Nghiên cứu, đánh giá diễn biến xâm nhập mặn ở vùng hạ lưu sông Mã trong bối cảnh biến đổi khí hậu (Luận văn thạc sĩ)

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
“NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN XÂM NHẬP
MẶN Ở VÙNG HẠ LƯU SÔNG MÃ TRONG BỐI CẢNH
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU”
Chuyên ngành: Thuỷ văn học

TRỊNH THẾ THÀNH

Hà Nội, Năm 2018


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ DIỄN BIẾN XÂM NHẬP
MẶN Ở VÙNG HẠ LƯU SÔNG MÃ TRONG BỐI CẢNH
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
TRỊNH THẾ THÀNH
Chuyên ngành : Thuỷ văn học
Mã số

: 60440224
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS Hoàng Ngọc Quang

Hà Nội - Năm 2018

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hướng dẫn chính: PGS.TS. Hoàng Ngọc Quang

Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Thanh Hùng

Cán bộ chấm phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Hữu Khải

Luận văn thạc sĩ được hoàn thành tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Ngày 17 tháng 9 năm 2018


LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Trịnh Thế Thành

Mã số học viên: 1698010059

Lớp: CH2B.T
Chuyên ngành: Thủy văn

Mã số: 60440224

Khóa học: CH2(2016-2018)
Tôi xin cam đoan quyển luận văn được chính tôi thực hiện dưới sự hướng
dẫn của PGS. TS. Hoàng Ngọc Quang với đề tài nghiên cứu trong luận văn:

“Nghiên cứu, đánh giá diễn biến xâm nhập mặn ở vùng hạ lưu sông Mã trong
bối cảnh biến đổi khí hậu”.
Đây là đề tài nghiên cứu mới, không trùng lặp với các đề tài luận văn nào
trước đây, do đó, không phải là bản sao chép của bất kỳ một luận văn nào. Nội dung
của luận văn được thể hiện theo đúng quy định. Các số liệu, nguồn thông tin trong
luận văn là do tôi thu thập, trích dẫn và đánh giá. 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.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung tôi đã trình bày trong luận
văn này.
Hà Nội, ngày 30 tháng 03 năm 2018
NGƯỜI VIẾT CAM ĐOAN

Trịnh Thế Thành


LỜI CẢM ƠN
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ chuyên ngành Thủy văn với đề tài “Nghiên
cứu, đánh giá diễn biến xâm nhập mặn ở vùng hạ lưu sông Mã trong bối cảnh
biến đổi khí hậu” đã hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo
trong khoa Khí tượng thủy văn, thầy cô giáo trường Đại học Tài nguyên và Môi
trường, cùng gia đình và bạn bè.
Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Hoàng Ngọc
Quang đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt thời gian qua để luận văn được
hoàn thành đúng thời gian quy định.
Do luận văn được thực hiện trong thời gian có hạn, tài liệu tham khảo và số
liệu đo đạc thiếu thốn, kinh nghiệm bản thân còn hạn chế nên nội dung luận văn vẫn
còn nhiều thiếu sót. Vì vậy, rất mong nhận được sự đóng góp quý báu của các thầy
cô giáo và toàn thể các bạn học viên để luận văn có thể hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
Tóm tắt luận văn
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài. ........................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu. ................................................................................................. 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ............................................................................ 2
4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................... 3
5. Nội dung nghiên cứu chính và cấu trúc luận văn. ..................................................... 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN VÀ MỘT
SỐ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI, VÙNG HẠ LƯU SÔNG
MÃ ................................................................................................................................ 5
1.1. Các vấn đề nghiên cứu về diễn biến xâm nhập mặn vùng cửa sông ....................... 5
1.1.1. Tổng quan chung về xâm nhập mặn ................................................................... 5
1.1.2. Tác động của nước biển dâng đến Việt Nam ...................................................... 8
1.1.3. Các nghiên cứu về xâm nhập mặn trong và ngoài nước: .................................... 9
1.1.3.1 Tổng quan các nghiên cứu xâm nhập mặn ngoài nước: .................................... 9
1.1.3.2. Tổng quan các nghiên cứu xâm nhập mặn trong nước .................................. 11
1.1.3.3. Hiện trạng và tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn ở khu vực nghiên cứu ... 13
1.2 Giới thiệu tổng quan về các mô hình thủy lực hệ thống sông................................ 14
1.2.1. Mô hình trong nước........................................................................................... 14
1.2.2. Mô hình nước ngoài .......................................................................................... 17
1.3. Giới thiệu khu vực nghiên cứu .............................................................................. 18
1.3.1. Đặc điểm tự nhiên lưu vực sông Mã ................................................................. 18

1.3.2. Đặc điểm kinh tế xă hội của lưu vực sông Mã. ................................................. 27
1.3.3. Tình hình xâm nhập mặn vùng hạ lưu sông Mã. .............................................. 28
1.3.4 Tình hình hồ chứa trên lưu vực sông Mã ........................................................... 30
Kết luận chương 1 ....................................................................................................... 30
CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 NGHIÊN CỨU ............................ 32
DIỄN BIẾN MẶN SÔNG MÃ ................................................................................... 32
2.1. Cơ sở lý thuyết của mô hình MIKE 11 tính toán xâm nhập mặn ........................ 32
2.2. Ứng dụng mô hình MIKE 11 mô phỏng diễn biến mặn sông Mã ........................ 36
2.2.1. Thiết lập sơ đồ mạng lưới ................................................................................. 38
2.2.1.1. Thiệt lập mạng lưới sông ............................................................................... 38
2.2.1.2. Tài liệu địa hình ............................................................................................. 39
2.2.1.3. Tài liệu thủy văn............................................................................................. 40
2.2.2. Hiệu chỉnh và kiểm định thông số mô hình MIKE 11 cho sông Mã ................ 41
2.2.2.1. Hiệu chỉnh bộ thông số cho mô hình ............................................................. 41
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN XÂM NHẬP MẶN THEO CÁC KỊCH BẢN ............... 56
VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIẾU ..................................................... 56
3.1. Lựa chọn các kịch bản tính toán xâm nhập mặn ................................................... 56
3.1.1. Cơ sở lựa chọn kịch bản .................................................................................... 56
3.1.1.1. Kịch bản nước biển dâng cho tỉnh Thanh Hóa .............................................. 56
3.1.2. Các kịch bản tính toán ....................................................................................... 59
3.2. Kết quả tính toán mô phỏng xâm nhập mặn sông Mã theo các kịch bản ............. 60
3.2.1. Kết quả mô phỏng ............................................................................................. 60
3.2.2. Nhận xét kết quả tính toán ................................................................................ 64
3.3. Đề xuất các giải pháp giảm thiểu .......................................................................... 65
3.3.1. Các cơ sở đề xuất giải pháp cụ thể .................................................................... 65
3.3.2. Các giải pháp cụ thể .......................................................................................... 66
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................... 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 71

Tóm tắt luận văn
+ Họ và tên học viên: Trịnh Thế Thành
+ Lớp: CH2B.T

Khóa: 2B

+ Cán bộ hướng dẫn: PGS. TS. Hoàng Ngọc Quang
+ Tên đề tài: “Nghiên cứu, đánh giá diễn biến xâm nhập mặn ở vùng hạ lưu
sông Mã trong bối cảnh biến đổi khí hậu”.
Do tác động của biến đổi khí hậu, vùng hạ lưu sông Mã đã và đang đối mặt
với tình trạng suy giảm dòng chảy về mùa kiệt, mặn xâm nhập sâu hơn vào trong
sông làm cho việc khai thác và sử dụng nước ngọt phục vụ sinh hoạt và sản xuất
trong vùng gặp nhiều khó khăn.
Trước thực trạng đó, học viên đề xuất thực hiện đề tài luận văn “Nghiên
cứu, đánh giá diễn biến xâm nhập mặn ở hạ lưu sông Mã trong bối cảnh biến
đổi khí hậu”. Kết quả của nghiên cứu này sẽ góp phần xây dựng cơ sở khoa học và
thực tiễn cho việc khai thác sử dụng tài nguyên nước vùng cửa sông một cách hợp
lý và hạn chế tác động có hại của quá trình xâm nhập mặn vào vùng hạ lưu sông Mã
tới phát triển kinh tế, xã hội trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
Luận văn được thực hiện trong ba chương chính:
Chương 1: Tổng quan các nghiên cứu xâm nhập mặn và một số đặc điểm địa
lý tự nhiên, kinh tế - xã hội, vùng hạ lưu sông Mã: tóm tắt một số công trình nghiên
cứu xâm nhập mặn trong nước và ngoài nước, một số đặc điểm địa lý tự nhiên,
KTXH, vùng hạ lưu sông Mã; qua đó lựa chọn phương pháp mô hình toán (mô hình
MIKE 11) cho nghiên cứu của luận văn.
Chương 2: Ứng dụng mô hình MIKE11 nghiên cứu diễn biến mặn sông Mã:
nghiên cứu cơ sở lý thuyết mô hình MIKE11, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình để
đánh giá sự phù hợp các mô phỏng diễn biến mặn cho khu vực hạ lưu sông Mã.
Chương 3: Tính toán các kịch bản và đề xuất các biện pháp giảm thiểu: Ứng

dụng mô hình MIKE11 để tính toán diễn biến mặn khu vực hạ lưu sông Mã được
ứng với các kịch bản BĐKH khác nhau, từ đó đề xuất các giải pháp nhằm giảm
thiểu các thiệt hại do xâm nhập mặn gây ra.


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các hoạt động của con người có ảnh hưởng đến thay đổi xâm nhập mặn ... 6
Bảng 1.2: Đặc trưng mưa năm lưu vực sông Mã . ...................................................... 21
Bảng 1.3: Lượng mưa trung bình nhiều năm, năm mưa lớn và năm mưa nhỏ của
một số trạm đại biểu trên lưu vực sông Mã thuộc Thanh Hóa . .................................. 21
Bảng 1.4: Cơ cấu kinh tế qua các năm của tỉnh Thanh Hóa. ...................................... 27
Bảng 2.1 Kết quả hiệu chỉnh tại một số trạm kiểm tra............................................... 43
Bảng 2.2 Kết quả kiểm định hệ số Nash tại các trạm kiểm tra ................................... 48
Bảng 2.3 Hệ số nhám của mô đun thủy lực ................................................................ 48
Bảng 2.4 Kết quả đánh giá sai số độ mặn tính toán và thực đo tại vị trí kiểm tra ...... 50
Bảng 2.5 Hệ số mô đun khuếch tán – lan truyền mặn ................................................ 52
Bảng 2.6 Kết quả đánh giá sai số độ mặn tính toán và thực đo tại vị trí kiểm tra ...... 53
Bảng 3.1 Mực nước biển dâng theo các kịch bản RCP cho dải ven biển Việt Nam
(cm) ............................................................................................................................. 57
Bảng 3.2 Mực nước biển dâng theo kịch bản RCP2.6 (cm) ....................................... 57
Bảng 3.3 Mực nước biển dâng theo kịch bản RCP4.5 (cm) ....................................... 57
Bảng 3.4 Mực nước biển dâng theo kịch bản RCP6.0 (cm) ....................................... 58
Bảng 3.5 Mực nước biển dâng theo kịch bản RCP8.5 (cm) ....................................... 58
Bảng 3.6 Tổng hợp các kịch bản mô phỏng................................................................ 59
Bảng 3.7. Chiều dài xâm nhập mặn 4‰ trên sông Mã theo các kịch bản nước biển
dâng ............................................................................................................................. 60
Bảng 3.8. Chiều dài xâm nhập mặn 4‰ trên sông Lèn theo các kịch bản ................. 62
nước biển dâng ............................................................................................................ 62
Bảng 3.9. Chiều dài xâm nhập mặn 4‰ trên sông Mã theo các kịch bản .................. 63
nước biển dâng ............................................................................................................ 63

Bảng 3.10. Chiều dài xâm nhập mặn 4‰ trên sông Lèn theo các kịch bản ............... 63
nước biển dâng ............................................................................................................ 63


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Hiện tượng xâm nhập mặn từ biển vào lòng sông vùng cửa sông ............... 7
Hình 1.2. Bản đồ lưu vực sông Mã. ........................................................................... 18
Hình 1.3: Bản đồ mạng lưới sông và mạng lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực
sông Mã. ...................................................................................................................... 26
Hình 2.1 Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott ................................................... 33
Hình 2.2 Sơ đồ sai phân 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phẳng x~t ................................ 33
Hình 2.3: Sơ đồ khối tính toán thuỷ lực MIKE11 ....................................................... 38
Hình 2.4 Sơ đồ tính toán thủy lực sông Mã ................................................................ 39
Hình 2.5. Sơ đồ quá trình hiệu chỉnh bộ thông số mô hình ........................................ 42
Hình 2.7. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm Giàng trên sông Mã năm 2011 ...... 44
Hình 2.8. Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm Cự Đà trên sông Lạch Trường năm
2010 ............................................................................................................................. 44
Hình 2.9. Kết quả hiệu chỉnh mực nước trạm Cự Đà trên sông Lạch Trường năm
2011 ............................................................................................................................. 45
Hình 2.10. Kết quả hiệu chỉnh mực nước trạm Phà Thắm trên sông Lèn năm 2010 . 45
Hình 2.11 Kết quả hiệu chỉnh mực nước trạm Phà Thắm trên sông Lèn năm 2011 .. 46
Hình 2.12. Kết quả kiểm định mực nước trạm Giàng trên sông Mã năm 2012 ......... 47
Hình 2.13. Kết quả kiểm định mực nước trạm Cự Đà trên sông Lạch Trường năm
2012 ............................................................................................................................. 47
Hình 2.14. Kết quả kiểm định mực nước trạm Phà Thắm trên sông Lèn năm 2012 .. 48
Bảng 2.2 Kết quả kiểm định hệ số Nash tại các trạm kiểm tra ................................... 48
Hình 2.15.Kết quả hiệu chỉnh độ mặn tính toán và thực đo tại trạm Giàng ............... 50
trên sông Mã ................................................................................................................ 50
Hình 2.16. Kết quả hiệu chỉnh độ mặn tính toán và thực đo tại trạm Cự Đà trên sông
Lạch Trường ................................................................................................................ 51

Hình 2.17. Kết quả hiệu chỉnh độ mặn tính toán và thực đo tại trạm Phà Thắm trên
sông Lèn ...................................................................................................................... 51
Hình 2.18.Kết quả hiệu chỉnh độ mặn tính toán và thực đo tại trạm Giàng ............... 54
trên sông Mã ................................................................................................................ 54
Hình 2.19. Kết quả hiệu chỉnh độ mặn tính toán và thực đo tại trạm Phà Thắm trên
sông Lèn ...................................................................................................................... 54
Hình 3.1: Diễn biến độ mặn theo dọc sông Mã năm 2010 và theo các kịch bản tính
toán .............................................................................................................................. 60
Hình 3.2: Diễn biến độ mặn theo dọc sông Lèn năm 2010 và theo các kịch bản tính
toán .............................................................................................................................. 62
Hình 3.3: Diễn biến độ mặn theo dọc sông Mã năm 2010 và theo các kịch bản tính
toán .............................................................................................................................. 63
Hình 3.4: Diễn biến độ mặn theo dọc sông Lèn năm 2010 và theo các ...................... 64
kịch bản tính toán ........................................................................................................ 64


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Sông Mã là một trong chín hệ thống sông lớn của Việt Nam và là sông lớn
nhất ở vùng Bắc Trung Bộ, trải rộng trên lãnh thổ huyện Sầm Nưa của Cộng hòa
dân chủ Nhân dân Lào và 5 tỉnh ở Việt Nam là: Điện Biên, Sơn La, Hòa Bình,
Thanh Hóa, Nghệ An. Tổng diện tích lưu vực sông là 28.490km2. Sông Mã gồm
nhiều nhánh sông nhập lưu vào điển hình như: sông Chu, sông Âm, sông Cầu Chày,
sông Bưởi,...và có 2 phân lưu chính là sông Lèn và sông Lạch Trường.
Vùng hạ lưu sông Mã nằm hoàn toàn trên địa phận tỉnh Thanh Hóa được
hình thành nhờ nguồn nước và lượng phù sa bồi đắp hàng năm từ hệ thống sông
Mã. Trải qua nhiều thời kì phát triển, cho đến nay vùng đã trở thành trung tâm kinh
tế - xã hội của tỉnh Thanh Hóa. Tổng diện tích tự nhiên toàn vùng là 267.000 ha với

số dân khoảng 3.697.227 người (2007). Đây là khu vực tập trung phát triển sản xuất
nông nghiệp, công nghiệp, du lịch và trung tâm văn hóa của tỉnh Thanh Hóa.
Hiện nay đổi khí hậu (BĐKH) là một trong những thách thức lớn nhất đối
với nhân loại trong thế kỷ 21. Thiên tai và các hiện tượng thời tiết cực đoan khác
đang gia tăng ở hầu hết các nơi trên thế giới. Nhiệt độ và mực nước biển trung bình
toàn cầu tiếp tục tăng và đang là mối lo ngại của các quốc gia trên thế giới.
Trong 50 năm qua, tại Việt Nam, nhiệt độ trung bình tăng khoảng 0,7oC và
mực nước biển đã dâng khoảng 20cm. Cũng theo dự báo của Viện Khoa học Khí
tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu thuộc Bộ Tài Nguyên Môi Trường, đến năm
2100, mực nước biển sẽ tăng lên tới 1m, nhiệt độ tăng khoảng 3°C. Việt Nam với
đường bờ biển dài hơn 3200 km cũng đang được đánh giá là một trong số những
quốc gia bị tác động mạnh mẽ nhất của biến đổi khí hậu. Bên cạnh các loại hình
thiên tai mạnh mẽ gây ra nhiều thiệt hại nặng nề cho nước ta như lũ lụt, bão, hạn
hán... thì xâm nhập mặn cũng đang nổi lên như 1 vấn đề cấp bách cần phải được
giải quyết đối với các quản lý, các nhà nghiên cứu và chính quyền của nước ta.

1


Luận văn đủ ở file: Luận văn full