Tác giả

Bùi Tá Long 1* , Lê Thị Mỹ Diệp 2

Đơn vị công tác

1 Trường Đại học Bách Khoa Tp. HCM; longbt62@hcmut.edu.vn

2 Viện Khoa học và Thủy lợi Miền Nam; diepmoitruongmdquangngai@gmail.com

*Tác giả liên hệ: longbt62@hcmut.edu.vn; Tel.: +84–918017376

Tóm tắt

Trong nhiều năm qua, vấn đề xâm nhập mặn được quan tâm bởi ảnh hưởng tiêu cực của nó tới phát triển kinh tế–xã hội, đặc biệt tại vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long. Nhiều chương trình, đề tài nghiên cứu cho khu vực này, trong đó đa số các nghiên cứu được thực hiện ứng dụng mô hình MIKE 11 để tính toán mô phỏng. Các kết quả nhận được tập trung làm rõ phạm vi mặn được truyền vào, chưa quan tâm nhiều tới cơ chế truyền mặn (theo bề mặt hay đáy). Sự phụ thuộc phạm vi truyền mặn vào các yếu tố dòng chảy, chế độ triều chưa được quan tâm đúng mức. Bên cạnh đó, số lượng nghiên cứu về xâm nhập mặn tại miền Trung khá khiêm tốn dẫn tới nhiều vấn đề khoa học, thực tiễn tuy được đặt ra nhưng chưa tìm ra câu trả lời. Nghiên cứu này, mô hình MIKE 3 được sử dụng hướng tới làm rõ cơ chế mặn được từ biển vào sông, cũng như sự phụ thuộc phạm vi truyền mặn vào các yếu tố dòng chảy (sông), chế độ triều (biển) – chọn sông Vệ, Quảng Ngãi làm khu vực nghiên cứu. Kết quả mô phỏng được kiểm định dựa trên chuỗi số liệu thực đo liên tục trong 48 tiếng, đã cho kết quả mức tốt và rất tốt tại mặt cắt MC0 với R2 đạt 0,825, Nash đạt 0,798, PBIAS đạt 6,919, RSR đạt 0,524. Mô hình MIKE 3 sau bước kiểm định, được áp dụng mô phỏng sự phụ thuộc mức độ, phạm vi mặn phụ thuộc vào chế độ thủy triều, lưu lượng dòng chảy. Mô hình 3 chiều cho phép làm sáng tỏ sự khác biệt về truyền mặn giữa mùa khô và mùa mưa tại sông Vệ, đặc biệt là cơ chế truyền mặn tại mặt cắt MC0, ngay vùng cửa sông.

Từ khóa

Mưa–dòng chảy; SWAT; NAM; MIKE 3; sông Vệ.

Trích dẫn bài báo

Long, T.B.; Diệp, L.T.B. Mô phỏng sự phụ thuộc xâm nhập mặn và các yếu tố thủy văn bằng MIKE 3 – Trường hợp cửa sông Vệ, Quảng Ngãi. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 725, 1-16.

Tài liệu tham khảo

1. Liu, B.; Peng, S.; Liao, Y.; Wang, H. The characteristics and causes of increasingly severe saltwater intrusion in Pearl River Estuary. Estuar. Coast. Shelf Sci. 2019, 220, 54–63.

2. Werner, A.D. Seawater intrusion processes, investigation and management: Recent advances and future challenges.  Adv. Water Resour. 2013, 51, 3–26.

3. Rahmawati, N.; Vuillaume, J.F.; Purnama, I.L.S. Salt intrusion in coastal and lowland areas of semarang city. J. Hydrol. 2013, 494, 146–159.

4. Haddout, S.; Igouzal, M.; Maslouhi, A. Modeling the effect of salt water intrusion in the Sebou River estuary (Morocco). Russ. Meteorol. Hydrol. 2017, 42, 803–811.

5. Pereira, C.S.; Lopes, I.; Sousa, J.P.; Chelinho, S. Effects of NaCl and seawater induced salinity on survival and reproduction of three soil invertebrate species. Chemosphere 2015, 135, 116–122.

6. Unno Tatsuya, Jungman Kim, Yumi Kim, Son G Nguyen, Robin B Guevarra, Gee Pyo Kim, Ji–Hoon Lee, Michael J Sadowsky. Influence of seawater intrusion on microbial communities in groundwater. Sci. Total Environ. 2015, 532, 337–343.

7. Alcérreca–Huerta, J.C.; Callejas–Jiménez, M.E.; Carrillo, L.; Castillo, M.M. Dam implications on salt–water intrusion and land use within a tropical estuarine environment of the Gulf of Mexico. Sci. Total Environ. 2019, 652, 1102–1112.

8. Tian, R. Factors controlling saltwater intrusion across multi–time scales in estuaries, Chester River, Chesapeake Bay. Estuar. Coast. Shelf Sci. 2019, 223, 61–73.

9. Alpine, A.E.; Cloern, J.E. Trophic interactions and direct physical effects control phytoplankton biomass and production in an estuary.  Limnol. Oceanogr. 1992, 37, 946–955.

10. Lin, J.; Xie, L.; Pietrafesa, L.J.; Shen, J.; Mallin, M.A.; Durako, M.J.. Dissolved oxygen stratification in two micro–tidal partially–mixed estuaries.  Estuar. Coast. Shelf Sci. 2006, 70, 423–437.

11. Do, M.H.T.; Thiên, Đ.Q.; An, T.T.P. Đánh giá hiện trạng và các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình xâm nhập mặn sông Trường Giang – tỉnh Quảng Nam. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2011, 606, 19–24.

12. Đại, H.V.; Hiền, N.T.; Hiền, T.D. Đánh giá độ nhạy một số tham số trong mô hình mô phỏng xâm nhập mặn hệ thống sông Mã. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2014, 643, 24–28.

13. Hoàng, T.T.; Vi, V.T.T.; Long, P.T. Ảnh hưởng xâm nhập mặn đến quá trình lấy nước của nhà máy nước Tân Hiệp. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2016, 666, 15–20.

14. Dũng, Đ.V; Phương, T.Đ; Oanh, L.T. Khai thác mô hình MIKE 11 trong dự báo, cảnh báo xâm nhập mặn vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2018, 693, 48–58.

15. Sơn, H.T; Lan, V.T.T. Biến động lan truyền mặn vùng hạ lưu sông Vu Gia – Thu Bồn dưới tác động vận hành của các công trình thủy điện Hồ. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2018, 690, 1–11.

16. Trường, T.V.; Sách, B.N.; Tuấn, N.V. Đánh giá xâm nhập mặn vùng ven biển Bắc Bộ ứng với các kịch bản cấp nước thời kỳ đồ ải vụ Đông Xuân trên sông Hồng và đề xuất tiết kiệm nguồn nước từ các hồ chứa. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2019, 704, 33–48.

17. Hà, L.T; Khảm, D.V. Áp dụng mô hình thủy lực MIKE 11 để đánh giá nguy cơ xâm nhập mặn theo kịch bản nước biển dâng tỉnh Nam Định. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2012, 613, 32–39.

18. Sơn, H.T; Lan, V.T.T. Diễn biến xâm nhập mặn vùng hạ lưu hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn. Tạp chí Khí Tượng Thủy văn 2018, 686, 37–45.

19. Nhung, Đ.T.K.; Nghiêm, Đ.V. Đánh Giá Và Dự Báo Hình Thái Xâm Nhập Mặn Vùng Hạ Lưu Sông Trà Khúc – Sông Vệ. Khoa Học Kỹ Thuật Thủy Lợi Và Môi Trường 2020, 50, 119–126.

20. Diep, L.; Long, B.  Application of MIKE/SWAT for simulation the salt intrusion – a case study in Ve river, Quang Ngai province.  Lowl. Technol. Int. 2020, 22, 258–267.

21. Diep, L.T.M.; Anh, B.H.; Long, B.T. Applying mathematical models SWAT/NAM/MIKE to build hydrological and hydrodynamics parameters for flow calculation – in case of Ve river, Quang Ngai. VN J. Hydrometeorol. 2019, 700, 1–12.

22. Hưng, N.Q. Đánh giá mức độ xâm nhập mặn hạ lưu sông Cả dưới tác động biến đổi khí hậu. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2016, 663, 47–54.

23. Wei, C.;  Chen, K.; Kuang, C.; Zhud, D.Z.; Hee, L.; Mao, X.; Liang, H.; Song, H.L. Influence of sea level rise on saline water intrusion in the Yangtze River Estuary, China.  Appl. Ocean Res. 2016, 54, 12–25.

24. Moharir, R.V.; Khairnar, K.; Paunikar, W.N. MIKE 3 as a modeling tool for flow characterization : A review of applications on water bodies.  Int. J. Adv. Stud. Comput. Sci. Eng. 2014, 3, 32–43.

25. Safavi, S.; Saghafian, B.; Hosseini, S.A. Characterizing flow pattern and salinity using the 3D MIKE 3 model: Urmia Lake case study. Arab. J. Geosci. 2020, 13. https://doi.org/10.1007/s12517-020-5095-4.

26. DHI, MIKE 11, 2005.

27. DHI, MIKE 21 & MIKE 3. Flow model FM, Hydrodynamic and Transport Module , Scientific Documentation, 2018.

28. DHI, MIKE 21 & MIKE 3.  Flow Model FM Advection – Dispersion Module, Scientific Documentation, 2013.

29. GEBCO. Online Available: https://www.gebco.net/.

30. Ninh, P.V. Hydrometeorology and marine dynamics. In East sea, Ha Noi: Natural science and technology publishing house, 2009, pp. 644.

31. Moriasi, D.N.; Arnold, J.G.; Van Liew, M.W.; Bingner, R.L.; Harmel, R.D.; Veith, T.L. Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. Agric. Biol. Eng. 2007, 50, 885–900.  

32. Wang, Y.; Jiang, H.; Zhang, X.; Jin, J. Spatial and temporal distribution of sea surface salinity in coastal waters of china based on Aquarius. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2014, 17, 31–36. https://doi.org/10.1088/1755–1315/17/1/012116.

33. Yang, Y.; Xiang, R.; Liu, J.; Tang, L.  Inconsistent sea surface temperature and salinity changing trend in the northern South China Sea since 7.0 ka BP. J. Asian Earth Sci. 2019, 171, 178–186. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2018.05.033.