Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến xâm nhập mặn ở vùng tứ giác Long Xuyên

Nghiên cứu Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 17 - năm 2017 99 Ả NH HƯỞ NG CỦ A BIẾ N ĐỔ I KHÍ HẬ U ĐẾ N XÂM NHẬ P MẶ N Ở VÙ NG TỨ GIÁ C LONG XUYÊN Trần Quang Hợp, Nguyễn Thị Thùy Linh Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội Tó m tắ t Chế độ thủy văn của Tứ Giá c Long Xuyên chịu sự chi phối mạnh của chế độ dòng chảy thượng nguồn sông Mê Công, chế độ dòng chảy của vùng đồng bằng sông Cửu Long, chế độ mưa nội đồng và thủy triều. Độ dốc lòng sông nhỏ, địa hình khá bằng phẳng, gây khó khăn trong việc thoát lũ, tạo điều kiện thuận lợi cho nước mặn xâm nhập sâu vào dòng chính và kênh rạch nội đồng. Xâm nhập mặn do nước biển chảy ngược vào các kênh tăng lên do nước biển dâng làm giảm chất lượng nước ngọt gây bất lợi cho vùng Tứ Giá c Long Xuyên. Bà i bá o đã nghiên cứ u và chỉ ra đượ c cơ sở và phương pháp đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến xâm nhậ p mặ n củ a vù ng TGLX trong nhữ ng năm gầ n đây. Từ khoá : Biế n đổ i khí hậ u, xâm nhậ p mặ n, Tứ Giá c Long Xuyên. The impacts of climate change to salinity intrusion in the Long Xuyen quadrangle Hydrologic system of the Long Xuyen Quadrangle is strongly infl uenced by the upstream fl ow regime of the Me Kong River, fl ow system of the Mekong Delta, rainfall regime and tidal regime. The slope of the river bed, fl at terrain bring some diffi culties in fl ood drainage process. It also brings advantage conditions for saline intrudes deeply into mainstream and inland canals. Salinity intrusion due to the fl owing back of sea water into the canals, because of the rising sea level that reduces the quality of fresh water, which is detrimental to the Long Xuyen Quadrangle. This article has investigated and showed the basis and methods of assessing the impact of climate change on salinity intrusion in the Long Xuyen Quadrangle area in recent years. Keywords: Climate change, Salinity intrusion, Long Xuyen Quadrangle. 1. Mở đầu Vùng Tứ giác Long Xuyên có diện tích rộng gần 499.000 ha với tổng dân số 2,38 triệu người (theo số liệu thống kê năm 2015), bao gồm 15 đơn vị hành chính cấp huyện thuộc 3 tỉnh An Giang, Kiên Giang và TP. Cần Thơ. Trong đó 80% dân số sống ở khu vực nông thôn với nghề nông là chính [3]. Hiện tượng xâm nhập mặn xuất hiện mạnh mẽ những năm gần đây, phân tích các chuỗi số liệu quan trắc mặn từ năm 1991 nhận thấy: độ mặn có xu thế tăng, những năm xuất hiện độ mặn lớn như năm 1998 là 24,1 ‰, Từ năm 2001 - 2005 liên tục xuất hiện độ mặn ≥ 20‰, năm 2010 lên 23‰. Năm mặn kỷ lục 2016 quan trắc được tại Rạch Giá đạt đến 30‰. Đây là năm có độ mặn xâm nhập sâu nhất vào các sông, sâu hơn cùng kỳ những năm trước. Trên địa bàn tỉnh Kiên Giang dọc theo sông Cái Lớn xâm nhập sâu lên đến 65 km. Trên hệ thống kênh Rạch Giá - Long Xuyên, kênh Cái Sắn và Đòn Dong nước mặn xâm nhập từ 5 - 10 km, với nồng độ ảnh hưởng đến lúa đo được 4 - 5‰. Độ mặn trên kênh Tám Ngàn (tại ranh giới An Nghiên cứu Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 17 - năm 2017100 Hình 1: Bản đồ hành chính vùng Tứ giác Long Xuyên Giang - Kiên Giang và khu vực tiếp giáp kênh Rạch Giá - Hà Tiên) ở mức 1,4‰. Tại khu vực bến phà Vàm Rầy cũ (kênh Rạch Giá - Hà Tiên) và vị trí cầu Sóc Triết (kênh Tri Tôn), độ mặn 1,3‰. Tại cầu Tân Tuyến (kênh 10), cầu Tân Vọng 2 (ranh An Giang - Kiên Giang), cầu Kênh Ranh (ngã ba kênh Ninh Phước 2 - kênh Tri Tôn) và cầu Tân Chí Thành (cách cầu Xã Diễu về phía Kiên Giang khoảng 2,5 km), độ mặn 1,2‰. Đến ngày 23 tháng 2, độ mặn tại các trạm Thoại Giang 3, Kiên Hảo, Mỹ Hiệp Sơn, Vĩnh Điều, Xã Diễu, Cây Gòn, Vĩnh Cầu và Phú Lâm từ 1,2 - 1,5‰ [2]. 2. Cơ sở và phương phá p đá nh giá Theo tính toán của Ủy hội sông Mê Công và Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu, lưu lượng mùa cạn tại trạm Kratie đều có xu hướng tăng theo từng giai đoạn: Kịch bản A2 (tương ứng với RCP8,5) giai đoạn 2010 - 2019 tăng 3,8%, giai đoạn 2020 - 2029 tăng 16,5%, giai đoạn 2030 - 2039 tăng 8,1%, giai đoạn 2040 - 2049 tăng 17,6%. Kịch bản B2 (tương ứng với RCP6.0) giai đoạn 2010 - 2019 giảm - 4,5%, giai đoạn 2020 - 2029 tăng 13,6%, giai đoạn 2030 - 2039 tăng 11,2%, giai đoạn 2040 - 2049 tăng 3,5%. [1, 4] Vì vậy, tổng hợp các bài toán tính toán ảnh hưởng của BĐKH đến xâm nhập mặn như sau: Phương án Thời kỳ nền: mô tả lại diễn biến trận mặn lớn 1998; Kết quả tính toán theo phương án này được lấy làm cơ sở nền để so sánh với kết quả tính toán theo các phương án tính toán khác. 1, Phương án A1 giai đoạn 2010 - 2020: mô tả diễn mặn trên hệ thống ứng với lũ tại Kratie năm 1998 với tỷ lệ tăng VÙNG TGLX Nghiên cứu Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 17 - năm 2017 101 3,8%, kịch bản RCP 8,5 và mức nước biển dâng 8 cm; 2, Phương án A2 giai đoạn 2021 - 2030: mô tả diễn mặn trên hệ thống ứng với lũ tại Kratie năm 1998 với tỷlệ tăng 16,5%, kịch bản RCP 8,5 và mức nước biển dâng 12 cm; 3, Phương án A3 giai đoạn 2031 - 2040: mô tả diễn mặn trên hệ thống ứng với lũ tại Kratie năm 1998 với tỷ lệ tăng 8,1%, kịch bản RCP8,5 và mức nước biển dâng 18 cm; 4, Phương án A4 giai đoạn 2041 - 2050: mô tả diễn mặn trên hệ thống ứng với lũ tại Kratie năm 1998 với tỷ lệ tăng 17,6%, kịch bản RCP 8,5 và mức nước biển dâng 25 cm; 5, Phương án A5 giai đoạn 2011 - 2020: mô tả diễn mặn trên hệ thống ứng với lũ tại Kratie năm 1998 với tỷ lệ giảm -4,5%, kịch bản RCP 6,0 và mức nước biển dâng 7 cm; 6, Phương án A6 giai đoạn 2021 - 2030: mô tả diễn mặn trên hệ thống ứng với lũ tại Kratie năm 1998 với tỷ lệ tăng 13,6%, kịch bản RCP 6,0 và mức nước biển dâng 11 cm; 7, Phương án A7 giai đoạn 2031 - 2040: mô tả diễn mặn trên hệ thống ứng với lũ tại Kratie năm 1998 với tỷ lệ tăng 11,2%, kịch bản RCP 6,0 và mức nước biển dâng 16 cm; 8, Phương án A8 giai đoạn 2041 - 2050: mô tả diễn mặn trên hệ thống ứng với lũ tại Kratie năm 1998 với tỷ lệ tăng 3,5%, kịch bản RCP 6,0 và với nước biển dâng 22 cm Quá trình, đặc trưng dòng chảy tại trạm thủy văn Kratie các phương án tính toán được trình bày trong hình 2, 3 và bảng 1, 2 [2; 4]. Hình 2: Quá trình dòng chảy tại Kratie 1998 và các thời kỳ, kịch bản A2 (RCP 8,5) Hình 3: Quá trình dòng chảy tại Kratie 1998 và các thời kỳ, kịch bản B2 (RCP 6,0) Nghiên cứu Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 17 - năm 2017102 Bảng 1: Các đặc trưng dòng chảy, mực nước ứng với các thời kỳ, kịch bản A2 (tương ứng RCP 8,5) Đặc trưng/Thời kỳ 2020 2030 2040 2050 Q ngày 1998 (m3/s) Kratie 3,8 % 16,5 % 8,1 % 17,6 % H thủy triều (m) 0,08 0,09 0,18 0,25 Bảng 2: Các đặc trưng dòng chảy ứng với các thời kỳ, kịch bản B2 (tương ứng RCP 6,0) Đặc trưng/Thời kỳ 2020 2030 2040 2050 Q ngày 1998 (m3/s) Kratie -4,5 % 13,6 % 11,2% 3,5% H thủy triều (m) 0,07 0,11 0,16 0,22 3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình Để đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu tới xâm nhập mặn vùng TGLX đã áp dụng mô hình thủy lực Mike 11. Mô hình hiệu chỉnh theo các số liệu thực đo vào các tháng mùa khô của năm 1998, 2011. Cụ thể, thời gian hiệu chỉnh mô hình từ tháng 3 - 4 năm 1998 và kiểm định mô hình từ tháng 3 - 4 năm 2011. Đặc trưng hiệu chỉnh cho bài toán mặn gồm mực nước và độ mặn tại một số trạm khu vực nghiên cứu. Phân tích hệ số NSI hiệu chỉnh và kiểm định mực nước và mặn cho thấy mực nước tính toán phù hợp với số liệu thực đo cả về biên độ dao động lẫn giá trị tuyệt tuyệt đối. Chênh lệch giữa số liệu thực đo và kết quả mô phỏng khoảng từ 5÷10 cm. Kết quả tính toán độ mặn tương đối phù hợp với kết quả thực đo, tuy nhiên sai số về hiệu chỉnh và kiểm định độ mặn lớn hơn so với kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mực nước. Tại các trạm độ mặn lên xuống gần như trùng pha với thuỷ triều. Từ các kết quả hiệu chỉnh và kiểm định cho số liệu mực nước, độ mặ n tại các trạm, với hệ số NSI khá lớn, ≥ 0,85, có thể áp dụng mô hình tính toán cho các kịch bản biến đổi khí hậu đến xâm nhập mặn vùng nghiên cứu. 4. Kế t quả đánh giá ảnh hưởng của BĐKH đến xâm nhập mặn Sử dụng kết quả tính toán mực nước biển dâng và sự thay đổi của dòng chảy ở hạ lưu sông Mê Công để đánh giá sự thay đổi của xâm nhập mặn ở hạ lưu sông Mê Công thông qua sự thay đổi mức độ nhiễm mặn 1‰, 4‰ [2]. Thông qua phân tích, so sánh kết quả tính toán về chiều dài xâm nhập của độ mặn 1‰ và 4‰ trong điều kiện BĐKH (kịch bản RCP8,5 và RCP 6,0), có thể rút ra một số nhận định sau: - Theo cả 2 kịch bản, chiều dài xâm nhập của độ mặn 1‰ và 4‰ trên sông Kênh Rạch Giá - Long Xuyên tăng lớn nhất, đây có thể do kênh ảnh hưởng lớn từ triều tại Xẻo Rô trên sông Cái Bé, nguồn nước lấy từ thượng nguồn qua kênh nhỏ hơn; - Mức tăng trong thời kỳ 2041 - 2050 cao hơn so với thời kỳ 2020 - 2039 do mức giảm của lưu lượng thượng nguồn trong thời kỳ 2020 - 2039 thấp hơn thời kỳ 2041 - 2050. Đánh giá ảnh hưởng xâm nhập mặn tại vùng nghiên cứu, nhận thấy 9 trong 15 huyện trong vùng TGLX bị ảnh hưởng của xâm nhập mặn trong đó huyện Kiên Lương có độ mặn 4‰ bao trùm toàn bộ huyện. Nghiên cứu Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 17 - năm 2017 103 Hình 4: Xâm nhập mặn ở TGLX (kịch bản nền) Hình 5: Bản đồ xâm nhập mặn vùng TGLX ứng với kịch bản RCP 8,5 năm 2030 nước biển dâng 12cm Hình 6: Bản đồ xâm nhập mặn vùng TGLX ứng với kịch bản RCP 6,0 năm 2030 nước biển dâng 11cm Nghiên cứu Tạp chí Khoa học Tài nguyên và Môi trường - Số 17 - năm 2017104 Việc đánh giá ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến sử dụng đất ở vùng TGLX được thực hiện thông qua chồng lớp bản đồ đường ranh giới độ mặn 1‰, 4‰ với bản đồ sử dụng đất năm 2010. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến chiều dài, diện tích và các loại đất cho thấy: - Vào thời kỳ năm 2030 tới, với kịch bản phát thải cao (RCP8,5) diện tích đất lớn nhất có thể bị ảnh hưởng bởi độ mặn lớn hơn 4‰ khoảng 2098 km2, chiếm 43% diện tích đất tự nhiên vùng TGLX, tăng 209 km2 so với thời kỳ nền 1991 - 2000; diện tích chịu ảnh hưởng của độ mặn lớn hơn 1‰ khoảng 2368 km2, chiếm 48,4% diện tích tự nhiên, tăng 261 km2. Với kịch bản phát thải trung bình (RCP 6,0) diện tích đất lớn nhất có thể bị ảnh hưởng bởi độ mặn lớn hơn 4‰ khoảng 2024 km2, chiếm 41% diện tích đất tự nhiên vùng TGLX, tăng 134 km2 so với thời kỳ nền 1991 - 2000; diện tích chịu ảnh hưởng của độ mặn lớn hơn 1‰ khoảng 2230 km2, chiếm 45% diện tích tự nhiên, tăng 124km2. 5. Kế t luậ n Bà i bá o đã trì nh bà y mộ t phầ n nghiên cứ u chí nh củ a đề tà i “Nghiên cứu cơ sở khoa học, lựa chọn một số giải pháp công trình chủ yếu giải quyết bài toán cân bằng nước, thoát lũ và xâm nhập mặn ứng phó với biến đổi khí hậu vùng Tứ giác Long Xuyên”. Bà i bá o đã cho thấ y bên cạnh những thuận lợi mà tự nhiên đem lại thì TGLX cũng phải luôn đối mặt với không ít khó khăn và hạn chế về điều kiện dòng chảy và các tài nguyên sinh vật, phù sa do phải chịu những tác động, thách thức không nhỏ và khôn lường từ các hoạt động ở thượng lưu, biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng. Bà i bá o đã tí nh toá n, đánh giá được tác động của biến đổi khí hậu đến xâm nhập mặn vùng ven biển TGLX trong những năm gần đây. Dòng chảy mùa cạn thiếu hụt dẫn đến hiện tượng xâm nhập mặn gia tăng, từ đó ảnh hưởng đến sử dụng đất của các ngành kinh tế. Kết quả của bà i bá o này là tài liệu tham khảo cho các nhà quản lý, các nhà khoa học trong công tác nghiên cứu tài nguyên nước, quản lý nhà nước về tài nguyên nước ở vùng TGLX. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Tài nguyên và Môi trường, “Kịch bản biến đối khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, 2016” [2] PGS.TS. Trần Hồng Thái, Chương trình KHCN cấp nhà nước KHCN- BĐKH/11-15 “Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến sự biến đổi tài nguyên nước đồng bằng sông Cửu Long”, 2013; [3] Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, “Nghiên cứu xâm nhập mặn phục vụ phát triển KTXH của ĐBSCL” 2004; [4] IPCC, “Báo cáo của Ủy ban liên Chính phủ về biến đổi khí hậu”, 2007. BBT nhận bài: Ngày 10/6/2017; Phản biện xong: Ngày 27/6/ 2017