ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

QUÁCH THỊ THANH TUYẾT

ĐÁNH GIÁ HIỆN TƢỢNG XÂM NHẬP MẶN DO BIẾN ĐỔI
KHÍ HẬU KHU HẠ LƢU VEN BIỂN LƢU VỰC SÔNG CẢ,
TỈNH NGHỆ AN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

QUÁCH THỊ THANH TUYẾT

ĐÁNH GIÁ HIỆN TƢỢNG XÂM NHẬP MẶN DO BIẾN ĐỔI
KHÍ HẬU KHU HẠ LƢU VEN BIỂN LƢU VỰC SÔNG CẢ,
TỈNH NGHỆ AN

Chuyên ngành: Thủy văn học
Mã số: 60.440.224

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. NGUYỄN QUANG HƯNG

Hà Nội – Năm 2015


LỜI CẢM ƠN
Với tấm lòng chân thành nhất, em xin chân thành cảm ơn tới:
Tiến sỹ Nguyễn Quang Hưng, thầy hướng dẫn khoa học cho luận văn của em,
những điều đạt được trong luận văn này là những kiến thức quý báu mà thầy
đã tận tình chỉ dẫn em trong thời gian qua.
Quý thầy cô trong trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà
Nội, đặc biệt là quý thầy cô trong Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương
học, quý thầy cô trong Phòng Đào tạo sau Đại học đã nhiệt tình hướng dẫn và
giúp đỡ em hoàn thành chương trình Cao học và luận văn tốt nghiệp.
Gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, ủng hộ hết sức sâu sắc trong thời gian qua. Đặc
biệt cảm ơn gia đình, những người luôn bên cạnh động viên để em vững tâm
và phấn đấu học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Lãnh đạo, đồng nghiệp tại Trung tâm Ứng dụng công nghệ và Bồi dưỡng
nghiệp vụ Khí tượng thủy văn và Môi trường đã tạo điều kiện cho em trong
quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Trong quá trình làm luận văn do giới hạn về thời gian cũng như hạn chế về số liệu
thực đo nên không tránh được những thiếu sót. Vì vậy, tác giả rất mong được sự
cảm thông và những ý kiến đóng góp quý báu của các Thầy cô và những người
quan tâm.

TÁC GIẢ


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU……………………………………………………………………............1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................................ 5
1.1.

Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn ......................................................... 5
1.1.1. Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn nước ngoài ....................................5
1.1.2. Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn trong nước .....................................9

1.2.

1.1.2.1.

Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn ở Việt Nam ...........................9

1.1.2.2.

Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn lưu vực sông Cả .................11

Giới thiệu khu vực nghiên cứu .................................................................... 13
1.2.1. Vị trí địa lý ............................................................................................... 13
1.2.2. Địa hình ....................................................................................................14
1.2.3. Thổ nhưỡng .............................................................................................. 15
1.2.4. Thực vật ....................................................................................................16
1.2.5. Đặc điểm khí hậu ......................................................................................17
1.2.6. Tài nguyên nước mặt ................................................................................20
1.2.6.1.

Mạng lưới sông suối.......................................................................20

1.2.6.2.


Lưới trạm thủy văn.........................................................................21

1.2.6.3.

Dòng chảy năm ..............................................................................21

1.2.6.4.

Chế độ dòng chảy...........................................................................22

1.2.7. Đặc điểm nước dưới đất ...........................................................................27
1.2.8. Tình hình kinh tế -xã hội ..........................................................................28

1.3.

1.2.8.1.

Dân số ............................................................................................ 28

1.2.8.2.

Kinh tế xã hội .................................................................................28

Tình hình xâm nhập mặn............................................................................. 36

CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH MIKE 11 ............ 38
2.1.

Các phƣơng trình cơ bản ............................................................................. 38


2.2.

Điều kiện biên................................................................................................ 47


2.2.1. Điều kiện biên thủy lực ............................................................................47
2.2.2. Điều kiện biên mặn...................................................................................47
CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ XÂM NHẬP MẶN THEO KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI
KHI HẬU SỬ DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 ............................................................ 48
Thiết lập điều kiện biên mô hình thủy lực MIKE 11 ................................ 48

3.1.

3.1.1. Kết quả hiệu chỉnh mô hình thủy lực .......................................................52
3.1.2. Kết quả kiểm định mô hình thủy lực ........................................................53
3.2.

Thiết lập mô hình chất lƣợng nƣớc – xâm nhập mặn ............................... 55

3.3.

Mô phỏng quá trình xâm nhập mặn theo các kịch bản biến đổi khí hậu 57
3.3.1. Kịch bản biến đổi khí hậu về lượng mưa và nước biển dâng ...................58
3.3.2. Mô phỏng quá trình xâm nhập mặn xét đến biến đổi khí hậu ..................59
3.3.3. Kết quả mô phỏng quá trình ngập mặn kịch bản 1...................................61
3.3.4. Kết quả mô phỏng quá trình ngập mặn kịch bản 2...................................63
3.3.5. Kết quả mô phỏng quá trình ngập mặn kịch bản 3...................................64

3.4.


Kết luận ......................................................................................................... 65

3.5.

Đề xuất các giải pháp nhằm hạn chế tác động tiêu cực của biến đổi khí

hậu đến quá trình xâm nhập mặn khu vực nghiên cứu ......................................... 66
3.6.

Các biện pháp ứng phó hiện tƣợng xâm nhập mặn .................................. 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN
NGHỊ……………………………………………………………70
TÀI LIỆU THAM
KHẢO………………………………………………………………72
PHỤ LỤC


DANH MỤC HÌNH
Hình 1-1: Bản đồ vị trí lưu vực sông Cả ............................................................................. 14
Hình 1-2: Bản đồ thổ nhưỡng trong lưu vực sông Cả ......................................................... 15
Hình 1-3: Bản đồ thảm phủ thực vật lưu vực sông Cả ........................................................ 16
Hình 1-4: Bản đồ lượng mưa trung bình nhiều năm lưu vực sông Cả ................................ 18
Hình 1-5: Bản đồ mô đun dòng chảy năm và phân phối dòng chảy trong năm tại một số
trạm trên lưu vực sông Cả ................................................................................................... 22
Hình 1-6: Bản đồ tiềm năng trữ lượng nước ngầm lưu vực sông Cả .................................. 28
Hình 2-1: Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott.............................................................................. 40
Hình 2-2: Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott cho phương trình liên tục .................................... 41
Hình 2-3: Sơ đồ sai phân 6 điểm cho phương trình động lượng ......................................... 43
Hình 2-4: Sơ đồ sai phân ..................................................................................................... 45

Hình 3-1: Sơ đồ thủy lực hạ lưu sông Cả trong MIKE 11 ................................................... 48
Hình 3-2: Sơ đồ trạm thủy văn và khí tượng khu vực nghiên cứu ....................................... 49
Hình 3-3: Ví dụ một mặt cắt trên sông Cả ........................................................................... 50
Hình 3-4: Ví dụ một mặt cắt hạ lưu sông Cả ....................................................................... 50
Hình 3-5: Ví dụ một mặt cắt trên sông Ngàn Phố ............................................................... 50
Hình 3-6: Ví dụ một mặt cắt trên sông Ngàn Sâu ................................................................ 50
Hình 3-7: Mực nước tính toán và thực đo trạm Nam Đàn mùa kiệt năm 2000 ................... 52
Hình 3-8: Mực nước tính toán và thực đo trạm Linh Cảm mùa kiệt năm 2000 .................. 52
Hình 3-9: Mực nước tính toán và thực đo trạm Chợ Tràng mùa kiệt năm 2000 ................ 53
Hình 3-10: Mực nước tính toán và thực đo trạm Nam Đàn mùa kiệt năm 2010 ................. 53
Hình 3-11: Mực nước tính toán và thực đo trạm Linh Cảm mùa kiệt năm 2010 ................ 53
Hình 3-12: Mực nước tính toán và thực đo trạm Chợ Tràng mùa kiệt năm 2010 .............. 54
Hình 3-13: Mực nước tính toán và thực đo trạm Nam Đàn mùa kiệt năm 2014 ................. 54
Hình 3-14: Mực nước tính toán và thực đo trạm Linh Cảm mùa kiệt năm 2014 ................ 54


Hình 3-15: Mực nước tính toán và thực đo trạm Chợ Tràng mùa kiệt năm 2014 ............. 54
Hình 3-16: Độ mặn tính toán và thực đo điểm đo mặn Bến Thủy năm 2000 ...................... 55
Hình 3-17: Độ mặn tính toán và thực đo điểm đo mặn Nghi Thọ năm 2000 ...................... 56
Hình 3-18: Độ mặn tính toán và thực đo điểm đo mặn Trung Lương năm 2000 ................ 56
Hình 3-19: Độ mặn tính toán và thực đo điểm đo mặn Bến Thủy năm 2010 ...................... 56
Hình 3-20: Độ mặn tính toán và thực đo điểm đo mặn Bến Thủy năm 2014 ...................... 57
Hình 3-21: Mực nước triều trạm Cửa Hội năm 2030, 2050 và 2100 .................................. 60
Hình 3-22: Hình minh họa ranh giới xâm nhập mặn năm 2030 ......................................... 62
Hình 3-23:Hình minh họa ranh giới xâm nhập mặn năm 2050 .......................................... 63
Hình 3-24: Hình minh họa ranh giới xâm nhập mặn năm 2100 ......................................... 64
Hình 3-25: Hình minh họa khu vực sát biển ảnh hưởng xâm nhập mặn ............................. 67
Hình 3-26: Hình minh họa khu vực huyện Hưng Nguyên ảnh hưởng xâm nhập mặn......... 68
Hình 3-27: Hình minh họa khu vực phía trong sông ảnh hưởng xâm nhập mặn ................ 69



DANH MỤC BẢNG
Bảng 1-1: Lượng mưa trung bình tháng, năm tại một số trạm trong lưu vực hệ thống sông
Cả thời kỳ 1961-2014........................................................................................................... 19
Bảng 1-2: Lượng nước bốc hơi bình quân tháng trên lưu vực sông Cả .............................. 20
Bảng 1-3: Lưu lượng trung bình tháng, năm tại một số trạm thuỷ văn lưu vực sông Cả ... 24
Bảng 1-4: Lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất và lưu lượng nhỏ nhất tại một số trạm thuỷ văn
trong lưu vực sông Cả.......................................................................................................... 26
Bảng 1-5: Khả năng khai thác nước ngầm trên lưu vực sông Cả ....................................... 27
Bảng 1-6: Bố trí diện tích gieo trồng năm 2020 .................................................................. 30
Bảng 1-7: Dự kiến đàn gia súc, gia cầm năm 2020 ............................................................ 31
Bảng 1-8: Diện tích nuôi trồng thủy sản giai đoạn 2020 .................................................... 32
Bảng 1-9: Quy mô các khu công nghiệp đến 2020 .............................................................. 34
Bảng 1-10: Quy hoạch sử dụng đất đến 2020 ..................................................................... 36
Bảng 3-1:Kết quả chỉ tiêu Nash tại vị trí kiểm tra............................................................... 53
Bảng 3-2: Kết quả chỉ tiêu Nash tại vị trí kiểm tra.............................................................. 54
Bảng 3-3: Kết quả chỉ tiêu Nash tại vị trí kiểm tra.............................................................. 55
Bảng 3-4:Kết quả tương quan độ mặn tính toán và thực đo ............................................... 57
Bảng 3-5: Độ cao mực nước biển dâng theo các thời kỳ tương lai kịch bản B2 ................. 58
Bảng 3-6: Biến đổi lượng mưa mùa xuân tỉnh Nghệ An ...................................................... 59
Bảng 3-7: Tổng hợp các kịch bản mô phỏng ....................................................................... 59
Bảng 3-8: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình tại một số trạm thủy văn chính ......... 60
Bảng 3-9: Tỉ lệ thay đổi giá trị lưu lượng (%) giữa các thời kỳ tương lai với thời kỳ nền tại
các trạm thủy văn lưu vực sông Cả kịch bản B2 ................................................................. 61
Bảng 3-10:Chênh lệch khoảng cách xâm nhập mặn các kịch bản ...................................... 65


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài
Biến đổi khí hậu (BĐKH) đang là một trong những thách thức nghiêm trọng

nhất đối với thế giới và trở thành vấn đề sống còn của Việt Nam trong thế kỷ 21. Theo
kịch bản BĐKH mới nhất cho Việt Nam, đến năm 2100, nhiệt độ trung bình có thể
tăng khoảng 2-3 độ C, mực nước biển trung bình có thể dâng trên 1m. Các hiện tượng
khí hậu cực đoan và các hậu quả kéo theo như nước biển dâng, xói lở bờ biển, xâm
nhập mặn, bão, áp thấp nhiệt đới, mưa lớn gây lũ, hạn hán, nắng nóng, rét đậm,… sẽ
diễn biến ngày càng khắc nghiệt và phức tạp hơn. Các đồng bằng châu thổ và vùng ven
biển có thể bị ngập phần lớn diện tích.
Nghệ An nằm trong khu vực thời tiết khắc nghiệt và gánh chịu nhiều thiên tai.
Nguy cơ thiên tai do tác động của BĐKH đã ảnh hưởng đến môi trường và ảnh hưởng
trực tiếp đến các hoạt động kinh tế - xã hội. Với chiều dài bờ biển khá dài (khoảng 82
km), Nghệ An có kinh tế biển ngày càng phát triển và đóng góp ngày càng lớn vào
ngân sách. Tuy nhiên trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội, Nghệ An đã phải đối
đầu với nhiều khó khăn thách thức do thiên tai gây ra, trong đó hiện tượng xâm nhập
mặn đã gây ra nhiều thiệt hại về kinh tế - xã hội cho các khu vực hạ lưu ven biển, đặc
biệt trong bối cảnh BĐKH hiện nay.
Các huyện ven biển tỉnh Nghệ An thời gian gần đây đang bị nước biển xâm lấn
đến mức báo động. Nhiều xã nằm cách bờ biển từ 5 đến 10km, đã và đang bị nước mặn
tấn công. Một số vùng dân cư ven biển ở Quỳnh Lưu, Diễn Châu chưa có đê bao sẽ đối
mặt với việc biển xâm lấn dẫn đến mất đất và nhà [13].
Theo các kịch bản được công bố về BDKH và nước biển dâng, các vùng đất lúa
có diện tích hàng ngàn ha tại Nghi Lộc gồm xã Nghi Thuận, Nghi Vạn, Nghi Lộc; Diễn
Châu có các xã Diễn Hạnh, Diễn Hoa, Quỳnh Lưu có xã Quỳnh Diễn, Quỳnh Hưng sẽ
bị nước biển xâm thực nếu không có giải pháp ứng phó kịp thời với BĐKH, vào mùa
khô tại các vùng này. Nguyên nhân chủ yếu là do lượng nước ngọt trong nội đồng

1


thường bị cạn kiệt, các cửa sông trên (trừ sông Cấm có cống Nghi Quang) đổ ra biển
vẫn chưa có hệ thống cống để ngăn giữ, điều hoà nước nên khi thuỷ triều lên thì nước

biển vào sâu. Ngược lại, ngay cả khi mùa mưa bão, tuy lượng nước ngọt lớn nhưng vẫn
tồn tại nguy cơ nước biển dâng cao, xâm lấn vào sâu trong đất liền vì vào mùa mưa thì
cống Nghi Quang hay cống Diễn Thành, Diễn Thuỷ (sông Bùng, Diễn Châu) đều phải
mở để thoát nước và đây là cơ hội để nước biển xâm thực (mưa bão nước biển thường
dâng cao hơn bình thường).
Trước nguy cơ như trên, việc nghiên cứu hiện tượng xâm nhập mặn do BĐKH
khu hạ lưu ven biển tỉnh Nghệ An là rất cấp thiết, các thông tin, kết quả thu được trong
nghiên cứu có thể sử dụng như các căn cứ khoa học để đề ra các phương án ứng phó
để giảm thiểu thiệt hại do các hiện tượng trên gây ra trong tình hình BĐKH hiện nay.
2. Mục tiêu
Mục tiêu chính của nghiên cứu này là Tính toán dự báo được sự biến động
của độ mặn trong khu vực hạ lưu sông Cả, tỉnh Nghệ An, dưới các tác động của
Biến đổi khí hậu. Các mục tiêu cụ thể của nghiên cứu như sau
- Thu thập thông tin, xây dựng tổng quan về các nghiên cứu xâm nhập mặn
trong khu vực
- Thu thập số liệu, nghiên cứu áp dụng mô hình thủy văn, thủy lực và chất
lượng nước (bộ mô hình Mike 11) mô phỏng và dự báo kết quả xâm nhập mặn với
các kịch bản khác nhau của Biến đổi khí hậu
- Đề xuất các giải pháp thích ứng, quy hoạch, phòng chống xâm nhập mặn
cho khu vực nghiên cứu.

2


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2009), Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển
dâng cho Việt Nam.
2. Hà Trọng Ngọc, Trần Quang Tiến (2011), Điều tra đánh giá thiệt hại bao gồm
cả xói lở bờ biển, hiện tượng xâm nhập mặn do biến đổi khí hậu đối với các

huyện ven biển tỉnh Nghệ An, Đề án Sở tài nguyên và môi trường tỉnh Nghệ An.
3. Hoàng Minh Tuyển (2007), Nghiên cứu xây dựng khung hỗ trợ ra quyết định
trong quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Cả.
4. Lã Thanh Hà, Đỗ Văn Tuy (1999), Tính toán và lập phương án dự báo xâm
nhập mặn mô hình SALHO cho vùng cửa sông TP. Hải Phòng, Đề tài NCKH
cấp Thành phố.
5. Lê Sâm (2004), Nghiên cứu xâm nhập mặn phục vụ phát triển kinh tế - xã hội
vùng ven biển đồng bằng sông Cửu Long, Đề tài NCKH cấp Nhà nước, KC08.18 thuộc Chương trình Bảo vệ Môi trường và Phòng tránh thiên tai, mã số
KC-08.
6. Lê Hồng Tuấn (2005), Báo cáo tính toán thuỷ lực sông Cả.
7. Nguyễn Tất Đắc (1999), Ảnh hưởng của gió chướng và lưu lượng nguồn tới xâm
nhập mặn ở đồng bằng sông Cửu Long, Tạp chí KTTV tháng 7 số 463.
8. Nguyễn Tất Đắc, Nguyễn Văn Điệp, Nguyễn Minh Sơn (1988), Mô hình tính
toán dòng chảy và chất lượng nước trên hệ thống kênh, sông (WFQ87) và kỹ
thuật chương trình, Uỷ ban Quốc gia về Chương trình Thuỷ văn Quốc tế của
Việt Nam
9. Nguyễn Như Khuê (1986), Modelling of tidal propagation and salility intrusion
in the Mekong main estuarine system, Technical paper, Mekong Secretariat.
10. Nguyễn Hữu Nhân (2002), Phần mềm thuỷ lực HydroGis-Thuyết minh kỹ thuật,
Dự án án tiến bộ kỹ thuật tiến bộ ‘Xây dựng phần mềm mô tả lũ lụt và xâm

73


nhập mặn vùng đồng bằng sông Cửu Long”, Đề tài NCKH cấp Tổng cục
KTTV.
11. Nguyễn Văn Tân (2012-2015), Climate Change-Induced Water Disaster and
Participatory Information System for Vulnerability Reduction in North Central
Vietnam. DANIDA Project, code 11-P04-VIE.
12. Nguyễn Văn Thắng (2006), Suy thoái và cạn kiệt nguồn nước các lưu vực sông

ở Việt Nam- nguyên nhân và các biện pháp quản lý kiểm soát, Đại học Thủy lợi.
13. Nguyễn Quang Trung (2012), Nghiên cứu đề xuất giải pháp giảm thiểu ảnh
hưởng dòng chảy kiệt phục vụ sản xuất nông nghiệp, thủy sản vùng hạ du sông
Cả và sông Mã, Đề tài cấp Nhà nước.
14. Nguyễn Thị Thu Hằng (2009), Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn
cho khu vực đồng bằng sông Hồng – Thái Bình, Đề tài cấp Bộ.
15. Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Nghệ An (2009), Bổ sung quy
hoạch thuỷ lợi tỉnh Nghệ An giai đoạn 2010-2015.
16. Trần Thanh Xuân (2007), Đặc điểm thủy văn và nguồn nước sông Việt Nam,
Nhà xuất bản Nông Nghiệp.
17. Viện Quy hoạch Thủy lợi (2012), Quy hoạch tổng thể thủy lợi khu vực Miền
Trung trong điều kiện Biến đổi khí hậu - nước biển dâng.

74


Tiếng Anh
18. Akhter, S.Hasan and Khan, Z.H (2012), Impact of climate change on saltwater
intrusion in the coastal area of Bangladesh, Proc. 8th International.
19. Agarwala, S.Ota, T.Ahmed, A.U. Smith, J. and Aalst.M (2003). Development
and climate change in Bangladesh: Focus on coastal flooding and the
sunderbans, Organisation for Economic Co-operation and Development, Paris:
86-120.
20. Chung F (1999), Modeling flow salinity relationships in the Sacramento-San
Joaquin delta using artificial neural networks, Technical report OSP-99-1,
Department of Water resources office of SWP planning, California.
21. Conrads, P.A.Roehl, E.A.Jr.Daamen, R.C. and Cook (2013), Simulation of
salinity intrusion along the Georgia and South Carolina coasts using climatechange scenarios, U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2013–
5036, 92 p, and 5 apps, at />22. DHI (2011), MIKE 11 – UserManual,
23. DHI (2011), MIKE 11 –Ref,

24. DHI (2011), MIKE View UserGuide,
25. DHI (2011), MIKE_11_Short_Introduction-Tutorial.
26. Harleman D.R.F (1971), One dimensions estuarine modeling an assessment,
Tracor, Inc, Project 16070DVZ, Water Quality Office, U.S. Environmental
Protection Agency, Stock No. 5501-0129, U.S Gorvement Printing, Office,
Washington, DC.
27. Leendertee (1971), Aspect of a computational model for long period water wave
propagation, RM – RC-5294, Rand Corp, Santa Monica, California.
28. Prichard, D (1971), The dynamic structure of a coastal plain estuary.J.
Mar.Res,15,33-42.

75


29. World Bank (2009), Implications of climate change on fresh groundwater
resources in coastal aquifers in Bangladesh, Agriculture and Rural Development
Unit,

Sustainable

Development

Department,

Washington, DC.

76

SouthAsia,World


Bank,