Luận án tiến sĩ nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn và đề xuất một số giải pháp khai thác nước hợp lý cho vùng cửa sông ven biển đồng bằng sông cửu long

Luận án tiến sĩ phân tích cơ chế xâm nhập mặn và đề xuất giải pháp khai thác nước hợp lý cho vùng cửa sông ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.

• Tác giả: Đỗ Đắc Hải
• Người hướng dẫn: TS. Huỳnh Thanh Sơn
• Trường học: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam
• Chuyên ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước
• Đề tài: Nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn và đề xuất một số giải pháp khai thác nước hợp lý cho vùng cửa sông ven biển đồng bằng sông Cửu Long
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• BẢNG KÝ HIỆU KHOA HỌC CHỦ YẾU TRONG LUẬN ÁN
• MỞ ĐẦU
• 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
• 2. Mục đích nghiên cứu
• 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• 4.1. Cách tiếp cận
• 4.2. Phương pháp nghiên cứu
• 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
• 5.1. Ý nghĩa khoa học
• 5.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 6. Những đóng góp mới của luận án
• 7. Cấu trúc luận án
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về xâm nhập mặn tại đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL)
• 1.1.1. Các hướng chính xâm nhập mặn vào vùng ĐBSCL [14]
• 1.1.1.1. Vùng cửa sông Cửu Long [14]
• 1.1.1.2. Vùng bán đảo Cà Mau [14]
• 1.1.1.3. Vùng Tứ giác Long Xuyên (TGLX)
• 1.1.2. Đánh giá chung về diễn biến xâm nhập mặn tại ĐBSCL [14]
• 1.2. Tổng quan các nghiên cứu ở nước ngoài
• 1.2.1. Phân loại cửa sông
• 1.2.1.1. Một số định nghĩa và khái niệm về vùng cửa sông
• 1.2.1.2. Phân loại cửa sông theo chế độ dòng chảy (tương tác mặn, ngọt)
• 1.2.2. Tính chất của nước vùng cửa sông ven biển (phương trình trạng thái) [22]
• 1.2.3. Các yếu tố chính tác động đến cơ chế xâm nhập mặn vùng cửa sông
• 1.2.4. Các nghiên cứu liên quan đến cửa sông phân tầng hoàn toàn
• 1.2.4.1. Các đặc tính của cửa sông phân tầng (nêm mặn) [32]
• 1.2.4.2. Chuyển động khi triều lên trong cửa sông phân tầng (nêm mặn) [32]
• 1.2.4.3. Chuyển động khi triều xuống trong cửa sông phân tầng [18], [32]
• 1.2.4.4. Các nghiên cứu về mặt phân cách tại các cửa sông phân tầng [24], [27], [32], [38]
• 1.2.5. Các nghiên cứu liên quan đến cửa sông phân tầng một phần [25], [32], [40], [42], [43], [44]
• 1.2.6. Một số nghiên cứu tính toán điển hình về cơ chế xâm nhập mặn
• 1.3. Các nghiên cứu trong nước
• 1.3.1. Các nghiên cứu lý thuyết về thủy lực và xâm nhập mặn
• 1.3.2. Các nghiên cứu ứng dụng thực tế về xâm nhập mặn
• 1.3.3. Các nghiên cứu về công trình kiểm soát mặn và hớt ngọt
• 1.4. Kết luận Chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ PHÂN TẦNG VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CHO VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
• 2.1. Cơ chế cấu tạo chung của nêm mặn vùng cửa sông [17], [19], [20], [23], [34]
• 2.2. Các tham số kinh nghiệm xác định sự phân tầng cửa sông
• 2.3. Ứng dụng các tham số kinh nghiệm sơ bộ xác định cơ chế phân tầng vùng cửa sông ĐBSCL
• 2.3.1. Tính toán cho các nhánh sông dựa trên tham số Simmons (η)
• 2.3.1.1. Kết quả tính toán cho các nhánh sông
• 2.3.1.2. Đánh giá chung về kết quả tính toán sơ bộ phân tầng theo η trên các nhánh sông Cửu Long
• 2.3.2. Tính toán phân tầng theo tham số n
• 2.3.2.1. Kết quả tính toán (n) cho nhánh Định An
• 2.3.2.2. Kết quả tính toán (n) cho nhánh Trần Đề
• 2.3.2.3. Đánh giá chung cho 2 nhánh sông
• 2.3.3. Xác định các tiêu chí phù hợp cho các cửa sông ĐBSCL
• 2.4. Mô hình toán số trong nghiên cứu xâm nhập mặn
• 2.4.1. Mô hình 1 chiều (1D)
• 2.4.2. Mô hình 2 chiều (2D)
• 2.4.3. Mô hình ba chiều (3D)
• 2.5. Lựa chọn phương pháp, công cụ nghiên cứu
• 2.6. Kết luận Chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN VỀ CƠ CHẾ XÂM NHẬP MẶN TẠI VÙNG CỬA SÔNG HẬU
• 3.1. Lựa chọn mô hình và đối tượng nghiên cứu điển hình
• 3.2. Xây dựng mô hình nghiên cứu tính toán
• 3.2.1. Các số liệu đầu vào
• 3.2.1.1. Số liệu địa hình nền
• 3.2.1.2. Điều kiện biên mô hình
• 3.2.1.3. Thiết lập thông số sóng gió
• 3.2.2. Thiết lập các thông số mô hình
• 3.3. Hiệu chỉnh mô hình
• 3.3.1. Số liệu hiệu chỉnh mô hình
• 3.3.2. Kết quả hiệu chỉnh mô hình
• 3.4. Kết quả tính toán và thảo luận
• 3.4.1. Kết quả tính toán và phân tích mặn theo các thời kỳ trong mùa kiệt
• 3.4.1.1. Thời kỳ phân tích đánh giá
• 3.4.1.2. Tuyến trích xuất kết quả
• 3.4.1.3. Thời kỳ triều thấp
• 3.4.1.4. Thời kỳ triều cao
• 3.4.2. Kết quả tính toán và phân tích mặn dọc theo hai nhánh sông
• 3.4.2.1. Thời điểm phân tích kết quả
• 3.4.2.2. Đánh giá diễn biến xâm nhập mặn trong một con triều
• 3.4.2.3. Thời kỳ thủy triều kém từ ngày 2-5/3
• 3.4.2.4. Thời kỳ triều trung bình từ ngày 7-8/3
• 3.4.2.5. Thời kỳ triều cao từ ngày 10-13/3
• 3.4.2.6. Đánh giá chung về kết quả tính toán, phân tích dọc theo sông
• 3.4.3. Kết quả phân bố mặn trên mặt cắt ngang sông
• 3.4.4. Kết quả phân bố mặn theo mặt bằng theo các lớp chiều sâu
• 3.4.5. Kết quả tính toán trong trường hợp nước biển dâng mùa kiệt
• 3.4.5.1. Kết quả phân tích đánh giá cho nhánh Định An
• 3.4.5.2. Kết quả phân tích đánh giá cho nhánh Trần Đề
• 3.4.6. Kết quả tính toán cho mùa lũ
• 3.4.7. Đánh giá tác động của yếu tố địa hình tới xâm nhập mặn
• 3.5. Kết luận Chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: ĐỊNH HƯỚNG CƠ SỞ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHAI THÁC NƯỚC HỢP LÝ CHO VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
• 4.1. Khác biệt của kết quả nghiên cứu so với tính toán xâm nhập mặn hiện nay
• 4.2. Lựa chọn khả năng lấy nước theo không gian và thời gian
• 4.2.1. Lựa chọn thời điểm lấy nước
• 4.2.2. Khả năng lấy nước theo chiều dọc và chiều sâu
• 4.2.3. Lựa chọn vị trí lấy nước trên mặt bằng
• 4.2.4. Khả năng lấy nước trên mặt cắt ngang
• 4.3. Ứng dụng vào trong thiết kế, vận hành công trình
• 4.3.1. Ứng dụng vào thiết kế, nâng cấp vận hành cống kiểm soát mặn
• 4.3.2. Ứng dụng vào thiết kế trạm bơm lấy nước phục vụ sản xuất
• 4.4. Kết luận Chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHẦN PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về cơ chế xâm nhập mặn tại ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là một trong những vùng chịu ảnh hưởng nặng nề của xâm nhập mặn. Hiện tượng này không chỉ ảnh hưởng đến nguồn nước ngọt mà còn tác động đến sản xuất nông nghiệp và sinh kế của người dân. Nghiên cứu về cơ chế xâm nhập mặn tại vùng cửa sông ven biển là rất cần thiết để tìm ra các giải pháp khai thác nước hợp lý.

1.1. Đặc điểm địa lý và khí hậu của ĐBSCL

ĐBSCL có địa hình thấp, nằm gần biển, với nhiều cửa sông lớn. Khí hậu nhiệt đới gió mùa tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của nông nghiệp nhưng cũng làm gia tăng nguy cơ xâm nhập mặn trong mùa khô.

1.2. Tình hình xâm nhập mặn tại các cửa sông

Các cửa sông như Hậu, Tiền, và Cổ Chiên là những khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề nhất. Mức độ xâm nhập mặn tại đây thường xuyên vượt ngưỡng cho phép, gây khó khăn cho sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt.

II. Vấn đề và thách thức trong quản lý nước tại ĐBSCL

Quản lý nước tại ĐBSCL đang đối mặt với nhiều thách thức, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Sự gia tăng xâm nhập mặn không chỉ ảnh hưởng đến nguồn nước mà còn làm giảm năng suất cây trồng. Việc thiếu các giải pháp hiệu quả để kiểm soát xâm nhập mặn đang là một vấn đề cấp bách.

2.1. Tác động của biến đổi khí hậu đến xâm nhập mặn

Biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất và cường độ của các hiện tượng thời tiết cực đoan, dẫn đến xâm nhập mặn nghiêm trọng hơn tại ĐBSCL. Nước biển dâng cũng là một yếu tố quan trọng cần được xem xét.

2.2. Thiếu hụt nguồn nước ngọt cho sản xuất

Nhu cầu sử dụng nước ngọt cho nông nghiệp ngày càng tăng, trong khi nguồn nước ngọt lại bị xâm nhập mặn làm giảm chất lượng. Điều này đòi hỏi các giải pháp khai thác nước hiệu quả hơn.

III. Phương pháp nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn

Nghiên cứu cơ chế xâm nhập mặn tại ĐBSCL cần áp dụng các phương pháp khoa học hiện đại. Việc sử dụng mô hình toán học và các công cụ phân tích số liệu sẽ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế và mức độ xâm nhập mặn.

3.1. Mô hình toán học trong nghiên cứu

Mô hình toán học giúp mô phỏng và dự đoán diễn biến xâm nhập mặn theo thời gian. Các tham số như độ mặn, lưu lượng dòng chảy được sử dụng để xây dựng mô hình chính xác.

3.2. Phân tích số liệu thực địa

Việc thu thập và phân tích số liệu thực địa từ các trạm quan trắc sẽ cung cấp thông tin quý giá về tình hình xâm nhập mặn. Điều này giúp đánh giá chính xác hơn về tác động của xâm nhập mặn đến nguồn nước.

IV. Giải pháp khai thác nước cho vùng cửa sông ven biển

Để giảm thiểu tác động của xâm nhập mặn, cần có các giải pháp khai thác nước hợp lý. Việc xây dựng các công trình kiểm soát mặn và nâng cấp hệ thống thủy lợi là rất cần thiết.

4.1. Xây dựng công trình kiểm soát mặn

Các công trình như cống ngăn mặn và trạm bơm nước ngọt cần được đầu tư xây dựng. Điều này sẽ giúp kiểm soát xâm nhập mặn và đảm bảo nguồn nước cho sản xuất.

4.2. Nâng cấp hệ thống thủy lợi

Nâng cấp hệ thống thủy lợi hiện có sẽ giúp tăng cường khả năng cung cấp nước ngọt cho nông nghiệp. Việc này cũng giúp giảm thiểu tác động của xâm nhập mặn đến sản xuất.

V. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Các giải pháp được đề xuất cần được áp dụng thực tiễn để đánh giá hiệu quả. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở cho việc điều chỉnh các chính sách quản lý nước tại ĐBSCL.

5.1. Kết quả từ các mô hình thử nghiệm

Các mô hình thử nghiệm cho thấy khả năng kiểm soát xâm nhập mặn có thể đạt được nếu áp dụng đúng các giải pháp. Điều này sẽ giúp cải thiện chất lượng nước và tăng năng suất cây trồng.

5.2. Đánh giá hiệu quả của các giải pháp

Đánh giá hiệu quả của các giải pháp sẽ giúp xác định những phương pháp nào là khả thi nhất. Việc này cũng sẽ cung cấp thông tin cho các nhà quản lý trong việc ra quyết định.

VI. Kết luận và hướng đi tương lai cho nghiên cứu

Nghiên cứu về xâm nhập mặn và giải pháp khai thác nước cho vùng cửa sông ven biển ĐBSCL là rất cần thiết. Cần tiếp tục nghiên cứu để tìm ra các giải pháp hiệu quả hơn trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

6.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu liên tục

Nghiên cứu liên tục sẽ giúp cập nhật thông tin và điều chỉnh các giải pháp phù hợp với tình hình thực tế. Điều này là cần thiết để đảm bảo nguồn nước cho ĐBSCL trong tương lai.

6.2. Hợp tác quốc tế trong nghiên cứu

Hợp tác với các tổ chức quốc tế sẽ giúp nâng cao năng lực nghiên cứu và áp dụng các công nghệ mới trong quản lý nước. Điều này sẽ góp phần giảm thiểu tác động của xâm nhập mặn.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) giữ vị trí chiến lược trong phát triển kinh tế - xã hội và bảo đảm an ninh lương thực của Việt Nam, đóng góp khoảng 50% sản lượng lúa (trên 19 triệu tấn/năm, xuất khẩu 4–5 triệu tấn), 65% sản lượng thủy sản nuôi trồng, 60% sản lượng cá xuất khẩu và 70% sản lượng trái cây của cả nước. Tuy nhiên, do địa hình thấp trũng và nằm ở hạ lưu sông Mê Công chịu tác động trực tiếp của chế độ bán nhật triều không đều biển Đông và nhật triều biển Tây, khu vực này thường xuyên đối mặt với các hiểm họa thiên tai: ngập lũ khoảng 1,9 triệu ha vùng đầu nguồn; đất phèn và lan truyền nước chua khoảng 1,2 triệu ha; xâm nhập mặn ven biển khoảng 1,3–1,5 triệu ha (trước đây khi công trình thủy lợi chưa hoàn thiện là 2,1 triệu ha); và thiếu nước ngọt phục vụ sản xuất, sinh hoạt cho khoảng 2,1 triệu ha. Trong các năm hạn mặn 2016 và 2020, độ mặn trên 4,5‰ đã xâm nhập sâu 70–85 km tính từ cửa sông.

Khoảng trống nghiên cứu then chốt mà tác giả xác định là: các nghiên cứu và tính toán xâm nhập mặn tại ĐBSCL từ trước đến nay chủ yếu dựa trên số liệu quan trắc kết hợp mô hình thủy lực - truyền chất một chiều (1D), chỉ phản ánh giá trị nồng độ mặn trung bình trên mặt cắt ngang. Cách tiếp cận này chưa thể hiện được cấu trúc phân tầng mật độ, cơ chế hình thành và biến động của nêm mặn theo không gian ba chiều (chiều dọc, chiều ngang, chiều sâu) và thời gian theo các pha triều.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định gồm 2 mục tiêu cụ thể:

1. Xác định cơ chế xâm nhập mặn, sự hình thành phân tầng, cấu trúc, sự tồn tại và hoạt động của nêm mặn vùng cửa sông ven biển ĐBSCL trong điều kiện hiện tại và kịch bản nước biển dâng do biến đổi khí hậu.
2. Sử dụng kết quả nghiên cứu trong việc khai thác nguồn nước, dự báo nguồn nước, gia tăng khả năng lấy nước theo yêu cầu về nồng độ mặn khác nhau theo không gian (mặt bằng, chiều dọc, ngang và chiều sâu của sông), theo thời gian để chủ động phục vụ các hoạt động sản xuất liên quan tới nước và làm tiền đề đề xuất các giải pháp công trình kiểm soát mặn phù hợp cho vùng nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Các cửa sông ven biển bị xâm nhập mặn.
• Phạm vi không gian: Các cửa sông Mê Công vùng ven biển ĐBSCL, trong đó tập trung nghiên cứu chi tiết tại cửa sông Hậu qua hai phân lưu chính là nhánh Định An và nhánh Trần Đề.
• Phạm vi thời gian: Điều kiện hiện tại (tập trung chuỗi số liệu mùa kiệt các năm 2015–2016 và 2019–2020) và tương lai trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tác giả đã hệ thống hóa các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến cơ chế thủy động lực học và xâm nhập mặn vùng cửa sông ven biển:

Về phân loại cửa sông và động lực học nêm mặn quốc tế:

• Pritchard (1955) và Cameron & Pritchard (1963) phân loại cửa sông theo cấu trúc phân tầng dòng chảy và phân bố độ mặn thành: cửa sông phân tầng mạnh (highly stratified - như sông Mississippi, Columbia, Hudson, Vellar), cửa sông xáo trộn một phần (partially mixed - như sông James River, Mersey, Southampton) và cửa sông xáo trộn hoàn toàn (well-mixed / homogeneous - như sông Delaware, Raritan).
• Leeder (1984) phân loại 4 kiểu cửa sông theo tương quan cường độ thủy triều, dòng chảy sông và sóng: Kiểu A (phân tầng mạnh), Kiểu B (xáo trộn từng phần), Kiểu C (đồng nhất đứng trên mặt cắt ngang), Kiểu D (đồng nhất đứng và dọc luồng).
• Lý thuyết hai lớp và cấu trúc nêm mặn của Schijf & Schönfeld (1953), Farmer (1951), Farmer & Morgan (1953), Keulegan, và C. Prat (1999) trên sông Ebre.
• Geyer & Farmer (1989) nghiên cứu cửa sông Fraser (Canada), xác định hiện tượng bất ổn định trượt Kelvin - Helmholtz (K-H) phát triển tại mặt phân cách khi số Richardson gradient $Ri < 0,25$, ghi nhận chênh lệch độ mặn mặt - đáy đạt tới 26,0 g/l khi triều xuống.
• West & Mangat (1986), West & Shiono (1988), New và cộng sự (1986), Lewis (1996), Thorpe (1987) nghiên cứu chu kỳ xáo trộn mạnh (Intense Mixing Period - IMP) và biến đổi hệ số khuếch tán dọc tại cửa sông Tees và Tamar (Anh).
• Các nghiên cứu về mặt phân cách (front) của Largier (1993), Bowman & Iverson (1978), Turner (1973), Simpson (1987, 1997).
• Bài học kiểm soát nêm mặn thực tế trên sông Mississippi (Hoa Kỳ): xây dựng đập ngầm ngăn mặn (underwater sill) năm 1988 (đỉnh đập sâu cách mặt nước 14,1 m, dài 500 m trên khúc sông rộng 600 m, cách biển 100 km) để chặn nêm mặn xâm nhập đến thành phố New Orleans khi lưu lượng sông giảm xuống 2.831 m³/s mà vẫn bảo đảm lưu thông tàu thuyền và hệ sinh thái ven bờ.

Về các nghiên cứu trong nước tại ĐBSCL:

• Tác giả điểm lại chuỗi quan trắc và nghiên cứu của Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ, Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam từ năm 2005 đến 2020.
• Đánh giá sự thay đổi căn bản của quy luật xâm nhập mặn sau năm 2012 khi các hồ chứa thủy điện thượng nguồn sông Mê Công đi vào vận hành: mặn có xu thế xuất hiện sớm hơn khoảng 1 tháng (từ cuối tháng XII), đạt đỉnh vào tháng II đến giữa tháng III, và giảm nhanh từ cuối tháng III do dòng chảy xả tăng cường từ thượng lưu.
• Nhận diện khoảng trống: Phần lớn các nghiên cứu trong nước trước đây chỉ áp dụng mô hình 1D (trung bình mặt cắt), chưa định lượng chi tiết hiện tượng phân tầng và cấu trúc 3 chiều của nêm mặn trên các nhánh sông ĐBSCL để tối ưu hóa việc lấy nước ngọt tầng mặt. Luận án đặt vị trí nghiên cứu vào việc giải quyết khoảng trống này bằng cách kết hợp tham số kinh nghiệm và mô hình 3D (MIKE 3).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên các cơ sở lý thuyết thủy động lực học vùng cửa sông:

• Phương trình trạng thái khối lượng riêng của nước: Khối lượng riêng $\rho$ phụ thuộc vào nhiệt độ ($T$), độ mặn ($S$ hay nồng độ chất rắn hòa tan $C_{SL}$) và nồng độ chất rắn lơ lửng ($C_{SS}$) theo công thức Gill (1982) và Standard Methods (1992): $$\rho = \rho_T + \sigma_s + \sigma_{ss}$$ trong đó $\rho_T$ là khối lượng riêng của nước tinh khiết, $\sigma_s$ là biến thiên mật độ do độ mặn, và $\sigma_{ss}$ là biến thiên do phù sa lơ lửng.
• Các tiêu chí xác định khả năng phân tầng:
  1. Tham số Simmons cải tiến của GS.TSKH Nguyễn Ân Niên: $\eta = W^+ / W^-$, trong đó $W^+$ là tổng lượng dòng chảy sông trong một pha triều xuống, $W^-$ là lượng dòng chảy ngược (dòng triều) trong pha triều lên.
  2. Tham số phân tầng theo D. Pritchard: $n = (S_{bot} - S_{surf}) / S_m$, với $S_{bot}$ là độ mặn tầng đáy, $S_{surf}$ là độ mặn tầng mặt, $S_m$ là độ mặn trung bình cột nước.
  3. Các đặc trưng thủy lực: Số Froude mật độ ($Fr$), số Reynolds ($R$), số Richardson gradient ($Ri$) và số Richardson đáy ($Ri_B$), hệ số cửa sông Abraham ($E_p$).

Phương pháp nghiên cứu thực hiện:

• Phương pháp kế thừa và thu thập: Thu thập dữ liệu địa hình đáy sông, mạng lưới sông rạch, chuỗi số liệu thủy văn mực nước, lưu lượng và mặn từ mạng lưới quan trắc của Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam. Dữ liệu trường gió theo hai thành phần $U, V$ được trích xuất từ nguồn tái phân tích khí hậu toàn cầu CFSR (Climate Forecast System Reanalysis).
• Phương pháp đo đạc thực tế tại hiện trường: Đo đạc mặt cắt độ mặn theo chiều sâu tầng mặt, tầng giữa, tầng đáy tại các trạm dọc sông Hậu (Định An và Trần Đề) tương ứng với các pha triều lên cực đại (High Water Slack - HWS) và triều rút thấp nhất (Low Water Slack - LWS) trong đợt triều cường cuối tháng 3 đầu tháng 4 năm 2016 (ngày 31/3/2016 và 01/4/2016).
• Phương pháp mô hình toán số:
  • Ứng dụng mô hình MIKE 11 (1D) để tính toán thủy lực khung cho toàn bộ mạng lưới kênh rạch ĐBSCL.
  • Thiết lập mô hình 3 chiều MIKE 3 (3D) giải hệ phương trình Navier-Stokes phi nén và phương trình truyền chất để mô phỏng chi tiết trường vận tốc và nồng độ mặn 3D tại vùng cửa sông Hậu.
  • Đánh giá chất lượng mô hình thông qua 2 chỉ số thống kê tiêu chuẩn: hệ số tương quan ($R^2$) và hệ số hiệu quả Nash-Sutcliffe ($NSE$).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Chương 1 trình bày khái quát về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội vùng ĐBSCL và diễn biến xâm nhập mặn qua các thời kỳ. Tác giả phân tích 3 vùng xâm nhập mặn chính: vùng cửa sông Cửu Long, vùng Bán đảo Cà Mau và vùng Tứ giác Long Xuyên.

Văn bản cung cấp số liệu tổng hợp chiều sâu xâm nhập mặn ranh 4 g/l lớn nhất trong mùa kiệt các năm 2016, 2020 so với trung bình nhiều năm (TBNN):

Tên cửa sông / Tuyến sông	Chiều sâu XNM lớn nhất mùa khô 2019–2020 (km)	Chiều sâu XNM lớn nhất mùa khô 2015–2016 (km)	Chiều sâu XNM TBNN (km)
Vàm Cỏ Đông	94	115	75
Vàm Cỏ Tây	135	126	78
Cửa Tiểu	90	90	50
Cửa Đại	46	40	-
Hàm Luông	78 (toàn tuyến)	73	43
Cổ Chiên	68	65	44
Sông Hậu	65	60	41
Sông Cái Lớn	62	68	53

Chương này cũng tổng thuật chi tiết các lý thuyết quốc tế về phân loại cửa sông, phương trình trạng thái tỷ trọng nước biển, động lực học nêm mặn, các cơ chế trượt mặt phân cách Kelvin - Helmholtz, hiện tượng mặt phân cách (front) và bài học thực tiễn xây dựng đập ngầm kiểm soát mặn trên sông Mississippi (Hoa Kỳ).

Chương 2: Các nghiên cứu cơ chế phân tầng vùng cửa sông ven biển và khả năng áp dụng cho vùng Đồng bằng sông Cửu Long

Chương 2 tập trung tính toán thực nghiệm các tham số kinh nghiệm phân tầng trên 7 nhánh sông chính của hệ thống sông Cửu Long: Cửa Tiểu, Cửa Đại, Hàm Luông, Cổ Chiên, Cung Hầu, Định An và Trần Đề.

Các kết quả tính toán chính gồm:

• Tính toán tham số Simmons cải tiến $\eta = W^+ / W^-$: Kết quả cho thấy giá trị $\eta$ biến thiên mạnh giữa các thời kỳ triều (triều kém, triều trung bình, triều cường). Vào thời kỳ triều cường, $\eta$ giảm thấp làm gia tăng xáo trộn; ngược lại trong thời kỳ triều kém và khi có dòng chảy ngọt từ thượng nguồn bổ sung, $\eta$ tăng cao tạo điều kiện hình thành phân tầng rõ rệt.
• Tính toán tham số phân tầng Pritchard $n = (S_{bot} - S_{surf}) / S_m$ từ số liệu đo đạc thực tế ngày 31/3/2016 và 01/4/2016 trên nhánh Định An và Trần Đề:
  • Nhánh Định An: Khi triều lên (HWS), tham số $n$ dao động phản ánh trạng thái xáo trộn một phần đến phân tầng yếu; khi triều xuống (LWS), $n$ tăng cao tại các vị trí cách cửa biển 15–35 km, thể hiện rõ sự tách biệt giữa lớp nước ngọt tầng mặt và lớp nước mặn tầng đáy.
  • Nhánh Trần Đề: Quy luật phân tầng thể hiện rõ nét tương tự, với độ mặn tầng đáy lớn hơn đáng kể so với tầng mặt trong pha triều rút.
• Kết luận chương xác định các cửa sông Cửu Long thuộc loại cửa sông phân tầng một phần (partially mixed), có cấu trúc phân tầng biến động linh hoạt theo pha triều và theo mùa, là cơ sở lý thuyết khẳng định tính khả thi của việc mô phỏng 3D và hớt nước ngọt tầng mặt.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận về cơ chế xâm nhập mặn tại vùng cửa sông Hậu

Chương 3 trình bày việc thiết lập, hiệu chỉnh, kiểm định mô hình 3D (MIKE 3) và phân tích các kết quả mô phỏng thủy lực - xâm nhập mặn tại hai nhánh Định An và Trần Đề:

1. Thiết lập và kiểm định mô hình 3D:

• Lưới tính toán 3 chiều được phân chia chi tiết, lồng ghép số liệu địa hình lòng dẫn và dải ven biển, biên lưu lượng thượng lưu từ Châu Đốc - Tân Châu, biên mực nước và mặn tại các trạm hải văn ven biển Đông, trường gió CFSR ngày 01/4/2016.
• Kết quả hiệu chuẩn và kiểm định mực nước và nồng độ mặn tại trạm Mỹ Thanh, Đại Ngãi và 6 vị trí đo đạc đồng bộ T1, T2, T3, T4, T5, T6 đạt độ tin cậy cao, với hệ số tương quan $R^2 > 0,85$ và hệ số Nash-Sutcliffe $NSE > 0,75$ (đáp ứng tiêu chuẩn mô hình thủy lực - truyền chất 3D).

2. Phân tích diễn biến không gian - thời gian của nêm mặn mùa kiệt (tháng 3/2016):

• Đánh giá theo chu kỳ triều trong tháng 3/2016:
  • Thời kỳ triều kém (ngày 2–5/3/2016): Dòng triều yếu, nêm mặn tiến chậm, ranh mặn phân tầng rõ rệt giữa mặt và đáy.
  • Thời kỳ triều trung bình (ngày 7–8/3/2016): Mặt phân cách nêm mặn dịch chuyển lên phía thượng lưu, xuất hiện chênh lệch mặn mặt - đáy rõ nét tại các thời điểm chân triều thấp (09h ngày 7/3), đỉnh triều (15h ngày 7/3) và triều rút (05h ngày 8/3).
  • Thời kỳ triều cao/triều cường (ngày 10–13/3/2016): Năng lượng sóng triều lớn đẩy mặn xâm nhập sâu nhất vào đất liền, xáo trộn mạnh ở đỉnh triều nhưng vẫn duy trì chênh lệch mặn ở pha chân triều.
• Phân tích mặt cắt ngang và các tầng sâu: Nồng độ mặn tại vùng lạch sâu tim sông luôn cao hơn vùng bãi bồi hai bên bờ; nồng độ mặn tầng mặt ($S_{surf}$) luôn nhỏ hơn tầng đáy ($S_{bot}$) từ 2–6 g/l tùy vị trí và thời điểm.
• Đánh giá kịch bản nước biển dâng và mùa lũ: Mô phỏng kịch bản nước biển dâng cho thấy nêm mặn xâm nhập sâu hơn về phía thượng lưu thêm 3–7 km; trong khi ở mùa lũ (tháng 10/2015), lưu lượng nước ngọt lớn đẩy toàn bộ nêm mặn ra sát mép biển ngoài cửa sông.

Chương 4: Định hướng cơ sở đề xuất giải pháp khai thác nước hợp lý cho vùng cửa sông ven biển Đồng bằng sông Cửu Long

Chương 4 tổng hợp các phát hiện từ mô hình 3D để đề xuất các định hướng khai thác tài nguyên nước:

• Khác biệt then chốt so với tính toán 1D: Tính toán 1D truyền thống cho rằng khi mặt cắt đạt ranh mặn 4 g/l thì toàn bộ mặt cắt không thể lấy nước. Mô hình 3D chỉ ra rằng tại cùng một vị trí và thời điểm, lớp nước tầng mặt vẫn có độ mặn $< 1–2$ g/l hoàn toàn có thể khai thác phục vụ nông nghiệp và sinh hoạt.
• Lựa chọn không gian lấy nước:
  • Chiều sâu: Bố trí ngưỡng lấy nước ở tầng mặt nông, tránh hút nước tầng đáy có nồng độ mặn cao.
  • Mặt cắt ngang: Đặt công trình lấy nước lệch về phía ven bờ hoặc bãi nông, tránh vùng lạch sâu tập trung nêm mặn.
  • Chiều dọc: Tận dụng phân tầng mặn cho phép mở rộng phạm vi lấy nước ngọt dịch chuyển sâu hơn về phía biển từ 5–15 km so với ranh giới mặn tính theo mô hình 1D.
• Lựa chọn thời gian lấy nước: Vận hành lấy nước tập trung vào pha chân triều và đầu pha triều lên, thời điểm nước ngọt tầng mặt được tích tụ và chưa bị xáo trộn bởi dòng triều mạnh.
• Ứng dụng công trình cụ thể:
  • Thiết kế cống kiểm soát mặn có cửa van nhiều lớp hoặc cửa van "mẹ bồng con", cho phép mở tấm van tầng trên để lấy nước ngọt tầng mặt vào đồng, hoặc mở van đáy để thau chua, xả mặn tầng đáy ra ngoài.
  • Ứng dụng trạm bơm nổi di động (tương tự mô hình trạm bơm nổi Xuân Hòa, tỉnh Tiền Giang) để tự động điều chỉnh cao độ hút theo mực nước mặt, bảo đảm hút nước có độ mặn thấp nhất.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án tự xác định 3 đóng góp khoa học và thực tiễn chính:

1. Đã sử dụng thành công các tham số kinh nghiệm ($\eta, n$) để sơ bộ nhận dạng, đánh giá quy luật phân tầng mặn cho 7 nhánh sông Cửu Long theo không gian (dọc sông) và theo thời gian (các pha triều).
2. Đã thiết lập thành công mô hình toán số 3 chiều (MIKE 3), mô phỏng định lượng đặc điểm xâm nhập mặn, phân bố mặn theo các tầng sâu, cấu trúc hình học (hình dáng, kích thước, độ dốc), quá trình hình thành, tồn tại và suy thoái của nêm mặn tại 2 nhánh cửa sông Hậu (Định An và Trần Đề).
3. Đã xác lập cơ sở khoa học định hướng các giải pháp khai thác nước hợp lý cho vùng cửa sông ven biển ĐBSCL: đề xuất ý tưởng cải tiến thiết kế và quy trình vận hành cống kiểm soát mặn (cửa van tầng, van mẹ bồng con) và trạm bơm lấy nước ngọt tầng mặt phục vụ sản xuất và dân sinh.

Các kiến nghị giải pháp kỹ thuật đề xuất gồm:

• Ứng dụng công nghệ cửa van nhiều tầng cho các cống ngăn mặn ven biển nhằm chủ động hớt ngọt tầng mặt và xả mặn tầng đáy.
• Bố trí các trạm bơm nổi hoặc trạm bơm có cửa hút điều chỉnh được cao trình để lấy nước theo các khung giờ chân triều.
• Xem xét nghiên cứu ứng dụng công trình đập ngầm ngăn mặn (underwater sill) tại các vị trí lòng dẫn phù hợp để cản nêm mặn tầng đáy đi sâu vào nội đồng trong các năm kiệt hạn nghiêm trọng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Do giới hạn về nguồn lực đo đạc thực địa chuyên sâu theo chiều sâu, việc mô phỏng chi tiết 3D bằng MIKE 3 trong luận án mới chỉ tập trung thực hiện cho vùng cửa sông Hậu (hai nhánh Định An và Trần Đề), các nhánh sông Tiền mới dừng ở mức độ tính toán sơ bộ bằng tham số kinh nghiệm.
• Số liệu đo đạc thực tế phân tầng theo chiều sâu chưa bao phủ liên tục toàn bộ các mùa trong nhiều năm, chủ yếu tập trung vào các đợt triều cường mùa kiệt năm 2016.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Mở rộng phạm vi thiết lập mô hình 3D chi tiết cho toàn bộ các cửa sông thuộc hệ thống sông Tiền (Cửa Tiểu, Cửa Đại, Hàm Luông, Cổ Chiên, Cung Hầu).
• Nghiên cứu sâu hơn về tương tác giữa cấu trúc nêm mặn với quá trình vận chuyển bùn cát, lắng đọng phù sa và diễn biến hình thái lòng dẫn cửa sông.
• Nghiên cứu tính toán mô phỏng thủy lực chi tiết cấu tạo công trình đập ngầm hoặc cống van phân tầng trên mô hình vật lý và mô hình toán 3D trước khi áp dụng vào thực tế ĐBSCL.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên môn cho các đối tượng và lĩnh vực sau:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Kỹ thuật Tài nguyên nước, Thủy lực - Thủy văn, Kỹ thuật Công trình Thủy lợi: Cung cấp cơ sở lý thuyết toán học về động lực học nêm mặn, phương pháp tính toán tham số Simmons cải tiến, tham số Pritchard và quy trình thiết lập mô hình 3D (MIKE 3) trong môi trường sông ven biển chịu triều.
• Các nhà quy hoạch, kỹ sư thiết kế công trình thủy lợi: Tham khảo các thông số kỹ thuật về chênh lệch độ mặn mặt - đáy, cấu trúc mặt cắt ngang để thiết kế cao trình ngưỡng cống, kết cấu cửa van nhiều lớp, cửa van mẹ bồng con và trạm bơm nổi lấy nước tầng mặt.
• Các cơ quan quản lý nhà nước và đơn vị khai thác công trình thủy nông tại ĐBSCL: Cung cấp căn cứ khoa học để xây dựng lịch vận hành công trình lấy nước linh hoạt theo con triều và theo tầng sâu, giúp gia tăng dung lượng nước ngọt lấy được trong các đợt hạn mặn mùa khô.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án xác định các cửa sông Cửu Long thuộc loại hình cửa sông nào theo chế độ thủy động lực học?

Dựa trên các tham số phân tầng kinh nghiệm (Simmons $\eta$, Pritchard $n$) và kết quả đo đạc thực địa, luận án xác định các cửa sông Cửu Long (điển hình là cửa sông Hậu qua nhánh Định An và Trần Đề) thuộc loại cửa sông phân tầng một phần (partially mixed). Trạng thái phân tầng không cố định mà thay đổi linh hoạt: phân tầng rõ nét vào các thời điểm triều kém hoặc pha triều rút khi dòng chảy sông chiếm ưu thế, và chuyển sang trạng thái xáo trộn mạnh vào đỉnh triều cường.

2. Sự khác biệt căn bản giữa kết quả nghiên cứu mô hình 3D của luận án và phương pháp tính mặn 1D truyền thống là gì?

Mô hình 1D truyền thống chỉ tính toán ra một giá trị độ mặn trung bình trên toàn bộ mặt cắt ngang. Khi giá trị này vượt quá ngưỡng cho phép (ví dụ 4 g/l), toàn bộ mặt cắt bị coi là nhiễm mặn và công trình phải đóng cửa lấy nước. Mô hình 3D của luận án chứng minh rằng do hiện tượng phân tầng, tại cùng một vị trí mặt cắt, nồng độ mặn tầng mặt có thể thấp hơn tầng đáy từ 2–6 g/l; do đó tầng mặt vẫn duy trì được nước ngọt ($< 1–2$ g/l) đủ tiêu chuẩn khai thác.

3. Tham số Simmons cải tiến $\eta$ và tham số Pritchard $n$ được áp dụng như thế nào trong luận án?

Tham số Simmons cải tiến $\eta = W^+ / W^-$ (do GS.TSKH Nguyễn Ân Niên đề xuất) sử dụng tỷ số giữa lượng dòng chảy sông pha triều xuống ($W^+$) và dòng chảy triều ngược pha triều lên ($W^-$) để đánh giá nhanh xu thế phân tầng trên 7 nhánh sông Cửu Long. Tham số Pritchard $n = (S_{bot} - S_{surf}) / S_m$ được tính toán trực tiếp từ chuỗi số liệu đo mặn tầng mặt và tầng đáy ngày 31/3 và 01/4/2016 để xác định mức độ chênh lệch mặn theo phương đứng tại hai nhánh Định An và Trần Đề.

4. Những giải pháp công trình cụ thể nào được đề xuất từ kết quả nghiên cứu cấu trúc nêm mặn?

Luận án đề xuất 3 giải pháp kỹ thuật công trình chính: (1) Thiết kế, nâng cấp cống ngăn mặn sử dụng cửa van nhiều tầng hoặc cửa van mẹ bồng con để chủ động lấy nước ngọt tầng mặt và xả nước mặn tầng đáy; (2) Ứng dụng trạm bơm nổi di động có khả năng tự điều chỉnh cao độ phao hút bám theo lớp nước mặt ngọt; (3) Định hướng nghiên cứu xây dựng đập ngầm ngăn mặn (underwater sill) cản nêm mặn tầng đáy tương tự mô hình sông Mississippi.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Đỗ Đắc Hải đã làm rõ cơ chế thủy động lực học xâm nhập mặn và cấu trúc phân tầng nêm mặn 3 chiều tại vùng cửa sông ven biển ĐBSCL, tập trung chi tiết tại hai nhánh sông Hậu (Định An và Trần Đề). Bằng việc kết hợp giữa phân tích tham số kinh nghiệm, số liệu quan trắc thực địa theo chiều sâu và mô hình toán số 3D (MIKE 3), công trình đã khắc phục hạn chế của các mô hình 1D truyền thống. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để đề xuất các giải pháp công trình và phi công trình nhằm khai thác nước ngọt tầng mặt, nâng cao khả năng cấp nước phục vụ sản xuất nông nghiệp và dân sinh trong điều kiện hạn mặn và biến đổi khí hậu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) có một vị trí quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội và là chìa khóa trong chiến lược an ninh lương thực quốc gia và thế giới. Với tiềm năng nông nghiệp, thủy sản to lớn trong những năm qua, ĐBSCL đã luôn đóng góp khoảng 53% tổng sản lượng lương thực, 65% sản lượng thủy sản nuôi trồng và 70% trái cây của cả nước. Từ năm 2005 đến nay, ĐBSCL luôn đạt trên 19 triệu tấn lúa và lượng xuất khẩu hảng năm từ 4-5 triệu tấn.

Tuy nhiên, do vị trí địa lý ĐBSCL nằm ở hạ nguồn sông Mê Công luôn chịu ảnh hưởng của thủy triều biển Đông và biển Tây, kết hợp với địa hình tự nhiên thấp trũng do đó ĐBSCL luôn phải đối mặt với những tác động tiêu cực của điều kiện tự nhiên đến sự phát triển kinh tế xã hội. Các tác động tiêu cực của điều kiện tự nhiên đến ĐBSCL bao gồm: tác động do lũ và ngập lụt với diện tích khoảng 1,9 triệu ha vùng đầu nguồn; xâm nhập mặn vùng ven biển khoảng 1,4 triệu ha; đất phèn và sự lan truyền nước chua khoảng 1,2 triệu ha ở vùng trũng thấp; thiếu nước ngọt cho sản xuất nông nghiệp, thủy sản và sinh hoạt cho khoảng 2,1 triệu ha tại những vùng của sông ven biển, vùng xa sông gần biển (bán đảo Cà Mau); xói lở bờ sông rạch, ô nhiễm nguồn nước kể cả nước mặn và nước ngầm,…Đối với vùng của sông ven biển từ Tiền Giang đến Sóc Trăng và vùng bán đảo Cà Mau luôn chịu tác động của xâm nhập mặn. Diễn biến mặn trong khu vực khá phức tạp, độ mặn lớn nhất thường xuất hiện chủ yếu vào tháng III, IV hoặc tháng V do ảnh hưởng của thủy triều ở biển Đông, biển Tây hoặc cả hai. Ngoài ra, do lưu lượng dòng chảy từ thượng nguồn sông Mê Công đổ về ĐBSCL ngày càng có xu hướng thay đổi cũng là nhân tố chính ảnh hưởng đến tình hình xâm nhập mặn ở vùng cửa sông ven biển của ĐBSCL.

Thủy triều là yếu tố động lực, mang nước biển kèm theo độ mặn đi sâu vào đất liền, ngày càng có xu thế gia tăng do nước biển dâng (NBD), trong khi lượng nước từ thượng lưu về bị tác động bởi nhiều yếu tố liên quan đến khai thác nước phía thượng nguồn và ngày càng có những thay đổi bất thường. Bên cạnh đó, trước diễn biến của biến đổi khí hậu lượng mưa có xu thế giảm, lượng nước bị bốc hơi tăng cũng là những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xâm nhập mặn. Ngoài những yếu tố tự nhiên thì yếu tố con người cũng góp LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 2 phần không nhỏ gây ra xâm nhập mặn như khai thác và sử dụng nước ngầm quá mức để đáp ứng nhu cầu phát triển, sản xuất và đời sống ở địa phương, thay đổi mục đích sử dụng đất cũng có ảnh hưởng nhất định đến tình hình xâm nhập mặn. Xâm nhập mặn gây ra những hậu quả hết sức nặng nề, ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt, sản xuất của cả vùng ĐBSCL.

Đặc biệt, năm 2016, 2020, diễn biến xâm nhập mặn tại ĐBSCL được đánh giá nặng nề nhất trong vòng 100 năm qua. Độ mặn có xu thế đến sớm hơn, ngay từ tháng II, độ mặn đã duy trì ở mức cao và nghiêm trọng. Trên sông Tiền và sông Hậu, độ mặn là trên 4,5‰, xâm nhập sâu tới 70 km tính từ cửa sông, thậm chí có nơi lên đến 85 km (trong khi theo Trung tâm phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai thì độ mặn bằng 4,0‰ đã được coi là bị xâm nhập mặn). Nguồn: Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam Hình 1: Bản đồ xâm nhập mặn ĐBSCL mùa khô 2015-2016 Xâm nhập mặn tại vùng cửa sông có quan hệ mật thiết với chế độ thủy động lực học.

Các pha truyền mặn trong sông biểu thị sự cân bằng giữa hai dòng chảy ngược chiều nhau, với một bên là lượng nước ngọt từ đất liền đẩy mặn thoát ra cửa sông và một bên là thủy triều từ biển đưa mặn vào cùng với sự khuếch tán của nước mặn từ LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 3 nơi có nồng độ mặn cao tới nơi có nồng độ mặn thấp, tạo thành một đường quan hệ độ mặn dọc sông có dạng hàm mũ, tắt dần khi vào phía trong sông. Xâm nhập mặn cũng có dao động lên xuống ngày hai lần theo sức đẩy trôi lên xuống của dòng chảy, sóng lưu lượng triều. Khi truyền vào trong sông, hiện tượng khuếch tán đóng một vai trò quan trọng trong việc đưa mặn vào sông xa hơn và tỏa ra toàn mặt cắt sông theo không gian và thời gian. Về lý thuyết, nếu dòng chảy êm, dòng chảy phân tầng, mặn sẽ ít bị xáo trộn mà tạo thành nêm mặn theo chiều dọc sông.

Lúc này độ mặn trên một số mặt cắt bị phân tầng rõ rệt giữa trên mặt và dưới sâu, giữa dòng sông và hai bờ. Một số đo đạc cho thấy, trên các nhánh sông Cửu Long có xuất hiện sự phân tầng mặn vào một số thời điểm trong mùa kiệt. [28] Xâm nhập mặn đối với ĐBSCL là một thách thức đối với phát triển kinh tế xã hội đặc biệt là phát triển nông nghiệp. Để phục vụ khai thác và phát triển ĐBSCL, đến thời điểm hiện tại đã có nhiều nghiên cứu về xâm nhập mặn cho vùng cửa sông ven biển.

Các nghiên cứu đã được thực hiện khá sớm, ngay sau ngày thống nhất đất nước, từ những nghiên cứu ban đầu đơn giản bằng cách đo đạc, lấy mẫu giám sát đến những nghiên cứu chuyên sâu với những thiết bị, phương pháp nghiên cứu hiện đại hiện nay. Các nghiên cứu đã được ứng dụng vào thực tế sản xuất, trong công tác quy hoạch, phân vùng sản xuất, thiết kế xây dựng các công trình thủy lợi, kiểm soát xâm nhập mặn. Nghiên cứu về xâm nhập mặn được thực hiện khá nhiều và thường xuyên, tuy nhiên các nghiên cứu chuyên sâu về cơ chế xâm nhập mặn, sự xáo trộn hay phân tầng cho vùng cửa sông ven biển ĐBSCL thì còn rất hạn chế. Với mục đích đóng góp, làm phong phú và hoàn thiện hơn các nghiên cứu về mặn cho vùng cửa sông ven biển ven biển ĐBSCL, trong nghiên cứu này, nghiên cứu sinh đã tập trung nghiên cứu sâu về cơ chế xâm nhập mặn, sự hình thành phân tầng mặn (nêm mặn) tại các cửa sông Cửu Long.

Các kết quả nghiên cứu đã đánh giá được các đặc điểm của cơ chế xâm nhập mặn hoàn chỉnh hơn so với các nghiên cứu đã có và ứng dụng hiệu quả hơn trong thực tế sản xuất. Từ kết quả nghiên cứu đã đề xuất một số giải pháp khai thác nước hợp lý cho vùng cửa sông ven biển ĐBSCL. Đồng thời, với kết quả nghiên cứu này và phát triển nghiên cứu sâu hơn nữa sẽ là tiền đề để đưa ra các giải pháp hạn chế xâm nhập mặn cho hiện tại cũng như trong tương lai khi LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 xét thêm yếu tố NBD bằng các giải pháp công trình như công trình ngăn sông kiểm soát mặn, đập ngầm ngăn mặn, hố bẫy mặn, công trình lấy nước cho nông nghiệp, thủy sản…và các giải pháp phi công trình như vận hành hệ thống cửa kiểm soát mặn, hớt nước ngọt phía trên cho nông nghiệp hay lấy nước mặn tầng sâu cho nuôi thủy sản.Đồng thời các kết quả nghiên cứu của đề tài có thể hỗ trợ cho các nghiên cứu có liên quan về môi trường, hệ sinh thái, lắng đọng phù sa, bồi tụ…tại vùng cửa sông ven biển. Mục đích nghiên cứu - Xác định được cơ chế xâm nhập mặn, sự hình thành phân tầng, cấu trúc, tồn tại và hoạt động của nêm mặn vùng cửa sông ven biển ĐBSCL trong điều kiện hiện tại và nước biển dâng do biến đổi khí hậu.

- Sử dụng kết quả nghiên cứu trong việc khai thác nguồn nước, dự báo nguồn nước, gia tăng khả năng lấy nước theo yêu cầu về nồng độ mặn khác nhau theo không gian (mặt bằng, chiều dọc, ngang và chiều sâu của sông), theo thời gian để chủ động phục vụ các hoạt động sản xuất liên quan tới nước và là tiền đề để đề xuất các giải pháp công trình kiểm soát mặn phù hợp cho vùng nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: các cửa sông ven biển bị xâm nhập mặn. - Phạm vi nghiên cứu: các cửa sông Mê Công vùng ven biển (tập trung nghiên cứu chi tiết cho cửa sông Hậu (02 nhánh Định An và Trần Đề). - Thời gian nghiên cứu: Hiện tại và tương lai trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu.

Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 4. Cách tiếp cận - Tiếp cận tổng hợp: Xem khu vực nghiên cứu là một thể thống nhất trong đó các điều kiện cấu thành hệ thống gồm: điều kiện tự nhiên, địa hình, khí hậu, nước, con người, phương thức quản lý, công trình, khai thác sử dụng nguồn nước.v…, là các thành phần của hệ tương tác có quan hệ ràng buộc, tác động lẫn nhau. Để đạt được mục tiêu của luận án đòi hỏi phải xem xét tổng hợp để đưa ra các cơ sở khoa học phục vụ cho mục đích của luận án. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 - Tiếp cận thực tế: Việc điều tra thực địa, khảo sát bổ sung càng chi tiết càng nắm bắt rõ hơn, chính xác hơn đặc điểm địa hình, thủy văn từ đó xác định quy luật và diễn biến thủy lực, xâm nhập mặn các mối tương tác giữa thủy văn và xâm nhập mặn.Đối với yêu cầu nghiên cứu của đề tài các đo đạc khảo sát thực tế rất quan trọng đặc biệt là đo đạc các yếu tố về nồng độ mặn và thủy văn.

- Tiếp cận tích hợp thông tin: Để nghiên cứu tính toán đạt các kết quả tốt thì trong nghiên cứu sẽ tích hợp thông tin từ nhiều nguồn như: số liệu thực đo, các kết quả nghiên cứu, các hình ảnh viễn thám (nếu có), các thông tin thực tế thu thập thực tế từ trong cộng đồng dân cư khu vực nghiên cứu. - Tiếp cận các công nghệ tiên tiến: Trong quá trình thực hiện nghiên cứu sử dụng phương pháp đo mặn phù hợp (đo và phân tích theo chiều sâu, theo sự lên xuống của thủy triều…). Kết hợp với sử dụng các mô hình thủy lực 1 chiều, 2 chiều, 3 chiều để làm cơ sở cho việc đưa ra những chứng minh, nhận định, những đề xuất phù hợp trong nghiên cứu.