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 luanvanchat@agmail.com 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 luanvanchat@agmail.com 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 luanvanchat@agmail.com 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 luanvanchat@agmail.com 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.
