CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Xâm nhập mặn do tác động của thủy triều là loại hình thiên tai diễn ra ở hầu hết các vùng cửa sông. Trong những năm gần đây, ảnh hưởng của xâm nhập mặn ngày càng nghiêm trọng tác động lớn đến nhu cầu sản xuất và sinh hoạt. Trên thế giới và ở Việt Nam vấn đề xâm nhập mặn vùng cửa sông ảnh hưởng đến vấn đề cấp nước cho các ngành kinh tế xã hội đã được nhiều nhà khoa học và tổ chức nghiên cứu: - Nghiên cứu của các tác giả Barlow, Paul, Rechard and Eric với đề tài “Xâm nhập mặn ở các vùng ven biển Bắc Mỹ năm 2012 đã chỉ được nguyên nhân gây ra xâm nhập mặn là do việc khai thác nước ngầm và việc xây dựng các mạng lưới kênh tưới, tiêu nước.
Đồng thời cũng nêu ra được ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến tầng chứa nước, từ đó ảnh hưởng đến chất lượng của nguồn nước ngầm trong các giếng cung cấp nước. Ví dụ, ở Cape May, New Jersey, nơi khai thác nước ngầm đã hạ thấp mực nước ngầm lên đến 30 mét, xâm nhập mặn đã gây ra đóng cửa hơn 120 giếng cung cấp nước từ những năm 1940. - Nghiên cứu “Các giải pháp tiềm năng trong việc ngăn chặn việc xâm nhập mặn: giải pháp mô hình” của các tác giả Khomine, Janos và Balazs cũng đã chỉ ra việc các tầng nước ngầm ven biển đang bị ảnh hưởng nghiêm trọng do việc khai thác quá mức tầng nước ngầm nông phục vụ tưới tiêu. Việc bơm nước quá nhiều trong vài thập kỷ qua đã dẫn đến nước biển xâm nhập vào tầng nước ngầm.
Với mục đích của việc lập kế hoạch và quản lý, SEAWAT đã được sử dụng để nghiên cứu khối lượng và chất lượng nước ngầm. Các mô hình khái niệm dựa trên tài liệu thực địa và trong phòng thí nghiệm thu thập từ những năm 1960 đến năm 2003, hiệu chỉnh này cho thấy rằng việc sử dụng các giếng phun hoặc một rào cản dưới bề mặt sẽ đại diện cho phương pháp tốt để cải thiện chất lượng nước và ngăn chặn xâm nhập mặn 5 - Đề tài “Nghiên cứu giải pháp khai thác sử dụng hợp lý nguồn nước tương thích các kịch bản phát triển công trình ở thượng lưu để phòng chống hạn và xâm nhập mặn ở Đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL)”. Đề tài cấp Nhà nước mã số KC08.TS Nguyễn Quang Kim chủ nhiệm thực hiện 2007-2010. Đề tài đã đánh giá tác động của các yếu tố ở thượng lưu đến dòng chảy hiện tại và tương lai, đề xuất chiến lược phòng chống hạn hán và xâm nhập mặn ĐBSCL ứng với các kịch bản khai thác thượng lưu, đánh giá tác động của hệ thống công trình cống đập quy mô lớn ngăn cửa sông Mê Công, đề xuất các giải pháp quản lý vận hành hệ thống công trình kiểm soát dòng chảy hợp lý, hiệu quả phục vụ phát triển kinh tế xã hội ở ĐBSCL.
- Nghiên cứu phân tích mối quan hệ giữa lượng nước xả xuống sông Sài Gòn từ hồ Dầu Tiếng với hiệu quả đẩy mặn của nhóm tác giả gồm TS. Đinh Công Sản, Ths.Nguyễn Bình Dương, Ths.Phạm Đức Nghĩa thuộc Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam. Nhóm nghiên cứu đã ứng dụng mô hình Mike 11 hiệu chỉnh xâm nhập mặn trên hệ thống sông Sài Gòn từ số liệu thực đo giai đoạn 2000-2006. Trên cơ sở đó, một số kịch bản với sự tham gia xả nước của các hồ Dầu Tiếng, Trị An, Phước Hòa và nước biển dâng để xả đẩy mặn trên sông Sài Gòn đã được tính toán.
Mục tiêu của bài toán là tối ưu hóa hiệu quả đẩy mặn với sự phối hợp xả nước từ các hồ chứa thượng nguồn. - Nghiên cứu chế độ xâm nhập mặn vùng cửa sông - áp dụng cho cửa sông Thái Bình của PGS.TS Nguyễn Trung Việt thuộc Đại học Thủy lợi và Ths.Nguyễn Văn Lực thuộc Viện Khoa học Thủy lợi Miền trung và Tây Nguyên. Nghiên cứu đã dự báo diễn biễn xâm nhập mặn vùng cửa sông Thái Bình theo 2 kịch bản chưa có và có xét đến điều kiện BĐKH, nước biển dâng. Trên cơ sở đó đề xuất các giải pháp công trình, phi công trình cho việc phòng và chống xâm nhập mặn.
- Dự án quy hoạch thủy lợi đồng bằng sông Hồng, quy hoạch thủy lợi khu vực miền trung và quy hoạch thủy lợi vùng đồng bằng sông cửu long giai đoạn đến năm 2020 và định hướng đến năm 2050 trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng của nhóm tác giả thuộc Viện Quy hoạch Thủy Lợi, Viện Quy hoạch Thủy lợi 6 miền nam và Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam. Dự án đã nghiên cứu đánh giá hiện trạng thủy lợi, tác động của biển đổi khí hậu, nước biển dâng đến các vấn đề cấp nước, tiêu úng và phòng chống lũ. Từ đó xây dựng các giải pháp thủy lợi thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng. Đánh giá nhận xét và đưa ra bài học kinh nghiệm trong việc tiếp cận đề tài Trên cơ sở các nghiên cứu về vấn đề xâm nhập mặn, cho thấy: - Xâm nhập mặn vùng cửa sông biến động phức tạp theo không gian và thời gian.
- Diễn biến xâm nhập mặn vùng cửa sông phụ thuộc nhiều yếu tố, trong đó chủ yếu là do ảnh hưởng trực tiếp của thủy triều, lưu lượng vào mùa kiệt khu vực thượng nguồn đổ về hạ du và nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực sông. - Xâm nhập mặn có tác động trực tiếp đến các công trình lấy nước, ảnh hưởng đến sản xuất các ngành dùng nước và nhu cầu sinh hoạt của người dân trong khu vực. Vì vậy để dự báo và có những giải pháp chống xâm nhập mặn hiệu quả, bền vững cho vùng Bắc sông Mã, cần tập trung nghiên cứu các vần đề sau: - Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội vùng nghiên cứu. - Chế độ thủy triều, thủy lực vùng cửa sông.
- Lưu lượng xả trong mùa kiệt các hồ chứa thượng nguồn. - Nhu cầu sử dụng nước trong khu vực. - Hiện trạng công trình cấp nước, công trình ngăn mặn vùng nghiên cứu. 7 CHƯƠNG II: KHÁI QUÁT VÙNG NGHIÊN CỨU 2.
Đặc điểm tự nhiên vùng nghiên cứu 2. Giới hạn vùng nghiên cứu Vùng nghiên cứu nằm ở 20o10’ vĩ độ Bắc; 105o45’ kinh độ Đông là vùng đồng bằng châu thổ phía Bắc hạ du sông Mã. Bao gồm 5 huyện, thị: Hoằng Hoá, Hậu Lộc, Hà Trung, Nga Sơn và thị xã Bỉm Sơn của tỉnh Thanh Hoá. - Phía Bắc giáp tỉnh Ninh Bình.
- Phía Đông là Biển Đông. - Phía Tây giáp huyện Thạch Thành tỉnh Thanh Hóa. - Và phía Nam được giới hạn bởi dòng chính sông Mã. Tổng diện tích tự nhiên là 83.821,2ha, dân số năm 2012 là 719.
Đặc điểm tự nhiên 2. Đặc điểm địa hình: Địa hình vùng Bắc sông Mã có thể chia làm 3 dạng địa hình chính: Địa hình đồi núi, địa hình đồng bằng và địa hình đồng bằng ven biển. - Địa hình đồi núi: Dạng địa hình này hầu hết nằm dọc theo ranh giới phía Bắc như dãy Tam Điệp, phía Tây và Tây Nam như dãy đồi Mai Lộng Khê và các vùng đồi ăn sâu vào đồng bằng. Cao độ các đồi thấp từ +100 đến +150m.
- Địa hình đồng bằng: Đây là vùng canh tác chính của vùng nghiên cứu, dạng địa hình này được chia thành các tiểu khu như sau: + Vùng Hà Trung Nga Sơn - Bỉm Sơn (Bắc sông Lèn). + Vùng Nam sông Lèn (Hoằng Hóa - Hậu Lộc), gồm có: (+) Tiểu khu Tây đường 1A và Bắc sông Ấu; (+) Tiểu khu sông Ấu gồm hầu hết diện tích của 17 xã phía Bắc Lạch Trường của huyện Hoằng Hóa; (+) Tiểu khu 10 xã Hậu Lộc ven sông Lèn, bắc sông Ấu, đông đường 1A và tây sông Trà Giang; (+) Tiểu khu Tây kênh De và Đông Trà Giang; 8 BẢN ĐỒ VÙNG BẮC SÔNG MÃ SÔNG HOẠT TX. BỈM SƠN HÀ TRUNG NGA SƠN SÔNG LÈN HẬU LỘC SÔNG LẠCH TRƯỜNG LƯU VỰC SÔNG MÃ VÙNG BẮC SÔNG MÃ SÔNG MÃ HOẰNG HÓA CỬA HỚI Hình 2.1: Phạm vi vùng Bắc sông Mã 9 + Khu phía Nam Hoằng Hoá gồm 22 xã nằm trong vùng Tam tổng. - Địa hình đồng bằng ven biển: Vùng này chạy dọc theo chiều dài bờ biển khoảng 30km, bao gồm vùng biển Nga Sơn, 8 xã ven biển của Hoàng Hoá, vùng 5 xã ven biển của Hậu Lộc.
Đặc điểm địa chất: Theo báo cáo địa chất vùng sông Lèn, báo cáo tổng quan về địa chất căn cứ vào bản đồ thổ nhưỡng có thể đánh giá như sau: - Vùng đồng bằng tích tụ bào mòn chiếm phần lớn diện tích vùng nghiên cứu. Thành phần khá phức tạp, được tạo thành từ hỗn hợp các vật liệu lục địa và biển dưới tác dụng của biển và sông, sự phân bố kém đồng chất. - Dạng cồn cát ven biển: Đất có thành phần chủ yếu là Thạch anh có lẫn chút ít vật liệu hữu cơ và vỏ sò ốc, bị phong hoá mạnh và các tác nhân sống đang lún thành đất á cát cá màu xám đen, phớt vàng tỷ lệ các hạt cát mịn cát mịn lớn hơn nhiều so với các hạt bụi sét. Đặc điểm sông ngòi: Hệ thống sông ngòi trong vùng nghiên cứu rất dày đặc, gồm các sông lớn bao bọc ngoài như sông Mã và 2 nhánh của nó là sông Lèn và sông Lạch Trường.
Ngoài ra còn có một hệ thống sông nội đồng như sông Hoạt, sông Báo Văn, sông Càn, sông Ấu, sông Trà, sông De, sông Cùng, sông Cách. Trong khu vực nghiên cứu có 4 con sông đổ trực tiếp ra biển là sông Càn, sông Lèn, sông Lạch Trường và dòng chính sông Mã. Đặc điểm các sông chính trong vùng như sau: - Sông Mã: Tiếp giáp với vùng nghiên cứu từ ngã ba Bông bao bọc phía Tây và Nam vùng nghiên cứu rồi đổ ra biển tại cửa Hới. Đoạn sông dài 34,4km, hoàn toàn mang tính chất sông đồng bằng và đồng bằng ven biển và bị ảnh mạnh của chế độ thủy triều.
Về mùa kiệt sông Mã là con sông cung cấp nguồn nước tưới chủ yếu cho vùng Bắc sông Mã bằng hệ thống trạm bơm và cống lấy nước dọc sông. - Sông Lạch Trường: Là một nhánh phân lưu lớn của sông Mã bắt nguồn từ Phương Đình chảy qua Hoằng Hoá, Hậu Lộc và đổ ra biển tại cửa Lạch Trường. Chiều dài sông khoảng 24km. Đoạn sông này hẹp và nông, về mùa kiệt hầu như không lấy được nguồn từ sông Mã, sông bị mặn hoàn toàn và chịu ảnh hưởng thuỷ 10 triều.
Về mùa lũ, một phần lượng nước từ sông Mã phân vào sông Lạch Trường và đổ ra biển tại cửa Lạch Trường.