Nhận viết luận văn Đại học , thạc sĩ - Zalo: 0917.193.864 Tham khảo bảng giá dịch vụ viết bài tại: vietbaocaothuctap.net Download luận văn thạc sĩ ngành thủy văn học với đề tài: Đánh giá hiện tượng xâm nhập mặn do biến đổi khí hậu khu hạ lưu ven biển lưu vực sông cả, tỉnh Nghệ An, cho các bạn làm luận văn tham khảo

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
QUÁCH THỊ THANH TUYẾT
ĐÁNH GIÁ HIỆN TƢỢNG XÂM NHẬP MẶN DO BIẾN ĐỔI
KHÍ HẬU KHU HẠ LƢU VEN BIỂN LƢU VỰC SÔNG CẢ,
TỈNH NGHỆ AN
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – Năm 2015

2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
QUÁCH THỊ THANH TUYẾT
ĐÁNH GIÁ HIỆN TƢỢNG XÂM NHẬP MẶN DO BIẾN ĐỔI
KHÍ HẬU KHU HẠ LƢU VEN BIỂN LƢU VỰC SÔNG CẢ,
TỈNH NGHỆ AN
Chuyên ngành: Thủy văn học
Mã số: 60.440.224
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN QUANG HƯNG
Hà Nội – Năm 2015

3. LỜI CẢM ƠN
Với tấm lòng chân thành nhất, em xin chân thành cảm ơn tới:
Tiến sỹ Nguyễn Quang Hưng, thầy hướng dẫn khoa học cho luận văn của em,
những điều đạt được trong luận văn này là những kiến thức quý báu mà thầy
đã tận tình chỉ dẫn em trong thời gian qua.
Quý thầy cô trong trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà
Nội, đặc biệt là quý thầy cô trong Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương
học, quý thầy cô trong Phòng Đào tạo sau Đại học đã nhiệt tình hướng dẫn và
giúp đỡ em hoàn thành chương trình Cao học và luận văn tốt nghiệp.
Gia đình, bạn bè đã giúp đỡ, ủng hộ hết sức sâu sắc trong thời gian qua. Đặc
biệt cảm ơn gia đình, những người luôn bên cạnh động viên để em vững tâm
và phấn đấu học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Lãnh đạo, đồng nghiệp tại Trung tâm Ứng dụng công nghệ và Bồi dưỡng
nghiệp vụ Khí tượng thủy văn và Môi trường đã tạo điều kiện cho em trong
quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Trong quá trình làm luận văn do giới hạn về thời gian cũng như hạn chế về số liệu
thực đo nên không tránh được những thiếu sót. Vì vậy, tác giả rất mong được sự
cảm thông và những ý kiến đóng góp quý báu của các Thầy cô và những người
quan tâm.
TÁC GIẢ

4. MỤC LỤC
MỞ ĐẦU……………………………………………………………………............1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................................ 5
1.1. Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn......................................................... 5
1.1.1. Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn nước ngoài ....................................5
1.1.2. Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn trong nước.....................................9
1.1.2.1. Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn ở Việt Nam...........................9
1.1.2.2. Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn lưu vực sông Cả .................11
1.2. Giới thiệu khu vực nghiên cứu .................................................................... 13
1.2.1. Vị trí địa lý ...............................................................................................13
1.2.2. Địa hình ....................................................................................................14
1.2.3. Thổ nhưỡng ..............................................................................................15
1.2.4. Thực vật....................................................................................................16
1.2.5. Đặc điểm khí hậu......................................................................................17
1.2.6. Tài nguyên nước mặt................................................................................20
1.2.6.1. Mạng lưới sông suối.......................................................................20
1.2.6.2. Lưới trạm thủy văn.........................................................................21
1.2.6.3. Dòng chảy năm ..............................................................................21
1.2.6.4. Chế độ dòng chảy...........................................................................22
1.2.7. Đặc điểm nước dưới đất ...........................................................................27
1.2.8. Tình hình kinh tế -xã hội..........................................................................28
1.2.8.1. Dân số ............................................................................................28
1.2.8.2. Kinh tế xã hội.................................................................................28
1.3. Tình hình xâm nhập mặn............................................................................. 36
CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH MIKE 11 ............ 38
2.1. Các phƣơng trình cơ bản............................................................................. 38
2.2. Điều kiện biên................................................................................................ 47

5. 2.2.1. Điều kiện biên thủy lực ............................................................................47
2.2.2. Điều kiện biên mặn...................................................................................47
CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ XÂM NHẬP MẶN THEO KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI
KHI HẬU SỬ DỤNG MÔ HÌNH MIKE 11 ............................................................ 48
3.1. Thiết lập điều kiện biên mô hình thủy lực MIKE 11 ................................ 48
3.1.1. Kết quả hiệu chỉnh mô hình thủy lực .......................................................52
3.1.2. Kết quả kiểm định mô hình thủy lực........................................................53
3.2. Thiết lập mô hình chất lƣợng nƣớc – xâm nhập mặn............................... 55
3.3. Mô phỏng quá trình xâm nhập mặn theo các kịch bản biến đổi khí hậu 57
3.3.1. Kịch bản biến đổi khí hậu về lượng mưa và nước biển dâng...................58
3.3.2. Mô phỏng quá trình xâm nhập mặn xét đến biến đổi khí hậu..................59
3.3.3. Kết quả mô phỏng quá trình ngập mặn kịch bản 1...................................61
3.3.4. Kết quả mô phỏng quá trình ngập mặn kịch bản 2...................................63
3.3.5. Kết quả mô phỏng quá trình ngập mặn kịch bản 3...................................64
3.4. Kết luận ......................................................................................................... 65
3.5. Đề xuất các giải pháp nhằm hạn chế tác động tiêu cực của biến đổi khí
hậu đến quá trình xâm nhập mặn khu vực nghiên cứu ......................................... 66
3.6. Các biện pháp ứng phó hiện tƣợng xâm nhập mặn .................................. 67
KẾT LUẬN VÀ KIẾN
NGHỊ……………………………………………………………70
TÀI LIỆU THAM
KHẢO………………………………………………………………72
PHỤ LỤC

6. DANH MỤC HÌNH
Hình 1-1: Bản đồ vị trí lưu vực sông Cả .............................................................................14
Hình 1-2: Bản đồ thổ nhưỡng trong lưu vực sông Cả.........................................................15
Hình 1-3: Bản đồ thảm phủ thực vật lưu vực sông Cả........................................................16
Hình 1-4: Bản đồ lượng mưa trung bình nhiều năm lưu vực sông Cả................................18
Hình 1-5: Bản đồ mô đun dòng chảy năm và phân phối dòng chảy trong năm tại một số
trạm trên lưu vực sông Cả ...................................................................................................22
Hình 1-6: Bản đồ tiềm năng trữ lượng nước ngầm lưu vực sông Cả..................................28
Hình 2-1: Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott..............................................................................40
Hình 2-2: Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott cho phương trình liên tục....................................41
Hình 2-3: Sơ đồ sai phân 6 điểm cho phương trình động lượng.........................................43
Hình 2-4: Sơ đồ sai phân.....................................................................................................45
Hình 3-1: Sơ đồ thủy lực hạ lưu sông Cả trong MIKE 11...................................................48
Hình 3-2: Sơ đồ trạm thủy văn và khí tượng khu vực nghiên cứu.......................................49
Hình 3-3: Ví dụ một mặt cắt trên sông Cả...........................................................................50
Hình 3-4: Ví dụ một mặt cắt hạ lưu sông Cả.......................................................................50
Hình 3-5: Ví dụ một mặt cắt trên sông Ngàn Phố ...............................................................50
Hình 3-6: Ví dụ một mặt cắt trên sông Ngàn Sâu................................................................50
Hình 3-7: Mực nước tính toán và thực đo trạm Nam Đàn mùa kiệt năm 2000...................52
Hình 3-8: Mực nước tính toán và thực đo trạm Linh Cảm mùa kiệt năm 2000 ..................52
Hình 3-9: Mực nước tính toán và thực đo trạm Chợ Tràng mùa kiệt năm 2000 ................53
Hình 3-10: Mực nước tính toán và thực đo trạm Nam Đàn mùa kiệt năm 2010.................53
Hình 3-11: Mực nước tính toán và thực đo trạm Linh Cảm mùa kiệt năm 2010 ................53
Hình 3-12: Mực nước tính toán và thực đo trạm Chợ Tràng mùa kiệt năm 2010 ..............54
Hình 3-13: Mực nước tính toán và thực đo trạm Nam Đàn mùa kiệt năm 2014.................54
Hình 3-14: Mực nước tính toán và thực đo trạm Linh Cảm mùa kiệt năm 2014 ................54

7. Hình 3-15: Mực nước tính toán và thực đo trạm Chợ Tràng mùa kiệt năm 2014 .............54
Hình 3-16: Độ mặn tính toán và thực đo điểm đo mặn Bến Thủy năm 2000......................55
Hình 3-17: Độ mặn tính toán và thực đo điểm đo mặn Nghi Thọ năm 2000 ......................56
Hình 3-18: Độ mặn tính toán và thực đo điểm đo mặn Trung Lương năm 2000................56
Hình 3-19: Độ mặn tính toán và thực đo điểm đo mặn Bến Thủy năm 2010......................56
Hình 3-20: Độ mặn tính toán và thực đo điểm đo mặn Bến Thủy năm 2014......................57
Hình 3-21: Mực nước triều trạm Cửa Hội năm 2030, 2050 và 2100..................................60
Hình 3-22: Hình minh họa ranh giới xâm nhập mặn năm 2030 .........................................62
Hình 3-23:Hình minh họa ranh giới xâm nhập mặn năm 2050 ..........................................63
Hình 3-24: Hình minh họa ranh giới xâm nhập mặn năm 2100 .........................................64
Hình 3-25: Hình minh họa khu vực sát biển ảnh hưởng xâm nhập mặn.............................67
Hình 3-26: Hình minh họa khu vực huyện Hưng Nguyên ảnh hưởng xâm nhập mặn.........68
Hình 3-27: Hình minh họa khu vực phía trong sông ảnh hưởng xâm nhập mặn................69

8. DANH MỤC BẢNG
Bảng 1-1: Lượng mưa trung bình tháng, năm tại một số trạm trong lưu vực hệ thống sông
Cả thời kỳ 1961-2014...........................................................................................................19
Bảng 1-2: Lượng nước bốc hơi bình quân tháng trên lưu vực sông Cả..............................20
Bảng 1-3: Lưu lượng trung bình tháng, năm tại một số trạm thuỷ văn lưu vực sông Cả ...24
Bảng 1-4: Lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất và lưu lượng nhỏ nhất tại một số trạm thuỷ văn
trong lưu vực sông Cả..........................................................................................................26
Bảng 1-5: Khả năng khai thác nước ngầm trên lưu vực sông Cả .......................................27
Bảng 1-6: Bố trí diện tích gieo trồng năm 2020..................................................................30
Bảng 1-7: Dự kiến đàn gia súc, gia cầm năm 2020 ............................................................31
Bảng 1-8: Diện tích nuôi trồng thủy sản giai đoạn 2020....................................................32
Bảng 1-9: Quy mô các khu công nghiệp đến 2020..............................................................34
Bảng 1-10: Quy hoạch sử dụng đất đến 2020 .....................................................................36
Bảng 3-1:Kết quả chỉ tiêu Nash tại vị trí kiểm tra...............................................................53
Bảng 3-2: Kết quả chỉ tiêu Nash tại vị trí kiểm tra..............................................................54
Bảng 3-3: Kết quả chỉ tiêu Nash tại vị trí kiểm tra..............................................................55
Bảng 3-4:Kết quả tương quan độ mặn tính toán và thực đo ...............................................57
Bảng 3-5: Độ cao mực nước biển dâng theo các thời kỳ tương lai kịch bản B2.................58
Bảng 3-6: Biến đổi lượng mưa mùa xuân tỉnh Nghệ An......................................................59
Bảng 3-7: Tổng hợp các kịch bản mô phỏng.......................................................................59
Bảng 3-8: Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình tại một số trạm thủy văn chính.........60
Bảng 3-9: Tỉ lệ thay đổi giá trị lưu lượng (%) giữa các thời kỳ tương lai với thời kỳ nền tại
các trạm thủy văn lưu vực sông Cả kịch bản B2 .................................................................61
Bảng 3-10:Chênh lệch khoảng cách xâm nhập mặn các kịch bản ......................................65

9. 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài
Biến đổi khí hậu (BĐKH) đang là một trong những thách thức nghiêm trọng
nhất đối với thế giới và trở thành vấn đề sống còn của Việt Nam trong thế kỷ 21. Theo
kịch bản BĐKH mới nhất cho Việt Nam, đến năm 2100, nhiệt độ trung bình có thể
tăng khoảng 2-3 độ C, mực nước biển trung bình có thể dâng trên 1m. Các hiện tượng
khí hậu cực đoan và các hậu quả kéo theo như nước biển dâng, xói lở bờ biển, xâm
nhập mặn, bão, áp thấp nhiệt đới, mưa lớn gây lũ, hạn hán, nắng nóng, rét đậm,… sẽ
diễn biến ngày càng khắc nghiệt và phức tạp hơn. Các đồng bằng châu thổ và vùng ven
biển có thể bị ngập phần lớn diện tích.
Nghệ An nằm trong khu vực thời tiết khắc nghiệt và gánh chịu nhiều thiên tai.
Nguy cơ thiên tai do tác động của BĐKH đã ảnh hưởng đến môi trường và ảnh hưởng
trực tiếp đến các hoạt động kinh tế - xã hội. Với chiều dài bờ biển khá dài (khoảng 82
km), Nghệ An có kinh tế biển ngày càng phát triển và đóng góp ngày càng lớn vào
ngân sách. Tuy nhiên trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội, Nghệ An đã phải đối
đầu với nhiều khó khăn thách thức do thiên tai gây ra, trong đó hiện tượng xâm nhập
mặn đã gây ra nhiều thiệt hại về kinh tế - xã hội cho các khu vực hạ lưu ven biển, đặc
biệt trong bối cảnh BĐKH hiện nay.
Các huyện ven biển tỉnh Nghệ An thời gian gần đây đang bị nước biển xâm lấn
đến mức báo động. Nhiều xã nằm cách bờ biển từ 5 đến 10km, đã và đang bị nước mặn
tấn công. Một số vùng dân cư ven biển ở Quỳnh Lưu, Diễn Châu chưa có đê bao sẽ đối
mặt với việc biển xâm lấn dẫn đến mất đất và nhà [13].
Theo các kịch bản được công bố về BDKH và nước biển dâng, các vùng đất lúa
có diện tích hàng ngàn ha tại Nghi Lộc gồm xã Nghi Thuận, Nghi Vạn, Nghi Lộc; Diễn
Châu có các xã Diễn Hạnh, Diễn Hoa, Quỳnh Lưu có xã Quỳnh Diễn, Quỳnh Hưng sẽ
bị nước biển xâm thực nếu không có giải pháp ứng phó kịp thời với BĐKH, vào mùa
khô tại các vùng này. Nguyên nhân chủ yếu là do lượng nước ngọt trong nội đồng

10. 2
thường bị cạn kiệt, các cửa sông trên (trừ sông Cấm có cống Nghi Quang) đổ ra biển
vẫn chưa có hệ thống cống để ngăn giữ, điều hoà nước nên khi thuỷ triều lên thì nước
biển vào sâu. Ngược lại, ngay cả khi mùa mưa bão, tuy lượng nước ngọt lớn nhưng vẫn
tồn tại nguy cơ nước biển dâng cao, xâm lấn vào sâu trong đất liền vì vào mùa mưa thì
cống Nghi Quang hay cống Diễn Thành, Diễn Thuỷ (sông Bùng, Diễn Châu) đều phải
mở để thoát nước và đây là cơ hội để nước biển xâm thực (mưa bão nước biển thường
dâng cao hơn bình thường).
Trước nguy cơ như trên, việc nghiên cứu hiện tượng xâm nhập mặn do BĐKH
khu hạ lưu ven biển tỉnh Nghệ An là rất cấp thiết, các thông tin, kết quả thu được trong
nghiên cứu có thể sử dụng như các căn cứ khoa học để đề ra các phương án ứng phó
để giảm thiểu thiệt hại do các hiện tượng trên gây ra trong tình hình BĐKH hiện nay.
2. Mục tiêu
Mục tiêu chính của nghiên cứu này là Tính toán dự báo được sự biến động
của độ mặn trong khu vực hạ lưu sông Cả, tỉnh Nghệ An, dưới các tác động của
Biến đổi khí hậu. Các mục tiêu cụ thể của nghiên cứu như sau
- Thu thập thông tin, xây dựng tổng quan về các nghiên cứu xâm nhập mặn
trong khu vực
- Thu thập số liệu, nghiên cứu áp dụng mô hình thủy văn, thủy lực và chất
lượng nước (bộ mô hình Mike 11) mô phỏng và dự báo kết quả xâm nhập mặn với
các kịch bản khác nhau của Biến đổi khí hậu
- Đề xuất các giải pháp thích ứng, quy hoạch, phòng chống xâm nhập mặn
cho khu vực nghiên cứu.

11. 3
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Luận văn tập trung vào đối tượng và phạm vi nghiên cứu như sau:
Đối tượng nghiên cứu là sự xâm nhập mặn từ nước biển vào môi trường
nước mặt. Các thành phần được xem xét đến trong nghiên cứu bao gồm:
Chế độ mưa, chế độ thủy văn của sông, triều, độ mặn.
Nghiên cứu ứng dụng mô hình MIKE 11 (tính toán thủy lực 1 chiều) và
mô hình khuyếch tán để mô phỏng quá trình xâm nhập mặn khu vực
nghiên cứu.
Giới hạn phạm vị nghiên cứu trong vùng hạ lưu lưu vực sông Cả, Nghệ
An
Mô hình thủy lực cho sông Cả giới hạn biên trên từ trạm Yên Thượng về
đến Cửa Hội với 2 nhánh sông Ngàn Phố và Ngàn Sâu.
Các số liệu được sử dụng hiệu chỉnh và kiểm định mô hình: số liệu lưu
lượng ngày năm 2000, 2010 và 2014. Số liệu mực nước giờ năm 2000,
2010 và 2014. Tuy nhiên số liệu đo mặn rời rạc, không liên tục tại trạm
Bến Thủy.
Đối với chỉ tiêu độ mặn, thông số đo đạc bị giới hạn, không liên tục, số
liệu thực đo chỉ có vài ngày trong tháng, không đồng bộ, số liệu tại của
biển sử dụng là hằng số.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Trong luận văn học viên đã áp dụng các phương pháp kế thừa, phương pháp
thống kê và phương pháp mô hình toán.

12. 4
5. Nội dung luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị và tài liệu tham khảo, luận văn bao
gồm 3 chương:
- Chương I: Tổng quan các nghiên cứu về xâm nhập mặn trong nước mặt, giới
thiệumột số mô hình toán mô phỏng quá trình xâm nhập mặn, đồng thời giới thiệu
sơ lược về khu vực nghiên cứu và một số công trình nghiên cứu trước đây về xâm
nhập mặn.
- Chương II: Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 11, công thức và các bước tính toán
thủy văn, thủy lực và chất lượng nước.
- Chương III: Ứng dụng mô hình, mô phỏng xâm nhập mặn tại khu vực nghiên cứu
dưới các kịch bản khác nhau của Biến đổi khí hậu.

13. 5
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn
1.1.1. Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn nước ngoài
Trong thời gian 50 năm qua, đặc biệt là trong khoảng 10 năm gần đây, tác
động của Biến đổi khí hậu trở nên rõ rệt tại Việt Nam. Được đánh giá là một trong
những nước chịu nhiều ảnh hưởng nhất của Biến đổi khí hậu, Việt Nam đã nhận
thức và tiến hành rất nhiều các nghiên cứu, hoạt động cụ thể để ứng phó với Biến
đổi khí hậu [18]. Tác động của Biến đổi khí hậu tới hạ lưu và cửa sông bao gồm sự
gia tăng hiện tượng ngập lụt khu vực hạ lưu do nước biển dâng, giảm diện tích các
khu đất ngập nước và đẩy mạnh quá trình xâm nhập mặn. Tuy nhiên, theo báo cáo
của Ngân hàng thế giới năm 2009[29] thì tác động của Biến đổi khí hậu đến xâm
nhập mặn chưa được quan tâm đúng mức. Hầu hết các nghiên cứu về Biến đổi khí
hậu tập trung vào các vấn đề về ngập lụt do nước biển dâng mà chưa xét đến các
vấn đề ô nhiễm mặn. Chính vì vậy, trước các vấn đề về nước biển dâng đang diễn ra
với tốc độ rất nhanh trên thế giới, đã đặt ra bài toán về phân tích, đánh giá, mô
phỏng và dự đoán tác động của Biến đổi khí hậu tới xâm nhập mặn.
Xâm nhập mặn - yếu tố quan trọng trong quản lý chất lượng nước vùng cửa
sông và ven biển là một quá trình phức tạp liên quan đến thủy động lực học và vận
chuyển chất trong sông. Trên thực tế, sự tương tác giữa nước ngọt và nước biển
diễn ra dưới sự tác động của lưu lượng dòng chảy trong sông, thủy triều, gió; các
nhân tố này ảnh hưởng đến khả năng xáo trộn pha loãng của nước sông với nước
biển [20]. Rõ ràng ba yếu tố kể trên và yếu tố địa hình của từng khu vực cửa sông
dao dộng theo từng địa điểm khác nhau, do đó sự xâm nhập mặn tại các lưu vực
sông cũng mang nhiều tính chất đặc trưng khác nhau.
Mô hình hóa chất lượng nước nói chung và mô phỏng các quá trình xâm
nhập mặn nói riêng đã được quan tâm với nhiều nghiên cứu đã được công bố. Các
nghiên cứu sử dụng các mô hình hộp đen như mạng trí tuệ thần kinh nhân tạo hay

14. 6
các mô hình thủy lực kết hợp với mô dun tính toán lan truyền và vận chuyển chất
[19].
Một số nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu cũng đã được công bố
trong vài năm gần đây như sử dụng mô hình Mike 21 để tiến hành đánh giá tác động
của Biến đổi khí hậu đến độ mặn trên sông Mê Kông. Conard và các cộng sự đã
công bố các nghiên cứu sử dụng mô hình trí tuệ nhân tạo để dự báo biến động độ
mặn do Biến đổi khí hậu gây ra trên vùng cửa sông Savannah [21].
Hiện tượng xâm nhập triều, mặn là quy luật tự nhiên ở các khu vực, lãnh thổ
có vùng cửa sông giáp biển. Do tính chất quan trọng của hiện tượng xâm nhập mặn
có liên quan đến hoạt động kinh tế - xã hội của nhiều quốc gia nên vấn đề tính toán
và nghiên cứu đã được đặt ra từ lâu. Mục tiêu chủ yếu của công tác nghiên cứu là
nắm được quy luật của quá trình này để phục vụ các hoạt động kinh tế - xã hội,
quốc phòng vùng cửa sông như ở các nước như Mỹ, Nga, Hà Lan, Nhật, Trung
Quốc, Thái Lan... Các phương pháp cơ bản được thực hiện bao gồm: thực nghiệm
(dựa trên số liệu quan trắc) và mô phỏng quá trình bằng các mô hình toán.
Việc mô phỏng quá trình dòng chảy trong sông ngòi bằng mô hình toán được
bắt đầu từ khi Saint - Vennant công bố hệ phương trình mô phỏng quá trình thuỷ
động lực trong hệ thống kênh hở một chiều nổi tiếng mang tên ông. Chính nhờ sức
mạnh của hệ phương trình Saint - Venant nên khi kỹ thuật tính sai phân và công cụ
máy tính điện tử đáp ứng được thì việc mô phỏng dòng chảy sông ngòi là công cụ
rất 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
nội 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 khuyếch tán.
Cùng với phương trình bảo toàn và phương trình động lực của dòng chảy, còn có
phương trình khuyếch tán chất hoà tan trong dòng chảy cũng có thể cho phép - tuy ở

15. 7
mức độ kém tinh tế - mô phỏng cả sự diễn biến 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 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. 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 chiều đã được xây dựng do nhiều tác giả trong đó có Ippen và Harleman
[26]. 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 loại 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 [28]. 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 tiết tương ứng. Vì vậy các nhà
nghiên cứu buộc phải giải quyết bằng cách trung bình hoá theo 2 chiều hoặc 1
chiều. Sanker và Fischer, Masch và Leendertee [27] đã xây dựng các mô hình 2
chiều và 1 chiều trong đó mô hình 1 chiều có nhiều ưu thế trong việc giải các bài
toán phục vụ yêu cầu thực tế tốt hơn. Các nhà khoa học cũng thống nhất nhận định
rằng, các mô hình 1 chiều thường hữu hiệu hơn các mô hình sông đơn và mô hình
hai chiều. Chúng có thể áp dụng cho các vùng cửa sông có địa hình phức tạp gồm
nhiều sông, kênh nối với nhau với cấu trúc bất kỳ.
Một số mô hình mặn thông dụng trên thế giới có thể thống kê sau đây::

16. 8
a. Mô hình động lực cửa sông FWQA [14]
Mô hình FWQA thường được đề cập đến trong các tài liệu là mô hình
ORLOB theo tên gọi của Tiến sỹ Geral T. Orlob. Mô hình đã được áp dụng trong
nhiều vấn đề tính toán thực tế. Mô hình giải hệ phương trình Saint - Venant kết hợp
với phương trình khuếch tán và có xét đến ảnh hưởng của thuỷ triều thay vì bỏ qua
như trong mô hình không có thuỷ triều. Mô hình được áp dụng đầu tiên cho đồng
bằng Sacramento - San Josquin, Califorlia.
b. Mô hình thời gian thuỷ triều của Lee và Harleman và của Thatcher và Harleman
[14]
Lee và Harleman và sau được Thatcher và Harleman cải tiến đã đề ra một
cách tiếp cận khác, xây dựng lời giải sai phân hữu hạn đối phương trình bảo toàn
mặn trong sông đơn. Sơ đồ sai phân hữu hạn dùng để giải phương trình phân tán là
sơ đồ ẩn 6 điểm. Mô hình cho kết quả tốt trong việc dự báo trạng thái phân phối
mặn tức thời cả trên mô hình vật lý cũng như trong sông thực tế.
c. Mô hình MIKE 11 [14]
Là mô hình trong bộ mô hình Mike thương mại nổi tiếng thế giới do Viện
Thuỷ lực Đan Mạch (DHI) xây dựng. Đây là mô hình thuỷ lực và chất lượng nước
một chiều (trường hợp riêng là xâm nhập mặn) có độ tin cậy cao, thích ứng với các
bài toán thực tế khác nhau. Mô hình này đã được áp dụng phổ biến trên thế giới để
tính toán, dự báo lũ, chất lượng nước và xâm nhập mặn trong sông.
d. Mô hình ISIS (Anh) [14]
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.
e. Mô hình EFDC (Environmental Fluid Dynamic Code) [14]

17. 9
Mô hình được cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (USEPA) 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.
1.1.2. Tổng quan nghiên cứu xâm nhập mặn trong nước
1.1.2.1. Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn ở Việt Nam
Việc nghiên cứu, tính toán xâm nhập mặn ở Việt Nam 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 cứu 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 Kông [9] 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 mặn với hai chỉ tiêu cơ bản 1 ‰ và 4 ‰ cho
toàn khu vực đồng bằng trong các tháng từ tháng XII đến tháng IV.
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 [7].
Việc đẩy nhanh công tác nghiên cứu xâm nhập mặn ở nước ta được đánh dấu
vào năm 1980 khi bắt đầu triển khai dự án nghiên cứu xâm nhập mặn đồng bằng
sông Cửu Long dưới sự tài trợ của Ban Thư ký Uỷ ban sông Mê Kông. Trong
khuôn khổ dự án này, một số mô hình tính xâm nhập triều, mặn đã được xây dựng
như của Ban Thư ký Mê Kông và một số cơ quan trong nước như Viện Quy hoạch
và Quản lý nước, Viện Cơ học... Các mô hình này đã được ứng dụng vào việc

18. 10
nghiên cứu quy hoạch phát triển châu thổ sông Cửu Long, tính toán hiệu quả các
công trình chống xâm nhập mặn ven biển để tăng vụ và mở rộng diện tích nông
nghiệp trong mùa khô, dự báo xâm nhập mặn dọc sông Cổ Chiên [9].
Kỹ thuật chương trình của mô hình trên đã được phát triển thành một phần
mềm hoàn chỉnh để cài đặt trong máy tính như một phần mềm chuyên dụng. Mô
hình đã đựợc áp dụng thử nghiệm tốt tại Hà Lan và đã được triển khai áp dụng cho
đồng bằng sông Cửu Long nước ta.
Thêm vào đó, một số nhà khoa học Việt Nam điển hình là cố Giáo sư
Nguyễn Như Khuê, Nguyễn Ân Niên, Nguyễn Tất Đắc, Nguyễn Văn Điệp, Nguyễn
Minh Sơn, Trần Văn Phúc, Nguyễn Hữu Nhân... đã xây dựng thành công các mô
hình thuỷ lực mạng sông kết hợp tính toán xâm nhập triều mặn như VRSAP,
MEKSAL, FWQ87, SAL, SALMOD, HYDROGIS... Các báo cáo trên chủ yếu tập
trung xây dựng thuật toán tính toán quá trình xâm nhập mặn thích hợp với điều kiện
địa hình, KTTV ở đồng bằng sông Cửu Long [7,8,10]. Kết quả được nhìn nhận khả
quan và bước đầu một số mô hình đã thử nghiệm ứng dụng dự báo xâm nhập mặn.
Trong khuôn khổ Chương trình Bảo vệ Môi trường và Phòng tránh thiên tai,
KC - 08, Lê Sâm [5] 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 hạn (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 trình 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 triển rất nhanh của
công nghệ tính toán thuỷ văn, thuỷ lực, hiện trên thế giới xuất hiện nhiều mô hình

19. 11
đa chức năng trong đó các mô đun tính sự lan truyền chất ô nhiễm 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. Một số mô hình tiêu biểu: ISIS (Anh), MIKE
11(Đan Mạch), HEC-RAS (Mỹ)... đều có các mođun tính toán lan truyền xâm nhập
mặn nhưng chưa được sử dụng hoặc mới chỉ sử dụng ở mức thử nghiệm.
Như đã biết, lý thuyết và thực tiễn ứng dụng mô hình hoá quá trình xâm nhập
mặn đã được phát triển rất nhanh trong khoảng 30 năm trở lại đây cả trên thế giới và
Việt Nam. Về nguyên tắc với sự phát triển vượt bậc của công nghệ tin học cùng với
sự xuất hiện các máy tính có tốc độ xử lý thông tin nhanh, bộ nhớ lớn, việc áp dụng
các mô hình vào tính toán diễn biến quá trình xâm nhập mặn ngày càng phổ biến,
được sử dụng rộng rãi trong nhiều nghiên cứu, đề tài.
1.1.2.2. Tình hình nghiên cứu xâm nhập mặn lưu vực sông Cả
Viện khoa học Thủy lợi Việt Nam đã thực hiện Đề tài cấp Nhà nước “Nghiên
cứu đề xuất giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng dòng chảy kiệt phục vụ sản xuất nông
nghiệp, thủy sản vùng hạ du sông Cả và sông Mã” do PGS.TS. Nguyễn Quang
Trung – Viện Nước, Tưới tiêu và Môi trường làm chủ nhiệm [13]. Mục tiêu của Đề
tài là đánh giá được biến động và tác động dòng chảy kiệt ảnh hưởng tới sản xuất
nông nghiệp, thuỷ sản vùng hạ du sông Cả và sông Mã; đề tài đã đề xuất được các
giải pháp thủy lợi để hạn chế các ảnh hưởng bất lợi của chế độ dòng chảy mùa kiệt
phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, thuỷ sản.
Một trong những kết quả Đề tài đạt được là đã đánh giá hiện trạng và nguyên
nhân hạn hán và xâm nhập mặn tại vùng hạ lưu sông Cả và sông Mã, những tác
động của hạn hán đến sản xuất nông nghệp, thủy sản và đời sống kinh tế xã hội
trong vùng; Đánh giá biến động của chế độ dòng chảy mùa kiệt và những tác động
của biến động dòng chảy kiệt đến cấp nước, tình trạng hạn hán và xâm nhập mặn hạ
lưu sông Cả và sông Mã.

20. 12
Một trong những Dự án nghiên cứu gần đây có nội dung liên quan đánh giá
tác động biến đổi khí hậu đến xâm nhập mặn sông Cả là dự án Climate Change-
Induced Water Disaster and Participatory Information System for Vulnerability
Reduction in North Central Vietnam – DANIDA Project do GS.TS Phan Văn Tân
chủ trì [11]. Trong nghiên cứu này, xâm nhập mặn ở hạ lưu lưu vực sông Cả được
mô phỏng cho những kịch bản khác nhau của mực nước biển dâng bằng mô hình
MIKE 11. Mô hình được xây dựng dựa trên cở sỡ dữ liệu của năm 2010 được chọn
làm kịch bản gốc để so sánh với 2 kịch bản nước biển dâng vào năm 2050 và 2100
theo kịch bản phát thải cao (A2) do Bộ Tài nguyên và Môi trường công bố. Kết quả
mô phỏng đưa ra bản đồ xâm nhập mặn vùng hạ lưu lưu vực sông Lam vào tháng
IV năm 2010 cho thấy tại khu vực xã Hưng Nhân, Hưng Nguyên, Nghệ An thì độ
mặn trên sông khoảng 1 - 3 phần nghìn , còn tại khu vực xã Yên Hồ, huyện Đức
Thọ, Hà Tĩnh thì độ mặn giảm xuống còn 1 - 2 phần nghìn. Tuy nhiên, nếu trong
điều kiện cực đoan (lưu lượng dòng chảy từ thượng lưu chảy về giảm, kết hợp với
triều cường dâng cao) thì độ mặn trên sông Cả sẽ xâm nhập sâu vào lên 1 - 3 phần
nghìn tại khu vực Ngã Ba Chợ Tràng. Bản đồ xâm nhập mặn vùng hạ lưu lưu vực
sông Cả theo kịch bản nước biển dâng đến năm 2050 sẽ tăng thêm 25cm cho thấy
tại khu vực xã Hưng Nhân, Hưng Nguyên, Nghệ An thì độ mặn trên sông khoảng 3
- 5 phần nghìn , còn tại khu vực xã Yên Hồ, huyện Đức Thọ, Hà Tĩnh thì độ mặn
giảm xuống còn 1 - 3 phần nghìn và trong điều kiện cực đoan thì độ mặn trên sông
Cả sẽ xâm nhập sâu vào lên 3 - 5 phần nghìn tại khu vực Ngã Ba Chợ Tràng. Bản đồ
xâm nhập mặn vùng hạ lưu lưu vực sông Lam theo kịch bản nước biển dâng đến
năm 2100 sẽ tăng thêm 60cm, tại khu vực xã Hưng Nhân, Hưng Nguyên, Nghệ An
thì độ mặn trên sông khoảng 8 - 10 phần nghìn , còn tại khu vực xã Yên Hồ, huyện
Đức Thọ, Hà Tĩnh thì độ mặn giảm xuống còn 3 - 5 phần nghìn. và trong điều kiện
cực đoan thì độ mặn trên sông Cả sẽ xâm nhập sâu vào lên 8 - 10 phần nghìn tại khu
vực Ngã ba Chợ Tràng.

21. 13
Những năm gần đây, nhờ làm tốt công tác kêu gọi đầu tư, tỉnh Nghệ An đã
huy động nguồn vốn hỗ trợ lớn, từ nguồn vốn này, toàn tỉnh đã tập trung nâng cấp,
tu sửa hơn 150 công trình thủy lợi lớn như: Dự án Hệ thống thủy nông Bắc, từ
nguồn vốn vay ADB; Dự án khôi phục hệ thống thủy lợi Bắc Nghệ An do JICA tài
trợ, nâng cấp hồ chứa nước Vực Mấu bằng vốn vay WB… với chính sách thu hút
đầu tư phát triển, JICA đã tài trợ cho rất nhiều dự án thủy lợi ở Việt Nam nói chung
và Nghệ An nói riêng, đáng kể nhất là dự án “Khôi phục, nâng cấp hệ thống thủy lợi
Bắc Nghệ An”. Đồng thời Đoàn công tác của cơ quan quốc tế Nhật Bản tại VN
(JICA) đã đồng ý tài trợ Dự án xây dựng cống ngăn mặn giữ ngọt trên sông Lam.
Dự án hoàn thành sẽ giải quyết được nhiều bài toán hóc búa tồn tài bấy lâu nay, hạn
chế nước biển dâng, kiểm soát mặc, chủ động thích ứng biến đổi khí hậu, tạo nguồn
nước ngọt đảm bảo, cung cấp đầy đủ nước tưới, ổn định hệ động thực vật… Góp
phần phát triển KT-XH cũng như thuận tiện giao thông đi lại giữa 2 tỉnh Nghệ An
và Hà Tĩnh.
Luận văn tốt nghiệp tiếp tục nghiên cứu theo hướng những Đề tài trên, tuy
nhiên tác giả sẽ tập trung chính vào diễn biến ranh giới xâm nhập mặn hiện trạng
khu vực nghiên cứu đồng thời đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến xâm nhập
mặn tương ứng các kịch bản biến đổi khí hậu và nước biển dâng mới nhất do Bộ Tài
nguyên và Môi trường công bố. Từ những kết quả nghiên cứu, luận văn đưa ra
những giải pháp giảm thiểu và thích ứng với quá trình xâm nhập mặn lưu vực sông
Cả nói riêng và khu vực ven biển Nghệ An nói chung.
1.2. Giới thiệu khu vực nghiên cứu
1.2.1. Vị trí địa lý
Hệ thống sông Cả là hệ thống sông lớn nhất ở Bắc Trung Bộ, nằm trong
phạm vi toạ độ 1030
14'-1060
10' kinh độ đông, 170
50'-200
50' vĩ độ bắc, kéo dài
khoảng 350km theo hướng tây bắc - đông nam, rộng 89km; tiếp giáp với hệ thống
sông Mã ở phía bắc, hệ thống sông Mê-kông ở phía tây, sông Gianh ở phía nam và
vịnh Bắc Bộ ở phía đông. Tổng diện tích lưu vực là 27.200 km2
, trong đó phần lưu

22. 14
vực thuộc lãnh thổ Việt Nam có diện tích 17.730 km2
, chiếm 65,2% diện tích toàn
lưu vực, bao trùm phần lớn địa phận tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh và một phần huyện
Như Xuân tỉnh Thanh Hoá.
1.2.2. Địa hình
Lưu vực sông Cả có các dạng địa hình chính sau:
- Địa hình đồng bằng và đồng bằng ven biển nhỏ, hẹp và nằm sát với dòng
chính. Toàn bộ đồng bằng được bảo vệ bằng hệ thống đê hai bờ sông, trừ vùng hữu
Thanh Chương và vùng hữu Nam Đàn chỉ bảo vệ bằng đê bối. Tổng diện tích vùng
đồng bằng vào khoảng 350.000ha chiếm 10% tổng diện tích lưu vực sông Cả.
- Địa hình đồi núi thuộc các huyện Nghĩa Đàn, Quỳ Hợp, Tân Kỳ, Anh Sơn,
Thanh Chương, Vũ Quang, Hương Sơn và Hương Khê. Đây là dạng địa hình phức
tạp, bị chia cắt mạnh có thế dốc nhiều chiều do các sông nhỏ tạo nên. Tổng diện tích
dạng địa hình này vào khoảng 680.000ha.
- Địa hình vùng núi cao tập trung chủ yếu ở phía tây, tây bắc và tây nam lưu
vực. Dạng địa hình này có độ cao từ 12.000 ÷ 15.000 m, có độ dốc lớn, thung lũng
hẹp, chiếm tới 60% diện tích lưu vực, được xác định là vùng lâm nghiệp phòng hộ
đầu nguồn.
Hình 1-1: Bản đồ vị trí lưu vực sông Cả

23. 15
1.2.3. Thổ nhưỡng
Đất trong lưu vực có các nguồn gốc hình thành khác nhau. Ở vùng đồi núi,
đất được phát triển trên nhiều loại nham thạch. Ở vùng đồng bằng, đất được hình
thành từ phù sa sông. Phần lớn vùng đồi núi nằm dưới độ cao 800-1000m, nên bị
phong hoá mạnh. Quá trình feralít là quá trình chủ yếu. Nhóm đất feralít đồi và núi
thấp, phân bố ở độ cao dưới 800-1000m, chiếm diện tích lớn nhất và là nơi hoạt
động của con người. Các nhóm đất cát phù sa, đất phèn, đất mặn, đất than bùn và
đất đen ở vùng đồng bằng.
Nhìn chung, đất ở vùng đồi núi còn khá tốt, độ dày tầng đất hơn 50 cm, cấu
tượng đất tốt; đất ở vùng đồng bằng, nhất là loại đất phù sa có nhiều dinh dưỡng
phù hợp cho sản xuất nông nghiệp.
(Nguồn: Viện Khoa học Thủy lợi)
Hình 1-2: Bản đồ thổ nhưỡng trong lưu vực sông Cả

24. 16
1.2.4. Thực vật
Thực vật trong lưu vực khá phong phú gồm những kiểu rừng chính dưới đây:
Kiểu rừng thường xanh nhiệt đới, phân bố ở độ cao dưới 700-800m, trên các
loại đất đỏ vàng hoặc vàng trên núi, chiếm phần lớn diện tích; kiểu rừng hỗn giao
cây lá rộng, lá kim, mưa ẩm á nhiệt đới, phân bố ở độ cao 900-2000m, trên các loại
đất vàng hoặc đất vàng nhạt glây; chiếm diện tích không lớn và giá trị kinh tế không
cao, nhưng có tác dụng phòng hộ, giữ đất khỏi bị xói mòn, thoái hoá, điều hoà dòng
chảy, giữ nước cho mùa khô; ngoài ra, còn có các loại cây nông nghiệp và cây công
nghiệp.
Rừng bị khai thác bừa bãi trong thập niên 60-80 của thế kỷ trước,chỉ tính
riêng 2 tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh, tỷ lệ rừng che phủ từ 75% vào năm 1943 giảm
còn 32,6% vào năm 1986. Trong những năm gần đây, nhờ có phong trào trồng cây
gây rừng nên tỷ lệ rừng che phủ đã tăng lên. Vào năm 2013, tỷ lệ rừng che phủ
trung bình trên phần lưu vực thuộc lãnh thổ Việt Nam khoảng 40%.
(Nguồn: Viện Khoa học Thủy lợi)
Hình 1-3: Bản đồ thảm phủ thực vật lưu vực sông Cả

25. 17
1.2.5. Đặc điểm khí hậu
Lưu vực hệ thống sông Cả nằm trong vùng Bắc Trung Bộ mùa đông lạnh,
nắng tương đối ít, có mưa phùn, có năm xảy ra sương muối ở một số vùng trong lưu
vực. Mùa hè chịu ảnh hưởng của gió tây khô nóng, nhiệt độ cao, mưa nhiều vào nửa
cuối năm. Lượng bức xạ tổng cộng trung bình năm khoảng 100-120kcal/cm2
, cân
bằng bức xạ trung bình năm khoảng 65-80kcal/cm2
. Số giờ nắng trung bình năm từ
dưới 1.500 giờ ở vùng núi phía tây tỉnh Nghệ An đến trên 1.800 giờ ở vùng đồng
bằng ven biển.
Nhiệt độ không khí trung bình năm từ dưới 20o
C ở vùng núi đến hơn 24o
C ở
vùng đồng bằng. Nhiệt độ cũng biến đổi theo mùa; nhiệt độ trung bình tháng dưới
20o
C (1719)o
C trong các tháng XII, I, II, tăng lên (1925)o
C trong các tháng III-
IV, X-XI và trên 25o
C (2529,5)o
C trong các tháng V-IX, cao nhất vào 2 tháng VI-
VII. Nhiệt độ tối cao tuyệt đối có thể trên 40o
C (42,7o
C tại Tương Dương, 40,9o
C
tại thành phố Vinh), thường xuất hiện những ngày có gió mùa tây nam mạnh do tác
dụng "phơn" của dãy Trường Sơn. Nhiệt độ tối thấp tuyệt đối có thể dưới 5o
C ở
đồng bằng ven biển, (dưới 3o
C ở miền núi và trung du, -0,2o
C tại Tây Hiếu, 0,3o
C
tại Quỳ Hợp).
Độ ẩm tương đối trung bình năm của không khí khoảng 8088%. Lượng
mây tổng quan trung bình năm trên 8/10 bầu trời ở vùng núi và 7,58/10 bầu trời ở
vùng trung du và đồng bằng. Tốc độ gió trung bình năm biến đổi trong phạm vi
tương đối lớn từ 0,5 m/s tại Quỳ Châu đến 3,8 m/s tại Hòn Ngư. Tốc độ gió mạnh
nhất dưới 20 m/s ở vùng đồi núi khuất gió đến hơn 40 m/s ở vùng đồng bằng ven
biển (56 m/s tại Hòn Ngư). Số ngày có gió tây khô nóng trong năm có thể tới 1523
ngày.
a) Đặc điểm mưa
Cũng như chế độ mưa ở miền Bắc lượng mưa trung bình năm trên lưu vực
dao động từ 1100  2500 mm. Tại các trung tâm mưa lớn như thượng nguồn sông

26. 18
Hiếu, lưu vực sông La, lưu vực sông Giăng, lượng mưa trung bình năm đạt 2000 
2400 mm. Trung tâm mưa nhỏ dọc theo dòng chính sông Cả, tại Cửa Rào, Mường
Xén đạt 1.100  1.400 mm. Vùng đồng bằng hạ du sông Cả có lượng mưa trung
bình năm từ 1700  1800 mm.
Mùa mưa hàng năm xuất hiện vào các tháng V-X ở trung thượng lưu sông
Cả, các tháng VIII-X, XI ở tả ngạn hạ lưu sông Cả và lưu vực sông La ở Hà Tĩnh.
Lượng mưa mùa mưa chiếm khoảng 5590% lượng mưa năm, trong đó lượng mưa
của 3 tháng liên tục lớn nhất chiếm 4570% và xuất hiện và các tháng VIII-X hay
IX-XI ở lưu vực sông La. Lượng mưa mùa khô chiếm có 1045% lượng mưa năm,
trong đó 3 tháng lượng mưa nhỏ nhất chỉ chiếm 1,510% lượng mưa năm và xuất
hiện vào các tháng XII, I-II hay I-III, II-IV.
Trong các tháng mùa khô có nhiều ngày xuất hiện mưa phùn. Vùng đồng
bằng có số ngày mưa phùn đến 30  40 ngày/năm. Lượng mưa mùa khô từ tháng
XII đến tháng IV năm sau có thể đạt tới 130  300 mm, tạo điều kiện thuận lợi cho
canh tác vụ đông xuân.
(Nguồn: Viện Khoa học Thủy lợi)
Hình 1-4: Bản đồ lượng mưa trung bình nhiều năm lưu vực sông Cả
0
200
400
600
I IV VII X
X (mm)
0
200
400
600
I IV VII X
X (mm)
0
200
400
600
I IV VII X
X (mm)
0
100
200
300
400
500
600
I IV VII X
X (mm)
0
100
200
300
400
500
600
I IV VII X
X (mm)
0
100
200
300
400
500
600
I IV VII X
X (mm)

27. 19
Bảng 1-1: Lượng mưa trung bình tháng, năm tại một số trạm trong lưu vực hệ
thống sông Cả thời kỳ 1961-2014
TT Tên trạm
Vị trí Lƣợng mƣa trung bình tháng, năm (mm)
Kinh độ Vĩ độ I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
1 Vinh 105°40' 18°40' 53,8 41,6 48,3 62,9 147,6 115,5 114,3 214,8 514,7 497,0 163,9 69,4 2043,9
2 Đô Lương 105°18' 18°54' 30,3 33,0 39,6 82,9 163,4 145,0 151,2 246,8 388,0 360,9 100,6 39,4 1781,0
3 Tây Hiếu 105°25' 19°19' 18,9 23,1 31,4 67,2 153,3 168,2 158,2 250,8 344,5 267,7 61,3 22,7 1567,3
4 Tương Dương 104°28' 19°16' 5,0 9,1 19,1 27,7 48,3 48,7 52,9 65,3 64,7 185,7 18,6 7,2 552,3
5 Quỳnh Lưu 105°38' 19°08' 17,6 23,5 28,6 54,5 107,6 133,9 120,4 230,7 420,2 323,0 76,5 32,4 1568,8
6 Kỳ Anh 106°16' 18°06' 111,3 73,2 59,6 56,8 154,9 129,1 101,7 240,6 560,7 765,4 414,3 202,1 2869,7
7 Quỳ Châu 105°06' 19°34' 13,5 14,4 28,4 84,2 230,4 214,0 194,1 294,8 335,0 215,0 53,0 17,3 1693,9
8 Quỳ Hợp 105°11' 19°19' 18,7 24,7 31,4 77,7 196,8 198,9 169,0 278,1 311,6 254,3 61,5 22,1 1644,7
9 Hương Khê 105°42' 18°11' 42,7 45,3 62,1 93,8 211,5 163,3 145,3 272,8 452,6 531,9 192,1 71,0 2284,4
10 Hà Tĩnh 105°54' 18°21' 112,6 64,1 57,8 71,6 165,5 144,7 111,0 227,4 543,6 741,7 337,0 163,5 2740,5
11 Kim Cương 105°24' 18°31' 54,1 51,7 64,7 104,8 224,0 145,5 147,0 243,8 469,3 427,3 186,7 71,4 2190,2
b) Đặc điểm bốc hơi
Theo số liệu quan trắc tại trạm Vinh, lượng bốc hơi trung bình năm là 954
mm. Lưu vực sông Hiếu có lượng lượng bốc hơi trung bình nhỏ nhất, tại Quỳ Châu
là 704 mm. Lượng bốc hơi trung bình năm ở đồng bằng nhỏ hơn ở miền núi nhưng
nhỏ nhất ở vùng trung lưu. Lượng bốc hơi trung bình tháng lớn nhất là vào tháng
VII. Lượng bốc hơi tại Vinh tháng VII đạt 172 mm. Tháng II có lượng bốc hơi nhỏ
nhất, chỉ đạt 29,7 mm. Lượng bốc hơi 4 tháng lớn nhất là V, VI, VII, VIII tới 541
mm, chiếm gần 60% tổng lượng bốc hơi năm. Lượng bốc hơi ngày lớn nhất tại Vinh
là 5,4 mm. Lượng bốc hơi trung bình tháng tại một số trạm trên lưu vực sông Cả
được thống kê trong Bảng 1 - 2.

28. 20
Bảng 1-2: Lượng nước bốc hơi bình quân tháng trên lưu vực sông Cả
Đơn vị: mm
Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
Vinh 39,4 28,9 35,5 54,1 110 155 180 121 65,6 59,9 54,7 50,5 954
Quỳ Châu 43,0 40,9 52,7 72,5 85,6 78,8 79,0 57,3 50,4 49,7 46,7 47,3 704
Đô Lương 40,0 33,3 40,2 53,0 83,8 109 129 83,9 55,0 54,6 50,0 51,1 789
Cửa Rào 59,0 62,4 81,3 93,2 105 89,2 96,9 71,6 55,9 51,6 45,7 55,2 857
1.2.6. Tài nguyên nước mặt
1.2.6.1. Mạng lưới sông suối
Hệ thống sông Cả do dòng chính sông Cả và các sông nhánh tạo thành. Dòng
chính sông Cả bắt nguồn từ vùng núi Mường Khút, Mường Lập, cao 1.8002.000m
trên lãnh thổ nước Lào. Ở đây, sông Cả do 2 sông Nậm Nơn và Nậm Mô hợp thành.
Sau đó, sông Cả theo hướng tây bắc - đông nam chảy vào lãnh thổ Việt Nam tại
Keng Du thuộc địa phận huyện Kỳ Sơn tỉnh Nghệ An, rồi tiếp tục chảy qua các
huyện Tương Dương, Con Cuông, Anh Sơn, Thanh Chương, Nam Đàn, Hưng
Nguyên, thành phố Vinh rồi đổ ra vịnh Bắc Bộ tại cửa Hội. Dòng chính sông Cả dài
531 km, trong đó có 361 km trong lãnh thổ Việt Nam. Lưu vực hệ thống sông Cả có
dạng thon dài với độ rộng trung bình lưu vực khoảng 89 km, độ cao trung bình lưu
vực 294 m, độ dốc trung bình lưu vực 18,3% và mật độ lưới sông 0,60 km/km2
.
Diện tích lưu vực 27.200 km2
, trong đó 9.470 km2
ở Lào và 17.730 km2
(65,2%) ở
Việt Nam.Sông Cả có những nhánh sông chính như: Nậm Mô (F=3.930 km2
), Huổi
Nguyên (F=800 km2
), Khe Choang (F=431 km2
), sông Hiếu (F=5.340 km2
), sông
Giăng (F=1.050 km2
), Ngàn Sâu (F=2.310 km2
), Rào Cái (F=500 km2
).
Có thể nhận thấy lưới sông phát triển tương đối đều trong lưu vực, trên phần
lưu vực sông Cả thuộc lãnh thổ nước ta, tính đến nay đã xây dựng 660 hồ chứa loại
vừa và nhỏ, 341 đập dâng, 556 trạm bơm, 2 hệ thống thuỷ nông.

29. 21
1.2.6.2. Lưới trạm thủy văn
Trong lưu vực sông Cả, một số trạm khí tượng thuỷ văn được xây dựng khá
sớm vào đầu thập niên 20 của thế kỷ trước, nhưng trong thời kỳ kháng chiến chống
Pháp (1946-1954) hầu hết các trạm này phải ngừng hoạt động. Từ sau năm 1955,
nhất là vào các thập niên 60 và 70, hàng loạt trạm khí tượng thuỷ văn đã được xây
dựng, tính đến nay có 12 trạm khí tượng, 100 trạm đo mưa và 37 trạm thuỷ văn đã
và đang hoạt động thuộc lưới trạm khí tượng thuỷ văn do Bộ Tài Nguyên và Môi
Trường quản lý. Ngoài ra, còn có một số trạm khí tượng thuỷ văn do các ngành và
địa phương quản lý. Trong số các trạm thuỷ văn có 17 trạm đo lưu lượng, 11 trạm
đo bùn cát lơ lửng. Tuy nhiên, vào các thập niên 70-80 của thế kỷ 20, nhiều trạm
thuỷ văn đã ngừng hoạt động. Tính đến những năm gần đây, trong lưu vực chỉ còn
20 trạm thuỷ văn đang hoạt động, trong đó có 7 trạm đo lưu lượng và cát bùn lơ
lửng. Nhìn chung, chất lượng số liệu khí tượng thuỷ văn là đáng tin cậy.
1.2.6.3. Dòng chảy năm
Dòng chảy năm phân bố không đều trong lưu vực, từ dưới 20 l/s.km2
đến
hơn 80 l/s.km2
ở sườn phía đông dãy Trường Sơn Bắc.
Tổng lượng dòng chảy năm của hệ thống sông Cả khoảng 23,1 km3
trong đó
từ Lào chảy vào 4,45 km3
và được hình thành ở Việt Nam 18,6 km3
(chiếm 80,5%).
Mức bảo đảm nước trong 1 năm trên 1 km2
diện tích khoảng 849.103 m3
/km2
(chỉ
tính lượng nước được sinh ra trong lãnh thổ Việt Nam).

30. 22
(Nguồn: Viện Khoa học Thủy lợi)
Hình 1-5: Bản đồ mô đun dòng chảy năm và phân phối dòng chảy trong năm tại một số
trạm trên lưu vực sông Cả
1.2.6.4. Chế độ dòng chảy
a) Dòng chảy mùa lũ
Mùa lũ hàng năm xuất hiện vào các tháng VI, VII-X, XI trên dòng chính
sông Cả và các sông nhánh ở phía trung, thượng lưu, các tháng VIII-XI các sông
nhánh phía hữu ngạn trung lưu sông Cả, các tháng IX-XI, XII trên các sông nhánh ở
phía hữu ngạn hạ lưu sông Cả. Lượng dòng chảy mùa lũ chiếm khoảng 55-75%
lượng dòng chảy năm; 3 tháng liên tục có lượng dòng chảy lớn nhất thường xuất
hiện vào các tháng VII-IX, VIII-X và IX-XI; 3 tháng liên tục có lượng dòng chảy
nhỏ nhất thường xuất hiện vào các tháng II-IV hay III-V, lượng dòng chảy của 3
tháng này chỉ chiếm 4,5-9,5% lượng dòng chảy năm.
Mô đun đỉnh lũ có thể đạt tới trên 10m3
/s.km2
ở dòng chính sông Cả, ở sông
suối nhỏ khoảng 0,6-6,6 m3
/s.km2
, ở sông vừa vào khoảng 0,4-0,5 m3
/s.km2
. Trận lũ
quét trên sông Ngàn Phố xảy ra vào IX/2002 có Qmax khoảng 5.200 m3
/s và

31. 23
Mmax=6,60 m3
/s. km2
, tương đương với Mmax của sông Rào Cái tại Kẻ Gỗ. Trong
hơn 50 năm qua, trận lũ IX/1978 là trận lũ lịch sử ở hạ lưu sông Cả, có Qmax=10.200
m3
/s tại trạm Dừa.
b) Dòng chảy mùa cạn
Giá trị mô đun dòng chảy trung bình của các đặc trưng dòng chảy cạn Qc: 4-
45 l/s.km2
, dòng chảy trung bình 3 tháng nhỏ nhất Q3tháng min: 6-35 l/s.km2
, dòng
chảy trung bình tháng nhỏ nhất Qthángmin: 5-30 l/s.km2
và dòng chảy nhỏ nhất Qmin:
1,5-15l/s.km2
. Lưu lượng nhỏ nhất trong thời kỳ quan trắc trên một số sông như sau:
30,3m3
/s (1/V/1960 tại Cửa Rào), 50m3
/s (4/V/1959) tại Dừa, 47,5 m3
/s
(13/VI/1985) tại Yên Thượng trên dòng chính sông Cả, 9,50 m3
/s (20/IV/1980) tại
Quỳ Châu trên sông Hiếu; 8,82 m3
/s (13/VII/1977) tại Hoà Duyệt sông Ngàn Sâu;
0,002 m3
/s (6/VII/1977) tại Khe Lá.
Chế độ nước sông vùng đồng bằng ven biển còn chịu ảnh hưởng của thuỷ
triều với chế độ nhật triều không đều.

32. 24
Bảng 1-3: Lưu lượng trung bình tháng, năm tại một số trạm thuỷ văn lưu vực sông Cả
TT Trạm Sông
F
(km
2
)
Kinh độ Vĩ độ
Thời kỳ Lƣu lƣợng trung bình tháng, năm (m
3
/s)
quan trắc I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
1 Cửa Rào Cả 12800 104°25'00" 19°17'00" 1960-1976 89,2 72,4 64,7 66,4 103 235 356 582 604 326 182 118 233
2 Dừa Cả 20800 105
o
02'20" 18
o
59'20" 1959-2004 165 135 121 120 209 377 517 803 1106 840 393 222 417
3
Yên
Thượng
Cả 23000 105
o
23'00" 18
o
41'10" 1968-2004 215 171 150 150 280 434 566 923 1363 1105 556 295 517
4
Mường
Xén
Nậm Mô 2620 104
o
07'12" 19
o
24'30" 1969-2004 26,0 21,3 19,4 20,4 36,5 72,6 128 166 147 82,1 47,1 32,3 66,6
5 Cốc Nà
Khe
Choang
417 104°45'00" 19°05'00" 1961-1976 8,23 6,42 6,16 5,73 8,11 11,0 12,9 16,5 38,4 34,5 22,5 11,8 15,2
6 Quỳ Châu Hiếu 1500 105
o
08'20" 19
o
23'30" 1962-2005 41,0 34,6 30,3 31,0 55,1 78,8 83,9 120 172 147 81,6 53,0 77,4
7
Nghĩa
Khánh
Hiếu 4024 105
o
20'00" 19
o
26'00" 1959-2004 53,5 44,8 40,2 41,6 75,6 113 119 182 324 281 124 68,3 122,1
8 Khe Lá
Khe
Thiềm
27,8 105°19'00" 19°06'00" 1970-1985 0,221 0,201 0,170 0,192 0,187 0,283 0,422 0,632 1,99 2,31 0,564 0,269 0,621

33. 25
TT Trạm Sông
F
(km
2
)
Kinh độ Vĩ độ
Thời kỳ Lƣu lƣợng trung bình tháng, năm (m
3
/s)
quan trắc I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
9 Hoà Quân Trai - 105°13'00" 18°43'00" 1975- 3,78 3,20 2,75 3,62 4,54 4,48 2,29 4,89 18,7 13,7 10,1 4,21 6,35
10 Hoà Duyệt Ngàn Sâu 1880 105
o
35'00" 18
o
22'00"
1959-1981,
1997-2004
64,6 50,4 46,1 43,8 65,4 62,1 58,3 87,9 275 329 176 95 113
11 Trại Trụ Tiêm 96,2 105°34'00" 18°10'00" 1964-1981 4,85 3,78 3,70 3,55 4,26 4,39 4,23 6,27 17,0 17,2 11,6 6,55 7,28
12 Hương Đại
Ngàn
Trươi
408 105°29'00" 18°23'00" 1965-1976 21,2 15,1 13,3 11,9 13,5 18,5 20,3 27,1 56,9 77,9 60,7 30,9 30,6
13 Sơn Diệm Ngàn Phố 790 105
o
21'20" 18
o
30'30"
1961-1981,
1997-2004
28,4 22,8 21,4 21,0 30,6 31,9 28,6 41,8 122 108 71,0 39,8 47,2

34. 26
Bảng 1-4: Lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất và lưu lượng nhỏ nhất tại một số trạm thuỷ
văn trong lưu vực sông Cả
TT Trạm Sông
F
(km
2
)
Thời kỳ
quan
trắc
Lƣu lƣợng đỉnh lũ lớn nhất Lƣu lƣợng nhỏ nhất
Lƣu
lƣợng
(m
3
/s)
Môđun
(m
3
/s.km
2
)
Thời gian
xuất hiện
Lƣu
lƣợng
(m
3
/s)
Môđun
(l/s.km
2
)
Thời gian
xuất hiện
1 Cửa Rào Cả 12800
1960-
1976
5690 0,445 27/08/73 30,3 2,37 1/4/1960
2 Dừa Cả 20800
1959-
2004
10200 0,490 28/09/78 47,8 2,30 11/3/1999
3
Yên
Thượng
Cả 23000
1968-
2004
9140 0,397 28/09/78 61,4 2,67 13/08/1980
4
Mường
Xén
Nậm Mô 2620
1969-
2004
1170 0,447 27/08/73 8,60 3,28 21/04/1989
5 Cốc Nà
Khe
Choang
417
1961-
1976
920 2,21 23/09/64 2,79 6,69 13/05/1970
6
Quỳ
Châu
Hiếu 1500
1962-
2004
2870 1,91 14/10/88 6,70 4,47 10/3/1999
7
Nghĩa
Khánh
Hiếu 4024
1959-
2004
5750 1,43 30/09/62 10,4 2,58 23/03/1999
8 Khe Lá
Khe
Thiềm
27,8
1970-
1985
257 9,24 27/09/78 0,002 0,072 6/7/1977
9
Hoà
Duyệt
Ngàn
Sâu
1880
1959-
1981,
1997-
2004
3880 2,06 6/10/1960 8,82 4,69 13/07/1977
10 Trại Trụ Tiêm 96,2
1964-
1981
1120 11,6 24/10/71 0,850 8,84 2/5/1978
11
Hương
Đại
Ngàn
Trươi
408
1965-
1976
2080 5,10 24/10/71 4,35 10,7 3/7/1973

35. 27
TT Trạm Sông
F
(km
2
)
Thời kỳ
quan
trắc
Lƣu lƣợng đỉnh lũ lớn nhất Lƣu lƣợng nhỏ nhất
Lƣu
lƣợng
(m
3
/s)
Môđun
(m
3
/s.km
2
)
Thời gian
xuất hiện
Lƣu
lƣợng
(m
3
/s)
Môđun
(l/s.km
2
)
Thời gian
xuất hiện
12
Sơn
Diệm
Ngàn
Phố
790
1961-
1981,
1997-
2004
4480 5,67 20/09/02 5,28 6,68 21/07/1999
13 Kẻ Gỗ Rào Cái 229
1959-
1975
1510 6,59 4/10/1972 0,200 0,873 12/8/1967
1.2.7. Đặc điểm nước dưới đất
Theo Chương trình KC.12, trữ lượng động tự nhiên của lưu vực sông Cả
(phần trong lãnh thổ Việt Nam) khoảng 127,3 m3
/s hay 4,02 km3
/năm, tương ứng
với mô đun 7,0l/s.km2
. Ở vùng Vinh - Cầu Cấm khoảng 0,386 m3
/s hay 3,68 l/s.km2
và trữ lượng tiềm năng khai thác dự báo khoảng 0,366 m3
/s hay 3,50 l/s.km2
. Theo
đề tài 01-ĐLNN, trữ lượng động tự nhiên của lưu vực sông Cả trên diện tích 22.555
km2
(bao gồm các khu địa chất thuỷ văn từ Nghệ An đến Hà Tĩnh) khoảng
10.586.010 m3
/ngày hay 122,5 m3
/s, tương ứng với mô đun 5,43 l/s.km2
và tổng
lượng 3,86 km3
/năm. Trữ lượng khai thác tiềm năng khoảng 8.067.408 m3
/ngày,
hay 93,4 m3
/s, tương ứng với mô đun 4,14 l/s.km2
và tổng lượng 2,95 km3
/năm.
Khả năng khai thác nước ngầm trên lưu vực sông Cả được đưa ra trong Bảng 2 -5.
Bảng 1-5: Khả năng khai thác nước ngầm trên lưu vực sông Cả
Vùng
Thƣợng sông
Cả
Thƣợng lƣu
sông Hiếu
Trung lƣu sông
Hiếu
Sông La Đồng bằng
Q(l/s-km
2
) 2,2 3,5 2,8 2,7 3,0
Độ sâu có thể (m) 30 30 25 30 15
Nước dưới đất vùng sông Cả chỉ có thể khai thác để phục vụ cấp nước sinh
hoạt, công nghiệp và kinh tế, khai thác để phục vụ sản xuất nông nghiệp sẽ phải đầu
tư tốn kém.

36. 28
(Nguồn: Viện Khoa học Thủy lợi)
Hình 1-6: Bản đồ tiềm năng trữ lượng nước ngầm lưu vực sông Cả
1.2.8. Tình hình kinh tế -xã hội
1.2.8.1. Dân số
Theo định hướng phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Nghệ An tỷ lệ tăng dân số
tự nhiên đến năm 2020 là 1,02%. Dự kiến đến năm 2020, toàn tỉnh có khoảng hơn
3.229.000 người, trong đó thành thị chiếm khoảng 17,0%.
1.2.8.2. Kinh tế xã hội
a. Trồng trọt
Tương lai năm 2020 sản xuất lương thực được coi là nhiệm vụ quan trọng,
nhằm đảm bảo an ninh lương thực, tiến tới có hàng hoá xuất khẩu. Khai thác tối đa
diện tích có khả năng sản xuất lương thực ở các huyện miền núi để giải quyết nhu
cầu lương thực tại chỗ, thực hiện chuyển đổi cơ cấu cây trồng, áp dụng tiến bộ khoa

37. 29
học kỹ thuật vào sản xuất, đẩy mạnh thâm canh tăng năng suất cụ thể đối với từng
loại cây trồng như sau:
- Lúa: Diện tích lúa gieo trồng sẽ đến 2020 sẽ ổn định từ 200.000-205.000ha,
trong đó: Lúa Đông Xuân diện tích ổn định từ 99.000-100.000ha; lúa Hè Thu diện
tích ổn định từ 72.000-75.000ha và lúa Mùa 28.000-30.000ha.
- Cây ngô: Từ khi vụ đông đã trở thành vụ sản xuất chính, cây ngô chiếm vị
trí quan trọng trong cơ cấu cây trồng ở Nghệ An. Cây ngô trong mấy năm qua đã
tăng nhanh cả về diện tích và sản lượng, tuy năng suất còn thấp, song nó đã khẳng
định hướng tập trung đầu tư thâm canh đối với cây ngô là hợp lý.
- Cây rau thực phẩm: Tập trung phát triển các vùng rau chuyên canh, với quy
mô khoảng 30.000ha theo hướng thâm canh tăng năng suất, ở khu vực vành đai
thành phố, thị xã và các khu đô thị, kinh tế, khu công nghiệp và các xã đồng bằng
ven biển để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong vùng.
- Cây công nghiệp ngắn ngày:
+ Cây lạc: Là cây công nghiệp ngắn ngày chủ lực của vùng, phát triển theo
hướng sản xuất hàng hóa phục vụ cho xuất khẩu và công nghiệp chế biến dầu thực
vật, mở rộng diện tích và trồng thành các khu tập trung. Thực hiện đầu tư thâm canh
cao trên các vùng lạc tập trung ở Diễn Châu, Quỳnh Lưu, Nghi Lộc, Thanh
Chương, Anh Sơn,... bằng việc sử dụng các giống lạc mới có năng suất cao, chất
lượng tốt, đầu tư phân bón, ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật.
+ Cây công nghiệp ngắn ngày khác: Cây mía, vừng, sắn, thuốc lá là các cây
công nghiệp ngắn ngày truyền thống cũng được chú trọng phát triển.
+ Cây mía: Chủ yếu tập trung ở phía Nghệ An đảm bảo cung cấp nguyên liệu
cho 3 nhà máy trên địa bàn hoạt động là:
Nhà máy đường Phủ Quỳ 14.000 tấn/ngày (2020).
Nhà máy đường Sông Con từ 1.600 tấn/ngày lên 2.500 tấn/ngày
Nhà máy đường Sông Lam ổn định công suất 750 tấn/ngày (từ năm 2011).

38. 30
Thời gian hoạt động là 150 ngày (thực ép 125-130 ngày), sản lượng nguyên
liệu cần 2,1-2,3 triệu tấn với năng suất mía từ 60-80 tấn/ha quy mô vùng nguyên
liệu dự kiến 2016-2020 ổn định với diện tích 29.200 ha.
- Cây công nghiệp dài ngày: Đẩy mạnh trồng mới diện tích cao su, cà phê, hồ
tiêu ở nơi có điều kiện mở rộng diện tích.
+ Chè: Nghệ An là một trong những tỉnh có diện tích chè lớn ở vùng Bắc
Trung Bộ, chè được xác định là một trong những cây công nghiệp chủ lực mà tỉnh
đang tập trung đẩy nhanh tốc độ trồng mới để đạt 13.000 ha năm 2020. Diện tích
chè tập trung chủ yếu ở các huyện Thanh Chương, Anh Sơn, Con Cuông và một
phần ở các huyện Quỳ Hợp, Quế Phong, chè chất lượng cao ở Kỳ Sơn.
+ Cây cao su: Tập trung phát triển cây cao su ở các vùng Nghĩa Đàn, Thái
Hoà, Quỳ Hợp, Tân Kỳ, Quỳ Châu, Quế Phong, Yên Thành, Quỳnh Lưu.
- Cây ăn quả: Tập trung ưu tiên phát triển các loại cây ăn quả chủ lực (bưởi,
cam, dứa...).
+ Bưởi Phúc Trạch chủ yếu ở vùng Hương Khê, mở rộng thử nghiệm thêm ở
một số vùng khác như Vũ Quang, thượng Can Lộc.
+ Cam bù: Giai đoạn 2011- 2020 trồng mới ở Hương Sơn và Vũ Quang,
trong đó Hương Sơn chiếm 80% diện tích Cam được xác định là cây ăn quả chủ lực
của Nghệ An vì điều kiện sinh thái ở Nghệ An khá thích hợp với cây cam, nhân dân
có kinh nghiệm sản xuất, do đó cam được trồng hầu khắp các nơi trong tỉnh và có
vùng sản xuất tập trung lớn ở Phủ Quỳ.
Bảng 1-6: Bố trí diện tích gieo trồng năm 2020
Vùng
Fcanh
tác
HN
Vụ đông xuân Vụ thu mùa
Vụ
Đông
Cây
HN
Cây
lâu
năm
Tổng Lúa Màu Tổng
Lúa
HT
Lúa
mùa
Màu
Tổng 238514 78788.6 62004.9 45411.4 102674 28692.5 33530.1 34814.6 26190 68087.6 108618
Nguồn: Quy hoạch phát triển nông nghiệp tỉnh Nghệ An đến 2015 và định hướng đến 2020

39. 31
b. Chăn nuôi
Đẩy mạnh phát triển chăn nuôi theo hướng đầu tư hướng thâm canh, sản xuất
hàng hóa. Phát triển đa dạng các loại gia súc, gia cầm; kết hợp tăng quy mô đàn và
cải tạo chất lượng đàn; quy hoạch vùng chăn nuôi tập trung tạo giá trị hàng hóa;
đảm bảo công tác thú y, xử lý môi trường; gắn phát triển chăn nuôi với các cơ sở
chế biến, giết mổ tập trung. Phấn đấu tăng giá trị ngành chăn nuôi đến năm 2020
đưa chăn nuôi trở thành ngành chính trong nông nghiệp, chiếm tỷ trọng 40%.
Bảng 1-7: Dự kiến đàn gia súc, gia cầm năm 2020
Tỉnh Nghệ An
Năm 2020
Trâu Bò Lợn Gia cầm
Tổng 509 711 1 509 517 2 654 022 2 6195 294
Nguồn: Định hướng phát triển kinh tế xã hội tỉnh Nghệ An đến năm 2020
c. Thuỷ sản
Ngành thuỷ sản đang là ngành có ưu thế phát triển cả hai phương diện đánh
bắt và nuôi trồng thuỷ sản. Phấn đấu đến năm 2020 sản lượng khai thác ở mức
50.000-55.000 tấn/năm, tăng nhanh sản lượng nuôi trồng lên khoảng 50 ngàn tấn
vào năm 2020 để đạt tổng sản lượng thuỷ hải sản 100-105 ngàn tấn vào năm 2020.
- Về khai thác:
+ Phấn đấu đến năm 2020 có 800 tàu có công suất trên 90 CV, củng cố, bố
trí tàu thuyền khai thác theo tuyến, theo vùng, sắp xếp lại nghề nghiệp khai thác; du
nhập nghề mới và đổi mới công nghệ, dự báo ngư trường nhằm khai thác bền vững,
đi đôi với bảo vệ và phát triển nguồn lợi thuỷ sản.
+ Kêu gọi đầu tư xây dựng cơ sở đóng tàu, sửa chữa tàu thuyền công suất lớn
để có thể phục vụ đánh bắt xa bờ.
- Về nuôi trồng:
+ Phát triển nuôi trồng thuỷ sản ven biển một cách bền vững. Đẩy mạnh
chương trình nuôi cá lồng trên biển với quy mô lớn, tập trung các vùng quanh đảo
Ngư (Cửa Lò), Quỳnh Lưu,...

40. 32
+ Phát triển mạnh nuôi trồng thuỷ sản nước ngọt, phấn đấu đến năm 2020
diện tích nuôi nước ngọt đạt trên 27.000ha, trong đó diện tích nuôi rô phi khoảng
2.700ha.
+ Phấn đấu đến năm 2020, ổn định diện tích nuôi mặn lợ với diện tích 3.000-
3.600ha, trong đó nuôi tôm thâm canh và bán thâm canh 1.8002.000 ha.
Bảng 1-8: Diện tích nuôi trồng thủy sản giai đoạn 2020
TT Tên vùng
Diện tích 2020
Tổng Ngọt Lợ
1 Vùng I: Thượng sông Cả 1.170 1.170 0
2 Vùng II: Trung sông Cả 4.852 4.852 0
3 Vùng III: Sông Hiếu 4.408 4.408 0
3.1 TV III-1: Thượng sông Hiếu 688 688 0
3.2 TV III-2: Trung, hạ s.Hiếu 3.720 3.720 0
4 Vùng IV: Diễn Yên Quỳnh 8.048 6.338 1.710
5 Vùng V: Nam Hưng Nghi 4.622 4.422 200
6 Vùng VI: Nam Đức 169 169 0
Nguồn:QH phát triển thuỷ sản tỉnh Nghệ An đến 2015 và định hướng đến 2020
d. Công nghiệp
Để có cơ cấu hiện đại phù hợp với mục tiêu chuyển dịch cơ cấu kinh tế trên
lưu vực. Nhằm vào chế biến sản phẩm nông lâm ngư nghiệp và công nghiệp vật liệu
xây dựng, khai khoáng sẽ trở thành những điểm nhấn về kinh tế trên lưu vực. Theo
quy hoạch phát triển ngành công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp của Nghệ An - Hà
Tĩnh nằm trong lưu vực sông Cả. Các ngành công nghiệp chủ yếu và các khu công
nghiệp sẽ được mở rộng xây dựng mới trên lưu vực như sau:
+ Công nghiệp khai khoáng:
- Khai thác thiếc Quỳ Hợp công suất 4.000 tấn/năm bao gồm cả khu mỏ
tuyến quặng và nhà máy luyện thiếc Quỳ Hợp.
- Khai thác than ở Khe Bố công suất 10.000 tấn/năm.
+ Công nghiệp luyện kim:

41. 33
Phát triển công nghiệp luyện kim theo hướng hiện đại, ưu tiên sản xuất các
sản phẩm phục vụ ngành đóng tàu, cơ khí, xây dựng. Khuyến khích mọi thành phần
kinh tế tham gia đầu tư. Xây dựng khu liên hợp luyện kim với công nghệ hiện đại,
công suất 10 triệu tấn thép/năm, phân làm hai giai đoạn: giai đoạn I xây dựng nhà
máy cán thép nguội công suất 1 triệu tấn/năm, giai đoạn II xây dựng nhà máy thép
liên hợp có công suất 10 triệu tấn thép/năm, phù hợp tiến độ của dự án khai thác mỏ
sắt Thạch Khê. Sản phẩm chủ yếu: Thép phôi, thép cán, thép ống, thép hình...
+ Công nghiệp vật liệu xây dựng:
Xây dựng các nhà máy chế biến thủy tinh, chế biến thạch cao. Ưu tiên phát
triển gạch không nung để bảo đảm khoảng 50% nhu cầu gạch xây. Xây dựng các
nhà máy sản xuất gạch nung theo công nghệ lò tuynel, nhà máy khai thác khoáng
chất Serict và sản xuất các vật liệu xây dựng khác như vật liệu xây, lợp, đá, cát,
sỏi...
+ Công nghiệp chế biến nông, lâm, thủy sản:
Nghiên cứu xây dựng mới và mở rộng các nhà máy hiện có chế biến thuỷ sản
đông lạnh, thực phẩm đồ hộp, hoa quả xuất khẩu, chế biến thức ăn gia súc, chế biến
tinh bột sắn, chế biến dầu ăn, chế biến mủ cao su, tinh dầu trầm, côlôphan… Củng
cố và phát triển nhà máy nước khoáng, nhà máy rau quả.
+ Tiểu thủ công nghiệp:
Phát triển tiểu thủ công nghiệp (cơ khí, dịch vụ sửa chữa nhỏ phục vụ nông
nghịêp, xây dựng, giao thông vận tải, nhu cầu dân sinh...), khôi phục các làng nghề
truyền thống (mộc, đan, chế biến hải sản...); khuyến khích, du nhập các nghề tiểu
thủ công nghiệp mới.
+ Các khu công nghiệp đã hình thành và sẽ hình thành trên lưu vực:
- Khu công nghiệp tổng hợp Bắc Vinh quy mô hiện tại 60,6 ha, tương lai
năm 2020 sẽ mở rộng lên 143 ha.

42. 34
- Khu công nghiệp Nam Sông Cấm quy mô hiện tại 100 ha, tương lai năm
2020 mở rộng lên 327,8 ha.
- Khu công nghiệp Cửa Lò năm 2020 quy mô là 40,5 ha.
- Khu công nghiệp Đông Hồi năm 2020 quy mô 1200 ha.
Ba cụm công nghiệp tổng hợp Phủ Quỳ - Nghĩa Đàn. Toàn bộ diện tích xây
dựng các khu công nghiệp nằm trên lưu vực sẽ trở thành nơi thu hút lao động và các
dịch vụ, đô thị kèm theo.
Bảng 1-9: Quy mô các khu công nghiệp đến 2020
TT Tên các khu công nghiệp Địa điểm
Quy mô (ha)
2020
I VÙNG I: THƯỢNG SÔNG CẢ 65
A Khu công nghiệp tập trung
B Cụm công nghiệp-TTCN 65
1 Bồng Khê
Con Cuông
23
2 Yên Khê 35
3 Thạch Giám Tương Dương 7
II VÙNG II: TRUNG SÔNG CẢ 229,8
A Khu công nghiệp tập trung 200
1 Khu công nghiệp Tri Lễ Anh Sơn 200
B Cụm công nghiệp-TTCN 29,8
1 Thanh Ngọc Thanh Chương
2 Khai Sơn Anh Sơn 14,8
3 Đỉnh Sơn Anh Sơn 15
III VÙNG III: VÙNG SÔNG HIẾU 189,5
3.1 - Tiểu vùng III-1: Thượng sông Hiếu 69,5
A Khu công nghiệp tập trung
B Cụm công nghiệp-TTCN 69,5
1 Thị trấn Quỳ Châu
Quỳ Châu
19,5
2 Tân Hương 30
3 Đỏn Cớn Quế Phong 20
3.2 - Tiểu vùng III-2: Trung Hạ sông Hiếu 620
A Khu công nghiệp tập trung 500
1 KCN Phủ Quỳ Quỳ Hợp 200
2 Khu công nghiệp Sông Dinh Quỳ Hợp 300
B Cụm công nghiệp-TTCN 120
1 Châu Hồng
Quỳ Hợp
15
2 Tam Hợp 15

43. 35
TT Tên các khu công nghiệp Địa điểm
Quy mô (ha)
2020
3 Nghĩa Xuân 25
4 Nghĩa Mỹ Nghĩa Đàn 30
5 Đồng Văn
Tân Kỳ
20
6 Nghĩa Dũng 15
IV VÙNG IV: DIỄN YÊN QUỲNH 1965,5
A Khu công nghiệp tập trung 1790
1 Khu công Đông Hồi Quỳnh Lưu 1200
2 Khu công nghiệp Diễn Thọ Diễn Châu 590
B Cụm công nghiệp-TTCN 175,5
1 Diễn An
Diễn Châu
11,8
2 Diễn Kỷ 28
3 Quỳnh Hồng
Quỳnh Lưu
35
4 Quỳnh Giang 28,7
5 Công Thành A,b
Yên Thành
32
6 Đồng Thành 15
7 Hoà Sơn Đô Lương 15
8 Lạc Sơn Đô Lương 10
V VÙNG V: NAM HƯNG NGHI 1516,0
A Khu công nghiệp tập trung 1291,5
1 Khu công nghiệp Bắc Vinh Tp Vinh 143,1
2 Khu công nghiệp Nam sông Cấm 327,8
3 Khu công nghiệp Nghi Hưng Nghi Lộc 600
4 KCN Nghi Đồng Nghi Lộc 180
5 Khu công nghiệp Cửa Lò TX Cửa Lò 40,5
B Cụm công nghiệp-TTCN 224,5
1 Hưng Lộc
Tp,Vinh
8,9
2 Hưng Đông 39,5
3 Trường Thạch
Nghi Lộc
20
4 Đồng Trộ 20,1
5 Cồn Lăng 20
5 Đồng Mẫn
Nam Đàn
26
6 Vân Diên 10
7 Cửa Hội Cửa Lò 30
8 Hưng Tây Hưng Nguyên 50
VI VÙNG VI: NAM ĐỨC 10
A Khu công nghiệp tập trung
B Cụm công nghiệp-TTCN
1 Cụm công nghiệp Trường Sơn H. Đức Thọ 10
Nguồn: Hiện trạng và định hướng phát công nghiệp tỉnh Nghệ An đến 2020

44. 36
e. Sử dụng đất
Bảng 1-10: Quy hoạch sử dụng đất đến 2020
TT Mã số sử dụng đất Tổng
TỔNG DIỆN TÍCH TỰ NHIÊN 2 056 693
1 Đất nông nghiệp 1 668 910
1.1 Đất sản xuất nông nghiệp 346 797.1
1.1.1 Đất trồng cây hàng năm 238 514
1.1.1.1 Đất trồng lúa 97 425.4
1.1.1.2 Đất trồng cây hàng năm khác 141 034
1.1.2 Đất trồng cây lâu năm 108 618
1.2 Đất lâm nghiệp 1 309 344
1.3 Đất nuôi trồng thuỷ sản 11 361.3
1.4 Đất làm muối 607.8
1.5 Đất nông nghiệp khác 904.9
2 Đất phi nông nghiệp 198 985
2.1 Đất ở 30 878.6
2.2 Đất chuyên dùng 108 074.7
2.3 Đất tôn giáo, tín ngưỡng 416.5
2.4 Đất nghĩa trang, nghĩa địa 9 256.1
2.5 Đất sông suối và mặt nước chuyên dùng 50 356.9
2.6 Đất phi nông nghiệp khác 117.3
3 Đất chưa sử dụng 189 955
4 Đất có mặt nước ven biển (quan sát) 0
Nguồn: Hiện trạng và định hướng phát nông nghiệp tỉnh Nghệ An
1.3. Tình hình xâm nhập mặn
Theo số liệu quan trắc của trạm Ba ra Nam Đàn (cống lấy nước từ sông Cả
để tưới cho vùng Nam Đàn, Hưng Nguyên, Nghi Lộc và Thành phố Vinh), mùa kiệt
mực nước sông Cả tại Nam Đàn có năm xuống đến mức +0,7m (theo thiết kế mực
nước thượng lưu cống là +1,10m), do mực nước xuống thấp nên mặn xâm nhập
theo cửa sông Cả (Cửa Hội) lên tận vùng Yên Xuân huyện Hưng Nguyên. Trong
khi đó 2 bên bờ sông đoạn này có nhiều trạm bơm lấy nước để phục vụ nông nghiệp
phải ngừng hoạt động hoặc tranh thủ những lúc nước chảy xuôi có độ mặn nhỏ để
bơm, việc nước sông kiệt tạo điều kiện mặn xâm nhập sâu nội địa gây ảnh hưởng
lớn đến sản xuất và sinh hoạt của nhân dân.

45. 37
Khu vực hạ lưu sông Cả, đặc biệt vùng cửa sông mặn xâm nhập khá sâu vào
nội địa do tác động thủy triều. Vào mùa khô, lượng nước ngọt phía thượng lưu nhỏ,
ranh giới xâm nhập mặn vào đến Chợ Tràng cách cửa biển 32km với độ mặn trung
bình 1 – 1,50
/00. Diễn biến xâm nhập mặn vùng hạ du khu vực nghiên cứu phụ thuộc
vào thủy triều và lưu lượng nước ngọt thượng nguồn đổ về: Trên sông Cả tại dòng
chính, lưu lượng kiệt xuất hiện tháng III hoặc tháng IV nhưng trên sông Ngàn Phố,
Ngàn Sâu thuộc hệ thống sông La lưu lượng kiệt thường không xuất hiện đồng bộ
với dòng chính trên sông Cả. Thủy triều đem theo nước biển mặn xâm nhập qua cửa
sông làm tăng nồng độ muối gây khó khăn cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp.
Thống kê tài liệu nghiên cứu cho thấy năng suất lúa giảm khi độ mặn nước tưới nội
đồng tăng. Ngoài ra độ mặn còn ảnh hưởng đến tính chất lý hóa của nước như trọng
lượng riêng, độ dẫn điện, độ truyền âm, độ hòa tan chất khí, và nguy cơ tồn vong
của hệ sinh thái nước ngọt.
Nhiễm mặn gây ra nhiều thiệt hại và ảnh hưởng đến sản xuất lúa, nông
nghiệp và sinh hoạt của nhân dân vùng ven biển. Để đánh giá chính xác thiệt hại rất
khó khăn, vì quá trình nhiễm mặn xảy ra trong thời gian dài, bên cạnh đó lại không
được chính quyền địa phương đánh giá hàng năm. Do đó, ở đây chỉ đánh giá mang
tính tương đối để làm rõ thêm thiệt hại do quá trình xâm nhập mặn.
Những năm trước đây, khi chưa có hệ thống cống và hệ thống đê ngăn mặn
giữ ngọt thì hàng năm mặn xâm nhập vào, làm cho khu vực nghiên cứu khó khăn về
sản xuất và sinh hoạt. Diện tích có đến hàng trăm hecta đất không thể sản xuất
được, phải để hoang. Sau này có hệ thống đê và cống ngăn mặn, tất cả các diện tích
hoang hoá đều được sử dụng, vùng có địa hình thấp thì làm hồ nuôi trồng thủy sản,
vùng địa hình cao hơn thì sản xuất lúa. Tuy các công trình đã được xây dựng song
mặn vẫn nhiễm vào theo các trường hợp đã nêu ở trên với mức độ nào đó. Bên cạnh
đó, do thời tiết khí hậu ngày càng phức tạp, bão, triều cường, hạn hán… đã làm tăng
mức độ nhiễm mặn lên. Do vậy, hàng năm thiệt hại do nhiễm mặn vẫn xảy ra và là
vấn đề đáng được quan tâm.

46. 38
CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH MIKE 11
2.1. Các phƣơng trình cơ bản
MIKE 11 do DHI Water & Environment (Đan Mạch) phát triển, là một gói
phần mềm kỹ thuật chuyên môn để mô phỏng lưu lượng, chất lượng nước và vận
chuyển bùn cát ở cửa sông, sông, hệ thống tưới, kênh dẫn và các vật thể nước khác.
MIKE 11 là mô hình động lực, một chiều được sử dụng nhằm phân tích chi
tiết, thiết kế, quản lý và vận hành cho sông và hệ thống kênh dẫn đơn giản hay phức
tạp. Với môi trường đặc biệt thân thiện, linh hoạt và tốc độ tính toán khá cao, MIKE
11 cung cấp một môi trường thiết kế hữu hiệu về kỹ thuật công trình, tài nguyên
nước, quản lý chất lượng nước và các ứng dụng phục vụ cho quy hoạch.
Mô-đun mô hình thủy động lực (HD) là một phần trọng tâm của hệ thống mô
hình MIKE 11 và hình thành cơ sở cho hầu hết các mô-đun bao gồm: dự báo lũ,
truyền tải khuyếch tán, chất lượng nước và các mô-đun vận chuyển bùn lắng không
cố kết. Mô-đun HD giải các phương trình tổng hợp theo phương đứng để đảm bảo
tính liên tục và bảo toàn động lượng (momentum), nghĩa là giải hệ phương trình
Saint Venant.
* Các ứng dụng liên quan đến mô - đun HD bao gồm:
+ Dự báo lũ và vận hành hồ chứa,
+ Các phương pháp mô phỏng kiểm soát lũ,
+ Vận hành hệ thống tưới và tiêu thoát bề mặt,
+ Nghiên cứu sóng triều và nước dâng do mưa ở sông và cửa sông.
Đặc trưng cơ bản của hệ thống mô hình MIKE 11 là cấu trúc mô-đun tổng
hợp với nhiều loại mô - đun được thêm vào mô phỏng các hiện tượng liên quan đến
hệ thống sông.
Ngoài các mô-đun HD đã mô tả ở trên, MIKE bao gồm các mô-đun bổ sung
đối với:

47. 39
+ Thủy văn,
+ Tải khuyếch tán,
+ Các mô hình về chất lượng nước,
+ Vận chuyển bùn cát có cố kết (có tính dính),
+ Vận chuyển bùn cát không có cố kết (không có tính dính).
* Phương trình cơ bản và phương pháp giải
Phương trình cơ bản của mô hình để tính toán cho trường hợp dòng không ổn
định là hệ phương trình bao gồm phương trình liên tục và phương trình động lượng
(hệ phương trình Saint Venant) với các giả thiết:
+ Dòng chảy thay đổi từ từ dọc theo lòng dẫn để áp suất thuỷ tĩnh chiếm ưu
thế, gia tốc theo chiều thẳng đứng được bỏ qua.
+ Trục của lòng dẫn được coi như một đường thẳng.
+ Độ dốc đáy lòng dẫn nhỏ và đáy cố định, bỏ qua hiện tượng xói và bồi.
+ Có thể áp dụng hệ số sức cản của dòng chảy rối đều, ổn định cho dòng
không ổn định để mô tả các tác động của lực cản.
+ Chất lỏng không nén được và có khối lượng không đổi trong toàn dòng
chảy.
* Phương trình liên tục:
(2.1)
* Phương trình động lượng
(2.2)
q
t
A
x
Q






2
2
0
AR
Q
gQ QAQ h
gA
t x x C

 
 
     
  

48. 40
Trong đó: Q: Lưu lượng (m3
/s),
A: Diện tích mặt cắt (m2
),
q: Lưu lượng nhập lưu trên một đơn vị chiều dài dọc sông (m2
/s),
C: Hệ số Chezy,
α: Hệ số động lượng,
R: Bán kính thuỷ lực (m).
* Phương pháp giải hệ phương trình Saint Venant
Hệ phương trình Saint Venant là một hệ gồm hai phương trình vi phân đạo
hàm riêng phi tuyến bậc nhất. Trong trường hợp tổng quát, hệ phương trình có dạng
này không giải được bằng phương pháp giải tích, do đó người ta giải phương trình
này bằng phương pháp gần đúng (phương pháp số hoá) và MIKE11 cũng dùng
phương pháp này để giải hệ phương trình Saint-Venant với lược đồ sai phân hữu
hạn 6 điểm sơ đồ ẩn Abbott-Inoescu.
Hình 2-1: Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott
* Phương trình liên tục
Trong phương trình liên tục, ta có
(2.3)
q
t
h
b
x
Q
t
h
b
t
A













49. 41
Sai phân hoá phương trình trên tại bước thời gian thứ (n+1/2), ta thu được các
phương trình sai phân:
(2.4)
(2.5)
Với b trong phương trình (2.3) được tính theo công thức:
(2.6)
Trong đó: A0j: Diện tích mặt phân cách giữa 2 điểm lưới j-1 và điểm lưới j
A0j+1: Diện tích mặt phân cách giữa 2 điểm lưới j và điểm lưới j+1
Δ2xj: Khoảng cách giữa hai điểm lưới j-1và j+1
Thế vào các phương trình sai phân, rút gọn các hệ số, được phương trình:
(2.7)
Với α, β, γ là hàm của b và δ, ngoài ra nó còn phụ thuộc vào giá trị Q và h tại bước
thời gian n và giá trị Q tại bước thời gian n+1/2.
Hình 2-2: Sơ đồ sai phân 6 điểm Abbott cho phương trình liên tục
j
n
j
n
j
n
j
n
j
x
QQQQ
x
Q
2
2
)(
2
)( 1
1
11
1
1












t
hh
t
h
n
j
n
j





1
j
jj
x
AA
b
2
1,00




j
n
jj
n
jj
n
jj QhQ   



1
1
11
1

50. 42
* Phương trình động lượng
Sai phân hoá phương trình động lượng:
(2.8)
(2.9)
(2.10)
Để xác định thành phần bậc 2 trong phương trình trên, sử dụng phương trình gần
đúng:
(2.11)
Với θ là hệ số do người sử dụng tự xác định (hệ số này được ghi trong mục
Default value của mô đun HD và có mặc định từ 0 đến 1). Thế vào các phương trình
sai phân và rút gọn các hệ số, được phương trình động lượng viết dưới dạng:
(2.12)
Trong đó:
Từ đó, khi viết các phương trình này với đầy đủ các bước thời gian, thu được
một ma trận tính toán. Sử dụng công cụ toán học giải các ma trận để tìm nghiệm của
bài toán. Tính ổn định của phương pháp sai phân hữu hạn để giải hệ phương trình
Saint Venant được bảo đảm khi các điều kiện sau được thoả mãn: Số liệu địa hình
phải tốt, giá trị cho phép tối đa với Δx (dx-max) được lựa chọn trên cơ sở này. Bước
t
QQ
t
Q
n
j
n
j





1
j
n
j
n
j
x
A
Q
A
Q
x
A
Q
2
)(
2/1
1
22/1
1
2
2





















j
n
j
n
j
n
j
n
j
x
hhhh
x
h
2
2
)(
2
)( 1
1
11
1
1












n
j
n
j
n
j
n
j QQQQQ .).1(.. 12
 

j
n
jj
n
jj
n
jj hQh   



1
1
11
1
),,,,,,,,,,,(
)(
),,,,,(
)(
2/1
11
2/1
11







n
j
n
j
n
j
n
j
n
jj
j
n
jj
j
QhQQhqtxAf
Af
RACxtQf
Af





51. 43
thời gian Δt cần thiết đủ nhỏ để điều kiện ổn định Courant được thoả mãn. Tuy
nhiên, khi giải hệ phương trình Saint Venant với sơ đồ ẩn thì điều kiện ổn định
Courant không nhất thiết phải thoả mãn.
Hình 2-3: Sơ đồ sai phân 6 điểm cho phương trình động lượng
Ngoài ra trong mô hình MIKE 11 còn sử dụng các phương trình Darcy,
phương trình Poisson cho tính toán dòng chảy nước ngầm.
Công thức dùng để tính toán được lập từ việc sai phân hóa hệ phương trình
(2.1) và phương trình (2.2). Do vậy, các sông trong hệ thống được chia thành các
đoạn có chiều dài từ 1000 - 2000 m, trong mỗi đoạn sông đặc trưng mặt cắt thay đổi
không đáng kể, không có dòng chảy tập trung chảy vào. Bước thời gian tính toán
.
Việc sai phân hóa hệ phương trình cơ bản (2.1) và phương trình (2.2) được
thực hiện cho mỗi đoạn sông, sau khi sai phân, ở mỗi đoạn sông thu được một hệ
phương trình bậc nhất với các ẩn số lưu lượng Q và mực nước H ở hai đầu.
Hệ phương trình (2.1) và phương trình (2.2) được sai phân hóa, mạng sông
được chia thành các đoạn, trong mỗi đoạn có các đặc trưng lòng dẫn ít biến đổi, các
công trình, đập, cầu, cống được mô phỏng như những đoạn sông đặc biệt.
Ngoài mô đun thuỷ lực (HD) là phần trung tâm của mô hình làm nhiệm vụ
tính toán các đặc trưng thuỷ lực của dòng chảy, MIKE 11 cũng cho phép tính toán
quá trình xâm nhập mặn thông qua mô đun AD.
giâyt 10

52. 44
Mô đun tải phân tán (AD) được dùng để mô phỏng vận chuyển một chiều
của chất huyền phù hoặc hoà tan (phân huỷ) trong các lòng dẫn hở dựa trên phương
trình bảo toàn khối lượng các chất hòa tan hoặc lơ lửng với giả thiết các chất này
được hòa tan, nghĩa là không có thay đổi hay biến động trong cùng mặt cắt và dòng
chảy không phân tầng (đồng đẳng).
* Phương trình truyền tải - phân tán
(2.13)
Trong đó:
A: Diện tích mặt cắt (m2
),
C: Nồng độ (kg/m3
),
D: Hệ số phân tán,
q: Lưu lượng nhập lưu trên 1 đơn vị chiều dài dọc sông (m2
/s),
K: Hệ số phân huỷ sinh học, K chỉ được sử dụng khi các hiện tượng
hay quá trình xem xét có liên quan đến các phản ứng sinh hóa.
Hệ số phân huỷ sinh học K bao hàm trong đó rất nhiều các hiện tượng và
phản ứng sinh hoá. Hệ số này không cần xem xét trong bài toán lan truyền chất
thông thường.
Phương trình (2.13) thể hiện hai cơ chế truyền tải, đó là truyền tải đối lưu do
tác dụng của dòng chảy và truyền tải phân tán do Gradien nồng độ gây ra.
Sự phân tán theo chiều dọc sông gây ra do sự kết hợp của dòng chảy rối và
sự phân tán. Sự phân tán dọc theo sông do ảnh hưởng của chảy rối lớn hơn rất nhiều
so với sự phân tán hỗn loạn của các phân tử đơn lẻ. Về mặt trị số, thành phần phân
tán rối lớn hơn nhiều so với thành phần phân tán phân tử. Sự phân bố của thành
phần phân tán rối trong dòng chảy là không đồng đều, nó phụ thuộc vào hướng của
2
AC QC C
AD AKC C q
t x x x
    
     
    

53. 45
tốc độ dòng chảy và khoảng cách đến thành ống, do đó hệ số phân tán rối khác nhau
theo các hướng khác nhau. Quá trình truyền tải phân tán tuân theo định luật Fick.
Hệ số phân tán được xác định như là một hàm của dòng chảy trung bình:
(2.14)
Trong đó:
a, b: các hằng số do người dùng xác định.
* Phương pháp giải phương trình truyền tải phân tán
Người ta thường giải phương trình truyền chất theo phương pháp số với sơ
đồ sai phân ẩn trung tâm. Sơ đồ sai phân hữu hạn này được xây dựng bằng cách
xem xét lượng dòng chảy vào một thể tích kiểm tra xung quanh nút điểm j. Các giới
hạn biên của thể tích kiểm tra này là đáy sông, bề mặt nước và hai mặt cắt tại hai
điểm j-1/2 và j+1/2.
Hình 2-4: Sơ đồ sai phân
Phương trình liên tục:
(2.15)
Trong đó:
C: Nồng độ (mg/l),
1/ 2
n+1
j 1/ 2
D
bn
n
j
Q
a
A



1/ 2 1 1/ 2
1/ 2 1/ 2 1/ 2 1/ 2 1/ 2
1/ 2 1/ 2
n n n n
j j j j n n n n n n
j j q j j
V C V C
T T q C V KC
t t
  
    
     
 

54. 46
V: Thể tích (m3
),
T: Tải lượng qua thể tích tính toán (kg/s),
q: Lượng nhập lưu trên một đơn vị chiều dài dọc sông (m2
/s),
∆t: Bước thời gian,
Cq: Nồng độ của dòng nhập lưu (mg/l),
K: Hệ số phân huỷ.
* Phương trình truyền tải phân tán
(2.16)
Trong đó:
: lưu lượng qua mặt phân cách bên phải vùng tính toán (m3
/s),
: diện tích mặt phân cách bên phải vùng tính toán (m2
),
D: Hệ số phân tán,
: nồng độ nội suy phía thượng lưu, được tính theo công
thức:
(2.17)
với σ là số Courant σ = u∆t/∆x
Thay thế và sắp xếp các phương trình trên lại, thu được một phương trình sai
phân hữu hạn sơ đồ ẩn
(2.18)
1/ 2 1/ 2
11/ 2 1/ 2 * 1/ 2
1/ 2 1/ 2 1/ 2 1/ 2
n n
j jn n n
j j j j
C C
T Q C A D
x
 
  
   

 

1/ 2
1/ 2
n
jQ 

1/ 2
1/ 2
n
jA D

*
1/2jC 
*
1/2jC 
2
* 1 1
1/ 2 1 1 1 1
1 1 1
( ) min 1 , ( 2 )
4 6 2 4
n n n n n n n
j j j j j j j jC C C C C C C C


 
    
  
         
  
1 1 1
1 1
n n n
j j j j j j jC C C     
   