| Kết quả chính của đề tài |
Thứ nhất, Đề tài đã xây dựng mô hình thủy lực-lan truyền mặn chi tiết sông Trà Lý và sông Hóa tỉnh Thái Bình. Mô hình có thể được sử dụng phục vụ các dự báo diễn biến xâm nhập mặn trong các điều kiện thủy văn thủy lực cụ thể khác nhau, đặc biệt là các điều kiện chế độ vận hành cống ngăn mặn khác nhau. Kết quả các mô hình cho thấy:
- Chế độ xâm nhập mặn sông Trà Lý và sông Hóa có tính đặc thù phụ thuộc vào chế độ thủy văn-thủy lực và thủy triều, diễn ra rất phức tạp. Với tần suất dòng chảy của sông bằng 85% vào mùa khô xâm nhập mặn vào sâu trong sông Trà lý tới 14km và trong sông Hóa đến 19,4km;
- Xâm nhập mặn mùa khô trong các tháng đầu năm diễn ra mạnh mẽ hơn hai tháng cuối năm. Mặc dù xâm nhập mặn diễn ra mạnh mẽ vào mùa khô, trong các tháng mùa khô đầu năm có rất nhiều thời điểm nước sông có hàm lượng muối thấp hơn 1ppt, có khả năng sử dụng cung cấp nước cho sinh hoạt và nông nghiệp;
- Mô hình dự báo có vai trò rất tốt trong xây dựng chế độ bơm hút nước nhạt tại các vị trí trên sông Trà Lý và sông Hóa theo thời gian. Điều này có ý nghĩa thực tế to lớn đối với việc cung cấp nước nhạt cho khu vực hai huyện Tiền Hải và Thái Thụy là hai huyện rất khó khăn về nguồn nước nhạt, góp phần xây dựng chế độ bơm hút nước nhạt tại các vị trí trên sông Trà Lý và Hóa theo thời gian.
Thứ hai, Đề tài đã xây dựng mô hình chuyển động nước dưới đất và lan truyền mặn trong nước dưới đất đối với các mô hình khai thác nước tầng Holocen trên khu vực ven sông Trà Lý và sông Hóa phục vụ công tác qui hoạch, phát triển tài nguyên nước ngầm nhạt, sử dụng kết hợp nước mặt được ngăn ngừa xâm nhập mặn trong sông Trà Lý và sông Hóa với công tác phát triển duy trì nguồn nước ngầm nhạt tại khu vực. Phương pháp mô hình là phương pháp phần tử hữu hạn và lập trình động trong tính toán tối ưu. Kết quả mô hình chi tiết cụ thể đối với các công trình cho thấy:
- Đập ngăn mặn sông Trà lý và Hóa cung cấp điều kiện cho công tác gia tăng nguồn nước ngầm và góp phần làm nhạt hóa nước ngầm tầng Holocen trên, và các công trình khai thác nước tập trung dọc sông có thể cung cấp từ 130m3/ngày trở lên đối với một công trình khai thác;
- Khai thác năm thứ 3 trở đi đạt trạng thái ổn định và lượng nước từ sông cung cấp cho miền khai thác đạt tới từ trên 70% đến trên 80% đối với công trình khai thác đặt cách sông 400m;
- Ban đầu nước dưới đất là nước mặn-lợ, sau đó nước được nhạt hóa bởi nguồn nước mưa ngấm và nước nhạt cung cấp từ sông; quá trình nhạt hóa nước miền khai thác diễn ra chậm, trong các năm đầu tính từ khi bắt đầu khai khai thác, quá trình nhạt hóa chủ yếu diễn ra khu vực ven sông và dần tiến sâu vào gần các LK khai thác;
- Toàn bộ phần diện tích giữa sông và dãy các LK khai thác có thể được nhạt hóa hoàn toàn vào năm thứ 20 kể từ khi khai thác, và nguồn nước ngầm nhạt được tồn tại khai thác liên tục trong tương lai.
Thứ ba, về ưu khuyết điểm của công trình đập ngăn mặn trên hai sông:
- Vị trí đập ngăn mặn sông Trà Lý và sông Hóa được đề xuất là phù hợp và tối đa nhất diện tích được hưởng lợi phía thượng lưu đập cũng như diện tích phía hạ lưu đập có chiều rộng không lớn nên việc dẫn nước nhạt phục vụ các nhu cầu tại đây chỉ đòi hỏi qui mô công trình dẫn nước nhỏ;
- Hai đập ở vị trí tương đối gần biển nên không gây ảnh hưởng đáng kể đến sự thay đổi chế độ thủy lực so với trước khi có đập, đảm bảo không tác động bất lợi đến các phương án qui hoạch thoát lũ sông Trà Lý và sông Hóa;
- Sự có mặt của hai đập có tác dụng hỗ trợ các cống tiêu úng nội đồng ra hai sông (khi triều xuống) phía thượng lưu đập nếu các cống có sự cố hoặc sự suy giảm công suất hoạt động do xuống cấp;
- Hai đập tạo nên một chiều dài hàng chục cây số trên sông là nước nhạt, có tác dụng rất lớn đến cải thiện khả năng cấp nước cho khu vực, nơi mà nguồn nước mặt và nước ngầm nhạt hiện đang tương đối hạn chế;
- Sự có mặt của hai đập ngăn mặn tạo điều kiện cho công tác phát triển nguồn nước ngầm nhạt lâu dài cho tương lai, đặc biệt trong bối cảnh nước biển dâng;
- Việc kết hợp cầu đường bộ của đập sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho giao thông khu vực, góp phần phát triển kinh tế xã hội và nâng cao đời sống tinh thần của người dân khu vực thông qua giao lưu, kinh doanh, hợp tác kinh doanh...
- Sự có mặt của công trình sẽ làm thay đổi điều kiện tự nhiên khu vực xung quanh, ngoài các lợi ích chính áp đảo mà công trình đem lại, không tránh khỏi những hạn chế, bất lợi mà chúng mang đến, mà cụ thể ở đây là rủi ro ngập úng (đặc biệt nếu công tác vận hành có sự cố), làm thay đổi cán cân vận chuyển-bồi tụ dòng chảy rắn (phù sa) hiện tại, gây bất lợi cho giao thông thủy, ảnh hưởng đến sự cư trú và di chuyển của thủy sản... Tuy nhiên xét về tổng thể thì những lợi ích kinh tế xã hội là áp đảo.
Thứ tư, vận hành đóng mở cống điều tiết mặn tại đập sông Trà Lý và sông Hóa được nghiên cứu và khuyến nghị đề xuất là:
- Đối với đập-cống ngăn mặn sông Trà Lý: vận hành theo thời gian thực thông qua mô hình thủy văn-thủy lực-xâm nhập mặn sông Trà Lý với các quan hệ mực nước-lưu lượng thoát; có cài đặt bởi hệ thống quan trắc điện tử tự động là các đầu đo cảm biến về mưa, mực áp lực nước, áp lực cột nước lên công trình…; biểu đồ mực nước thượng lưu và dao động triều cần được xây dựng dự báo từ trước được cung cấp cho bộ phận vận hành; có hệ thống thông tin liên lạc thông suốt với Ban phòng chống lụt bão Trung ương và tỉnh Thái Bình để kịp thời can thiệp trong các tình huống khẩn cấp trong mùa mưa lũ.
- Đối với đập-cống ngăn mặn sông Hóa, hai cách vận hành được đề xuất là: 1) Vận hành theo thời gian thực (được xây dựng theo các thức tương tự sông Trà Lý); 2) Vận hành cứng nhắc (nhưng bằng cách lắp đặt thiết bị cửa cống hoạt động tự động). Chế độ vận hành cứng nhắc của đập-cống ngăn mặn sông Hóa được xác định thông qua kết quả mô hình thủy văn-thủy lực-xâm nhập mặn, mà dựa vào đó hệ thống cửa cống cho nước thoát từ phía thượng lưu đập ra biển được thiết kế sao cho lưu lượng chảy được đảm bảo trong một dải giá trị cho phép, đồng thời dạng cửa cống tự động đóng mở để dòng chảy chỉ xảy ra một chiều từ phía thượng lưu về hạ lưu và tự đóng khi áp lực dương từ phía hạ lưu đạt một giá trị nào đó; có hệ thống thông tin liên lạc thông suốt với Ban phòng chống lụt bão Trung ương và tỉnh Thái Bình để kịp thời hỗ trợ can thiệp thoát lũ cho khu vực trong các tình huống khẩn cấp trong mùa mưa lũ.
Thứ năm, về các vấn đề địa chất công trình động lực có ảnh hưởng đến công trình đập ngăn mặn sông Trà Lý và sông Hóa, Đề tài cho kết quả:
- Khu vực nghiên cứu đều là nơi có nguy cơ của các hiện tượng địa chất công trình động lực bất lợi như xói ngầm và mạch đùn sủi, bục vỡ lớp đất nền do áp lực nước ngầm, có thể gây ảnh hưởng gián tiếp đến công trình móng cọc của đập, và được thể hiện bằng các thông số ổn định-bất ổn định cụ thể đối với khu vực;
- Điều kiện đất nền tới độ sâu khảo sát 40m nhìn chung thuộc loại đất yếu, là sét, sét pha, trạng chủ yếu là trạng thái dẻo đến mềm, sức chịu tải thấp. Tại khu vực đập ngăn mặn dự định Trà lý tới độ sâu 40m vẫn chưa gặp đất có sức chịu tải tạm được. Tại khu vực đập ngăn mặn dự định sông Hóa, lớp đất có sức chịu tải khá hơn đã xuất hiện từ độ sâu 35m;
- Các lớp đất biến thiên tương đối mạnh theo diện và chiều sâu, có chỉ tiêu cơ lý biến thiên lớn, nên công tác phân tích tính toán sức chịu tải đã được tiến hành bằng việc chia ra rất nhiều lớp đất mỏng theo độ sâu. Kết quả tính toán sức chịu tải đối với cọc đơn bê tông cốt thép thiết diện 0,3mx0,3m dài 40m theo các phương pháp khác nhau cho kết quả tương đối khác nhau, dao động từ giá trị thấp nhất là khoảng 25tấn đến cao nhất khoảng 48tấn.
Đề tài đã công bố 02 bài báo trên tạp chí Các Khoa học về Trái Đất:
- Nguyễn Văn Hoàng, Lê Quang Đạo, Ứng Quốc Khang, Nguyễn Thành Công, 2014. Nghiên cứu xây dựng mô hình đánh giá dự báo xâm nhập mặn nước sông Trà Lý. Tạp chí các Khoa học về Trái đất, số 1/2014.
- Nguyễn Văn Hoàng, Ứng Quốc Khang, Lê Quang Đạo, Phạm Lan Hoa, Lê Thanh Tùng, 2014. Nghiên cứu đánh giá khả năng nhạt hóa nước ngầm tầng Holocen trên nhờ đập ngăn mặn sông Trà Lý tỉnh Thái Bình. Nộp Tạp chí các Khoa học về Trái đất ngày 2/1/2014. |
