CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Các nghiên cứu trong và ngoài nước 1.1 Các nghiên cứu ngoài nước Sự xâm nhập triều mặn được các nhà khoa học tại nhiều nước như Mỹ, Nga, Hà Lan, Nhật, Trung Quốc, Thái Lan. Các phương pháp cơ bản được thực hiện bao gồm: Thực nghiệm (dựa trên số liệu quan trắc) và Mô phỏng quá trình bằng các mô hình toán. Vấn đề tính toán và nghiên cứu triều mặn bằng mô hình đã được nhiều nhà nghiên cứu ở các nước phát triển như Mỹ, Hà Lan, Anh quan tâm từ khoảng 40-50 năm trở lại đây.
Các mô hình tính toán đều dựa trên hệ phương trình Saint - Venant, kết quả nghiên cứu đã gặp lại nhau ở nhiều mặt, mặc dù chưa phải là hoàn toàn đồng nhất. Dưới đây thống kê một số mô hình mặn thông dụng trên thế giới đã được giới thiệu trong nhiều tài liệu tham khảo: 1. Mô hình động lực cửa sông FWQA. Mô hình thời gian thuỷ triều của Lee, Harleman và Thatcher (1971).
Mô hình SALFLOW. Mô hình MIKE 11 và POM. Mô hình ISIS (Anh). Mô hình EFDC (Environmental Fluid Dynamic Code).2 Các nghiên cứu trong nước 1.3 Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn ở Việt Nam Việc nghiên cứu, tính toán xâm nhập mặn ở nước ta đã được quan tâm từ những năm 60, được đẩy nhanh vào năm 1980 khi bắt đầu triển khai dự án nghiên cứu xâm nhập mặn đồng bằng sông Cửu Long dưới sự tài trợ của Ban Thư ký Uỷ ban sông Mê Công.
Áp dụng thử nghiệm cho đồng bằng sông Cửu Long mô hình đang được ứng dụng tại Hà Lan. Các nhà khoa học Việt Nam cũng đã xây dựng thành công các mô hình thuỷ lực mạng sông kết hợp tính toán xâm nhập triều mặn như VRSAP, MEKSAL, FWQ87, SAL, SALMOD, HYDROGIS. Nhìn chung, các 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com công tình nghiên cứu của các nhà khoa học trong nước đã đặt nền móng cho vấn đề nghiên cứu mặn bằng phương pháp mô hình toán ở nước ta [2].4 Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Hồng - Đáy Có thể tổng quan một số công trình nghiên cứu điển hình dưới đây: - Các báo cáo thống kê về tình hình xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Hồng (Vi Văn Vị), Đoàn Cự Hải, Trần Thanh Xuân,. trong giai đoạn 1977-1985 (Viện Khí tượng Thuỷ văn thuộc Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn) - "Nghiên cứu xâm nhập mặn ở đồng bằng Bắc Bộ Việt Nam " cố tác giả Vi Văn Vị (Viện KTTV) - Mô hình VRSAP (Nguyễn Như Khuê) - Viện Quy hoạch Thuỷ lợi và Viện Khoa học Thuỷ lợi (Bộ NN & PTNT) trong thập kỷ 90 - Đề tài “Đánh giá đặc điểm tài nguyên nước mặt các sông chính qua tỉnh Nam Định” sử dụng mô hình MIKE 11 (Viện Thuỷ lực Đan Mạch - DHI) do Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Nam Định quản lý, Lã Thanh Hà - 2006 [2].
* Ưu điểm các nghiên cứu trên: 1. Các công trình nghiên cứu đã tạo cơ sở khoa học cho việc mô phỏng quy luật xâm nhập mặn và bước đầu phục vụ có hiệu quả trong quy hoạch hệ thống thuỷ lợi và cấp nước sinh hoạt trên một số vùng cửa sông nước ta. Kết quả mở ra khả năng sử dụng mô hình toán để giải quyết một vấn đề thực tế và tạo tiền đề cho bài toán dự báo xâm nhập mặn trên cơ sở các thử nghiệm đã có. * Tồn tại : * Xét trên phạm vi đồng bằng sông Cửu Long: - Chưa kết hợp với các mô hình thuỷ văn, thuỷ lực khác để tổ chức dự báo quá trình biên lưu lượng, độ mặn (biên trên), mực nước, độ mặn (biên dưới) trong mùa kiệt.
- Thiếu tài liệu đo đạc để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình xâm nhập mặn cho toàn mạng sông như: số liệu địa hình lòng dẫn (vừa thiếu vừa không cập nhật), số liệu hệ thống thuỷ lợi, giao thông,. nên giảm độ tin cậy của các mô hình toán. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Các phương án dự báo chủ yếu phục vụ công tác quy hoạch khai thác sử dụng đất chưa phuc vụ chỉ đạo lấy nước (quá trình giờ) cho các ngành kinh tế vùng cửa sông. Các bản tin dự báo ngày chưa thường xuyên, phạm vi dự báo mới tập trung ở các cửa sông chính, độ tin cậy chưa được đánh giá.
* Xét trên phạm vi đồng bằng sông Hồng - Đáy: - Hệ thống mạng lưới đo mặn thưa, phân bố không đều chưa phản ánh thực trạng xâm nhập mặn ở khu vực 4 cửa sông. - Các công trình nghiên cứu xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Hồng - Thái Bình không liên tục, có thời kỳ bị xem nhẹ khi cho rằng đối với đồng bằng Bắc Bộ mặn không xâm nhập vào trong đồng vì các hệ thống sông đã có đê bao bọc. - Phương pháp thực hiện chủ yếu là phương pháp thống kê. - Các mô hình xâm nhập mặn mới được áp dụng mấy năm gần đây chủ yếu để mô phỏng hiện trạng với quy mô cục bộ cho một số đoạn sông và chưa sẵn sàng cho bài toán dự báo xâm nhập mặn trên toàn mạng sông.
* Kết luận: Các nghiên cứu đã có tạo cơ sở khoa học cho công tác nghiên cứu xâm nhập mặn. Tuy nhiên, để dự báo cho khu vực đồng bằng sông Hồng - Đáy thì chưa có. Sự ra đời một phương án dự báo xâm nhập mặn phù hợp với việc sử dụng, khai thác chuỗi số liệu đã và đang có tại Đài khí tượng thủy văn khu vực đồng bằng Bắc bộ cũng như cộng tác với các đài lân cận là cần thiết.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực nghiên cứu 1.1 Vị trí địa lý Khu vực nghiên cứu ở đây là lưu vực sông Hồng - Đáy, nằm trong một phần của lưu vực sông Hồng - Thái Bình là một lưu vực sông liên quốc gia chảy qua 3 nước: Việt Nam, Trung Quốc, Lào với tổng diện tích tự nhiên là: 169. Vùng đồng bằng châu thổ sông nằm hoàn toàn trong lãnh thổ Việt Nam có diện tích ước tính khoảng 17.
Chiều dài sông Hồng trong lãnh thổ Việt Nam khoảng 328km. Phần lưu vực nằm ở Trung quốc là: 81.200km2 chiếm 48% diện tích toàn 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lưu vực; phần lưu vực nằm ở Lào là: 1.100km2 chiếm 0,7% diện tích toàn lưu vực; và phần lưu vực nằm ở Việt Nam là: 86.680km2 chiếm 51,3% diện tích lưu vực. Lưu vực sông Hồng - sông Thái Bình được giới hạn từ 20023’ đến 25030’ vĩ độ Bắc và từ 102010’ đến 107010’ kinh độ Đông. + Phía Bắc giáp lưu vực sông Trường Giang và Châu Giang của Trung Quốc.
+ Phía Tây giáp lưu vực sông Mê Kông. + Phía Nam giáp lưu vực sông Mã. + Phía Đông giáp vịnh Bắc Bộ. Địa hình lưu vực sông Hồng - Đáy Địa hình thượng nguồn sông Hồng: Địa hình lưu vực sông Hồng có hướng dốc chung từ tây bắc xuống đông nam, địa hình phần lớn là đồi núi, chia cắt mạnh, khoảng 70% diện tích ở độ cao trên 500m và khoảng 47% diện tích lưu vực ở độ cao trên 1000m.
Độ cao bình quân lưu vực khoảng 1090m. Phía tây có các dãy núi ở biên giới Việt Lào, có nhiều đỉnh cao trên 1800m. Những đỉnh núi này là đường phân nước giữa hệ thống sông Hồng với hệ thống sông Mê Kông. Đồng bằng sông Hồng - Thái Bình được tính từ Việt Trì đến cửa sông chiếm hơn 70% diện tích toàn lưu vực.
Địa hình thấp và tương đối bằng phẳng, độ cao trung bình khoảng 25m. Dọc theo các sông ở đồng bằng đều có đê chia cắt đồng bằng thành những ô tương đối độc lập. Vùng cửa sông giáp biển có nhiều cồn cát và bãi phù sa.3 Đặc điểm khí hậu lưu vực sông Hồng - Đáy Ở thượng nguồn sông Hồng thuộc địa phận Trung Quốc, mùa mưa thường bắt đầu từ tháng VI và kết thúc vào tháng VIII, tháng IX, lượng mưa giảm nhỏ, nhưng sang tháng X thì lượng mưa lại tăng quá 100mm, hình thành một đỉnh mưa phụ. Thượng nguồn lưu vực sông Nguyên thường chỉ đạt từ 550mm đến trên 700mm.
Ở vùng tiếp giáp với Việt Nam, lượng mưa năm tăng lên nhưng cũng chỉ đạt từ 1000mm đến 1300mm. Riêng khu vực thượng nguồn sông Đà, lượng mưa năm khá hơn, từ 1300mm đến 1500mm. Lượng mưa ba tháng lớn nhất thường là các tháng 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com VI, VII, VIII. Mùa khô rất ít mưa.
Lượng mưa mùa khô chỉ chiếm không đầy 10% lượng trong năm. Đồng bằng châu thổ sông Hồng giáp biển. Mùa mưa ở đồng bằng thường từ tháng V đến tháng X tập chung tới 85% lượng mưa năm - tháng VIII là tháng thường có lượng mưa lớn nhất đạt từ 300 đến trên 400mm. Lượng mưa tháng lớn nhất là 569mm.
Trong mùa ít mưa, từ tháng XI đến tháng IV, lượng mưa chỉ chiếm xấp xỉ 15% lượng trong năm. Toàn lưu vực sông Hồng nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa với mùa đông lạnh, khô, ít mưa và mùa hè nóng ẩm mưa nhiều, chịu tác động của cơ chế gió mùa Đông Nam Á với hai mùa gió: Gió mùa Đông và gió mùa Hạ. Gió mùa Đông bị chi phối bởi không khí cực đới và không khí biển Đông và biến tính. Gió mùa Hạ bị chi phối bởi ba đới không khí: + Không khí nhiệt đới biển Bắc Ấn Độ (gió Tây Nam) + Không khí xích đạo (gió Nam) + Không khí biển Thái Bình Dương (gió Đông Nam).4 Mạng lưới sông suối và đặc điểm thủy văn Hệ thống sông Hồng - Thái Bình lớn nhất miền Bắc và chịu ảnh hưởng của việc khai thác, sử dụng nước ở phần lưu vực thuộc Trung Quốc.
Sông Hồng, khi chảy vào vùng đồng bằng châu thổ được phân thành nhiều phân lưu, nhưng do các tác động của con người sau nhiều năm, các sông này không còn liên hệ trực tiếp với sông Hồng nữa. Sông Hồng được nối với sông Thái Bình qua sông Đuống và sông Luộc. Hai sông này là nguồn cung cấp nước quan trọng cho hạ lưu sông Thái Bình và cũng chính vì vậy, nguồn nước lưu vực sông Hồng khi về đến đồng bằng được phân phối lại một cách tự nhiên cho toàn đồng bằng. Do đó, nguồn nước về các tỉnh cuối nguồn phía hạ lưu sông Hồng, như Nam Định, Thái Bình chịu ảnh hưởng lớn của việc phân chia tự nhiên nguồn nước từ sông Hồng sang sông Đuống, sông Luộc, nhất là vào mùa kiệt, song được giảm lũ rất rõ rệt vào các trận lũ lớn.
12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.