Nghiên cứu khoa học chuyên ngành

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC
LẬP QUY TRÌNH VẬN HÀNH CỦA CÁC CỐNG THUỘC HỆ THỐNG THỦY LỢI
NGỌT HÓA GÒ CÔNG – TIỀN GIANG THÍCH ỨNG VỚI
BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU – NƯỚC BIỂN DÂNG
HVCH. Mai Đức Phú*
PGS.TS. Dương Văn Viện**
Biến đổi khí hậu, nước biển dâng làm cho một loạt cống ven biển thay đổi chế độ thủy
văn, thủy lực, vì thế cần phải đánh giá khả năng thích ứng của chúng. Nghiên cứu ứng
dụng mô hình MIKE 11 với các module liên quan đã được tiến hành để đánh giá khả năng
làm việc của các cống vùng triều thuộc dự án ngọt hóa Gò Công - Tiền Giang theo các
kịch bản nước biển dâng (NBD). Kết quả mô phỏng đã định lượng được sự tác động từ
NBD (theo kịch bản do Bộ Tài Nguyên và Môi trường công bố), từ đó đưa ra các giải pháp
kỹ thuật cho các cống nhằm thích nghi với NBD và phát triển bền vững.
Bài báo tóm tắt nội dung chuyên đề: Nghiên cứu lập quy trình vận hành hệ thống
thủy lợi thuộc dự án Gò Công – Tiền Giang để thích ứng với nước biển dâng do biến đổi
khí hậu (thuộc đề tài luận văn cao học).
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Biến đổi khí hậu (BĐKH) kéo theo nước
biển dâng (NBD) và nhiều ảnh hưởng xấu
khác đã được các nhà khoa học dự báo.
Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) sẽ là
vùng bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Năm
2009, được sự chấp thuận của Chính phủ bộ
Tài nguyên và Môi trường đã công bố Kịch
bản Biến đổi khí hậu - Nước biển dâng cho
các giai đoạn đến năm 2100 để các Bộ
ngành làm căn cứ xem xét.
Trong đời sống kinh tế - xã hội vùng ven
biển hệ thống cống vùng triều đóng vai trò

mô hình động lực có thể phân tích chi tiết hỗ
trợ cho công tác thiết kế, quản lý, vận hành
trong hệ thống sông, kênh. Với môi trường
đặc biệt thân thiện, linh hoạt và tốc độ,
MIKE 11 là một công cụ thiết kế hữu

* Giảng viên khoa Thủy lợi
** Hiệu trường Trường Cao đẳng Nông nghiệp Nam Bộ

75


Nghiên cứu khoa học chuyên ngành

Hiệu về kỹ thuật công trình, tài nguyên
nước, quản lý chất lượng nước và các ứng
dụng quy hoạch.

-

Module HD - Thủy động lực học là
phần cốt lõi của MIKE 11 với tính
năng:

-

Giải bài toán thủy động lực học St.
Venant cho kênh hở.

-

Chất lượng nước (Mike – WQ)

-

Vận chuyển bùn cát có cố kết (có
tính dính) (Mike -ST)

-

Vận chuyển bùn cát không có cố
kết (không có tính dính) (Mike ST).

2.2. Giới thiệu một vài dữ liệu vùng
nghiên cứu
Tài liệu địa hình được sử dụng trong tính
toán được trích xuất từ bản đồ thủy lực mùa
cạn ĐBSCL và chi tiết hóa cho vùng nghiên
cứu với các nhánh sông. Một phần số liệu kế
thừa kết quả nghiên cứu nhiều năm của Viện
Vùng dự án ngọt hóa Gò Công nằm phía
Đông tỉnh Tiền Giang. Đây là vùng tưới tiêu
chịu ảnh hưởng của triều biển Đông với chế

Đặc trưng cơ bản của mô hình MIKE 11
là cấu trúc tổng hợp với nhiều mô-đun được
thêm vào để mô phỏng các hiện tượng liên
quan đến hệ thống sông. Các mô-đun trong
bộ MIKE 11 bao gồm:
Khoa học Thuỷ lợi Miền Nam và Viện Quy
hoạch Thủy lợi miền Nam.

giá đây là khu vực nhạy cảm dễ bị tổn
thương từ các tác động của biến đổi khí hậu
như nước biển dâng và xâm nhập mặn; lũ lụt,
tiêu thoát nước và sạt lở đất; bão và áp thấp
nhiệt đới; hạn hán.
độ bán nhật triều biên độ triều cao nhất có
thể đạt 3,5m.
Phạm vi vùng dự án được giới hạn bởi:
76


Nghiên cứu khoa học chuyên ngành

- Phía Đông là : Biển Đông
- Phía Tây là

: Kênh Chợ Gạo

- Phía Nam là

: sông Cửa Tiểu

- Phía Bắc là

: Sông Vàm Cỏ

Tổng diện tích tự nhiên của khu vực là
54.400 ha và cho đến nay đã có 42.589,29ha
đất trồng trọt, trong đó có 29.589,86 ha
trồng lúa, 1.263,2ha đất luân canh lúa màu,

khống chế bao gồm Mỹ Thuận (sông
Tiền), Trị An (sông Đồng Nai), Dầu
Tiếng (sông Sài Gòn), Cần Đăng (sông
Vàm Cỏ Đông), Mộc Hoá (sông Vàm Cỏ
Tây). Độ mặn tại các biên trên là bằng 0.

2.4. Hiệu chỉnh thông số mô hình
Sử dụng phương pháp thử dần thông
thường trong hiệu chỉnh thông số. Hiệu
chỉnh mô hình được tiến hành cho các giai
đoạn dòng chảy kiệt tháng I đến tháng
VI/1998 và mùa lũ tháng VII - XII/2000, do
hạn chế của bài viết nên chỉ nêu một số kết
quả mô phỏng hiệu chỉnh được trình bày tại
các trạm Mỹ Tho (Tiền Giang) và tại trạm
Chợ Lách (Bến Tre).

- Biên dưới: là quá trình mực nước
giờ quan trắc tại các cửa sông trên hệ
thống bao gồm các trạm: Vũng Tàu, Cửa
[ m e te r ]

W a te r L e v e l
T IE N _ S
2 8 1 5 4 3 .5 0

T im e S e r ie s W a te r L e v e l

1 .6
E x te r n a l T S


1 3 -4 -1 9 9 8

1 5 -4 -1 9 9 8

1 7 -4 -1 9 9 8

1 9 -4 -1 9 9 8

2 1 -4 -1 9 9 8

2 3 -4 -1 9 9 8

2 5 -4 -1 9 9 8

2 7 -4 -1 9 9 8

Hình 3. Biểu đồ kết quả hiệu chỉnh quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Mỹ Tho

78

1


Nghiên cứu khoa học chuyên ngành
[ m e te r ]

T im e

S e rie s

- 1 . 4
- 1 . 6
7 - 3 - 1 9 9 8

1 2 - 3 - 1 9 9 8

1 7 - 3 - 1 9 9 8

2 2 - 3 - 1 9 9 8

2 7 - 3 - 1 9 9 8

1 - 4 - 1 9 9 8

6 - 4 - 1 9 9 8

1 1 - 4 - 1 9 9 8

Hình 4. Biểu đồ kết quả hiệu chỉnh quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Chợ Lách
[ m e te r ]

T im e

1 . 4

S e r ie s

W a te r

W a te r L e v e l


2 1 - 3 - 2 0 0 0

2 6 - 3 - 2 0 0 0

3 1 - 3 - 2 0 0 0

5 - 4 - 2 0 0 0

1 0 - 4 - 2 0 0 0

1 5 - 4 - 2 0 0 0

Hình 5. Biểu đồ kết quả kiểm định quá trình mực nước tính toán và thực đo năm 2000 trạm Mỹ Tho,
Chỉ tiêu NASH đối với mực nước là 97,9%
[ m e te r ]

T im e

S e r ie s

W a te r

W a te r L e v e l
H A M L U O N G _ S

L e v e l

1 . 4



5 - 4 - 2 0 0 0

1 0 - 4 - 2 0 0 0

1 5 - 4 - 2 0 0 0

2 0 - 4 - 2 0 0 0

Hình 6. Biểu đồ kết quả kiểm định quá trình mực nước tính toán và thực đo năm 2000 trạm Chợ
Lách, Chỉ tiêu NASH đối với mực nước là 95%

Hình 7. Biểu đồ kết quả hiệu chỉnh mặn tính toán và thực đo trên sông Cửa tiểu năm 1998
tại cống xuân hòa

79

2 9 8 7 . 0 0

la c h


Nghiên cứu khoa học chuyên ngành

Hình 8. Biểu đồ kết quả hiệu chỉnh mặn tính toán và thực đo trên sông Cửa tiểu năm 1998
tại cống vàm giồng

Hình 9. Biểu đồ kết quả hiệu chỉnh mặn tính toán và thực đo trên sông Cửa tiểu năm 1998
tại cống Long uông


Nhận xét
Nhìn chung trên toàn hệ thống, kết quả
mô phỏng thể hiện được xu thế biến đổi của
2 đặc trưng lưu lượng và mực nước ở khu
vực nghiên cứu. Tuy vậy tại một số vị trí kết
quả mô phỏng thể hiện chưa tốt, chưa thể
hiện được hết các biến đổi của chuỗi số liệu
thực đo. Nhìn chung bộ thông số đã mô
phỏng khá tốt biến đổi của đặc trưng mực
nước và lưu lượng trên hầu hết các nhánh
sông - tại các vị trí có số liệu đo đạc. Do vậy
việc sử dụng bộ số liệu cho các bước tính
phương án tiếp theo là hoàn toàn có thể chấp
nhận được.

2.5. Tính toán mô phỏng phương án vận
hành hệ thống theo các kịch bản hiện
trạng & nước biển dâng
Các trường hợp đưa vào để tính toán
trong chuyên đề này tập trung đánh giá khả
năng làm việc của các cống trong vùng dự
án và khả năng cấp nước ngọt từ đó đưa ra
tính toán các kịch bản như sau: (i) Kịch bản
hiện trạng (KBHT): mùa khô sử dụng dòng
chảy kiệt trên lưu vực và biên mực nước
triều từ tháng I - VI/1998, đối với mùa lũ sử
dụng dòng chảy lũ trên lưu vực và biên mực
nước triều từ tháng VII – XII/2000 là những
năm khô cạn và lũ đặc trưng của ĐBSCL,
(ii) Kịch bản 1 (KB1): ứng với KBHT khi

7.23

6.31

5.36

1.88

KB1

1.87

2.79

7.33

6.53

5.55

2.01

KB2

1.96

2.91

7.56



2.031

KB2 (71 cm)

-0.651

2.398

KB3 (100cm)

-0.396

2.687

82


Nghiên cứu khoa học chuyên ngành

Hình 15. Bản đồ phân vùng tưới

Tiến hành đánh giá khả năng cấp nước cho
hệ thống từ các cống lấy nước đầu mối, điều
kiện vận hành tại các cống chính trong dự án
vào mùa khô:
- Các cống lấy nước chính như cống xuân
hòa, vàm giồng mở để lấy nước liên tục
khi thỏa mãn đồng thời các điều kiện
sau: Chênh lệch mực nước giữa ngoài

Hình 17. Kết quả mô phỏng lưu lượng lấy qua cống Xuân Hòa mùa khô

Hình 18. Kết quả mô phỏng vận hành kiểm soát mặn cống Xuân Hòa mùa khô

84


Nghiên cứu khoa học chuyên ngành

Hình 19. Kết quả mô phỏng lưu lượng lấy qua cống Vàm Giồng mùa khô

Hình 20. Kết quả mô phỏng vận hành kiểm soát mặn cống Vàm Giồng mùa khô
Bảng 3. Bảng đánh giá khả năng cấp nước ngọt cho hệ thống của các cống Xuân hòa, Vàm giồng,
Rạch chợ theo tính toán tương ứng với các kịch bản NBD
Tháng
VHHT
VHKB1
VHKB2
VHKB3
W nhu
cầu
W
W
W
6 3
6 3
6 3
6 3
6 3
(10

381
63.87 393
16.25
4
2.56
2
4.51
4
5.92
5
7.78
6
120.03
5
23.77
26
34.30
37
65.01
71
63.12
69
91.48
6
54.44
74
61.00
83
121.47
165

42.44 495
41.19
481
39.59 462
8.57
11
70.02
93
79.76 106
68.55
91
72.54
97
74.97
12
57.74
93
74.05 119
56.96
91
56.67
91
62.25
Mùa
khô
262.03
57
391.75
85
545.87

nước của hệ thống đã cung cấp các thông tin
về khả năng cung cấp nước ngọt cho vùng
dự án, nhờ vậy giúp cho việc tính toán điều
chỉnh quy hoạch sử dụng đất cho phù hợp
với mục tiêu và khả năng phát triển thực tế,
lựa chọn cơ cấu cây trồng và mùa vụ cho
từng vùng; tác giả đưa ra kết luận sau đây:
(i) Phần mềm tính toán Mike 11 phù hợp với
việc tính toán khi mô phỏng hóa hệ thống có
mạng kênh mương phức tạp như dự án ngọt
hóa Gò Công, (ii) Từ các thông số mô hình,
điều kiện ban đầu, điều kiện biên và sự mô
phỏng hệ thống cho kết quả tính toán phù
hợp với tài liệu thực đo, (iii) Có thể sử dụng
mô hình thủy lực là một công cụ quan trọng
trong việc tính toán dự báo các phương án
vận hành cống theo chế độ thủy lực nhằm
lấy đủ nước cho vùng dự án vào mùa khô,
(iv) Có thể áp dụng phần mềm mike phục vụ
cho công tác dự báo khả năng nhiễm mặn
trên sông cửa tiểu, tạo cơ sở cho việc ra
quyết định vận hành công trình phù hợp với
biển đổi của thủy văn.
Kết quả tính toán dựa và công cụ điều
khiển của mô hình mike 11 theo các phương
án vận hành kết hợp kiểm soát mặn các cống
đã khẳng định, với việc vận hành dự đoán
trước được thời gian trữ và xả nước thì sẽ
nâng cao mực nước trong hệ thống. đây là
cống hiến chính của vấn đề nghiên cứu. Việc

[3] Địa chí Tiền Giang, thông tin trên website
http://www.tiengiang.gov.vn
[4] Thông tin trên website
http://www.bentre.gov.vn
[5] Cty TNHH một thành viên Khai thác Công
trình Thủy lợi tỉnh Tiền Giang; Hồ sơ lý lịch
công trình và tài liệu quan trắc mực nước.
[6] PGS.TS Dương Văn Viện và nnk, (2010),
Nghiên cứu nâng cấp cống vùng triều vừa và
nhỏ để thích ứng với nước biển dâng do biến
đổi khí hậu ở Tiền Giang và Bến Tre, đề tài cơ
sở cấp Bộ năm 2010.

86