Ngập lụt do triều trên hạ lưu hệ thống sông Đồng Nai trong điều kiện nước biển dâng và vai trò làm giảm ngập của rừng Cần Giờ

Trong trường hợp rừng Cần Giờ được đắp đê bao để thành hồ chứa với hướng dòng chảy vào và ra được thiết kế một cách hợp lý, mực nước đỉnh triều ở Nhà Bè và Phú An sẽ giảm từ 10 – 11cm và mức giảm sẽ gia tăng khi có nước biển dâng. Hiệu quả giảm mực nước đỉnh triều này hoàn toàn có thể cân bằng với hiệu ứng từ gia tăng mực nước biển trung bình, giúp cho mực nước triều tại Phú An duy trì ở mức hiện nay cho tới năm 2050 bất chấp nước biển dâng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ngập lụt do triều trên hạ lưu hệ thống sông Đồng Nai trong điều kiện nước biển dâng và vai trò làm giảm ngập của rừng Cần Giờ 76 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT JOURNAL, Vol 20, No.K7- 2017 Ngập lụt do triều trên hạ lưu hệ thống sông Đồng Nai trong điều kiện nước biển dâng và vai trò làm giảm ngập của rừng Cần Giờ Lê Thị Hoa, Sơn Tăng Mỹ Hoa, Trần Thị Mỹ Hồng, Lê Song Giang Tóm tắt— Hạ lưu sông hệ thống Đồng Nai là vùng đất thấp. Mỗi khi triều cao, nhiều khu vực trên vùng này bị ngập lụt. Bằng phương pháp mô hình toán trong đó sử dụng mô hình tích hợp 1D2D, nguy cơ ngập lụt do triều cao ở vùng này đã được đánh giá cụ thể thông qua các con số về diện tích ngập. Các tính toán cũng chỉ ra rằng nếu mất đi khả năng trữ nước của rừng Cần Giờ, mực nước đỉnh triều ở Nhà Bè và Phú An sẽ tăng thêm khoảng 2 – 3cm và sẽ tăng nhiều hơn trong tương lai khi có nước biển dâng. Trong trường hợp rừng Cần Giờ được đắp đê bao để thành hồ chứa với hướng dòng chảy vào và ra được thiết kế một cách hợp lý, mực nước đỉnh triều ở Nhà Bè và Phú An sẽ giảm từ 10 – 11cm và mức giảm sẽ gia tăng khi có nước biển dâng. Hiệu quả giảm mực nước đỉnh triều này hoàn toàn có thể cân bằng với hiệu ứng từ gia tăng mực nước biển trung bình, giúp cho mực nước triều tại Phú An duy trì ở mức hiện nay cho tới năm 2050 bất chấp nước biển dâng. Từ khóa— Hệ thống sông Đồng Nai, ngập lụt, nước biển dâng, mô hình 1D2D. 1 GIỚI THIỆU Từ khoảng hơn chục năm trở lại đây, mực nước đỉnh triều trên hạ lưu hệ thống sông Đồng Nai đã tăng liên tục và trở thành một trong 3 nguyên nhân chính gây ngập lụt vùng hạ lưu sông [1, 2]. Gia tăng mực nước này có nguồn gốc từ 2 yếu tố là nước biển dâng ngoài cửa sông (thể hiện thông qua mực nước tại trạm Vũng Tàu) và sự suy giảm diện Bản thảo nhận ngày 07 tháng 11 năm 2016, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 12 tháng 4 năm 2017 Bài báo đã được hoàn thành với sự tài trợ của Sở KHCN TP.HCM trong khuôn khổ Đề tài Nghiên cứu Khoa học Hợp đồng số 168/2016/HĐ-SKHCN, ngày 11 tháng 12 năm 2015. Lê Thị Hoa, Sơn Tăng Mỹ Hoa, Trần Thị Mỹ Hồng, Lê Song Giang - Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG-HCM. (E-mail: lsgiang@yahoo.com; lsgiang@hcmut.edu.vn). tích các khu chứa nước do quá trình đô thị hoá. Theo kịch bản khí hậu và nước biển dâng (BĐKHNBD) cho Việt Nam [3], ở kịch bản trung bình cao (RCP6.0) tới năm 2050 mực nước trung bình tại Vũng Tàu sẽ tăng 21cm và tới 2100 là 56cm so với giai đoạn 1986 – 2005. Còn theo Bùi Việt Hưng [4], cứ khoảng 1.000ha đất ngập nước ven sông Soài Rạp và vùng trũng ven sông Sài Gòn bị san lấp sẽ làm gia tăng mực nước sông Sài Gòn lên 1cm. Một số giải pháp giảm thiểu tác động của việc gia tăng mực nước lên ngập lụt ở Tp Hồ Chí Minh và hạ lưu hệ thống sông Đồng Nai đã được đề xuất như làm đê bao [1] hay làm đê biển [5]. Ý tưởng đào hồ tại rừng ngập mặn Cần Giờ để chứa nước khi triều lên, giúp giảm mực nước đỉnh triều phía thượng lưu (hình 1) cũng đã từng tồn tại, tuy nhiên, rừng Cần Giờ đã được UNESCO công nhận là khu dự trữ sinh quyển thế giới nên việc đào bới sẽ gây tác động quá lớn tới nó là không được phép. Vì vậy khả thi nhất chỉ có thể là tận dụng khả năng trữ nước của nó trong điều kiện bảo tồn tính tự nhiên. Mục tiêu của bài báo này là đánh giá nguy cơ ngập lụt trên hạ lưu hệ thống sông Đồng Nai do triều trong điều kiện nước biển dâng và phân tích khả năng sử dụng thể tích trữ nước tự nhiên của Cần Giờ cho mục đích giảm mực nước đỉnh triều vùng thượng lưu. 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Để đánh giá nguy cơ ngập lụt vùng hạ lưu hệ thống sông Đồng Nai và phân tích khả năng sử dụng thể tích trữ nước tự nhiên của Cần Giờ cho mục đích giảm mực nước đỉnh triều vùng thượng lưu phương pháp mô hình toán sẽ được sử dụng. Do đặc điểm của bài toán là sự hiện diện đồng thời của 2 loại dòng chảy có mức độ quan trọng ngang TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 20, SỐ K7-2017 nhau là dòng chảy trong lòng sông, kênh và dòng chảy tràn trên vùng trũng ngập nên mô hình toán thích hợp và tân tiến nhất cho bài toán vào thời điểm này là mô hình tích hợp một chiều và hai chiều (1D2D). Một vài phần mềm cho phép xây dựng loại mô hình này như MIKE FLOOD [6] hay 77 SOBEK [7]. Trong nghiên cứu này phần mềm F28 [8] được sử dụng do nó có các khả năng hoàn toàn tương đương với MIKE FLOOD hay SOBEK và đã áp dụng thành công cho bài toán tương tự trên sông Vu Gia – Thu Bồn [9]. Hình 1. Các khu vực ở Cần Giờ A Hình 2. Lưới tính 1D và 2D của mô hình hạ lưu hệ thống sông Đồng Nai 78 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT JOURNAL, Vol 20, No.K7- 2017 Trong mô hình dòng chảy trong các sông rạch được xem là dòng một chiều (1D) và được giải từ phương trình Saint-Venant: ∂A ∂Q (1) + = ql ∂t ∂s QQ ∂Q ∂ Q2 ∂η (2) +β + gA + gA 2 − ul ql = 0 ∂t ∂s A ∂s K Còn dòng chảy trên vùng trũng ngập và ngoài biển được xem là dòng hai chiều (2D) và được giải từ phương trình nước nông: ∂η (3) + ∇.q = q v ∂t ∂q (4) + ∇.F(q ) = b(q ) ∂t Trong đó: - η: mực nước; - Q, A và K: lưu lượng, diện tích mặt cắt ướt và module lưu lượng của dòng 1D; - ...