Tổng quan nghiên cứu

Sông Trà Khúc là lưu vực sông lớn nhất tỉnh Quảng Ngãi, với dòng chảy trung bình nhiều năm đạt khoảng 70-80 m³/s/km² và tổng lượng dòng chảy năm khoảng 6,1 tỷ m³ nước. Tuy nhiên, hiện trạng suy thoái dòng chảy và xâm nhập mặn tại vùng hạ lưu sông đang diễn biến phức tạp, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp và cấp nước sinh hoạt. Năm 2015, tình trạng xâm nhập mặn đã làm ngập úng hàng chục hecta lúa và hoa màu tại các xã ven biển huyện Tư Nghĩa và Sơn Tịnh. Với mục tiêu phân tích, đánh giá và dự báo khả năng xâm nhập mặn tại vùng hạ lưu sông Trà Khúc trong bối cảnh biến đổi khí hậu (BĐKH) và nước biển dâng (NBD), nghiên cứu tập trung xây dựng mô hình thủy lực một chiều MIKE 11 để mô phỏng các kịch bản xâm nhập mặn, từ đó đề xuất các giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng đến cấp nước. Phạm vi nghiên cứu bao gồm vùng hạ lưu từ đập Thạch Nham đến cửa Cổ Lay trên sông Trà Khúc và từ trạm thủy văn An Chỉ đến cửa Lở trên sông Vệ. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ nguồn nước, phát triển kinh tế xã hội bền vững và ứng phó hiệu quả với tác động của biến đổi khí hậu tại khu vực Nam Trung Bộ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết xâm nhập mặn: Xác định quy luật xâm nhập mặn trong vùng cửa sông, ảnh hưởng của lưu lượng dòng chảy, chế độ thủy triều và các yếu tố địa hình.
  • Mô hình thủy lực MIKE 11: Mô hình một chiều dùng để mô phỏng dòng chảy và phân bố độ mặn trong hệ thống sông, cho phép dự báo các kịch bản xâm nhập mặn dưới tác động của BĐKH và NBD.
  • Khái niệm biến đổi khí hậu và nước biển dâng: Dựa trên báo cáo đánh giá lần thứ 5 của IPCC, các kịch bản phát thải khí nhà kính và dự báo mực nước biển dâng đến năm 2100.
  • Khái niệm về dòng chảy kiệt và mùa lũ: Phân tích đặc điểm dòng chảy theo mùa, ảnh hưởng đến khả năng xâm nhập mặn.
  • Khái niệm về giải pháp công trình và phi công trình: Bao gồm các biện pháp kỹ thuật và quản lý nhằm giảm thiểu tác động của xâm nhập mặn.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sử dụng số liệu quan trắc khí tượng thủy văn từ 14 trạm trong và lân cận vùng nghiên cứu, số liệu thủy văn từ 5 trạm đo mực nước và lưu lượng, dữ liệu địa hình số cập nhật năm 2016, cùng các tài liệu về công trình thủy lợi và thủy triều.
  • Phương pháp phân tích: Áp dụng phân tích thống kê các số liệu quan trắc, đánh giá hiện trạng và xu thế biến đổi dòng chảy, độ mặn, kết hợp với mô hình thủy lực MIKE 11 để mô phỏng và dự báo xâm nhập mặn theo các kịch bản BĐKH và NBD.
  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu thu thập từ các trạm khí tượng thủy văn và thủy văn có độ tin cậy cao, đại diện cho toàn vùng hạ lưu sông Trà Khúc và sông Vệ.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý dữ liệu từ giai đoạn 1976-2014, mô phỏng các kịch bản đến năm 2030, đánh giá và đề xuất giải pháp trong giai đoạn 2020-2030.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng xâm nhập mặn: Độ mặn xâm nhập sâu nhất vào mùa khô (tháng 5-8) với mức độ mặn trung bình lớn nhất tại các vị trí cửa sông đạt trên 3‰, xâm nhập sâu vào nội địa từ 10-15 km tùy theo lưu lượng dòng chảy. Mùa kiệt năm 1982 có lưu lượng thấp nhất chỉ đạt 85,1 m³/s tại trạm Sơn Giang, tương ứng với mức xâm nhập mặn sâu nhất.
  2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nước biển dâng: Mô hình dự báo cho thấy đến năm 2030, mực nước biển dâng có thể tăng lên 30-35 cm, làm tăng độ mặn xâm nhập thêm 10-15% so với hiện trạng, đặc biệt trong các kịch bản dòng chảy kiệt giảm 75-85%.
  3. Tác động đến cấp nước và sản xuất nông nghiệp: Xâm nhập mặn làm giảm chất lượng nước cấp cho nông nghiệp và sinh hoạt, gây thiệt hại hàng chục hecta lúa và hoa màu, đặc biệt tại các xã ven biển huyện Tư Nghĩa và Sơn Tịnh. Các công trình thủy lợi hiện tại chưa đủ khả năng ngăn chặn hiệu quả xâm nhập mặn trong điều kiện BĐKH và NBD.
  4. Hiệu quả mô hình MIKE 11: Mô hình mô phỏng mực nước và độ mặn có độ chính xác cao, sai số trung bình dưới 10%, phù hợp để dự báo và đánh giá các kịch bản phát triển công trình và biến đổi khí hậu.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của xâm nhập mặn sâu là do sự suy giảm lưu lượng dòng chảy thượng nguồn, kết hợp với tác động của nước biển dâng và biến đổi khí hậu làm tăng mực nước biển và thay đổi chế độ thủy triều. So với các nghiên cứu tại đồng bằng sông Cửu Long và sông Sài Gòn, hiện tượng xâm nhập mặn tại sông Trà Khúc có tính chất tương tự nhưng mức độ ảnh hưởng tập trung nhiều hơn vào mùa kiệt do đặc điểm địa hình và lưu lượng dòng chảy nhỏ hơn. Việc mô hình hóa bằng MIKE 11 cho phép đánh giá chi tiết các kịch bản, hỗ trợ ra quyết định quản lý nguồn nước hiệu quả. Kết quả nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kết hợp giải pháp công trình và phi công trình để ứng phó với xâm nhập mặn trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và nâng cấp công trình ngăn mặn: Hoàn thiện đập Đức Lợi và các công trình kiểm soát mặn tại cửa sông, nhằm giảm độ sâu xâm nhập mặn, bảo vệ diện tích đất nông nghiệp ven biển. Thời gian thực hiện trong 5 năm tới, chủ thể là Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Quảng Ngãi.
  2. Quản lý và điều tiết dòng chảy thượng nguồn: Tăng cường phối hợp vận hành các hồ chứa thủy điện để duy trì lưu lượng dòng chảy mùa kiệt, giảm thiểu xâm nhập mặn. Thực hiện liên tục, chủ thể là Ban Quản lý các hồ chứa và Sở Tài nguyên Môi trường.
  3. Chuyển đổi cơ cấu cây trồng phù hợp: Khuyến khích chuyển đổi sang các loại cây trồng chịu mặn hoặc ít nhạy cảm với mặn tại vùng đất bị ảnh hưởng, đồng thời áp dụng kỹ thuật canh tác thích ứng. Thời gian triển khai từ 2021-2025, chủ thể là các địa phương và ngành nông nghiệp.
  4. Bảo vệ và phát triển rừng phòng hộ ven biển: Tăng cường trồng rừng ngập mặn và rừng phòng hộ để giảm xâm nhập mặn và bảo vệ hệ sinh thái ven biển. Thời gian thực hiện 5-10 năm, chủ thể là Ban Quản lý rừng phòng hộ và các tổ chức bảo vệ môi trường.
  5. Nâng cao năng lực giám sát và dự báo: Củng cố hệ thống trạm quan trắc thủy văn, khí tượng và mặn, ứng dụng công nghệ mô hình hóa hiện đại để dự báo chính xác hơn, hỗ trợ quản lý nguồn nước. Chủ thể là Tổng cục Khí tượng Thủy văn và các viện nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý nguồn nước và thủy lợi: Hỗ trợ hoạch định chính sách, quy hoạch công trình thủy lợi và quản lý vận hành hệ thống ngăn mặn hiệu quả.
  2. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành thủy văn, môi trường: Cung cấp dữ liệu, mô hình và phương pháp nghiên cứu về xâm nhập mặn và biến đổi khí hậu.
  3. Người dân và doanh nghiệp nông nghiệp vùng hạ lưu sông Trà Khúc: Hiểu rõ tác động của xâm nhập mặn, từ đó áp dụng các giải pháp canh tác phù hợp, giảm thiểu thiệt hại.
  4. Các tổ chức phát triển và chính quyền địa phương: Làm cơ sở để xây dựng các chương trình phát triển bền vững, ứng phó với biến đổi khí hậu và bảo vệ môi trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. Xâm nhập mặn là gì và tại sao nó lại quan trọng đối với vùng hạ lưu sông Trà Khúc?
    Xâm nhập mặn là hiện tượng nước biển mặn xâm nhập vào vùng cửa sông và nội địa, ảnh hưởng đến chất lượng nước ngọt. Ở Trà Khúc, xâm nhập mặn làm giảm nguồn nước sạch, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt của người dân ven biển.

  2. Biến đổi khí hậu và nước biển dâng ảnh hưởng như thế nào đến xâm nhập mặn?
    Biến đổi khí hậu làm tăng nhiệt độ và thay đổi chế độ mưa, trong khi nước biển dâng làm tăng mực nước biển, khiến xâm nhập mặn sâu hơn và kéo dài hơn, đặc biệt trong mùa kiệt.

  3. Mô hình MIKE 11 được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu này?
    MIKE 11 là mô hình thủy lực một chiều dùng để mô phỏng dòng chảy và phân bố độ mặn trong sông, giúp dự báo các kịch bản xâm nhập mặn dưới tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng.

  4. Giải pháp công trình và phi công trình khác nhau như thế nào?
    Giải pháp công trình bao gồm xây dựng đập, cống ngăn mặn; giải pháp phi công trình là các biện pháp quản lý, chuyển đổi cây trồng, bảo vệ rừng nhằm giảm thiểu tác động của xâm nhập mặn.

  5. Làm thế nào để người dân vùng hạ lưu sông Trà Khúc thích ứng với xâm nhập mặn?
    Người dân có thể chuyển đổi sang các loại cây trồng chịu mặn, áp dụng kỹ thuật canh tác thích ứng, sử dụng nguồn nước hợp lý và tham gia các chương trình bảo vệ môi trường ven biển.

Kết luận

  • Đã đánh giá và mô phỏng thành công khả năng xâm nhập mặn tại vùng hạ lưu sông Trà Khúc trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng đến năm 2030.
  • Xâm nhập mặn có xu hướng gia tăng, đặc biệt trong mùa kiệt, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến cấp nước và sản xuất nông nghiệp.
  • Mô hình MIKE 11 là công cụ hiệu quả để dự báo và hỗ trợ quản lý nguồn nước vùng cửa sông.
  • Đề xuất các giải pháp công trình và phi công trình cụ thể nhằm giảm thiểu tác động xâm nhập mặn, bảo vệ nguồn nước và phát triển bền vững.
  • Khuyến nghị triển khai các giải pháp trong giai đoạn 2020-2030, đồng thời nâng cao năng lực giám sát và dự báo để ứng phó linh hoạt với biến đổi khí hậu.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ nguồn nước và phát triển bền vững vùng hạ lưu sông Trà Khúc là cần thiết cho tương lai của cộng đồng và kinh tế địa phương.