Dự báo độ mặn nền trên hệ thống sông chính vùng ven biển Đồng bằng sông Cửu Long từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2008 sử dụng phần mềm HydroGis. Chương trình dự báo dựa trên 6 yếu tố: địa hình sông kênh và các ô đồng vùng hạ lưu sông Mêkong, nền khí hậu-thủy văn lưu vực sông Mêkong, nền khí hậu hải văn vùng biển Đông và biển Tây Nam Bộ, dao động triều tại các cửa sông Nam Bộ, quy luật vận hành của các công trình thủy lợi điều khiển dòng chảy, quá trình tích và thoát nước ngọt của mùa lũ năm trước đó tại Biển Hồ, các vùng trũng như: Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long Xuyên, Tây sông Hậu và các khu trũng thuộc lãnh thổ Campuchia nằm dọc sông Mêkong và sông Bassac.

Nhu cầu thực tế về dự báo độ mặn mùa khô vùng ven biển Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) trung và dài hạn rất lớn và ngày càng trở nên cấp bách. Tuy nhiên, hiện nay dự báo xâm nhập mặn trung và dài hạn cho các sông rạch ĐBSCL phụ thuộc vào chất lượng dự báo thời tiết trung và dài hạn và sự thay đổi chế độ vận hành các công trình ngăn mặn không thể cập nhật chính xác cho khoảng thời gian dài trong tương lai. Do đó, chúng tôi đặt vấn đề dự báo độ mặn nền cho mùa khô vùng ven biển, tức là chưa tính đến sự biến thiên độ mặn do thời tiết biến động và các thay đổi trong vận hành các công trình thủy lợi trong thời gian tới.

I. Trình tự thực hiện
a. Các ý tưởng xuất phát
Giá trị độ mặn tại mỗi điểm trong mạng sông rạch ĐBSCL vào thời điểm cụ thể được tách ra hai thành phần: độ mặn nền So(x,y,t) và độ mặn biến động S’(x,y,t), trong đó: x, y là tọa độ tâm mặt cắt sông - kênh và t là thời gian.

Độ mặn nền So vào các tháng mùa khô phụ thuộc 6 yếu tố chính là:
1. Địa hình sông, kênh và các ô đồng vùng hạ lưu sông Mêkong;
2. Nền khí hậu - thủy văn lưu vực sông Mêkong;
3. Nền khí hậu - hải văn vùng biển Đông và Tây Nam Bộ;
4. Dao động triều tại các cửa sông Nam Bộ;
5. Quy trình vận hành của các công trình thủy lợi điều khiển dòng chảy;
6. Quy luật tích và thoát nước ngọt của mùa lũ năm trước đó tại Biển Hồ, các vùng trũng như: Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long Xuyên, Tây Sông Hậu và các khu trũng khác thuộc lãnh thổ Cam Pu Chia nằm dọc sông Mekong và sông Bassac.
Như vậy độ mặn nền mỗi năm mỗi khác vì: (1) Thủy triều giữa hai năm liên tiếp không giống nhau; (2) lượng nước ngọt trữ trong Biển Hồ và các vùng trũng mỗi năm mỗi khác. Đó là chưa kể sự thay đổi hàng năm trong kết cấu hạ tầng, sông rạch, cầu, cống, chế độ vận hành các công trình thủy lợi... Hơn thế độ mặn nền biến động theo thời gian tùy vào pha triều thiên văn và quy mô tương tác giữa nước sông và nước biển (khác với khái niệm độ mặn chế độ).

Độ mặn biến động S’, ngoài 6 yếu tố nêu trên, còn phụ thuộc vào các quá trình thuộc 2 loại tác động đặc biệt quan trọng khác là: (1) Sự thay đổi thời tiết (so với chế độ trung bình) theo thời gian và không gian (chưa thể làm dự báo trung và dài hạn cho các biến động này); (2) Sự thay đổi trong quá trình vận hành và cấu trúc hệ thống các công trình thủy lợi (so với các quy luật và cấu trúc hệ thống đã có khi làm dự báo). Đối với ĐBSCL, S’ là một đại lượng biến thiên mạnh theo không gian và thời gian, nhất là khi có gió chướng mạnh, khô hạn kéo dài và khi các cống ngăn mặn mở cho nước chảy 2 chiều.
Để lập dự báo độ mặn nền cho vùng ven biển ĐBSCL, thứ tự các công tác cần thực hiện là: (1) Chọn công cụ trợ giúp dự báo; (2) Thiết lập cơ sở dữ liệu nhập; (3) Kiểm định độ tin cậy của công cụ dự báo và bộ dữ liệu nhập; (4) Thiết lập điều kiện đầu và điều kiện biên để chạy bài toán dự báo; (5) Đóng gói sản phẩm để chuyển đến người dùng.


b. Công cụ lập dự báo
Diễn biến độ mặn nền trong sông, kênh rạch ven biển ĐBSCL rất phức tạp, không thể dùng các biện pháp thủ công hay các công cụ thô sơ để lập dự báo độ mặn nền tại đây. Chúng tôi thấy mô hình thủy lực nằm trong lõi phần mềm thủy lực HydroGis thỏa mãn được yêu cầu này vì bên trong nó đã cài sẵn hệ thống dự báo mực nước triều cho thời điểm bất kỳ trên các cửa sông và kênh khu vực Nam Bộ.
Sơ đồ khối của quy trình này trên phần mềm HydroGis như hình 1:

II. Kết quả dự báo độ mặn nền mùa khô năm 2008 vùng ven biển ĐBSCL (từ tháng I đến tháng VI)
Sau khi chạy mô hình thủy lực HydroGis để lập dự báo mặn năm 2008 vùng ven biển ĐBSCLvới các dữ liệu nhập nêu trên, chúng tôi xây dựng dự báo độ mặn nền cho các tháng I - VI (tháng VI là tháng chuyển tiếp sang mùa lũ) theo các cửa sông chính ở ĐBSCL như sau:

1. Dọc sông Cửa Tiểu: Kết quả dự báo độ mặn nền dọc sông cửa Tiểu trình bày ở bảng 1. Tháng IV và tháng V là hai tháng mặn xâm nhập sâu nhất, độ mặn 10 g/l có thể xâm nhập đến vị trí cách cửa sông Cửa Tiểu từ 30 - 35 km. Độ mặn 4 g/l có thể xâm nhập sâu đến 40-45 km. Độ mặn 1 g/l xâm nhập sâu hơn, có thể quá 60km tính từ cửa sông.

Hình 1 : Sơ Đồ Khối chương trình dư báo mặn

Bảng 1: Số liệu dự báo độ mặn nền (g/l) dọc sông Cửa Tiểu tháng I - VI năm 2008

2. Dọc sông Cửa Đại: Kết quả dự báo độ mặn nền dọc sông Cửa Đại trình bày ở bảng 2. Với cùng khỏang cách từ cửa sông hàm lượng mặn trên sông Cửa Đại có giá trị cao hơn sông Cửa Tiểu, đồng thời thời gian xâm nhập cũng sơm hơn. Từ tháng II, độ mặn >10 g/l có thể xâm nhập tới vị trí cách cửa sông từ 35-37 km và đạt giá trị cao nhất vào tháng III. Độ mặn 4 g/l có thể xâm nhập sâu 40-45 km. Mặn 1 g/l xâm nhập sâu đến 60-70km kể từ cửa sông. Như vậy, số liệu tính toán dự báo mặn năm 2008 cho thấy xâm nhập mặn trên sông Cửa Đại trong mùa khô năm 2008 sẽ mạnh hơn so với năm 2007.

Bảng 2: Số liệu dự báo độ mặn nền (g/l) dọc sông Cửa Đại tháng I - VI năm 2008

3. Dọc sông Hàm Luông: Số liệu độ mặn nền dự báo dọc sông Hàm Luông trình bày ở bảng 3. Trên sông Hàm Luông có độ mặn nền 10 g/l trong tháng IV và tháng V có thể xâm nhập đến vị trí cách cửa sông Hàm Luông khoảng 30- 35 km. Bắt đầu tháng II độ mặn 4 g/l đã xâm nhập sâu đến 42-45 km kể từ cửa sông. Và tháng III,IV độ mặn 1 g/l có thể xâm nhập sâu 75- 80 km trên sông Hàm Luông. Qua số liệu tính toán dự báo độ mặn nền trên sông Hàm Luông trong mùa khô năm 2008 cho thấy sẽ lớn hơn năm 2007 và mức độ xâm nhập mặn trong mùa khô năm 2008 sẽ mạnh hơn trung bình nhiều năm.

Bảng 3: Số liệu dự báo độ mặn nền (g/l) dọc sông Hàm Luông tháng I - VI năm 2008

4. Dọc sông Cổ Chiên: Số liệu độ mặn nền dự báo dọc sông Cổ Chiên trình bày ở bảng 4. Độ mặn nền lớn hơn 10 g/l xuất hiện trong tháng IV và tháng V và xâm nhập sâu cách cửa sông Cổ Chiên hơn 40 km. Độ mặn 4 g/l có thể xâm nhập sâu đến 60 - 65 km kể từ cửa sông. Độ mặn 1 g/l có thể xâm nhập sâu 80-85 km trên sông Cổ Chiên. Mặn tháng V đạt giá trị cao nhất và xâm nhập sâu hơn các tháng khác. Số liệu tính toán dự báo mặn nền trên sông Cổ Chiên trong mùa khô năm 2008 lớn hơn năm 2007.

Bảng 4: Số liệu dự báo độ mặn nền (g/l) dọc sông Cổ Chiên tháng I - VI năm 2008

5. Dọc sông Cung Hầu: Số liệu độ mặn nền dự báo dọc sông Cung Hầu trình bày ở bảng 5. Trên sông Cung Hầu có độ mặn nền 10 g/l trong tháng IV và tháng V có thể xâm nhập đến vị trí cách cửa sông Cung Hầu khoảng 46- 50 km. Độ mặn 4 g/l có thể xâm nhập sâu đến 62-66 km kể từ cửa sông. Độ mặn 1 g/l có thể xâm nhập sâu 75-80 km trên sông Cung Hầu. Tháng V có độ mặn nền cao nhất năm 2008. Số liệu tính toán dự báo độ mặn nền trên sông Cung Hầu trong năm 2008 lớn hơn trung bình nhiều năm.

Bảng 5: Số liệu dự báo độ mặn nền (g/l) dọc sông Cung hầu tháng I - VI năm 2008

6. Dọc sông Định An: Số liệu độ mặn nền dự báo dọc sông Định An trình bày ở bảng 6. Trong các tháng III, IV và V độ mặn nền 10 g/l có thể xâm nhập đến vị trí cách cửa sông Định An đến 30km. Độ mặn 4 g/l có thể xâm nhập sâu đến 35- 40 km. Độ mặn 1 g/l có thể xâm nhập sâu đến 60km trên sông Định An. Tháng IV là tháng đạt giá trị măn lớn nhất. Theo số liệu tính toán dự báo, độ mặn nền trên sông Định An trong mùa khô năm 2008 sẽ lớn hơn một ít so với năm 2007.

Bảng 6: Số liệu dự báo độ mặn nền (g/l) dọc sông Định An tháng I - VI năm 2008

7. Dọc sông Trần Đề: Số liệu độ mặn nền dự báo dọc sông Trần Đề trình bày ở bảng 7. Trên sông Trần Đề độ mặn nền 10 g/l trong tháng III và tháng IV có thể xâm nhập đến vị trí cách cửa sông Trần Đề khoảng 30-35 km. Độ mặn 4 g/l có thể xâm nhập sâu khoảng 40-45 km ( Đại Ngãi) kể từ cửa sông. Tháng IV, độ mặn 1 g/l có thể xâm nhập sâu 50-58 km trên sông Trần Đề. Tháng III có độ mặn nền cao nhất năm 2008. Số liệu tính toán dự báo mặn nền trên sông Trần Đề trong mùa khô năm 2008 lớn hơn năm 2007 và quá trình xâm nhập mặn trong mùa khô năm 2008 sẽ lớn hơn trung bình nhiều năm.

Bảng 7: Số liệu dự báo độ mặn nền (g/l) dọc sông Trần Đề tháng I - VI năm 2008

8. Dọc sông Ông Đốc: số liệu độ mặn nền dự báo dọc sông Ông Đốc trình bày ở bảng 8. Trên sông Ông Đốc độ mặn nền 10 g/l trong tháng IV có thể xâm nhập sâu khoảng 30 km kể từ cửa sông; Độ mặn 1 g/l có thể xâm nhập sâu 35-40 km trên sông Ông Đốc. Tháng V có độ mặn nền cao nhất trong năm 2008.

Bảng 8: Số liệu dự báo độ mặn nền (g/l) dọc sông Ông Đốc tháng I - VI năm 2008

9. Dọc sông Cái Lớn: số liệu độ mặn nền dự báo dọc sông Cái Lớn trình bày ở bảng 9. Trên sông Cái Lớn độ mặn nền 10 g/l trong tháng IV có thể xâm nhập sâu khoảng 30-35 km kể từ cửa sông. Độ mặn 1 g/l có thể xâm nhập sâu 53-55 km trên sông Cái Lớn. Tháng IV có độ mặn nền cao nhất trong năm 2008.

Bảng 9: Số liệu dự báo độ mặn nền (g/l) dọc sông Cái Lớn tháng I - VI năm 2008

III. Kết luận và kiến nghị
- Với sự trợ giúp của phần mềm thủy lực HydroGis, việc lập dự báo độ mặn nền trong sông rạch vùng ven biển Đồng bằng sông Cửu Long là hoàn toàn khả thi. Các dự báo độ mặn nền có ý nghĩa thực tiễn rất lớn, cung cấp các dữ liệu đơn tính quan trọng trong việc xây dựng kế hoạch, mùa vụ trồng trọt, nuôi trồng và đánh bắt thủy sản.

- Để nâng cao chất lượng dự báo độ mặn nền cần có bộ cơ sở dữ liệu cơ bản tin cậy và đầy đủ hơn nữa cho ĐBSCL và vùng phụ cận.

- Năm 2007 là năm có lượng mưa trung bình lớn hơn năm 2006, tuy nhiên thời gian xuất hiện sớm vì vậy lũ về ĐBSCL ở mức thấp. Mực nước đầu nguồn trên dòng chính sông Cửu Long, vào những tháng cuối năm 2007 giảm hơn so với cùng kỳ năm 2006, đồng thời với xu thế ngày càng gia tăng mực nước biển. Do vậy, mức độ xâm nhập mặn mùa khô năm 2008 sẽ vào sâu và lớn hơn trung bình nhiều năm ở ĐBSCL.

GS.TS. LÊ SÂM
Viện khoa học thủy lợi miền nam