ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BAN QUẢN LÝ DỰ ÁN 11-P04-VIE

-----------------

Dự án

NGHIÊN CỨU THUỶ TAI DO BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN NHIỀU BÊN THAM GIA

NHẰM GIẢM THIỂU TÍNH DỄ BỊ TỔN THƯƠNG

Ở BẮC TRUNG BỘ VIỆT NAM (CPIS)

Mã số: 11.P04.VIE

(Thuộc Chương trình thí điểm hợp tác nghiên cứu

Việt Nam - Đan hạch 2012-2015)

BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN NĂM 2012-2013

Nội dung 1.1: Báo cáo phát triển các mô hình khuyếch tán độ mặn ở lưu vực sông

Nhật Lệ

Nhóm nghiên cứu: WP4

Chủ dự án: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Giám đốc dự án: GS. TS. Phan Văn Tân

Những người thực hiện:

Trưởng nhóm: PGS.TS. Trần Ngọc Anh

Các thành viên: TS. Nguyễn Hồng Quang

1

MỤC LỤC

I. MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 2

II. 1. TÌNH HÌNH HẠN HÁN VÀ XÂM NHẬP MẶN TRÊN LƯU VỰC SÔNG ... 3

1.1 Tình hình hạn hán .................................................................................................. 3

1.2 Tình hình xâm nhập mặn ...................................................................................... 4

III. 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH MIKE ..................................................... 5

IV. 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG XÂM NHẬP MẶN TRÊN LƯU

VỰC SÔNG NHẬT LỆ ............................................................................... 12

3.1 Địa hình lòng dẫn sông .......................................................................................... 12

3.2 Tài liệu khí tượng, thuỷ văn .................................................................................. 12

3.3. Biên trên của mô hình ........................................................................................... 14

3.4. Biên dưới của mô hình .......................................................................................... 14

3.5. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ......................................................................... 14

V. TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 16

2

MỞ ĐẦU

Hệ thống sông Nhật Lệ có là nguồn cung cấp nước chính và chủ yếu cho các

huyện Lệ Thủy, Quảng Ninh, Đồng Hới (Quảng Bình). Là một khu vực có nền kinh tế

phụ thuộc chủ yếu nông nghiệp, thủy sản, nhu cầu dùng nước của địa phương rất lớn,

tuy nhiên do sự phân bổ không đều về nguồn nước giữa các mùa kết hợp hiện tượng

xâm nhập mặn phía hạ lưu, vấn đề nguồn nước trở thành bài toán rất cấp thiết, đặc biệt

trong mùa kiệt.

Chuyên đề này với mục tiêu xây dựng mạng thủy lực 1 chiều để tính toán mực độ

khuếch tán độ mặn trên sông cho lưu vực sông Nhật Lệ. Chuyên đề được thực hiện

trong khuôn khổ của đề tài “Nghiên cứu thủy tai do BĐKH và xây dựng hệ thống thông

tin nhiều bên tham gia nhằm giảm thiểu tính dễ tổn thương ở Bắc trung bộ Việt Nam

(CPIS)’ Mã số 11.P04.VIE.

3

1. TÌNH HÌNH HẠN HÁN VÀ XÂM NHẬP MẶN TRÊN LƯU VỰC SÔNG

1.1 Tình hình hạn hán

Hạn hán là hiện tượng lượng mưa thiếu hụt nghiêm trọng kéo dài, làm giảm hàm

lượng ẩm trong không khí và hàm lượng nước trong đất, làm suy kiệt dòng chảy sông

suối, hạ thấp mực nước ao hồ, mực nước trong các tầng chứa nước dưới đất gây ảnh

hưởng xấu đến sự sinh trưởng của cây trồng, làm môi trường suy thoái gây đói nghèo

dịch bệnh...

Nguyên nhân gây ra hạn hán có nhiều song tập trung chủ yếu là 2 nguyên nhân

chính:

Nguyên nhân khách quan: Do khí hậu thời tiết bất thường gây nên lượng mưa

thường xuyên ít ỏi hoặc nhất thời thiếu hụt.

- Mưa rất ít, lượng mưa không đáng kể trong thời gian dài hầu như quanh năm,

đây là tình trạng phổ biến trên các vùng khô hạn và bán khô hạn. Lượng mưa trong

khoảng thời gian dài đáng kể thấp hơn rõ rệt mức trung bình nhiều năm cùng kỳ. Tình

trạng này có thể xảy ra trên hầu khắp các vùng, kể cả vùng mưa nhiều.

- Mưa không ít lắm, nhưng trong một thời gian nhất định trước đó không mưa

hoặc mưa chỉ đáp ứng nhu cầu tối thiểu của sản xuất và môi trường xung quanh. Đây là

tình trạng phổ biến trên các vùng khí hậu gió mùa, có sự khác biệt rõ rệt về mưa giữa

mùa mưa và mùa khô. Bản chất và tác động của hạn hán gắn liền với định loại về hạn

hán.

Nguyên nhân chủ quan: Do con người gây ra, trước hết là do tình trạng phá

rừng bừa bãi làm mất nguồn nước ngầm dẫn đến cạn kiệt nguồn nước; việc trồng cây

không phù hợp, vùng ít nước cũng trồng cây cần nhiều nước (như lúa) làm cho việc sử

dụng nước quá nhiều, dẫn đến việc cạn kiệt nguồn nước; thêm vào đó công tác quy

hoạch sử dụng nước, bố trí công trình không phù hợp, làm cho nhiều công trình không

phát huy được tác dụng... Vùng cần nhiều nước lại bố trí công trình nhỏ, còn vùng

thiếu nước (nguồn nước tự nhiên) lại bố trí xây dựng công trình lớn. Cạnh đó, chất

lượng thiết kế, thi công công trình chưa được hiện đại hóa và không phù hợp. Thêm

nữa, hạn hán thiếu nước trong mùa khô (mùa kiệt) là do không đủ nguồn nước và thiếu

những biện pháp cần thiết để đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng gia tăng do sự phát

triển kinh tế-xã hội ở các khu vực, các vùng chưa có quy hoạch hợp lý hoặc quy hoạch

phát triển không phù hợp với mức độ phát triển nguồn nước, không hài hoà với tự

nhiên, môi trường vốn vẫn tồn tại lâu nay. Mức độ nghiêm trọng của hạn hán thiếu

nước càng tăng cao do nguồn nước dễ bị tổn thương, suy thoái lại chịu tác động mạnh

của con người.

Bảng 1.1 Phân cấp đánh giá bị khô hạn theo chỉ số khô hạn và số tháng khô hạn

4

STT Mức độ khô hạn Số tháng khô hạn Chỉ số khô hạn K

1 Không hạn < 2 < 1

2 Hạn nhẹ ≥ 2 – 3 ≥ 1 – 2

3 Hạn trung bình ≥ 3 – 5 ≥ 2 – 4

4 Hạn nặng ≥ 5 ≥ 4

Theo bảng trên, ta có… trạm Tuyên Hóa, Đồng Hới….

Bảng 1.2 Chỉ số khô hạn từng tháng trạm Tuyên Hóa

Tháng Giá trị K Mức độ khô hạn Tháng Giá trị K Mức độ khô hạn

I 0.72 Không hạn VII 1.21 Hạn nhẹ

II 0.73 Không hạn VIII 0.39 Không hạn

III 0.92 Không hạn IX 0.14 Không hạn

IV 0.98 Không hạn X 0.05 Không hạn

V 0.51 Không hạn XI 0.21 Không hạn

VI 0.86 Không hạn XII 0.43 Không hạn

Bảng 1.3 Chỉ số khô hạn từng tháng trạm Đồng Hới

Tháng Giá trị K Mức độ khô hạn Tháng Giá trị K Mức độ khô hạn

I 0.58 Không hạn VII 2.64 Hạn trung bình

II 0.95 Không hạn VIII 0.60 Không hạn

III 1.12 Hạn nhẹ IX 0.17 Không hạn

IV 1.51 Hạn nhẹ X 0.06 Không hạn

V 0.72 Không hạn XI 0.15 Không hạn

VI 1.58 Hạn nhẹ XII 0.32 Không hạn

1.2 Tình hình xâm nhập mặn

Quảng Bình có chiều dài bờ biển hơn 116 km; phần đất liền, nơi có chiều ngang

hẹp nhất là 40,5 km. Địa hình thấp dần từ bắc vào nam, từ tây sang đông và bị chia cắt

bởi 5 hệ thống sông chính, là một trong những địa phương của cả nước thường xuyên

phải gánh chịu nhiều hậu quả nặng nề do thiên tai.

Sông ở khu vực Quảng Bình có đặc điểm đều bắt nguồn từ đỉnh Trường Sơn

chảy qua vùng núi đồi hình "bát úp", vùng đồng bằng, vùng đồi cát... rồi đổ ra biển

Đông. Hầu hết các dòng sông ngắn, có độ dốc lớn, chịu ảnh hưởng của thủy triều tương

đối mạnh... Khí hậu Quảng Bình cũng được chia làm hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa

khô. Mùa mưa tập trung từ tháng IX đến tháng XI (chiếm khoảng 80% lượng mưa cả

năm), thường gây nên lũ, lụt lớn trên diện rộng, kèm theo đó là gió lớn và bão. Mùa

khô thường có hạn hán kéo dài, nước biển thọc sâu vào nội địa từ 30 đến 40 km gây

5

nên cảnh nhiễm mặn theo hình thức tràn và thấm... Do đặc điểm địa hình bị chia cắt

mạnh, thường xuyên bị thiên tai tàn phá nên các vùng ven sông, ven biển của nhiều địa

phương trong tỉnh luôn bị xói lở, xâm nhập mặn..., ảnh hưởng tương đối nghiêm trọng

đến sản xuất, đời sống nhân dân.

Chế độ triều tại vùng này là bán nhật triều không đều (biên độ triều cường là

0.6-1.1m) nên phần hạ lưu sông Nhật Lệ bị ảnh hưởng khá mạnh. Độ mặn lớn nhất

quan trắc được tại sông Nhật Lệ (31/08/1997) cách cửa sông khoảng 8 – 9km là

16.5‰, tại cửa sông Nhật Lệ là 6.92‰ (07/1998). Nhìn chung, sông suối tại khu vực

này bị nhiễm mặn khá mạnh với độ mặn dao động từ 1 - 32‰.

Ngoài biến đổi theo không gian, độ mặn nước sông còn biến đổi theo thời gian

rất khác biệt với độ mặn nước biển. Độ mặn nước sông biến đổi theo mùa dòng chảy,

theo các kỳ mặn của nước biển trong từng chu kỳ triều và ngay trong từng ngày.

Trong mùa lũ, dòng chảy nước thượng nguồn đưa về lớn, ranh giới độ mặn bị

đẩy lùi ra phía biển, độ mặn quan trắc được tại các trạm rất nhỏ. Vào mùa kiệt, độ mặn

xuất hiện sâu trong sông nhưng không đồng đều.

Bên cạnh sự biến đổi độ mặn theo mùa dòng chảy sông thượng nguồn, độ mặn

nước sông còn biến đổi phụ thuộc vào chu kỳ mặn của nước biển trong từng chu kỳ

triều và con triều. Cũng như dòng triều, trong tháng xuất hiện các chu kỳ mặn trùng với

chu kỳ triều. Độ mặn xác định được trong thời gian triều lên bao giờ cũng lớn hơn thời

gian triều xuống.

Các sông suối vùng cửa sông là nơi tập trung dân cư đông đúc, vào mùa kiệt

nước sông thường bị nhiễm mặn gây khó khăn rất lớn trong vấn đề sử dụng nước trong

vùng. Việc nắm vững các chu kỳ mặn trong năm sẽ đưa ra được các lịch trình lấy nước

ngọt thượng nguồn, sử dụng nước lợ phục vụ cho các ngành và cho các nhu cầu dùng

nước đem lại hiệu quả kinh tế cao.

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH MIKE

Bộ mô hình MIKE bao gồm nhiều mô đun đảm nhận các công việc khác nhau:

MIKE 11 tính toán thủy lực mạng sông 1 chiều với các tiểu mô đun về tính thủy lực,

tiểu mô đun tính dòng chảy từ mưa, tiểu mô đun cho tính lan truyền chất và vận chuyển

bùn cát. Với mục đích tính toán dòng chảy và quá trình xâm nhập của nước biển vào

trong hệ thống sông vào mùa cạn, trong khuôn khổ dự án này sẽ sử dụng mô hình

MIKE 11 với các mô đun MIKE 11-HD, AD và RR (phần mô hình NAM).

Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11 HD

Hệ phương trình

Mô hình MIKE 11 là mô hình tính toán mạng sông dựa trên việc giải hệ phương

trình một chiều Saint -Venant:

Phương trình liên tục:

6

(1)

hoặc (2)

Phương trình chuyển động:

. (3)

trong đó: A là diện tích mặt cắt ngang (m2); t là thời gian (s); Q là lưu lượng nước

(m3/s); x là biến không gian; g là gia tốc trọng trường (m/s

2); là mật độ của nước

(kg/m3); b là độ rộng của lòng dẫn (m) và R là bán kính thủy lực (m).

Phương pháp giải

Hệ phương trình Saint – Venant về nguyên lý là không giải được bằng các

phương pháp giải tích, vì thế trong thực tế tính toán người ta phải giải gần đúng bằng

cách rời rạc hóa hệ phương trình. Có nhiều phương pháp rời rạc hóa hệ phương trình,

và trong mô hình MIKE 11, các tác giả đã sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn 6

điểm ẩn Abbott. Hình 1 dưới đây mô tả các cách bố trí sơ đồ Abbott 6 điểm với các

phương trình (hình 1a) và các biến trong mặt phẳng x~t (hình 1b).

Hình 1a. Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott

Hình 1b. Sơ đồ sai phân 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phẳng x~t

t

A

x

Q

0

t

hb

x

Q

02

2

ARC

QgQ

x

hgA

x

A

Q

t

Q

7

Trong phương pháp này, mực nước và lưu lượng dọc theo các nhánh sông được

tính trong hệ thống các điểm lưới xen kẽ như dưới đây (hình 2.2).

Hình 2. Nhánh sông với các điểm lưới xen kẽ

Đối với mạng lưới sông phức tạp, mô hình cho phép giải hệ phương trình cho

nhiều nhánh sông và các điểm tại các phân lưu/nhập lưu. Cấu trúc của các nút lưới ở

nhập lưu, tại đó ba nhánh gặp nhau, thể hiện trong hình sau (hình 3a):

Hình 3a. Cấu trúc các điểm lưới xung quanh điểm nhập lưu

Hình 3b. Cấu trúc các điểm lưới trong mạng vòng

Cấu trúc các điểm lưới trong mạng vòng được thể hiện trong hình 2.3b. Tại một

điểm lưới, mối quan hệ giữa biến số Zj (cả mực nước hj và lưu lượng Qj) tại chính điểm

đó và tại các điểm lân cận được thể hiện bằng phương trình tuyến tính sau:

8

(4)

Từ giờ trở đi ta quy ước các chỉ số dưới của các thành phần trong phương trình

biểu thị vị trí dọc theo nhánh, và chỉ số trên chỉ khoảng thời gian. Các hệ số , , và

trong phương trình (4) tại các điểm h và tại các điểm Q được tính bằng sai phân hiện

đối với phương trình liên tục và với phương trình động lượng.

Tất cả các điểm lưới theo phương trình (4) được thiết lập. Giả sử một nhánh có

n điểm lưới; nếu n là số lẻ, điểm đầu và cuối trong một nhánh luôn luôn là điểm h.

Điều này làm cho n phương trình tuyến tính có n+2 ẩn số. Hai ẩn số chưa biết là do các

phương trình được đặt tại điểm đầu và điểm cuối h, tại đó Zj-1và Zj+1 là mực nước, theo

đó phần đầu/cuối của nhánh phân/nhập lưu được liên kết với nhau.

Điều kiện biên và điều kiện ban đầu

Hệ phương trình (1-3) khi được rời rạc theo không gian và thời gian sẽ gồm có

số lượng phương trình luôn ít hơn số biến số, vì thế để khép kín hệ phương trình này

cần phải có các điều kiện biên và điều kiện ban đầu.

Trong mô hình MIKE 11, điều kiện biên của mô hình khá linh hoạt, có thể là

điều kiện biên hở hoặc điều kiện biên kín. Điều kiện biên kín là điều kiện tại biên đó

không có trao đổi nước với bên ngoài. Điều kiện biên hở có thể là đường quá trình của

mực nước theo thời gian hoặc của lưu lượng theo thời gian, hoặc có thể là hằng số.

Các điều kiện ban đầu bao gồm mực nước và lưu lượng trên khu vực nghiên

cứu. Thường lấy lưu lượng xấp xỉ bằng 0 còn mực nước lấy bằng mực nước trung bình.

Điều kiện ổn định

Để sơ đồ sai phân hữu hạn ổn định và chính xác, cần tuân thủ các điều kiện sau:

- Địa hình phải đủ tốt để mực nước và lưu lượng được giải một cách thoả đáng.

Giá trị tối đa cho phép đối với x phải được chọn trên cơ sở này.

- Điều kiện Courant dưới đây có thể dùng như một hướng dẫn để chọn bước thời

gian sao cho đồng thời thoả mãn được các điều kiện trên. Điển hình, giá trị của Cr là

10 đến 15, nhưng các giá trị lớn hơn (lên đến 100) đã được sử dụng:

với V là vận tốc.

Cr thể hiện tốc độ nhiễu động sóng tại nước nông (biên độ nhỏ). Số Courant

biểu thị số các điểm lưới trong một bước sóng phát sinh từ một nhiễu động di chuyển

j

n

jj

n

jj

n

jjZZZ

1

1

11

1

x

gyVtC

r

)(

9

trong một bước thời gian. Sơ đồ sai phân hữu hạn dùng trong MIKE 11 (sơ đồ 6 điểm

Abbott), cho phép số Courant từ 10- 20 nếu dòng chảy dưới phân giới (số Froude nhỏ

hơn 1).

Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11 AD

Môđul khuếch tán bình lưu (AD) dựa trên phương trình 1 chiều về bảo toàn

khối lượng của chất hoà tan hoặc lơ lửng, nó sử dụng các kết quả tính toán của mô

hình thuỷ lực. Mô hình AD giải theo sơ đồ sai phân ẩn, mà về nguyên tắc là ổn định

vô điều kiện.

Phương trình cơ bản

qCAKCx

CAD

xx

QC

t

AC

2

(5)

Trong đó: C - nồng độ, D - hệ số khuếch tán, A - diện tích mặt cắt ngang, K – hệ

số phân huỷ tuyến tính, C2 – nồng độ nguồn, q- dòng gia nhập, x – khoảng cách, t -

thời gian.

Phương trình phản ánh 2 cơ chế vận chuyển là vận chuyển bình lưu/ đối lưu bởi

dòng chảy trung bình; và vận chuyển khuếch tán bởi gradient nồng độ.

Mô đun này dựa trên các giả thiết cơ bản là chất hòa tan và nước hoàn toàn xáo

trộn trong mặt cắt ngang, vật chất được bảo toàn theo định luật khuếch tán bậc nhất

Fick, tức là vận chuyển khuếch tán tỷ lệ với gradient nồng độ.

Điều kiện biên

Chảy ra khỏi biên hở

02

2

x

C (6)

Chảy vào biên hở

Nồng độ tại biên được xử lý như đối với lưu lượng và mực nước. Khi dòng đổi

hướng ra thành vào biên, điều kiện biên xác định theo:

mixmixKt

bfoutbfeCCCC

(7)

trong đó: Cbf - nồng độ làm đầu vào tại biên, Cout - nồng độ tại biên ngay sau khi

dòng chảy đổi hướng, Kmix - quy mô thời gian, tmix - thời gian kể từ khi dòng chảy đổi

hướng.

10

Biên đóng kín

Lúc này lưu lượng Q=0 và: 0

x

C

(8)

Phương pháp giải bằng số

Hình 4. Sơ đồ tính toán

Phương trình khuếch tán bình lưu giải theo sơ đồ sai phân ẩn trung tâm để tối giản các

nhiễu loạn số, bằng cách xét dòng khối lượng đi vào một thể tích kiểm tra nằm bao

quanh điểm j. Các mặt của thể tích kiểm tra này là: đáy sông, mặt nước và 2 mặt cắt

ngang đặt tại j-1/2 và j+1/2.

Hình 5. Thể tích kiểm tra

Tính ổn định

Sơ đồ tính toán trong mô hình khuếch tán bình lưu sẽ ổn định thậm chí đối với

số Peclet lớn, tức là:

2

D

xvPe (13)

trong đó: v-vận tốc, x-khoảng cách giữa các điểm lưới, D-hệ số khuếch tán.

Bước thời gian và không gian cũng chọn sao cho số Courant đói lưu Cr nhỏ hơn

1.

11

2

x

tvCr (14)

Thấy rằng x trong môđun AD là khoảng cách giữa các nút kể cả h và Q, tức là

x trong AD bằng 0.5 x trong tính toán thuỷ lực HD. Do vậy nếu bước thời gian

trong HD bị hạn chế bởi chỉ tiêu vận tốc, cần giảm nó đi 2 lần trong tính toán AD.

12

3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG XÂM NHẬP MẶN TRÊN LƯU VỰC

SÔNG NHẬT LỆ

3.1 Địa hình lòng dẫn sông:

Toàn bộ địa hình lòng dẫn sông sử dụng trong tính toán thuỷ lực đều theo hệ cao độ

Quốc gia, được Trung tâm công nghệ tài nguyên - môi trường nước thực hiện năm

2008. Trong khuôn khổ nghiên cứu đã đo đạc cập nhật, bổ sung tài liệu mặt cắt trên

nhánh Kiến Giang từ Lệ Thủy tới cống Mỹ Trung và đoạn sông Nhật Lệ. Mạng lưới

tính gồm 3 sông chính và một số kênh nội đồng như: Kênh Sao Vàng, Hội Dài và

một số kênh nhỏ khác trên lưu vực với tổng chiều dài 118km, bao gồm 84 mặt cắt

được thể hiện trong bảng 3.1.

Bảng 1. Thông tin đặc trưng mạng thủy lực 1D

TT Tên sông Chiều

dài (km)

Số mặt

cắt Điểm đầu Điểm cuối

1. Nhật Lệ 18 18

Ngã 3 hợp lưu nhánh

Kiên Giang và Long

Đại

Cửa Nhật Lệ

2. Long Đại 33 28 Trạm Tám Lu

Hợp lưu với

nhánh Kiến

Giang

3. Kiến Giang 50 30 Trạm Kiến Giang

Hợp lưu với

nhánh Long

Đại

4. Kênh Sao Vàng 7 3 Nối kênh Hói Dài Nối với sông

Kiến Giang

5. Kênh Hói Dài 7 3

Nối với sông Kiến

Giang (ngay sau trạm

thủy văn Lệ Thủy)

Nối với sông

Kiến Giang

6.

Các kênh nhỏ

nối giữa kênh

Sao Vàng và Hói

Dài

3 2

3.2 Tài liệu khí tượng, thuỷ văn:

Số liệu khí tượng thủy văn được sử dụng trong tính toán bao gồm mực nước,

lưu lượng, lượng mưa trên toàn lưu vực sông Nhật Lệ, gồm 2 trạm khí tượng và 1 trạm

đo mưa (bảng 2), 4 trạm thủy văn (bảng 3) nhưng hiện tại có 1 trạm đã ngừng đo, sơ đồ

mạng lưới trạm được trình bày trong hình 3.

13

Bảng 3.2. Danh sách trạm Khí tượng khu vực nghiên cứu

TT Trạm Toạ độ địa lý

Địa điểm Vĩ độ Kinh độ

1 Đồng Hới 170 28’ 106

037’ P. Đồng Phú, TP. Đồng Hới, Quảng Bình

2 Trường Sơn 17° 15' 106° 28' Trường Sơn, Quảng Ninh, Quảng Bình

3 Kiến Giang 17° 0' 106° 43' Kim Thủy, Lệ Thủy, Quảng Bình

Bảng 3. Danh sách trạm Thuỷ văn trên khu vực nghiên cứu

TT Trạm Toạ độ địa lý

Địa điểm Vĩ độ Kinh độ

1 Đồng Hới 17° 28' 106° 37' P. Đồng Mỹ, TP. Đồng Hới, Quảng Bình

2 Kiến Giang 17° 07' 106° 45' Kim Thủy, Lệ Thủy, Quảng Bình

3 Lệ Thủy 17° 12' 106° 47' Xuân Thủy, Lệ Thủy, Quảng Bình

4 Tám Lu 17° 15' 106° 27' Trường Sơn, Quảng Ninh, Quảng Bình (Hiện

đã ngừng đo)

Hình 6. Sơ đồ mạng lưới thủy văn và các trạm khí tượng thủy văn

14

lưu vực sông Nhật Lệ

Do đó, lưu lượng tại các trạm sẽ được khôi phục bằng mô hình mưa – dòng chảy.

Hình 7. Mạng thủy lực phục vụ tính toán xâm nhập mặn

3.3. Biên trên của mô hình

Với mạng sông tính toán đã được xác định ở trên, biên trên của mô hình thuỷ

lực là quá trình lưu lượng theo thời gian Q=f(t) cụ thể như sau:

- Tại Kiến Giang dùng quan hệ Q – H;

- Tại Tám Lu: khôi phục dòng chảy từ mô hình NAM sử dụng trạm mưa

Trường Sơn.

3.4. Biên dưới của mô hình

Biên dưới của mô hình thuỷ lực là quá trình mực nước theo thời gian Z=f(t) tại

Cửa Nhật Lệ.

3.5. Kiểm chứng mô hình

Để kiểm chứng khả năng mô phỏng của mô hình lan truyền độ mặn nghiên cứu

đã sử dụng số liệu thực đo của năm 25/1/2010-6/2/2010 tại trạm Đồng Hới để đối

chứng với các kết quả tính toán. Kết quả kiểm chứng về thủy lực cũng như khuyếch

tán tương đối tốt, chứng tỏ mức độ tin cậy của bộ thông số.

15

Hình 8. So sánh đường quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Đồng Hới

Hình 9. So sánh độ mặn (0/00) tính toán và thực đo tại trạm Đồng Hới

16

Hình 10. Giới hạn mặn trong năm 2010 trên sông Nhật Lệ - Kiến Giang

Hình 11. Giới hạn mặn trong năm 2010 trên sông Nhật Lệ - Long Đại

Năm các kết quả tính toán năm 2010 có thể thấy, diễn biến độ mặn trên hệ thống

sông Nhật Lệ như sau:

- Sông Nhật Lệ đoạn từ cửa biển tới ngã 3 nhập lưu của 2 nhánh Kiến Giang và

Long Đại có độ mặn trung bình dao động từ 30/00 -30

0/00, như vậy độ suy giảm

hàm độ mặn vào khoảng 1.60/00/km. Như vậy, phần lớn lượng nước này chỉ có

thể sử dụng phục vụ nuôi trồng thủy hải sản nước mặn, nước lợ, không thể dùng

để tưới tiêu. Tại khu vực từ cầu thượng nguồn đến cầu Quán Hàu có thể tận

dụng pha triều kém để lấy nước ngọt, tuy nhiên cần kiểm tra độ mặn thường

xuyên.

- Đoạn sông Kiến Giang từ cống Mỹ Trung- hợp lưu với Long Đại có độ mặn <

30/00, có thể sử dụng nước cho mục đích tưới khi triều cao và cần kiểm tra mặn

khi lấy nước, tuy nhiên trong thời đoạn dòng chảy mùa kiệt, đặc biệt khi cống

Mỹ Trung đóng hoàn toàn thì không nên lấy nước tưới tiêu.

- Đoạn sông Long Đại ranh giới mặn 10/00 có thể tiến sâu được thêm từ 2-3km,

phía trên đó hoàn toàn lấy nước phục vụ tưới tiêu bình thường.

17

-

Hình 12. Bản đồ xâm nhập mặn trên hệ thống sông Nhật Lệ

18

KẾT LUẬN

- Nghiên cứu đã thiết lập thành công mô hình khuyếch tán độ mặn cho hệ thống

sông Nhật Lệ, các kết quả tính toán hợp lý khi kiểm chứng với thực tế cho thấy

mức độ tin cậy của mô hình.

- Mô hình sẽ được sử dụng để mô phỏng diễn biến quá trình xâm nhập mặn trên

hệ thống sông Nhật Lệ theo các kịch bản khác nhau trong các nghiên cứu tiếp

theo.

19

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2012, “Ban hành Quy định kỹ thuật điều tra

thoái hóa đất”, TT14.

2. Nguyễn Thị Thảo Hương, 2004, “Nghiên cứu đánh giá tài nguyên nước phục vụ

quy hoạch sử dụng hợp lý dải cát ven biển miền Trung”.

3. http://www.baoquangbinh.vn/

4.