Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nguồn tài nguyên nước mặt đóng vai trò thiết yếu đối với sự phát triển kinh tế - xã hội, là thành phần vật chất trực tiếp phục vụ sinh hoạt dân sinh, sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng và chế biến thủy hải sản, cũng như các hoạt động sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên, nguồn tài nguyên này không phải là vô tận và đang đứng trước nguy cơ suy thoái, cạn kiệt do sức ép gia tăng dân số, nhu cầu khai thác quá mức và tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu. Tại các khu vực cửa sông ven biển, nơi tiếp giáp trực tiếp với biển và đại dương, chế độ thủy văn chịu tác động phức tạp bởi động lực thủy triều kết hợp với hiện tượng nước biển dâng. Tại thành phố Hải Phòng, các cửa sông tiếp nhận dòng chảy từ hệ thống sông Hồng - sông Thái Bình đổ ra vịnh Bắc Bộ, chịu tác động sâu sắc của dao động thủy triều, làm biến đổi mạnh mẽ lưu lượng và thúc đẩy hiện tượng xâm nhập mặn sâu vào đất liền.

Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Quản lý tài nguyên và môi trường nước của sinh viên Nguyễn Văn Hướng được thực hiện nhằm giải quyết 02 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

  1. Nắm được phương pháp đánh giá biến động của nguồn nước sông.
  2. Sử dụng phương pháp để đánh giá ảnh hưởng của thủy triều đến biến động của nguồn nước mặt khu vực Hải Phòng, tập trung vào các sông Cấm và sông Văn Úc.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn rõ ràng:

  • Đối tượng nghiên cứu: Ảnh hưởng của dao động thủy triều đến biến động lưu lượng dòng chảy và nguồn tài nguyên nước mặt. Trọng tâm nghiên cứu thực nghiệm được đặt trên hai hệ thống sông chính có trạm quan trắc thủy văn liên tục là sông Cấm và sông Văn Úc, đồng thời xem xét chế độ dao động mực nước biển tại trạm hải văn Hòn Dáu.
  • Phạm vi không gian: Khu vực hạ lưu và cửa sông ven biển thành phố Hải Phòng, tập trung tại vị trí trạm thủy văn Cửa Cấm (sông Cấm), trạm thủy văn Trung Trang (sông Văn Úc) và trạm hải văn Hòn Dáu; mở rộng tham chiếu trên mạng lưới 5 sông chính gồm Bạch Đằng, Cấm, Lạch Tray, Văn Úc và Thái Bình.
  • Phạm vi thời gian: Sử dụng chuỗi số liệu quan trắc mực nước và lưu lượng nước theo giờ trong giai đoạn 20 năm (2001 - 2022); chuỗi số liệu khí hậu - hải văn nhiều năm (1958 - 2017 và 1960 - 2020); phân tích chi tiết diễn biến biến động theo chu kỳ tháng và mùa trong năm 2022.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên nền tảng tổng quan các cơ sở pháp lý và các công cụ mô hình hóa quản trị nguồn nước:

  • Khung pháp lý và thể chế: Luật Tài nguyên nước năm 1998, Luật Tài nguyên nước sửa đổi năm 2013; Nghị định số 01/2008/NĐ-CP và Nghị định số 25/2008/NĐ-CP quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn và Bộ Tài nguyên và Môi trường; Quyết định phê duyệt Chiến lược quốc gia về Tài nguyên nước đến năm 2020 (được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt năm 2006); các hoạt động hợp tác thuộc Mạng lưới Cộng tác vì Nước toàn cầu (GWP), Mạng lưới cộng tác vì nước khu vực Đông Nam Á (SEATAC - nay là SEARWP) và Mạng lưới Cộng tác vì Nước của Việt Nam (VNWP, thành lập năm 2000).
  • Mô hình và nghiên cứu tham chiếu: Tổng quan các mô hình toán quốc tế và trong nước ứng dụng trong quản lý lưu vực và cân bằng nước như River Basin Simulation Model (RIBASIM), MIKEBasin, Water Balance Model (WBalMo), MULINO–DSS, Water Evaluation and Planning System (WEAP), Delft3D, MIKE NAM và MIKE 11 (tham chiếu các nghiên cứu của McKinney, Conradt, Vũ Văn Minh, Nguyễn Thanh Sơn, Nguyễn Hoàng Minh, Viện Quy hoạch Thủy lợi).
  • Phương pháp nghiên cứu thực tế: Tác giả sử dụng phương pháp phân tích thống kê toán học để xử lý các chuỗi số liệu quan trắc thực nghiệm theo tần suất 1 giờ/lần. Phương pháp này dùng để xác định các đặc trưng lưu lượng dòng chảy trung bình ngày ($Q_{tb}$), lưu lượng tức thời cực đại, cực tiểu, tổng lượng dòng chảy theo thời gian và tỷ lệ phần trăm thời gian chiếm ưu thế giữa dòng chảy sông và dòng chảy biển. Các công thức toán học được thiết lập gồm:
    • Lưu lượng nước trung bình ngày: $$Q_{tb} = \frac{\sum_{i=1}^{24} Q_i}{24}$$ (Trong đó $Q_i$ là lưu lượng nước từng giờ, $i = 1 \div 24$)
    • Tổng lượng lưu lượng nước trong ngày: $$D_{ngày} = \sum_{i=1}^{24} Q_i \times 3600$$
    • Tổng lượng nước trong tháng: $$D_{tháng} = \sum_{i=1}^{n} D_{ngày,i}$$ (Với $n = 30$ đối với các tháng 4, 6, 9, 11; $n = 31$ đối với các tháng 1, 3, 5, 7, 8, 10, 12; $n = 28$ đối với tháng 2)
    • Tổng lưu lượng nước cả năm: $$D_{năm} = \sum_{i=1}^{12} D_{tháng,i}$$
    • Đối với các sông không có trạm đo thủy văn cố định (Bạch Đằng, Lạch Tray, Thái Bình), nghiên cứu kế thừa kết quả tính toán mô phỏng từ đề tài của TS. Vũ Duy Vĩnh và cộng sự (2021).
  • Nguồn dữ liệu: Chuỗi dữ liệu mực nước thực đo tại trạm hải văn Hòn Dáu giai đoạn 2001 - 2022; chuỗi dữ liệu lưu lượng nước sông thực đo tại trạm thủy văn Cửa Cấm (sông Cấm) và trạm thủy văn Trung Trang (sông Văn Úc) giai đoạn 2001 - 2022 với tần suất đo 1 giờ/lần do Tổng cục Khí tượng Thủy văn cung cấp.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan vấn đề và khu vực nghiên cứu

Chương 1 hệ thống hóa tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, đồng thời phân tích các điều kiện tự nhiên tại khu vực Hải Phòng:

  • Tổng quan nghiên cứu: Các nghiên cứu quốc tế (Solomon, World Bank 2017) chỉ ra sự dâng cao mực nước biển và biến đổi khí hậu làm tăng tác động của triều vào các vùng cửa sông, gây thiếu hụt nguồn nước ngọt và suy giảm chất lượng nước do xâm nhập mặn. Tại Việt Nam, tổng lượng nước mặt khoảng 830 tỷ m3 trên 108 lưu vực sông nhưng 63% lượng nước bắt nguồn từ ngoài lãnh thổ (lượng nước nội sinh chỉ chiếm 37%), phân bố thời gian không đều giữa mùa mưa và mùa khô. Các nghiên cứu ven biển về tác động của thủy triều đến biến động nguồn nước còn tương đối hạn chế.
  • Mạng lưới sông ngòi Hải Phòng: Nguồn nước mặt được cung cấp chủ yếu từ 5 sông chính thuộc hệ thống sông Thái Bình:
    • Sông Bạch Đằng: Ranh giới giữa Hải Phòng và Quảng Ninh, dài 32 km từ phà Rừng đến cửa Nam Triệu, độ dốc nhỏ, độ sâu phổ biến 5 - 15 m (vũng quay tàu và cảng sâu 15 - 20 m), đáp ứng tàu trọng tải 300 - 500 tấn.
    • Sông Cấm: Chiều dài đoạn qua Hải Phòng khoảng 37 km, bắt đầu từ ngã ba An Dương đến cửa Cấm, độ rộng 200 - 300 m (hẹp nhất 150 m gần cửa, rộng nhất hơn 400 m tại Quán Toan), độ sâu phổ biến 5 - 12 m (một số đoạn luồng cảng sâu 10 - 20 m). Hàng năm phải nạo vét từ 1,5 đến 3,0 triệu m3 bùn cát bồi lắng để duy trì luồng tàu.
    • Sông Lạch Tray: Chiều dài khoảng 35 km, nhận nước từ sông Kinh Thầy, sông Thái Bình và một phần sông Văn Úc (qua Bát Trang), đổ ra biển tại phường Hải Thành, độ sâu phổ biến 5 - 10 m (một số đoạn chỉ 4 - 7 m).
    • Sông Văn Úc: Phân lưu chính ra biển của hạ lưu sông Thái Bình, dài 57 km (đoạn qua Hải Phòng dài 33 km), bề rộng lòng sông lớn từ 400 - 600 m (đoạn rộng nhất trên 700 m, đoạn hẹp dưới 300 m). Độ sâu phổ biến 7 - 10 m; phía ngoài cửa sông nông chỉ 2 - 4 m tạo lạch hẹp gây cản trở giao thông thủy; ngược lại, phía trong sông tồn tại hố sâu lớn trên 30 m kéo dài 500 m, độ sâu cực đại đạt tới 41,5 m (tại vị trí trên ngã ba sông Mới 1 km).
    • Sông Thái Bình: Đoạn từ điểm cắt với sông Luộc ra đến cửa biển dài khoảng 31 km, là ranh giới giữa Tiên Lãng (Hải Phòng) và Thái Thụy (Thái Bình), độ sâu phổ biến từ 4 - 7 m do ít hoạt động duy tu nạo vét.
  • Đặc điểm khí hậu và chế độ triều:
    • Nhiệt độ: Trung bình 60 năm (1958 - 2017) tại trạm Hòn Dáu đạt 23,8°C và có xu hướng tăng; mùa đông lạnh nhiệt độ dưới 20°C, mùa hè dao động 27,1 - 29,1°C.
    • Lượng mưa: Lượng mưa trung bình năm đạt 1563 mm. Mùa mưa (tháng 5 - 10) có lượng mưa vượt 150 mm/tháng, đạt đỉnh vào tháng 8 (350 mm); mùa khô (tháng 12 - 4) lượng mưa nhỏ dưới 100 mm/tháng, thấp nhất vào tháng 12.
    • Chế độ gió: Chi phối bởi gió mùa Đông Bắc (vận tốc trung bình 3,2 - 3,7 m/s, hướng thịnh hành E, N, NE chiếm tần suất lần lượt 35,2%, 16,6% và 11,1%) và gió mùa Tây Nam (vận tốc trung bình 3,5 - 4,0 m/s, cực đại 20 - 25 m/s, hướng thịnh hành E, SE, SW chiếm trên 50%). Tần suất gió lặng đạt 3,77%; gió từ 2 - 6 m/s chiếm 49,02%; gió lớn trên 10 m/s chiếm 7,26%.
    • Chế độ thủy triều: Thuộc chế độ nhật triều đều điển hình, hầu hết các ngày trong tháng có 1 lần nước lớn và 1 lần nước ròng; hiện tượng bán nhật triều chỉ xuất hiện 2 - 3 ngày trong kỳ triều kém. Mỗi tháng có 2 kỳ triều cường (mỗi kỳ kéo dài 11 - 13 ngày, biên độ dao động 2,0 - 4,0 m, thông số sóng triều O1, K1 chiếm ưu thế với biên độ 70 - 90 cm) và 2 kỳ triều kém (kéo dài 3 - 4 ngày, biên độ 0,5 - 1,0 m). Mực nước trung bình thời kỳ 1985 - 2017 đạt 193 cm, xu thế tăng 2,5 mm/năm; mực nước cao nhất quan trắc được là 236 cm (ngày 31/07/2015). Thời gian triều rút dài hơn thời gian triều dâng (tại Hòn Dáu và Đồ Sơn chênh 2 giờ 16 phút; Bạch Long Vĩ chênh 1 giờ 43 phút; cửa Nam Triệu chênh 1 giờ 15 phút; cảng Hải Phòng chênh 1 giờ 05 phút).

Chương 2. Đối tượng, phương pháp nghiên cứu và nội dung thực hiện

Chương 2 mô tả chi tiết phương pháp luận xử lý số liệu thống kê dòng chảy và cấu trúc các nội dung kỹ thuật:

  • Đối tượng nghiên cứu cụ thể: Tập trung vào sự biến động lưu lượng dòng chảy chịu ảnh hưởng của triều tại trạm thủy văn Cửa Cấm (sông Cấm) và trạm thủy văn Trung Trang (sông Văn Úc), đặt trong mối liên hệ với mực nước biển đo tại trạm hải văn Hòn Dáu.
  • Phương pháp phân tích thống kê: Thu thập toàn bộ chuỗi số liệu quan trắc mực nước và lưu lượng dòng chảy từng giờ trong suốt giai đoạn 2001 - 2022. Áp dụng các thuật toán tính toán lưu lượng trung bình ngày, tổng lượng tháng, tổng lượng năm và tính tỷ lệ phần trăm thời gian xuất hiện dòng chảy thuận (nước ngọt từ sông đổ ra biển) và dòng chảy nghịch (nước mặn từ biển xâm nhập vào sông).
  • Nội dung nghiên cứu thực hiện:
    • Đánh giá hiện trạng nguồn nước mặt tại các sông chính khu vực Hải Phòng.
    • Phân tích mối quan hệ định lượng giữa dao động mực nước triều và lưu lượng nước mặt tại sông Cấm.
    • Phân tích mối quan hệ định lượng giữa dao động mực nước triều và lưu lượng nước mặt tại sông Văn Úc.

Chương 3. Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả tính toán chi tiết về tổng lượng dòng chảy và mối tương quan động lực giữa thủy triều với tài nguyên nước mặt:

  • Hiện trạng nguồn nước mặt khu vực Hải Phòng:
    • Tổng lượng nước toàn vùng (theo số liệu mô hình năm 2021): Tổng lượng nước qua 5 con sông chính đạt 54,8 tỷ m3. Sông Văn Úc chiếm tỷ trọng lớn nhất với 26,5 tỷ m3 (gần 50% tổng lượng toàn khu vực); sông Cấm đạt 14,7 tỷ m3; sông Bạch Đằng đạt 8,5 tỷ m3; sông Lạch Tray đạt 3,6 tỷ m3; sông Thái Bình đạt 1,5 tỷ m3.
    • Nguồn nước mặt sông Cấm: Giai đoạn 2001 - 2022, tổng lượng nước qua trạm Cửa Cấm biến động quanh mức 8,1 tỷ m3/năm, trung bình lưu lượng là 13... với độ lệch chuẩn trung bình khoảng 2... Riêng năm 2022, tổng lượng nước đạt 12,5 tỷ m3.
    • Nguồn nước mặt sông Văn Úc: Giai đoạn 2001 - 2022, tổng lượng nước qua trạm Trung Trang biến động quanh mức 12,1 tỷ m3/năm, trung bình lưu lượng là 17... với độ lệch chuẩn trung bình khoảng 3... Riêng năm 2022, tổng lượng nước đạt 19,0 tỷ m3.
  • Ảnh hưởng của thủy triều đến nguồn nước mặt sông Cấm (năm 2022):
    • Mực nước triều tại trạm Hòn Dáu thấp nhất vào tháng 3 (trung bình 195 cm), tăng dần trong tháng 4 (199 cm) và tháng 5 (203 cm), giảm nhẹ vào tháng 6 (200 cm), sau đó tăng mạnh từ tháng 7 và đạt cực đại vào tháng 10 (226 cm).
    • Lưu lượng dòng chảy sông Cấm thấp nhất vào tháng 4 (trung bình 273 m3/s), tăng dần trong tháng 5, đạt đỉnh lần thứ nhất vào tháng 6 (620 m3/s), giảm trong tháng 7 (472 m3/s), đạt đỉnh thứ hai vào tháng 8 (619 m3/s) trước khi giảm dần vào cuối năm.
    • Mối quan hệ giữa mực nước và lưu lượng: Lưu lượng đạt giá trị dương lớn nhất khi triều rút (nước ròng), có thể vượt trên 2500 m3/s trong các kỳ triều cường. Ngược lại, khi triều lên (nước lớn), lưu lượng giảm mạnh xuống mức cực tiểu hoặc chuyển sang giá trị âm (nước biển chảy ngược vào sông) với lưu lượng xâm nhập vượt trên 1500 m3/s trong kỳ triều cường. Trong kỳ triều kém, biên độ dao động thu hẹp dưới 1500 m3/s (chảy xuống) và dưới 500 m3/s (chảy vào).
    • Tỷ lệ thời gian nước sông và nước biển tại trạm Cửa Cấm: Các tháng mùa khô (tháng 1 - 4), thời gian nước sông chiếm 61 - 65%, thời gian nước biển xâm nhập chiếm 35 - 39%. Tháng 5 (đầu mùa mưa), thời gian nước sông tăng lên 74%, nước biển giảm còn 26%. Các tháng mùa mưa (tháng 6 - 9), thời gian nước sông chiếm 71 - 81%, nước biển chiếm 19 - 29%. Các tháng chuyển tiếp và mùa khô cuối năm (tháng 10 - 12), thời gian nước sông giảm xuống 63 - 65%, nước biển tăng trở lại mức 35 - 37%. Tổng hợp cả năm 2022, thời gian nước sông có thể khai thác sử dụng tại Cửa Cấm đạt 70,4%, thời gian còn lại (29,6%) bị nước biển xâm nhập.
  • Ảnh hưởng của thủy triều đến nguồn nước mặt sông Văn Úc (năm 2022):
    • Lưu lượng dòng chảy qua trạm Trung Trang thấp nhất vào tháng 4 (trung bình 320 m3/s), tăng trong tháng 5, đạt cực đại vào tháng 6 (1208 m3/s), giảm trong tháng 7 (910 m3/s) và đạt đỉnh thứ hai vào tháng 8 (1121 m3/s).
    • Quy luật tác động của triều: Trong các kỳ triều cường, lưu lượng nước sông chảy ra biển đạt trên 2000 m3/s và lưu lượng nước biển tràn vào sâu trong sông cũng đạt trên 2000 m3/s. Trong kỳ triều kém, lưu lượng chảy xuống dao động trên 2000 m3/s và chảy vào dưới 2000 m3/s.
    • Tỷ lệ thời gian nước sông và nước biển tại trạm Trung Trang: Mùa khô (tháng 1 - 4), thời gian xuất hiện nước sông đạt 58 - 62%, nước biển xâm nhập chiếm 39 - 42%. Tháng 5, thời gian nước sông đạt 74%, nước biển chiếm 26%. Mùa mưa (tháng 6 - 9), thời gian nước sông chiếm ưu thế từ 72 - 86%, nước biển giảm xuống 14 - 28%. Các tháng cuối năm (tháng 10 - 12), thời gian nước sông đạt 59 - 64%, nước biển chiếm 36 - 41%. Tổng hợp cả năm 2022, thời gian nước sông sử dụng được tại sông Văn Úc đạt 69,4%, trong khi 30,6% thời gian bị nhiễm mặn do triều dâng.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã đưa ra các kết quả định lượng cụ thể về cấu trúc nguồn nước mặt và tỷ lệ thời gian có thể khai thác nước sông tại khu vực Hải Phòng thông qua các bảng số liệu tổng hợp sau:

Bảng 1. Tổng lượng dòng chảy năm 2021 tại 5 hệ thống sông chính khu vực Hải Phòng

Hệ thống sông Chiều dài đoạn qua Hải Phòng (km) Độ sâu phổ biến (m) Tổng lượng nước năm 2021 (tỷ m3) Tỷ trọng nguồn nước (%)
Sông Văn Úc 33 (tổng 57) 7 - 10 (hố sâu tới 41,5) 26,5 48,36%
Sông Cấm 37 5 - 12 14,7 26,82%
Sông Bạch Đằng 32 5 - 15 8,5 15,51%
Sông Lạch Tray 35 5 - 10 3,6 6,57%
Sông Thái Bình 31 4 - 7 1,5 2,74%
Tổng cộng - - 54,8 100,0%

Bảng 2. Đặc trưng dòng chảy và biến động nước sông - biển năm 2022 tại sông Cấm và sông Văn Úc

Yếu tố quan trắc / Đặc trưng Trạm Cửa Cấm (Sông Cấm) Trạm Trung Trang (Sông Văn Úc)
Tổng lượng nước năm 2022 12,5 tỷ m3 19,0 tỷ m3
Lưu lượng trung bình tháng nhỏ nhất 273 m3/s (Tháng 4) 320 m3/s (Tháng 4)
Lưu lượng trung bình tháng lớn nhất 620 m3/s (Tháng 6) & 619 m3/s (Tháng 8) 1208 m3/s (Tháng 6) & 1121 m3/s (Tháng 8)
Tỷ lệ thời gian nước sông mùa khô (T1 - T4) 61% - 65% 58% - 62%
Tỷ lệ thời gian nước biển mùa khô (T1 - T4) 35% - 39% 39% - 42%
Tỷ lệ thời gian nước sông mùa mưa (T6 - T9) 71% - 81% 72% - 86%
Tỷ lệ thời gian nước biển mùa mưa (T6 - T9) 19% - 29% 14% - 28%
Tỷ lệ thời gian nước sông cả năm 2022 70,4% 69,4%
Tỷ lệ thời gian nước biển cả năm 2022 29,6% 30,6%

Đóng góp khoa học và thực tiễn của khóa luận:

  • Làm rõ quy luật tương tác nghịch đảo giữa pha triều và chiều dòng chảy: Dòng chảy sông đạt cực đại khi triều rút (nước ròng) và chuyển sang dòng chảy ngược mang nước biển vào sông khi triều dâng (nước lớn), đặc biệt gia tăng cường độ trong các kỳ triều cường.
  • Cung cấp số liệu định lượng về quỹ thời gian khai thác nguồn nước ngọt: Xác định cụ thể tỷ lệ thời gian nguồn nước mặt có thể lấy được phục vụ sinh hoạt, nông nghiệp là 70,4% tại sông Cấm và 69,4% tại sông Văn Úc trong năm 2022.
  • Bổ sung dữ liệu thực nghiệm cho nghiên cứu thủy văn hạ lưu: Khóa luận đáp ứng khoảng trống dữ liệu thực đo về tác động của thủy triều đến biến động tài nguyên nước tại vùng hạ lưu ven biển Việt Nam – lĩnh vực mà tác giả chỉ ra là còn ít được nghiên cứu sâu so với các mô hình thủy văn lưu vực thượng nguồn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận chỉ ra một số hạn chế gắn liền với phạm vi thu thập số liệu và điều kiện thực hiện:

  • Nghiên cứu chỉ đánh giá trực tiếp dựa trên chuỗi số liệu quan trắc thực tế tại 02 vị trí có trạm đo thủy văn cố định là trạm Cửa Cấm và trạm Trung Trang. Nguồn nước tại 3 con sông còn lại (Bạch Đằng, Lạch Tray, Thái Bình) hoàn toàn phải kế thừa từ kết quả mô phỏng của các nghiên cứu trước do thiếu trạm đo lưu lượng liên tục.
  • Chưa đi sâu phân tích diễn biến chi tiết của nồng độ mặn (độ muối thực đo) dọc theo chiều dài các nhánh sông tương ứng với từng pha triều cường và triều kém.
  • Hướng mở tiếp theo: Cần mở rộng thiết lập hệ thống quan trắc đồng bộ trên toàn bộ 5 hệ thống sông; kết hợp mô hình hóa động lực học dòng chảy với bài toán lan truyền chất mặn theo các kịch bản nước biển dâng và biến đổi khí hậu trong tương lai; xây dựng khung lịch trình đóng/mở cống lấy nước tự động theo pha triều cho các hệ thống thủy nông địa phương.

Giá trị tham khảo

Nội dung và dữ liệu của khóa luận mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho nhiều nhóm đối tượng:

  • Đào tạo và nghiên cứu học thuật: Cung cấp tài liệu tham khảo cho sinh viên, học viên chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Môi trường nước, Thủy văn học và Quản lý vùng bờ. Bộ công thức xử lý thống kê chuỗi số liệu lưu lượng theo giờ là quy trình chuẩn có thể áp dụng cho các đề tài nghiên cứu tương tự ở các lưu vực cửa sông ven biển khác.
  • Cơ quan quản lý và khai thác công trình thủy nông: Cung cấp cơ sở khoa học trực tiếp cho Công ty Khai thác công trình thủy lợi Hải Phòng (hệ thống Đa Độ, An Hải) trong việc xác lập lịch vận hành đóng/mở cống tiêu thoát nước và lấy nước tưới tiêu. Số liệu chỉ ra vào mùa khô (tháng 1 - 4), có tới 35% - 42% thời gian trong ngày nguồn nước bị nước biển chi phối, đòi hỏi phải tránh tuyệt đối việc lấy nước trong các thời điểm triều dâng và kỳ triều cường.
  • Quy hoạch cấp nước đô thị và công nghiệp: Cung cấp dữ liệu nền tảng về tỷ lệ khai thác an toàn nguồn nước mặt sông Cấm và sông Văn Úc, hỗ trợ các nhà máy nước thành phố lập phương án dự trữ và điều tiết nguồn nước thô trong bối cảnh mặn xâm nhập ngày càng phức tạp.

Câu hỏi thường gặp

1. Đặc điểm chế độ thủy triều tại khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng diễn ra như thế nào?
Khu vực chịu ảnh hưởng của chế độ nhật triều đều điển hình, hầu hết các ngày trong tháng xuất hiện 1 đỉnh triều (nước lớn) và 1 chân triều (nước ròng). Trong một tháng âm lịch có 2 kỳ triều cường kéo dài 11 - 13 ngày (biên độ dao động mực nước từ 2,0 đến 4,0 m) và 2 kỳ triều kém kéo dài 3 - 4 ngày (biên độ dao động 0,5 - 1,0 m). Sóng triều chủ đạo là sóng nhật triều O1 và K1 với biên độ 70 - 90 cm. Thời gian triều rút dài hơn thời gian triều dâng (tại Hòn Dáu chênh lệch 2 giờ 16 phút).

2. Sông nào giữ vai trò chủ lực cung cấp tài nguyên nước mặt cho Hải Phòng và trữ lượng là bao nhiêu?
Sông Văn Úc là sông lớn nhất và cung cấp nguồn nước mặt nhiều nhất cho khu vực Hải Phòng. Theo kết quả mô phỏng năm 2021 được trích dẫn trong khóa luận, tổng lượng nước qua 5 sông chính là 54,8 tỷ m3 thì riêng sông Văn Úc đạt 26,5 tỷ m3, chiếm gần 50% tổng lượng nước mặt toàn thành phố.

3. Mối quan hệ giữa dao động mực nước triều và lưu lượng nước sông Cấm được định lượng ra sao?
Lưu lượng nước tại trạm Cửa Cấm có mối quan hệ nghịch đảo chặt chẽ với mực nước triều. Lưu lượng nước sông chảy ra biển đạt cực đại (>2500 m3/s) khi triều rút hoặc thời điểm nước ròng. Ngược lại, khi triều lên hoặc thời điểm nước lớn, lưu lượng chuyển sang giá trị âm (nước biển xâm nhập ngược vào lòng sông) với giá trị vượt trên 1500 m3/s trong các kỳ triều cường.

4. Khả năng khai thác sử dụng nguồn nước mặt sông Cấm và sông Văn Úc thay đổi thế nào giữa mùa khô và mùa mưa?
Trong mùa khô (tháng 1 - 4), nguồn nước từ thượng nguồn về thấp, thời gian nước sông chỉ đạt 61 - 65% (sông Cấm) và 58 - 62% (sông Văn Úc), trong khi thời gian nước biển xâm nhập chiếm tới 35 - 42%. Đến mùa mưa (tháng 6 - 9), dòng chảy thượng nguồn dồi dào đẩy lùi ranh giới mặn, thời gian nước sông tăng lên 71 - 81% (sông Cấm) và 72 - 86% (sông Văn Úc), thời gian nước biển xâm nhập giảm xuống chỉ còn 14 - 29%.

5. Tổng thời gian nguồn nước mặt có thể khai thác sử dụng trong năm 2022 tại hai trạm thủy văn nghiên cứu là bao nhiêu?
Qua phân tích chuỗi số liệu quan trắc năm 2022, thời gian nước sông có thể khai thác sử dụng cho các hoạt động kinh tế - xã hội tại trạm thủy văn Cửa Cấm (sông Cấm) là 70,4% tổng thời gian trong năm. Tại trạm thủy văn Trung Trang (sông Văn Úc), tỷ lệ thời gian nước sông sử dụng được là 69,4%, thời gian còn lại (khoảng 30%) bị nước mặn xâm nhập.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Văn Hướng đã ứng dụng hiệu quả phương pháp phân tích thống kê để xử lý chuỗi số liệu quan trắc 20 năm, làm rõ bản chất biến động của nguồn tài nguyên nước mặt khu vực Hải Phòng dưới tác động của chế độ nhật triều đều. Nghiên cứu đã định lượng hóa sự phân phối dòng chảy theo các chu kỳ tháng, mùa và chứng minh rằng nguồn nước mặt tại sông Cấm và sông Văn Úc chỉ có thể khai thác an toàn trong khoảng 69,4% đến 70,4% thời gian của năm 2022. Những kết quả thực nghiệm này cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học có độ tin cậy cao, hỗ trợ thiết thực cho công tác quản lý tài nguyên nước, lập kế hoạch lấy nước tưới tiêu nông nghiệp và phòng chống xâm nhập mặn tại vùng ven biển thành phố Hải Phòng.