Ứng dụng mô hình thủy động lực 2 chiều mô phỏng xâm nhập mặn tại sông tiền và sông hậu thuộc đồng bằng sông cửu long

BỘ GIÁO DỤC VÀĐÀOTẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP

VÀPTNTTRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶLỢI

---------------

NGUYỄN THỊ THU

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU
MƠ PHỎNG XÂM NHẬP MẶN TẠI SÔNG TIỀN VÀ SÔNG
HẬU THUỘC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2021


BỘ GIÁO DỤC VÀĐÀOTẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶLỢI

---------------

NGUYỄN THỊ THU

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU
MÔ PHỎNG XÂM NHẬP MẶN TẠI SÔNG TIỀN VÀ SÔNG

HẬU THUỘC ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG

Chun ngành: Khoa học mơi trường
Mã số: 8440301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Phạm VănChiến
2. PGS.TS Bùi QuốcLập

HÀ NỘI, NĂM 2021


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Đề tài
nghiêncứukhơngtrùnglặpvớibấtkỳđềtàiluậnvănnàotrướcđây.Cáckếtquảnghiên cứu và các
kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bấtkỳmột 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 quyđịnh.
Tác giả luậnvăn

Nguyễn ThịThu

1


LỜI CẢM ƠN
Trước hết, học viên xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Phạm Văn Chiến – Khoa Kỹ
thuật tài nguyên nước và PGS.TS Bùi Quốc Lập Khoa Hóa và Mơi trường, Trường Đại
học Thuỷ lợi đã tận tình hướng dẫn, định hướng và tạo điều kiện cho em hoàn thành
luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô Khoa Hóa và Mơi trường, KhoaKỹthuật

tài ngun nước, phòng Đào tạo Đại học và Sau đại học, Trường Đại học Thuỷ lợi đã
độngviên,khíchlệvàđónggópcácýkiếnqbáuchoemtrongviệcsoạnthảo,hướng dẫn các thủ
tục để em hồn thành luận văn thuận lợinhất.
Trong q trình thực hiện và hồn thành luận văn, do thời gian và kiến thức còn
hạnchếnênkhơngthểtránhkhỏinhữngthiếusót.Emrấtmongnhậnđượcsựđónggóp ý kiến, chỉ
bảo tận tình của q thầy, cơ và các bạn để luận văn được hoàn thiệnhơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hànội,ngày

tháng

Tác giả luậnvăn

Nguyễn ThịThu

năm2021


MỤC LỤC
LỜI CAMĐOAN....................................................................................................i
LỜI CẢMƠN........................................................................................................ii
MỤCLỤC.............................................................................................................iii
DANHMỤCBẢNG...............................................................................................v
DANH MỤC CHỮVIẾTTẮT..............................................................................vi
DANHMỤC HÌNH.............................................................................................vii
MỞĐẦU................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ XÂM NHẬP MẶN VÀ KHU VỰCNGHIÊNCỨU..5
1.1

Tổng quan xâm nhập mặn ở các vùng châu thổ lớn vàViệtNam......................5

1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4

Khái niệm về xâmnhập mặn.............................................................................5
Tổng quan xâm nhập mặn trênthếgiới.............................................................5
Tổng quan xâm nhập mặn tạiViệtNam............................................................8
Tổng quan xâm nhập mặn tại đồng bằng sôngCửuLong................................10

1.2

Tổng quan vềvùng ĐBCSL............................................................................13

1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5

Vị tríđịalý......................................................................................................13
Địahình-địa mạo............................................................................................14
Thổ nhưỡng,đấtđai.........................................................................................16
Đặc điểm thời tiếtkhí hậu...............................................................................16
Đặc điểm thủy văn tàinguyênnước.................................................................19

1.3

Hiện trạng xâm nhập mặn ởvùng ĐBSCL......................................................22

1.4

Ảnh hường của xâm nhập mặn ởvùngĐBSCL...............................................24

1.4.1
1.4.2

Ảnh hưởng của mặn đến các hoạt động trồng trọt, nuôi trồng thủyhải sản......24
Ảnh hưởng của hạn mặn đến các hoạt động dân sinh, kinh tế,xãhội.............26

CHƯƠNG2.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT LẬP MƠ
HÌNHMƠ PHỎNG XÂMNHẬPMẶN..........................................................................28
2.1

Phân tích lựa chọn mơhìnhtốn......................................................................28

2.1.1
2.1.2
2.1.3

Một số mơ hình mơ phỏng xâm nhập mặn trênthếgiới...................................28
Một số mơ hình mơ phỏng xâm nhập mặn ởViệtNam...................................31
Lựa chọn mơ hìnhsửdụng..............................................................................32

2.2
2.2.1

Giới thiệu mơhìnhtốn...................................................................................33
Giới thiệu về module thủyđộnglực.................................................................33


2.2.2

Giới thiệu về module lantruyền mặn..............................................................35

2.3

Các chỉ tiêu đánh giásaisố.............................................................................38

2.4

Xây dựng mơ hìnhtính tốn............................................................................38

2.4.1
2.4.2
2.4.3
2.4.4

Thiết lập mơ hình mơ phỏng thủyđộnglực.....................................................39
Kết quả mơ phỏng thủyđộnglực.....................................................................42
Thiết lập mơ hình mơ phỏng lan truyền và xâmnhập mặn..............................53
Kết quả mơ phỏng xâmnhậpmặn...................................................................57

CHƯƠNG3.
KẾT QUẢ MƠ PHỎNG MẶN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC
BIỆNPHÁPGIẢMTHIỂU......................................................................................64
3.1

Kết quả mô phỏng lan truyền mặn theo khơng gian trong vùng nghiên cứu.64

3.2

XácđịnhkịchbảnmơphỏnglantruyềnvàxâmnhậpmặncóxétđếnảnhhưởngcủaBĐKH.68

3.3

Mơ phỏng xâm nhập mặn theo cáckịchbản....................................................72

3.3.1
3.3.2

Kết quả mô phỏng theo các kịchbảnBĐKH...................................................72
So sánh kết quả mô phỏng xâm nhập mặn với các nghiên cứuđitrứớc...........74

3.4

Đề xuất các giải pháp giảm thiểu,thích ứng....................................................76

3.4.1
3.4.2

Giải pháp phicơng trình..................................................................................79
Giải phápcơngtrình........................................................................................83

KẾT LUẬN VÀKIẾNNGHỊ...............................................................................89
TÀI LIỆUTHAMKHẢO.....................................................................................92
PHỤ LỤC: KẾT QUẢ MƠ PHỎNG PHÂN BỐ VẬN TỐC THEO

HƯỚNGDỊNGCHẢY..........................................................................................99


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Nhiệt độ khơng khí trung bình(oC)[31]........................................................18
Bảng 1.2: Tổng lượng mưa trung bình(mm)[31]..........................................................18
Bảng 2.1: Bảng thống kê vị trí các biên thượng và hạ lưu trong vùngtínhtốn............42
Bảng 2.2: Bảng tổng hợp các chỉ tiêu sai số cho mực nước tại một sốvịtrí..................45
Bảng 2.3: Bảng tổng hợp các chỉ tiêu sai số khi kiểm định với n=0.035.....................52
Bảng 2.4: Bảng thống kê vị trí các biên thượng và hạ lưu trong vùngtínhtốn.............54
Bảng 3.1: Các chỉ tiêu sai số cho hiệu chỉnh thống sô module lan truyền mặn ứng
vớihệ số khuyếch tán K=300m2/s
.....................................................................................................................................
58
Bảng 3.2: Các chỉ tiêu sai số cho kiểm định mơ hình lantruyền mặn............................62
Bảng 3.3: Kết quả mơ phỏng chiều dài đoạn sông dài nhất với nồng độ mặn 4g/l
trongmùa khô năm (tháng 4) 2015và2016
.....................................................................................................................................
67
Bảng 3.4: Kết quả mơ phỏng chiều dài xâm nhập mặn của nhóm tác giả Viện khoa
họcThủy lợi miềnNam[40]
.....................................................................................................................................
68
Bảng 2.5: Mực nước biển dâng theo kich bản RCP4.5 khu vực Mũi Kê Gà – Cà
Mau72Bảng 2.6: Các kịch bảnmôphỏng
.....................................................................................................................................
72
Bảng 3.5: Diễn biến xâm nhập mặn mùa khơ quacácnăm............................................73
Bảng 3.6: Diện tích xâm nhập mặn từng năm tăng so với năm2015 (%).......................75
Bảng 3.7: Khả năng ni một số lồi thủy sản theo vùng nhiễm mặn[45][46]............81

Bảng 3.8: Bảng tổng hợp các giai đoạn triển khai các cống đề xuất tại các tỉnh [44]84


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

STT Từ viết tắt

Nội dung

1

BĐCM

Bán đảo Cà Mau

2

ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long

3

ĐTM

Đồng Tháp Mười

4

HSH

Hữu sông Hậu

5

NTTS

Nuôi trồng thuỷ sản

6

SXXNN

Sản xuất nơng nghiệp

7

TBNN

Trung bình nhiều năm

8

TGHT

Tứ giác Hà Tiên

9

TGLX

Tứ giác Long Xuyên

10

XNM

Xâm nhập mặn


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Khu vực nghiên cứu và vị trí các trạmthủyvăn.............................................14
Hình 1.2: Dạng triềubiểnĐơng.....................................................................................21
Hình 1.3: Dạng triềubiểnTây.......................................................................................22
Hình 1.4: Độ mặn lớn nhất đầu tháng 3/2016 so với cùng kỳ năm 2015 vùng cửa
sơngCửuLong[32]
.....................................................................................................................................
24
Hình 2.1: Lướitínhtốn.................................................................................................37
Hình 2.1: Giới hạn vùng tính tốn trongmơhình..........................................................39
Hình 2.2: Địa hình vùngtínhtốn..................................................................................40
Hình 2.3: Lưới dungtínhtốn........................................................................................41
Hình 2.4: Đường q trình mực nước thực đo tại trạmVàmNao..................................43
Hình 2.5: Đường quá trình mực nước thực đo tại trạmMỹThuận................................43
Hình 2.6: Đường quá trình mực nước thực đo tại trạmCầnThơ...................................44
Hình 2.11: Mực nước tính tốn và thực đo tại trạmVàmNao.......................................45
Hình 2.12: Mực nước tính tốn và thực đo tại trạmCầnThơ........................................46
Hình 2.13: Mực nước tính tốn và thực đo tại trạmMỹThuận......................................46
Hình 2.4: Đường quá trình lưu lượng ngày tại trạm thủy vănChâuĐốc.......................48
Hình 2.5: Đường quá trình lưu lượng ngày tại trạm thủy vănTânChâu.......................49

Hình 2.6: Đường quá trình mực nước tại trạmVàmKênh.............................................49
Hình 2.7: Đường quá trình mực nước tại trạmBìnhĐại...............................................50
Hình 2.8: Đường quá trình mực nước tại trạmAnThuận..............................................50
Hình 2.9: Đường quá trình mực nước tại trạmBếnTrại................................................51
Hình 2.10: Đường quá trình mực nước tại trạmMỹThanh...........................................51
Hình 2.14: Mực nước tính tốn và thực đo tại trạmVàmNao.......................................53


Hình 2.15: Mực nước tính tốn và thực đo tại trạmMỹThuận......................................53


Hình 2.16: Mực nước tính tốn và thực đo tại trạmCầnThơ........................................53
Hình 2.17:Giá trị đo mặn trạm Bình Đạinăm 2015......................................................54
Hình 2.18:Giá trị đo mặn trạm Bến Trạinăm 2015.......................................................55
Hình 2.19:Giá trị đo mặn trạm An Địnhnăm 2015.......................................................56
Hình 2.20:Giá trị đo mặn trạm Bình Đạinăm 2016......................................................56
Hình 2.21:Giá trị đo mặn trạm Bến Trạinăm 2016.......................................................57
Hình 2.22:Giá trị đo mặn trạm An Địnhnăm 2016.......................................................57
Hình 3.1: Độ mặn tính tốn và thực đo tại trạmHồBình............................................59
Hình 3.2: Độ mặn tính tốn và thực đo tại trạmĐạiNgải.............................................60
Hình 3.3: Độ mặn tính tốn và thực đo tại trạmHồBình............................................61
Hình 3.4: Độ mặn tính tốn và thực đo tại trạmĐạiNgải.............................................61
Hình 3.5: Độ mặn tại thời điểm 5hngày19/3/2016.......................................................64
Hình 3.6: Độ mặn tại thời điểm 7hngày19/3/2016.......................................................65
Hình 3.7: Độ mặn tại thời điểm 9hngày19/3/2016.......................................................65
Hình 3.8: Độ mặn tại thời điểm 13hngày17/4/2016.....................................................66
Hình 3.9: Độ mặn tại thời điểm 15hngày17/4/2016.....................................................66
Hình 3.10: Độ mặn tại thời điểm 19hngày17/4/2016....................................................67
Hình 2.23: Xu thế biến đổi mực nước biển từ số liệu vệ tinh trên BiểnĐơng[42])........71
Hình 3.11: Kết quả mơ phỏng XNM theo các kịchbảnPRC4.5.....................................73

Hình 3.12: Diễn biến xâm nhập mặn mùa khơ2015-2016 [31].......................................75
Hình 3.13: Các đường đẳng mặn trong tháng khô hạn nhất (tháng 4, bên trái)
vàthángbắt đầu mừa mưa (tháng 6, bên phải) mô phỏng năm 2050 với mực nước biển
dâng30cm[44]
.....................................................................................................................................
76
Hình 3.14: Dự báo xâm nhập mặn tại ĐBSCLnăm2050..............................................80
Hình 3.15: Kế hoạch xây dựng các cửa cống cho đếnnăm2050[44]............................85


Hình 0.1: Trường vận tốc hướng dọc (thành phần𝑢)tại thời điểm 5h ngày 19/3/2016
.......................................................................................................................................99
Hình 0.2: Trường vận tốc hướng dọc (thành phần𝑢)tại thời điểm 7h ngày 19/3/2016
.....................................................................................................................................100
Hình 0.3: Trường vận tốc hướng dọc (thành phần𝑢)tại thời điểm 9h ngày 19/3/2016
.....................................................................................................................................100
Hình 0.4: Trường vận tốc hướng dọc (thành phần𝑢)tại thời điểm 1h ngày 17/4/2016
.....................................................................................................................................101
Hình 0.5: Trường vận tốc hướng dọc (thành phần𝑢)tại thời điểm 3h ngày 17/4/2016
.....................................................................................................................................101
Hình 0.6: Trường vận tốc hướng dọc (thành phần𝑢)tại thời điểm 7h ngày 17/4/2016
.....................................................................................................................................102
Hình0.7:Trườngvậntốchướngngang(thànhphần𝑣)tạithờiđiểm5hngày19/3/2016
.....................................................................................................................................103
Hình0.8:Trườngvậntốchướngngang(thànhphần𝑣)tạithờiđiểm7hngày19/3/2016
.....................................................................................................................................103
Hình0.9:Trườngvậntốchướngngang(thànhphần𝑣)tạithờiđiểm9hngày19/3/2016
.....................................................................................................................................104
Hình0.10:Trườngvậntốchướngngang(thànhphần𝑣)tạithờiđiểm1hngày17/4/2016
.....................................................................................................................................104

Hình0.11:Trườngvậntốchướngngang(thànhphần𝑣)tạithờiđiểm3hngày17/4/2016
.....................................................................................................................................105
Hình0.12:Trườngvậntốchướngngang(thànhphần𝑣)tạithờiđiểm7hngày17/4/2016
.....................................................................................................................................105



MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đềtài
Đồng bằng sơng Cửu Long (ĐBSCL) là vùng đất rộng lớn chiếm 12% diện tích, 19%
dânsốcảnước,mạnglướisơng,kênh,rạchdàyđặc;cólợithếvềpháttrểnnơngnghiệp, cơng nghiêp
thực phẩm, du lịch, năng lượng tái tạo; là trung tâm sản xuất nông nghiệp lớn nhất của Việt
Nam: đóng góp 50% sản lượng lúa, 65% sản lượng nuôi trồng thủy sản và 70% các loại trái cây
của cả nước; 95% lượng gạo xuất khẩu và 60% sản lượng cá xuất khẩu; có vị trí thuận tiện
trong giao thương với các nước ASEAN và Tiểu vùng sông Mê Cơng [1]. Tuy nhiên, trong
những

năm

gần

đây

đã

bị

ảnh

hưởng

nặng

nề

bởi

biếnđổikhíhậu.Từcuốinăm2014,ElNinođãảnhhưởngđếnnướctađặcbiệtkhuvực
ĐBSCL,làmchonềnnhiệtđộtăngcao,thiếuhụtlượngmưa,làngunnhângâyratình trạng hạn hán,
xâm nhập mặn. Tình hình mặn năm 2015 xuất hiện sớm hơn cùngkỳhàng năm[2].
Khu vực sông Vàm Cỏ: độ mặn lớn nhất đạt 8,120,3 g/l, cao hơn trung bình nhiều năm
(TBNN) từ 5,9 - 6,2 g/l; phạm vi xâm nhập vào đất liền của độ mặn 4g/l (mức bắt đầu
ảnh hưởng đến cây lúa) lớn nhất 90 - 93 km, sâu hơn TBNN 10 - 15 km.
Khu vực các cửa sông thuộc sông Tiền: Độ mặn lớn nhất đạt 14,6 - 31,2 g/l, cao hơn
TBNN từ 3,2 - 12,4 g/l; phạm vi xâm nhập vào đất liền của độ mặn 4g/l lớn nhất 4565
km, sâu hơn TBNN 20 - 25km.
Khu vực các cửa sông thuộc sông Hậu: Độ mặn lớn nhất đạt 16,5 - 20,5 g/l, cao hơn
TBNN từ 5,9 - 9,3 g/l; phạm vi xâm nhập vào đất liền của độ mặn 4g/l lớn nhất 55 - 60
km, sâu hơn TBNN 15 - 20km.
Xâm nhập mặn đãgâythiệt hại nặng nề và tiếp tục đe dọa nghiêm trọng đến đời sống
dânsinh,sảnxuấtnơngnghiệpvàảnhhưởngtrựctiếpđếncơcấucâytrồngcủacáctỉnh ĐBSCL[2].
Cùngvớiviệckhaithácnướcởthượngnguồnlàmsuygiảmlưulượngnướcchảyvềvà
việckhaithácqmứctàingunnướcngầmđãgâyraviệcthiếunướctrầmtrọng,đặc
biệtvàomùakhơtừthángtưđếnthángnămhàngnăm.Ngồiradướitácđộngcủabiến

1


đổi khí hậu mực nước biển càng ngày càng dâng cao. Hiện tại cũng như trong tươnglai
ĐBSCLđươngđầusựxâmnhậpmặnnghiêmtronghơnvàomùakhơ[3].

Chínhvìvậynghiêncứu“Ứngdụngmơhìnhthủyđộnglực2chiềumơphỏngxâmnhậpmặn tại sơng
Tiền và sông Hậu thuộc đồng bằng sông Cửu Long”tập trung vào mơ phỏng q trình
diễn biến xâm nhập mặn và dự báo xâm nhập mặn theo các kịch bản biến đổi khí hậu
và nước biển dâng của vùng ĐBSCLlà cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thựctiễn.
2. Mục tiêu nghiêncứu
- Mô phỏng diễn biến xâm nhập mặn trên hai nhánh sông Tiền và sôngHậu.
- Dự báo xâm nhập mặn theo các kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng cho
ĐBSCL năm 2015, 2030, 2040 và2050.
- Đềxuấtcácgiảiphápgiảmthiểuxâmnhậpmặnphụcvụmụctiêupháttriểnkinhtếxã hội cho khu
vực nghiêncứu.
3. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiêncứu
a. Đối tượng nghiêncứu:
Độ mặn trên hệ thống sông Tiền và sông Hậu.
b. Phạm vi nghiêncứu
Khu vực ĐBSCL với hai nhánh sơng chính: sơng Tiền và sơng Hậu trong phạm vi Việt
Nam từ vị trí hai trạm Tân Châu, Châu Đốc đến bảy cửa ra. Cửa Tiểu, Cửa Đại, Hàm
Luông, Cổ Chiên, Cung Hầu, Định An, Trần Đề. Hai nhánh sông Ba Thắc (Bassac) và
Bai Lai bị bùn đất bồi lắng, được làm cống - đập ngăn sự xâm ngập mặn và không còn
chảy ra biển nữa.
c. Nội dung nghiêncứu:
- Mô phỏng diễn biến xâm nhậpmặn


- Đưa ra các kịch bản xâm nhập mặn theo các kịch bản Biến đổi khí hậu và nước biển
dângcủaViệtNamvàbướcđầuđềxuấtmộtsốgiảiphápgiảmthiểuxâmnhậpmặncho

khu

vực

nghiêncứu.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiêncứu
Phương pháp phân tích thống kê: luận văn đã sử dụng phương pháp phân tích thống
kêđểtínhtốn,phântíchvàđánhgiánhằmxácđịnhsựđồngnhấtcủacácchuỗisốliệu và dữ liệu,
trước khi các số liệu và dữ liệu được sử dụng trong các mơ hình tốn để mơ
phỏngcácđặctrưngthủyđộnglựccũngnhưqtrìnhlantruyềnvàxâmnhậpmặn.Các số liệu thu
thập bao gồm các dữ liệu địa hình, khí tượng thủy văn tại các trạm thủy văn cấp I và III
thuộc Đài KTTV Nam Bộ (bao gồm các trạm như Mỹ Tho, Hòa Bình,Vàm Kênh, Tân Châu,
ChâuĐốc,VàmNao,MỹThuận, Bình Đại, Bến Trại, An Thuận,CầnThơ,ĐạiNgãi…).
Phươngphápkếthừa:nghiêncứukếthừacáctàiliệu,mơhình,nghiêncứumơphỏng xâm nhập
mặn trên thế giới và Việt Nam đặc biệt các nghiên cứu tại khu vựcĐBSCL.
Phương pháp hệ thống thông tin địa lý (GIS): khai thác dữ liệu địa hình, mặt cắt,
mạng lưới sông và xây dựng bản đồ phân vùng xâm nhập mặn.
Phươngphápmơhình:mơhìnhMIKE21kếthợpgiữacácmơđuntínhtốndòngchảy MIKE21 FM,
mơ đun truyền tải khuếch tán MIKE21AD.
Phương pháp phân tích, tổng hợp thơng tin:sử dụng trong q trình hồn thiện luận
văn. Kết quả từ q trình mơ phỏng sẽ được diễn giải, phân tích và thảo luận chi tiết.
Luận văn kế thừa mơ hình thủy lực từ nghiên cứu trước, từ đó phát triển mơ hình mơ
phỏngxâmnhậpmặnđượcxâydựng,hiệuchỉnh,kiểmđịnhdựatrêncơsởdữliệuthủy văn năm
2015 và 2016; đây cũng được coi là kịch bản gốc để đánh giá tình hình xâm nhập mặn
trên hệ thống hai sơng chính: sơng Tiền và sơngHậu.
5. Ý nghĩa khoa học và thựctiến


- Ý nghĩa khoa học: về mặt cơ sở lý luận, luận văn góp phần làm rõ hiện tượng xâm
nhậpmặntrênhainhánhchínhsơngTiềnvàsơngHậubằngmơhìnhhaichiềuMIKE21 và áp dụng
các kịch bản biến đổi khí hậu 2016 cho khu vựcĐBSCL.
- Ý nghĩa thực tiễn: về thực tiễn, việc mơ phỏng q trình xâm nhập mặn là cơ sở quan
trọng trong việc khai thác, quản lí và phân bổ nguồn nước, đặc biệt vùng ĐBCSL - khu
vực có ý nghĩa quan trọng trong phát triển kinh tế của cảnước.

6. Cấu trúc nội dung của luậnvăn
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Phương pháp nghiên cứu và thiết lập mơ hình mô phỏng xâm nhập mặn
Chương 3: Kết quả mô phỏng mặn và đề xuất các biện pháp giảm thiểu


CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ XÂM NHẬP MẶN VÀ KHUVỰC
NGHIÊN CỨU

1.1 Tổngquan xâm nhập mặn ở các vùng châu thổ lớn và ViệtNam
1.1.1 Khái niệm về xâm nhậpmặn
Xâm nhập mặnhaynhiễm mặn là q trình tích tụ q nhiều muối hồ tan (chủ yếu là
NaCl)trongđấthoặctrongnước,gâyảnhhưởngtớikhảnăngcanhtáccủađấtcũngnhư
ảnhhưởngtớicácquátrìnhkhaithác,sửdụngđấtvànướcchocáchoạtđộngsinhhoạt, sảnxuất.
Xâm nhập mặn là hiện tượng nước biển xâm nhập vào vùng nước ngọt của lòng sông
hoặc các tầng chứa nước ngọt dưới đất. Hiện tượng này diễn ra phổ biến tại các vùng
cửa sông – nơi tiếp giáp với biển. Vào mùa kiệt, lượng nước ngọt từ sông đổ ra biển
giảm thấp, nước biển lấn sâu vào trong lục địa và làm cho nước sông bị nhiễm mặn, độ
mặn sẽ giảm dần theo hướng vào đất liền [4][5].
TheoTrungtâmphòngtránhvàgiảmnhẹthiêntai,BộNôngnghiệpvàPháttriểnNông thôn: Xâm
nhập mặn là hiện tượng nước mặn có nồng độ mặn bằng 4‰ xâm nhập sâu
vàonộiđồngkhixảyratriềucường,nướcbiểndânghoặckhicạnkiệtnguồnnướcngọt [6].
Có nhiều nguyên nhân khác nhau dẫn tới xâm nhập mặn, như: (i) sự bất cân bằng trong
quá trình phát triển tự nhiên của đất, (ii) khai thác quá mức nguồn nước ngầm ven biển
khiến xâm nhập mặn từ nước biển vào các mạch nước ngầm, (iii) ảnh hưởng của các
quá trình nhân tạo, hoạt động khai thác sử dụng nước cho các hệ thống thuỷ lợi, thủy
nông cũng như sử dụng phân bón hóa học, (iv) xâm lấn mặn trên các vùng hạ lưu, cửa
sông do suy giảm dòng chảy mùa kiệt. Tuy nhiên, trong khuôn khổ của luận văn này,

xâm nhập mặn chỉ được xem xét dưới góc độ xâm lấn mặn trên các vùng hạ lưu, cửa
sôngdosuygiảmdòngchảytrongmùakiệtcùngvớicáctácđộngcộnghưởngcủanước biển dâng do
ảnh hưởng của biến đổi khíhậu.
1.1.2 Tổngquan xâm nhập mặn trên thếgiới
Nghiên cứu và mô phỏng lan truyền mặn cũng như xác định ranh giới mặn trong các
vùng châu thổ sử dụng phương pháp mơ hình tốn đã được nhiều nhà nghiên cứu ở các
nước phát triển như Mỹ, Hà Lan, Anh quan tâm cách đây khoảng 40-50 năm. Các mô


hìnhtốnmơphỏngxâmnhậpmặnđầutiênthườnglàcácmơhìnhmộtchiều.Điểnhình trong số đó có
thể kể đến mơ hình mặn 1 chiều do Ippen và Harleman [7] xây dựng và phát triển. Giả thiết cơ
bản

của

các

mơ

hình

một

chiều

này

là

các

đặc

trưng

dòng

chảy

vàđộmặnlàđồngnhấttrêntồnbộmặtcắtngang.Mặcdùđiềunàykhóthỏamãntrong thực tế. Tuy
nhiên, ưu thế đặc biệt của các mơ hình một chiều là u cầu dữ liệu vừa
phảivàkhơngqchitiết.Dođó,cácmơhìnhmộtchiềuvẫnđượcsửdụngđểmơphỏng lan truyền mặn
trong nhiều ứng dụng và tính tốn thựctế.
Cácphươngphápcơbảnđượcthựchiệnbaogồm:Thựcnghiệmvàmơphỏngqtrình bằng các
mơ hình tốn. Mơ hình vật lý mơ tả q trình thủy lực theo tỷ lệ thu nhỏ và trong phòng
thí nghiệm. Để có mơ hình này cần phải có thời gian, kinh phí, địa điểm xây dựng mơ
hình. Loại mơ hình này thường ít linh hoạt và tốn kinh phí đầu tưlớn.
Mơ hình tốn học, nhờ tính linh hoạt, thích ứng cho nhiều bài toán với kịch bản khác
nhau, khối lượng lời giải lớn trong điều kiện và thời gian khác nhau. Đặc biệt thíchhợp
chobàitốnquihoạchvàthiếtkế.Vớisựpháttriểncủacơngnghệthơngtinnhưhiệnnay,mơhìnhtốnhọcthựcsựlàcơngcụđắclựccho
cácnhànghiêncứu.
Q trình thủy lực: Xử lý phương trình bảo tồn chất lỏng và phương trình bảo tồn
động lượng.
Q trình lan truyền chất: Xử lý q trình bảo tồn chất lan truyền mặn khi đã biết các
đặc trưng thủy lực của dòng chảy.
Năm 1971, Prichard đã dẫn xuất hệ phương trình 3 chiều để diễn tốn q trình xâm
nhập mặn nhưng nhiều thông số không xác định được được [8]. Hơn nữa mơ hình 3
chiềuucầulượngtínhtốnlớn,ucầusốliệuqchitiếttrongkhikiểmnghiệmnó cũng cần có
những số liệu đo đạc chi tiết tương ứng. Vì vậy các nhà nghiên cứu buộc phải giải quyết
bằng cách trung bình hố theo 2 chiều hoặc 1 chiều Trong các mơ hình

tốnmột,hai,vàbachiềunóichung,mơhìnhmộtchiềucónhiềuưuthếtrongviệcgiải
cácbàitốnphụcvụucầuthựctếtốthơn[9].Cácnhàkhoahọccũngthốngnhấtnhận định rằng, các
mơ hình một chiều thường hữu hiệu hơn các mơ hình sơng đơn và mơ hình hai chiều. Chúng có
thể áp dụng cho các vùng cửa sơng có địa hình phức tạp gồm nhiều sơng, kênh nối với nhau với
cấu trúc bấtkỳ.


Năm 2017, nghiên cứu “Ứng dụng mơ hình số thể tích hữu hạn 3D khơng có cấu trúc
cho các dòng chảy và động lực độ mặn ở đồng bằng Vịnh San Francisco” đã sử dụng
mơ hình Lưới linh hoạt Delft3D được sử dụng trong nỗ lực này cho động lực học thủy
động lực học 3D để mô phỏng độ mặn, nhiệt độ và trầm tích và chất lượng nước cũng
như liên kết với mơ hình phù hợp với mơi trường sống, các động thái thủy triều, theo
mùa và hàng năm của mực nước, dòng chảy của sông và độ mặn trong các điều kiện
môi trường và cơ sở hạ tầng trong q khứ. Kết quả mơ hình đã được định lượng bằng
cách sử dụng một số thước đo đánh giá mơ hình và được trực quan hóa thơng qua các
sơ đồ mục tiêu. Các số liệu này chỉ ra rằng mơ hình đã ước tính chính xác mực nước,
dòng chảy và độ mặn qua các điều kiện thủy triều và phù sa trên diện rộng, và mơ hình
cóthểđượcsửdụngđểđiềutralưuthơngchitiếtvàcácmơhìnhđộmặntrênkhắpvùng cửa sơng ven
biển[1].
Nhóm tác giá Maleki Tirabadi và cộng sự đã sử dụng mơ đun mặn của mơ hình SWAT
để phát triển mơ hình mơ phỏng q trình mặn tự nhiên trong môi trường làm đầu vào
cho các hệ thống đầu nguồn [10].
Năm2013,nhómtácgiảtrườngđạihọcMansutrađãtiếnhànhmơphỏngqtrìnhthuỷ
độnglựchọcvàqtrìnhxâmnhậpmặncủahồEl-BurullusthuộcđồngbằngsơngNile phía Bắc Ai
Cập bằng mơ hình Delft3D. Kết qủa mơ phỏng đã đưa ra được nồng độ
muốitrongtừngthờikỳ,vàtừđóchỉrađượcngunnhângâymặnhồvàcácgiảipháp

giảm

thiểu[11].

Năm 2012, nghiên cứu “Mơ phỏng và phân tích số lượng độ dài xâm nhập của nước
mặn ở đồng bằng sông Châu Giang, Trung Quốc” đã sử dụng mơ hình một chiều với
328điểmtiếpcậnvà5108mặtcắtngang,vàbướcthờigianlà300giâyđốivớimơhình thủy động lực
học và 30 giây đối với mơ hình độ mặn trên cơ sở điều kiện Courant – Friedrichs – Lewy.
Các kết quả ước tính phù hợp hợp lý với dữ liệu quan sát, cho thấy
rằngmơhìnhđủmạnhđểmơphỏngchuyểnđộngcủadòngchảyvàđộmặntrongmạng
lướisơngChâuGiang.Đườngđẳngmặn0,5phầnnghìnmơphỏngtrongmạnglướisơng Châu Giang hiển
thị hình dạng tương tự như chữ “S” và nghiêng về bên phải, cho thấy
chiềudàixâmnhậpmặntốiđaxảyratạicửaxảHumen.Năm2005,chiềudàixâmnhập
mặnxâmnhậpxathượngnguồnvớichiềudàitrungbình32,4kmtínhtừtámcửaxả,