Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Bến Tre, thuộc vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), có diện tích tự nhiên khoảng 2.360 km², được hình thành bởi phù sa của bốn nhánh sông lớn gồm sông Tiền, sông Ba Lai, sông Hàm Luông và sông Cổ Chiên. Đây là khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề của xâm nhập mặn (XNM), đặc biệt trong mùa khô khi lượng nước ngọt từ thượng nguồn giảm mạnh. Theo thống kê, trong đợt xâm nhập mặn mùa khô 2019-2020, tỉnh Bến Tre đã chịu thiệt hại khoảng 1.660 tỷ đồng, với hơn 27.985 ha cây ăn quả, 1,2 triệu cây hoa kiểng, 600 ha cây giống và 3.097 ha nuôi thủy sản bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá diễn biến xâm nhập mặn trên hệ thống sông tỉnh Bến Tre, phân tích các yếu tố ảnh hưởng bao gồm biến đổi khí hậu, mực nước biển dâng, lưu lượng dòng chảy thượng nguồn và nhu cầu sử dụng nước, từ đó đề xuất các giải pháp kiểm soát hiệu quả nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực của xâm nhập mặn. Phạm vi nghiên cứu tập trung trên hệ thống sông chính và kênh rạch của tỉnh Bến Tre, với dữ liệu thu thập từ các năm 2007 đến 2020, đồng thời dự báo đến năm 2030.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ quản lý tài nguyên nước, phát triển nông nghiệp bền vững và bảo vệ môi trường tại vùng ĐBSCL, góp phần nâng cao khả năng ứng phó với biến đổi khí hậu và đảm bảo an ninh nguồn nước cho tỉnh Bến Tre nói riêng và khu vực đồng bằng nói chung.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết thủy động lực học và mô hình hóa xâm nhập mặn. Lý thuyết thủy động lực học sử dụng phương trình Saint-Venant để mô phỏng dòng chảy và sự phân bố độ mặn trong hệ thống sông ngòi. Mô hình toán MIKE 11 được áp dụng để mô phỏng quá trình xâm nhập mặn, dự báo diễn biến độ mặn theo không gian và thời gian dưới các kịch bản biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội.

Các khái niệm chính bao gồm:

  • Xâm nhập mặn (XNM): sự xâm nhập của nước biển mặn vào hệ thống sông ngòi và đất liền.
  • Mực nước biển dâng: sự tăng cao mực nước biển do biến đổi khí hậu, ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ xâm nhập mặn.
  • Lưu lượng dòng chảy thượng nguồn: lượng nước ngọt đổ về từ thượng nguồn, quyết định khả năng đẩy lùi mặn.
  • Kịch bản biến đổi khí hậu: các dự báo về mực nước biển dâng và thay đổi khí hậu được sử dụng để mô phỏng tương lai.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu quan trắc độ mặn, lưu lượng dòng chảy, thủy triều, khí tượng thủy văn từ các trạm quan trắc trên địa bàn tỉnh Bến Tre và thượng nguồn sông Mê Kông trong giai đoạn 2007-2020. Dữ liệu bổ sung từ các báo cáo ngành, ảnh viễn thám Landsat và Sentinel-1 SAR cũng được sử dụng để đánh giá phân bố độ mặn và ảnh hưởng của xâm nhập mặn.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Mô hình hóa thủy động lực học và xâm nhập mặn bằng phần mềm MIKE 11, với cỡ mẫu gồm 19 điểm đo đạc điều kiện biên thủy văn trên hệ thống sông tỉnh Bến Tre.
  • Phân tích thống kê diễn biến độ mặn theo thời gian và không gian, so sánh các kịch bản phát triển thượng nguồn và biến đổi khí hậu đến năm 2030.
  • Ứng dụng GIS để số hóa mạng lưới thủy lợi, biên tập bản đồ phân bố độ mặn và các công trình thủy lợi.
  • Khảo sát thực địa để xác định phân bố nước ngọt và mặn theo chiều sâu dòng chảy trong mùa khô.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2019 đến 2021, bao gồm thu thập dữ liệu, mô hình hóa, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Diễn biến xâm nhập mặn tại Bến Tre: Độ mặn cao nhất (>17‰) xuất hiện chủ yếu vào tháng 3-4 hàng năm, với phạm vi xâm nhập sâu từ 60 đến 85 km tính từ cửa sông. Đường đẳng mặn 4‰ có thể xâm nhập sâu vào nội địa, bao phủ gần như toàn bộ diện tích tỉnh trong mùa khô. Sông Ba Lai có độ dài xâm nhập mặn lớn nhất, trong khi sông Hàm Luông có độ dài xâm nhập mặn nhỏ nhất do đặc điểm địa hình và lưu lượng nước.

  2. Ảnh hưởng của lưu lượng dòng chảy thượng nguồn: Lưu lượng nước ngọt từ thượng nguồn giảm mạnh, đặc biệt trong các năm hạn hán như 2015, 2016 và 2020, làm tăng sâu độ xâm nhập mặn. Số ngày có độ mặn cao (>4‰) trong năm 2020 tăng lên so với các năm trước, với thời gian mặn kéo dài hơn 175 ngày trong tháng 3.

  3. Tác động của biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng: Các kịch bản biến đổi khí hậu dự báo mực nước biển dâng sẽ làm tăng mức độ và phạm vi xâm nhập mặn, gây áp lực lớn lên hệ thống thủy lợi và nguồn nước ngọt. Dự báo đến năm 2030, xâm nhập mặn có thể sâu hơn từ 5-10 km so với hiện trạng.

  4. Tác động kinh tế - xã hội: Đợt xâm nhập mặn mùa khô 2019-2020 gây thiệt hại khoảng 1.660 tỷ đồng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến nông nghiệp, thủy sản và cấp nước sinh hoạt. Tỷ lệ hộ sử dụng nước sạch tại nhiều xã còn thấp, phụ thuộc nhiều vào nguồn nước tự nhiên bị ảnh hưởng bởi mặn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của xâm nhập mặn là sự kết hợp giữa giảm lưu lượng nước ngọt thượng nguồn do thủy điện và khai thác nước, cùng với mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu. Kết quả mô hình MIKE 11 cho thấy rõ sự biến động theo mùa và không gian của độ mặn, phù hợp với số liệu quan trắc thực tế. So sánh với các nghiên cứu tại Đồng bằng sông Cửu Long và các khu vực ven biển khác, kết quả này tương đồng về xu hướng gia tăng xâm nhập mặn và tác động tiêu cực.

Việc sử dụng mô hình toán và GIS giúp trực quan hóa diễn biến xâm nhập mặn qua các bản đồ phân bố độ mặn và dự báo kịch bản tương lai, hỗ trợ hiệu quả cho công tác quản lý và quy hoạch thủy lợi. Tuy nhiên, cần tiếp tục cập nhật dữ liệu và mở rộng phạm vi nghiên cứu để nâng cao độ chính xác.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và hoàn thiện hệ thống công trình thủy lợi khép kín: Tập trung đầu tư các công trình ngăn mặn, trữ nước ngọt như dự án Nam - Bắc Bến Tre, cổng đập Ba Lai, hồ chứa nước ngọt tại các huyện ven biển, nhằm đảm bảo nguồn nước ngọt ổn định trong mùa khô. Thời gian hoàn thành dự kiến đến năm 2023. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Bến Tre.

  2. Tăng cường quản lý và vận hành hệ thống thủy điện thượng nguồn: Phối hợp với các quốc gia thượng nguồn sông Mê Kông để điều tiết lưu lượng nước, giảm thiểu tác động tiêu cực đến dòng chảy và xâm nhập mặn. Mục tiêu giảm thiểu số ngày xâm nhập mặn cao trong mùa khô. Chủ thể: Bộ Tài nguyên và Môi trường, Ủy hội sông Mê Kông.

  3. Phát triển mạng lưới cấp nước sạch và nâng cao tỷ lệ sử dụng nước máy: Mở rộng hệ thống cấp nước sạch tại các khu vực nông thôn, đặc biệt các xã có tỷ lệ sử dụng nước máy dưới 30%, nhằm giảm phụ thuộc vào nguồn nước tự nhiên bị nhiễm mặn. Thời gian thực hiện giai đoạn 2021-2025. Chủ thể: Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh Môi trường tỉnh Bến Tre.

  4. Ứng dụng công nghệ viễn thám và mô hình toán trong giám sát xâm nhập mặn: Sử dụng ảnh radar Sentinel-1 SAR và mô hình MIKE 11 để theo dõi diễn biến độ mặn, hỗ trợ ra quyết định kịp thời trong quản lý tài nguyên nước. Chủ thể: Viện Khoa học Thủy lợi, các cơ quan quản lý địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý tài nguyên nước và thủy lợi: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu và giải pháp thiết thực để quản lý hiệu quả hệ thống sông, kênh rạch, phục vụ quy hoạch và vận hành công trình thủy lợi.

  2. Ngành nông nghiệp và thủy sản: Thông tin về diễn biến xâm nhập mặn giúp điều chỉnh kế hoạch sản xuất, chuyển đổi cơ cấu cây trồng, nuôi trồng phù hợp với điều kiện nguồn nước.

  3. Các nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành kỹ thuật tài nguyên nước: Cung cấp phương pháp mô hình hóa, phân tích dữ liệu và ứng dụng công nghệ viễn thám trong nghiên cứu xâm nhập mặn.

  4. Chính quyền địa phương và cộng đồng dân cư: Hiểu rõ tác động của xâm nhập mặn đến đời sống, từ đó phối hợp thực hiện các giải pháp cấp nước sạch và bảo vệ môi trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. Xâm nhập mặn là gì và tại sao nó lại nghiêm trọng ở Bến Tre?
    Xâm nhập mặn là hiện tượng nước biển mặn xâm nhập vào hệ thống sông ngòi và đất liền, làm ảnh hưởng đến nguồn nước ngọt. Ở Bến Tre, do địa hình thấp, nhiều cửa sông và lưu lượng nước ngọt giảm, xâm nhập mặn diễn ra sâu và kéo dài, gây thiệt hại lớn cho nông nghiệp và sinh hoạt.

  2. Các yếu tố nào ảnh hưởng chính đến xâm nhập mặn tại Bến Tre?
    Bao gồm lưu lượng dòng chảy thượng nguồn giảm do thủy điện và khai thác nước, mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu, chế độ thủy triều biển Đông và nhu cầu sử dụng nước tăng cao trong vùng.

  3. Mô hình MIKE 11 được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
    MIKE 11 là phần mềm mô hình thủy động lực học dùng để mô phỏng dòng chảy và phân bố độ mặn trong hệ thống sông. Nghiên cứu sử dụng mô hình này để dự báo diễn biến xâm nhập mặn theo các kịch bản biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội.

  4. Giải pháp nào hiệu quả nhất để kiểm soát xâm nhập mặn?
    Xây dựng hệ thống công trình thủy lợi khép kín, bao gồm cổng đập ngăn mặn, hồ chứa nước ngọt và cải tạo kênh rạch, kết hợp với quản lý lưu lượng nước thượng nguồn và phát triển mạng lưới cấp nước sạch là các giải pháp hiệu quả.

  5. Tác động của xâm nhập mặn đến đời sống người dân như thế nào?
    Xâm nhập mặn làm giảm nguồn nước ngọt sinh hoạt, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp, thủy sản, gây thiệt hại kinh tế và làm tăng nguy cơ thiếu nước sạch, đặc biệt ở các vùng nông thôn chưa có hệ thống cấp nước máy.

Kết luận

  • Xâm nhập mặn tại tỉnh Bến Tre diễn biến phức tạp, với độ mặn cao nhất trên 17‰ và phạm vi xâm nhập sâu đến 85 km trong mùa khô.
  • Lưu lượng dòng chảy thượng nguồn giảm và mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu là những nguyên nhân chính làm gia tăng xâm nhập mặn.
  • Thiệt hại kinh tế do xâm nhập mặn trong mùa khô 2019-2020 ước tính khoảng 1.660 tỷ đồng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến nông nghiệp và cấp nước sinh hoạt.
  • Nghiên cứu đã ứng dụng thành công mô hình MIKE 11 và công nghệ viễn thám để mô phỏng và dự báo diễn biến xâm nhập mặn, hỗ trợ đề xuất các giải pháp kiểm soát hiệu quả.
  • Các bước tiếp theo bao gồm hoàn thiện hệ thống công trình thủy lợi, tăng cường quản lý lưu lượng nước thượng nguồn, mở rộng mạng lưới cấp nước sạch và tiếp tục cập nhật dữ liệu để nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên nước.

Để bảo vệ nguồn nước và phát triển bền vững vùng Đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt tỉnh Bến Tre, các cơ quan quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng cần phối hợp chặt chẽ trong việc triển khai các giải pháp kiểm soát xâm nhập mặn. Hành động kịp thời và hiệu quả sẽ góp phần đảm bảo an ninh nguồn nước và phát triển kinh tế xã hội trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp.