Luận án tiến sĩ: Vai trò bãi triều đến mực nước và lưu lượng sông Sài Gòn - Đồng Nai (Phạm Thế Vinh)

Nghiên cứu vai trò bãi triều ảnh hưởng đến mực nước và lưu lượng sông Sài Gòn - Đồng Nai. Phân tích các yếu tố địa hình, khí hậu và tác động môi trường.

• Tác giả: Phạm Thế Vinh
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Ân Niên
• Trường học: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Tài nguyên Nước
• Đề tài: Nghiên cứu vai trò của bãi triều đến mực nước và lưu lượng sông Sài Gòn - Đồng Nai
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu vai trò bãi triều sông Sài Gòn Đồng Nai

Luận án tiến sĩ của Phạm Thế Vinh (2021) thuộc Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam nghiên cứu chuyên sâu về vai trò của bãi triều đến mực nước và lưu lượng sông Sài Gòn - Đồng Nai. Hệ thống sông này đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế khu vực phía Nam. Bãi triều là vùng đất ngập nước chịu tác động trực tiếp của thủy triều biển Đông. Khu vực nghiên cứu trải dài từ thượng lưu đến hạ lưu hệ thống sông, nơi chế độ thủy văn-thủy lực phức tạp. Thủy triều biển Đông có biên độ rộng, thời kỳ triều cường đạt 3,5-4,0 mét, triều kém khoảng 1,5-2,0 mét. Dạng triều bán nhật triều, lên xuống ngày hai lần. Nghiên cứu sử dụng phương trình St. Venant để mô hình hóa quá trình truyền sóng thủy triều. Kết quả cho thấy bãi triều có vai trò điều tiết đáng kể đối với mực nước và lưu lượng dòng chảy. Phát hiện này có ý nghĩa quan trọng trong quản lý tài nguyên nước và phòng chống ngập úng.

1.1. Đặc điểm hệ thống sông Sài Gòn Đồng Nai

Hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai là lưu vực lớn nhất vùng Đông Nam Bộ. Sau Nhà Bè, sông Đồng Nai chia thành hai phân lưu chính: sông Nhà Bè rộng 1.500-2.000 mét nhưng nông, sông Lòng Tàu hẹp 200-400 mét nhưng sâu 30-40 mét. Mạng lưới sông kênh chằng chịt nối hai phân lưu. Vùng Tây-Nam TP.HCM có hệ thống sông Sài Gòn-Vàm Cỏ Đông, sông Bến Lức-kênh Đôi-kênh Tẻ đóng vai trò quan trọng trong giao thông thủy và tiêu thoát nước.

1.2. Đặc tính thủy triều khu vực nghiên cứu

Cửa sông Đồng Nai chịu tác động mạnh mẽ từ thủy triều biển Đông. Biên độ triều thay đổi theo chu kỳ trăng, xuất hiện hai lần nước cao và hai lần nước thấp mỗi tháng. Trị số trung bình các chu kỳ ngày tạo thành sóng có chu kỳ 14,5 ngày với biên độ 0,30-0,40 mét. Dạng triều bán nhật triều với hai đỉnh xấp xỉ nhau, hai chân lệch nhau lớn. Thời gian giữa hai chân và hai đỉnh khoảng 12,0-12,5 giờ.

II. Phân tích ảnh hưởng bãi triều đến chế độ thủy lực dòng sông

Bãi triều đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết chế độ thủy lực hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai. Nghiên cứu phân tích mối quan hệ giữa hình dạng mặt cắt ngang sông và quá trình truyền sóng thủy triều. Khi triều lên, nước tràn vào bãi triều làm tăng diện tích trữ nước. Khi triều rút, nước từ bãi triều chảy ngược trở lại lòng sông. Quá trình này tạo ra hiệu ứng hãm sóng, giảm biên độ triều và làm chậm thời gian truyền sóng. Phương trình St. Venant được áp dụng để mô tả quá trình này. Tỷ lệ bề rộng mặt cắt sông tính cả bãi triều trên bề rộng lòng sông là tham số quan trọng. Gần cửa sông, nơi có bãi bồi rộng, tỷ lệ này đáng kể, ảnh hưởng lớn đến dòng chảy. Nghiên cứu chỉ ra rằng bãi triều hoạt động như bộ đệm tự nhiên, giảm thiểu tác động của triều cường đến khu vực thượng lưu.

2.1. Vai trò điều tiết mực nước của bãi triều

Bãi triều ảnh hưởng trực tiếp đến mực nước trong hệ thống sông. Khi triều cường, bãi triều hoạt động như vùng trữ nước tạm thời, giảm đỉnh lũ triều tại các trạm thượng lưu. Nghiên cứu sử dụng số liệu từ các trạm thủy văn để phân tích mối tương quan giữa diện tích bãi triều và biên độ triều. Kết quả cho thấy tại các đoạn sông có bãi triều rộng, biên độ triều giảm rõ rệt so với đoạn sông không có bãi. Hiệu ứng này đặc biệt quan trọng trong mùa mưa kết hợp triều cường.

2.2. Tác động đến lưu lượng dòng chảy

Lưu lượng sông Sài Gòn - Đồng Nai chịu ảnh hưởng kép từ thượng nguồn và thủy triều. Bãi triều làm thay đổi phân bố lưu lượng theo thời gian và không gian. Trong pha triều lên, một phần lưu lượng được chuyển hướng vào bãi triều, giảm lưu lượng chảy xuôi. Phân tích bằng mô hình thủy lực cho thấy bãi triều có thể giảm lưu lượng đỉnh từ 10-30% tùy thuộc vào diện tích và hình dạng. Hiện tượng này ảnh hưởng đến vận tốc dòng chảy, quá trình lắng đọng phù sa và khả năng tiêu thoát nước.

III. Phương pháp mô hình hóa vai trò bãi triều bằng St

3.1. Hệ phương trình St. Venant cho vùng có bãi triều

Hệ phương trình St. Venant được tuyến tính hóa để giải bài toán truyền sóng thủy triều trong cửa sông hình lăng trụ. Phương trình thứ nhất mô tả quá trình chuyển động, thể hiện động lượng dòng chảy dưới tác động trọng lực và ma sát. Phương trình thứ hai mô tả quá trình liên tục, tính đến toàn bộ diện tích trữ nước bao gồm bãi triều. Các yếu tố như diện tích mặt cắt A, lưu lượng Q và tỷ lệ rS được xác định chính xác dựa trên dữ liệu khảo sát.

3.2. Xây dựng và hiệu chỉnh mô hình số

Mô hình số được xây dựng dựa trên dữ liệu địa hình chi tiết hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai. lưới tính toán được thiết lập với khoảng cách phù hợp để đảm bảo độ chính xác. Điều kiện biên phía biển sử dụng dữ liệu triều thực đo, biên phía thượng nguồn sử dụng lưu lượng dòng chảy. Quá trình hiệu chỉnh mô hình thực hiện bằng cách so sánh kết quả tính toán với số liệu quan trắc tại các trạm thủy văn. Sai số cho phép đạt yêu cầu kỹ thuật quy định.

IV. Kết luận và ứng dụng nghiên cứu bãi triều sông Sài Gòn

Nghiên cứu đã chứng minh vai trò quan trọng của bãi triều trong việc điều tiết mực nước và lưu lượng hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai. Bãi triều hoạt động như vùng đệm tự nhiên, giảm biên độ triều và lưu lượng đỉnh trong mùa mưa bão. Kết quả mô hình hóa cho thấy tại các khu vực có bãi triều rộng, mực nước cao nhất giảm từ 0,2-0,5 mét so với kịch bản không có bãi. Phát hiện này có giá trị khoa học và thực tiễn cao. Về mặt lý thuyết, nghiên cứu bổ sung kiến thức về cơ chế tương tác giữa bãi triều và dòng triều trong điều kiện Việt Nam. Về mặt ứng dụng, kết quả hỗ trợ công tác quy hoạch, quản lý tài nguyên nước và phòng chống thiên tai. Chính quyền địa phương có thể sử dụng kết quả để đánh giá tác động của các dự án lấn biển, nạo vét luồng lạch đến chế độ thủy lực tự nhiên. Bảo tồn bãi triều là giải pháp bền vững thích ứng với biến đổi khí hậu.

4.1. Ý nghĩa khoa học của luận án tiến sĩ

Luận án đóng góp quan trọng vào khoa học thủy lợi Việt Nam. Nghiên cứu là công trình đầu tiên áp dụng phương trình St. Venant có xét đến bãi triều cho hệ thống sông Sài Gòn - Đồng Nai. Kết quả cung cấp cơ sở khoa học để hiểu rõ cơ chế điều tiết của bãi triều trong điều kiện thủy triều bán nhật triều. Nghiên cứu cũng đề xuất phương pháp xác định tỷ lệ rS phù hợp với đặc điểm hình thái học của hệ thống sông khu vực phía Nam.

4.2. Ứng dụng thực tiễn trong quản lý tài nguyên nước

Kết quả nghiên cứu có nhiều ứng dụng trong thực tiễn. Mô hình thủy lực được xây dựng có thể sử dụng để dự báo ngập úng, tính toán dòng chảy phục vụ quy hoạch đô thị. Dữ liệu về vai trò bãi triều hỗ trợ đánh giá tác động môi trường các dự án phát triển hạ tầng ven sông. Nhà quản lý có thể áp dụng để đề xuất giải pháp bảo vệ bãi triều tự nhiên, giảm thiểu thiệt hại do thiên tai và biến đổi khí hậu tại khu vực TP.HCM.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Bối cảnh khoa học của nghiên cứu xuất phát từ thực trạng biến đổi chế độ thủy động lực hạ lưu sông Sài Gòn – Đồng Nai (SG-ĐN), nơi đang đối mặt với tần suất và mức độ ngập lụt gia tăng nhanh chóng trong hai thập kỷ qua. Tính tiên phong của luận án thể hiện ở việc chuyển dịch trọng tâm giải thích nguyên nhân ngập lụt: từ định kiến đơn nguyên quy kết cho biến đổi khí hậu (BĐKH) và nước biển dâng (NBD) sang phân tích cơ chế thủy lực học và động lực học hình thái do sự suy giảm không gian bãi triều (intertidal flats/storage cells).

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) cốt lõi được nhận diện rõ nét qua dữ liệu thực nghiệm quan trắc KTTV. Mặc dù các nghiên cứu trước đây (như Quy hoạch 752 năm 2001 giả định đỉnh triều thiết kế chỉ đạt +1,32 m) đã tính toán đến mưa, lũ thượng nguồn và thủy triều biển Đông, nhưng hoàn toàn bỏ qua vai trò điều hòa sóng triều của các bãi triều thấp trũng ven sông. Sự thiếu hụt này dẫn đến nghịch lý khoa học: số liệu thực tế giai đoạn 1980–2015 cho thấy mực nước lớn nhất tại trạm hải văn ven biển Vũng Tàu chỉ tăng 0,45 cm/năm, trong khi các trạm nội đồng chịu ảnh hưởng triều lại gia tăng đột biến, cụ thể trạm Nhà Bè tăng 1,03 cm/năm và trạm Phú An tăng tới 1,21–1,40 cm/năm (đỉnh triều lịch sử tại Phú An tăng liên tục từ +1,43 m năm 2000 lên +1,55 m năm 2008, +1,68 m năm 2013, và chạm mốc kỷ lục +1,74 m năm 2019). Tương tự, tại Đồng bằng sông Cửu Long, trạm cửa sông Mỹ Thanh tăng 0,9 cm/năm trong khi trạm Cần Thơ sâu trong nội địa tăng tới 1,8 cm/năm.

Hệ thống câu hỏi nghiên cứu và giả thuyết khoa học được xác lập:

• Câu hỏi nghiên cứu 1 (RQ1): Sự suy giảm diện tích, độ sâu và vị trí của các bãi triều tác động như thế nào đến sự truyền sóng triều, biên độ đỉnh triều và lưu lượng cực trị trong lòng dẫn sông SG-ĐN?
• Câu hỏi nghiên cứu 2 (RQ2): Mức độ đóng góp của quá trình đô thị hóa (san lấp vùng trũng) và đê bao kiểm soát lũ/triều phục vụ nông nghiệp vào mức gia tăng đỉnh triều cực đại là bao nhiêu so với tác động của NBD?
• Giả thuyết 1 (H1): Không gian bãi triều đóng vai trò là bể tiêu tán năng lượng sóng triều và điều tiết pha dòng chảy; việc thu hẹp bề rộng và dung tích bãi triều ($r_b = B/(B + B_{b\tilde{a}i})$) làm giảm ma sát đáy toàn diện, khuếch đại biên độ sóng triều ($\eta$) và đẩy mực nước đỉnh triều ($Z_{max}$) dâng cao trong sông chính.
• Giả thuyết 2 (H2): Sự mất mát diện tích đất bán ngập triều tại hạ lưu (đặc biệt khu vực Nam Sài Gòn và đê bao bờ Hữu sông Sài Gòn) là nguyên nhân cơ bản, áp đảo tác động của gia tăng lượng mưa hay lưu lượng xả lũ thượng nguồn từ hồ Trị An và Dầu Tiếng trong việc làm gia tăng đỉnh triều cực trị.

Khung lý thuyết nền tảng (theoretical framework) được xây dựng dựa trên hệ phương trình thủy động lực 1D-2D Saint-Venant kết hợp lý thuyết lan truyền sóng triều dài phi tuyến trong cửa sông hội tụ (Non-linear Tidal Wave Dynamics in Convergent Estuaries của Hubert Savenije và Huayang Cai). Đóng góp mang tính đột phá của nghiên cứu là lượng hóa được mối tương quan toán học giữa diện tích ($F$), cao trình ($Z_b$), cự ly bãi triều ($L$) với độ giảm mực nước đỉnh triều ($\Delta Z$), trên phạm vi không gian toàn bộ hạ lưu hệ thống sông SG-ĐN từ trạm thủy văn Thủ Dầu Một (sông Sài Gòn), Biên Hòa (sông Đồng Nai) đến Biển Đông với diện tích tự nhiên khoảng 13.000 $\text{km}^2$, trong đó diện tích địa hình dưới +2,00 m chiếm tới 5.036 $\text{km}^2$ (38,5%) và vùng trũng từ -2,50 m đến +2,00 m chiếm 3.700 $\text{km}^2$ (28,3%).

Literature Review và Positioning

Tổng quan y văn quốc tế và trong nước phản ánh quá trình tiến triển từ các mô hình thủy triều tuyến tính đơn giản sang động lực học phi tuyến có xét đến hình học lòng dẫn và không gian bãi triều:

Khởi đầu từ lý thuyết sóng dài tuyến tính của Hunt (1964) và Dronkers (1964), sự lan truyền thủy triều được mô tả với giả thiết hình học mặt cắt không đổi và bỏ qua hoặc tuyến tính hóa ma sát. Jay (1991) và Aubrey (1985) đã mở rộng nghiên cứu sang các cửa sông thu hẹp nông, chứng minh rằng tương tác giữa gia tốc quán tính, sự hội tụ hình học và ma sát đáy phi tuyến quyết định biên độ sóng triều dọc kênh dẫn. Savenije (2001, 2012) cùng Toffolon và Savenije (2011) đã phát triển phương pháp đường bao (envelope method) tích hợp tham số tỷ lệ lưu trữ bãi triều $r_s$ ($r_s = B_c/B \ge 1$) và phân tích ảnh hưởng của dòng chảy sông thượng lưu đến sự hội tụ sóng. Huayang Cai (2012) thiết lập khung tham chiếu Lagrangean duy trì số hạng ma sát phi tuyến, giải thích cơ chế suy giảm hoặc khuếch đại sóng triều trong các cửa sông biến dạng mặt cắt theo hàm số mũ. Leo C. Van Rijn (2011) chuẩn hóa các giải pháp giải tích cho sự lan truyền sóng triều và biến đổi pha triều tại đới cửa sông.

Trong bức tranh học thuật tồn tại hai luồng quan điểm đối lập sâu sắc về nguyên nhân gia tăng ngập lụt vùng ven biển và cửa sông:

• Quan điểm 1 (Biến đổi ngoại sinh/Khí hậu): Cho rằng sự gia tăng mực nước ngập lụt vùng hạ du hoàn toàn do nước biển dâng toàn cầu, gia tăng cường độ bão và biến đổi chế độ mưa cực đoan (IPCC, MRC).
• Quan điểm 2 (Tác động nhân sinh/Địa mạo nội tại): Khẳng định các công trình can thiệp nhân sinh vào lòng dẫn và đới gian triều (poldering, lấn biển, đắp đê bao, san lấp đô thị) đã làm biến đổi cấu trúc thủy động lực học của hệ thống, gây khuếch đại sóng triều vượt trội so với mức tăng của NBD.

Vị thế học thuật của luận án được định vị vững chắc thông qua việc chứng minh tính đúng đắn của Quan điểm 2 tại khu vực nhiệt đới gió mùa Đông Nam Á, tương đồng với các phát hiện quốc tế kinh điển:

1. Nghiên cứu vùng đồng bằng sông Rhine-Meuse (Hà Lan): N. van der Vegt và W. Hoekstra (2018) phân tích chuỗi dữ liệu 70 năm tại 13 trạm thủy văn và đưa ra kết luận: "Ảnh hưởng của sự can thiệp của con người vào thủy triều là lớn hơn mực nước biển dâng".
2. Nghiên cứu đồng bằng sông Schelde (Hà Lan - Bỉ): A. Van Der Spek (1997) và Veling & Savenije (2012) mô phỏng lịch sử thu hẹp bãi triều từ năm 1650 đến 1968, chỉ ra rằng quá trình đắp đê bao bãi bồi nông nghiệp và san lấp đã làm mất khả năng tiêu tán động năng triều, gây khuếch đại biên độ triều tại Antwerp thêm hơn 1,0 m.
3. Bài học từ công trình đập Zuiderzee (Hà Lan): J.G. De Ronde (1983) chứng minh việc ngăn đập tạo hồ IJsselmeer làm triệt tiêu bãi triều biển Wadden, khiến biên độ triều tại Harlingen tăng 50% (từ +1,25 m lên +1,80 m).

Luận án của NCS. Phạm Thế Vinh đã kế thừa các lý thuyết giải tích cửa sông của Savenije và Van Rijn, khắc phục lỗ hổng của các mô hình thủy văn truyền thống tại Việt Nam (thường chỉ xem bãi triều là phần tử địa hình tĩnh không tương tác), từ đó thiết lập bước tiến đột phá trong việc mô hình hóa thủy lực liên kết đa chiều có cấu trúc bãi triều chủ động.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án mở rộng hệ phương trình thủy động lực 1 chiều Saint-Venant thông qua việc tách bạch tường minh động lượng dòng chảy chính và dung tích tích trữ nước của bãi triều:

Phương trình liên tục và phương trình động lượng được hiệu chỉnh: $$\frac{\partial A}{\partial t} + \frac{\partial Q}{\partial x} = q$$ $$\frac{\partial Q}{\partial t} + \frac{\partial}{\partial x}\left(\frac{\alpha Q^2}{A}\right) + gA\frac{\partial Z}{\partial x} + gA j_x = 0$$

Trong đó diện tích mặt cắt ướt tổng cộng $A_c$ bao gồm diện tích lòng dẫn chính mang động lượng ($A = B \cdot h$) và diện tích bãi triều ($A_{b\tilde{a}i} = B_{b\tilde{a}i} \cdot h_{b\tilde{a}i}$ đóng vai trò dung tích trữ). Tác giả thiết lập tỷ lệ bề rộng không thứ nguyên: $$r_b = \frac{B}{B + B_{b\tilde{a}i}} = \frac{B}{B_c} \quad (0 < r_b \le 1)$$ và thông số suy giảm biên độ sóng triều: $$\beta_b = \frac{\Delta \eta}{\eta_0} = f(r_b, h_{b\tilde{a}i}, \omega)$$

Về mặt lý thuyết, luận án chứng minh:

• Khi có bãi triều rộng ($B_{b\tilde{a}i}$ lớn, $r_b \to 0$), một lượng lớn thể tích nước triều ($Q_{b\tilde{a}i}$) thoát ly khỏi lòng dẫn chính đi vào bãi trong pha triều lên, làm lệch pha ($\Delta \varphi$) giữa đỉnh vận tốc và đỉnh mực nước, tiêu tán động năng do ma sát mở rộng và làm giảm biên độ sóng triều truyền vào thượng nguồn.
• Khi triệt tiêu bãi triều ($B_{b\tilde{a}i} \to 0, r_b = 1$), toàn bộ xung lượng sóng triều bị giam hãm trong không gian lòng dẫn hình học hẹp, triệt tiêu hiện tượng phân tán năng lượng, làm gia tốc truyền sóng ($c = \sqrt{g H_0}$) tăng lên, trực tiếp nâng cao đỉnh triều ($Z_{max}$) tại các trạm nội đồng.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp chặt chẽ 3 trụ cột khoa học:

1. Thủy động lực học giải tích (Analytical Hydrodynamics): Phân tích biến đổi tham số sóng triều (tần số góc $\omega = 2\pi/T$, số sóng $k = 2\pi/L$, vận tốc pha $c = L/T$) dưới tác động của sự co hẹp mặt cắt ướt tương tác.
2. Hình thái học viễn thám và GIS không gian: Trích xuất biến động chuỗi thời gian lớp phủ bề mặt và diện tích bãi triều giai đoạn 1980–2015 từ ảnh vệ tinh Landsat/Sentinel thông qua phần mềm ENVI, phân chia đất ngập nước theo hệ thống phân loại của MRC và Ramsar.
3. Mô hình hóa số trị ghép bộ 1D-2D: Tích hợp mô hình mạng lưới kênh dẫn 1 chiều (MIKE 11) với mô hình dòng chảy tràn 2 chiều (MIKE 21) qua module liên kết MIKE FLOOD.

Phân loại cấu trúc bãi triều theo điều kiện biên không gian được xác lập chuẩn xác:

• Bãi triều ven sông (bãi triều hở): Nằm trực tiếp dọc theo sông chính, trao đổi khối lượng và động lượng liên tục qua mặt cắt ngang mở rộng.
• Bãi triều biệt lập (bãi triều kín): Nằm xa trục dòng chính, kết nối thủy lực qua các kênh rạch nhánh hoặc công trình cống kiểm soát, vận hành như các ô trũng tích trữ trễ pha.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng triết học thực chứng (positivism), sử dụng phương pháp mô hình hóa toán học kết hợp phân tích chuỗi dữ liệu thực nghiệm lịch sử (empirical quantitative modeling). Thiết kế nghiên cứu đa cấp độ (multi-level design) bao gồm hai giai đoạn nhất quán:

• Cấp độ 1 - Mô hình thủy lực thử nghiệm (Idealized Prototype Model): Đoạn sông kênh lăng trụ chuẩn hóa dài 100 km nhằm cô lập các biến số (diện tích bãi $F$, chiều sâu bãi $h_b$, cự ly bãi $L$, độ mở rộng lòng dẫn $\Delta B$) để kiểm chứng các định luật vật lý cơ bản.
• Cấp độ 2 - Mô hình thủy lực thực địa hạ lưu sông SG-ĐN: Mô phỏng toàn diện mạng lưới thủy văn phức tạp từ thượng lưu (Thủ Dầu Một, Biên Hòa) qua trung tâm đô thị TP.HCM đến cửa biển Soài Rạp và Gành Rái.

Quy trình nghiên cứu rigorous

Quy trình xử lý dữ liệu và kiểm định được thực hiện nghiêm ngặt qua 4 bước:

1. Thu thập và số hóa dữ liệu địa hình: Bình đồ cao độ số DEM tỷ lệ 1/10.000 cho toàn bộ vùng hạ lưu (5.036 $\text{km}^2$ đất thấp dưới +2,00 m); số hóa mặt cắt ngang chi tiết hệ thống sông chính Sài Gòn, Đồng Nai, Nhà Bè, Lòng Tàu, Soài Rạp, Vàm Cỏ.
2. Xử lý ảnh viễn thám đa thời kỳ: Sử dụng thuật toán phân loại hướng đối tượng trên phần mềm ENVI cho các ảnh vệ tinh năm 1980, 1986, 2000 và 2015 nhằm bóc tách chính xác sự suy giảm diện tích bãi triều tự nhiên và sự chuyển dịch sang đất nông nghiệp (959.000 ha, chiếm 69,8% diện tích) và đất xây dựng/đô thị (288.360 ha, chiếm 21,0% diện tích).
3. Khử nhiễu các nguyên nhân cạnh tranh (Competing Explanations):
   • Dữ liệu thực đo hồ Trị An giai đoạn 1980–2016 chứng minh lưu lượng xả lũ trung bình ngày lớn nhất có xu hướng giảm, loại trừ tác động lũ thượng nguồn gây tăng đỉnh triều.
   • Chuỗi số liệu mưa trạm Tân Sơn Hòa giai đoạn 1994–2015 cho thấy lượng mưa ngày lớn nhất có xu hướng giảm nhẹ hoặc đi ngang trong giai đoạn mực nước sông tăng vọt, đồng thời phân tích độc lập chuỗi số liệu đỉnh triều tháng 5 (thời kỳ mùa khô, chưa xuất hiện mưa lũ) xác nhận xu thế tăng đỉnh triều tương tự cả năm.
   • Đánh giá sơ bộ lún mặt đất dựa trên công nghệ giao thoa radar vi sai PSInSAR (Sentinel-1/COSMO-SkyMed) phân cấp tốc độ lún 5–15 mm/năm của Lê Văn Trung (2017) để định vị tính độc lập của mốc trắc địa thủy văn.
4. Thiết lập chuẩn sai số và hiệu chỉnh mô hình: Mô hình số trị được hiệu chỉnh (calibration) và kiểm định (validation) theo chuỗi số liệu mực nước, lưu lượng thực đo đồng bộ năm 2008 và 2015 tại hàng loạt trạm then chốt (Phú An, Nhà Bè, Thủ Dầu Một, Biên Hòa, Bến Lức, Vũng Tàu). Các chỉ số Nash-Sutcliffe Efficiency ($NSE > 0,85$) và sai số đỉnh triều ($\Delta Z_{peak} < 3\text{ cm}$) khẳng định độ tin cậy tuyệt đối.

Data và phân tích

Các công cụ phần mềm chuyên sâu được tích hợp:

• ENVI & ArcGIS: Xử lý ảnh viễn thám, giải đoán cấu trúc lớp phủ và tính toán đường đặc tính diện tích - cao trình ($F - Z$) và thể tích - cao trình ($V - Z$) của các ô trũng bãi triều.
• NAM: Mô hình mưa - dòng chảy tính toán lưu vực nhập lưu cho các nhánh sông nội vùng.
• MIKE 11 & MIKE 21 (DHI): Mô phỏng thủy lực 1D lòng dẫn kết hợp 2D mặt bãi ngập.
• MIKE FLOOD: Ghép nối động học song phương giữa 1D và 2D thông qua các liên kết bên (lateral links) và liên kết tràn (spill links).
• So sánh chéo với các công cụ trong nước: Phần mềm KOD (GS. Nguyễn Ân Niên), VRSAP (GS. Nguyễn Như Khuê) và SAL (GS. Nguyễn Tất Đắc).

Các kịch bản tính toán mô phỏng bao gồm:

• KB1: Đóng kín/ngăn triều toàn bộ các ô bãi triều chuyển sang đất sản xuất nông nghiệp bờ Hữu sông Sài Gòn và Củ Chi.
• KB2: San lấp hoàn toàn các bãi triều tự nhiên thành đất xây dựng đô thị (điển hình khu Nam Sài Gòn - Quận 7, Nhà Bè).
• KB3 (Kịch bản tích hợp): Đánh giá tác động tổng hợp khi suy giảm toàn bộ các không gian trữ triều hạ lưu.
• Kịch bản BĐKH: Kết hợp nước biển dâng +30 cm và +50 cm theo các mốc dự báo 2030 và 2050.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Kết quả mô phỏng và phân tích định lượng đưa ra các phát hiện khoa học mang tính đột phá:

1. Khẳng định nguyên nhân nhân sinh áp đảo biến đổi khí hậu: Tốc độ gia tăng mực nước lớn nhất thực tế tại trạm nội đồng Phú An (+1,21 đến +1,40 cm/năm) cao gấp 3 lần trạm ven biển Vũng Tàu (+0,45 cm/năm). Kết quả mô phỏng kịch bản KB3 chỉ ra rằng việc suy giảm và cô lập các bãi triều vùng trũng thấp ven sông làm gia tăng mực nước đỉnh triều tại Phú An từ 15 cm đến 28 cm, chiếm hơn 60% tổng lượng dâng đỉnh triều quan trắc được trong 3 thập kỷ qua.
2. Quy luật tương tác phi tuyến giữa diện tích bãi triều và đỉnh triều: Trong mô hình thử nghiệm và thực tế khu Nam Sài Gòn, mối quan hệ giữa tỷ lệ diện tích bãi triều còn lại và độ dâng mực nước đỉnh triều mang tính chất hàm phi tuyến lũy thừa. Khi diện tích bãi triều bị thu hẹp vượt ngưỡng 50%, mức độ gia tăng đỉnh triều diễn ra với gia tốc đột biến; khi khu Nam Sài Gòn mất hoàn toàn bãi triều tự nhiên, đỉnh triều tại Phú An tăng ngay lập tức 8–12 cm.
3. Quy luật suy giảm biên độ theo cự ly vị trí bãi triều: Luận án đã thiết lập hệ phương trình tương quan hồi quy giữa vị trí bãi triều ($L$, tính từ hạ lưu lên thượng lưu), diện tích bãi ($F$) và độ giảm mực nước lớn nhất ($\Delta Z_{max}$):
   • Bãi triều bố trí càng gần vùng đỉnh triều nhạy cảm (khu vực ngã ba Phú An - Nhà Bè, cách cửa sông 15–25 km) thì hiệu quả cắt giảm đỉnh triều đạt giá trị tối ưu ($\Delta Z_{max}$ giảm từ 10 đến 22 cm cho cụm bãi quy mô 1.000–2.000 ha).
   • Bãi triều nằm quá xa về phía thượng lưu (như Thủ Dầu Một) hay quá sát cửa biển (như Cần Giờ) có hiệu suất giảm đỉnh triều tại đô thị trung tâm thấp hơn rõ rệt do sóng triều đã biến dạng hoặc năng lượng sóng biển chi phối hoàn toàn.
4. Biến đổi phân bố lưu lượng cực trị và độ trễ pha: Khi bãi triều bị san lấp hoặc ngăn đê bao kín, tổng lượng nước tích lũy vào bãi trong 1 chu kỳ triều giảm từ 45–60%, lưu lượng đỉnh triều truyền qua mặt cắt hạ lưu (Nhà Bè, Soài Rạp) gia tăng từ 12% đến 18%, thời gian đạt đỉnh triều tại Phú An bị đẩy sớm hơn từ 30 đến 45 phút, làm gia tăng xung lực phá hủy bờ sông và đê bao nội thị.

Implications đa chiều

• Về mặt lý thuyết: Luận án bổ sung hoàn thiện lý thuyết lan truyền sóng triều dài trong mạng lưới sông phân nhánh nhiệt đới chịu tác động nhân sinh mạnh mẽ, chứng minh bãi triều là tham số động lực học bắt buộc phải được lượng hóa trong các phương trình cân bằng năng lượng cửa sông.
• Về phương pháp luận: Thiết lập quy trình chuẩn mực ghép nối mô hình số trị viễn thám - 1D - 2D có khả năng ứng dụng cho tất cả các đồng bằng duyên hải trũng thấp trên thế giới chịu tác động đô thị hóa nhanh (như Đồng bằng sông Hồng, Chao Phraya - Thái Lan, Ayeyarwady - Myanmar).
• Về ứng dụng thực tiễn và quy hoạch:
  • Cảnh báo trực tiếp tính bất cập của các công trình hạ tầng được thiết kế theo quy chuẩn cũ (như cống Rạch Lăng đỉnh van +1,80 m, kè Thanh Đa +2,00 m, đê bao bờ Hữu +2,20 m) khi đỉnh triều ngoại vi liên tục leo thang do mất bãi triều.
  • Cung cấp cơ sở khoa học tối hậu để TP.HCM và các tỉnh lân cận chuyển đổi giải pháp chống ngập: từ giải pháp "công trình cứng ngăn chặn hoàn toàn" (đắp đê khép kín làm mực nước ngoài sông càng dâng cao) sang giải pháp "bảo tồn và tái tạo không gian trữ triều thích ứng" (Sponge City/Nature-based Solutions).
• Về chính sách: Đề xuất bổ sung chỉ tiêu quy hoạch "Hành lang thoát và trữ triều bắt buộc" trong Luật Tài nguyên nước và Quy hoạch tổng thể TP.HCM tầm nhìn 2050; cấm tuyệt đối việc san lấp các ô trũng tự nhiên còn lại tại Cần Giờ, Nhà Bè, Bình Chánh và Củ Chi.

Limitations và Future Research

Nghiên cứu thể hiện tính khách quan học thuật khi thẳng thắn thừa nhận các giới hạn:

• Dữ liệu mốc cao độ và lún mặt đất: Luận án chưa thể tích hợp hoàn toàn số liệu lún nền liên tục của các mốc thủy văn trắc địa quốc gia do thiếu mạng lưới quan trắc lún sâu tự động; các tham số lún hiện mới chỉ dừng lại ở bình diện tham khảo từ ảnh vệ tinh vi sai PSInSAR.
• Tương tác bùn cát và biến đổi hình thái lòng dẫn: Mô hình số trị giả định lòng dẫn cứng cố định trong thời gian mô phỏng, chưa ghép nối mô hình biến hình lòng sông (morphodynamic model) dưới tác động của hiện tượng xói lở đáy sông và hoạt động khai thác cát.
• Độ phân giải 2D vùng ngập nông: Do hạn chế về tài nguyên tính toán tại thời điểm nghiên cứu, lưới tính 2D cho toàn bộ lưu vực 13.000 $\text{km}^2$ cần được tăng dày độ mịn tại các kênh rạch cấp 3 và cấp 4.

Chương trình nghiên cứu 10 năm tiếp theo (Future Research Agenda):

1. Xây dựng mô hình 3D thủy lực kết hợp động lực học hình thái (3D Hydro-morphodynamic Modeling) nhằm đánh giá đồng thời xói lở lòng dẫn, lan truyền sóng triều và bồi lắng bùn cát bãi triều.
2. Tích hợp dữ liệu lún nền InSAR thời gian thực vào mô hình thủy lực thủy triều 2D thích ứng động.
3. Nghiên cứu tối ưu hóa quy trình vận hành liên hồ chứa thượng lưu (Trị An, Dầu Tiếng, Phước Hòa) phối hợp thời gian thực với hệ thống công trình kiểm soát triều hạ lưu nhằm cắt đỉnh triều nhân tạo.
4. Lượng hóa giá trị kinh tế dịch vụ hệ sinh thái (Ecosystem Services Valuation) của bãi triều trong việc giảm nhẹ thiệt hại ngập lụt đô thị.

Tác động và ảnh hưởng

• Tác động học thuật (Academic Impact): Công trình thiết lập cột mốc học thuật quan trọng trong ngành Thủy lực và Kỹ thuật Tài nguyên nước tại Việt Nam; cung cấp nguồn trích dẫn nền tảng cho các nghiên cứu sinh, nhà khoa học nghiên cứu về biến đổi thủy văn cửa sông và ngập lụt đô thị ven biển.
• Chuyển đổi ngành công nghiệp xây dựng và tư vấn: Định hình lại tiêu chuẩn thiết kế đê kè, cống ngăn triều và cốt xây dựng dân dụng; buộc các công ty tư vấn thủy lợi và hạ tầng phải tính toán mực nước biên có xét đến kịch bản triệt tiêu bãi triều thay vì chỉ lấy mực nước dâng theo kịch bản NBD của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
• Ảnh hưởng chính sách công: Kết quả luận án đã trực tiếp đóng góp luận cứ khoa học phản biện dự án nạo vét luồng Soài Rạp, quy hoạch không gian ngập nước Khu đô thị Nam Sài Gòn, và định hình dự thảo Đề án Chống ngập thích ứng khí hậu của UBND TP.HCM.
• Lợi ích xã hội: Giúp tiết kiệm hàng nghìn tỷ đồng ngân sách nhà nước từ việc tránh phải liên tục nâng cao đỉnh đê bao một cách thụ động, đồng thời giảm thiểu rủi ro vỡ bờ bao gây thiệt hại sinh mạng và tài sản cho hàng triệu cư dân vùng ven sông.

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và Giới nghiên cứu Thủy văn - Môi trường: Tiếp cận phương pháp luận ghép nối MIKE FLOOD 1D-2D và lý thuyết tỷ lệ bề rộng trữ triều $r_b$ để phát triển các đề tài chuyên sâu.
• Giáo sư và Chuyên gia Đầu ngành: Sở hữu bộ dữ liệu thực chứng chuẩn mực và các phương trình tương quan giải tích để tham chiếu trong giảng dạy cao học và thẩm định các đồ án quốc gia.
• Kỹ sư R&D và Tư vấn Thiết kế Thủy lợi - Hạ tầng: Áp dụng công thức và bảng tra tương quan vị trí/diện tích bãi triều để xác định chính xác cao trình đỉnh công trình kiểm soát lũ triều và kích thước hồ điều hòa đô thị.
• Nhà Quản lý Quy hoạch và Cơ quan Hoạch định Chính sách (Bộ NN&PTNT, Bộ TN&MT, UBND TP.HCM): Sử dụng các kịch bản lượng hóa làm căn cứ pháp lý để ban hành các quy định bảo tồn đất ngập nước và phân vùng kiểm soát xây dựng chống ngập úng.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì?

Đóng góp độc đáo nhất là việc chuẩn hóa toán học tham số tỷ lệ bề rộng bãi triều $r_b = B/(B + B_{b\tilde{a}i})$ vào hệ phương trình thủy động lực 1D-2D Saint-Venant mở rộng và thiết lập hàm suy giảm sóng triều $\beta_b$. Luận án đã mở rộng lý thuyết động lực học cửa sông của Hubert Savenije (2001, 2012) từ dạng giải tích hình lăng trụ đơn giản sang môi trường mạng lưới sông phân nhánh phức tạp, chứng minh bằng giải tích và số trị rằng bãi triều hoạt động như một thành phần tiêu tán năng lượng sóng triều và điều hòa pha chủ động chứ không đơn thuần là bề mặt ngập thụ động.

2. Đổi mới phương pháp luận so với các nghiên cứu trước đây thể hiện như thế nào?

So với các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam (thường chỉ dùng mô hình thủy lực 1D thuần túy như phần mềm KOD của GS. Nguyễn Ân Niên, VRSAP của GS. Nguyễn Như Khuê, hoặc SAL của GS. Nguyễn Tất Đắc – nơi bãi triều bị quy giản thành các nút chứa 0 chiều không có động lượng), luận án đã thực hiện bước đột phá:

• Ghép nối không gian thực 1D-2D bằng MIKE FLOOD trên nền bản đồ DEM 1/10.000 chi tiết.
• Tích hợp công nghệ giải đoán ảnh vệ tinh đa thời kỳ ENVI để xác định chính xác lịch sử biến động mặt phủ 35 năm (1980–2015), lượng hóa trực tiếp sự thay đổi dung tích trữ triều thực tế vào điều kiện biên của mô hình.

3. Phát hiện nào gây bất ngờ và có tính phản trực giác nhất?

Phát hiện bất ngờ nhất là việc chứng minh sự suy giảm diện tích bãi triều do đê bao nông nghiệp và đô thị hóa nội vùng là thủ phạm chính đẩy đỉnh triều nội đồng tăng vọt từ 15–28 cm, áp đảo hoàn toàn tác động của nước biển dâng từ ngoài khơi (trạm Vũng Tàu chỉ tăng 0,45 cm/năm trong khi Phú An tăng tới 1,21–1,40 cm/năm). Trái với nhận định phổ biến cho rằng lũ thượng nguồn xả từ hồ Trị An/Dầu Tiếng làm dâng cao mực nước đô thị, dữ liệu thực nghiệm chỉ ra lưu lượng xả lũ trung bình ngày lớn nhất giai đoạn 1980–2016 có xu thế giảm, khẳng định nguyên nhân gia tăng ngập hoàn toàn mang tính động lực học lòng dẫn hạ lưu.

4. Luận án có cung cấp quy trình tái lập nghiên cứu (Replication Protocol) hoàn chỉnh không?

Hoàn toàn đầy đủ. Luận án trình bày chi tiết trong 140 trang thuyết minh cùng 39 trang phụ lục: toàn bộ thông số hình học mạng lưới sông, hệ số nhám Manning ($n$) hiệu chỉnh cho từng phân đoạn (sông chính $n = 0,022 - 0,028$, mặt bãi $n = 0,035 - 0,060$), các bước thiết lập liên kết bên (lateral links) trong MIKE FLOOD, dữ liệu biên mực nước tại Vũng Tàu, biên lưu lượng tại Dầu Tiếng/Trị An, và quy trình xử lý dữ liệu viễn thám trên ENVI. Bất kỳ nhóm nghiên cứu độc lập nào cũng có thể tái lập hoàn toàn mô hình và kết quả thử nghiệm.

5. Lộ trình nghiên cứu 10 năm tới được phác thảo ra sao?

Lộ trình nghiên cứu 10 năm tập trung vào 3 mũi nhọn:

1. Phát triển mô hình ghép ba Hydro-Morpho-Subsidence (Thủy lực - Biến hình lòng dẫn bùn cát - Lún mặt đất 3D).
2. Xây dựng thuật toán điều khiển tối ưu hóa thời gian thực (Real-time Smart Control) vận hành đóng mở các cống kiểm soát triều lớn kết hợp hồ điều hòa bãi triều nhân tạo.
3. Chuyển giao khung đánh giá sức chịu tải thủy lực của bãi triều vào Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN) về quy hoạch không gian thoát nước đô thị ven biển.

Kết luận

1. Thiết lập cơ sở khoa học hoàn chỉnh: Luận án đã làm sáng tỏ một cách toàn diện và thuyết phục cơ chế thủy động lực học của bãi triều đối với mực nước và lưu lượng sông vùng cửa tiểu triều - bán nhật triều hạ lưu sông Sài Gòn – Đồng Nai.
2. Lượng hóa chính xác tác động nhân sinh: Chứng minh việc thu hẹp không gian bãi triều (chuyển đổi 959.000 ha đất nông nghiệp khép kín đê bao và 288.360 ha đất đô thị hóa san lấp) đã làm suy giảm khả năng phân tán sóng triều, đóng góp trực tiếp làm gia tăng đỉnh triều tại trạm Phú An từ 15 đến 28 cm trong giai đoạn 1980–2015.
3. Mở rộng lý thuyết lan truyền sóng triều: Bổ sung hệ số tỷ lệ bề rộng bãi triều $r_b$ và hàm suy giảm biên độ $\beta_b$ vào hệ phương trình Saint-Venant, giải quyết trọn vẹn bài toán truyền triều phi tuyến trong mạng lưới sông ngòi tự nhiên có bãi ngập tương tác.
4. Xây dựng bộ công cụ mô phỏng tích hợp tiên tiến: Kết hợp thành công ảnh viễn thám vệ tinh đa thời gian (ENVI) với mô hình số trị thủy lực ghép bộ 1D-2D (MIKE FLOOD), thiết lập tiêu chuẩn phương pháp luận mới cho các nghiên cứu tài nguyên nước tại Việt Nam.
5. Đề xuất hệ thống phương trình tương quan ứng dụng: Cung cấp các công thức toán học thực nghiệm xác định mối quan hệ giữa vị trí ($L$), diện tích ($F$) của bãi triều với độ giảm mực nước đỉnh triều ($\Delta Z_{max}$), đóng vai trò công cụ chỉ dẫn trực tiếp cho quy hoạch bãi trữ triều sinh thái và hồ điều hòa vùng hạ lưu.
6. Thúc đẩy chuyển dịch mô hình quản trị ngập lụt: Đặt nền móng khoa học vững chắc để chuyển đổi tư duy quy hoạch đô thị từ "chống ngập bằng đê bao khép kín triệt để" sang "thích ứng chủ động thông qua bảo tồn và hoàn trả không gian bãi triều tự nhiên", mở ra các hướng nghiên cứu liên ngành về đô thị bọt biển (Sponge City) và giải pháp dựa vào tự nhiên (Nature-based Solutions) mang tầm vóc quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. 44 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ XÂY DỰNG CÔNG CỤ NGHIÊN CỨU. CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ QUAN HỆ CỦA BÃI TRIỀU ĐẾN MỰC NƯỚC VÀ LƯU LƯỢNG. Cơ sở phân tích khoa học.

Tác động của bãi triều đến mực nước. Tác động của bãi triều đến lưu lượng. Tác động của mặt cắt lòng dẫn đến mực nước và lưu lượng. TÀI LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU.

Tài liệu địa hình. Tài liệu khí tượng thủy văn. Tài liệu sử dụng đất. Tài liệu ảnh viễn thám.

CÔNG CỤ SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU. Công cụ trong phân tích về cơ cấu sử dụng đất. Công cụ trong mô phỏng bãi triều. Xây dựng mô hình thủy lực thử nghiệm.

Xây dựng mô hình thuỷ lực cho hạ lưu sông SG-ĐN. DIỄN BIẾN SỬ DỤNG ĐẤT KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG SG-ĐN. Diễn biến sử dụng đất dựa trên tài liệu thu thập của các tỉnh. Diễn biến sử dụng đất dựa trên tài liệu phân tích ảnh vệ tinh.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2. 75 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH VỀ BIẾN ĐỘNG MỰC NƯỚC TRÊN SÔNG DỰA VÀO TÀI LIỆU THỰC ĐO. Biến động mực nước lớn nhất năm.

Biến động mực nước lớn nhất trong tháng 5. Hình dạng đường mặt nước dọc sông. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU QUY LUẬT THAY ĐỔI CỦA BÃI TRIỀU ĐẾN MỰC NƯỚC VÀ LƯU LƯỢNG DỰA TRÊN MÔ PHỎNG MÔ HÌNH THỦY LỰC THỬ NGHIỆM. Luận giải các trường hợp tính.

Kết quả nghiên cứu trường hợp mở rộng bãi triều ven sông. Kết quả nghiên cứu trường hợp thay đổi diện tích bãi triều. Kết quả nghiên cứu trường hợp thay đổi vị trí bãi triều. Kết quả nghiên cứu trường hợp thay đổi độ sâu bãi triều.

Kết quả nghiên cứu trường hợp thay đổi diện tích mặt cắt sông. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA BÃI TRIỀU ĐẾN MỰC NƯỚC VÀ LƯU LƯỢNG HẠ LƯU SÔNG SÀI GÒN – ĐỒNG NAI. Luận giải các kịch bản tính toán. Tác động của các khu sản xuất nông nghiệp thuộc hạ lưu sông SG-ĐN.

Tác động của các khu đất xây dựng thuộc hạ lưu sông SG-ĐN. Tác động tích hợp của đất xây dựng và nông nghiệp hạ lưu sông SG-ĐN. Dự báo gia tăng mực nước khi mất các bãi triều trên hạ lưu sông SG-ĐN. Dự báo gia tăng mực nước khi xét đến biến đổi khí hậu.

Tác động của việc phát triển Khu Nam Sài Gòn. Giải pháp giảm thiểu tác động của gia tăng mực nước đỉnh triều. KẾT QUẢ XÂY DỰNG TƯƠNG QUAN GIỮA DIỆN TÍCH VÀ VỊ TRÍ BÃI TRIỀU VỚI MỰC NƯỚC LỚN NHẤT TRÊN SÔNG. Luận giải các trường hợp tính toán.

Kết quả nghiên cứu phân tích. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3. 127 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 130 HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO.

133 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 134 -vi- DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU THUẬT NGỮ KHOA HỌC Ký hiệu Viết đầy đủ / Ý nghĩa Các tổ chức quốc tế và trong nước JICA Cơ quan Hợp tác quốc tế Nhật Bản NGO Tổ chức phi chính phủ UN Liên hợp quốc WB Ngân hàng thế giới MRC Ủy ban sông Mê Công Các thuật ngữ viết tắt BĐKH Biến đổi khí hậu NBD Nước biển dâng KB Kịch bản TH Trường hợp PTLT Phương trình liên tục PTĐL Phương trình động lượng KTTV Khí tượng thủy văn nnk Những người khác SG-ĐN Sài Gòn - Đồng Nai ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long TPHCM Thành Phố Hồ Chí Minh QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam Các mô hình và công cụ phân tích ENVI Phần mềm phân tích ảnh vệ tinh GIS Hệ thống thông tin địa lý MIKE 11 Phần mềm tính toán thủy lực 1 chiều (của DHI) MIKE 21 Phần mềm tính toán thủy lực 2 chiều (của DHI) MIKE FLOOD Phần mềm tính toán thủy lực kết hợp 1 và 2 chiều (của DHI) NAM Phần mềm tính toán mưa - dòng chảy (của DHI) KOD Phần mềm tính toán thủy lực (của Nguyễn Ân Niên) -vii- Ký hiệu Viết đầy đủ / Ý nghĩa VRSAP Phần mềm tính toán thủy lực (của Nguyễn Như Khuê) SAL Phần mềm tính toán thủy lực (của Nguyễn Tất Đắc) TELEMAC Phần mềm tính toán thủy lực (của Tập đoàn Điện lực Pháp) Các ký kiệu khoa học Q Lưu lượng mặt cắt q Lưu lượng đơn vị, dòng nhập lưu A Diện tích mặt cắt F Diện tích bãi triều H Độ sâu mực nước Z Cao trình mực nước ∆Z Độ giảm mực nước ix Độ dốc đáy jx Độ dốc thủy lực t Thời gian Bc Bề rộng mặt cắt sông và bãi B Bề rộng mặt cắt sông Bbãi Bề rộng mặt cắt bãi η Biên độ sóng ω Tần số góc (ω = 2π/T) c Vận tốc truyền sóng (c=L/T= ω/k) k Số sóng (k= 2π/L) T Chu kỳ sóng L Chiều dài sóng g Gia tốc trọng trường rb Tỷ lệ giữa bề rộng sông và bề rộng sông tính cả bãi triều (rb = B ) B  Bbãi βb Tỷ lệ giữa độ giảm biên độ sóng và biên độ sóng khi có bãi triều  r (βb =  ) 1 -viii- DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1-1: Hệ thống phân loại đất ngập nước của Uỷ ban sông Mê Công. 17 Bảng 3-1: Mức độ gia tăng mực nước lớn nhất năm tại các trạm thủy văn. 77 Bảng 3-2: Các kịch bản tính trong mô hình thủy lực thử nghiệm.

82 Bảng 3-3: Cơ cấu sử dụng đất thuộc khu vực Nam Sài Gòn năm 2015. 104 Bảng 3-4: Các kịch bản tính toán cho hạ lưu sông SG-ĐN. 106 Bảng 3-5: Tác động của các khu nông nghiệp đến mực nước lớn nhất tại các vị trí. 107 Bảng 3-6: Tác động của khu đất xây dựng đến mực nước lớn nhất các vị trí.

108 Bảng 3-7: Tác động của thay đổi cơ cấu sử dụng đất đến mực nước lớn nhất. 109 Bảng 3-8: Kết quả kịch bản nghiên cứu về ảnh hưởng của các khu trũng còn lại đến mực nước lớn nhất các vị trí. 112 Bảng 3-9: Các trường hợp giảm thiểu tác động của gia tăng mực nước đỉnh triều. 120 Bảng 3-10: Kết quả mực nước lớn nhất các vị trí ứng với các trường hợp tính.

122 Bảng 3-11: Quan hệ diện tích và cao độ bãi triều tại vị trí cách Phú An 15 km. 124 Bảng 3-12: Các trường hợp tính xác định tương quan giữa kích thước và vị trí bãi triều với mực nước lớn nhất trên sông. 124 Bảng 3-13: Kết quả các trường hợp tính xác định tương quan giữa kích thước và vị trí bãi triều với độ giảm mực nước lớn nhất trên sông. 125 Bảng 3-14: Kết quả các phương trình tương quan giữa kích thước và vị trí bãi triều với độ giảm mực nước lớn nhất trên sông.

127 -ix- DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 0-1: Phạm vi khu vực nghiên cứu. 4 Hình 1-1: Bản đồ lưu vực sông Đồng Nai và hạ lưu sông SG-ĐN. 8 Hình 1-2: Dạng thủy triều biển Đông. 9 Hình 1-3: Mực nước lớn nhất năm tại Phú An.

11 Hình 1-4: Các nguyên nhân gây ngập được chỉ ra trong trong các nghiên cứu trước. 12 Hình 1-5: Lưu lượng lượng trung bình ngày lớn nhất tại Trị An từ năm 1980 - 2016. 13 Hình 1-6: Lượng mưa ngày lớn nhất tại Tân Sơn Hoà từ năm 1986 - 2018. 13 Hình 1-7: Lượng mưa ngày lớn nhất tại Tân Sơn Hoà từ năm 1994 - 2015.

14 Hình 1-8: Kết quả biến dạng mặt đất theo điểm PS. 14 Hình 1-9: Các dạng bãi triều ven sông chính và sông nhánh. 19 Hình 1-10: Phân vùng đoạn sông ảnh hưởng triều - lũ sông Sài Gòn. 20 Hình 1-11: Xác định các bãi triều dựa trên bản đồ sử dụng đất năm 2015.

21 Hình 1-12: Phân bố các bãi triều tính đến năm 2015 dựa trên phân tích ảnh vệ tinh. 22 Hình 1-13: Phân bố các bãi triều tính đến năm 1980 dựa trên phân tích ảnh vệ tinh. 23 Hình 1-14: Bãi triều tự nhiên trong khu vực hạ lưu lưu vực sông SG-ĐN. 24 Hình 1-15: Minh hoạ các công trình cống hở và cống bọng bảo vệ khu sản xuất nông nghiệp vùng bờ Hữu ven sông Sài Gòn.

25 Hình 1-16: Minh họa các dự án đô thị đã và đang triển khai trên địa bàn Thành Phố Hồ Chí Minh. 26 Hình 1-17: Mực nước trong bãi và ngoài sông khi cống qua đường giao thông nhỏ. 27 Hình 1-18: Vị trí các trạm đo mực nước phía bắc vùng đồng bằng sông Rhine-Meuse. 28 Hình 1-19: Đập Zuider Zee và hồ Ijselmeer tại Hà Lan.

28 Hình 1-20: Những khu vực lên đê bao bảo vệ và san lấp từ năm 1650 đến 1968 thuộc đồng bằng sông Schelde, Hà Lan. 29 Hình 1-21: Gia tăng mực nước từ năm 1650 đến 1968 dọc sông Schelde, Hà Lan. 29 Hình 1-22: Minh họa các ký hiệu trong hệ phương trình St. 35 Hình 1-23: Minh họa các thông số của sông.

37 Hình 1-24: Vị trí bãi triều trong hệ thống sông. 40 Hình 1-25: Sơ đồ dòng chảy giữa sông và các ô ruộng trữ. 42 Hình 2-1: Mặt cắt ngang sông điển hình. 47 -x- Hình 2-2: Minh hoạ các tham số của sóng triều.

48 Hình 2-3: Minh hoạ phản xạ sóng do độ sâu thay đổi. 49 Hình 2-4: Minh hoạ bị hấp thụ sóng do bãi triều thay đổi. 51 Hình 2-5: Quan hệ giữa bề rộng bãi triều với độ giảm biên độ triều và lưu lượng đơn vị vào bãi triều. 52 Hình 2-6: Quan hệ giữa rb với độ giảm biên độ triều và lưu lượng vào bãi triều.

53 Hình 2-7: Quan hệ giữa rb với βb. 53 Hình 2-8: Bãi triều ven sông và bãi triều trong dòng nhập lưu. 54 Hình 2-9: Bản đồ cao độ số tỷ lệ 1/10.000 vùng hạ lưu SG-ĐN. 56 Hình 2-10: Mực nước thực đo tại Vũng Tàu từ năm 1980 đến năm 2018.

56 Hình 2-11: Lưu lượng thực đo tại một số trạm đo tăng cường năm 2008. 57 Hình 2-12: Minh họa ảnh vệ tinh qua các năm. 58 Hình 2-13: Phần mềm phân tích ảnh vệ tinh. 59 Hình 2-14: Mô hình thử nghiệm được xây dựng trong luận án.

60 Hình 2-15: Mặt cắt thực đo tại cửa sông Sài Gòn và Đồng Nai. 61 Hình 2-16: Mặt cắt mở rộng tại các đoạn sông trong mô hình thử nghiệm. 61 Hình 2-17: Mặt cắt mở rộng tại 1 đoạn sông tại Phú An trong mô hình thử nghiệm. 61 Hình 2-18: Bãi triều biệt lập tại một vị trí trong mô hình thử nghiệm.

62 Hình 2-19: Phân bố các trạm mưa vùng hạ lưu sông SG-ĐN .