Tài liệu Nghiên cứu diễn biến mặn và đề xuất các giải pháp kiểm soát mặn cho khu vực hạ lưu sông kiến giang tỉnh quảng bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI PHẠM THỊ THÚY NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN MẶN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT MẶN CHO KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG KIẾN GIANG TỈNH QUẢNG BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI PHẠM THỊ THÚY NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN MẶN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KIỂM SOÁT MẶN CHO KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG KIẾN GIANG TỈNH QUẢNG BÌNH CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC MÃ SỐ: 60-44-90 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. LÊ VĂN NGHỊ 2. PGS.TS. VŨ MINH CÁT HÀ NỘI - 2010 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu diễn biến mặn và đề xuất các giải pháp kiểm soát mặn cho hạ lưu sông Kiến Giang tỉnh Quảng Bình” đã được hoàn thành tại khoa Thủy văn và Tài nguyên nước trường Đại học Thủy lợi tháng 11 năm 2010. Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô, bạn bè và gia đình. Trước hết tác giả luận văn xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS. Lê Văn Nghị và thầy giáo PGS.TS. Vũ Minh Cát là người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tác giả cũng chân thành cảm ơn tới các anh chị thuộc Viện Khoa học Thủy lợi, bộ môn Nhiệt Thủy Khí - Khoa Cơ Khí - Học viện Kỹ thuật Quân sự, các đồng nghiệp, bạn bè đã hỗ trợ chuyên môn, thu thập tài liệu liên quan để luận văn được hoàn thành. Xin gửi lời cảm ơn đến phòng đào tạo đại học và sau đại học, khoa Thủy văn và Tài nguyên nước trường Đại học Thủy lợi và toàn thể các thầy cô đã giảng dạy, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian học tập cũng như thực hiện luận văn. Trong khuôn khổ một luận văn, do thời gian và điều kiện hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô và các đồng nghiêp. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nôi, tháng 11 năm 2010 Tác giả Phạm Thị Thúy MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI. 2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI. 3. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC. 5. NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC, TÌNH HÌNH NGUỒN NƯỚC VÀ CÁC VẤN ĐỀ KINH TẾ XÃ HỘI 1.1. TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU. B 0 B 1 B 2 B 3 1 2 2 3 3 4 1.1.1. Vị trí địa lý. 4 4 1.1.2. Đặc điểm địa hình. 5 1.1.3. Đặc điểm địa chất. 6 1.1.4 Đặc điểm thổ nhưỡng. 7 1.2. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG, KHÍ HẬU. 1.2.1. Nhiệt độ không khí. 1.2.2. Chế độ gió. 1.2.3. Độ ẩm không khí. 1.2.4. Chế độ bốc hơi. 1.2.5. Chế độ nắng. 1.2.6. Chế độ mưa. 1.3. HỆ SỐNG SÔNG NGÒI. 1.4. MẠNG LƯỚI TRẠM ĐO VÀ TÌNH HÌNH SỐ LIỆU 1.4.1. Mạng lưới quan trắc khí tượng và tình hình số liệu. 1.4.2. Mạng lưới trạm thủy văn và tình hình số liệu. 1.5. TÌNH HÌNH XÂM NHẬP MẶN VÀO SÔNG KIẾN GIANG 1.6. CÁC HOẠT ĐỘNG KINH TẾ XÃ HỘI 1.6.1. Dân cư và lao động. 1.6.2. Hiện trạng các ngành kinh tế. 1.6.3. Các ngành dịch vụ và dịch vụ xã hội. 1.6.4. Định hướng phát triển kinh tế. 1.7. NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN GIẢI QUYẾT. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY MÙA CẠN VÀ NHU CẦU NƯỚC DÙNG THIÊT KẾ 2.1. TÍNH DÒNG CHẢY MÙA CẠN THIẾT KẾ. 2.1.1. Đặc điểm dòng chảy. B 5 7 8 9 10 11 11 12 17 18 18 19 20 21 21 22 23 24 28 30 30 30 2.1.2. Tính dòng chảy mùa kiệt thiết kế. 2.2. TÍNH NHU CẦU NƯỚC DÙNG THIẾT KẾ. 2.2.1. Phân khu tính toán. 2.2.2. Tính toán nhu cầu nước dùng của các ngành kinh tế. CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY LỰC VÀ TRUYỀN MẶN MÙA CẠN KHU VỰC HẠ LƯU SÔNG 3.1. MÔ HÌNH MIKE 11 VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG. 3.1.1 Tổng quan về mô hình Mike 11. 3.1.2. Các ứng dụng của mô hình Mike 11. 3.1.3. Mô tả cấu trúc và các mô đun của Mike 11. 3.1.4. Điều kiện ổn định của mô hình. 3.1.5. Ứng dụng mô hình Mike 11 tại Việt Nam. THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỦY LỰC DÒNG CHẢY 3.2. MÙA CẠN 3.2.1. Sơ đồ khối tính toán thủy lực Mike 11. 3.2.2. Phạm vi mô phỏng dòng chảy. 3.2.3. Mạng sông mô phỏng. 3.2.4. Các tài liệu cơ bản phục vụ cho tính toán. HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH THỦY ĐỘNG 3.3. LỰC 3.3.1. Thiết lập mạng sông 3.3.1.1. Thiết lập mạng sông. 3.3.1.2. Thiết lập dữ liệu địa hình. 3.3.1.3. Thiết lập điều kiện biên. 3.3.1.4. Thiết lập file thông số mô hình. 3.3.1.5. Thiết lập một mô phỏng cho mô hình. 3.3.2. Hiệu chỉnh thông số mô hình thủy lực 3.3.2.1. Tại thượng lưu cống Mỹ Trung. 3.3.2.2. Tại hạ lưu cống Mỹ Trung. 3.3.2.3. Tại trạm Phan Xá (Lệ Thủy). 3.3.3. Kiểm định xác định tính phù hợp của mô hình. 3.3.3.1. Tại thượng lưu cống Mỹ Trung. 3.3.3.2. Tại hạ lưu cống Mỹ Trung. 3.3.3.3. Tại trạm Phan Xá. 3.3.4. Đánh giá kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực B 6 B 7 33 37 37 39 56 56 56 62 62 63 64 66 66 67 69 70 72 72 72 73 73 74 76 76 78 79 80 80 80 81 82 82 3.4. Hiệu chỉnh và kiểm định bộ thông số mô hình truyền mặn 3.4.1 Về tình hình mặn thời gian kiệt. 3.4.2. Mô phỏng mặn hạ lưu sông Kiến Giang. 3.4.2.1. Tại thượng lưu cống Mỹ Trung. 3.4.2.2. Tại hạ lưu cống Mỹ Trung. 3.4.2.3. Tại vị trí cách cống Mỹ Trung 2000m. 3.4.2.4. Tại vị trí cách cống Mỹ Trung 4000m. CHƯƠNG 4. CÁC KỊCH BẢN TÍNH TOÁN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT MẶN CHO HẠ LƯU SÔNG KIẾN GIANG 4.1. CÁC KỊCH BẢN TÍNH TOÁN. 4.1.1 Mục đích xây dựng các kịch bản tính toán. 4.1.2 Cống Mỹ Trung. 4.1.3 Các kịch bản tính toán. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG XÂM NHẬP 4.2 MẶN ỨNG VỚI CÁC KỊCH BẢN. 4.2.1 Trường hợp 1. Cống Mỹ Trung mở hoàn toàn. 4.2.1.1 Phương án 1.1. Dòng chảy đến tần suất 75%, nhu cầu nước hiện tại. 4.2.2.2 Phương án 1.2. Dòng chảy đến tần suất 75%, nhu cầu nước tương lai. 4.2.1.3 Phương án 1.3. Dòng chảy đến tần suất 85%, nhu cầu nước hiện tại. 4.2.1.4 Phương án 1.4: Dòng chảy đến tần suất 85%, nhu cầu nước tương lai 2010 4.2.2 Trường hợp 2: Cống Mỹ Trung mở 5 cửa. 4.2.2.1 Phương án 2.1. Dòng chảy đến tần suất 75%, nhu cầu nước hiện tại 4.2.2.2 Phương án 2.2. Dòng chảy đến tần suất 75%, nhu cầu nước tương lai. 4.2.1.3 Phương án 2.3. Dòng chảy đến tần suất 85%, nhu cầu nước hiện tại. 4.2.1.4 Phương án 2.4. Dòng chảy đến tần suất 85%, nhu cầu nước tương lai. 4.2.3 Trường hợp 3: Cống Mỹ Trung mở 1 cửa. 4.2.3.1 Phương án 3.1. Dòng chảy đến tần suất 75%, nhu cầu nước hiện tại. 4.3.2.2 Phương án 3.2. Dòng chảy đến tần suất 75%, nhu cầu nước tương lai. 4.3.2.3 Phương án 3.3. Dòng chảy đến tần suất 85%, nhu cầu nước tương lai. 83 83 83 84 85 85 86 88 88 88 89 90 91 92 92 93 95 97 99 99 101 103 105 107 107 109 111 Phương án 3.4. Dòng chảy đến tần suất 85%, nhu cầu nước tương lai. 4.3 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP. 4.3.1 Giải pháp về vận hành cống Mỹ Trung trong tình hình mới. Giải pháp hoàn thiện hệ thống đê bao vùng và công trình 4.3.2 điều tiết. 4.3.3 Giải pháp tăng dòng chảy đến 4.3.4 Giải pháp lấy nước theo con triều 4.3.5 Lấy nước luân phiên 4.3.6. Giải pháp chuyển đổi mùa vụ và giống cây trồng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.3.2.4 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 118 118 119 120 121 121 122 123 126 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Bản đồ vị trí vùng nghiên cứu Hình 1.2 Bản đồ hệ thống sông ngòi lưu vực sông Kiến Giang 17 Hình 1.3 Mâu thuẫn giữa hai nhu cầu phát triển nông nghiệp và thủy sản 29 Hình 2.1 Đường tần suất lưu lượng bình quân mùa kiệt trạm Kiến Giang 35 Hình 2.2 Tương quan lưu lượng trung bình mùa kiệt trạm Kiến Giang Tám Lu 36 Hình 2.3 Đường tần suất lưu lượng bình quân mùa kiệt trạm Tám Lu 36 Hình 3.1 Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott 58 Hình 3.2 Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott cho phương trình liên tục 59 Hình 3.3 Sơ đồ sai phân 6 điểm cho phương trình động lượng 60 Hình 3.4 Sơ đồ khối tính toán thủy lực dòng chảy mùa cạn 67 Hình 3.5 Phạm vi mô phỏng dòng chảy tính thủy lực dòng chảy mùa cạn 68 Hình 3.6 Mạng lưới sông tính toán dòng chảy kiệt 72 Hình 3.7 Thiết lập dữ liệu địa hình (*.XNS11) 73 Hình 3.8 Thiết lập điều kiện biên (*.BND11) 74 Hình 3.9 Thiết lập thông số mô hình (*.HD11) 75 Hình 3.10 Thiết lập file mô phỏng (*.sim11) 76 Hình 3.11 Sơ đồ quá trình hiệu chỉnh bộ thông số mô hình 77 Hình 3.12 Quá trình mực nước tính toán, thực đo thượng lưu cống Mỹ Trung 79 Hình 3.13 Quá trình mực nước tính toán, thực đo tại hạ lưu cống Mỹ Trung. 79 Hình 3.14 Quá trình mực nước tính toán, thực đo tại trạm Phan Xá 80 Hình 3.15 Quá trình mực nước tính toán, thực đo tại thượng lưu cống Mỹ Trung (năm 2006) 81 Hình 3.16 Quá trình mực nước tính toán, thực đo tại hạ lưu cống Mỹ Trung (năm 2006) 81 Hình 3.17 Quá trình mực nước tính toán, thực đo trạm Phan Xá (năm 2006) 82 Hình 3.18 Độ mặn tính toán và thực đo tại Thượng lưu cống Mỹ Trung 84 Hình 3.19 Độ mặn tính toán và thực đo tại hạ lưu cống Mỹ Trung 85 Hình 3.20 Độ mặn tính toán và thực đo tại cách hạ lưu cống Mỹ Trung 2 km 86 Hình 3.21 Độ mặn tính toán và thực đo tại cách hạ lưu cống Mỹ Trung 4km 86 4 Hình 4.1 Mặt cắt ngang sông Kiến Giang tại cống Mỹ Trung 90 Hình 4.2 Biến trình độ mặn từ điểm 1 đến điểm 7 92 Hình 4.3 Biến trình độ mặn từ điểm 8 đến điểm 92 Hình 4.4 Thay đổi độ mặn từ cửa Nhật Lệ vào trong sông Kiến Giang 93 Hình 4.5 Biến trình độ mặn từ điểm 1 đến điểm 7 94 Hình 4.6 Biến trình độ mặn từ điểm 8 đến điểm 12 94 Hình 4.7 Thay đổi độ mặn từ cửa Nhật Lệ vào trong sông Kiến Giang 95 Hình 4.8 Biến trình độ mặn từ điểm 1 đến điểm 7 96 Hình 4.9 Biến trình độ mặn từ điểm 8 đến điểm 12 96 Hình 4.10 Thay đổi độ mặn từ cửa Nhật Lệ vào trong sông Kiến Giang 97 Hình 4.11 Biến trình độ mặn từ điểm 1 đến điểm 7. 98 Hình 4.12 Biến trình độ mặn từ điểm 8 đến điểm 12. 98 Hình 4.13 Thay đổi độ mặn từ cửa Nhật Lệ vào trong sông Kiến Giang 99 Hình 4.14 Biến trình độ mặn từ điểm 1 đến điểm 7 100 Hình 4.15 Biến trình độ mặn từ điểm 8 đến điểm 12 100 Hình 4.16 Thay đổi độ mặn từ cửa Nhật Lệ vào trong sông Kiến Giang 101 Hình 4.17 Biến trình độ mặn từ điểm 1 đến điểm 7 102 Hình 4.18 Biến trình độ mặn từ điểm 8 đến điểm 12 102 Hình 4.19 Thay đổi độ mặn từ cửa Nhật Lệ vào sông Kiến Giang 103 Hình 4.20 Biến trình độ mặn từ điểm 1 đến điểm 7 104 Hình 4.21 Biến trình độ mặn từ điểm 8 đến điểm 12 104 Hình 4.22 Thay đổi độ mặn từ cửa Nhật Lệ vào trong sông Kiến Giang 105 Hình 4.23 Biến trình độ mặn từ điểm 1 đến điểm 7 106 Hình 4.24 Biến trình độ mặn từ điểm 8 đến điểm 12 106 Hình 4.25 Thay đổi độ mặn từ cửa Nhật Lệ vào trong sông Kiến Giang. 107 Hình 4.26 Biến trình độ mặn từ điểm 1 đến điểm 7. 108 Hình 4.27 Biến trình độ mặn từ điểm 8 đến điểm 12. 108 Hình 4.28 Thay đổi độ mặn từ cửa Nhật Lệ vào trong sông Kiến Giang 109 Hình 4.29 Biến trình độ mặn từ điểm số 1 đến điểm số 7 110 Hình 4.30 Biến trình độ mặn từ điểm số 8 đến điểm số 12 110 Hình 4.31 Thay đổi độ mặn từ cửa Nhật Lệ vào trong sông Kiến Giang 111 Hình 4.32 Biến trình độ mặn tự điểm 1 đến điểm 7 112 Hình 4.33 Biến trình độ mặn tự điểm 8 đến điểm 12 112 Hình 4.34 Thay đổi độ mặn từ cửa Nhật Lệ vào trong sông Kiến Giang 113 Hình 4.35 Biến trình độ mặn từ điểm 1 đến điểm 7 114 Hình 4.36 Biến trình độ mặn từ điểm 8 đến điểm 12 114 Hình 4.37 Thay đổi độ mặn dọc sông Kiến Giang 115 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Đặc trưng nhiệt độ không khí trạm Đồng Hới. 9 Bảng 1.2 Tốc độ gió trung bình trạm khí tượng Đồng Hới 9 Bảng 1.3 Tần suất xuất hiện các hướng gió chính ở Đồng Hới 10 Bảng 1.4 Đặc trưng độ ẩm tương đối trung bình, nhỏ nhất trạm Đồng Hới 10 Bảng 1.5 Lượng bốc hơi trung bình tháng năm trạm Đồng Hới 11 Bảng 1.6 Số giờ nắng trung bình tháng, năm trạm Đồng Hới 12 Bảng 1.7 Lượng mưa trung bình tháng của các trạm trên khu vực 13 Bảng 1.8 Mô hình mưa tưới thiết kế trạm Phan Xá 16 Bảng 1.9 Danh sách trạm đo mưa qua các thời kỳ trong khu vực nghiên cứu 19 Bảng 1.10 Tổng hợp dân số vùng Lệ Ninh năm 2010 22 Bảng 1.11 Dân số hiện tại và dự báo đến năm 2020 của vùng dự án 25 Bảng 1.12 Định hướng sử dụng đất đến 2020 khu vực nghiên cứu 25 Bảng 1.13 Chỉ tiêu phát triển lâm nghiệp 26 Bảng 1.14 Định hướng phát triển công nghiệp đến 2020 27 Bảng 2.1 Thống kê đặc trưng dòng chảy năm tại các trạm đo. 30 Bảng 2.2 Tính phân mùa dòng chảy cho lưu vực sông Kiến Giang 31 Bảng 2.3 Phân phối dòng chảy năm với tần suất P = 75% 33 Bảng 2.4 Lưu lượng trung bình nhiều năm các tháng mùa cạn 34 Bảng 2.5 37 Bảng 2.6 Dòng chảy trung bình mùa cạn tại các trạm thủy văn trên hệ thống sông Kiến Giang ứng với các tần suất thiết kế. Bảng phân tính toán nhu cầu nước lưu vực sông Kiến Giang Bảng 2.7 Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt theo tiêu chuẩn của Bộ xây dựng 39 Bảng 2.8 Tiêu chuẩn cấp nước cho chăn nuôi 39 Bảng 2.9. Hiện trạng sử dụng đất các vùng nghiên cứu 40 38 Bảng 2.10 Diễn biến diện tích gieo trồng các vùng cần tính cân bằng thuộc lưu vực sông Kiến Giang. Bảng 2.11 Cơ cấu cây trồng và lịch thời vụ cây trồng trong khu vực 40 Bảng 2.12 Nhu cầu nước của cây trồng trong vùng 1, 2, 3 (tại mặt ruộng) 42 Bảng 2.13 Nhu cầu nước của cây trồng trong vùng 1, 2, 3 (tại đầu mối) 43 Bảng 2.14 Tổng nhu cầu nước phục vụ nông nghiệp hiện tại - mặt ruộng 43 41 Bảng 2.15 Dân số năm 2010 các vùng trong khu vực nghiên cứu 44 Bảng 2.16 Tổng nhu cầu nước sinh hoạt hiện tại 45 Bảng 2.17 Gia súc năm 2010 các vùng trong khu vực nghiên cứu 45 Bảng 2.18 Tổng nhu cầu nước phục vụ chăn nuôi hiện tại 46 Bảng 2.19 Tổng nhu cầu nước hiện tại (tại mặt ruộng) 46 Bảng 2.20 Tổng nhu cầu nước hiện tại (tại đầu mối) 46 Bảng 2.21 Bố trí cơ cấu cây trồng tương lai (năm 2020) 47 Bảng 2.22 Cơ cấu cây trồng và lịch thời vụ cây trồng trong khu vực. 48 Bảng 2.23 Mức tưới cho cây trồng vùng 1, 2, 3 - tại mặt ruộng 49 Bảng 2.24 Mức tưới cho cây trồng vùng 1, 2, 3 - tại đầu mối 50 Bảng 2.25 Tổng nhu cầu nước cho cây trồng đến 2020- mặt ruộng 50 Bảng 2.26 Dân số dự tính đến 2020 khu vực nghiên cứu. 51 Bảng 2.27 Tổng nhu cầu nước sinh hoạt tại hộ tiêu thụ năm 2020 51 Bảng 2.28 Gia súc năm 2020 các vùng trong khu vực nghiên cứu. 52 Bảng 2.29 Tổng nhu cầu nước phục vụ chăn nuôi tại hộ tiêu thụ năm 2020 52 Bảng 2.30 Các khu công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp năm 2020 53 Bảng 2.31 Nhu cầu nước cho công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp năm 2020 53 Bảng 2.32 Diện tích nuôi trồng thuỷ sản theo vùng cấp nước 2020. 54 Bảng 2.33 Nhu cầu nước cho nuôi trồng thủy sản tại mặt ruộng đến 2020 54 Bảng 2.34 Tổng nhu cầu nước duy trì dòng chảy hạ du 55 Bảng 2.35 Tổng nhu cầu nước đến năm 2020- tại nơi tiêu thụ 55 Bảng 2.36 Tổng nhu cầu nước đến năm 2020 - tại đầu mối 55 Bảng 3.1 Thông số mạng lưới sông tính toán 69 Bảng 3.2: Diễn biến mặn hạ du sông Kiến Giang đo năm 2006 83 Bảng 4.1 91 Bảng 4.2. Các điểm trích kết quả mô phỏng mặn tính từ cửa Nhật Lệ vào trong sông (km) Thống kê chiều dài xâm nhập mặn ứng với các kịch bản 116 Bảng 4.3. Thống kê độ mặn tại đầu và cuối phá Hắc Hải ứng với các kịch bản 117 Bảng 4.4. Nhiệm vụ và qui trình vận hành của cống Mỹ Trung trong tình hình mới. 119 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -1- Chuyên ngành thủy văn học MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI. Tỉnh Quảng Bình nằm ở khu vực Trung Trung Bộ, là nơi có chiều ngang hẹp nhất đất nước. Trong cơ cấu kinh tế của Tỉnh, nông lâm ngư nghiệp đóng vai trò chủ đạo. Đồng bằng Lệ Ninh thuộc hạ lưu sông Kiến Giang là vựa lúa lớn nhất tỉnh Quảng Bình, có diện tích tự nhiên 34.261ha, trong đó 14.742ha đất nông nghiệp và 800ha mặt nước phá Hạc Hải. Đây là nơi khí hậu khắc nghiệt, có đủ loại thiên tai. Hiện nay, bên cạnh nhu cầu phát triển sản xuất nông nghiệp thì yêu cầu khai thác mặt nước phá Hạc Hải để nuôi trồng thuỷ sản là một đòi hỏi cấp thiết từ thực tế sản xuất. Vì vậy, ở khu vực Thượng Mỹ Trung tồn tại một mâu thuẫn liên quan trực tiếp đến cống Mỹ Trung giữa một bên là nhu cầu phát triển kinh tế nông nghiệp và bên kia là nhu cầu phát triển kinh tế thuỷ sản nước lợ. Để phát triển kinh tế nông nghiệp với cây lúa là chủ đạo thì cần phải được ngọt hoá, chống nhiễm mặn như hiện nay và vai trò của cống Mỹ Trung không thể bỏ qua. Để phát triển kinh tế thuỷ sản thì cần có độ mặn cao hơn trên phá Hạc Hải, yêu cầu này cần thiết phải mở cửa Mỹ Trung để đưa mặn từ hạ lưu xâm nhập vào phá Hạc Hải. Nhưng mâu thuẫn này không thể giải quyết một cách đơn giản là đóng hay mở cống Mỹ Trung. Vì nếu mở cống Mỹ Trung thì phần lớn đồng bằng Thượng Mỹ Trung có thể bị xâm nhập mặn. Lúc đó có thể xảy ra tình trạng lợi bất cập hại. Vấn đề đóng hay mở cống Mỹ Trung và nếu mở, thì mở như thế nào để đảm bảo phát triển được nông nghiệp và khai thác được tiềm năng thủy sản trên phá Hạc Hải vẫn là một vấn đề lớn với các câu hỏi đặt ra là: - Trường phân bố độ mặn sẽ như thế nào khi thay đổi qui trình vận hành cống Mỹ Trung. - Vấn đề xâm nhập mặn lên đồng bằng Lệ Ninh sẽ như thế nào với các kịch bản khác nhau của nước đến và nước dùng trên lưu vực. Học viên: Phạm Thị Thúy - Cao học 16V Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -2- Chuyên ngành thủy văn học Vì vậy, vấn đề “Nghiên cứu diễn biến mặn và đề xuất các giải pháp kiểm soát mặn cho khu vực hạ lưu sông Kiến Giang tỉnh Quảng Bình” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn được học viên lựa chọn nghiên cứu. 2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI. Luận văn được thực hiện nhằm các mục đích chính sau đây: - Nghiên cứu tổng quan về chế độ thủy động lực vùng hạ lưu sông Kiến Giang. - Nghiên cứu tình hình sử dụng nước phục vụ các hoạt động kinh tế xã hội. - Xây dựng các kịch bản dòng chảy và xâm nhập mặn ứng với các tần suất, và tình hình sử dụng nước khác nhau. - Đề xuất các giải pháp kiểm soát mặn cho khu vực hạ lưu sông. 3. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. a. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ứng dụng - Đối tượng nghiên cứu dòng chảy, nhu cầu dùng nước và xâm nhập mặn trong mùa cạn, hiện trạng cũng như các kịch bản đề xuất. - Phạm vi nghiên cứu là hạ lưu sông Kiến Giang. b. Phương pháp nghiên cứu, công cụ sử dụng + Phương pháp - Kế thừa, áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học và công nghệ hiện có trên thế giới và trong nước. Kế thừa các nghiên cứu khoa học, các dự án liên quan trên lưu vực sông Kiến Giang. - Phương pháp điều tra phân tích tổng hợp nguyên nhân hình thành. - Phương pháp phân tích thống kê. - Phương pháp mô hình toán. - Phương pháp chuyên gia. + Công cụ sử dụng - Khai thác, sử dụng phần mềm MIKE11 tính toán thuỷ lực và chất lượng nước. Học viên: Phạm Thị Thúy - Cao học 16V Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -3- Chuyên ngành thủy văn học 4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC. - Các thông tin về vùng nghiên cứu. - Các kịch bản chế độ dòng chảy và xâm nhập mặn ứng với các tần suất. - Đề xuất các giải pháp kiểm soát mặn, lấy nước phục vụ các hoạt động kinh tế xã hội vùng hạ lưu sông Kiến Giang. 5. NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN. Ngoài lời mở đầu và kết luận, luận văn gồm có 4 chương: Chương 1: Tổng quan về lưu vực, tình hình nguồn nước và các vấn đề kinh tế xã hội U U Chương 2: Tính toán dòng chảy mùa cạn và nhu cầu nước dùng thiết kế. U U Chương 3: Ứng dụng mô hình Mike 11 nghiên cứu chế độ thủy lực và truyền U U mặn vào mùa cạn khu vực hạ lưu sông. Chương 4: Các kịch bản tính toán và đề xuất các giải pháp kiểm soát mặn cho hạ U U lưu sông Kiến Giang. Học viên: Phạm Thị Thúy - Cao học 16V Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -4- Chuyên ngành thủy văn học CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC, TÌNH HÌNH NGUỒN NƯỚC VÀ CÁC VẤN ĐỀ KINH TẾ XÃ HỘI 1.1. TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU. 1.1.1. Vị trí địa lý. Lưu vực sông Kiến Giang nằm ở phía Nam tỉnh Quảng Bình. Phía Bắc giáp lưu vực sông Dinh huyện Bố Trạch, phía Nam giáp lưu vực sông Bến Hải tỉnh Quảng Trị, phía Tây giáp lưu vực sông Mê Kông - biên giới Việt Lào và phía Đông là biển Đông. Lưu vực sông Kiến Giang bao gồm 02 huyện, 01 thị xã của tỉnh Quảng Bình là Lệ Thủy, Quảng Ninh và thị xã Đồng Hới với tổng diện tích lưu vực là 2652km2. P P Vị trí địa lý vùng nghiên cứu như sau: 16o55’10’’ đến 17o32’00’’ vĩ độ Bắc P P P P 106o17’00’’ đến 106o59’30’’ kinh độ Đông. P P P P Bản đồ vị trí vùng nghiên cứu như trình bày trong hình 1.1. Vùng nghiên cứu Hình 1.1: Bản đồ vị trí vùng nghiên cứu Học viên: Phạm Thị Thúy - Cao học 16V Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành thủy văn học -5- 1.1.2. Đặc điểm địa hình. Địa hình vùng sông Kiến Giang rất đa dạng và phức tạp, tuy nhiên nó cũng có những nét đặc thù riêng của một lưu vực khởi nguồn từ dãy Trường Sơn và sát biển. Theo bản đồ tỷ lệ 1/100.000; 1/50.000; 1/25.000 và các bình đồ khu tưới, địa hình ở đây có thể chia thành 4 dạng đặc trưng như sau: 1.1.2.1. Địa hình cồn cát ven biển Dạng địa hình này chạy dài từ cửa Nhật Lệ dọc theo sườn Đông của đường 1A đến tận Bầu Sen - Mè Té giáp với Hồ Xá của Quảng Trị trên một chiều dài gần 60km, chỗ rộng nhất 6km, chỗ hẹp nhất 3,5km. Phía bờ biển cồn cát thoải với độ dốc tới 1/20 -1/30. Phía trong đồng với độ dốc 1/1,5 đến 1/2. Cao độ cao nhất đến 45m (Hương Thủy), cao độ thấp tới +10m. Cồn cát có dạng sóng quẩn không thành lớp, giữa cồn là những khu trũng cục bộ, có khả năng giữ tạm được nước mưa. Các sóng cát và biển cát di động theo mùa gió, nhưng sự chuyển dịch chậm. Từ chợ Cưởi trở vào dạng địa hình này có các lưỡi lấn sâu vào đồng bằng, nhưng cao độ đã hạ nhiều có cao độ từ +3 đến +4m. Diện tích dạng địa hình này khoảng 202km2. Trên vùng địa hình này chỉ có P P thể trồng cây lâm nghiệp, cây chịu hạn như phi lao, cây tràm hoa vàng. 1.1.2.2. Địa hình vùng gò đồi. Địa hình này chiếm khoảng 25% diện tích vùng nghiên cứu, phân bố chủ yếu ở phía Tây Nam thuộc vùng phía Tây của đường sắt Bắc - Nam. Dạng địa hình này phân bố theo thế đồi bát úp và dốc dần từ Nam (Hồ Xá) xuống đến Hưng Thủy và theo hướng Tây Đông. Độ cao trung bình ở cao trình từ +40m đến +12m. Dọc theo các khe suối có những thung lũng hẹp để gieo trồng. Thảm phủ thực vật chủ yếu là cây bụi: sim, mua, cây dầu chổi..., dạng địa hình này thích hợp với việc trồng các loại cây công nghiệp và cây màu. 1.1.2.3. Địa hình vùng núi. Địa hình này phân bố hầu hết ở phía Tây trên thượng nguồn lưu vực sông Kiến Giang. Núi cao liên tiếp từ độ cao 800m xuống đến độ cao 50m, ít thung lũng, độ dốc lớn theo hướng Tây Đông, dọc theo dòng chảy các suối. Dạng địa hình này Học viên: Phạm Thị Thúy - Cao học 16V Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -6- Chuyên ngành thủy văn học chiếm khoảng 50% diện tích lưu vực. Các núi đá vôi nằm xen kẽ chủ yếu trong dạng địa hình này, địa hình này ngày một bị trọc hóa do chế độ khai thác lâm nghiệp bừa bãi. 1.1.2.4. Địa hình vùng đồng bằng. Đồng bằng sông Kiến Giang bị bao bọc bởi phía Đông là cồn cát cao, phía Nam là đồi bát úp, phía Tây và Tây - Bắc là núi cao tạo cho đồng bằng Lệ Ninh có dạng lòng chảo trũng. Rốn trũng là phá Hạc Hải với mặt bằng diện tích 800 ha thường xuyên ngập nước, đây là một hồ tự nhiên ở giữa đồng bằng dùng để điều tiết nước cả trong mùa lũ và mùa kiệt. Địa hình đồng bằng này có thế dốc từ Tây sang Đông, từ Đông sang Tây và từ Nam ra Bắc lấy dòng chính Kiến Giang làm máng trũng chính. Cao độ cao nhất của đồng bằng là +4m, thấp nhất là -0,8m. Trên dạng địa hình này, do thực tế sản xuất nên đã hình thành các khu canh tác nhỏ theo các tiểu vùng. Tuy nhiên các khu canh tác cũng chưa phải là khép kín. Dạng địa hình này hàng năm vẫn chịu cảnh ngập úng ngay cả trong thời kỳ sản xuất. Tổng diện tích vùng đồng bằng chiếm tới hơn 20% diện tích toàn vùng. 1.1.3. Đặc điểm địa chất. Địa tầng giới cổ sinh (Paleozoi) Pz: Dạng trầm tích trước Cacbon hệ tầng Đại giang Sđg, các trầm tích Đevon thượng Eyen, các trầm tích tướng lục nguyên thường gồm cát kết, bột kết, sét kết, đá phiến sét và một vài loại đá biến chất nhẹ khác, loại trầm tích trước Cácbon này phân bố chủ yếu tại lưu vực sông Kiến Giang kéo dài đến Tây Bắc - Bắc Đồng Hới. Giới Tân sinh (Kainozoi) Kz bao gồm dạng trầm tích bở rời có các dạng cát tích tụ tạo thành các cồn cát, đụn cát ven biển, theo dải lớn có chiều ngang khoảng 4-5 km dài gần 100 km thành phần cát thạch anh hạt mịn màu vàng nhạt lẫn nhiều vỏ sò hến và tạp chất hữu cơ khác. Trầm tích phù sa sông, đầm phá cổ xen kẽ những tích tụ phong thành cổ và trẻ tạo nên thành phần cơ bản của đồng bằng Lệ Thuỷ. Thành phần là đất thịt nhẹ đến sét, xen kẹp các lớp thấu kính bùn cát, bùn sét, bùn hữu cơ có lẫn nhiều vỏ sò hến. Đá gốc chính là sa diệp thạch. Học viên: Phạm Thị Thúy - Cao học 16V Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -7- Chuyên ngành thủy văn học 1.1.4. Đặc điểm thổ nhưỡng. Đất canh tác của đồng bằng Lệ Ninh được thành tạo do nhiều nguồn: tàn tích núi lửa, trầm tích lục nguyên, trầm tích biển, sông, pha sông biển. Sản phẩm chủ yếu là phần bở rời của đá biến chất, phù sa sông Kiến Giang và phù sa biển. Thổ nhưỡng trong vùng bao gồm các loại đất như sau: - Đất phù sa bị nhiễm mặn hàng năm: đất này thường chua, phân bố dọc theo các rốn trũng Hói Quan, Hói Đò, Hói Sỏi và các xã thuộc Gia Ninh, Võ Ninh, Duy Ninh, Hàm Ninh. Cấu tượng đất bở tơi màu đen đến đen xám gặp nước bở rời, khô có dạng cứng lẫn nhiều sạn sỏi. Đất sử dụng để trồng lúa là chính cần có nước để thau chua rửa mặn. - Đất phù sa được bồi hàng năm: Phân bố dọc theo sông Kiến Giang và chủ yếu nằm ở đồng bằng trũng Lệ Ninh. Đất dạng không Glây hoặc Glây nhẹ. Đất chủ yếu sử dụng trồng lúa nước, có độ mùn cao, cấu tượng đất chủ yếu là thịt pha sét nhẹ có độ dẻo quánh, những nơi thường xuyên ngâm nước đất bị lầy thụt, độ PH từ (5-5,5). Nếu được cải tạo tốt và chủ động về thủy lợi tưới tiêu đất này có khả năng cho năng suất cao từ (5-7) tấn/ha-vụ. - Vùng cát pha và cát: là sản phẩm của phù sa sông, biển do bị rửa trôi bạc màu và nhiều năm không được tưới, tập trung phần lớn ở vùng Rào Sen, Sen Thủy. Đất này cần được tưới ẩm thường xuyên để giữ mùn, loại đất này phù hợp với cây màu và cây công nghiệp ngắn ngày. Nhìn chung thổ nhưỡng ở vùng này phù hợp với cây trồng nước và thường xuyên phải có lớp nước mặt để ém mặn, chua phèn. 1.2. ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG, KHÍ HẬU. Lưu vực nghiên cứu nằm ở vùng Trung Trung Bộ thuộc miền khí hậu Đông Trường Sơn. Đặc điểm địa lý và địa hình đã quyết định rất nhiều đến chế độ nhiệt của khu vực. Chính sự chia cắt mạnh mẽ về địa hình gây nên sự phân hóa về khí hậu làm cho khí hậu có những biểu hiện đa dạng hơn trên nền khí hậu nhiệt đới gió mùa. Nơi đây diễn ra sự giao tranh giữa các khối không khí lớn khi chúng vượt qua hai đèo (Đèo Ngang và Đèo Lý). Sự giao tranh này làm cho lớp không khí gần mặt Học viên: Phạm Thị Thúy - Cao học 16V