Tóm tắt luận án: Nghiên cứu cơ sở khoa học phân vùng hạn – mặn và đề xuất giải pháp thích ứng cho vùng đồng bằng ven biển sông Mã.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LÊ THỊ THƯỜNG

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC PHÂN VÙNG HẠN MẶN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THÍCH ỨNG CHO VÙNG
ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN SƠNG MÃ

Ngành: Thủy văn học
Mã số: 9440224

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2020


Cơng trình được hồn thành tại Trường Đại học Thủy lợi

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Hoàng Ngọc Quang
Người hướng dẫn khoa học 2: GS. TS Ngơ Đình Tuấn

Phản biện 1: PGS.TS Lã Thanh Hà
Phản biện 2: GS.TS Vũ Minh Cát
Phản biện 3: TS Đặng Thanh Mai

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................

vào lúc
giờ
ngày
tháng
năm

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
- Thư viện Quốc gia
- Thư viện Trường Đại học Thủy lợi


MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Đối với các lưu vực sơng có hạ du là đồng bằng ven biển thì hạn hán và xâm
nhập mặn là hai hiện tượng tự nhiên ln 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 sơng. Trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng hiện
nay, quá trình diễn biến của hạn - mặn trở nên phức tạp hơn, ảnh hưởng lớn đến
nhu cầu khai thác sử dụng nước cho các mục tiêu phát triền kinh tế - xã hội
vùng đồng bằng ven biển. 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. Trong bối cảnh đó đã có
nhiều giải pháp cũng như phương án trong cơng tác phịng chống hạn – mặn.
Bên cạnh những ưu điểm thì những phương án này vẫn còn một số tồn tại, bởi
nhu cầu nước 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, hạn mặn có thể coi vừa là thách thức vừa là cơ hội.
Đồng thời, có nhiều đề tài nghiên cứu về HH&XNM cho nhiều vùng hạ lưu các
sơng trên phạm vi cả nước nói chung, vùng đồng bằng ven biển sơng Mã nói

riêng. Tuy nhiên, các đề tài thường nghiên cứu HH&XNM 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 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 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

3


vùng đồng bằng ven biển sông Mã nhằm phát huy và tận dụng tác động có lợi,

4


hạn chế tác động bất lợi của hạn – mặn. Vì vậy luận án có tính cấp thiết, ý nghĩa
khoa học và thực tiễn rất rõ ràng.

2. Mục tiêu nghiên cứu
(i) Nghiên cứu được cơ sở khoa học và thực tiễn phân vùng hạn – mặn vùng
đồng bằng ven biển sông Mã trong trường hợp nước biển dâng.

(ii)

Đề xuất được các giải pháp thích ứng với hạn – mặn cho vùng đồng bằng

ven biển sơng Mã có xét đến ảnh hưởng của biến đổi khí hậu.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Hạn – mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã (phần nước mặt) trong trường
hợp nước biển dâng, bao gồm các huyện: Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hóa, TP
Sầm Sơn và Quảng Xương.

4. Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp kế thừa, phương pháp điều tra, khảo
sát thực địa, phương pháp phân tích, thống kê, tổng hợp, phương pháp mơ hình
tốn, phương pháp tích hợp bản đồ, phương pháp chuyên gia.

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 hạn -mặn; sự biến
đổi tổ hợp hạn – mặn theo không gian, thời gian và cơ sở phân vùng hạn – mặn.

ii) Luận án đã nghiên cứu và tính tốn 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 tốn mô phỏng hạn

– mặn kết hợp điều kiện tự nhiên và truyền thống phát triển kinh tế - xã hội. Từ
đó đề xuất giải pháp khai thác sử dụng nước hợp lý.

6. Bố cục của luận án: Gồm ba chương chính: Chương 1: Tổng quan tình hình
nghiên cứu hạn – mặn; Chương 2: Nghiên cứu cơ sở khoa học và phương pháp
phân vùng hạn – mặn vùng đồng bằng ven biển sông Mã; Chương 3: Phân vùng

hạn – mặn và đề xuất giải pháp thích ứng với biến đổi khí hậu, nước biển dâng.


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HẠN – MẶN

1.1

Tình hình nghiên cứu hạn – mặn

1.1.1

Các khái niệm và định nghĩa

1.1.1.1 Hạn hán: Hạn hán là hiện tượng thiếu nước trong một thời gian dài do
khơng có mưa và cạn kiệt nguồn nước. Theo đó, hạn hán theo cách tiếp cận
trong luận án được hiểu là sự kết hợp của hạn thủy văn và hạn kinh tế - xã hội.

1.1.1.2 Xâm nhập mặn: Xâm nhập mặn 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: Theo IPCC (2007): 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: Thứ nhất: Hạn hán và xâm
nhập mặn thường xuất hiện đồng thời, đặc biệt là ở khu vực đồng bằng ven biển.
Thứ hai: HH&XNM thường xuất hiện khơng phải lúc nào cũng cùng cấp. Điều đó
cho thấy mối quan hệ nguyên nhân – kết quả giữa HH&XNM được thể hiện rất rõ.

Từ đó, luận án đưa ra cách tiếp cận về 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.

1.1.1.5 Vùng hạn – mặn: là một vùng đất tự nhiên 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 vùng này được xác định dựa trên
việc kết hợp giữa kết quả tính tốn mô phỏng hạn – mặn với điều kiện tự nhiên và
đặc điểm phát triển kinh tế - xã hội của từng khu vực.

1.1.1.6 Vùng đồng bằng ven biển sông Mã: trong phạm vi nghiên cứu chỉ bao gồm
các huyện: Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hóa, Thành phố Sầm Sơn và Quảng
Xương.

1.1.2

Tình hình nghiên cứu trên thế giới


Quá trình tổng quan trên thế giới cho thấy: các nghiên cứu thường 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, 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 tốn 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 dịng
chảy trong sơng với thủy triều. Các nghiên cứu chưa đề cập đến mối quan hệ
hạn mặn và phân vùng hạn – mặn trong điều kiện BĐKH.

1.1.3

Tình hình nghiên cứu trong nước

Cơng trình nghiên cứu liên quan đến HH&XNM theo nhiều cách tiếp cận khác
nhau, nhưng có thể tựu trung 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; (2) Xác định các chỉ tiêu hạn, đánh giá tác
động của hạn hán, ENSO đến tình hình hạn, ngun nhân hoang mạc hóa cho các
vùng khí hậu Việt Nam; (3) Về cơng nghệ dự báo đã đưa ra các phương pháp,
phương án dự báo hạn dựa trên nguyên tắc mối tương quan giữa các yếu tố khí
hậu, ENSO và các điều kiện thực tế vùng nghiên cứu; (4) Các nghiên cứu mô
phỏng xâm nhập mặn kịch bản hiện trạng và trong tương lai; (5) Các nghiên cứu
khác với mục đích mơ phỏng dự báo, phân vùng xâm nhặp mặn dựa trên công
nghệ viễn thám; đánh giá khả năng thích ứng của cộng đồng với xâm nhập mặn.

1.1.4

Tình hình nghiên cứu trên lưu vực sơng Mã

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 sơng Mã”;
Lã Văn Chú (2014) “Xây dựng mơ hình dự báo xâm nhập mặn vùng hạ lưu
sông Mã, sông Yên”; Trần Hồng Thái và cs (2017) đã sử dụng kết hợp Mike 11
và Mike 21 để mơ phỏng q trình xâm nhập mặn và đưa ra các kịch bản xâm
nhập mặn với các tần suất dòng chảy 75%, 90% và 95%.

1.1.5 Nhận xét chung về các nghiên cứu có liên quan đến nội dung của
luận án

(1) Đa phần các nghiên cứu chỉ tập trung nghiên cứu đơn lẻ hạn hán hoặc xâm
nhập mặn mà chưa đề cập đến mối quan hệ giữa HH&XNM; chú trọng vào tác
hại của HH&XNM và cần phải phòng chống chứ chưa thực sự thay đổi tư duy


coi hạn – mặn là tài nguyên trong bối cảnh biến đổi khí hậu; (2) Các nghiên
cứu chưa


xét đến việc tính tốn phân vùng hạn – mặn trong trường hợp nước biển dâng
và cũng chưa đề cập đến việc đề xuất các giải pháp khai thác sử dụng nước
thích nghi theo hướng thuận thiên.

1.2

Tổng quan khu vực nghiên cứu

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. Với đặc điểm thổ
nhưỡng vùng ven biển rất đa dạng, đã tạo nên sự phân hóa trong thảm phủ thực
vật và cơ cấu cây trồng với diện tích lúa và hoa màu chiếm ưu thế.
Đặc điểm thủy triều: Diễn biến độ mặn có nét tương đồng với diễn biến của thủy
triều. Do vùng đồng bằng ven biển sơng Mã có chế độ nhật triều khơng 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.
Đặc điểm tình hình hạn – mặn: (1) Đa phần các năm xuất hiện độ mặn lớn
nhất trùng với những năm xảy ra hạn hán nặng nề do có hiện tương El Nino
xảy ra;

(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; (3) Mức độ xâm nhập mặn vào sơng trong năm
nhiều hay ít tùy thuộc chủ yếu vào lượng dòng chảy cơ bản trên sông từ thượng
nguồn chảy về hạ lưu.

1.3

Định hướng nghiên cứu của luận án

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 tốn 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


Hình 1.8: Sơ đồ khối tổng thể quá trình nghiên cứu của luận án
6


Kết luận chương 1: Qua tổng quan các cơng trình nghiên cứu 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 xâm nhập mặn, hạn hán hay tác động của hồ
chứa đến dòng chảy kiệt ở hạ lưu sơng Mã. Vì vậy việc tính tốn 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 cần được chỉ ra một cách rõ ràng. Đây sẽ là
nội dung chính được trình bày trong chương 2 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
2.1
Cơ sở khoa học: 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) HH&XNM thường
xuất hiện đồng thời, đặc biệt là khu vực đồng bằng ven biển; (2) HH&XNM thường
xuất hiện nhưng không phải khi nào cũng đồng cấp. Để minh chứng cho hai nhận
định trên, luận án phân tích các mối quan hệ sau:
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, tạo ra các dịng chảy có tính dao động gọi là dòng triều. Dòng chảy theo dòng
triều truyền vào trong sông sẽ mang theo độ mặn và 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 Hgiờ ~t, Qgiờ ~t và Vgiờ ~t 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. Điều đó chứng tỏ thủy triều và
dịng triều có một mối quan hệ nhất định.
2.1.1.2 Mối quan hệ giữa mực nước đặc trưng trạm Giàng và trạm Quảng
Châu a, Quan hệ giữa Hmax mùa cạn trạm Giàng và trạm Quảng Châu.
Với chuỗi số liệu mực nước lớn nhất trong 38 năm tại Giàng và Quảng Châu cho

12

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

13


hai trạm xuất hiện đồng bộ vào năm 1992, 1984 và 1983. Mực nước của các năm
1988, 2017, 2001 của hai trạm 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 xuất hiện cùng năm nhưng không cùng thời gian. Điều này giải thích
rõ hơn về việc: Hạn hán (Hmax tại Giàng) và xâm nhập mặn (Hmax tại Quảng
Châu) có thế xuất hiện đồng thời nhưng khơng phải khi nào cũng đồng bộ.
b, Quan hệ giữa Hmin mùa cạn trạm Giàng và trạm Quảng Châu.
Ở cấp mực nước cao thì mực nước của năm 2016 và 1994 tại hai trạm Quảng
Châu và Giàng xuất hiện cùng năm nhưng khơng cùng thời gian. Ở cấp mực nước
trung bình 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 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
các năm 2003, 2004, 2007 của hai trạm xuất hiện cùng năm nhưng khơng cùng thời
gian. 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 (mức độ hạn hán
cao) sự đồng bộ giữa hạn hán và xâm nhập mặn là cao hơn so với các cấp độ mực
nước cao và trung bình.
2.1.1.3 Quan hệ giữa lưu lượng, mực nước và độ mặn tại các trạm vùng hạ du

(1) Độ mặn lớn nhất hầu hết các trạm hạ du trên sơng Mã có xu thế tỷ lệ nghịch với
lưu lượng thượng nguồn (Xuân Khánh, Sét Thơn); (2) Đường q trình lưu lượng
trạm (Sét Thơn + Xn Khánh) có xu thế tăng cịn độ mặn tại các trạm có xu thế
giảm và ngược lại; (3) Diễn biến độ mặn dọc sông Mã từ Cửa Hới ngược lên phía
thượng lưu đến trạm Giàng thể hiện rõ ứng với các cấp lưu lượng đo được tại
Xuân Khánh từ 6,88 m3/s đến 84 m3/s; (4) Diễn biến Hmin và Smax tại Giàng và
Quảng Châu có xu thế giảm thì độ mặn có xu thế tăng và ngược lại. Độ mặn lớn
nhất thường xuất hiện cùng lúc hoặc chậm hơn một ít so với lúc xuất hiện đỉnh
triều.

2.1.2 Sự biến đổi của các tổ hợp hạn – mặn theo không gian và thời gian.
Đối với trường hợp hiện trạng: Lưu lượng ứng với các tần suất thiết kế nguồn
nước được xác định từ chuỗi dòng chảy thực đo tại Cẩm Thủy và Cửa Đạt trong


thời kỳ cơ sở (1986 – 2005). Đối với kịch bản biến đổi khí hậu: Sau khi có được
dịng chảy


đến các hồ chứa tính từ mưa bằng mơ hình Mike - Nam, tiến hành xác định dòng
chảy ứng với các tần suất thiết kế. Tiếp đó xác định được lượng dịng chảy xả
xuống hạ lưu của hồ thơng qua q trình tính tốn điều tiết hồ chứa. Q trình tổ
hợp hạn

– mặn sẽ được mô phỏng cho 25 trường hợp bằng cách kết hợp giữa tần suất
thiết kế nguồn nước với các mức độ mặn. Từ đó, luận án xác định được sự biến
đổi của các tổ hợp hạn - mặn theo không gian, thời gian.

2.1.3

Nhu cầu khai thác sử dụng nước dọc sơng khu vực nghiên cứu

Q trình khai thác sử dụng nước dọc sông Mã chủ yếu dùng để tưới cho nông
nghiệp và đa phần sử dụng hệ thống các trạm bơm, cống để chuyển nước vào
khu tưới. Các vị trí lấy nước được đề cập đến là các cống lấy nước tưới dọc
sơng có quy mơ vừa và lớn; nhu cầu khai thác sử dụng nước dọc sơng được
NCS thu thập từ phịng NN và PTNN các huyện.

2.2 Cơ sở thực tiễn
2.2.1 Thiệt hại do hạn – mặn và biện pháp phòng chống
Theo báo cáo tổng hợp quy hoạch thủy lợi Thanh Hóa năm 2010 cho thấy diện
tích có khả năng xảy ra thiếu nước ngọt và hạn hán của 4 huyện ven biển là
khoảng 5000ha (chiếm 21%). Độ mặn đã xâm nhập sâu trong đất liền có nơi tới
gần 20km (tại Cụ Thơn từ 0,3 – 6 ‰) khiến cho hoạt động lấy nước ở hạ lưu
càng trở nên khó khăn. Vụ chiêm xuân 2017 – 2018 có khoảng 9000 ha lúa tại
các huyện ven biển bị thiếu nước trồng trọt do xâm nhập mặn và hạn hán. Tính
đến cuối tháng 7/2018, vẫn cịn tới 118 hồ chưa tích đầy nước theo thiết kế.
Chính điều này làm tăng nguy cơ hạn hán, xâm nhập mặn. Trước tình hình trên,
tỉnh Thanh Hóa đã chỉ đạo các địa phương rà sốt, kiểm tra nguồn nước, có kế
hoạch phân phối nước hợp lý và tuyên truyền sử dụng nước tiết kiệm. 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, chuyển đổi cơ cấu cây trồng phù hợp.

2.2.2

Khả năng thích ứng hạn – mặn trong điều kiện biến đổi khí hậu,

nước biển dâng
Trước ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, một số mơ hình thích ứng điển hình đang

được tiến hành thử nghiệm trên thực tế tại vùng nghiên cứu: (1) Mơ hình trồng
rừng


ngập mặn kết hợp nuôi ngao tại xã Hải Lộc, Đa Lộc, Nga Tân, Nga Thanh…
triển khai các mơ hình kinh tế dưới tán rừng như: nuôi tôm sú kết hợp với cua
xanh, nuôi ong lấy mật để tận dụng nhụy hoa; (2) Mơ hình trồng lạc được che
phủ xác thực vật tại xã Quảng Hải và xã Hoằng Thanh: Mơ hình này giúp bà
con giảm chi phí về cơng làm cỏ, xới xáo, giảm lượng nước tưới, phân bón; (3)
Mơ hình thâm canh lúa cải tiến theo phương pháp SRI áp dụng thí điểm tại xã
Hoằng Phụ. Vụ chiêm xn năm 2015 mơ hình đã giúp người dân tiết kiệm chi
phí về giống từ 30 - 40%; 30% lượng phân bón, đặc biệt tiết kiệm được 40%
lượng nước tưới.

2.3 Phương pháp sử dụng phục vụ tính tốn phân vùng hạn – mặn
2.3.1 Phương pháp thống kê, điều tra xã hội học: Thông tin điều tra thu
thập được thực hiện bằng cách điều tra trực tiếp, ghi âm, ghi hình dưới dạng
phỏng vấn tại địa phương. Kết quả sẽ được sử dụng để phân tích tình hình thực
trạng về khả năng thích ứng với hạn – mặn đến mức độ nào? nhu cầu khai thác
sử dụng nước phục vụ nông nghiệp ra sao?

2.3.2

Phương pháp tích hợp bản đồ: Việc phân thành các vùng hạn – mặn

dựa trên giá trị độ mặn tại các vị trí kết hợp với ArcGIS chồng xếp các lớp dữ
liệu về hiện trạng khai thác sử dụng nước, 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.

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 sao cho điển hình và đại biểu.

2.3.4 Phương pháp mơ hình tốn: Mơ hình Mike – Nam được sử dụng để tính
dịng chảy từ mưa theo kịch bản biến đổi khí hậu, làm đầu vào cho mơ hình
Mike 11, được áp dụng để mơ phỏng thủy lực mạng lưới sơng và q trình
khuếch tán mặn cho cả trường hợp hiện trạng và biến đổi khí hậu (hình 2.24).

Lựa chọn và tính tốn dịng chảy đến hồ kịch bản biến đổi khí hậu, nước
biển dâng Luận án lựa chọn kịch bản phát thải RCP 4.5 và RCP 8.5 để đưa vào
mô phỏng mối quan hệ hạn – mặn. Sự thay đổi lượng mưa theo RCP 4.5 và


RCP 8.5 được tính theo cơng thức: X BĐKH = Xthời kỳ nền + Xthời kỳ nền * % biến đổi
lượng mưa.


Tính tốn điều tiết hồ xác định lượng xả xuống hạ lưu
Q trình tính tốn 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 mơ hình Mike – Nam, lượng nước dùng tương lai tăng 10,3 % so với thời
kỳ hiện trạng. Lượng nước xả xuống hạ lưu sẽ được xác định bằng công thức:
Qx(t) = Qx(t) + Qtb(t). Lượng tổn thất thấm tính theo lưu lượng thấm trung bình từ
số liệu đo đạc thực tế tại hồ. Lượng tổn thất bốc hơi được tính theo diện tích mặt
thống hồ và lượng bốc hơi tại trạm Bái Thượng. Quá trình tính tốn điều tiết có
tham khảo quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Mã.
Hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình Mike – Nam, Mike 11: Mơ hình mơ phỏng thủy
lực và lan truyền mặn về thời kì kiệt cho kết quả tốt, chênh lệch chân mặn, đỉnh

mặn, thời gian xuất hiện giá trị đỉnh mặn nằm trong sai số cho phép. Hầu hết tại
các vị trí kiểm tra q trình mực nước giữa tính tốn và thực đo tương đối phù
hợp, q trình mặn tính tốn và thực đo tại hầu hết các trạm kiểm tra nhìn chung

khá tốt.
Hình 2.24 Sơ đồ mơ phỏng mạng lưới sông MIKE 11 kịch bản BĐKH

2.4 Cơ sở phân vùng hạn – mặn
2.4.1 Tiêu chí phân vùng hạn – mặn: 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
2.22). 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 phát
triển của cây trông, vật nuôi được quy định tại QCVN-02-19:2014 của Bộ


NN&PTNT. Căn cứ vào tài liệu mới điều tra bổ sung về hiện trạng sử dụng
đất, nước trong


khu vực nghiên cứu (tháng 6 năm 2020), luận án dựa trên tiêu chí mức độ hạn –
mặn và tiêu chí thích ứng của từng vùng trong phân vùng hạn - mặn. Trên cơ sở
đó, dựa vào nguồn nước cung cấp và đặc điểm cơ cấu cây trồng của từng tiểu
vùng để có những giải pháp tận dụng mặt lợi hay hạn chế mặt hại của hạn –
mặn.
Bảng 2.22 Tổ hợp hạn – mặn theo mức độ hạn hán và xâm nhập mặn
T
T

1

Mức độ hạn (QP%)

QP=75% < Q ≤
QP=50%

Cấp
hạn

Bắt
đầu
thiếu
nước

Mức độ mặn

Cấp mặn

S < 1‰

Không mặn

1‰ ≤ S ≤ 4‰

Mặn nhẹ

4‰ ≤ S ≤ 10‰

Mặn vừa

10‰< S < 18‰

Mặn nặng

S < 1‰
1‰ ≤ S ≤ 4‰
4‰ ≤ S ≤ 10‰
10‰< S < 18‰
S >18‰
S < 1‰
1‰ ≤ S ≤ 4‰
4‰ ≤ S ≤ 10‰
10‰< S < 18‰
S >18‰

Không mặn
Mặn nhẹ
Mặn vừa
Mặn nặng
Mặn rất nặng
Không mặn
Mặn nhẹ
Mặn vừa
Mặn nặng
Mặn rất nặng

Bắt đầu thiếu nước –
Không mặn
Bắt đầu thiếu nước – Mặn
nhẹ

Bắt đầu thiếu nước – Mặn
vừa
Bắt đầu thiếu nước – Mặn
nặng
Bắt đầu thiếu nước – Mặn
rất nặng
Hạn nhẹ - Không mặn
Hạn nhẹ – Mặn nhẹ
Hạn nhẹ – Mặn vừa
Hạn nhẹ - Mặn nặng
Hạn nhẹ – Mặn rất nặng
Hạn vừa - Không mặn
Hạn vừa – Mặn nhẹ
Hạn vừa – Mặn vừa
Hạn vừa - Mặn nặng
Hạn vừa – Mặn rất nặng

S < 1‰
1‰ ≤ S ≤ 4‰
4‰ ≤ S ≤ 10‰
10‰< S < 18‰
S >18‰

Không mặn
Mặn nhẹ
Mặn vừa
Mặn nặng
Mặn rất nặng

Hạn nặng – Không mặn

Hạn nặng – Mặn nhẹ
Hạn nặng – Mặn vừa
Hạn nặng – Mặn nặng
Hạn nặng – Mặn rất nặng

S < 1‰
1‰ ≤ S ≤ 4‰
4‰ ≤ S ≤ 10‰
10‰< S < 18‰

Không mặn
Mặn nhẹ
Mặn vừa
Mặn nặng
Mặn rất nặng

Hạn rất nặng - Không mặn

S >18‰

2

QP=80% < Q ≤ QP=75%

Hạn
nhẹ

3

QP=85% < Q ≤

QP=80%

Hạn
vừa

4

5

QP=90% < Q ≤
QP=85%
QP=95% < Q ≤
QP=90%

Hạn
nặng

Hạn
rất
nặng

Tổ hợp hạn – mặn

S >18‰

Mặn rất nặng

Hạn rất nặng – Mặn nhẹ
Hạn rất nặng – Mặn vừa
Hạn rất nặng - Mặn nặng

Hạn rất nặng – Mặn rất
nặng

2.4.2 Cơ sở phân vùng hạn – mặn: (i) Kết quả thể hiện sự biến đổi của hạn –
mặn theo không gian và thời gian; (ii) Báo cáo kết quả điều tra triều–mặn hạ
lưu hệ thống sông Mã hàng năm; (iii) Hiện trạng khai thác sử dụng đất, nước
của các huyện; (iv) Thực trạng hiện tượng lấn biển và biến lấn trong vùng đồng


bằng ven biển; (v) Nước biển dâng diễn tiến từ từ và là quá trình lâu dài qua
nhiều năm;


(vi) Hậu quả của nước biển dâng theo kịch bản biến đổi khí hậu.

2.4.2.1Dữ liệu sử dụng để phân vùng hạn – mặn
Các loại dữ liệu, bao gồm: (1) Kết quả tính tốn mơ phỏng sự biến đổi của dịng
chảy, độ mặn theo không gian và thời gian tương ứng với các kịch bản khác nhau;
(2) Các loại bản đồ: Bản đồ hành chính, bản đồ DEM (30x30), bản đồ địa hình số
tỷ lệ 1/25.000, bản đồ sử dụng đất (2019), bản đồ vị trí các cống dọc sơng; (3)
Hiện trạng khai thác sử dụng nước 133 xã thuộc 05 huyện Nga Sơn, Hậu Lộc,
Hoằng Hóa, TP Sầm Sơn và Quảng Xương.

2.4.2.2Phương pháp xử lý và xây dựng bản đồ phân vùng hạn – mặn
(1) Sử dụng kết quả từ mơ hình mơ phỏng hạn – mặn để xác định độ mặn đến
từng vị trí các cống; (2) 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; (3) Nhập
trường dữ liệu mặn cho vùng được cấp nước tưới từ các cống; (4) Xây dựng
bản đồ hạn

– mặn khi chưa xét đến nhu cầu khai thác sử dụng nước; (5) 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; (6) 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 tốn phân vùng hạn – mặn; cơ sở thực tiễn của thiên tai hạn – mặn
tương ứng với hai khía cạnh: phịng chống mặt hại và khai thác mặt lợi; tính
tốn điều tiết hồ chứa, hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình Mike - Nam và Mike
11 cho kết quả đạt yêu cầu để tiến hành mô phỏng, các tiêu chí và cơ sở phân
vùng nhằm phục vụ cho tính tốn, phân vùng hạn - mặn. Từ đó đề xuất các giải
pháp khai thác sử dụng nước theo từng vùng. Nội dung này sẽ được trình bày


trong chương 3 của luận án.