s, Cửa Đạt (sông Chu) là 64,2 m3/s, trong khi đó với kịch
bản RCP 4.5 tại Trung Sơn (sông Mã) là 90,6 m3/s, Cửa Đạt (sông Chu) là 76,4 m3/s. Đồng
thời mực nước biên dưới ở cả hai kịch bản RCP 4.5 và RCP 8.5 đều tăng 13 cm.
3.3 Phân vùng hạn - mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã.
3.3.1 Phân vùng hạn – mặn theo cách tiếp cận truyền thống
3.3.1.1 Trường hợp hiện trạng
Căn cứ kết quả mô phỏng hạn – mặn đã tính toán, luận án trích giá trị lưu lượng và độ
mặn tại vị trí các cống (bảng 3.1). Từ đó kết hợp với các tổ hợp hạn – mặn đã được xây
dựng (bảng 2.22) để xác định mức độ hạn – mặn của các vùng cụ thể. Ví dụ giá trị lưu
lượng tại một vị trí nằm trong khoảng: và giá trị độ mặn nằm trong
khoảng 1‰ ≤ S ≤ 4‰. Khi đó mức độ hạn – mặn được xác định là: Bắt đầu thiếu nước
– mặn nhẹ. Với cách tiếp cận như vậy sẽ xác định được mức độ hạn – mặn của toàn
vùng nghiên cứu. Từ đó làm cơ sở để xây dựng bản đồ phân vùng hạn – mặn theo độ
mặn tại các cống, khi chưa xét đến khả năng khai thác sử dụng nước dọc sông (hình
3.13). Với giả thiết độ mặn tại các cống là bao nhiêu sẽ quy định độ mặn của khu vực
mà cống đó phụ trách cấp nước tưới là bấy nhiêu.
116
Bảng 3.1 Giá trị độ mặn lớn nhất tại các cống lấy nước dọc sông trường hơp hiện trạng
Smax Smax Tên cống Địa điểm Tên cống Địa điểm (‰) (‰)
Mộng giường II Tả sông Lèn
Quảng Châu Hữu sông Mã Bộ Đầu Tả sông Lạch
Trường 4 Bái Trung Hữu sông Lèn Nhân Trạch Tả sông Mã Cống Nguyễn Hữu sông Lèn Lộc Động Hữu sông Lèn 10 Hoằng Châu Tả sông Mã Tứ Thôn Tả sông Lèn Sông Đơ Hữu sông Mã Phú Địch Tả sông Lạch
Trường S<1 Mộng giường I Tả sông Lèn 4 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 Kết quả phân vùng hạn – mặn theo cách tiếp cận truyền thống cho thấy: mức độ hạn – mặn của các vùng giảm dần theo hướng từ biển vào trong sông. Những vùng càng xa cửa biển, độ mặn càng giảm và ngược lại. Ở các xã vùng ven biển độ mặn đã ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sản xuất nông nghiệp: cây lúa, cây cói đạt năng suất thấp (xã Nga Thủy), nuôi tôm, nuôi cua, cá bị ảnh hưởng nặng do độ mặn quá cao (xã Đa Lộc, Hưng Lộc)… 3.3.1.2 Kịch bản biến đổi khí hậu Căn cứ kết quả mô phỏng hạn – mặn đã tính toán theo kịch bản biến đổi khí hậu, luận án trích giá trị lưu lượng và độ mặn tại vị trí các cống (bảng 3.2). Kết hợp với các tổ hợp hạn – mặn đã được xây dựng (bảng 2.23) để xác định mức độ hạn – mặn của các vùng cụ thể theo cách tiếp cận tương tự như trường hợp hiện trạng. Từ đó kết hợp với công cụ GIS để xây dựng thành bản đồ phân vùng hạn – mặn trong trường hợp biến đổi khí hậu khi chưa xét đến hiện trạng khai thác sử dụng nước dọc sông (hình 3.14, 3.15). Bảng 3.2 Giá trị độ mặn lớn nhất tại các cống lấy nước dọc sông kịch bản BĐKH Smax (‰) TT Tên cống Địa điểm RCP4.5 RCP8.5 Quảng Châu Hữu sông Mã 1 2 Mộng giường II Tả sông Lèn Bái Trung Hữu sông Lèn 3 Cống Nguyễn Hữu sông Lèn 10 5 Cổ Ngựa Hữu sông Mã 6 Hoằng Châu Tả sông Mã 7 Sông Đơ Hữu sông Mã 8 Mộng giường I Tả sông Lèn 9 Bộ Đầu Tả sông Lạch Trường 4 11 Nhân Trạch Tả sông Mã 12 Lộc Động Hữu sông Lèn 1 14 Tứ Thôn Tả sông Lèn S<1 15 Phú Địch Tả sông Lạch Trường S<1 16 Hoằng Khánh Tả sông Mã 118 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 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 Nhận xét: Từ kết quả bản đồ phân vùng hạn – mặn (hình 3.13 đến hình 3.15) nhận thấy: (13/16) vùng không có sự thay đổi về tổ hợp hạn – mặn giữa trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH. Số ít còn lại (3/16) vùng có sự thay đổi tổ hợp hạn – mặn rõ rệt như: (1) Vùng lấy nước tưới của cống Lộc Động thay đổi tổ hợp từ (hạn nhẹ - mặn nhẹ) ở trường hợp hiện trạng sang (bắt đầu thiếu nước – mặn nhẹ) ở kịch bản RCP4.5 và (bắt đầu thiếu nước – mặn vừa) ở kịch bản RCP8.5. (2) Vùng lấy nước tưới từ cống Tứ Thôn có sự thay đổi tổ hợp từ (hạn rất nặng – không mặn) ở trường hợp hiện trạng sang (hạn rất nặng – mặn nhẹ) ở kịch bản RCP8.5. (3) Vùng lấy nước tưới từ cống Phú Địch thay đổi tổ hợp từ (hạn nặng – không mặn) ở trường hợp hiện trạng sang (hạn nặng – mặn nhẹ) ở kịch bản RCP8.5. Những kết quả trên đã chỉ ra rằng: cùng một vùng lấy nước tưới nhưng tổ hợp hạn – mặn có thể không thay đổi hoặc thay đổi theo xu thế độ mặn tăng dần từ trường hợp hiện trạng đến kịch bản biến đổi khí hậu. Như vậy biến đổi khí hậu, nước biển dâng đã có những tác động nhất định trong việc làm thay đổi mức độ hạn – mặn vùng ven biển sông Mã. 3.3.2 Phân vùng hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước 3.3.2.1 Trường hợp hiện trạng Mối quan hệ hạn – mặn được thể hiện thông qua mối liên hệ tương ứng giữa tần suất nguồn nước và mức độ hạn. Mối liên hệ đó trong trường hợp hiện trạng được thể hiện qua bảng phân cấp cấp độ hạn – mặn như bảng 3.3 đến bảng 3.8. Kết quả phân cấp cấp độ hạn – mặn cho thấy: trên cùng một sông, tại cùng một cấp mặn, tần suất nguồn nước càng lớn thì khoảng cách xâm nhập sâu vào trong đất liền càng tăng. Hiện trạng quá trình khai thác sử dụng nước dọc hai bên sông phục vụ sản suất nông nghiệp (trồng trọt, nuôi trồng thủy hải sản…) trong khu vực nghiên cứu được NCS tiến hành thu thập, điều tra và phân tích. Theo quy hoạch tổng thể phát triển nông nghiệp tỉnh Thanh Hóa đến năm 2025, định hướng đến 2030 với mục tiêu thay đổi cơ cấu ngành nông nghiệp theo hướng tăng cường tỷ trọng nuôi trồng thủy sản và giảm tỷ trọng trồng trọt. Cụ thể, giai đoạn 2016-2020 với cơ cấu ngành nông nghiệp là trồng trọt 48%, thủy 120 sản 19,5%, định hướng giai đoạn 2021 – 2025 cơ cấu này là: trồng trọt 40%, thủy sản 22% và tầm nhìn giai đoạn 2026-2030 cơ cấu sẽ là: trồng trọt 38%, thuỷ sản 25%. Theo đó các huyện trong khu vực nghiên cứu đã chuyển dịch cơ cấu cây trồng theo định hướng chung của toàn tỉnh thông qua việc: (1) Ứng dụng các loại cây trồng chịu được hạn – mặn thay thế cây trồng truyền thống; (2) Chuyển đổi một phần diện tích ở cùng sâu trũng trồng lúa kém hiệu quả sang diện tích nuôi trồng thủy hải sản với năng suất hiệu quả cao hơn. Điển hình như huyện Hoằng hóa đã ban hành: Nghị quyết số 15-NQ/HU ngày 20/11/2019 của Đảng bộ huyện Hoằng Hóa về nuôi trồng thủy sản nước mặn, lợ giai đoạn 2019-2025, định hướng 2030 và Quyết định số 4848/QĐ-UBND ngày 07/8/2018 của UBND huyện Hoằng Hóa Ban hành Đề án phát triển nông nghiệp huyện Hoằng Hóa đến năm 2025, định hướng đến năm 2030. Trong đó, tiêu biểu là đề án nuôi trồng thủy sản nước lợ theo hướng bền vững đến năm 2025, định hướng đến năm 2030 được tiến hành trên phạm vi 17 xã vùng ven biển và vùng triều gồm: Hoằng Trường, Hoằng Phụ, Hoằng Đông, Hoằng Ngọc, Hoằng Yến, Hoằng Trạch, Hoằng Tân, Hoằng Châu, Hoằng Phong, Hoằng Lưu, Hoằng Thắng, Hoằng Đạo, Hoằng Hà, Hoằng Đạt, Hoằng Xuyên, Hoằng Đức và thị trấn Bút Sơn. Các xã này có đặc điểm chung về địa hình nhu: có nhiều ruộng đất sâu trũng, nhiễm phèn, nhiễm mặn ở cả trong và ngoài đê của hạ lưu sông Mã, sông Lạch Trường. Tính đến tháng 2 năm 2020, hầu hết diện tích của 17 xã trên đã được đưa vào sử dụng nuôi trồng thủy sản. Còn lại một phần diện tích nội đê hiện vẫn còn trồng lúa nhưng cho năng suất thấp, hiệu quả không cao do là vùng nhiễm phèn, mặn nên không thể áp dụng cơ giới hóa vào sản xuất lúa. Từ thực tế quá trình khai thác sử dụng nước phục vụ nông nghiệp tại các huyện trong khu vực nghiên cứu, kết hợp với kết quả mô phỏng hạn – mặn và giá trị lưu lượng và độ mặn tại các cống (bảng 2.22 và 2.23), bản đồ phân vùng hạn – mặn (hình 3.16) được xây dựng với sự hỗ trợ từ hệ thống tin địa lý (GIS) trên lớp bản đồ nền về ranh giới hành chính và mạng lưới thủy văn Theo đó, từ kết quả mô phỏng xác định được độ mặn tại từng vị trí các cống, từ đó độ mặn trong nước cung cấp cho từng vùng cụ thể cũng sẽ được xác định theo khu vực phụ trách cấp nước tưới của các cống. Trên cơ sở hiện trạng khai thác sử dụng đất, sử dụng nước tại mỗi vùng đã biết, xác định được nước sẽ dùng cho mục đích gì? Trồng trọt, nuôi trồng thủy sản…Từ đó sẽ xác định được vùng đó có hạn – mặn hay không? Nếu có thì ở mức độ như thế nào? Ví dụ như ở xã Hoằng Phụ 121 (Hoằng Hóa), đa phần diện tích được chuyển đổi từ trồng lúa năng suất thấp sang nuôi thủy sản nước lợ, nước mặn như: tôm sú, tôm thẻ chân trắng công nghệ cao (phát triển tốt nhất trong môi trường nước có độ mặn từ 5‰ đến 15‰) và ngao (chịu được độ mặn 20‰ đến 30‰). Với ưu điểm chịu được độ mặn và cho năng suất hiệu quả cao nên mô hình chuyển đổi này tại xã Hoằng Phụ và các xã khác đang được ứng dụng rộng rãi, thích nghi được với xâm nhập mặn. Như vậy với kết quả từ quá trình mô phỏng, độ mặn trong nước sông lấy để cấp tưới cho xã Hoằng Phụ nằm trong cấp độ từ 10‰ đến 18‰. Nếu chỉ trồng lúa, cây ăn quả và rau màu truyền thống thì lúc này sẽ xác định mặn ở mức độ rất nặng do cây trồng không thể sinh trưởng, phát triển được, tuy nhiên nước ở đây được sử dụng để nuôi thủy sản nước lợ, nước mặn nên sẽ được xác định là không mặn. Hình 3.16 Bản đồ phân vùng hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước
trường hợp hiện trạng 122 Bảng 3.3 Phân cấp cấp độ hạn – mặn theo khả năng khai thác sử dụng nước dọc sông Mã trường hợp hiện trạng Phân cấp Vị trí đoạn sông độ mặn Nhu cầu khai thác sử dụng nước Khoảng
cách từ
cửa biển tương ứng Tần suất
nguồn
nước (S‰) Phân
cấp
mức độ
hạn (km) S < 1‰ Giàng – Ngã ba Bông 23 – 35 Nước dùng cho sinh hoạt, tưới tiêu [a] 1‰ ≤ S ≤ 4‰ Hoằng Lý – Giàng 20 – 23 Giới hạn trồng cây nông nghiệp [b] 4‰ < S ≤ 10‰ Quảng Phú – Hoằng Lý 10 – 20 Nuôi trồng thủy sản nước lợ [c] P = 75% 10‰ < S ≤ 18‰ Quảng Châu – Quảng Phú 6 – 10 Bắt đầu
thiếu
nước Nuôi trồng thủy sản nước mặn; Áp dụng khoa học
công nghệ lai tạo giống chịu hạn – mặn [d] S > 18 ‰ Cửa Hới – Quảng Châu 0 – 6 Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống chịu
hạn – mặn [e] S < 1‰ Giàng – Ngã ba Bông 23 - 35 Nước dùng cho sinh hoạt, tưới tiêu 1‰ ≤ S ≤ 4‰ Hoằng Quỳ - Giàng 19,6 – 23 Giới hạn trồng cây nông nghiệp 4‰ < S ≤ 10‰ Hoằng Đại – Hoàng Quỳ 11-19,6 Nuôi trồng thủy sản nước lợ P = 80% Hạn
nhẹ 10‰ < S ≤ 18‰ Quảng Châu – Hoằng Đại 6 – 11 Nuôi trồng thủy sản nước mặn; Áp dụng khoa học
công nghệ lai tạo giống chịu hạn – mặn S > 18 ‰ Cửa Hới – Quảng Châu 0 – 6 Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống chịu
hạn – mặn 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) Nhu cầu khai thác sử dụng nước Vị trí đoạn sông
tương ứng Tần suất
nguồn
nước Phân cấp
độ mặn
(S‰) Phân
cấp
mức độ
hạn S < 1‰
1‰ ≤ S ≤ 4‰
4‰ < S ≤ 10‰ Hoằng Giang – Ngã ba Bông
Hoằng Hợp-Hoằng Giang
Hoằng Đại – Hoằng Hợp Khoảng
cách từ cửa
biển
(km)
23,8 - 35
20,3 – 23,8
11,3 – 20,3 P = 85% Hạn
vừa 10‰ < S ≤ 18‰ Quảng Châu – Hoằng Đại 6 – 11,3 S > 18 ‰ Cửa Hới – Quảng Châu 0 – 6 S < 1‰
1‰ ≤ S ≤ 4‰
4‰ < S ≤ 10‰ Hoằng Giang – Ngã ba Bông
Hoằng Hợp – Hoằng Giang
Hoằng Đại – Hoằng Hợp 24,2 - 35
21,2 – 24,2
12 – 21,2 P = 90% Hạn
nặng 10‰ < S ≤ 18‰ Quảng Châu – Hoằng Đại 6,8 – 12 S > 18 ‰ Cửa Hới – Quảng Châu 0 – 6,8 S < 1‰ Hoằng Phượng – Ngã ba Bông
1‰ ≤ S ≤ 4‰ Hoằng Giang – Hoằng Phượng
4‰ < S ≤ 10‰ Hoằng Lộc – Hoằng Giang 25 – 35
24,2 – 25
13,2 – 24,2 P = 95% Hạn rất
nặng 10‰ < S ≤ 18‰ Quảng Châu – Hoằng Lộc 7,2 – 13,2 S > 18 ‰ Cửa Hới – Quảng Châu 0 -7,2 Nước dùng cho sinh hoạt, tưới tiêu
Giới hạn trồng cây nông nghiệp
Nuôi trồng thủy sản nước lợ
Nuôi trồng thủy sản nước mặn; Áp dụng khoa
học công nghệ lai tạo giống chịu hạn – mặn
Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống chịu
hạn – mặn
Nước dùng cho sinh hoạt, tưới tiêu
Giới hạn trồng cây nông nghiệp
Nuôi trồng thủy sản nước lợ
Nuôi trồng thủy sản nước mặn; Áp dụng khoa
học công nghệ lai tạo giống chịu hạn – mặn
Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống chịu
hạn – mặn
Nước dùng cho sinh hoạt, tưới tiêu
Giới hạn trồng cây nông nghiệp
Nuôi trồng thủy sản nước lợ
Nuôi trồng thủy sản nước mặn; Áp dụng khoa
học công nghệ lai tạo giống chịu hạn – mặn
Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống chịu
hạn – mặn 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 Nhu cầu khai thác sử dụng nước Vị trí đoạn sông
tương ứng Tần suất
nguồn
nước Phân cấp
độ mặn
(S‰) Khoảng
cách từ
cửa biển
(km) Phân
cấp
mức
độ
hạn 4‰ < S ≤ 10‰ Hoằng Đạt – Ngã ba Tuần 18 - 22 Nuôi trồng thủy sản nước lợ P = 75% 10‰ < S ≤ 18‰ Hoằng Trường – Hoằng Đạt 2 – 18 Bắt
đầu
thiếu
nước S > 18 ‰ Lạch Trường – Hoằng Trường 0 - 2 4‰ < S ≤ 10‰ Hoằng Đạt – Ngã ba Tuần 18,5 - 22 10‰ < S ≤ 18‰ Hoằng Trường – Hoằng Đạt 1,8 – 18,5 P = 80% Hạn
nhẹ S > 18 ‰ Lạch Trường – Hoằng Trường 0 – 1,8 4‰ < S ≤ 10‰ Hoằng Đạt – Ngã ba Tuần 18,8 – 22 10‰ < S ≤ 18‰ Hoằng Trường – Hoằng Đạt 1,8 – 18,8 P = 85% Hạn
vừa S > 18 ‰ Lạch Trường – Hoằng Trường 0 – 1,8 S > 18 ‰ Cửa Hới – Quảng Châu 0 – 6 Nuôi trồng thủy sản nước mặn; Áp dụng khoa
học công nghệ lai tạo giống chịu hạn – mặn
Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống
chịu hạn – mặn
Nuôi trồng thủy sản nước lợ
Nuôi trồng thủy sản nước mặn; Áp dụng khoa
học công nghệ lai tạo giống chịu hạn – mặn
Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống
chịu hạn – mặn
Nuôi trồng thủy sản nước lợ
Nuôi trồng thủy sản nước mặn; Áp dụng khoa
học công nghệ lai tạo giống chịu hạn – mặn
Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống
chịu hạn – mặn
Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống
chịu hạn – mặn 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) Phân cấp Vị trí đoạn sông độ mặn Nhu cầu khai thác sử dụng nước Khoảng
cách từ
cửa biển tương ứng Tần suất
nguồn
nước (S‰) (km) Phân
cấp
mức
độ
hạn S < 1‰ Hoằng Giang – Ngã ba Bông 24,2 - 35 Nước dùng cho sinh hoạt, tưới tiêu 1‰ ≤ S ≤ 4‰ Hoằng Hợp – Hoằng Giang 21,2 – 24,2 Giới hạn trồng cây nông nghiệp 4‰ < S ≤ 10‰ Hoằng Đại – Hoằng Hợp 12 – 21,2 Nuôi trồng thủy sản nước lợ P = 90% Hạn
nặng 10‰ < S ≤ 18‰ Quảng Châu – Hoằng Đại 6,8 – 12 Nuôi trồng thủy sản nước mặn; Áp dụng khoa
học công nghệ lai tạo giống chịu hạn – mặn S > 18 ‰ Cửa Hới – Quảng Châu 0 – 6,8 Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống
chịu hạn – mặn S < 1‰ Hoằng Phượng – Ngã ba Bông 25 – 35 Nước dùng cho sinh hoạt, tưới tiêu 1‰ ≤ S ≤ 4‰ Hoằng Giang – Hoằng Phượng 24,2 – 25 Giới hạn trồng cây nông nghiệp 4‰ < S ≤ 10‰ Hoằng Lộc – Hoằng Giang 13,2 – 24,2 Nuôi trồng thủy sản nước lợ P = 95% 10‰ < S ≤ 18‰ Quảng Châu – Hoằng Lộc 7,2 – 13,2 Hạn
rất
nặng Nuôi trồng thủy sản nước mặn; Áp dụng khoa
học công nghệ lai tạo giống chịu hạn – mặn S > 18 ‰ Cửa Hới – Quảng Châu 0 -7,2 Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống
chịu hạn – mặn 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 Vị trí đoạn sông
tương ứng Nhu cầu khai thác sử dụng nước Tần suất
nguồn
nước Phân cấp
mức độ
hạn Phân cấp
độ mặn
(S‰) S < 1‰
1‰ ≤ S ≤ 4‰
4‰ < S ≤ 10‰ Cụ Thôn – Phân lưu sông Mã
Quang Lộc – Cụ Thôn
Đa Lộc – Quang Lộc Khoảng
cách từ
cửa biển
(km)
18 - 40
10 - 18
3 – 10 P = 75% 10‰ < S ≤ 18‰ Lạch Sung – Đa Lộc 1 – 3 Bắt đầu
thiếu
nước S > 18 ‰ Cửa Lạch Sung – Lạch Sung 0 – 1 S < 1‰
1‰ ≤ S ≤ 4‰
4‰ < S ≤ 10‰ Phong Lộc – Phân lưu sông Mã
Quang Lộc – Phong Lộc
Hưng Lộc – Quang Lộc 18,5 - 40
10,6 – 18,5
4,5 – 10,6 P = 80% Hạn nhẹ 10‰ < S ≤ 18‰ Lạch Sung – Hưng Lộc 1,3 – 4,5 S > 18 ‰ Cửa Lạch Sung – Lạch Sung 0 – 1,3 S < 1‰
1‰ ≤ S ≤ 4‰
4‰ < S ≤ 10‰ Phong Lộc – Phân lưu sông Mã
Quang Lộc – Phong Lộc
Hưng Lộc – Quang Lộc 19,2 - 40
11 – 19,2
4,8 – 11 P = 85% Hạn vừa 10‰ < S ≤ 18‰ Lạch Sung – Hưng Lộc 1,3 – 4,8 S > 18 ‰ Cửa Lạch Sung – Lạch Sung 0 – 1,3 Nước dùng cho sinh hoạt, tưới tiêu
Trồng cây nông nghiệp
Nuôi trồng thủy sản nước lợ
Nuôi trồng thủy sản nước mặn; Áp dụng khoa
học công nghệ lai tạo giống chịu hạn – mặn
Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống
chịu hạn – mặn
Nước dùng cho sinh hoạt, tưới tiêu
Trồng cây nông nghiệp
Nuôi trồng thủy sản nước lợ
Nuôi trồng thủy sản nước mặn; Áp dụng khoa
học công nghệ lai tạo giống chịu hạn – mặn
Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống
chịu hạn – mặn
Nước dùng cho sinh hoạt, tưới tiêu
Trồng cây nông nghiệp
Nuôi trồng thủy sản nước lợ
Nuôi trồng thủy sản nước mặn; Áp dụng khoa
học công nghệ lai tạo giống chịu hạn – mặn
Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống
chịu hạn – mặn 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) Phân cấp Vị trí đoạn sông độ mặn Nhu cầu khai thác sử dụng nước Khoảng
cách từ
cửa biển tương ứng Tần suất
nguồn
nước (S‰) Phân
cấp
mức độ
hạn (km) S < 1‰ Phong Lộc – Phân lưu sông Mã 19,6 - 40 Nước dùng cho sinh hoạt, tưới tiêu 1‰ ≤ S ≤ 4‰ Quang Lộc – Phong Lộc 11,5 – 19,6 Trồng cây nông nghiệp 4‰ < S ≤ 10‰ Hưng Lộc – Quang Lộc 5,4 – 11,5 Nuôi trồng thủy sản nước lợ P = 90% Hạn
nặng 10‰ < S ≤ 18‰ Lạch Sung – Hưng Lộc 1,5 – 5,4 Nuôi trồng thủy sản nước mặn; Áp dụng khoa
học công nghệ lai tạo giống chịu hạn – mặn S > 18 ‰ Cửa Lạch Sung – Lạch Sung 0 – 1,5 Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống
chịu hạn – mặn S < 1‰ Đồng Lộc – Phân lưu sông Mã 20,4 - 40 Nước dùng cho sinh hoạt, tưới tiêu 1‰ ≤ S ≤ 4‰ Quang Lộc – Đồng Lộc 12 – 20,4 Trồng cây nông nghiệp 4‰ < S ≤ 10‰ Hưng Lộc – Quang Lộc 5,8 – 12 Nuôi trồng thủy sản nước lợ P = 95% Hạn rất
nặng 10‰ < S ≤ 18‰ Lạch Sung – Hưng Lộc 1,5 – 5,8 Nuôi trồng thủy sản nước mặn; Áp dụng khoa
học công nghệ lai tạo giống chịu hạn – mặn S > 18 ‰ Cửa Lạch Sung – Lạch Sung 0 – 1,5 Áp dụng khoa học công nghệ lai tạo giống
chịu hạn – mặn 128 3.3.2.2 Kịch bản biến đổi khí hậu Theo kịch bản biến đổi khí hậu, lượng mưa khu vực tỉnh Thanh Hóa thời kì (2016-2035) tăng 6,5% (RCP4.5) và 24,1% (RCP 8.5) so với thời kì cơ sở; thời kì (2046 – 2065) lượng mưa tăng 11,1% (RCP4.5) và 11,6% (RCP 8.5) so với thời kì cơ sở. Trong khi đó, mực nước thời kì (2016 - 2035) đều tăng 13cm đối với cả hai kịch bản RCP 4.5 và RCP 8.5; thời kì (2046 – 2065) mực nước tăng 22cm (RCP4.5) và 25 cm (RCP 8.5). Như vậy, phần trăm lượng mưa thời kì (2046 – 2065) không tăng nhiều so với thời kì (2016-2035), trong khi mực nước lại có sự thay đổi rõ rệt: thời kì (2046 – 2065) tăng (22-25cm) so với thời kì (2016-2035) là 13 cm. Mối quan hệ hạn – mặn trong trường hợp biến đổi khí hậu được xét dựa trên mối quan hệ của mưa, dòng chảy (biên trên) và mực nước (biên dưới). Trong quá trình mô phỏng thủy lực, lượng mưa tăng không có nghĩa là lượng dòng chảy xuống hạ lưu tăng bởi quá trình diễn toán thủy lực từ thượng nguồn về hạ du còn có sự ảnh hưởng của các yếu tố như: địa hình lòng sông, quá trình khai thác nước dọc sông, trong khi đó mực nước ở thời kỳ (2046 – 2065) tăng gấp đôi thời kỳ (2016-2035). Mức độ hạn – mặn ở thời kì (2046-2065) sẽ ở mức nghiêm trọng hơn thời kì (2016-2035). Do đó thời kỳ (2016 – 2035) sẽ tương ứng với hạn vừa, (2046- 2065) tương ứng với hạn nặng. Sở dĩ luận án chọn như vậy bởi vì kết quả mô phỏng cho các thời kỳ ở các kịch bản tương ứng với các tần suất cho kết quả chênh lệch về mức độ biến đổi của độ mặn không nhiều nên nếu phân cấp hạn – mặn chi tiết hơn sẽ không có nhiều ý nghĩa. Vì vậy từ kết quả mô phỏng hạn – mặn theo kịch bản biến đổi khí hậu kết hợp với ngưỡng chịu mặn của cây trồng, luận án đưa ra mối liên hệ giữa hạn hán và xâm nhập mặn như bảng 3.9. Kết quả phân cấp cũng cho thấy tương tự như ở trường hợp hiện trạng thì ở kịch bản biến đổi khí hậu: Khoảng cách xâm nhập mặn từ biển vào trong đất liền cũng tỷ lệ thuận với mức tăng của tần suất thiết kế nguồn nước (mức độ hạn hán). Với giả thiết nhu cầu khai thác sử dụng nước dọc sông trong tương lai tương tự như trường hợp hiện trạng, luận án xác định được mức độ hạn – mặn của từng vùng cụ thể, kết hợp với công nghệ GIS xây dựng được bản đồ phân vùng hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước theo kịch bản biến đổi khí hậu (hình 3.17, 3.18). 129 Thời kì Vị trí đoạn sông
tương ứng Phân cấp
độ mặn
(S‰) Phân
cấp
mức độ
hạn Khoảng
cách từ
cửa biển
(km) Nhu
cầu
khai
thác
sử
dụng
nước Sông Mã S < 1‰ Hoằng Khánh – Ngã ba Bông 26,3 – 35 [a] 1‰ ≤ S ≤ 4‰ Hoằng Hợp – Hoằng Khánh 21,5 – 23 [b] 2016 – 2035 4‰ < S ≤ 10‰ Hoằng Đại – Hoằng Hợp 12,5 – 21,5 [c] Hạn
vừa 10‰ < S ≤ 18‰ Quảng Cư – Hoằng Đại 2 – 12,5 [d] S > 18 ‰ Cửa Hới – Quảng Cư 0 – 2 [e] S < 1‰ Hoằng Khánh – Ngã ba Bông 27 – 35 [a] 1‰ ≤ S ≤ 4‰ Hoằng Giang - Hoằng Khánh 24 – 27 [b] 2046 – 2065 4‰ < S ≤ 10‰ Hoằng Đại – Hoằng Giang 13,6 – 24 [c] Hạn
nặng 10‰ < S ≤ 18‰ Quảng Cư – Hoằng Đại 2,3 – 13,6 [d] S > 18 ‰ Cửa Hới – Quảng Cư 0 – 2,3 [e] Sông Lạch Trường 4‰ < S ≤ 10‰ Hoằng Đạt – Ngã ba Tuần 15,5 – 22 [c] 10‰ < S ≤ 18‰ Hoằng Trường - Hoằng Đạt 1,5 – 15,5 [d] 2016 – 2035 Hạn
vừa [e] S > 18 ‰ 0 – 1,5 Cửa Lạch Trường – Hoằng
Trường 4‰ < S ≤ 10‰ Hoằng Đạt – Ngã ba Tuần 16,2 – 22 [c] 10‰ < S ≤ 18‰ Hoằng Trường- Hoằng Đạt 1,5 – 16,2 [d] 2046 - 2065 Hạn
nặng [e] S > 18 ‰ 0 – 1,5 Cửa Lạch Trường – Hoằng
Trường Sông Lèn S < 1‰ Đồng Lộc – Phân lưu sông Mã 21 – 40 [a] 1‰ ≤ S ≤ 4‰ Quang Lộc – Đồng Lộc 12,5 – 21 [b] 6 – 12,5 [c] 2016 - 2035 4‰ < S ≤ 10‰ Hưng Lộc – Quang Lộc Hạn
vừa 10‰ < S ≤ 18‰ Lạch Sung – Hưng Lộc 1,5 – 6 [d] S > 18 ‰ Cửa Lạch Sung – Lạch Sung 0 -1,5 [e] S < 1‰ Đồng Lộc – Phân lưu sông Mã 21,6 – 40 [a] 1‰ ≤ S ≤ 4‰ Quang Lộc – Đồng Lộc 12,8 – 21,6 [b] 6,5 – 12,8 [c] 2046 - 2065 4‰ < S ≤ 10‰ Hưng Lộc – Quang Lộc Hạn
nặng 1,5 – 6,5 [d] 10‰ < S ≤ 18‰ Lạch Sung – Hưng Lộc [e] S > 18 ‰ Cửa Lạch Sung – Lạch Sung 0 -1,5 Bảng 3.9 Phân cấp cấp độ hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước kịch bản biến
đổi khí hậu 130 Hình 3.17 Bản đồ phân vùng hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước kịch
bản RCP4.5 Hình 3.18 Bản đồ phân vùng hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước kịch
bản RCP8.5 131 3.3.3 Nhận xét, phân tích và lựa chọn kết quả Qua kết quả phân vùng hạn - mặn đối với khu vực nghiên cứu gồm 133 xã thuộc 05 huyện, thành phố trong trường hợp hiện trạng và kịch bản biến đổi khí hậu cho thấy: Đối với trường hợp hiện trạng, toàn vùng nghiên cứu có 11 tổ hợp hạn – mặn, đến kịch bản RCP4.5 thì có 12 tổ hợp hạn – mặn và đến kịch bản RCP8.5 số tổ hợp hạn – mặn là 14, với các mức độ từ (bắt đầu thiếu nước – không mặn) cho đến (hạn vừa – mặn nặng). Các tổ hợp hạn – mặn có sự thay đổi về số lượng cũng như mức độ hạn – mặn. Ở kịch bản biến đổi khí hậu do mức độ xâm nhập mặn cao hơn trường hợp hiện trạng nên mức độ hạn – mặn cũng theo xu hướng tăng lên nếu xét tại một vị trí cụ thể. Như vậy, kết quả phân vùng đã cho thấy sự biến đổi nguồn nước mặt theo cả về không gian và thời gian. Sự biến đổi nguồn nước mặt theo không gian thể hiện ở sự thay đổi mức độ hạn – mặn tại các vị trí trong cùng một kịch bản. Trong cùng kịch bản nhưng mỗi vùng cụ thể lại có mức độ hạn – mặn khác nhau, kể cả có những vùng giáp nhau, có cùng độ mặn nhưng do nhu cầu nước được sử dụng cho những mục đích khác nhau nên mức độ hạn – mặn cũng khác nhau. Ví như trong trường hợp hiện trạng, hai xã giáp nhau là Nga Thái và Nga Tiến (Nga Sơn) có ranh giới kề nhau, độ mặn xác đinh được nằm trong khoảng từ 10‰ đến 18‰, nhưng Nga Thái được xác định là (hạn nhẹ – mặn nhẹ) và Nga Tiến là (bắt đầu thiếu nước – không mặn). Lý do bởi diện tích đất nông nghiệp tại xã Nga Thái chủ yếu sử dụng cho trồng trọt các loại: lúa lai, ngô lai và cói. Tuy đã ứng dựng lựa chọn các giống lúa, hoa màu có sức chịu hạn - mặn khá (6‰ - 8‰) hơn giống truyền thống nhưng với độ mặn 10‰ thì ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Ngược lại, đa phần diện tích của xã Nga Tiến lại được sử dụng để nuôi tôm thẻ chân trắng theo hình thức thâm canh cải tiến và theo hướng áp dụng công nghệ cao trong nhà lưới. Do vậy dù độ mặn ở mức rất cao nhưng xã này lại được xem là không mặn, bởi đã ứng dụng chuyển đổi cơ cấu cây trồng, vật nuôi để thích nghi, mang lại hiệu quả cao hơn so với phương thức canh tác trồng lúa truyền thống. Điều đó thể hiện rõ cộng đồng đã dần có những thích nghi với tự nhiên theo hướng thuận thiên, khai thác được mặn lợi của xâm nhâp mặn. 132 Sự biến đổi nguồn nước mặt theo thời gian thể hiện qua sự thay đổi các tổ hợp hạn – mặn tại một vùng từ trường hợp hiện trạng cho đến kịch bản biến đổi khí hậu. Tại cùng một vùng với việc sử dụng nước cho cùng một mục đích trong cả hiện trạng và tương lai, nhưng giá trị lưu lượng và độ mặn giữa trường hợp mô phỏng cho hiện trạng và tương lai khác nhau sẽ quy định giá trị mức độ hạn – mặn khác nhau tại cùng một vùng. Ví như, với xã Tuy Lộc (Hậu Lộc), mức độ hạn – mặn ở trường hợp hiện trạng được xác định là (hạn nhẹ - không mặn) nhưng đến kịch bản biến đổi khí hậu thì mức độ hạn – mặn là (hạn nhẹ - mặn nhẹ). Lý do là vì với cùng một mục đích sử dụng nước cho mục đích trồng trọt các loại giống lúa (LT2, BT7, TBR 225, DQ11, Thái Xuyên 111) và hoa màu (Ngô nếp HN68, HN88) nhưng độ mặn trong nước cung cấp cho vùng này ở trường hợp hiện trạng là 6‰ nhưng ở kịch bản biến đổi khí hậu thì độ mặn trong nước là 8‰. Như vậy sự thay đổi nồng độ mặn trong nước sông đã quy định mức độ hạn – mặn trong các trường hợp khau nhau. Diễn biến mặn dọc các sông tại các kịch bản khác nhau được thể hiện như hình 3.19 đến hình 3.22. Trong trường hợp biến đổi khí hậu, nước biển dâng: khi phân vùng hạn – mặn theo độ mặn tại vị trí các cống dựa trên nhu cầu khai thác sử dụng nước dọc sông cho thấy cái nhìn về mặt không gian khi nước biển dâng, mặn sẽ làm ngập các vùng đất nào, với độ mặn ra sao. Đồng thời kết quả phân vùng cũng đã chỉ ra các tiểu vùng cụ thể tương ứng với các mức độ hạn – mặn khác nhau, giúp cho việc đề xuất các giải pháp được phù hợp hơn. Từ đó có ứng xử với những loại đất như thế nào cho phù hợp theo hướng thích nghi. Việc xây dựng bản đồ phân vùng hạn – mặn khi có xét đến hiện trạng khai thác sử dụng nước trong khu vực nghiên cứu cho thấy sự khác biệt rõ rệt so với khi phân vùng chưa xét đến hiện trạng khai thác sử dụng nước dọc sông. Tại cùng một vị trí nhưng có thể mức độ hạn – mặn có sự thay đổi ngược nhau hoàn toàn. Cụ thể tại vùng bao gồm các xã Nga Thủy, Nga Tân, Nga Tiến ở trường hợp hiện trạng được xác định là “Bắt đầu thiếu nước – mặn nặng” (chưa xét đến hiện trạng khai thác sử dụng nước) nhưng sẽ được xác định là “Bắt đầu thiếu nước – không mặn” (có xét đến hiện trạng khai thác sử dụng nước); Tương tự, các xã Hoằng Thanh, Hoằng Ngọc, Hoằng Đông, Hoằng Yến, Hoằng Phong, Hoằng Châu, Hoằng Thắng, Hoằng Phụ, Hoằng Tiến, Hoằng Trường được xác định là “Hạn nhẹ - mặn nặng” nhưng khi xét đến khả năng khai thác sử dụng nước thì 133 mức độ hạn – mặn là “Hạn nhẹ - không mặn”. Sự khác biệt rõ rệt đó đến từ việc hiện trạng nước dọc sông được sử dụng cho mục đích gì và vì thế được coi là mặn nặng, mặn nhẹ hay không mặn. Qua đó cho thấy, việc phân vùng hạn – mặn có xét đến hiện trạng khai thác sử dụng nước là cách tiếp cận sát với tình hình thực tế trên khu vực nghiên cứu, phù hợp theo định hướng chung của toàn tỉnh Thanh Hóa về cơ cấu ngành nông nghiệp theo hướng thích nghi. Bản đồ phân vùng như một bức tranh tổng thể về sự biến đổi của hạn – mặn theo không gian và thời gian, có thể cho chúng ta thấy rõ từng vị trí với mức độ hạn – mặn trong khu vực nghiên cứu. Do vậy, luận án lựa chọn kết quả phân vùng hạn – mặn theo hiện trạng khai thác sử dụng nước làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp mang tính thuận thiên nhằm tận dụng mặt lợi, hạn chế mặt hại của thiên tại hạn – mặn. Hình 3.19 Xâm nhập mặn dọc sông Mã tương ứng với các kịch bản 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 Hình 3.22 Độ mặn tại vị trí trên các sông tương ứng với các trường hợp Nhận xét: Từ kết quả tính toán mô phỏng và biểu thị trên các hình vẽ ta thấy: Xét tại cùng một vị trí dọc các sông Mã, sông Lạch Trường, sông Lèn độ mặn lớn nhất tại các vị trí của kịch bản biến đổi khí hậu so với kịch bản hiện trạng có xu thế tăng theo các kịch bản RCP 4.5, RCP 8.5 qua các thời kì 2016 – 2035 và 2046 – 2065 (hình 3.26, 3.27, 3.28). Riêng một số vị trí, độ mặn có xu thế tăng rõ rệt như: trên sông Mã tại Giàng độ mặn tăng từ 0,21‰ (kịch bản hiện trạng) đến 3,62‰ (RCP4.5) và 4,24 ‰ (RCP 8.5); trên sông Lạch Trường tại ngã ba Tuần (nhập lưu sông Mã) độ mặn tăng 135 từ 3,75‰ (kịch bản hiện trạng) đến 5,78‰ (RCP4.5) và 6,30 ‰ (RCP 8.5); trên sông Lèn tại Cụ Thôn độ mặn tăng từ 0,75‰ (trường hợp hiện trạng) đến 2,71‰ (RCP4.5). Xét trong cùng một kịch bản biến đổi khí hậu cho thấy: đa phần độ mặn tại các vị trí dọc các sông Mã, Lạch Trường và sông Lèn đều có xu thế tăng ở cả kịch bản RCP4.5 và RCP8.5. Độ mặn tại các vị trí ở kịch bản RCP8.5 lớn hơn so với kịch bản RCP4.5 nhưng không có sự chênh lệch lớn, mức tăng dao động từ 0,15% đến 12,5% ở các vị trí. Điều này có thể lí giải với kịch bản biến đổi có đưa hồ chứa với vai trò tham gia đẩy mặn nên ranh giới mặn so với kịch bản hiện trạng là không khác nhau nhiều. Xét giữa trường hợp hiện trạng với các kịch bản biến đổi khí hậu, cho thấy có sự khác biệt về độ mặn giữa các sông (hình 3.22): Trên sông Mã và sông Lạch trường, độ mặn tại các vị trí dọc sông giữa các kịch bản chênh lệch không nhiều, trừ độ mặn tại Giàng (sông Mã), nhập lưu sông Mã (sông Lạch Trường) và Cụ Thôn (sông Lèn) giữa trường hợp hiện trạng và kịch bản biến đổi khí hậu có sự khác biệt. Riêng trên sông Lèn, độ mặn tại Cụ Thôn (cách biển 18 km) có sự chênh lệch giữa kịch bản hiện trạng (0,75‰) và kịch bản biến đổi khí hậu (1,91‰). Kết quả này phù hợp với nghiên cứu [69] đã đánh giá sơ bộ về tỷ lệ phân lưu lưu lượng ở khu vực hạ lưu trên hệ thống sông Mã không tính đến các trạm ảnh hưởng khác thì vào tháng kiệt nhất (tháng 3), dòng chảy từ trạm Xuân Khánh trên sông Chu tải trung bình 9,5% lưu lượng về dòng chính sông Mã so với trạm Sét Thôn. Lưu lượng trên sông Mã sau đó tiếp tục phân chia cho các nhánh sông Lèn, Lạch Trường. Trong mùa kiệt sông Lèn tải tới 27‰ 45% lưu lượng dòng chảy trên dòng chính sông Mã. Thêm vào đó, lượng mưa theo kịch bản biến đổi khí hậu thời kì 2045 – 2065 (11,1%) tăng so với thời kì 2016 – 2035 (6,5%). Chính vì vậy sự chênh lệch độ mặn tại trạm Cụ Thôn (sông Lèn) giữa các kịch bản chịu sự chi phối của đặc điểm này. 3.4 Đề xuất giải pháp khai thác sử dụng nước. 3.4.1 Cơ sở đề xuất giải pháp Theo nghị quyết số 120/NQ-CP ngày 17 tháng 11 năm 2017 của Thủ tướng chính phủ đã nêu rõ trong quan điểm chỉ đạo: Cần thay đổi tư duy phát triển, chuyển từ tư duy sản xuất nông nghiệp thuần túy (chủ yếu là sản xuất lúa) sang tư duy phát triển kinh tế nông nghiệp đa dạng. Nghị quyết cũng chỉ rõ: Xác định biến đổi khí hậu và nước biển dâng 136 là xu thế tất yếu, phải sống chung và thích nghi, biến thách thức thành cơ hội. Bên cạnh tài nguyên nước ngọt, cần coi nước lợ, nước mặn cũng là nguồn tài nguyên thiên nhiên để phát triển kinh tế. Chính vì vậy nước lợ, nước mặn cũng là tài nguyên nếu chúng ta biết khai thác, tận dụng. Ví dụ, độ mặn cao giúp người dân nuôi trồng thủy sản nước mặn, độ mặn vừa nuôi trồng thủy sản nước lợ. Trong cơ cấu nông nghiệp trước đây theo quan điểm truyền thống thứ tự ưu tiên là: lúa - thủy sản - cây ăn quả, tuy nhiên hiện nay trong bối cảnh biến đổi khí hậu, nước biển dâng, nước mặn, nước lợ ngày càng gia tăng thì cần định hướng theo thứ tự: thủy sản - cây ăn quả - lúa. Như vậy, cây lúa không còn giữ vị trí hàng đầu để ưu tiên phát triển mà thay vào đó là ưu tiên phát triển thủy sản đến cây ăn quả rồi mới đến cây lúa. Có như vậy chúng ta có thể tận dụng mặt lợi của hạn - mặn để khai thác, tận dụng nước lợ, nước mặn. Căn cứ kết quả phân vùng hạn – mặn đã trình bày mục 3.3. Luận án đề xuất các giải pháp sử dụng nước với tư duy: hạn – mặn là một hiện tượng thiên tai có hai mặt: mặt lợi và mặt hại, cần tận dụng khai thác mặt có lợi và phòng chống, ngăn chặn, giảm thiểu mặt có hại. Trong đó những vùng được xác định là “Mặn nhẹ” hoặc “Không mặn” thì cần tiếp tục phát huy mặt lợi, những vùng “mặn nặng” cần phải thay đổi tư duy: thay vì đề xuất giải pháp phòng chống thì tăng cường các giải pháp nhằm khai thác mặt lợi bằng việc áp dụng các biện pháp khoa học kỹ thuật, các giống lai tạo chịu được hạn – mặn, chuyển đổi cơ cấu nhằm tăng tính hiệu quả trong quá trình sản xuất, đồng thời các giải pháp tăng tính bền vững, tăng khả năng thích ứng của cộng đồng với thiên tai hạn – mặn. Quá trình đề xuất các giải pháp, luận án có tham khảo các tài liệu [84], [85]. 3.4.2 Đề xuất giải pháp khai thác sử dụng nước Việc đề xuất các giải pháp khai thác sử dụng nước dựa trên kết quả phân vùng hạn – mặn tương ứng với trường hợp hiện trạng và biến đổi khí hậu cũng như cơ cấu cây trồng trong năm của các xã thuộc vùng nghiên cứu. Để các giải pháp đề xuất có tính hợp lý với thực tế, luận án tham khảo tài liệu về hiện trạng cơ cấu cây trồng các xã của phòng Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn các huyện Hậu Lộc, Nga Sơn, Hoằng Hóa, TP Sầm Sơn, Quảng Xương và định hướng thay đổi cơ cấu cây trồng của tỉnh Thanh Hóa về việc tái cơ cấu ngành nông nghiệp đến năm 2020, định hướng 2025 và tầm nhìn 2030. 137 Căn cứ vào đặc điểm tình hình khí tượng thủy văn cũng như đặc điểm về phong tục, tập quán, kinh tế - xã hội của từng vùng mà áp dụng các biện pháp sao cho phù hợp nhất. Tuy nhiên đối với những khu vực mà độ mặn trong nước vượt quá ngưỡng sinh trưởng, phát triển của cây trồng thì thay vì phòng chống tác hại của mặn gây ra, con người nên tư duy, sáng tạo để biến hạn – mặn thành cơ hội bằng việc áp dụng và cải tiến khoa học kỹ thuật vào sản xuất để khai thác mặt có lợi của xâm nhập mặn. Từ đó tăng khả năng thích nghi của cộng đồng với tình hình phức tạp của biến đổi khí hậu, nước biển dâng hiện nay. Các vùng hạn – mặn được kí hiệu từ HM1 đến HM11 theo mức độ hạn - mặn tăng dần (phụ lục 3.2). Các giải pháp khai thác sử dụng nước cụ thể được đề xuất theo từng nhóm tổ hợp hạn – mặn theo tiêu chí vừa thích ứng vừa phòng chống: những giải pháp lợi dụng măt lợi, khai thác hạn –mặn như một nguồn tài nguyên sẽ được khuyến nghị áp dụng cho những vùng có mức độ từ “không mặn” (trường hợp vùng có độ mặn cao nhưng sử dụng nước cho mục đích nuôi thủy sản nước lợ, nước mặn) và từ “mặn vừa” cho đến “mặn nặng”. Những vùng mức độ từ “không mặn” (vùng có độ mặn thấp, nhỏ hơn 1‰) cho đến “mặn nhẹ” sẽ được khuyến nghị áp dụng các giải pháp phòng chống mặt hại. Với cách tiếp cận như vậy, luận án đề xuất các giải pháp khai thác sử dụng nước cho từng vùng cụ thể như bảng 3.10 đến bảng 3.13. 138 Bảng 3.10 Đề xuất giải pháp khai thác sử dụng nước theo từng vùng hạn – mặn Xem xét hạn – mặn theo Giải pháp khai thác sử dụng nước hợp lý Mức độ hạn – hai mặt Vùng Biện pháp phòng chống/khai thác mặn Mặt Mặt hại lợi HM1 + Tiếp tục chuyển đổi những phần diện tích đất còn lại bị sâu trũng, chua, mặn trồng lúa kém hiệu
quả sang nuôi trồng thủy sản nước lợ, nước mặn theo hình thức áp dụng công nghệ cao: nuôi trong
nhà lưới. Bắt đầu thiếu
nước – Không
mặn + Phát triển các hình thức quản lý vùng nuôi có sự tham gia của cộng đồng trong nuôi trồng thủy
sản. HM2 Bắt đầu thiếu
nước – Mặn nhẹ x + Tiếp tục nuôi trồng thủy sản theo hướng đa con, đa canh, đa thời vụ; đối tượng nuôi là tôm sú,
tôm thẻ, cua, cá đối mục, cá bống bớp, cá vược, cá rô phi, rau câu và tận dụng nguồn lợi tự nhiên
như tôm rảo, cá các loại. + Tiếp tục sử dụng công nghệ vi sinh và áp dụng công nghệ Biofloc một cách đầy đủ, nuôi nhiều
giai đoạn trong thâm canh và siêu thâm canh với mật độ cao nhằm rút ngắn thời gian nuôi, tăng
năng suất, sản lượng, giảm thiểu rủi ro và chi phí, tăng hiệu quả kinh tế. HM5 Hạn nhẹ –
Không mặn + Khuyến khích trồng dừa trên toàn bộ bờ bao, bờ kênh vùng nuôi trồng thủy sản nhằm tăng hiệu
quả kinh tế-xã hội và cải thiện môi môi trường sinh thái. + Chuyển đổi sang trồng cây vừng, cây đậu nành, cây đậu tương (có khả năng chịu hạn – mặn
tốt); Xây dựng khu du lịch sinh thái trên nền đất trồng lúa, kết hợp nuôi tôm, cá nước mặn. 139 Bảng 3.11 Đề xuất giải pháp khai thác sử dụng nước theo từng vùng hạn – mặn (tiếp theo) Xem xét hạn – mặn theo Mức độ hạn Giải pháp khai thác sử dụng nước hợp lý hai mặt Vùng – mặn Biện pháp phòng chống/khai thác Mặt Mặt hại lợi + Ứng dụng công nghệ tưới nhỏ giọt, tránh lãng phí do bốc hơi; ứng dụng cải tiến kỹ thuật: thiết kế hộp nhựa bao quanh gốc cây, qua đó hấp thu những giọt sương ban đêm và làm giảm 50% nhu cầu nước của cây trồng. Đồng thời có tác dụng trữ nước vào những ngày mưa. + Căn cứ “Lịch thủy triều” để có thể chủ động lấy nước thau chua rửa mặn, tích trữ nước trong mương HM6 Hạn nhẹ -
Mặn nhẹ x hoặc dự trữ trong những túi nilong dày và đặt dưới gốc cây ăn quả trong thời gian nước bị nhiễm mặn
quá ngưỡng sinh trưởng, phát triển của cây.
+ Chú trọng trồng cây trồng cạn có thời gian sinh trưởng và phát triển ngắn, năng suất cao: vừng vàng,
khoai tây, đậu xanh… + Tủ gốc giữ ẩm cho cây trồng bằng rơm rạ, cỏ khô tránh bốc hơi.
+ Thực hiện điều tiết nước theo đúng kế hoạch và thời vụ sản xuất, có kế hoạch dự trữ nước ở kênh,
mương, ao, hồ… HM9 Hạn vừa –
Không mặn + Củng cố hệ thống đê bao của mỗi vườn chắc chắn để tránh nước mặn xâm nhập vào vườn.
+ Tỉa bớt cành và quả để giảm bốc thoát hơi nước và nhu cầu cần nước của cây; không nên xử lý cho
cây ra hoa trong giai đoạn nếu nguồn nước tưới không đảm bảo cung cấp đầy đủ cho cây khi đậu trái
và phát triển. 140 Bảng 3.12 Đề xuất giải pháp khai thác sử dụng nước theo từng vùng hạn – mặn (tiếp theo) Xem xét hạn – mặn theo hai Giải pháp khai thác sử dụng nước hợp lý Mức độ hạn – mặt Vùng Biện pháp phòng chống/khai thác mặn Mặt Mặt hại lợi HM3 Bắt đầu thiếu
nước – mặn
vừa HM7 Hạn nhẹ - mặn
vừa x HM10 Hạn vừa –
mặn vừa 1) Tiếp tục phát huy các mô hình tận dụng mặt lợi của hạn – mặn:
+ Tập trung vào những cây giống lúa lai chịu được độ mặn, năng suất cao: OM 9577, OM 2517.
+ Tiếp tục chuyển đổi đất trồng lúa vùng trũng sang mô hình trang trại cá – lúa kết hợp.
+ Phát triển và nhân rộng mô hình nuôi trồng thủy hải sản nước lợ kết hợp khu du lịch sinh thái.
+ Chuyển đổi diện tích đất trồng lúa ở vùng thiếu hoặc không chủ động được nước tưới sang trồng
giống mía cho năng suất cao với ưu điểm: chín sớm, trữ đường cao và đặc biệt chịu hạn tốt: VN84-
8137.
+ Những vùng giáp biển hay sinh lầy, thay thế giống cói truyền thống bằng giống cói lai tạo giữa
nước mặn và nước ngọt, giảm thiểu lượng nước tưới, cho năng suất cao hơn.
+ Phát triển, bảo vệ rừng ngập mặn.
2) Áp dụng khoa học kỹ thuật trong việc cấy, ghép cây trồng, biến đổi gen tạo ra những cây trồng
chịu thích nghi được với đất phèn, đất mặn: Ghép chồi cây bưởi, cam, quýt trên thân cây trúc, cây
sảnh; ghép lai các tổ hợp giữa xoài 13-1, xoài Châu Hạng Võ và xoài ghép xanh ghép trên mắt
ghép xoài cát Hòa Lộc và xoài cát Chu chống chịu mặn tốt ở nồng độ mặn 13‰; Tạo giống lúa
mới bằng cách kết hợp với gen của hạt cỏ thales để thu được cây lúa có GoIS trội hơn bình thường,
chịu được hạn hán và độ mặn lên đến 13‰. 141 Bảng 3.13 Đề xuất giải pháp khai thác sử dụng nước theo từng vùng hạn – mặn (tiếp theo) Xem xét hạn – mặn theo Mức độ hạn – Giải pháp khai thác sử dụng nước hợp lý hai mặt Vùng mặn Biện pháp phòng chống/khai thác Mặt Mặt hại lợi + Chuyển đổi diện tích trồng trọt kém hiệu quả sang mô hình: tôm – cá – lúa kết hợp; mô HM4 hình nuôi ngao ở những nơi có độ mặn cao. Bắt đầu thiếu
nước – mặn nặng + Tận dụng tiềm năng, lợi thế để phát triển nuôi trồng thủy sản nước lợ với trọng tâm là hình HM8 Hạn nhẹ - mặn
nặng thức nuôi quảng canh cải tiến, nuôi thâm canh tôm thẻ chân trắng theo công nghệ vi sinh và
nuôi tôm trong nhà có mái che theo hướng công nghệ cao sẽ hạn chế tối đa việc thay đổi môi
trường nước do mưa, nhiệt độ quá nóng hoặc quá lạnh trong ao nuôi. x + Tiếp tục trồng ớt xuất khẩu, lạc, dưa hấu, khoai tây; trồng rau màu trong nhà lưới. HM11 + Trồng giống cói được lai tạo giữa nước mặn và nước ngọt, giảm thiểu lượng nước tưới,
năng suất cao. Hạn vừa – mặn
nặng + Tiếp tục phát triển thủy sản trên cả 3 mặt: khai thác, chế biến và nuôi trồng (đối với vùng
HM8, HM11). 142 Kết luận chương 3 Với việc lựa chọn bộ mô hình MIKE 11 làm công cụ để tính toán mô phỏng mối quan hệ hạn – mặn tương ứng với trường hợp hiện trạng và kịch bản biến đổi khí hậu, luận án đã tính toán, phân vùng hạn – mặn khu vực đồng bằng ven biển sông Mã. Kết quả đã đưa ra được ranh giới mặn dọc các sông Mã, Lạch Trường, sông Lèn theo trường hợp hiện trạng và kịch bản biến đổi khí hậu. Nhìn chung ranh giới mặn kịch bản biến đổi khí hậu có xu thế tăng so với kịch bản hiện trạng, độ mặn tại các vị trí dọc các sông Mã, Lạch Trường, Lèn cũng tăng theo xu thế chung. Trong chương này, luận án cũng đã phân vùng hạn - mặn theo cách truyền thống và theo hiện trạng khai thác sử dụng nước dọc sông. Theo cách tiếp cận truyền thống, luận án đã phân thành 9 vùng (hiện trạng) và 10 vùng (kịch bản biến đổi khí hậu) với mức độ hạn – mặn có xu thế tăng dần từ hiện trạng đến biến đổi khí hậu. Tuy nhiên theo cách tiếp cận khai thác sử dụng nước thì mức độ hạn – mặn lại biến đổi dựa trên độ mặn tại một vị trí và mục đích sử dụng nước cho vị trí đó là gì? Chính vì vậy, phần đa các vùng ven biển, có độ mặn trong nước cao nhưng do áp dụng khoa học kỹ thuật, thay đổi cơ cấu cây trồng thích nghi với hạn – mặn nên được xác định là “không mặn”. Nội dung chương 3 luận án đã đề xuất các giải pháp tương ứng với từng vùng theo hướng: những giải pháp lợi dụng măt lợi, khai thác hạn –mặn như một nguồn tài nguyên sẽ được khuyến nghị áp dụng cho những vùng có mức độ cao. Những vùng có độ mặn thấp sẽ được khuyến nghị áp dụng các giải pháp phòng chống mặt hại, tăng tính thích ứng của cộng đồng dân cư vùng đồng bằng ven biển sông Mã trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng. 140 1. Những kết quả đạt được của luận án Luận án đã tổng quan được các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước cũng như trên lưu vực sông Mã về hạn – mặn. Qua đó có thể thấy các công trình, bài báo, đề tài có liên quan đến hướng nghiên cứu của luận án đã được đề cập từ nhiều năm trước. Tuy nhiên đa phần các nghiên cứu chỉ tập trung xem xét mặt có hại của hạn – mặn, cần phòng chống thông qua việc mô phỏng và dự báo hạn – mặn; chưa xem xét mặt có lợi của hạn – mặn và phân vùng hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng. Cơ sở khoa học của việc phân vùng hạn – mặn cũng được chỉ ra trong luận án dựa trên sự biến đổi của các tổ hợp hạn – mặn theo không gian, thời gian và mối quan hệ giữa hạn hán và xâm nhập mặn cùng với nhu cầu khai thác sử dụng nước dọc sông. Các tiêu chí và phương pháp phân vùng cũng được đưa ra làm cơ sở cho việc xây dựng các bản đồ phân vùng hạn – mặn. Theo đó, luận án đã sử dụng mô hình bộ mô hình Mike (Mike 11 và Mike – Nam) để tính toán mô phỏng sự biến đổi của hạn – mặn. Bộ mô hình đã được tiến hành hiệu chỉnh và kiểm định với chỉ tiêu Nash dao động từ 0,71 đến 0,97, kết quả mô phỏng đạt yêu cầu, có độ tin cậy. Luận án đã mô phỏng được mối quan hệ hạn – mặn cho hai trường hợp: trường hợp hiện trạng theo các tần suất thiết kế nguồn nước và kịch bản biến đổi khí hậu (có xét đến vai trò của hồ chứa). Trường hợp hiện trạng cho thấy: Việc mô phỏng này cho phép xác định được mối quan hệ nguyên nhân – kết quả giữa hạn hán và xâm nhập mặn thông qua mức độ xâm nhập mặn ứng với các tần suất thiết kế nguồn nước (75%, 80%, 85%, 90% và 95%). Tần suất thiết kế nguồn nước càng lớn thì mặn càng xâm nhập sâu vào nội đồng. Với kịch bản biến đổi khí hậu xem xét tính toán được dòng chảy đến hồ từ mưa và vai trò điều tiết của hồ chứa trong mùa cạn. Qua đó thấy được mối quan hệ giữa hạn hán (dòng chảy từ thượng nguồn) và xâm nhập mặn (nước biển dâng). Luận án đã phân cấp được cấp độ hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước trường hợp hiện trạng và kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng. Theo đó, tương ứng với tần suất thiết kế nguồn nước là các mức độ mặn khác nhau và các nhu cầu khai thác sử 141 dụng nước tương ứng. Việc phân cấp độ hạn- mặn cho phép chủ động trong công tác khai thác sử dụng nước sao cho thuận thiên. Tiếp đó, luận án cũng đã xây dựng được các bản đồ phân vùng hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước dựa trên việc kết hợp giữa kết quả mô phỏng của mô hình, công nghệ ArcGIS, độ mặn tại vị trí các cống dọc sông và hiện trạng khai thác sử dụng nước cho trường hợp hiện trạng và kịch bản biến đổi khí hậu. Theo đó vùng đồng bằng sông Mã được chia thành 11 vùng (hiện trạng), 12 vùng (RCP4.5) và 14 vùng (RCP8.5) với mức độ hạn – mặn khác nhau, phù hợp với định hướng chung của các huyện trong việc cơ cấu ngành nông nghiệp theo hướng ưu tiên phát triển thủy, hải sản nhằm tăng khả năng thích ứng của con người trước thiên tai. Nội dung của luận án cũng đã đề xuất được các giải pháp theo nhu cầu khai thác sử dụng nước cho từng vùng hạn – mặn theo hai hướng: khai thác mặt lợi và hạn chế, phòng chống mặt hại. Theo đó từng vùng được đề xuất các giải pháp cụ thể phù hợp với cơ cấu cây trồng, cơ cấu kinh tế cũng như mức độ hạn - mặn. Các giải pháp mang tính thích nghi nhiều hơn phòng chống. Với tư duy như vậy, con người sẽ tận dụng tốt, xử lý phù hợp các tình huống có thể xảy ra trong quá trình sử dụng nước phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt, đặc biệt là trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Những đóng góp mới của luận án 2. Đã xác lập được mối quan hệ hạn – mặn, sự biến đổi của các tổ hợp hạn – mặn (i) theo không gian, thời gian cũng như phân vùng hạn – mặn theo nhu cầu khai thác sử dụng nước và áp dụng thành công ở đồng bằng ven biển sông Mã trường hợp hiện trạng và kịch bản biến đổi khí hậu. (ii) Đã kiến nghị được các giải pháp khai thác, phát huy mặt lợi và hạn chế mặt hại của thiên tai hạn – mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã. 3. Tồn tại và hướng phát triển của luận án Kết quả của luận án có thể tham khảo khi áp dụng trên thực tế, tuy nhiên cần lưu ý một số vấn đề sau: (i) Nội dung nghiên cứu của luận án chỉ xét đến vai trò của các hồ chứa có dung tích lớn như Cửa Đạt (sông Chu) và Trung Sơn (sông Mã) trong việc phân vùng hạn – mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã. Các hồ chứa đang trong giai đoạn quy hoạch, mới 142 đưa vào vận hành hay hồ có dung tích nhỏ trên lưu vực sông Mã luận án chưa có điều kiện xét đến. (ii) Luận án chưa nghiên cứu và tính toán phân vùng hạn – mặn chi tiết đến đơn vị cấp xã do không đủ cơ sở dữ liệu. 4. Kiến nghị Dựa trên các kết quả nghiên cứu đã đạt được, luận án kiến nghị: Trong quá trình ứng dụng nếu có điều kiện cần xét thêm sự thay đổi của nhiệt độ trong khi tính toán kịch bản BĐKH và cần đầu tư nghiên cứu, tính toán đến đơn vị cấp xã nhằm tăng mức độ chi tiết của kết quả tính toán cũng như tăng hiệu quả trong công tác khai thác sử dụng nước, đất. 143 [1] Lê Thị Thường, “Nghiên cứu tính toán phân vùng hạn – mặn đồng bằng ven biển
sông Mã trong điều kiện biến đổi khí hậu”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, No 699,
pp:59-67, Mar.2019. [2] Lê Thị Thường, Trương Văn Hùng, “Nghiên cứu tính toán phân vùng hạn – mặn
đồng bằng ven biển sông Mã”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, No. 693, pp: 23-29,
Sep.2018. [3] Lê Thị Thường, Hoàng Thị Nguyệt Minh, “Nghiên cứu thiết lập phương pháp xây
dựng hàm thiệt hại rủi ro thiên tai xâm nhập mặn vùng đồng bằng ven biển sông
Mã”, in Hội thảo khoa học năm 2018 của Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà
nội: Quản lý, bảo tồn trong phát triển bền vững tài nguyên và môi trường vùng bờ,
NXB Khoa học và Kỹ thuật,2018, pp:200 – 207. [4] Lê Thị Thường, “Nghiên cứu tính toán giá trị độ phơi nhiễm tính dễ bị tổn thương
xâm nhập mặn vùng ven biển sông Mã” Hội nghị khoa học Thủy lợi toàn quốc
(11/2017), NXB Xây dựng, 2017, pp. 95-97. [5] Lê Thị Thường, “Các phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương – Khả năng áp
dụng tính dễ bị tổn thương hạn – mặn khu vực đồng bằng ven biển sông Mã”. Tạp
chí Khí tượng Thủy văn, No 672, pp: 41- 45, Dec.2016. 144 [1] Thủ tướng chính phủ, Dự báo, cảnh báo và truyền tin thiên tai, Quyết định số 46/2014, Ed., 2014. [2] Luật Khí tượng Thủy văn, 2013. [3] H. D.R.F, "One dimensions estuarine an assessment Tracor," Office Wasington DC, vol. Stock, no. 5501-0129, 1971. [4] D. Prichard, "The dymanic structure of a coatal plain estuary," in J.Mar.Res,15, 1971. [5] Leedertee, "Aspcet of a conputational model for long period water wave
propagation," in RM-RC-5294, Rand Coup, Santa Monica, Califonia, 1971. [6] S. O. e. al, "Development and climate change in Bangladesh: Focus on coastal
flooding and the sunderland," Organisation for Economic Co-operation and
Development, Paris, pp. 86-120, 2003. [7] E. e. al, "Simulation of Sanility intrusion along the Georgia and South Carolina coast using climate - change scenaros," U.S, 2013. [8] P. Barlow, Ground water in freshwater - saltwater environment of the Allantic coast, Reston: USGS Circular 1262, 2003. [9] NRC, Climate change impacts and adaptation: A Canadian Perspective, Natural Resources Canada, 2011. [10] C. e. a. K.A., Effect of groundwater pumping on saltwater intrusion in the lower
Burdenkin Delta, North Queensland, A.D.Post, Ed., In MODSIM 2003
International Congress on modelling and simulation, 2003. [11] A. a. L. Vandenbohede, "Occurrence of saltwater above freshwater in dymanic
equilibrium in coastal groundwater flow system near De Panne, Belgium,"
Hydrogeology Journal, no. 14, pp. 462-472, 2006. [12] V. a. E. Post, "Preface: Saltwater and freshwater interraction on coastal aquifers," Hydrogeology Journal, no. 18, pp. 1-4, 2010. [13] D. e. al, "Modelling the influence of river flow and saltwater intrusion in the
Mekong river estuary,Vietnam," in Lowland Technology International, 2014. [14] A. Bobba, "Numberical modelling of saltwater intrusion due to human activities
and sea-level change in the Godavari Delta, India," Hydrogeological Sciences
Journal, no. 47, pp. S67-S80, 2002. [15] M. P. e. al, "Climate change 2007: Impact, Adaptation and Vulnerability.
Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the
Intergovermental Panel on Climate Change," 2007. 145 [16] V. system, "The final resolution of the symbosium on the classification of brachish water," Archo Oceanography Limnology, no. 11, pp. 243-248, 1959. [17] D. Pritchard, "Estuarine circulation patterns," no. 717, p. 81, 1955. [18] W. a. D. P. Cameron, "Estuaries In: The Sea," M.N Hill Interscience, vol. II, pp. 306-324, 1963. [19] K. Dyer, Estuaries: A physical introduction, J. a. S. Ltd, Ed., Chichester, 1997. [20] F. Por, "Hydrobiological notes on the hight - saltwater waters of the Sinai Peninsula," Marine Biology, vol. II, no. 14, pp. 111-120, 1972. [21] M. a. G. Shammas, "Seawater intrusion in the Salalah plain aquifer Oman," Environmental Geology, no. 53, pp. 575-587, 2007. [22] P. a. A. Pujari, "Seawater intrusion in partially mixed estuaries," Estuar Coast Shelf Sci, no. 54, pp. 385-397, 2009. [23] G. a. I. Steyl, "Review of coastal area aquifer on Africa," Hydrogeology Journal, no. 18, pp. 217-225, 2010. [24] E. Dahl, "Ecological saltwater boundaries in poikilohaline water," Oikos, vol. I, no. 7, pp. 1-21, 1956. [25] A. V. Os, "Density currents and salt intrusion," in Lecture notes IHE, Delft, 1993. [26] D. Prandle, "On saltwater regimes and the vertical structure of residual flows in
narrow tidal estuaries," Estuar,Coas Shelf Sci, no. 20, pp. 615-635, 1985. [27] D. Prandle, "Saltwater intrusion in partially mixed estuaries," Estuar Coast Shelf Sci, no. 54, pp. 385-379, 2004. [28] D. Prandle, Estuaries, Dymanic, Mixing, Sedimentation and Morphology, Cambridge University Press, 2009. [29] K.D.K Saha et al, "Geophysical study for saline water intrusion in a coastal alluvial terrain," Journal of Applied Geophysics, no. 46, pp. 189-280. [30] Ngân hàng thế giới (WB), "Điểm lại cập nhật tình hình phát triển kinh tế Việt Nam," , 2013. [31] Chung F, "Modelling flow salinity, relationship in the Sacrament - San Joaquin
delta using artifical neural networks," Development of Water Resources Offices
of SWP Planning, California, Technical report PSP - 99 - 1 1999. [32] P. A, E. A. Roehl Jr., R. C. Daamen and W. M. Kitchens Conrads, "Simulation of
Water level and Salinity in the Rivers and Tidal Marshes in the Vicinity of the
Savannah Natinonal Wildife Refuge, Coastal South Carolina and Georgia," USGS
Scicetific Investigation Rep. 2006-5187, Virginia, 2006. [33] E.A Roehl Jr., R. C. Daamen and J.B. Cook Conrads, "Simulation of Salinity
intrusion along the Georgia and South Caro-lina coasts using climate - change
csenarios," USGS Scientific Investigation Rep.2013-5036, Virginia, 2013. 146 [34] Mahtab Safari Shad và cộng sự, "Zoning droughts by standardized precipitation
index in Esfahan province (IRAN)," International journal of Advanced Biological
and Biomedical Research , vol. 1, no. 5, pp. 477-481, 2013. [35] Yazd-Ardakan, "Zoning climatic drought using precipitation maps and arcGIS9.3
(case study: Yazd-Ardakan plain, Iran)," Advances in Environmental Biology,
vol. 8, no. 7, pp. 2506-2514, 2013. [36] G. Pitzer, "Finding the right balance: Managng delta salinity on drought," Western
Water Manazine, Vols. Water Education Foundation, Sacramento, CA,
September/October 2014. [37] Paul A Conrads and Lisa S Darby, "Development of a coastal droght index using salinity data," American meteorological society, pp. 753-766, April 2017. [38] Chính phủ Australia, "River Murray Salinity zoning," Natural Resources SA Murray - Darling basin , 2019. [39] M. Avand, "Drought monitoring and zoning using comparison of ZSI, CZI, SPI
and MCZI indices (A Case Study: Kohgiluyeh and Boyerahmad Province),"
Extension and Development of Watershed Management, vol. 7, no. 27, 2019. [40] Nguyễn Trọng Hiệu, "Nguyên nhân, giải pháp phòng ngừa, ngăn chặn các quá
trình hoang mạc hóa vùng Trung Trung Bộ (Quãng Ngãi - Bình Định)," Đề tài
nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước 2000. [41] Đào Xuân Học, "Nghiên cứu các giải pháp giảm nhẹ thiên tai hạn hán các tỉnh
duyên hải Miền Trung từ Hà Tĩnh đến Bình Định," Đề tài Nghiên cứu khoa học
cấp Nhà nước 2001. [42] Nguyễn Văn Thắng, "Nghiên cứu và xây dựng công nghệ dự báo và cảnh báo sớm hạn hán ở Việt Nam," Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ 2007. [43] Trần Thục, "Xây dựng bản đồ hạn hán và mức độ thiếu nước sinh hoạt ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên," 2008. [44] Lê Trung Tuân, "Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp khoa học công nghệ phòng
chống hạn hán phục vụ phát triển nông nghiệp bền vững ở các tỉnh Miền Trung,"
Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước 2009. [45] Ngô Đình Tuấn và nnk, "Nghiên cứu ứng dụng đồng bộ các giải pháp khoa học
và công nghệ nhằm phát triển bền vững kinh tế - xã hội - môi trường vùng khan
hiếm nước Ninh Thuận và Bình Thuận phòng chống hoang mạc hóa," Đề tài
nghiên cứu khoa học cấp Bộ 2011. [46] Pham Quang Vinh và nnk, "DROUGHT ZONING FOR BINH THUAN
PROVINCE, IN," GeoInformatics for Spatial-Infrastructure Development in
Earth and Allied Sciences (GIS-IDEAS) , 2012. 147 [47] Trương Đức Trí, "Nghiên cứu hạn hán ở khu vực Nam Trung Bộ trong điều kiện
biến đổi khí hậu, kết quả dự tính và giải pháp ứng phó," Đại học Quốc Gia Hà
Nội, Luận án tiến sĩ 2016. [48] Nguyễn Thị Ngọc Quyên, "Phân vùng hạn hán dựa trên chỉ số hạn và mô phỏng
chế độ," Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, vol.
33, no. 1, pp. 65-81, 2017. [49] Trần Thị Minh Châu và nnk, "Xây dựng bản đồ phân vùng khả năng hạn hán trên
đất trồng lúa dựa vào chỉ số chuẩn hóa giáng thủy tại huyện Hòa Vang, thành phố
Đà Nẵng," Tạp chí khoa học và công nghệ nông nghiệp , vol. 1, no. 1, pp. 17-26,
2017. [50] Nguyễn Như Khuê, Modelling of tital propagation and salinity intrusion on the
Mekong main estuarine system.: Technical paper, Mekong Secretariat, 1986. [51] Lê Sâm, "Nghiên cứu xâm nhập mặn phục vụ phát triển kinh tế - xã hội vùng ven
biển đồng bằng sông Cửu Long," Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước, KC
08-18 thuộc chương trình Bảo vệ môi trường và phòng tránh thiên tai. 2004. [52] Đoàn Thanh Hằng, "Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn đồng bằng sông Hồng - Thái Bình," Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ 2010. [53] Phan Hoàng Vũ, và nnk "Phân vùng rủi ro trong sản xuất nông nghiệp dưới tác
động của xâm nhập mặn ở tỉnh Bạc Liêu," Tạp chí Khoa học trường Đại học Cần
Thơ, Phần A - Khoa học Tự nhiên, Công nghệ và Môi trường , no. 42, pp. 70-80,
2016. [54] Nguyễn Thái Ân, Trần Thị Lệ Hằng, Văn Phạm Đăng Trí Nguyễn Văn Bé, "Ảnh
hưởng của xâm nhập mặn đến công tác quản lý nguồn tài nguyên nước trong sản
xuất nông nghiệp tại huyện Long Phú, tỉnh Sóc Trăng," Tạp chí khoa học trường
Đại học Cần Thơ, vol. Phần A: 104-112, DOI: 10.22144/ctu.jun.2017.116, no. tập
52, 2017. [55] Nguyễn Văn Dũng, "An Giang ứng phó với hạn hán và xâm nhập mặn," Tạp chí Tài nguyên và Môi trường, vol. Kỳ I, pp. 47-48, July 2018. [56] Nguyễn Hồng Ửng, Nguyễn Thị Ái Dân Diệp Thanh Tùng, "Đánh giá khả năng
thích ứng với xâm nhập mặn các hộ trồng lúa tại huyện Ba Tri, tỉnh Bến Tre," Tạp
chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, vol. Kỳ 2, pp. 67-72, May 2019. [57] Phạm Việt Hòa, "Nghiên cứu, đánh giá và phân vùng xâm nhập mặn trên cơ sở
công nghệ viễn thám đa tầng, đa độ phân giải, đa thời gian - Ứng dụng thí điểm
tại tỉnh Bến Tre," Viện Địa lý Tài nguyên TP.HCM, Đề tài NCKH cấp quốc gia,
2019. [58] Nguyễn Quang Trung, "Nghiên cứu đề xuất các giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng
dòng chảy kiệt phục vụ sản xuất nông nghiệp, thủy sản vùng hạ du sông Cả và 148 sông Mã," Viện nước, Tưới tiêu và Môi trường, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp
Nhà nước 2012. [59] Nguyễn Lập Dân, "Nghiên cứu cơ sở khoa học quản lý hạn hán và sa mạc hóa để
xây dựng hệ thống quản lý, đề xuất các giải pháp chiến lược và giảm thiểu tác hại:
Nghiên cứu điển hình cho đồng bằng sông Hồng và Nam Trung Bộ," Đề tài Khoa
học công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước, KC08/06-10 2010. [60] Huỳnh Thị Lan Hương et al, "Nghiên cứu xây dựng quy trình đánh giá tính dễ bị
tổn thương do biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến nông nghiệp," in Tuyển tập hội
thảo khoa học quốc gia về Khí tượng, Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu,
2012. [61] Nguyễn Trường Yêm, "Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng tai biến môi
trường tự nhiên lãnh thổ Việt Nam," Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước
2006. [62] Phạm Thị Thanh Hương et al, "Phân bố hạn hán và quan hệ giữa ENSO với hạn
hán," Hội thảo khoa học quốc tế về Khí tượng Thủy văn, Môi trường và Biến đổi
khí hậu lần XII, 2013. [63] Vũ Minh Cát, "Simulation on saline water intrusion into lower part of Ca river and solutions to mitigate economic losses in dry season," 2009. [64] Quach Thi Thanh Tuyet and Doan Quang Tri, "Effect of climate change on the
Salinity intrusion: Case study Ca river basin, Vietnam," Journal of Climate
Change, vol. 2, no. 1, pp. 99-101, 2016. [65] Viện Quy hoạch Thủy Lợi, "Tổng quan quy hoạch thủy lợi khai thác bậc thang sông Mã phục vụ phát triển kinh tế xã hội hạ du," 2012. [66] Trần Văn Phúc, "Mô hình hóa quá trình xâm nhập mặn đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long," Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Tổng cục 1990. [67] Viện Quy hoạch Thủy Lợi, "Quy hoạch tổng thể thủy lợi tỉnh Thanh hóa đến năm 2002 và định hướng đến năm 2030," 2011. [68] Nguyễn Thị Hằng, "Nghiên cứu xâm nhập mặn và đề xuất các giải pháp kiểm soát
mặn phục vụ phát triển kinh tế xã hội cho khu vực hạ lưu sông Mã," Đại học Thủy
Lợi, 2011. [69] Lã Thanh Hà, "Xây dựng mô hình dự báo xâm nhập mặn vùng hạ lưu sông Mã,
sông Yên tỉnh Thanh Hóa," Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí
hậu, Đề tài Nghiên cứu khoa học cấp Tỉnh 2014. [70] Phùng Đức Chính, "Nghiên cứu xây dựng bộ chỉ số hạn thủy văn phục vụ cảnh
báo hạn hán cho lưu vực sông Mã," Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến
đổi khí hậu, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Viện 2015. 149 [71] Trung tâm cảnh báo và dự báo tài nguyên nước, "Phát triển và thực hiện các giải
pháp thích ứng với biến đổi khí hậu khu vực ven biển Việt nam," Trung tâm quy
hoạch và điều tra tài nguyên nước quốc gia, 2016. [72] Thai.T.H et al, Application Couple Model in Saltwater Intrusion Forecasting Estuary.: LAMBERT Academic Publising, 2017. [73] Vũ Ngọc Dương, "Nghiên cứu chế độ vận hành thích nghi hồ chứa nước Cửa Đạt
trong mùa kiệt phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Thanh Hóa," Đại
học Thủy Lợi, Luận án tiến sĩ kĩ thuật 2017. [74] Lã Thanh Hà, "Tiến hành khảo sát thực địa và lập mô hình thủy lực lưu vực sông
Mã và sông Chu, tỉnh Thanh Hóa," Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến
đổi khí hậu, 2008-2010. [75] Thủ tướng chính phủ, Quyết định số 44/2014/QĐ-TTg., 2014. [76] Sở Tài nguyên và Môi trường Thanh Hóa, Báo cáo kết quả điều tra triều - mặn hạ lưu hệ thống sông Mã, sông Yên hàng năm, 2018. [77] Sutcliffe and J.V Nash J.E., "River flow forecasting through conceptual models
part I - A discussion of principles," Journal of Hydrology, no. 10, pp. 282-290,
1970. [78] Bộ Tài nguyên và Môi trường, "Kịch bản biến đổi khí hậu," 2016. [79] UNBD Tỉnh Thanh Hóa, "Báo cáo điều chỉnh bổ sung quy hoạch tổng thể phát
triển kinh tế, xã hội tỉnh Thanh hóa đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030,"
2015. [80] Thủ tướng chính phủ, "Quyết định số 214/QĐ - TTg ngày 13 tháng 02 năm 2018 về việc ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Mã," 2018. [81] Công ty TNHH một thành viên thủy lợi Nam sông Chu, Bắc sông Mã, Báo cáo tổng hợp các chỉ tiêu kỹ thuật của các trạm bơm, 2018. [82] Đài Khí tượng Thủy văn Tỉnh Thanh Hóa, "Số liệu quan trắc độ mặn tại các vị trí dọc sông Mã, Sông Yên", 2016. [83] Phòng Nông Nghiệp và Phát triển Nông thôn huyện Nga Sơn, Hoằng Hóa, Quảng
Xương và TP Sầm Sơn, " Hiện trạng khai thác sử dụng nước và đề án phát triển
nông nghiệp đến năm 2025, tầm nhìn 2030," 2019. [84] UBND Tỉnh Thanh Hóa, "Quyết định số 2320/QĐ-ngày 24 tháng 06 năm 2015 về
việc tái cơ cấu ngành nông nghiệp đến năm 2020, định hướng đến năm 2025 theo
hướng nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả, khả năng cạnh tranh và phát triển
bền vững," 2015. [85] Đảng bộ Tỉnh Thanh Hóa, "Nghị quyết đại hội Đảng bộ tỉnh Thanh Hóa lần thứ XVIII nhiệm kì 2015-2020" 2015. 150 Phụ lục 1.1a : Bảng thông số kỹ thuật chủ yếu của các hồ chứa (Ban hành kèm theo Quyết định số 214/QĐ-TTg ngày 13 tháng 02 năm 2018 của Thủ tướng chính phủ) Hồ chứa TT Thông số Đơn vị Cửa Đạt Trung Sơn Thông số hồ chứa I 1 Mực nước dâng bình thường m 110 160 2 Mực nước chết m 73 150 3 Mực nước lũ kiểm tra m 121,33 160 4 Mực nước lũ thiết kế m 119,05 162,2 5 106 m3 1.450 348,5 Dung tích toàn bộ (Wtb) 6 106 m3 793,7 112 Dung tích hữu ích (Whi) 7 106 m3 268,69 236,5 Dung tích chết (Wc) II Nhà máy 1 Lưu lượng lớn nhất m3/s 156,3 522 2 Công suất lắp máy MW 97 260 3 Số tổ máy Tổ 2 4 151 Phụ lục 1.1b: Bảng tra và biểu đồ quan hệ mực nước, diện tích và dung tích
(Ban hành kèm theo Quyết định số 214/QĐ-TTg ngày 13 tháng 02 năm 2018 của
Thủ tướng Chính phủ) 1, HỒ CỬA ĐẠT W (106m3) Z F (m) (km2) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 0,0 0,186 0,372 0,558 1,413 2,268 3,124 3,979 30 1,192 4,83 6,51 8,18 9,86 11,53 13,21 15,91 18,61 21,32 24,02 40 3,228 26,72 30,37 34,02 37,66 41,31 44,96 49,46 53,96 58,46 62,97 50 4,936 67,5 73,2 78,9 84,6 90,3 96,0 103,2 110,5 117,8 125,1 60 8,068 132,3 141,3 150,2 159,1 168,0 177,0 187,7 198,3 209,0 219,7 70 11,569 230,4 243,0 255,7 268,3 281,0 293,6 308,4 323,3 338,1 352,9 80 15,939 367,8 384,8 401,9 418,9 436,0 453,1 472,4 491,7 511,0 530,3 90 20,455 549,6 571,4 593,2 615,1 636,9 658,7 683,2 707,8 732,4 756,9 100 25,939 781,5 808,6 835,7 862,9 890,0 917,2 946,7 976,3 1005,9 1035,5 110 30,793 1065,0 1097,1 1129,2 1161,3 1193,4 1225,5 1260,2 1295,0 1329,7 1364,4 120 36,041 1399,1 1436,6 1474,2 1511,7 1549,2 1586,8 1627,3 1667,8 1708,4 1748,9 130 42,040 1789,4 Quan hệ F=f(Z) và V=f(Z) hồ chứa Cửa Đạt 152 II. HỒ TRUNG SƠN Cao trình (m) Diện tích (km2) Dung tích (106 m3) 85,0 0,01 0,00 90,0 0,33 0,61 100,0 1,09 6,35 110,0 2,15 22,73 115,0 2,82 35,12 120,0 3,52 50,92 125,0 4,35 70,55 130,0 5,08 94,11 135,0 5,92 121,59 140,0 6,99 153,85 145,0 8,23 191,87 150,0 9,60 236,40 155,0 11,08 288,06 160,0 13,13 348,53 165,0 15,20 419,30 170,0 17,60 501,23 Quan hệ F=f(Z) và V=f(Z) hồ chứa Trung Sơn 153 Phụ lục 2.1a: Bản đồ phân chia các lưu vực bộ phận Phụ lục 2.1b: Diện tích lưu vực bộ phận trong mô hình Mike - Nam TT Lưu vực bộ phận Trạm khống chế Diện tích (km2) Hệ số tỷ lệ diện tích 1 LV1 Xã Là 6305 0,26 2 LV2 Trung Sơn 8286 0,33 3 LV3 Cẩm Thủy 4306 0,17 4 LV4 Cửa Đạt 6024 0,24 Phụ lục 2.1b: Diện tích lưu vực bộ phận trong mô hình Mike - Nam
154 TT Lưu vực bộ phận Trạm khống chế Diện tích (km2) Hệ số tỷ lệ diện tích 1 LV1 Xã Là 6305 0,26 Phụ lục 2.1c: Bản đồ xác định trọng số mưa cho các tiểu lưu vực theo đa giác Thiessen Phụ lục 2.2a: Kết quả hiệu chỉnh mô hình Mike – Nam Đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo hiệu chỉnh mô hình Mike - Nam tại
trạm Xã Là 155 Đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo hiệu chỉnh mô hình Mike - Nam
tại trạm Cẩm Thủy Đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo hiệu chỉnh mô hình Mike - Nam
Đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo hiệu chỉnh mô hình Mike - Nam
tại trạm Cửa Đạt
tại trạm Cẩm Thủy 156 Phụ lục 2.2b: Kết quả kiểm định mô hình Mike – Nam Đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo kiểm định mô hình Mike - Nam tại
trạm Xã Là Đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo kiểm định mô hình Mike - Nam tại
Đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo kiểm định mô hình Mike - Nam tại
trạm Xã Là
trạm Cẩm Thủy 157 Đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo kiểm định mô hình Mike - Nam tại
trạm Cửa Đạt Phụ lục 2.3a: Dòng chảy đến hồ Trung Sơn ứng với kịch bản BĐKH theo các tần
suất thiết kế - (20 trường hợp) - Đơn vị: m3/s Hình 0.1 Đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo kiểm định mô hình Mike
- Nam tại trạm Cửa Đạt
158 Tháng 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 RCP4.5_16_35 323,9 413,9 426,3 212,0 155,6 117,2 86,64 67,08 55,04 58,43 53,20 182,6 P75% RCP4.5_16_35 287,9 384,1 405,7 202,7 148,2 111,4 82,73 64,16 52,19 53,81 47,88 157,9 P80% RCP4.5_16_35 248,2 352,3 384,0 193,8 140,2 105,2 78,61 61,10 49,15 49,12 47,32 130,9 P85% RCP4.5_16_35 201,3 316,5 360,2 185,4 131,3 98,2 74,06 57,72 45,75 44,17 47,32 99,8 P90% RCP4.5_16_35 138,1 271,6 331,3 177,7 120,2 89,5 68,53 53,61 41,51 38,61 47,32 59,1 _P95% RCP8.5_16_35 440,7 541,9 477,2 245,5 180,9 136,3 100,52 77,00 62,70 60,10 54,95 213,5 P75% RCP8.5_16_35 398,6 507,3 459,4 234,4 173,4 130,1 96,53 73,89 59,44 55,89 49,45 182,6 P80% RCP8.5_16_35 351,6 470,5 441,4 223,3 165,4 123,4 92,33 70,62 55,89 51,72 45,24 148,5 P85% RCP8.5_16_35 295,6 429,4 422,6 211,8 156,4 115,8 87,70 67,00 51,76 47,48 45,24 108,5 P90% RCP8.5_16_35 218,6 378,3 401,9 199,4 145,3 106,2 82,09 62,57 46,34 43,01 45,24 54,5 P95% RCP4.5_46_65 395,5 472,9 478,4 254,6 175,0 131,2 98,58 75,58 61,68 65,01 71,92 236,7 _P75% RCP4.5_46_65 355,0 439,7 454,6 241,8 167,3 125,2 94,22 72,38 58,61 60,13 64,18 206,7 P80% RCP4.5_46_65 308,8 403,4 429,2 228,3 159,2 118,9 89,52 68,98 55,34 55,35 57,37 172,8 P85% RCP4.5_46_65 252,3 361,3 400,7 213,6 150,3 111,9 84,20 65,16 51,67 50,58 54,34 131,9 P90% RCP4.5_46_65 171,9 305,9 365,2 196,1 139,3 103,4 77,42 60,40 47,10 45,70 54,34 74,9 P95% RCP8.5_46_65 432,7 559,1 479,5 247,7 179,2 136,3 101,37 76,26 62,72 58,70 55,10 221,9 P75% RCP8.5_46_65 387,5 527,9 457,1 236,5 170,9 130,0 97,07 73,02 59,95 54,33 50,27 192,6 P80% RCP8.5_46_65 336,8 495,0 433,3 225,2 162,0 123,2 92,46 69,60 57,01 50,00 49,56 160,2 P85% RCP8.5_46_65 275,8 458,5 406,4 213,5 151,9 115,6 87,21 65,81 53,76 45,60 49,56 122,06 P90% RCP8.5_46_65 191,2 413,6 372,7 200,5 139,09 105,82 80,54 61,15 49,77 40,97 49,56 70,8 _P95% Phụ lục 2.3a: Dòng chảy đến hồ Trung Sơn ứng với kịch bản BĐKH theo các tần suất thiết kế
- (20 trường hợp) - Đơn vị: m3/s 159 Phụ lục 2.3b: Dòng chảy đến hồ Cửa Đạt ứng với kịch bản BĐKH theo các tần suất thiết kế - Tháng 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 RCP4.5_16_35 112,40 217,07 216,41 127,56 96,81 84,44 64,52 54,63 44,31 40,53 55,71 66,98 P75% RCP4.5_16_35 100,88 201,79 216,41 118,77 90,20 78,78 60,58 51,03 41,57 38,24 55,71 60,13 P80% RCP4.5_16_35 88,00 185,68 216,41 110,70 84,02 72,99 56,74 47,41 38,97 36,14 55,71 53,31 P85% RCP4.5_16_35 72,60 167,86 216,41 103,44 78,29 66,86 52,94 43,68 36,50 34,25 55,71 46,33 P90% RCP4.5_16_35 51,40 146,09 216,41 101,47 74,87 59,87 49,12 39,60 34,25 33,74 55,71 38,87 _P95% RCP8.5_16_35 144,79 290,38 233,30 157,28 112,00 96,33 72,10 61,03 50,07 47,49 49,77 83,58 P75% RCP8.5_16_35 131,49 270,1 225,08 146,18 104,41 9072 67,91 57,26 46,97 44,83 46,39 74,66 P80% RCP8.5_16_35 116,53 247,64 217,70 134,85 96,99 85,01 63,81 53,47 43,95 42,21 43,31 65,36 P85% RCP8.5_16_35 98,54 221,14 211,77 122,88 89,63 78,97 59,73 49,54 40,94 39,59 40,55 55,22 P90% RCP8.5_16_35 73,53 185,33 211,77 109,34 82,15 72,14 55,60 45,26 37,88 36,88 39,98 43,11 P95% RCP4.5_46_65 131,87 249,03 241,51 156,23 114,21 96,94 80,13 62,25 52,96 49,85 61,31 83,96 _P75% RCP4.5_46_65 119,75 230,01 231,62 146,29 107,25 90,82 75,52 58,42 49,59 46,76 57,75 74,64 P80% RCP4.5_46_65 106,13 208,87 222,37 136,85 100,75 84,55 70,78 54,60 46,24 43,70 54,56 64,72 P85% RCP4.5_46_65 89,75 183,8 213,80 127,86 94,73 77,89 65,68 50,69 42,81 40,59 52,11 53,60 P90% RCP4.5_46_65 66,97 149,66 208,69 119,70 91,13 70,29 59,74 46,51 39,14 37,31 52,11 39,72 P95% RCP8.5_46_65 148,68 254,56 232,60 154,67 111,49 95,21 74,12 61,37 49,47 46,08 68,35 79,27 P75% RCP8.5_46_65 135,56 236,85 225,43 144,48 104,61 89,32 70,54 58,02 46,79 43,43 63,08 69,86 P80% RCP8.5_46_65 120,71 217,31 219,27 134,37 98,07 83,28 67,12 54,74 44,29 40,85 56,99 60,06 P85% RCP8.5_46_65 102,69 194,38 218,88 124,11 91,83 76,85 63,88 51,49 41,97 38,33 49,41 49,40 P90% RCP8.5_46_65 77,29 163,63 218,88 113,29 86,18 69,46 60,93 48,18 40,58 35,83 38,35 36,75 _P95% Phụ lục 2.3b: Dòng chảy đến hồ Cửa Đạt ứng với kịch bản BĐKH theo các tần suất thiết kế -
(20 trường hợp) - Đơn vị: m3/s 160 Phụ lục 2.4: Mực nước tối thiểu của các hồ chứa tại các thời điểm
(Ban hành kèm theo Quyết định số 214/QĐ-TTg ngày 13 tháng 02 năm 2018 của
Thủ tướng Chính phủ) Mực nước hồ (m) STT Ngày/tháng Cửa Đạt Trung Sơn 1 16/9 157,7 2 21/9 157,7 3 01/12 109,6 157,7 4 11/12 108,2 157,7 5 21/12 106,8 157,7 6 01/1 105,4 157,7 7 11/1 103,9 157,5 8 21/1 102,5 157,5 9 01/2 101,0 157,2 10 11/2 99,6 156,3 11 21/2 98,1 155,2 12 01/3 96,6 154,2 13 11/3 95,2 154,2 14 21/3 93,5 154,0 15 01/4 91,8 153,8 16 11/4 90,2 153,0 17 21/4 88,2 152,2 18 01/5 86,2 150,9 19 11/5 84,7 150,7 20 21/5 82,9 150,7 21 01/6 81,1 150,7 22 11/6 78,6 150,7 23 21/6 76,0 150,0 24 01/7 73,0 150,0 25 11/7 150,0 Phụ lục 2.4: Mực nước tối thiểu của các hồ chứa tại các thời điểm
161
(Ban hành kèm theo Quyết định số 214/QĐ-TTg ngày 13 tháng 02 năm 2018 của
Thủ tướng Chính phủ) Phụ lục 2.5 Các vị trí lấy nước dọc sông Ghi chú TT Cụm sử dụng nước Sông (lưu lượng hiện tại) (m3/s) 1 Hệ thống (HT) Bái Thượng Chu 34,4 2 HT trạm bơm huyện Thọ Xuân Chu 2,42 3 HT trạm bơm huyện Thiệu Hóa Chu 3,20 4 Tram bơm Thiệu Dương Chu 0,52 HT Trạm Bơm từ Cẩm Ngọc đến Cẩm Yên Mã 5 0,68 6 HT trạm bơm Cẩm Vân, Cẩm Phong Mã 0,88 7 Trạm Bơm Yên Tôn Mã 1,98 8 HT trạm bơm Cẩm Quý, Quý Lộc Mã 1,27 9 Trạm bơm Kiểu (Nam sông Mã) Mã 4,90 10 Trạm bơm Vĩnh Hùng Mã 0,69 11 Trạm bơm Hoàng Khánh Mã 12,4 12 Trạm Bơm Thiệu Quang Mã 0,78 13 Trạm bơm Hoàng Giang Mã 0,26 14 Các trạm bơm trên sông Bưởi Bưởi 0,14 15 Các trạm bơm trên sông Hoạt Hoạt 4,12 16 Các trạm bơm trên sông Báo Văn Báo Văn 5,05 17 Cống Tứ Thôn Báo Văn 2,90 18 Các trạm bơm trên sông Lèn Lèn 7,17 19 Cống Lộc Động Lèn 4,50 1,49 20 Các trạm bơm trên Kênh De Kênh De 162 Phụ lục 2.5 Các vị trí lấy nước dọc sông Phụ lục 2.6a: Kết quả hiệu chỉnh mô đun thủy lực (HD) Kết quả hiệu chỉnh đường quá trình hiệu chỉnh mực nước tính toán (màu đen) và thực
đo (màu xanh) tại trạm Nguyệt Viên trên sông Mã tháng 4/2003. Kết quả hiệu chỉnh đường quá trình hiệu chỉnh mực nước tính toán (màu đen) và thực đo
(màu xanh) tại trạm Hoàng Hà trên sông Lạch Trường tháng 4/2003 Kết quả hiệu chỉnh đường quá trình hiệu chỉnh mực nước tính toán (màu đen) và thực
đo (màu xanh) tại trạm Nguyệt Viên trên sông Mã tháng 4/2003. 163 Kết quả hiệu chỉnh đường quá trình mực nước tính toán (màu đen) và thực đo (màu
xanh) tại trạm Phà Thắm trên sông Lèn tháng 4/2003 Phụ lục 2.6b: Kết quả kiểm định mô đun thủy lực (HD) Kết quả hiệu chỉnh đường quá trình mực nước tính toán (màu đen) và thực đo (màu
xanh) tại trạm Phà Thắm trên sông Lèn tháng 4/2003
Kết quả kiểm định đường quá trình mực nước tính toán (màu đen) và thực đo (màu
xanh) tại trạm Giàng –sông Mã (3/2009) 164 Kết quả kiểm định đường quá trình mực nước tính toán (màu đen) và thực đo (màu
xanh) tại trạm Phà Thắm (3/2011) Kết quả kiểm định đường quá trình mực nước tính toán (màu đen) và thực đo (màu
xanh) tại trạm Vạn Ninh (3/2011) Kết quả kiểm định đường quá trình mực nước tính toán (màu đen) và thực đo (màu
xanh) tại trạm Phà Thắm (3/2011) 165 Kết quả kiểm định đường quá trình mực nước tính toán (màu đen) và thực đo (màu
xanh) tại trạm Hàm Rồng (3/2011) Kết quả kiểm định đường quá trình mực nước tính toán (màu đen) và thực đo (màu
xanh) tại trạm Cụ Thôn (3/2009)
Kết quả kiểm định đường quá trình mực nước tính toán (màu đen) và thực đo (màu
xanh) tại trạm Hàm Rồng (3/2011) 166 Phụ lục 2.7a: Kết quả hiệu chỉnh mô đun khuyếch tán (AD) Quá trình mặn tính toán (màu đen) và thực đo (màu xanh) trạm Nguyệt Viên trên sông Mã Quá trình mặn tính toán (màu đen) và thực đo (màu xanh) trạm Nguyệt Viên trên sông Mã Quá trình mặn tính toán (màu đen) và thực đo (màu xanh) trạm Phà Thắm trên sông Lèn 167 Quá trình mặn tính toán (màu đen) và thực đo (màu xanh) trạm Vạn Ninh trên sông
Lạch Trường Phụ lục 2.7b: Kết quả kiểm định mô đun khuyếch tán (AD) Quá trình mặn tính toán (màu đen) và thực đo (màu xanh) trạm Nguyệt Viên- S.Mã -
3/2011
Quá trình mặn tính toán (màu đen) và thực đo (màu xanh) trạm Vạn Ninh trên sông
Lạch Trường 168 Quá trình mặn tính toán (màu đen) và thực đo (màu xanh) trạm Phà Thắm – S.Lèn -
3/2011 Quá trình mặn tính toán (màu đen) và thực đo (màu xanh)trạm Yên Ổn – S.Lèn (3/2010) 169 Quá trình mặn tính toán (màu đen) và thực đo (màu xanh) trạm Phà Thắm – S.Lèn - Phụ lục 3.1: Danh sách các cống lấy nước dọc sông khu vực nghiên cứu (NCS điều tra, khảo sát) TT Tên cống Địa điểm Loại công trình Trách nhiệm quản lý 1 Mộng giường I Tả sông Lèn Vừa Công ty
Bắc Sông Mã 2 Mộng giường II Tả sông Lèn Vừa Công ty
Bắc Sông Mã 3 Tứ Thôn Tả sông Lèn Vừa Công ty
Bắc Sông Mã 4 Lộc Động Hữu sông Lèn Vừa Khu vực phụ trách cấp nước tưới
Nga An, Nga Yên, Nga Hưng, Nga Thanh, Nga Liên, Thị
trấn Nga Sơn và Nga Hải, Nga Thành, Nga Thạch, Nga
Trung
Nga Bạch, Nga Thủy, Nga Tân, Nga Tiến, Nga Thái, Nga
Trung, Nga Phú.
Ba Đình, Nga Thắng, Nga Vịnh, Nga Thiện, Nga Văn,
Nga Lĩnh, Nga Trường, Nga Giáp, Nga Điền, Nga Mỹ,
Nga Nhân.
Phong Lộc, Quang Lộc, Cầu Lộc, Đồng Lộc, Thành Lộc,
Tiến Lộc. 5 Cống Nguyễn Hữu sông Lèn Vừa Phú Lộc, Liên Lộc, Xuân Lộc, Hoa Lộc Công ty
Bắc Sông Mã
Công ty
Bắc Sông Mã 6 Bái Trung Hữu sông Lèn Vừa Công ty
Bắc Sông Mã Hòa Lộc, Hải Lộc, Minh Lộc, Ngư Lộc, Đa Lộc, Hưng
Lộc, Hoằng Hải, Hoằng Tiến, Hoằng Trường và Hoằng
Yến 7 Cẩm Lũ Vừa Hoàng Anh, Hoằng Lý, Hoàng Long, Hoằng Hợp 8 Phú Địch Vừa Hữu sông
Lạch Trường
Tả sông Lạch
Trường Công ty
Bắc Sông Mã
Công ty
Bắc Sông Mã 9 Hoằng Châu Tả sông Mã Vừa Công ty
Bắc Sông Mã Thuần Lộc, Hoằng Sơn, Hoằng Quý, Hoằng Cát, Hoằng
Quỳ.
Hoằng Thành, Hoằng Trạch, Hoằng Tân, Hoằng Châu,
Hoằng Thái, Hoằng Lưu, Hoằng Phong, Hoằng Thịnh,
Hoằng Phụ, Hoằng Đông, Hoằng Ngọc, Hoằng Thanh,
Hoằng Thắng. 170 TT Tên cống Địa điểm Loại công trình Trách nhiệm quản lý 10 Nhân Trạch Tả sông Mã Vừa Công ty
Bắc Sông Mã 11 Bộ Đầu Vừa Tả sông Lạch
Trường Công ty
Bắc Sông Mã 12 Hoằng Khánh Tả sông Mã Vừa Công ty
Bắc Sông Mã 13 Quảng Châu Hữu sông Mã Lớn Công ty sông Chu 14 Sông Đơ Hữu sông Mã Vừa Công ty sông Chu 15 Âu Mai Chữ Hữu sông Mã Vừa Công ty sông Chu 16 Cổ Ngựa Hữu sông Mã Vừa Công ty sông Chu Khu vực phụ trách cấp nước tưới
Hoằng Đạo, Hoằng Phúc, Hoằng Hà, Hoằng Đạt, Hoằng
Lộc, Hoằng Đồng, Hoằng Minh, Hoằng Vinh, TT Bút
Sơn, Hoằng Đại, Hoằng Quang, Hoằng Đức.
Văn Lộc, TT Hậu Lộc, Mỹ Lộc, Lộc Tân, Lộc Sơn, Tuy
Lộc, Thịnh Lộc.
Hoằng Giang, Hoằng Xuân, Hoằng Khánh, Hoằng
Phượng, Hoằng Phú, Hoằng Kim, Hoằng Trung, Hoằng
Chinh, Hoằng Lương, Hoằng Xuyên, Hoằng Khê, Đại
Lộc, Châu Lộc, Triệu Lộc.
Trung Sơn, Bắc Sơn, Trường Sơn, Quảng Cư, Quảng
Tiến, Quảng Châu.
Quảng Thọ, Quảng Vinh, Quảng Minh, Quảng Hùng,
Quảng Đại, Quảng Hải, Quảng Lưu, Quảng Thái, Quảng
Lĩnh, Quảng Lộc, Quảng Thạch, Quảng Chính, Quảng
Trung, Quảng Nham, Quảng Khê, Quảng Nhân, Quảng
Lợi.
Quảng Yên, Quảng Trạch, Quảng Thịnh, Quảng Long.
Quảng Tân
Quảng Phúc, Quảng Hợp, Quảng Định, Quảng Đức, TT
Quảng Xương, Quảng Giao, Quảng Phong, Quảng Ninh,
Quảng Văn, Quảng Ngọc, Quảng Trường 171 Phụ lục 3.2: Các tổ hợp hạn – mặn tương ứng với các vùng thuộc 05 huyện trong khu vực nghiên cứu. Ký hiệu Tổ hợp hạn – mặn Vùng hạn – mặn Huyện/Thành phố Nga Thủy, Nga Tân, Nga Tiến. Nga Sơn Hoằng Trạch, Hoằng Tân, Hoằng Đạt, Hoằng Xuyên, Hoằng Quý, Hoằng Hóa Hoằng Sơn, Hoằng Lương, Hoằng Cát, Hoằng Khê. HM1 Bắt đầu thiếu nước – Không mặn Sầm Sơn Bắc Sơn, Trung Sơn, Trường Sơn. Hậu Lộc Ngư Lộc Sầm Sơn Quảng Tiến, Quảng Cư, Quảng Châu. HM2 Bắt đầu thiếu nước – Mặn nhẹ Nga Sơn Nga Thanh, TT Nga Sơn, Nga Thắng, Nga Văn. Nga An, Nga Yên, Nga Thành, Nga Trung, Nga Trường. Nga Sơn Hoằng Hóa Hoằng Thịnh HM3 Bắt đầu thiếu nước – mặn vừa Hoa Lộc Hậu Lộc Nga Sơn Nga Bạch, Nga Liên. HM4 Bắt đầu thiếu nước – mặn nặng Hậu Lộc Phú Lộc, Liên Lộc, Xuân Lộc. Ba Đình, Nga Vịnh, Nga Lĩnh, Nga Mỹ, Nga Nhân, Nga Hưng. Nga Sơn HM5 Hạn nhẹ - Không mặn Hoằng Hóa Hoằng Thanh, Hoằng Ngọc, Hoằng Đông, Hoằng Yến, Hoằng Phong,
Hoằng Châu, Hoằng Thắng, Hoằng Phụ, Hoằng Tiến, Hoằng Trường. 172 Ký hiệu Tổ hợp hạn – mặn Vùng hạn – mặn Huyện/Thành phố Hậu Lộc Quảng Xương Hưng Lộc, Hòa Lộc, Minh Lộc, Đa Lộc, Hải Lộc, Tuy Lộc, Châu Lộc,
Triệu Lộc, Đại Lộc.
Quảng Khê, Quảng Trung, Quảng Nham, Quảng Chính, Quảng Thái,
Quảng Lĩnh, Quảng Lợi.
Nga Phú, Nga Điền, Nga Thạch, Nga Phượng, Nga Thái. Nga Sơn Hoằng Hà, Hoằng Đức, TT Bút Sơn, Hoằng Hải, Hoằng Lý, Hoằng Hoằng Hóa Long, Hoằng Anh, Hoằng Hợp. HM6 Hạn nhẹ – mặn nhẹ Phong Lộc, Quang Lộc, Cầu Lộc, Đồng Lộc, Thành Lộc. Hậu Lộc Quảng Long Quảng Xương Hoằng Phúc, Hoằng Minh, Hoằng Đại, Hoằng Quang, Hoằng Lộc. Hoằng Hóa Văn Lộc, Tiến Lộc, Lộc Sơn, Lộc Tân, Thịnh Lộc, Mỹ Lộc. Hậu Lộc HM7 Hạn nhẹ - mặn vừa Quảng Xương Quảng Nhân, Quảng Hòa, Quảng Bình, Quảng Định, Quảng Giao,
Quảng Hợp, Quảng Phúc. Hoằng Hóa Hoằng Thái Sầm Sơn Quảng Vinh, Quảng Hùng, Quảng Đại, Quảng Thọ, Quảng Minh. HM8 Hạn nhẹ - mặn nặng Quảng Xương Quảng Lộc, Quảng Lưu, Quảng Đức, Quảng Trường, Quảng Hải,
Quảng Thạch. Nga Sơn Nga Thiện, Nga Giáp, Nga Hải. HM9 Hạn vừa -Không mặn Hoằng Hóa Hoằng Xuân, Hoằng Trung, Hoằng Quỳ, Hoằng Khánh, Hoằng Trinh,
Hoằng Phượng, Hoằng Giang, Hoằng Kim. 173 Ký hiệu Tổ hợp hạn – mặn Vùng hạn – mặn Huyện/Thành phố Hậu Lộc Thuần Lộc TT Hậu Lộc Hậu Lộc Quảng Xương Quảng Trạch, Quảng Yên, Quảng Thịnh, Quảng Tân. HM10 Hạn vừa – mặn vừa Hoằng Lưu, Hoằng Thành, Hoằng Đồng, Hoằng Vinh, Hoằng Đạo. Hoằng Hóa Quảng Xương HM11 Hạn vừa – mặn nặng TT Quảng Xương, Quảng Ninh, Quảng Văn, Quảng Phú, Quảng
Phong, Quảng Ngọc. 174KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
