BTNMT
VKTTVMT
B TI NGUYấN V MễI TRNG
VIN KHOA HC KH TNG THY VN V MễI TRNG
5/62 Nguyn Chớ Thanh, ng a, H Ni
********
BO CO TNG KT TI NGHIấN CU
KHOA HC V CễNG NGH CP B

TI:
xây dựng chơng trình dự báo xâm nhập mặn
cho khu VựC đồng bằng sông hồng - Thái bình

Ch s lu tr:
Cng tỏc viờn chớnh:
1 TS. Ló Vn Chỳ
2 CN. Hong Vn i
3 ThS. Lờ Th Mai Võn
4 TS. Nguyn Lan Chõu
5 ThS. Nguyn Xuõn Hin

H Ni, ngy 20/5/2010 H Ni, ngy / / 2010 H Ni, ngy / / 2010
CH NHIM TI
(Ký v ghi rừ h tờn)

on Thanh Hng
N V THC HIN TI
(Ký v ghi rừ h tờn)

Ló Vn Chỳ
C QUAN CH TRè TI
(Th trng n v ch trỡ
ký tờn, úng du)

H Ni, ngy thỏng nm 2010 H Ni, ngy thỏng nm 2010
HI NG NH GI CHNH THC
CH TCH HI

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP
MẶN Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

4
I.1
CÁC NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC 4
I.2
TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU XÂM NHẬP MẶN TRONG NƯỚC 6
1.2.1 Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn ở nước ta
6
1.2.2 Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Hồng -
Thái Bình
8
CHƯƠNG II
ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
11
II.1
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN LƯU VỰC SÔNG HỒNG – THÁI BÌNH
11
2.1.1 Vị trí địa lý hành chính
11
2.1.2 Địa hình lưu vực sông Hồng – Thái Bình
12
2.1.3 Đặc điểm địa chất kiến tạo
14
2.1.4 Thổ nhưỡng
14
2.1.5 Khoáng sản
16

II.4.
QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN KINH TẾ - XÃ HỘI VÙNG ĐỒNG BẰNG
SÔNG HỒNG
27
2.4.1 Về dân số
27
2.4.2 Quy hoạch phát triển công nghiệp
29
2.4.3 Quy hoạch phát triển nông nghiệp
29
2.4.4 Quy hoạch phát triển thủy sản
30
II.5
MẠNG LƯỚI TRẠM ĐO KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
30
2.5.1 Hệ thống quan trắc khí tượng, thủy văn
30
2.5.2 Mạng lưới quan trắc độ mặn và tình hình số liệu
31
2.5.3 Tình hình thu thập dữ liệu, số liệu địa hình, KTTV và khảo sát, đo
đạc bổ sung số liệu mặn
34
Báo cáo tổng kết đề tài:
“Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn cho khu vực đồng bằng sông Hồng – Thái Bình” Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, 23/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội

ii
MỤC

III.2
THUỶ TRIỀU VÀ XÂM NHẬP MẶN
57
III.3
ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG XÂM NHẬP TRIỀU MẶN VÙNG ĐỒNG BẰNG
SÔNG HỒNG – THÁI BÌNH
62
3.3.1 Đánh giá chung về hiện trạng xâm nhập mặn ở đồng bằng sông
Hồng – Thái Bình
62
3.3.2 Độ triết giảm độ mặn vào các nhánh sông
65
3.3.3 Bản đồ xâm nhập mặn vùng hạ lưu sông Hồng- Thái Bình
68
III.4
ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH XÂM NHẬP MẶN ỨNG VỚI CÁC CẤP LƯU
LƯỢNG TẠI SƠN TÂY
73
3.4.1 Sông Hồng
74
3.4.2 Sông Ninh Cơ
75
3.4.3 Sông Đáy
75
3.4.4 Sông Trà Lý
76
3.4.5 Sông Thái Bình
77
3.4.6 Sông Văn Úc
78
Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, 23/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội

iii
MỤC
NỘI DUNG Trang
4.3.1 Chọn sơ đồ mạng sông
111
4.3.2 Thiết lập điều kiện biên
114
4.3.3 Thiết lập điều kiện ban đầu
115
4.3.4 Hiệu chỉnh bộ thông số cho mô hình
115
4.3.4.1 Hiệu chỉnh thông số cho mô đun thủy lực
119
4.3.4.2 Hiệu chỉnh thông số cho mô đun khuếch tán – lan truyền mặn
126
4.3.4 Kiểm nghiệm bộ thông số cho mô hình
130
IV.4
HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH BỘ THÔNG SỐ MÔ HÌNH MIKE 21
144
4.4.1 Điều kiện địa hình
144
4.4.2 Miền tính và lưới tính
144
4.4.3 Điều kiện ban đầu và điều kiện biên của mô hình
145

Hướng dẫn sử dụng chương trình dự báo xâm nhập mặn
175
CHƯƠNG V
XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
DỰ BÁO XÂM NHẬP MẶN
178
V.1
XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU
178
5.1.1 Giới thiệu chung
178
5.1.2 Cơ sở lý thuyết của chương trình
178
5.1.2.1 Hệ thống thống tin địa lý
178
5.1.2.2 Đối tượng Map Object
180
5.1.2.3 Ngôn ngữ lập trình VB.Net
181
5.1.3 Nội dung cơ sở dữ liệu
182
5.1.4 Chương trình quản lý cơ sở dữ liệu xâm nhập mặn cho lưu vực
sông Hồng – Thái Bình

182
5.1.4.1 Cài đặt CSDL mặn lưu vực sông Hồng – Thái Bình
182
5.1.4.2 Khởi động chương trình
183
5.1.4.3 Thao tác với chương trình

Địa hình lưu vực sông Hồng-Thái Bình-phần Việt Nam
13
Hình 2.3.
Hệ thống sông Hồng - Thái Bình
23
Hình 3.1.
Quá trình mực nước và độ mặn năm 2007 tại trạm Ba Lạt
59
Hình 3.2.
Phân bố chân, đỉnh 2 đợt đo nhanh đồng thời tại 9 cửa sông,
8h/15/12/2008 và 5h 09/03/2009
67
Hình 3.3
Bản đồ ranh giới xâm nhập mặn năm 2003 lưu vực sông Hồng –
Thái Bình
68
Hình 3.4
Bản đồ ranh giới xâm nhập mặn năm 2004 lưu vực sông Hồng –
Thái Bình
69
Hình 3.5
Bản đồ ranh giới xâm nhập mặn năm 2005 lưu vực sông Hồng –
Thái Bình
70
Hình 3.6
Bản đồ ranh giới xâm nhập mặn năm 2006 lưu vực sông Hồng –
Thái Bình
71
Hình 3.7
Bản đồ ranh giới xâm nhập mặn năm 2007 lưu vực sông Hồng –

Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott
93
Hình 4.2b
Sơ đồ sai phân 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phẳng x~t
93
Hình 4.3
Sơ đồ cấu trúc các mô đun chính của mô hình MM5
99
Hình 4.4
Miền tính lồng ghép cho mô hình MM5
101
Hình 4.5
Hệ thống tạo độ thẳng đứng và phân bố các biến trong MM5
103
Hình 4.6
Hệ tọa độ lưới ngang và phân bố các biến trong MM5
103
Hình 4.7a
Vận tốc và hướng gió 10 m trên bề mặt biển tại 36h dự báo bằng mô
hình MM5 tương ứng với thời điểm 12UTC ngày 21/01/2008
107
Hình 4.7b
Vận tốc và hướng gió 10 m trên bề mặt biển tại 48h dự báo bằng mô
hình MM5 tương ứng với thời điểm 00UTC ngày 22/01/2008
108
Hình 4.7c
Vận tốc và hướng gió 10 m trên bề mặt biển tại 60h dự báo bằng mô
hình MM5 tương ứng với thời điểm 12UTC ngày 22/01/2008

108

Hình 4.11b
Đường quá trình lưu lượng thực đo tại trạm Chũ tháng 1 năm 2006
116
Hình 4.11c
Đường quá trình lưu lượng thực đo tại trạm Gia Bảy tháng 1/2006
116
Hình 4.11d
Đường quá trình lưu lượng thực đo tại trạm Hưng Thi tháng 1/2006
117
Hình 4.11e
Đường quá trình lưu lượng thực đo tại trạm Cầu Sơn tháng 1/2006
117
Hình 4.11f
Đường quá trình mực nước triều của các trạm thuỷ văn cửa sông
thuộc hệ thống sông Hồng – Thái Bình năm 2006
118
Hình 4.11h
Đường quá trình độ mặn tại các cửa sông thuộc hệ thống sông
Hồng – Thái Bình năm 2006
118
Hình 4.12
Giao diện thiết lập các thông số thủy lực
119
Hình 4.13a Quá trình lưu lượng thực đo và tính toán trên sông Hồng
Tháng 1/2006 - Trạm Hà Nội

121
Hình 4.13b Quá trình lưu lượng thực đo và tính toán trên sông Đuống
Tháng 1/2006 - Trạm Thượng Cát


Tháng 1/2006 - Trạm Đông Quý
125
Báo cáo tổng kết đề tài:
“Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn cho khu vực đồng bằng sông Hồng – Thái Bình” Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, 23/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội

vi
Tên hình Trang
Hình 4.14a
Quá trình mặn tính toán và thực đo tại trạm Ba Lạt tháng 1 năm 2006
127
Hình 4.14b
Quá trình mặn tính toán và thực đo tại trạm Phú Lễ tháng 1/2006
127
Hình 4.14c
Quá trình mặn tính toán và thực đo tại trạm Đông Xuyên tháng 1/2006
128
Hình 4.14d
Quá trình mặn tính toán và thực đo tại trạm Định Cư tháng 1/2006
128
Hình 4.14e
Quá trình mặn tính toán và thực đo tại trạm Như Tân tháng 1/2006
129
Hình 4.14f
Quá trình mặn tính toán và thực đo tại trạm Cửa Cấm tháng 1/2006
129
Hình 4.15a
Đường quá trình lưu lượng thực đo tại trạm Sơn Tây tháng 1/2007

Tháng 1/2007 - Trạm Hà Nội
135
Hình 4.17d
Quá trình mực nước thực đo và tính toán trên sông Đuống Tháng
1/2007 - Trạm Thượng Cát
135
Hình 4.17e
Quá trình mực nước thực đo và tính toán trên sông Kinh Thầy
Tháng 1/2007 - Trạm Bến Bình
136
Hình 4.17f
Quá trình mực nước thực đo và tính toán trên sông Thái Bình
Tháng 1/2007 - Trạm Cát Khê
136
Hình 4.17g
Quá trình mực nước thực đo và tính toán trên sông Văn Úc
Tháng 1/2007 - Trạm Trung Trang
137
Hình 4.17h
Quá trình mực nước thực đo và tính toán trên sông Thái Bình
Tháng 1/2006 - Trạm Phả Lại
137
Hình 4.17i
Quá trình mực nước thực đo và tính toán trên sông Luộc
Tháng 1/2007 - Trạm Triều Dương
138
Hình 4.17j
Quá trình mực nước thực đo và tính toán trên sông Trà Lý
Tháng 1/2007 - Trạm Đông Quý
138

145
Hình 4.20
Mực nước ban đầu trong mô hình Mike 21
146
Hình 4.21
Trường độ mặn ban đầu trong mô hình Mike 21
146
Hình 4.22a
Kết quả hiệu chỉnh mô hình cho mực nước tại Hòn Dáu
147
Hình 4.22b
Kết quả kiểm nghiệm mô hình cho độ mặn tại Hòn Dáu
147
Hình 4.23a
Kết quả hiệu chỉnh mô hình cho độ mặn tại Hòn Dáu
148
Hình 4.23b
Kết quả kiểm nghiệm mô hình cho độ mặn tại Hòn Dáu
148
Hình 4.24
Sơ đồ diễn toán dòng chảy đến trạm Tạ Bú
152
Hình 4.25
Sơ đồ diễn toán dòng chảy đến trạm Yên Bái
154
Hình 4.26a
Kết quả tính toán thực đo mực nước, trạm Hà Nội, Liên Mạc và Phủ
Lý, tháng 11/1998 đến tháng 5/1999
163
Hình 4.26b

Hình 5.5 Giao diện khởi động chương trình
184
Hình 5.6 Menu hệ thống
184
Hình 5.7 Giao diện lớp thông tin bản đồ hành chính
185
Hình 5.8 Giao diện lớp thông tin KTTV
185
Hình 5.9 Giao diện lớp thông tin ranh giới xâm nhập mặn các năm
186
Hình 5.10 Giao diện lớp công trình thủy lợi thuộc hạ lưu sông Hồng -Thái Bình
186
Báo cáo tổng kết đề tài:
“Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn cho khu vực đồng bằng sông Hồng – Thái Bình” Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, 23/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội

viii
Tên hình Trang
Hình 5.11 Giao diện cửa sổ biên tập nhãn
187
Hình 5.12 Giao diện xuất nhập thông tin dữ liệu
188
Hình 5.13 Giao diện thống kê số liệu và đồ thị biểu diễn mưa ngày trạm Hà Nội
tháng 6/ 2006
188
Hình 5.14 Giao diện xuất, nhập dữ liệu mặn
189
Hình 5.15 Kết quả dự báo thử nghiệm độ mặn lớn nhất theo cấp lưu lượng Báo cáo tổng kết đề tài:
“Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn cho khu vực đồng bằng sông Hồng – Thái Bình” Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, 23/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội

ix

DANH MỤC BẢNG Tên bảng
Trang
Bảng 2.1
Các loại đất chính trên lưu vực sông Hồng –Thái Bình
15
Bảng 2.2
Diện tích lưu vực sông Hồng - Thái Bình
24
Bảng 2.3
Diện tích lưu vực phần trong nước phân theo các cấp sông
24
Bảng 2.4
Diện tích lưu vực theo các cấp sông trên
lưu vực sông Hồng -Thái Bình


Bảng 2.13: Kết quả đo nhanh độ mặn XII/2008 và III/2009 trên 9 cửa sông
lưu vực sông Hồng - Thái Bình

35
Bảng 3.1: Tổng hợp hiện trạng công trình thủy lợi của 5 tỉnh
đồng bằng ven biển sông Hồng – Thái Bình

44
Bảng 3.2 Biến đổi độ mặn theo thời gian và không gian ở cửa sông
60
Bảng 3.3 Độ mặn lớn nhất và thời gian xuất hiện
63
Bảng 3.4 Khoảng cách xâm nhập mặn trên một số sông chính
65
Bảng 3.5 Triết giảm độ mặn trên các triền sông
66
Bảng 3.6 Phân phối dòng chảy tháng, mùa
82
Bảng 3.3b Độ mặn trung bình và lớn nhất các tháng mùa cạn thời kỳ trước
khi có hồ (1965-1985) và sau khi có hồ Hòa Bình (1992-2007)
85
Bảng 4.1 Tổng hợp một số mô hình toán thường được sử dụng ở Việt Nam
91
Bảng 4.2 Hệ số nhám của các sông trong hệ thống sông Hồng-Thái Bình
119
Bảng 4.3 Kết quả đánh giá sai số tính toán và thực đo tại một số trạm
kiểm tra
120
Bảng 4.4 Kết quả đánh giá sai số độ mặn tính toán và thực đo tại các vị trí kiểm
tra trên hệ thống sông Hồng – Thái Bình cho tháng 1 năm 2006

157
Bảng 4.13 Kết quả kiểm định tại trạm Hà Nội
157
Bảng 4.14 Thông số mô hình NAM để diễn toán mưa dòng chảy đến các
biên trên hệ thống sông Thái Bình
158
Bảng 4.15 Kết quả hiệu chỉnh tại Phả Lại
160
Bảng 4.16 Kết quả kiểm định tại trạm Phả Lại
160
Bảng 4.17 Thông số mô hình NAM để diễn toán mưa dòng chảy
đến trạm Hưng Thi và Ba Thá trên hệ thống sông Đáy
160
Bảng 4.18 Phân tích hiệu quả và sai số của hiệu chỉnh mô hình
162
Bảng 4.19 Phân tích hiệu quả và sai số của kiểm định mô hình
164
Bảng 4.20 Vị trí các điểm dự báo thử nghiệm
168
Bảng 4.21 Kết quả đánh giá sai số dự báo tại trạm Sơn Tây
170
Bảng 4.22 Kết quả đánh giá sai số dự báo tại trạm Phả Lại
172
Bảng 4.23 Kết quả đánh giá sai số dự báo tại trạm Gián Khẩu
172
Bảng 4.24
So sánh kết quả dự báo và thực đo tại các vị trí trạm
Thời gian 15/12 - 16/12/2008
173
Bảng 4.25

nắm được quy luật của quá trình này để phục vụ các hoạt động kinh tế
- xã hội, quốc
phòng vùng cửa sông. Diễn biến phức tạp của xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Hồng
– Thái Bình là vấn đề đã được dự báo vì diễn biến này gắn liền với nhu cầu sử dụng
nước cho các mục tiêu kinh tế - xã hội ở đồng bằng sông Hồng – Thái Bình. Xâm nhập
mặn ở đồng bằng sông Hồng – Thái Bình những năm gần đây trở nên gay gắt hơn do
ảnh hưởng bởi các nguyên nhân khác nhau và ngày càng ảnh hưởng đến quá trình phát
triển kinh tế - xã hội đồng bằng sông Hồng – Thái Bình nói chung, đặc biệt là các tỉnh
ven biển. Khác với mùa lũ, dòng chảy sông Hồng - Thái Bình trong mùa kiệt chủ yếu
được điều tiết qua hệ thống hồ chứa Hoà Bình (sông Đà), Thác Bà (sông Chảy), Tuyên
Quang (sông Gâm) và các tuyến đập dâng, hồ chứa trên hệ thống sông Thái Bình. Một
trong những mục tiêu của hệ thống hồ chứa là đi
ều tiết tăng lượng dòng chảy cạn phục
vụ cho sản xuất nông nghiệp, cấp nước sinh hoạt giao thông thuỷ và đẩy mặn. Tuy
nhiên, thực tế trong các năm từ 2003 trở lại đây (2007) cho thấy, dòng chảy cạn trên
toàn hệ thống sông Hồng - Thái Bình giảm liên tục và đã giảm xuống tới mức thấp
nhất lịch sử.
Việc nghiên cứu tương tác giữa dòng chảy sông và triều ở vùng c
ửa sông luôn
luôn đặt ra cho các nhà khoa học một sự thách thức vì đây là một khoa học tổng hợp
có liên quan đến nhiều lĩnh vực như: diễn biến bồi xói cửa sông, sinh thái vùng ngập
mặn, nước dâng…, trong đó vấn đề xâm nhập triều, mặn có tính đặc thù cho mỗi cửa
sông. Do tác động ảnh hưởng đồng thời của nước sông từ thượng lưu, yếu tố địa hình
và chế độ thuỷ tri
ều, ranh giới xâm nhập mặn biến đổi theo không gian và thời gian rất
dễ thấy theo thời đoạn (giờ, ngày).
Việc nghiên cứu quá trình xâm nhập mặn cần thiết có sự trợ giúp của các công
cụ tính toán công nghệ cao để từng bước khám phá quy luật chung và đặc thù về xâm
nhập mặn vùng cửa sông, trước mắt áp dụng cho vùng cửa sông thuộc hệ thống sông
Hồng - Thái Bình. Kết quả của nghiên cứu trên sẽ làm cơ s

đê khống chế toàn bộ vùng cửa sông nên đối với khu vực cửa
sông Hồng - Thái Bình, mặn không xâm nhập vào trong đồng nhưng làm ngưng trệ
quá trình lấy nước từ sông, chủ yếu phục vụ cho nông nghiệp trên một phạm vi rộng
lớn của châu thổ vào các tháng kiệt.
- Do không dự báo trước tình hình xâm nhập mặn nên nhiều địa phương rất
lúng túng khi quyết định thời điểm lấy nước cho nông nghiệp và nuôi trồng thu
ỷ sản,
đặc biệt trong vụ Đông Xuân (ĐX).
- Sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản phụ thuộc rất nhiều vào nguồn
nước, đặc biệt là vụ sản xuất ĐX. Song ở tất cả các khu vực cửa sông của các tỉnh
Quảng Ninh, TP. Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình thường xuyên gặp khó
khăn mỗi khi cần lấy nước vào đồng do vùng này được bao bọc và chia cắt bởi các con
sông lớn
đổ ra biển quanh năm bị nhiễm mặn do thuỷ triều vịnh Bắc Bộ truyền vào.
Việc mở cống lấy nước từ các đập, cống ngăn triều cho nông nghiệp và thuỷ
sản có độ mặn hoặc vượt quá (với cây trồng) hoặc thấp hơn (thuỷ sản) nồng độ cho
phép đã gây thiệt hại không nhỏ đến năng suất cây trồng.
Để giúp người dân trong các tỉnh Qu
ảng Ninh, TP. Hải Phòng, Thái Bình, Nam
Định, Ninh Bình chủ động trong sản xuất và sinh hoạt đời sống phù hợp với đặc thù
Báo cáo tổng kết đề tài:
“Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn cho khu vực đồng bằng sông Hồng – Thái Bình” Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, 23/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội

3
của từng vùng sinh thái, đồng thời đối phó với tình hình nước mặn xâm nhập sâu,
trong những năm qua đã có nhiều nghiên cứu liên quan đến xâm nhập mặn, tuy nhiên
vấn đề dự báo mặn cho các vùng cửa sông cũng còn tồn tại rất nhiều khó khăn do tính

vật chất cũng như chỉ đạo kịp thời, đồng thời cảm ơn bạn đồng nghiệp, các cơ quan
phối hợp cùng thực hiện để đề tài được hoàn thành đúng tiến độ và đảm bảo yêu cầu
về nội dung và chất lượng của nghiên cứu.
Báo cáo tổng kết đề tài:
“Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn cho khu vực đồng bằng sông Hồng – Thái Bình” Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, 23/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội

4I
I
I
.
.
.
1
1
1
.
.
.
C
C
C

C
C
C
Ứ
Ứ
Ứ
U
U
U
N
N
N
G
G
G
O
O
O
À
À
À
I
I
I

quan trọng để nghiên cứu, xây dựng quy hoạch khai thác tài nguyên nước, thiết kế các
công trình cải tạo, dự báo và vận hành hệ thống thuỷ lợi. Mọi dự án phát triển tài
nguyên nước trên thế giới hiện nay đều coi mô hình toán dòng chảy là một nộ
i dung
tính toán không thể thiếu.
Tiếp theo đó, việc mô phỏng dòng chảy bằng các phương trình thuỷ động lực đã
tạo tiền đề giải bài toán truyền mặn khi kết hợp với phương trình khuếch tán. Cùng với
phương trình bảo toàn và phương trình động lực của dòng chảy, còn có phương trình
khuếch tán chất hoà tan trong dòng chảy cũng có thể cho phép - tuy ở mức độ kém tinh
tế - mô phỏng cả sự diễn biế
n của vật chất hoà tan và trôi theo dòng chảy như nước
mặn xâm nhập vào vùng cửa sông, chất chua phèn lan truyền từ đất ra mạng lưới kênh
sông và các loại chất thải sinh hoạt và công nghiệp xả vào dòng nước
Cụ thể hơn, 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. Với thành tự
u của khoa học và công nghệ được phát triển cực
nhanh trong thời gian gần đây, công nghệ tin học, thuỷ lực học và thuỷ văn học hiện
đại đã gặp lại nhau ở nhiều mặt, mặc dù chưa phải là hoàn toàn đồng nhất.
Các phương pháp tính toán xâm nhập mặn đầu tiên thường sử dụng bài toán
một chiều khi kết hợp với hệ phương trình Saint - Venant. Những mô hình mặn 1


C
C
C
H
H
H
Ư
Ư
Ư
Ơ
Ơ
Ơ
N
N
N
G
G
G

A
A
A
N
N
N
C
C
C
Á
Á
Á
C
C
C
C
C
C
Ô
Ô
Ô
N
N
N

H
H
H
I
I
I
Ê
Ê
Ê
N
N
N
C
C
C
Ứ
Ứ
Ứ
U
U
U
X
X
X

N
N
N
Ở
Ở
Ở
T
T
T
R
R
R
O
O
O
N
N
N
G
G
G

Ư
Ư
Ư
Ớ
Ớ
Ớ
C
C
C
Báo cáo tổng kết đề tài:
“Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn cho khu vực đồng bằng sông Hồng – Thái Bình” Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, 23/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội

5
chiều đã được xây dựng do nhiều tác giả trong đó có Ippen và Harleman (1971). Giả
thiết cơ bản của các mô hình này là các đặc trưng dòng chảy và mật độ là đồng nhất
trên mặt cắt ngang. Mặc dù điều này khó gặp trong thực tế nhưng kết quả áp dụng mô
hình lại có sự phù hợp khá tốt, đáp ứng được nhiều mục đích nghiên cứu và tính toán
mặn. Ưu thế đặc biệt của các mô hình lo
ại một chiều là yêu cầu tài liệu vừa phải và
nhiều tài liệu đã có sẵn trong thực tế.
Năm 1971, Prichard đã dẫn xuất hệ phương trình 3 chiều để diễn toán quá trình
xâm nhập mặn nhưng nhiều thông số không xác định được. Hơn nữa mô hình 3 chiều
yêu cầu lượng tính toán lớn, yêu cầu số liệu quá chi tiết trong khi kiểm nghiệm nó
cũng cần có những số liệu đo đạc chi ti

3. Mô hình
SALFLOW của Delf Hydraulics (Hà Lan)
Một trong những thành quả mới nhất trong mô hình hoá xâm nhập mặn là mô hình
SALFLOW của Delf Hydraulics (Viện Thuỷ lực Hà Lan) được xây dựng trong khuôn
khổ hợp tác với Ban Thư ký Uỷ ban sông Mê Công từ năm 1987.
Báo cáo tổng kết đề tài:
“Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn cho khu vực đồng bằng sông Hồng – Thái Bình” Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, 23/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội

6
4. Mô hình MIKE 11 và POM
Là mô hình thương mại nổi tiếng thế giới do Viện Thuỷ lực Đan Mạch xây dựng.
Đây thuộc lớp mô hình thuỷ lực và chất lượng nước loại một chiều (trường hợp riêng
là xâm nhập mặn) và hai chiều có độ tin cậy rất cao, thích ứng với các bài toán thực tế
khác nhau. Mô hình này đã được áp dụng rất phổ biến trên thế giới để tính toán, dự
báo lũ, ch
ất lượng nước và xâm nhập mặn.
5. Mô hình ISIS (Anh)
Mô hình do các nhà thuỷ lực Anh xây dựng, thuộc lớp mô hình thuỷ lực một chiều
kết hợp giải bài toán chất lượng nước và có nhiều thuận lợi trong khai thác. Mô hình
cũng được nhiều nước sử dụng để tính toán xâm nhập mặn.
6. Mô hình EFDC (Environmental Fluid Dynamic Code)
Mô hình được cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (US EPA) phát triển từ năm 1980.
Là mô hình tổng hợp dùng để tính toán thuỷ
lực kết hợp với tính toán lan truyền chất
1, 2,3 chiều. Mô hình có khả năng dự báo các quá trình dòng chảy, quá trình sinh, địa
hoá và lan truyền mặn.
I

Q
Q
U
U
U
A
A
A
N
N
N
C
C
C
Á
Á
Á
C
C
C
N
N
N
G

X
X
Â
Â
Â
M
M
M
N
N
N
H
H
H
Ậ
Ậ
Ậ
P
P
P
M
M
M
Ặ

Ư
Ư
Ớ
Ớ
Ớ
C
C
C
1.2.1 Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn ở nước ta
Việc nghiên cứu, tính toán xâm nhập mặn ở nước ta đã được quan tâm từ những
năm 60 khi bắt đầu tiến hành quan trắc độ mặn ở hai vùng đồng bằng sông Hồng và
sông Cửu Long. Tuy nhiên, đối với đồng bằng sông Cửu Long do đặc điểm địa hình
(không có đê bao) và mức độ ảnh hưởng có tính quyết định đến sản xuất nông nghiệp
ở vựa lúa quan trọng nhất toàn quốc nên việc nghiên cứ
u xâm nhập mặn ở đây được
chú ý nhiều hơn, đặc biệt là thời kỳ sau năm 1976. Khởi đầu là các công trình nghiên
cứu, tính toán của Uỷ hội sông Mê Công (1973) về xác định ranh giới xâm nhập mặn
theo phương pháp thống kê trong hệ thống kênh rạch thuộc 9 vùng cửa sông thuộc
đồng bằng sông Cửu Long. Các kết quả tính toán từ chuỗi số liệu thực đo đã lập nên
bản đồ đẳng trị m
ặn với hai chỉ tiêu cơ bản 1 ‰ và 4 ‰ cho toàn khu vực đồng bằng
trong các tháng từ tháng 12 đến tháng 4.
Tiếp theo, nhiều báo cáo dưới các hình thức công bố khác nhau đã xây dựng các
bản đồ xâm nhập mặn từ số liệu cập nhật và xem xét nhiều khía cạnh tác động ảnh
hưởng các nhân tố địa hình, KTTV và tác động các hoạt động kinh tế đến xâm nhập
mặn ở đồng bằng sông Cửu Long.
Việc đẩ

n.
Trong khuôn khổ Chương trình Bảo vệ Môi trường và Phòng tránh thiên tai,
KC - 08, Lê Sâm đã có các nghiên cứu tương đối toàn diện về tác động ảnh hưởng của
xâm nhập mặn đến quy hoạch sử dụng đất cho khu vực đồng bằng sông Cửu Long.
Tác giả đã sử dụng các mô hình: SAL (Nguyễn Tất Đắc), VRSAP (Nguyễn Như
Khuê), KOD (Nguyễn Ân Niên) và HydroGis (Nguyễn Hữu Nhân) để dự báo xâm
nhập mặn cho một số sông chính theo các thời đoạn dài h
ạn (6 tháng), ngắn hạn (nửa
tháng) và cập nhật (ngày). Kết quả của đề tài góp phần quy hoạch sử dụng đất vùng
ven biển thuộc đồng bằng sông Cửu Long và các lợi ích khác về kinh tế - xã hội.
Nhìn chung, các công tình nghiên cứu trên đây của các nhà khoa học trong
nước đã có đóng góp xứng đáng về mặt khoa học, đặt nền móng cho vấn đề nghiên
cứu mặn bằng phương pháp mô hình toán ở nước ta.
Do sự phát triể
n rất nhanh của công nghệ tính toán thuỷ văn, thuỷ lực, hiện trên
thế giới xuất hiện nhiều mô hình đa chức năng trong đó các mô đun tính sự lan truyền
chất ô nhiểm và xâm nhập mặn là thành phần không thể thiếu. Trong số đó, nhiều mô
hình được mua, chuyển giao dưới nhiều hình thức vào Việt Nam. Có thể nêu một số
mô hình tiêu biểu: ISIS (Anh), MIKE 11 (Đan Mạch), HEC-RAS (Mỹ) đều có các
modun tính toán sự lan truyền xâm nhập mặ
n nhưng chưa hoặc sử dụng ở mức thử
nghiệm.
Báo cáo tổng kết đề tài:
“Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn cho khu vực đồng bằng sông Hồng – Thái Bình” Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, 23/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội

8
Ngược lại, ở đồng bằng sông Hồng cho đến nay vẫn chưa có một mô hình nào

sông Ninh Cơ và sông Đáy thuộc hệ thống sông Hồng thì thời gian xuất hiện độ mặn
lớn nhất lại tương tự như hệ thống sông Thái Bình. Điều này phụ thuộc chặt chẽ vào
nguyên nhân địa mạo, lượng nước thượng nguồn và tình hình sử dụng nước trong khu
vực.
- Năm 1994 - 1995 trong khuôn khổ đề tài NCKH cấp Tổng cục do Trần Văn
Phúc chủ trì, đã xây dựng mô hình SIMRR tính toán thử
nghiệm xâm nhập mặn ở một
số cửa sông ở đồng bằng Cửu Long và sông Hồng dưới tác động điều tiết dòng chảy
Báo cáo tổng kết đề tài:
“Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn cho khu vực đồng bằng sông Hồng – Thái Bình” Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, 23/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội

9
cạn của hồ chứa Hoà Bình. Kết quả của đề tài đã chỉ ra mức độ xâm nhập mặn theo
chiều dài sông phụ thuộc mức xả của hồ chứa Hoà Bình.
- Cũng xét tác động điều tiết của Hồ Hoà Bình, Trịnh Đình Lư đã có nhận xét:
Lưu lượng trung bình mùa cạn hạ lưu sông Hồng do tác động điều tiết của hồ Hoà
Bình đã tăng 1,65 l
ần so với trước khi chưa có hồ nên độ mặn lớn nhất 4 ‰ bị đẩy lùi
gần biển khoảng 7 - 9 km tính trung bình cho các sông.
- Nhằm phục vụ cho công tác quy hoạch cấp nước cho vùng hạ du, trong các
năm 90, Viện Quy hoạch Thuỷ lợi và Viện Khoa học Thuỷ lợi (Bộ NN & PTNT) đã sử
dụng mô hình VRSAP (Nguyễn Như Khuê) để tính toán xâm nhập mặn cho khu vực
đồng bằng sông Hồng - Thái Bình. Tuy không được công bố rộng rãi, nhưng các k
ết
quả thu được đã phục vụ cho quy hoạch hệ thống cống, cửa lấy nước nhưng không
mang tính dự báo. Những tính toán như vậy cũng tạo tiền đề cho việc sử dụng mô hình
toán cho mô phỏng xâm nhập mặn bằng chính công cụ do các nhà khoa học trong

Báo cáo tổng kết đề tài:
“Xây dựng chương trình dự báo xâm nhập mặn cho khu vực đồng bằng sông Hồng – Thái Bình” Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, 23/62 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội

10
tế và tạo tiền đề cho bài toán dự báo xâm nhập mặn trên cơ sở các thử nghiệm đã có.

)
Tồn tại :

c Xét trên phạm vi đồng bằng sông Cửu Long (đã có nhiều nghiên cứu kể cả dự
báo):
- 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.
- 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.

d Xét trên phạm vi đồng bằng sông Hồng - Thái Bình:
- Hệ thống mạng lưới đo mặn thưa, phân bố không đều chưa phản ánh thực
trạng xâm nhập mặn ở khu vực 9 cửa sông.
- Khác với khu vực đồng bằng sông Cửu Long, các công trình nghiên cứu xâm

I
I
I
.
.
.
1
1
1
.
.
.
Đ
Đ
Đ
Ặ
Ặ
Ặ
C
C
C
Đ
Đ
Đ

T
T
T
Ự
Ự
Ự
N
N
N
H
H
H
I
I
I
Ê
Ê
Ê
N
N
N

N
N
N
G
G
G
H
H
H
Ồ
Ồ
Ồ
N
N
N
G
G
G
–
–
–

2
2
2
.
.
.
1
1
1
.
.
.
1
1
1
V
V
V
ị
ị
ị
t
t
t

h
h
h
à
à
à
n
n
n
h
h
h
c
c
c
h
h
h
í
í
í
n
n
n
h
h
h
Hình 2. 1: Lưu vực sông Hồng - Thái Bình – phần Việt Nam


C
C


Đ
Đ
Đ
Ặ
Ặ
Ặ
C
C
C
Đ
Đ
Đ
I
I
I
Ể
Ể
Ể
M
M
M
Đ
Đ

Đ
Ị
Ị
Ị
A
A
A
L
L
L
Ý
Ý
Ý
T
T
T
Ự
Ự
Ự
N
N

V
Ự
Ự
Ự
C
C
C
N
N
N
G
G
G
H
H
H
I
I
I
Ê
Ê
Ê
N
N
N
Bắc và từ 102
o
10’ đến 107
o
10’ kinh độ Đông.
+ Phía Bắc giáp lưu vực sông Trường Giang và sông 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.
Lưu vực có tới trên 90 % diện tích là đồi núi mà dòng chảy chủ yếu được sinh
ra từ mưa. Do vậy, mùa mưa nước tập trung nhanh sinh ra lũ, úng làm ngập lụt gây
thiệt hại to lớn về tính mạng, tài sản của nhà nước và nhân dân trên quy mô rộng lớn
hàng chụ
c vạn ha. Ngược lại, về mùa khô lượng mưa sinh thủy trên các sông suối rất
hạn chế không đáp ứng được yêu cầu nước phục vụ cho sản xuất, đời sống và xã hội.
Lưu vực sông Hồng - Thái Bình liên quan tới 26 tỉnh, thành phố thuộc vùng
đồng bằng sông Hồng, Tây Bắc và Đông Bắc có tổng diện tích tự nhiên khoảng 115,75
nghìn km
2
với khoảng 75,4 % diện tích thuộc lưu vực. Trên lưu vực sông có vùng kinh
tế trọng điểm Bắc Bộ (gồm 8 tỉnh, thành phố: Vĩnh Phúc, Hà Nội, Hải Dương, Hưng
Yên, Hà Tây, Bắc Ninh, Hải Phòng, Quảng Ninh) có tầm quan trọng đặc biệt trong
chiến lược phát triển kinh tế - xã hội của các tỉnh phía Bắc nói riêng và cả nước nói
chung. Trên lưu vực có 2 thành phố trực thuộc Trung ương là Hà Nội, Hải Phòng và
24 tỉ
nh, trong đó có 7 thành phố trực thuộc các tỉnh, 26 thị xã, 14 quận, 208 huyện và
381 phường, 235 thị trấn, 4286 xã. Dân số trên phần lưu vực thuộc Việt Nam khoảng
29,26 triệu người, với 20 % sống ở đô thị, 80 % ở nông thôn, trung bình ở vùng đồng
bằng Bắc Bộ khoảng 1.000 người/km

mở rộng về phía Bắc. Đồng bằng sông Hồng - Thái Bình được tính từ Việt Trì đến cửa
sông chiếm h
ơn 70 % diện tích toàn lưu vực. Địa hình thấp và tương đối bằng phẳng,
độ cao trung bình khoảng 25 m. 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
Vùng đồng bằng sông Hồng có cao trình mặt đất từ 0,4 ÷ 9 m. Với 58,4 % diện
tích đồng bằng sông Hồng ở mức thấp hơn 2 m. Ở cao trình này hoàn toàn bị ảnh
hưởng thuỷ triều nếu không có hệ thống đê biển và đê vùng cửa sông. Hơn 72 % diện
tích đồng bằng ở cao trình thấp hơn 3 m. Ở cao trình này hoàn toàn bị ảnh hưởng nước

VỊNH BẮC BỘ
TRUNG QUỐC