Đánh Giá Tác Động Của Nước Biển Dâng Đến Chế Độ Mực Nước Ven Bờ Biển Phía Nam Việt Nam

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích kỹ thuật xây dựng đánh giá tác động của nước biển dâng lên chế độ mực nước ven bờ biển phía nam, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất

• Tác giả: Trần Quang Nhật
• Người hướng dẫn: PGS. Châu Nguyễn Xuân Quang
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Đánh Giá Tác Động Của Nước Biển Dâng Đến Mực Nước Ven Bờ Biển Phía Nam Việt Nam
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 1.1.1. Mục tiêu chung
• 1.1.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.2. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
• 1.2.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.5. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
• 2.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ
• 2.2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH
• 2.3. MẠNG LƯỚI SÔNG NGÒI KÊNH RẠCH
• 2.4. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG KHÍ HẬU
• 2.5. ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN – THỦY LỰC
• 2.6. ĐẶC ĐIỂM THỦY TRIỀU
• 2.6.1. Đặc điểm thuỷ triều Biển Đông
• 2.6.2. Đặc điểm thủy triều Biển Tây
• 2.6.3. Đặc điểm triều trên sông chính
• 2.7. BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU THƯỢNG LƯU SÔNG MEKONG
• 2.8. BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 3.1. GIỚI THIỆU MỘT SỐ MÔ HÌNH THỦY LỰC
• 3.1.1. Họ mô hình MIKE
• 3.1.2. Mô hình HydroGIS của TS Nguyễn Hữu Nhân
• 3.1.3. Mô hình VRSAP
• 3.1.4. Mô hình SOBEK
• 3.2. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH TELEMAC-2D
• 3.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH TELEMAC-2D
• 3.4. PHƯƠNG TRÌNH DÒNG CHẢY MẶT HAI CHIỀU ỨNG DỤNG TRONG MÔ HÌNH TELEMAC – 2D
• 3.5. CÁC XẤP XỈ CỦA MÔ HÌNH SAINT – VENANT
• 3.6. XẤP XỈ SÓNG ĐỘNG HỌC
• 3.7. XẤP XỈ SÓNG KHUẾCH TÁN
• 3.8. CÁC PHƯƠNG PHÁP SỐ
• 3.9. PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN
• 3.10. PHƯƠNG PHÁP THỂ TÍCH HỮU HẠN
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ KIỂM ĐỊNH CỦA MÔ HÌNH
• 4.1. XÂY DỰNG MIỀN TÍNH TOÁN CHO MÔ HÌNH
• 4.1.1. Mô tả lưới tính toán
• 4.1.2. Các dữ liệu sử dụng trong mô hình tính toán
• 4.1.3. Điều kiện ban đầu và điều kiện biên
• 4.1.3.1. Biên lưu lượng tại thượng nguồn sông Mekong
• 4.1.3.2. Biên lỏng trên biển (biên triều thiên văn)
• 4.1.3.3. Điều kiện ban đầu
• 4.2. HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH
• 4.2.1. HIỆU CHỈNH MÔ HÌNH
• 4.2.2. KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH THÔNG QUA BỘ SỐ LIỆU NĂM 2013
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG CÁC KỊCH BẢN CỦA MÔ HÌNH
• 5.1. CÁC KỊCH BẢN CỦA MÔ HÌNH
• 5.1.1. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN CHO KỊCH BẢN NƯỚC BIỂN DÂNG
• 5.1.2. Kết quả mô phỏng cho kịch bản nước biển dâng
• 5.2. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH

Tóm tắt

I. Tổng Quan Đánh Giá Tác Động Nước Biển Dâng Ven Biển Nam

Nước biển dâng (NBD) là một thách thức lớn đối với ven biển phía Nam Việt Nam, đặc biệt là khu vực Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Tình trạng này không chỉ là cảnh báo mà đang diễn ra với mức độ ngày càng nghiêm trọng. Sự xâm nhập mặn sâu vào đất liền gây ảnh hưởng đến nguồn nước ngọt, sinh kế ven biển, và kinh tế ven biển của khu vực. Việc nghiên cứu và đánh giá tác động của nước biển dâng là vô cùng cấp thiết để có thể xây dựng các chiến lược ứng phó hiệu quả, bảo vệ hệ sinh thái ven biển, và đảm bảo sự phát triển bền vững cho khu vực. Theo Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam của Bộ Tài Nguyên và Môi Trường năm 2012, nếu mực nước biển dâng 1m vào cuối thế kỷ 21, khoảng 39% diện tích ĐBSCL sẽ có nguy cơ bị ngập.

1.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu mực nước ven biển

Nghiên cứu về chế độ mực nước ven biển có ý nghĩa quan trọng trong xây dựng, thiết kế công trình, giao thông đường thủy, cấp thoát nước và phòng chống thiên tai. Dữ liệu chính xác về mực nước giúp thiết kế cao trình đê biển phù hợp, giảm thiểu nguy cơ ngập lụt đô thị do triều cường. Biến động mực nước biển tác động trực tiếp đến đời sống con người, ảnh hưởng đến các dự án cơ sở hạ tầng lớn, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu.

1.2. Khu vực nghiên cứu Đồng Bằng Sông Cửu Long

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng hạ lưu sông Mekong, với mạng lưới sông kênh chằng chịt, thuận lợi cho việc cung cấp nước ngọt. Tuy nhiên, sự thay đổi chế độ thủy văn theo mùa gây ra nhiều thách thức. Mùa mưa mang phù sa, mùa khô nước giảm, xâm nhập mặn nghiêm trọng. Bờ biển dài 732 km, chịu ảnh hưởng lớn của triều cường. Nghiên cứu tập trung vào diễn biến mực nước, tác động đến sản xuất và đời sống.

II. Thách Thức Tác Động Khôn Lường Nước Biển Dâng Tại ĐBSCL

ĐBSCL đang đối mặt với nhiều thách thức lớn từ nước biển dâng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước ngọt, hoạt động kinh tế ven biển, và sinh kế ven biển của người dân. Sự xâm nhập mặn ngày càng gia tăng đe dọa nguồn nước sinh hoạt và tưới tiêu cho nông nghiệp, gây thiệt hại lớn cho sản xuất lúa gạo và nuôi trồng thủy sản. Ngoài ra, xói lở bờ biển cũng là một vấn đề nhức nhối, đe dọa đến sự ổn định của các khu dân cư ven biển và hệ sinh thái ven biển. Cần có những giải pháp đồng bộ và hiệu quả để giảm thiểu những tác động tiêu cực này.

2.1. Nguy cơ ngập lụt và mất đất do nước biển dâng

Nước biển dâng làm tăng nguy cơ ngập lụt ven biển, đặc biệt trong mùa mưa bão và triều cường. Diện tích đất đai bị ngập lụt ngày càng lớn, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và sinh hoạt của người dân. Theo một số nghiên cứu, nhiều khu vực ven biển phía Nam Việt Nam có thể bị mất đất vĩnh viễn nếu mực nước biển tiếp tục dâng cao.

2.2. Ảnh hưởng đến nguồn nước ngọt và xâm nhập mặn

Sự xâm nhập mặn do nước biển dâng là một trong những thách thức lớn nhất đối với ĐBSCL. Nguồn nước ngọt bị nhiễm mặn, gây khó khăn cho sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp. Tình trạng này đặc biệt nghiêm trọng trong mùa khô, khi lượng nước từ thượng nguồn sông Mekong giảm mạnh. Giải pháp cần tập trung vào quản lý nguồn nước, xây dựng hệ thống ngăn mặn và sử dụng các giống cây trồng chịu mặn.

2.3. Tác động đến hệ sinh thái và đa dạng sinh học

Nước biển dâng và xâm nhập mặn gây ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái ven biển, đặc biệt là rừng ngập mặn và các khu vực đất ngập nước. Sự thay đổi độ mặn và mực nước làm suy giảm đa dạng sinh học, ảnh hưởng đến các loài động thực vật đặc trưng của khu vực. Cần có các biện pháp bảo tồn và phục hồi hệ sinh thái ven biển để duy trì chức năng sinh thái và bảo vệ bờ biển.

III. Mô Hình Hóa Cách Đánh Giá Mực Nước Do Nước Biển Dâng

Để đánh giá tác động của nước biển dâng lên mực nước ven biển, việc sử dụng các mô hình hóa mực nước là vô cùng quan trọng. Các mô hình thủy lực như TELEMAC-2D được sử dụng để mô phỏng quá trình dòng chảy, lan truyền triều, và sự tương tác giữa nước biển dâng và các yếu tố địa hình, thủy văn. Kết quả mô phỏng giúp dự đoán diễn biến mực nước ven biển, xác định các khu vực có nguy cơ bị ngập lụt, và đánh giá hiệu quả của các biện pháp ứng phó.

3.1. Ứng dụng mô hình TELEMAC 2D

Mô hình TELEMAC-2D là một công cụ mạnh mẽ để mô phỏng dòng chảy hai chiều, lan truyền triều và tác động của nước biển dâng. Mô hình này cho phép tính toán mực nước ven biển dưới các kịch bản khác nhau, từ đó đánh giá được mức độ ảnh hưởng và rủi ro. TELEMAC-2D sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải các phương trình thủy động lực, cho phép mô phỏng các quá trình phức tạp trong môi trường ven biển.

3.2. Các yếu tố đầu vào cho mô hình

Để mô hình hóa chính xác, cần có các yếu tố đầu vào chính xác và đầy đủ. Bao gồm: dữ liệu địa hình (DEM), dữ liệu thủy văn (lưu lượng sông, biên độ triều), dữ liệu khí tượng (bão, áp thấp nhiệt đới), và các yếu tố khác như độ nhám bề mặt, hệ số Manning. Việc thu thập và xử lý dữ liệu đầu vào là một bước quan trọng để đảm bảo độ tin cậy của kết quả mô phỏng.

3.3. Kiểm định và hiệu chỉnh mô hình

Sau khi xây dựng mô hình, cần tiến hành kiểm định và hiệu chỉnh để đảm bảo độ chính xác. So sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu quan trắc thực tế tại các trạm thủy văn. Hiệu chỉnh các thông số của mô hình (ví dụ: hệ số nhám) cho đến khi kết quả mô phỏng phù hợp với dữ liệu thực tế. Kiểm định mô hình với các bộ số liệu khác nhau để đảm bảo tính ổn định và khả năng dự báo.

IV. Kết Quả Phân Tích Tác Động Mực Nước Với Kịch Bản NBD

Kết quả mô phỏng cho thấy nước biển dâng có tác động đáng kể đến mực nước ven biển phía Nam Việt Nam. Khi mực nước biển dâng, biên độ triều thay đổi, gây ra những biến đổi trong chế độ mực nước ven biển. Các khu vực cửa sông và vùng trũng thấp có nguy cơ bị ngập lụt cao hơn. Nghiên cứu này cung cấp thông tin quan trọng cho việc lập kế hoạch quy hoạch ven biển, xây dựng các giải pháp thích ứng, và quản lý rủi ro thiên tai.

4.1. So sánh mực nước giữa các kịch bản NBD

Phân tích so sánh mực nước giữa các kịch bản nước biển dâng khác nhau (ví dụ: 0.25m, 0.5m, 0.75m). Xác định mức độ gia tăng mực nước tại các vị trí khác nhau dọc theo ven biển phía Nam Việt Nam. Đánh giá ảnh hưởng của nước biển dâng đến tần suất và cường độ ngập lụt.

4.2. Xác định khu vực chịu tác động mạnh nhất

Dựa trên kết quả mô phỏng, xác định các khu vực ven biển phía Nam Việt Nam chịu tác động mạnh nhất của nước biển dâng. Các khu vực này thường là các vùng trũng thấp, cửa sông, và các khu vực có địa hình phức tạp. Việc xác định các khu vực dễ bị tổn thương giúp tập trung nguồn lực và ưu tiên các biện pháp ứng phó.

4.3. Đánh giá tác động đến các ngành kinh tế

Nước biển dâng tác động đến nhiều ngành kinh tế, bao gồm nông nghiệp, thủy sản, du lịch, và giao thông vận tải. Đánh giá thiệt hại kinh tế do ngập lụt, xâm nhập mặn, và xói lở bờ biển. Đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác động tiêu cực và tăng cường khả năng chống chịu của các ngành kinh tế.

V. Ứng Phó Biện Pháp Thích Ứng Nước Biển Dâng Hiệu Quả

Ứng phó với nước biển dâng đòi hỏi một chiến lược toàn diện và đa ngành, bao gồm các giải pháp thích ứng và giảm thiểu. Các biện pháp thích ứng tập trung vào việc giảm thiểu rủi ro và tăng cường khả năng chống chịu của cộng đồng và các hệ sinh thái ven biển. Các giải pháp này bao gồm xây dựng cơ sở hạ tầng bảo vệ (đê biển, kè chắn sóng), quy hoạch ven biển hợp lý, và phát triển các giống cây trồng và vật nuôi chịu mặn.

5.1. Các giải pháp công trình Đê biển và kè chắn sóng

Xây dựng và nâng cấp đê biển và kè chắn sóng là một trong những giải pháp công trình quan trọng để bảo vệ ven biển phía Nam Việt Nam khỏi tác động của nước biển dâng và sóng lớn. Tuy nhiên, cần đảm bảo rằng các công trình này được thiết kế và xây dựng một cách bền vững, không gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và hệ sinh thái ven biển.

5.2. Quy hoạch sử dụng đất ven biển hợp lý

Quy hoạch ven biển cần được thực hiện một cách khoa học và hợp lý, dựa trên các kịch bản nước biển dâng và các đánh giá rủi ro. Hạn chế xây dựng các công trình kiên cố trong các khu vực có nguy cơ bị ngập lụt cao. Ưu tiên phát triển các khu vực có khả năng chống chịu tốt và bảo tồn các khu vực hệ sinh thái ven biển tự nhiên.

5.3. Phát triển các giống cây trồng và vật nuôi chịu mặn

Nghiên cứu và phát triển các giống cây trồng và vật nuôi chịu mặn là một giải pháp quan trọng để đảm bảo an ninh lương thực và sinh kế ven biển trong bối cảnh nước biển dâng. Các giống cây trồng và vật nuôi này có thể được trồng và nuôi trong các khu vực bị xâm nhập mặn, giúp người dân duy trì sản xuất và thu nhập.

VI. Tương Lai Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Tác Động Nước Biển Dâng

Nghiên cứu về tác động của nước biển dâng cần được tiếp tục và mở rộng trong tương lai. Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc cải thiện mô hình hóa mực nước, đánh giá tác động đến các lĩnh vực cụ thể (ví dụ: y tế, giao thông), và phát triển các giải pháp thích ứng sáng tạo và hiệu quả. Đồng thời, cần tăng cường sự hợp tác giữa các nhà khoa học, nhà quản lý, và cộng đồng để đảm bảo rằng các kết quả nghiên cứu được ứng dụng vào thực tiễn.

6.1. Cải thiện độ chính xác của mô hình hóa mực nước

Tiếp tục nghiên cứu và phát triển các mô hình hóa mực nước tiên tiến hơn, có khả năng mô phỏng các quá trình phức tạp trong môi trường ven biển. Cải thiện chất lượng và độ phân giải của dữ liệu đầu vào (ví dụ: dữ liệu địa hình, thủy văn, khí tượng). Sử dụng các kỹ thuật trí tuệ nhân tạo và học máy để tăng cường khả năng dự báo và đánh giá rủi ro.

6.2. Đánh giá tác động đến các lĩnh vực cụ thể

Nghiên cứu tác động của nước biển dâng đến các lĩnh vực cụ thể như y tế, giao thông, năng lượng, và du lịch. Xác định các rủi ro và cơ hội trong từng lĩnh vực. Đề xuất các giải pháp thích ứng và giảm thiểu phù hợp với đặc thù của từng ngành.

6.3. Tăng cường hợp tác và chia sẻ thông tin

Tăng cường sự hợp tác giữa các nhà khoa học, nhà quản lý, và cộng đồng trong việc nghiên cứu và ứng phó với nước biển dâng. Chia sẻ thông tin và kinh nghiệm giữa các quốc gia và khu vực có chung thách thức. Nâng cao nhận thức của cộng đồng về nguy cơ và các biện pháp ứng phó với biến đổi khí hậu và nước biển dâng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng châu thổ cuối cùng của lưu vực sông Mekong, có diện tích khoảng 3,96 triệu ha, chiếm 79% diện tích toàn châu thổ và đóng góp trên 50% sản lượng lương thực quốc gia, hơn 90% lượng gạo xuất khẩu và khoảng 70% sản lượng trái cây, thủy sản của Việt Nam. Tuy nhiên, vùng này đang phải đối mặt với thách thức nghiêm trọng từ hiện tượng nước biển dâng (NBD), đặc biệt trong mùa khô, gây biến đổi chế độ dòng chảy, mực nước sông và làm gia tăng xâm nhập mặn, ảnh hưởng trực tiếp đến nguồn nước ngọt phục vụ sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá tác động của nước biển dâng lên chế độ mực nước ven bờ biển phía Nam Việt Nam, tập trung vào vùng ĐBSCL, thông qua việc xây dựng và ứng dụng mô hình thủy lực TELEMAC-2D. Nghiên cứu sử dụng dữ liệu năm 2013-2014 làm kịch bản gốc để kiểm định mô hình, sau đó mô phỏng các kịch bản nước biển dâng 0,25m, 0,5m và 0,75m nhằm dự đoán biến động mực nước ven biển và dao động triều.

Việc đánh giá này có ý nghĩa quan trọng trong việc dự báo các khu vực có nguy cơ bị ngập, hỗ trợ thiết kế các công trình thủy lợi, đê biển, cầu cảng và quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội vùng ven biển, đồng thời góp phần xây dựng chiến lược ứng phó biến đổi khí hậu hiệu quả cho khu vực trọng yếu phía Nam Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình thủy lực hiện đại, trong đó trọng tâm là mô hình TELEMAC-2D, một công cụ mô phỏng dòng chảy hai chiều dựa trên phương trình Saint-Venant. Mô hình này giải các phương trình động lực thủy lực, bao gồm phương trình liên tục, phương trình động lượng theo hai phương x, y và phương trình chuyển tải chất tan, có tính đến các yếu tố như lực Coriolis, ma sát đáy, ảnh hưởng khí tượng và sự biến đổi nhiệt độ, độ mặn.

Ngoài ra, nghiên cứu tham khảo các mô hình thủy lực khác như MIKE 21, HydroGIS, VRSAP, SOBEK để so sánh và đánh giá ưu nhược điểm. Các khái niệm chính bao gồm:

• Chế độ mực nước ven biển: dao động mực nước do thủy triều và nước biển dâng.
• Phương trình Saint-Venant: mô tả dòng chảy mặt thoáng trong môi trường tự nhiên.
• Mô hình thủy lực hai chiều (2D): mô phỏng dòng chảy và biến động mực nước trên mặt phẳng ngang.
• Kịch bản nước biển dâng (NBD): các mức tăng mực nước biển giả định 0,25m, 0,5m, 0,75m.
• Phương pháp phần tử hữu hạn và thể tích hữu hạn: kỹ thuật số để giải các phương trình thủy lực.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu mực nước theo giờ năm 2013 từ các trạm thủy văn ven biển ĐBSCL, bản đồ địa hình DEM 30m, dữ liệu khí tượng thủy văn và triều thiên văn từ các cơ quan chuyên ngành. Miền nghiên cứu được giới hạn từ thượng nguồn sông Mekong (khoảng 200 km từ Châu Đốc) đến vùng biển ven bờ mở rộng 60 km ra khơi, với diện tích khoảng 89.201 km².

Mô hình TELEMAC-2D được xây dựng trên lưới phần tử tam giác không cấu trúc gồm 89.280 nút và 170.856 phần tử, với độ phân giải lưới từ 80-500m trong sông và 800-10.000m ngoài biển. Điều kiện biên gồm biên lưu lượng thượng nguồn sông Mekong và biên triều thiên văn từ biển Đông và biển Tây, sử dụng 11-13 phân triều chính để mô phỏng dao động mực nước.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình bằng số liệu thực đo năm 2013.
• Mô phỏng các kịch bản nước biển dâng 0,25m, 0,5m và 0,75m.
• Phân tích biến động mực nước, biên độ triều và dao động mực nước ven biển.
• So sánh kết quả mô phỏng với số liệu thực đo và các nghiên cứu tương tự.

Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 1/2016 đến tháng 12/2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của nước biển dâng đến mực nước ven biển: Kết quả mô phỏng cho thấy khi nước biển dâng 0,25m, 0,5m và 0,75m, mực nước trung bình ven biển tăng tương ứng, làm thay đổi biên độ triều và dao động mực nước. Biên độ triều có thể thay đổi lên đến khoảng 20% so với hiện trạng, đặc biệt tại các cửa sông lớn như Rạch Giá, Sông Đốc và Mỹ Thanh.

2. Thay đổi chế độ triều và dao động mực nước: Nước biển dâng làm biến dạng các thành phần triều, đặc biệt là sóng bán nhật triều và sóng triều nước nông, dẫn đến hiện tượng mực nước triều đến sớm hơn và tốc độ gia tăng mực nước đỉnh triều lớn hơn mực nước chân triều. Ví dụ, tại trạm Mỹ Thanh, mực nước đỉnh triều tăng trung bình 15-18% khi nước biển dâng 0,5m.

3. Ảnh hưởng đến lưu lượng và chế độ dòng chảy sông Mekong: Lưu lượng thượng nguồn giảm kết hợp với nước biển dâng làm gia tăng xâm nhập mặn và giảm nguồn nước ngọt trong mùa khô, ảnh hưởng đến sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp. Mùa kiệt kéo dài và mực nước thấp hơn trung bình từ 5-10% tại các vùng nội đồng.

4. Độ chính xác mô hình: So sánh kết quả mô phỏng với số liệu thực đo năm 2013 cho thấy sai số bình phương trung bình (RMSE) của mực nước tại các trạm thủy văn chủ chốt nằm trong khoảng 0,05-0,12 m, thể hiện độ tin cậy cao của mô hình TELEMAC-2D trong việc mô phỏng chế độ mực nước ven biển.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự biến đổi mực nước ven biển là do sự kết hợp giữa nước biển dâng và ảnh hưởng của thủy triều biển Đông và biển Tây, cùng với sự giảm lưu lượng thượng nguồn sông Mekong trong mùa khô. Sự thay đổi địa hình đáy biển và thềm lục địa do nước biển dâng làm tăng độ sâu vùng ven bờ, ảnh hưởng đến cộng hưởng sóng triều và biên độ dao động mực nước.

So với các nghiên cứu trước đây, kết quả này phù hợp với nhận định rằng nước biển dâng có thể làm tăng biên độ triều ven biển lên đến 20%, đồng thời làm thay đổi pha và biên độ các sóng triều chính. Việc mô phỏng chi tiết với lưới không cấu trúc và dữ liệu triều thiên văn chính xác giúp nâng cao độ tin cậy của dự báo.

Ý nghĩa của kết quả là cung cấp cơ sở khoa học để thiết kế các công trình thủy lợi, đê biển, và quy hoạch phát triển bền vững vùng ven biển ĐBSCL, đồng thời hỗ trợ công tác dự báo mực nước và phòng chống thiên tai trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Biểu đồ so sánh mực nước thực đo và mô phỏng tại các trạm Rạch Giá, Sông Đốc và Mỹ Thanh sẽ minh họa rõ ràng sự phù hợp và biến động mực nước theo các kịch bản nước biển dâng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước ven biển liên tục: Triển khai mạng lưới trạm đo thủy văn tự động tại các vị trí trọng yếu ven biển và cửa sông để cập nhật dữ liệu thời gian thực, phục vụ hiệu chỉnh và nâng cao độ chính xác mô hình. Thời gian thực hiện: 1-2 năm; chủ thể: Bộ Tài nguyên và Môi trường phối hợp với các địa phương.

2. Phát triển và ứng dụng mô hình thủy lực đa kịch bản: Mở rộng mô hình TELEMAC-2D để mô phỏng các kịch bản nước biển dâng kết hợp với biến đổi lưu lượng thượng nguồn và tác động của các công trình thủy lợi, nhằm hỗ trợ quy hoạch và quản lý tài nguyên nước. Thời gian: 2-3 năm; chủ thể: các viện nghiên cứu và trường đại học.

3. Thiết kế và nâng cấp công trình đê biển, cống ngăn mặn: Dựa trên kết quả mô phỏng, điều chỉnh cao trình thiết kế đê biển và các công trình thủy lợi để ứng phó với mực nước dâng và dao động triều tăng, giảm thiểu nguy cơ ngập lụt và xâm nhập mặn. Thời gian: 3-5 năm; chủ thể: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, các địa phương ven biển.

4. Xây dựng kế hoạch quản lý và sử dụng nước bền vững: Tăng cường quản lý nguồn nước ngọt, áp dụng các biện pháp tiết kiệm nước, cải thiện hệ thống tưới tiêu và tiêu thoát nước nhằm giảm thiểu tác động của nước biển dâng và hạn hán mùa khô. Thời gian: liên tục; chủ thể: các sở nông nghiệp, hợp tác xã nông nghiệp và cộng đồng dân cư.

5. Nâng cao nhận thức cộng đồng và đào tạo chuyên môn: Tổ chức các chương trình đào tạo, hội thảo về biến đổi khí hậu, nước biển dâng và tác động đến mực nước ven biển cho cán bộ quản lý và người dân địa phương nhằm tăng cường khả năng ứng phó. Thời gian: hàng năm; chủ thể: các cơ quan quản lý, trường đại học và tổ chức phi chính phủ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các chính sách phát triển bền vững, quy hoạch vùng ven biển và phòng chống thiên tai hiệu quả.

2. Các kỹ sư và chuyên gia thủy lợi, xây dựng công trình ven biển: Áp dụng mô hình và dữ liệu để thiết kế công trình đê biển, cống ngăn mặn, hệ thống tưới tiêu phù hợp với biến đổi mực nước.

3. Các nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình thủy, tài nguyên nước: Tham khảo phương pháp mô hình hóa thủy lực, ứng dụng mô hình TELEMAC-2D và phân tích tác động biến đổi khí hậu.

4. Cộng đồng dân cư và tổ chức phi chính phủ hoạt động trong lĩnh vực môi trường và phát triển bền vững: Nắm bắt thông tin về tác động nước biển dâng để nâng cao nhận thức và tham gia vào các hoạt động ứng phó biến đổi khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình TELEMAC-2D có ưu điểm gì so với các mô hình khác?
   TELEMAC-2D sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn với lưới tam giác không cấu trúc, cho phép mô phỏng chi tiết địa hình phức tạp và các hiện tượng thủy lực đa chiều. Mô hình này có độ chính xác cao, khả năng xử lý các điều kiện biên phức tạp và miễn phí mã nguồn mở, phù hợp cho nghiên cứu vùng ven biển rộng lớn như ĐBSCL.

2. Nước biển dâng ảnh hưởng như thế nào đến mực nước ven biển?
   Nước biển dâng làm tăng mực nước trung bình ven biển, thay đổi biên độ và pha sóng triều, dẫn đến mực nước đỉnh triều tăng nhanh hơn mực nước chân triều. Điều này làm gia tăng nguy cơ ngập lụt, xói lở bờ biển và xâm nhập mặn sâu vào nội đồng.

3. Tại sao phải sử dụng các kịch bản nước biển dâng khác nhau trong mô phỏng?
   Các kịch bản nước biển dâng 0,25m, 0,5m và 0,75m phản ánh các mức độ biến đổi khí hậu khác nhau, giúp đánh giá phạm vi tác động và chuẩn bị các giải pháp ứng phó phù hợp với từng tình huống trong tương lai.

4. Làm thế nào để kiểm định độ chính xác của mô hình?
   Mô hình được kiểm định bằng cách so sánh kết quả mô phỏng mực nước với số liệu thực đo tại các trạm thủy văn trong năm 2013. Sai số bình phương trung bình thấp chứng tỏ mô hình có khả năng mô phỏng chính xác chế độ mực nước ven biển.

5. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng như thế nào trong thực tiễn?
   Kết quả giúp xác định cao trình thiết kế công trình thủy lợi, đê biển, cầu cảng, hỗ trợ quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội vùng ven biển, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho công tác dự báo mực nước và phòng chống thiên tai trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Kết luận

• Nước biển dâng làm thay đổi đáng kể chế độ mực nước ven biển ĐBSCL, tăng biên độ triều và biến dạng dao động mực nước, ảnh hưởng trực tiếp đến sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp.
• Mô hình TELEMAC-2D được xây dựng và hiệu chỉnh với dữ liệu năm 2013 cho kết quả mô phỏng chính xác, phù hợp để dự báo các kịch bản nước biển dâng trong tương lai.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho thiết kế công trình thủy lợi, đê biển và quy hoạch phát triển bền vững vùng ven biển phía Nam Việt Nam.
• Cần triển khai các giải pháp giám sát, quản lý nước và nâng cấp hạ tầng phù hợp để ứng phó với tác động của nước biển dâng.
• Đề nghị các cơ quan quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng dân cư phối hợp thực hiện các bước tiếp theo nhằm giảm thiểu rủi ro và phát triển bền vững vùng ĐBSCL.

Triển khai mở rộng mô hình, cập nhật dữ liệu giám sát, và xây dựng kế hoạch ứng phó biến đổi khí hậu cụ thể cho từng địa phương ven biển. Đề nghị các bên liên quan phối hợp nghiên cứu và áp dụng kết quả để bảo vệ và phát triển vùng đồng bằng sông Cửu Long.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) thuộc lãnh thổ Việt Nam và nằm trong lưu vực sông Mekong. Sông Mekong dài 4.200 km, chảy qua 6 nước là Trung Quốc, Myanmar, Thái Lan, Lào, Campuchia và Việt Nam, có diện tích lưu vực 795.000 km2, trong đó vùng Châu thổ 49. ĐBSCL là phần cuối cùng của Châu thổ sông Mekong, bao gồm 13 tỉnh/thành là Long An, Tiền Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Trà Vinh, Hậu Giang, Sóc Trăng, Bến Tre, An Giang, Kiên Giang, Bạc Liêu, Cà Mau và TP. Cần Thơ, với tổng diện tích tự nhiên khoảng 3,96 triệu ha, chiếm 79% diện tích toàn châu thổ và bằng 5% diện tích toàn lưu vực sông Mekong.

ĐBSCL có vị trí rất quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội của cả nước. Với tiềm năng nông nghiệp to lớn, trong những năm qua, ĐBSCL luôn đóng góp trên 50% tổng sản lượng lương thực, quyết định thực hiện thành công chiến lược an ninh lương thực Quốc gia và chiếm chủ đạo trong xuất khẩu gạo (hơn 90%), từ 2005 đến nay mỗi năm trung bình 4,5 – 6,0 triệu tấn. Đồng thời, ĐBSCL cũng cung cấp khoảng 70% lượng trái cây, trên 40% sản lượng thủy sản đánh bắt và trên 74,6% sản lượng thủy sản nuôi trồng của cả nước. Song song với những lợi thế của thiên nhiên đã ưu đãi cho vùng đất Cửu Long, hiện ĐBSCL đang phải đối mặt với vấn đề nước biển dâng đã và đang ảnh hưởng tới chất lượng nước ngọt phục vụ đời sống và kinh tế nông nghiệp của người dân.

Nước biển dâng (NBD) không chỉ còn là những lời mang tính cảnh báo mà thực tế đã và đang xảy ra, với mức độ ngày càng nghiêm trọng hơn. Việc xây dựng một chiến lược phát triển thuỷ lợi ứng phó với NBD không chỉ mang tính cấp thiết của vấn đề đối với kinh tế-xã hội, đây còn là yêu cầu cơ bản để xác định các nội dung tiếp theo trong quy hoạch và đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng, trước khi chúng trở nên quá muộn hoặc không thể sửa chữa. -1- Nắm bắt và xử lý kịp thời về chế độ mực nước ven biển có ý nghĩa quan trọng trong công tác xây dựng, thiết kế, giao thông đường thủy, cấp thoát nước và phòng chống thiên tại. Cao trình đê biển sẽ được thiết kế phù hợp với thực tế nếu dao động mực nước được xác định chính xác.

Triều cường ven bờ thường gây trở ngại việc thoát nước đô thị do mực nước ven bờ biển cao hơn mực nước trong sông đổ ra. Nước biển dâng cộng với triều cường đưa sóng biển tiến sâu vào đất liền, dẫn đến nguy cơ xói lở và lắng đọng bờ biển cao hơn, xâm nhập mặn nhiều hơn. Nghiên cứu về phổ dao động của mực nước ven biển vừa có ý nghĩa khoa học vừa có ý nghĩa thực tiễn, bởi biến động theo thời gian và không gian của mực nước biển là một hiện tượng tự nhiên có quy mô lớn ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống sinh hoạt con người. Số liệu về mực nước còn liên quan đến các dự án cơ sở hạ tầng có nguồn chi ngân sách khổng lồ, đặc biệt trong bối điển khí hậu toàn cầu.

Theo ‘Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam’ của Bộ Tài Nguyên và Môi Trường năm 2012 , nếu nước biển dâng 1 m vào cuối thế kỷ 21 sẽ có khoảng 39% diện tích ĐBSCL có nguy cơn bị ngập. Do đó việc ‘Đánh giá tác động của nước biển dâng lên chế độ mực nước ven bờ biển phía Nam Việt Nam’ trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết vì từ những kết quả mô phỏng sẽ thu được các phổ dao động mực nước ven bờ tương ứng với những kịch bản nước biển dâng khác nhau từ đó làm cơ sở để nghiên cứu các quy mô thời gian của dao động mực nước và ước lượng các biên độ dao động nhằm phục vụ công tác dự báo mực nước ven biển. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1. Mục tiêu chung Nghiên cứu tình hình chế độ mực nước ven biển vùng đồng bằng sông Cửu Long ứng với các kịch bản nước biển dâng khác nhau nhằm tìm ra đặc điểm của dao động mực nước nhằm hạn chế tối đa các tác động bất lợi của biến đổi khí hậu đến những khu vực trọng yếu ở khu vực ven biển phía Nam Việt Nam.

Mục tiêu cụ thể Xây dựng kịch bản về mực nuớc ven biển theo kịch bản biến đổi khí hậu của Bộ Tài Nguyên Môi Trường ban hành năm 2012 dưới tác động của nước biển dâng, lưu lượng thượng nguồn giảm ứng với những kịch bản (KB) NBD: 0,25m ; 0,50m và 0,75m nhằm giải quyết và hiểu rõ quy luật dao động mực nước ven biển. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THƯC TIỄN 1. Ý nghĩa khoa học Đánh giá một cách tương đối những diễn biến mực nước ven biển trước những ảnh hưởng của biến đổi khí hậu: mực nước biển dâng, lưu lượng đầu nguồn giảm,… ảnh hưởng nghiêm trọng đến phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt là sản xuất nông nghiệp vùng ĐBSCL. Nhằm dự báo các khu vực có nguy cơ bị tác động trực tiếp trong điều kiện nước biển dâng trên khu vực nghiên cứu, đóng góp cơ sở khoa học cho việc xây dựng và phát triển khai kế hoạch hành động như: xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thống thông tin thủy văn cơ bản phục vụ phòng chống lũ lụt và phát triển kinh tế - xã hội vùng ĐBSCL.

Ý nghĩa thực tiễn Các kết quả nghiên cứu có thể sử dụng như cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xác định cao độ thiết thiết tối ưu cho tất cả các công trình từ hệ thống đê biển đến cầu cảng, kho bãi, khu nghĩ dưỡng đến hạ tầng đô thị ven biển. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1. Đối tượng nghiên cứu Diễn biến mực nước ven biển vùng ĐBSCL, những ảnh hưởng và tác động của nó đến quá trình sản xuất, đời sống của con người. Phạm vi nghiên cứu ĐBSCL nằm ở hạ lưu sông Mekong với hệ thống sông, kênh rạch lớn nhỏ đan xen, nên rất thuận lợi cung cấp nước ngọt quanh năm, với hai nhánh sông Tiền và sông Hậu mang lại tổng lượng nước cho sông Cửu Long khoảng 500 tỷ mét khối.

Trong đó sông Tiền chiếm 79% và sông Hậu chiếm 21%. Chế độ thuỷ văn thay đổi theo mùa. Mùa mưa nước sông mang nhiều phù sa bồi đắp cho đồng bằng. Về mùa khô, lượng nước giảm nhiều, làm cho thuỷ triều lấn sâu vào đồng bằng làm vùng đất ven biển bị nhiễm mặn nghiêm trọng.

Chiều dài bờ biển 732 km với nhiều cửa sông và vịnh, chịu nhiều ảnh hưởng của triều cường. Khu vực nghiên cứu Đồng bằng sông Cửu Long 1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp thống kê : nhằm thu thập và xử lý số liệu khí tượng thủy văn, số liệu địa hình, mạng lưới kênh sông, các số liệu về thủy triều… Phương pháp kế thừa : được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu, xem xét, đánh giá và vận dụng các kết quả nghiên cứu đã có trước đây kể cả trong nước và ngoài nước. -4- Phương pháp ứng dụng mô hình toán : được thực hiện trên cơ sở sử dụng tối đa phát triển của tin học trong lĩnh vực nghiên cứu phát triển tài nguyên nước trong nước và thế giới, cụ thể là các mô hình toán mô phỏng.

Trong luận văn sẽ ứng dụng mô hình Telemac2D để mô phỏng tác động của nước biển dâng đối với chế độ mực nước ven biển của ĐBSCL. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI [1] “Tác động của nước biển dâng đến chế độ thủy triều dọc bờ biển Việt Nam” của tác giả Trần Thục và Dương Hồng Sơn ( Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển T12(2012), số 1 , trang 10-16). Trong bài báo này tác giả sử dụng hệ thống Mô hình Hải dương học khu vực (ROMS) để đánh giá tác động của các kịch bản nước biển dâng lên chế độ thủy triều dọc bờ biển Việt Nam. Mô hình được kiểm định với chế độ thủy triều hiện tại và mô phỏng với các kịch bản nước biển dâng toàn cầu là 0.

Khi nước biển dâng mà làm thay đổi độ sâu và quy mô của biển sẽ dẫn tới thay đổi các đặc trưng thủy triều. Vào một thời điểm trong tương lai, dưới tác động của biến đổi khí hậu, mực nước trung bình toàn cầu có thể dâng lên 1 m so với hiện tại thì mực nước trung bình của các khu vực khác nhau trên đại dương thế giới không giống nhau do thay đổi của các hoàn lưu, nhiệt độ và độ muối. Đồng thời, quá trình cộng hưởng sóng dài cũng thay đổi so với hiện tại do độ sâu tăng thêm khoảng 1 m và nhất là theo phương ngang, kích thước các vùng biển có xu hướng tăng lên. Sau khi tổng hợp và phân tích các số liệu về địa hình, khí tượng, thủy văn tiến hành đưa vào mô hình để tính toán và so sánh với mực nước thực đo tại các trạm đo thủy triều.

Kết quả tính toán về pha dao động mực nước tổng hợp khá phù hợp với số liệu thực đo, tuy nhiên về biên độ thủy triều, sai số bình phương trung bình vẫn còn khá lớn. Kết quả nghiên cứu cho thấy với độ phân giải mịn hơn cho kết quả tốt hơn. Sau khi mô hình và tính toán áp dụng mô hình, tác giả đã rút ra kết luận ”nếu chỉ xét đến yếu tố địa hình và chế độ triều thì nước biển dân toàn cầu sẽ có ảnh hưởng -5- khác nhau đối với các vùng biển khác nhau của Việt Nam”. Nghiên cứu này cho thấy chỉ riêng thay đổi độ sâu vùng thềm lục địa theo các kịch bản nước biển dâng đã có thể làm thay đổi biên độ thủy triều dọc bờ biển Việt Nam tới 20%.

Trong bài báo, tác giả đã thực hiện phân tích kết quả nghiên cứu tác động của nước biển dâng đối với chế độ thủy triều khu vực Nam Bộ bằng phương pháp phân tích điều hòa để xử lý trực tiếp các chuỗi số liệu thực đo mực nước để nghiên cứu chế độ triều và tác động của nước biển dâng lên nó. Sử dụng số liệu đầu vào là chuỗi số liệu mực nước thực đo tại 10 trạm: Vũng Tàu, Nhà Bè, Vàm Kênh, Bình Đại, An Thuận, Bến Trại, Mỹ Thanh, Gành Hào, Ông Đốc và Xẻo Rô. Sau khi tính toán bằng mô hình bằng phương pháp điều hòa, độ chính xác của bộ số liệu được tính toán có độ tin cậy khá cao, có sự phù hợp khá tốt về trị số, về pha, về hình dạng đường quá trình mực nước tính toán và thực đo.