nghiên cứu đặc điểm vận chuyển trầm tích lơ lửng vùng ven biển

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

oo

VŨ DUY VĨNH

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH LƠ LỬNG VÙNG VEN BIỂN HẢI PHÒNG BẰNG MÔ HÌNH DELFT3D

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội – 2012

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

oo

VŨ DUY VĨNH

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH LƠ LỬNG VÙNG VEN BIỂN HẢI PHÒNG BẰNG MÔ HÌNH DELFT3D

Chuyên ngành: Hải dương học

Mã số: 60.44.97

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS. TS. ĐINH VĂN ƯU

Hà Nội – 2012

Lời cảm ơn

Nghiên cứu này được thực hiện trong khuôn khổ đề tài luận văn tốt nghiệp lớp

cao học chuyên ngành Hải Dương học, khóa 2010-2012 tại khoa Khí tượng, Thủy văn

và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên.

Trong quá trình tham gia khóa học, học viên đã nhận được sự chỉ dạy tận tình của

các thầy trong Bộ môn Hải dương học cho các môn học chuyên ngành. Học viên xin

trân trọng cảm ơn các Thầy về những kiến thức đã được truyền thụ thông qua các môn

học.

Luận văn này được thực hiện từ tháng 1-2012 đến tháng 12 năm 2012, trong quá

trình nghiên cứu để đi đến những kết quả trong luận văn này, tác giả luôn nhận được

sự hướng dẫn rất tận tình, những gợi ý, chỉ dẫn và khích lệ quý báu của GS. TS Đinh

Văn Ưu (Khoa KTTV và HDH, Đại học KHTN), tác giả xin chân thành bày tỏ lòng

biết ơn sâu sắc tới thầy Ưu về những hỗ trợ đó.

Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn TS. Sylvain Ouillon (IRD tại Việt Nam)

người đã luôn dành thời gian giải đáp, thảo luận một số vấn đề học viên khúc mắc liên

quan đến ứng dụng mô hình trong quá trình thực hiện luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Nguyễn Thọ Sáo người đã tận tình giải đáp một

số vấn đề học viên chưa hoàn toàn hiểu biết được trong quá trình thực hiện đề tài luận

văn.

Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy cô khác trong bộ môn Hải

dương học, Văn phòng khoa KTTV và HDH, lãnh đạo Viện Tài nguyên và Môi trường

biển, các bạn đồng nghiệp đã quan tâm động viên và tạo điều kiện thuận lợi nhất để

học viên hoàn thành nhiệm vụ của mình.

Hải Phòng, ngày 31 tháng 12 năm 2012

Học viên

Vũ Duy Vĩnh

Nghiên cứu đặc điểm vận chuyển trầm tích lơ lửng vùng ven biển Hải Phòng bằng mô hình Delft3d

iii

Môc Lôc

DANH MỤC BẢNG .......................................................................................................v

DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................v

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT......................................................................................vi

MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU .................3

1.1. Tình hình nghiên cứu............................................................................................3

1.1.1. Nghiên cứu ngoài nước ..................................................................................3

1.1.2. Nghiên cứu trong nước ..................................................................................6

1.2. Điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu .........................................................9

1.2.1. Vị trí địa lý và địa hình ..................................................................................9

1.2.2. Chế độ gió ....................................................................................................10

1.2.3. Đặc điểm thủy văn .......................................................................................11

1.2.4. Đặc điểm hải văn..........................................................................................12

1.2.5. Đặc điểm trầm tích .......................................................................................14

CHƯƠNG 2. TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ............................................................16

2.1. Tài liệu ................................................................................................................16

2.2. Phương pháp .......................................................................................................19

2.2.1. Xử lý số liệu .................................................................................................19

2.2.2. Mô hình toán học .........................................................................................23

2.2.3. Thiết lập mô hình .........................................................................................38

2.2.4. Hiệu chỉnh và kiểm chứng kết quả của mô hình..........................................44

2.2.5. Các kịch bản tính toán..................................................................................50

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...............................................................52

3. 1. Thủy động lực ....................................................................................................52

3.1.1. Biến động theo không gian ..........................................................................52


iv

3.1.2. Biến động theo thời gian ..............................................................................59

3. 2. Vận chuyển trầm tích lơ lửng ............................................................................69

3.2.1. Theo không gian...........................................................................................69

3.2.2. Biến động theo thời gian ..............................................................................74

3.2.3. Tác động của một số yếu tố .........................................................................83

KẾT LUẬN ...................................................................................................................88

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................91

PHỤ LỤC ......................................................................................................................97

Phụ lục A. Một số kết quả tính trường hợp hiện tại................................................ A-1

Phụ lục B. Ảnh hưởng của dao động mực nước ......................................................B-1

Phụ lục C. Ảnh hưởng của gió.................................................................................C-1

Phụ lục D. Ảnh hưởng của sóng và gió .................................................................. D-1


v

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. 1. Tần suất vận tốc gió và các hướng trung bình năm tại Hòn Dáu (1960-2011).......10 Bảng 1. 2. Tần suất độ cao sóng và các hướng tại Hòn Dáu (1970-2011) ..............................13 Bảng 2. 1. Tóm tắt các thông số của mô hình cho hiện tại (kịch bản 1-2) ...............................50 Bảng 2. 2. Các kịch bản tính toán khác nhau của mô hình.......................................................51

DANH MỤC HÌNH

Hình 1. 1. Vùng cửa sông ven biển Hải Phòng và khu vực nghiên cứu...................................................9 Hình 2. 1. Địa hình vùng cửa sông ven biển Hải Phòng số hóa từ bản đồ .............................................16 Hình 2. 2. Biến đổi vận tốc và hướng gió tại Hòn Dáu trong năm 2009................................................17 Hình 2. 3. Tương quan lưu lượng nước tại một số sông trong khu vực nghiên cứu ..............................20 Hình 2. 4. Tương quan lưu lượng nước tại vị trí khảo sát và quan trắc định kỳ ....................................21 Hình 2. 5. Lưu lượng nước trung bình giờ tại các sông chính khu vực Hải Phòng................................22 Hình 2. 6. Lưới tính của mô hình cho vùng cửa sông ven biển Hải Phòng và vùng ngoài ....................23 Hình 2. 7. Tương tác sóng- dòng chảy và vận chuyển trầm tích trong mô hình Delft3d .......................24 Hình 2. 8. Lưới tính và lưới độ sâu của mô hình thủy động lực ............................................................39 Hình 2. 9. Ví dụ điều kiện ban đầu cho kịch bản tính mùa khô .............................................................40 Hình 2. 10. Ví dụ điều kiện ban đầu cho kịch bản tính mùa mưa ..........................................................41 Hình 2. 11. Hàm lượng TTLL tại biên sông Cấm và Văn Úc ................................................................42 Hình 2. 12. Hệ số Manning (m-1/3s) cho các điểm trong miền tính của mô hình .................................43 Hình 2. 13. Vị trí các điểm hiệu chỉnh và trích xuất kết quả tính của mô hình......................................45 Hình 2. 14. So sánh số liệu đo đạc mực nước và tính toán từ mô hình tại Hòn Dáu .............................46 Hình 2. 15. So sánh kết quả quan trắc dòng chảy và tính toán từ mô hình tại trạm B2 .........................47 Hình 2. 16. So sánh kết quả quan trắc dòng chảy và tính toán từ mô hình tại trạm Do Son..................48 Hình 2. 17. So sánh kết quả quan trắc hàm lượng TTLL và tính toán từ mô hình.................................49 Hình 3. 1. Trường dòng chảy vùng cửa sông ven biển Hải Phòng giữa pha triều lên – mùa khô..........55 Hình 3. 2. Trường dòng chảy vùng cửa sông ven biển Hải Phòng giữa pha triều xuống – mùa khô.....56 Hình 3. 3. Trường dòng chảy vùng cửa sông ven biển Hải Phòng giữa pha triều lên – mùa mưa.........57 Hình 3. 4. Trường dòng chảy vùng cửa sông ven biển Hải Phòng giữa pha triều xuống – mùa mưa....58 Hình 3. 5 . Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực phía trong cửa Nam Triệu (H1).........60 Hình 3. 6. Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực phía tây đảo Cát Hải (H2) ..................61 Hình 3. 7. Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực phía tây nam đảo Cát Hải (H3) ..........62 Hình 3. 8. Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực phía nam đảo Cát Hải (H4) ................63 Hình 3. 9. Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực phía ngoài cửa Lạch Huyện (H5) .......64 Hình 3. 10. Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực phía tây nam Cát Bà (H6) ................65 Hình 3. 11. Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực phía nam Cát Hải (H7) .....................66 Hình 3. 12. Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực ven bờ Đồ Sơn (H8) .........................67 Hình 3. 13. Phân bố TTLL vùng cửa sông ven biển Hải Phòng mùa khô trong kỳ triều cường............72 Hình 3. 14. Phân bố TTLL vùng cửa sông ven biển Hải Phòng trong kỳ triều cường – mùa mưa........73 Hình 3. 15. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực phía trong cửa Nam Triệu (H1).........75 Hình 3. 16. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực phía tây đảo Cát Hải (H2) .................76 Hình 3. 17. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực phía tây nam đảo Cát Hải (H3) .........77 Hình 3. 18. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực phía nam đảo Cát Hải (H4) ...............78 Hình 3. 19. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực phía ngoài cửa Lạch Huyện (H5) ......79 Hình 3. 20. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực phía tây nam Cát Bà (H6)..................80 Hình 3. 21. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực phía nam Cát Hải (H7) ......................81 Hình 3. 22. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực ven bờ Đồ Sơn (H8) ..........................82


vi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DĐMN: Dao động mực nước

ĐHKHTN: Đại học Khoa học Tự nhiên

E: East (hướng đông)

HDH: Hải dương học

KHTN: Khoa học tự nhiên

KTTV: Khí tượng thủy văn

NE: NorthEast (hướng đông bắc)

nnk: những người khác

MT: Môi trường

SE: SouthEast (hướng đông nam)

S: South (hướng nam)

TTLL: Trầm tích lơ lửng

TĐL: Thủy động lực


1

MỞ ĐẦU

Vùng cửa sông ven biển Hải Phòng có chế độ động lực phức tạp với sự tác

động và ảnh hưởng của các yếu tố như sóng, dòng chảy, thủy triều và dòng nước

ngọt từ sông đưa ra. Khu vực này cũng có hệ thống cảng biển quan trọng, đầu mối

ra biển của các tỉnh phía bắc. Tuy nhiên do nhiều nguyên nhân khác nhau mà xu

hướng bồi lắng ở khu vực cảng Hải Phòng luôn diễn ra mạnh mẽ, các tàu hàng lớn

thường rất khó vào cảng chính mà phải chờ đến thời gian nước lớn mới có thể vào

hoặc ra khỏi cảng.

Cũng ở khu vực này, bãi biển Đồ Sơn là bãi tắm khá nổi tiếng được phát hiện

từ thời Pháp. Đây là bãi tắm đẹp, sơn thủy hữu tình và có đường giao thông thuận

lợi đi Hà Nội và các tỉnh phía bắc. Chính vì vậy bãi biển Đồ Sơn có ý nghĩa hết sức

quan trọng đối với ngành du lịch nói riêng và sự phát triển kinh tế xã hội của thành

phố Hải Phòng nói chung. Tuy nhiên vấn đề đục nước ở bãi biển Đồ Sơn đã làm

giảm sức hấp dẫn của khu du lịch này. Mặc dù đã có một số nghiên cứu để tìm ra

nguyên nhân của hiện tượng này nhưng các kết quả nghiên cứu đó vẫn còn hạn chế.

Vì vậy, các kết quả của đề tài này sẽ góp phần tăng cường sự hiểu biết về nguyên

nhân của hiện tượng đục nước ở vùng ven bờ Đồ Sơn.

Do những nguyên nhân trên mà đặc điểm vận chuyển trầm tích lơ lửng (TTLL)

ở khu vực này đã được quan tâm nghiên cứu khá nhiều. Tuy nhiên do những nguyên

nhân khác nhau mà các kết quả của những nghiên cứu đó vẫn còn các hạn chế.

Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng một hệ thống mô hình tổng hợp 3 chiều thủy

động lực- sóng- vận chuyển TTLL dựa trên mô hình Delft3D của Hà Lan với mục

tiêu là nghiên cứu đặc điểm vận chuyển trầm tích ở vùng cửa sông ven biển Hải

Phòng.

Với mục tiêu như trên, cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu chủ yếu sẽ là:

thu thập, xử lý các tài liệu liên quan để thiết lập đầu vào, kiểm chứng và hiệu chỉnh

mô hình; triển khai các phương án ứng dụng các mô hình thủy động lực (TĐL),

sóng và vận chuyển TTLL ở khu vực nghiên cứu theo các kịch bản khác nhau: theo


2

mùa, theo yếu tố tác động. Phạm vi khu vực nghiên cứu là vùng cửa sông ven biển

Hải Phòng nhưng chủ yếu tập trung vào khu vực phía đông bắc bán đảo Đồ Sơn.

Sau thời gian tiến hành nghiên cứu các kết quả nhận được đã cung cấp các đặc điểm

vận chuyển TTLL ở vùng ven biển Hải Phòng, cũng như vai trò của một số yếu tố

như thủy triều, gió, sóng kết hợp với gió đến đặc diểm vận chuyển TTLL ở khu vực

nghiên cứu.

Báo cáo này trình bày các kết quả đó và được cấu trúc như sau:

Mở đầu: Giới thiệu sơ lược về mục tiêu nội dung và phương pháp nghiên cứu

của luận văn

Phần thứ nhất của báo cáo trình bày sơ lược tổng quan tình hình nghiên cứu

trong và ngoài nước có liên quan tới vấn đề. Cũng trong phần này, tổng quan về

điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu được đưa ra, trong đó chủ yếu tập trung

vào các yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến sự vận chuyển TTLL ở khu

vực nghiên cứu như chế độ gió, đặc điểm thủy văn sông, hải văn và trầm tích.

Các tài liệu cơ bản và phương pháp chính để thực hiện các nội dung và mục

tiêu nghiên cứu đã đặt ra của luận văn được trình bày trong phần thứ 2 của báo cáo.

Trong phần này, sẽ cung cấp các thông tin về những tài liệu chính để thiết lập mô

hình, cơ sở toán học của các mô hình TĐL và vận chuyển TTLL. Ngoài ra, các

phương pháp xử lý số liệu để thiết lập các điều kiện biên cho mô hình cũng được

trình bày trong phần này. Cũng trong phần thứ 2 của báo cáo, trình bày chi tiết việc

thiết lập các mô hình toán học để mô phỏng điều kiện TĐL và vận chuyển TTLL

cho vùng cửa sông ven biển Hải Phòng. Một số kết quả hiệu chỉnh kiểm chứng mô

hình cũng như những kịch bản tính toán chính cũng đã được trình bày.

Các kết quả phân tích đánh giá điều kiện TĐL, vận chuyển TTLL ở khu vực

nghiên cứu được trình bày trong phần thứ 3 của báo cáo.

Cuối cùng là một vài kết luận và khuyến nghị.


3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1. Tình hình nghiên cứu

1.1.1. Nghiên cứu ngoài nước

Trầm tích lơ lửng (TTLL) có một vai trò quan trọng ở nhiều khía cạnh khác

nhau đối với môi trường biển và công trình bờ. Tuy nhiên môi trường ở vùng cửa

sông ven biển rất phức tạp, nơi diễn ra sự tương tác của các khối nước sông- biển,

dòng triều, sóng, gió, lực Coriolis…nên những hiểu biết của con người các quá trình

như lắng đọng, tái lơ lửng, kết keo vẫn còn nhiều hạn chế. Ngoài phương pháp phân

tích đánh giá các đặc điểm vận chuyển TTLL từ số liệu đo đạc khảo sát người ta đã

phát triển và ứng dụng các mô hình toán học để dự báo các đặc điểm vận chuyển

TTLL ở vùng cửa sông ven biển [30]. Các mô hình này thông thường là các chương

trình tính để giải các bài toán cơ bản của cơ học chất lỏng và phương trình vận

chuyển trầm tich [22, 47].

Các phương trình cơ bản của cơ học chất lỏng có thể được giải theo sơ đồ trong

không gian của 1 chiều (1D), hai chiều (2D) hoặc 3 chiều (3D). Tương ứng với các

phương trình đó là các mô hình số 1 chiều, 2 chiều hoặc 3 chiều đồng thời tính phức

tạp cũng lần lượt tăng dần. Trong tự nhiên, hầu hết các quá trình TĐL và vận

chuyển trầm tích ở vùng của sông ven biển như dòng chảy rối, thủy triều, ứng suất

của gió, tác động của sóng, sự phân tầng nhiệt-muối, dòng chảy nói chung là các

quá trình 3 chiều [47]. Vì vậy, khi áp dụng và phát triển các mô hình toán vào các

vùng cửa sông ven biển người ta cố gắng lựa chọn các mô hình 3 chiều.

Các mô hình 2 chiều có thể là bình lưu hoặc tổng hợp theo độ sâu. Một mô hình

bình lưu giải các phương trình động lượng và liên tục cho chất lỏng và các pha

(phases) của trầm tích [54]. Những ứng dụng của mô hình 2 chiều là các thiết kế

trong các mương thoát nước và hệ thống thủy lợi [32, 67]. Các mô hình vận chuyển

trầm tích 2 chiều dựa trên phương trình động lượng trung bình theo độ sâu và

phương trình liên tục cho trầm tích ([27, 49]. Mực nước, vận tốc dòng chảy, hàm

lượng TTLL và một số yếu tố khác được tính tại các điểm. Các tham số của mô

hình được giả thiết là đồng nhất theo độ sâu tại mỗi điểm tính.


4

Những ví dụ của mô hình 2 chiều có thể kể đến như các nghiên cứu của

Struiksma và nnk [59] và Wang [68]. Struiksma và nnk đã tính toán biến động đáy

của một đoạn sông với việc ứng dụng mô hình vận chuyển trầm tích trên cơ sở các

công thức của Engelund và Hansen [37]. Wang [68] đã nghiên cứu phân bố trầm

tích ở gần cửa sông với trường hợp dòng chảy ít biến đối. Các mô hình vận chuyển

trầm tích 2 chiều được sử dụng rộng rãi trong thực tế như MIKE 21 [35] và TABS-

MD [60]. Mô hình MIKE 21 được phát triển bởi Viện Thủy lực Đan Mạch và là mô

hình sai phân hữu hạn. Mô hình này cho các kết quả khá tốt và được sử dụng nhiều

ở Mỹ. Tương tự như vậy, mô hình TABS-MD được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực

công trình bờ từ khi ra đời trong những năm 1970. Một mô hình 2 chiều là cần thiết

nếu tính đến các kiểu hoàn lưu phức tạp và dòng chảy không ổn định. Tuy nhiên so

với các mô hình 1 chiều, các mô hình 2 chiều đòi hỏi thời gian tính toán nhiều hơn,

số liệu cung cấp và các biến đầu vào nhiều hơn. Vì vậy trong một số trường hợp có

thể cân nhắc lựa chọn giữa mô hình một chiều và 2 chiều [50].

Mô hình 3 chiều dựa trên các phương trình cân bằng khối lượng hay khuyếch

tán đối lưu của TTLL [67]. Trong phần lớn các mô hình 3 chiều, trường dòng chảy

và hàm lượng TTLL được tổng hợp (intergated) và tính toán ở mỗi bước thời gian.

Mô hình 3 chiều tính đến cả các thành phần bình lưu và đối lưu của quá trình vận

chuyển trầm tích và được dùng khi có sự phân tầng về dòng chảy và vận chuyển

trầm tích [47]. Các mô hình 3 chiều cung cấp đầy đủ nhất bao gồm cả số lượng các

biến của bất kỳ hệ TĐL nào. Việc hiệu chỉnh mô hình cũng đòi hỏi lượng số liệu

lớn và phức tạp hơn [67], bởi vì các chương trình được yêu cầu phải thể hiện được

tất cả các quá trình phức tạp của điều kiện TĐL diễn ra cả trong 3 hướng [50].

Thông thường các số liệu đầu vào cho mô hình 3 chiều có được từ các số liệu gần

đúng của các tài liệu nghiên cứu hơn là từ số liệu khảo sát do việc khảo sát các tham

số này ở điều kiện 3 chiều cho đến nay vẫn còn nhiều khó khăn. Các mô hình TĐL -

vận chuyển bùn cát 3 chiều cung cấp sự hiểu biết sâu sắc về diễn biến và sự tương

tác của các quá trình diễn ra trong thủy vực. Một ví dụ của kết quả mô hình TĐL 2

chiều là kết quả đánh giá biến động của các nêm mặn vùng cửa sông [67]. Nhiều

mô hình 3 chiều đã được áp dụng với các qui mô khác nhau như trong phòng thí


5

nghiệm [51], hay quy mô các khu vực nhỏ [62]. Việc áp dụng mô hình 3 chiều ở

quy mô vùng lớn thường gặp khó khăn do thời gian gian tính toán lâu, vì vậy người

ta thường chỉ mô phỏng trong phạm vi một vài ngày hoặc một chu kỳ triều [51].

Việc ứng dụng mô hình 3 chiều cần thiết nhất ở những vùng có cấu trúc thủy động

lực và quá trình trầm tích phức tạp với các xoáy và biến động mạnh theo không gian

[62, 63]. Một số mô hình đã được sử dụng rộng rãi nhất phải kể đến như RMA11

[52], ECOMSED [38], CH3D-SED [31], Delft-3D [34]. Khi mô hình CH3D-SED

được áp dụng gần đây ở vùng cửa sông Mississippi-Atchafalaya, mô hình này chỉ

được dùng để kiểm tra tính chính xác của một giả thuyết về sự sắp xếp đường cong

trầm. Người ta đã đi đến kết luận rằng một mô hình 2 chiều được xử lý và thiết lập

tốt có thể trở thành một công cụ kỹ thuật chuyên nghiệp cho nghiên cứu động lực

học công trình bờ [43]. Một ví dụ khác, O’Connor và Nicholson cung cấp một mô

hình 3 chiều đầy đủ bao gồm một mô hình vận chuyển TTLL, quá trình ngưng keo

và kết bông [51]. Katopodi và Ribberink thông báo về một mô hình tựa 3 chiều

(quasi-3D) cho TTLL dựa trên việc giải gần đúng phương trình khuếch tán- bình

lưu cho sóng và dòng chảy [40]. Briand và Kamphuis đưa ra một cách tiếp cận chi

tiết việc tính toán vận chuyển trầm tích dựa trên kết hợp tính dòng chảy 3 chiều và

phân bổ hàm lượng TTLL theo phương thẳng đứng [28]. Một mô hình sai phân hữu

hạn 3 chiều cho TĐL và vận chuyển TTLL đã được mô tả bởi Cancino và Neves

[29].

Gần đây, trong một số nghiên cứu của Châu Âu về vùng cửa sông thuộc dự án

Khoa học và Công nghệ biển (MAST). Một trong những kết quả của dự án này là

một mô hình kết hợp TĐL- sinh thái vùng thềm lục địa gọi là mô hình

COHERENS. Đây là mô hình tổng hợp của các thành phần vật lý như dòng chảy,

nhiệt độ, độ muối, các module sinh vật phù du, các quá trình sinh- địa- hóa, TTLL

và module phát tán vật chất theo công thức của Eulerian và Lagrangian [44, 45].

Tuy nhiên, phần vận chuyển trầm tích trong mô hình này chưa tính đến những biến

động của địa hình đáy. Viện Thủy lực Delft cũng đã phát triển hệ thống mô hình

tổng hợp (2D/3D) để mô phỏng điều kiện TĐL và vận chuyển trầm tích dưới ảnh

hưởng của các lực khí tượng và thủy triều. Mô hình này tính đến những biến động


6

của địa hình đáy, quá trình lắng đọng, xói lở và có thể tính kết hợp (coupling) các

điều kiện TĐL - sóng và vận chuyển trầm tích ở mỗi bước thời gian (Online) trong

quá trình tính toán [34].

Đáng chú ý là phần lớn các mô hình TĐL - vận chuyển trầm tích đều giả thiết

là phân bố áp suất thủy tĩnh và dùng các sơ đồ phần tử hữu hạn hoặc sai phân hữu

hạn, phương pháp chuyển đổi hệ tọa độ thẳng đứng sigma, ảnh hưởng của các lực

được phân chia giống nhau lên toàn bộ cột nước. Phần lớn các mô hình này dùng

các biểu diễn đại số để tham số hóa các hệ số rối và dùng các phương trình bán thực

nghiệm với các hệ số đã được đơn giản hóa. Những so sánh, đánh giá về tính năng,

khả năng áp dụng, mức độ mạnh yếu của các mô hình được sử dụng rộng rãi nhất

hiện nay đã được so sánh và thảo luận chi tiết trong cuốn “A Review on Coastal

Sediment Transport Modelling” của Laurent Amoudry [23].

1.1.2. Nghiên cứu trong nước

Với trên 3200 km chiều dải bờ biển, vùng ven bờ biển Việt Nam tiếp nhận một

lượng trầm tích rất lớn từ hệ thống sông Hông-Thái Bình ở Bắc Bộ và hệ thống

sông Mê Kông ở Nam Bộ. Dòng trầm tích từ lục địa đi vào vùng ven bờ không chỉ

gây ra những tác động về môi trường như ô nhiễm, đục hóa mà còn là một trong

những nguyên nhân gây sa bồi luồng lạch cản trở các hoạt động giao thông thủy.

Chính vì vậy nghiên cứu đặc điểm vận chuyển trầm tích ở các vùng cửa sông ven

biển Việt Nam có ý nghĩa cả lý luận và thực tiễn cũng như nhận được sự quan tâm

của các nhà quản lý và các nhà khoa học. Trong giai đoạn đầu khi các mô hình toán

chưa phát triển, các nghiên cứu về vận chuyển TTLL ở vùng biển Việt Nam chủ yếu

dựa trên các phân tích đánh giá từ số liệu khảo sát. Tiêu biểu trong số đó là nghiên

cứu của về động lực vùng ven biển và cửa sông Việt Nam [2]. Trong nghiên cứu

này, các tác giả đã dựa trên việc phân tích số liệu đo đạc để đánh giá tương quan

giữa các yếu tố động lực và quá trình trầm tích ở vùng cửa Văn Úc và Ba Lạt. Một

nghiên cứu khác về thủy thạch động lực chủ yếu dựa trên những số liệu quan trắc

[3]. Theo đó, dòng bồi tích dọc bờ vùng ven biển Hải Thịnh- Hà Nam Ninh đã được


7

tính toán bằng các công thức của CERC và sự vận động của dòng bùn cát ven bờ

chủ yếu là do TTLL (chiếm tới 90%).

Trong những năm gần đây, do sự phát triển của các công cụ tính toán nên mô

hình toán học đã dần được đưa vào sử dụng trong việc tính toán TĐL và vận chuyển

bùn cát. Các mô hình được sử dụng nhiều ở Việt Nam là Mike 21 (Viện Địa lý, ĐH

Thủy lợi, Viện KTTV và MT), SMS (Viện KTTV và MT, Viện Cơ học, trường

ĐHKHTN), MDEC (Trường ĐHKHTN), Delft3D (Viện Tài nguyên và Môi trường

biển, Đại học Thủy lợi). Những lĩnh vực ứng dụng nhiều của mô hình vận chuyển

trầm tích như phục vụ đánh giá bồi tụ xói lở vùng cửa sông ven biển Bắc Bộ [16],

vùng ven biển miền Trung [5] và vùng biển Nam Bộ [11], đánh giá xu thế bồi tụ-

xói lở khu vực Cửa Đáy [10], vận chuyển trầm tích và biến đổi địa hình đáy vùng

cửa sông ven biển Hải Phòng [18]. Trong những nghiên cứu trên, các mô hình vận

chuyển trầm tích chủ yếu được dùng để tính toán dự báo cân bằng của các dòng bùn

cát ở vùng ven bờ. Ứng dụng khác liên quan đến mô hình vận chuyển TTLL liên

quan đến lĩnh vực môi trường là đánh giá phân bố của TTLL ở các vùng cửa sông

ven biển. Một số nghiên cứu tiêu biểu trong lĩnh vực này như ứng dụng mô hình

Mike và SMS đánh giá ảnh hưởng do hoạt động của nhà máy nhiệt điện Mông

Dương đến quá trình vận chuyển bùn cát lơ lửng ở khu vực này [12]; ứng dụng mô

hình 3 chiều để nghiên cứu lan truyền TTLL ở vùng biển ven bờ Quảng Ninh [19];

nghiên cứu phân bố và biến động của TTLL, biến động địa hình đáy khu vực vịnh

Hạ Long- Bái Tử Long bằng mô hình 3 chiều (Dellft3D) để phục vụ đánh giá sức

tải môi trường của khu vực này [14]; trên cơ sở ứng dụng mô hình Delft3D các tác

giả tại Viện Tài nguyên và Môi trường biển đã thiết lập đồng thời mô hình thủy

động lực-sóng và vận chuyển TTLL để đánh giá ảnh hưởng của đập Hòa Bính đến

phân bố TTLL ở vùng ven bờ châu thổ sông Hồng [21].

Vùng cửa sông ven biển Hải Phòng là nơi hằng năm tiếp nhận một lượng trầm

tích khá lớn từ lục địa của hệ thống sông Hồng- Thái Bình qua 5 cửa sônng chính là

Bạch Đằng, Cấm, Lạch Tray, Văn Úc và Thái Bình. Trong đó sông Cấm và Văn Úc

là 2 trong số 4 cửa ra biển chính của dòng vật chất từ sông Hồng- Thái Bình ra vùng

ven bờ châu thổ sông Hồng. Dòng bùn cát từ lục địa đưa ra vùng cửa sông ven biển


8

góp phần hình thành nên các bãi bồi phì nhiêu, tăng nhanh quá trình lấn biển mở

rộng đất đai, cung cấp nguồn dinh dưỡng cho sinh vật. Tuy nhiên, dòng bùn cát này

cũng gây ra các vấn đề môi trường khác như đục nước, sa bồi luồng lạch. Chính vì

vậy đặc điểm vận chuyển trầm tích ở vùng ven biển Hải Phòng đã được quan tâm

nghiên cứu từ khá lâu. Điển hình là các nghiên cứu về điều kiện TĐL và vận chuyển

trầm tích trong mối liên hệ với hiện tượng biến dạng bờ và xói lở bờ đảo Cát Hải

[13]. Cũng dựa trên những số liệu khảo sát, trong nghiên cứu về động lực vùng cửa

Văn Úc, Nguyễn Văn Cư và nnk đã đưa ra những đánh giá về quan hệ của các yếu

tố động lực với quá trình vận chuyển trầm tích ở khu vực này [6]. Một nghiên cứu

tổng hợp khác dựa trên các điều kiện địa chất- thủy động lực- vận chuyển trầm tích

để xác định nguyên nhân đục nước ở bãi biển Đồ Sơn cũng đã được tiến hành [4].

Những nghiên cứu liên quan về vận chuyển trầm tích ở khu vực này đã được tiến

hành thông qua ứng dụng mô hình toán học trong thời gian gần đây. Đáng chú ý là

nghiên cứu áp dụng mô hình Mike21 để đánh giá điều kiện động lực, dự báo vận

chuyển trầm tích khu vực cửa Văn Úc và Lạch Huyện ([6, 7]. Một số nghiên cứu

khác bằng mô hình 3 chiều (3D) cũng đã được thực hiện ở khu vực này [20, 18, 1,

8]. Trong Luận văn cao học với nội dung đánh giá đặc trưng TTLL vùng cửa sông

ven biển Hải Phòng, tác giả Trần Anh Tú cũng đã sử dụng module chất lượng nước

(Delf3d-WAQ) trong mô hình Delft3d để mô phỏng điều kiện TĐL – vận chuyển

TTLL [17]. Tuy nhiên trong nghiên cứu này, tác giả chỉ dùng mô hình 2 chiều và

không tính đến các yếu tố sóng nên không thể hiện được sự ảnh hưởng do tương tác

của các quá trình thủy động lực- sóng và vận chuyển TTLL ở diễn ra ở khu vực

nghiên cứu.

Việc ứng dụng các mô hình toán học nghiên cứu đặc điểm vận chuyển trầm tích

ở nước ta tuy nhiều nhưng vẫn còn có những hạn chế, đặc biệt là vấn đề số liệu đầu

vào cho mô hình. Nguồn số liệu cung cấp cho các mô hình ở nước ta thường thiếu

số lượng, thiếu đồng bộ, hệ thống và cả độ chính xác. Do đó việc xử lý số liệu đầu

vào, hiệu chỉnh các tham số tính toán để lựa chọn được những tham số phù hợp cho

mô hình vẫn là một vấn đề tồn tại cần giải quyết trong thời gian tới.


9

1.2. Điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu

1.2.1. Vị trí địa lý và địa hình

Khu vực nghiên cứu nằm trong khoảng tọa độ 20.5-20.9 độ vĩ bắc và 106.5-

107.1 độ kinh đông, vùng biển ven bờ tây vịnh Bắc Bộ, rìa Đông Bắc của châu thổ

sông Hồng thuộc thành phố Hải Phòng, cách Hà Nội khoảng 102km về phía đông

(Hình 1. 1).

Hình 1. 1. Vùng cửa sông ven biển Hải Phòng và khu vực nghiên cứu

Khu vực này được tạo thành bởi các quá trình động lực sông, biển và sông -

biển hỗn hợp. Đây là vùng biển có chế độ nhật triều đều với biên độ triều lớn, lại

nằm trong vành đai khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, cho nên vai trò động lực thuỷ

triều và thực vật ưa mặn đã đóng vai trò quan trọng cho sự thành tạo và phát triển

địa hình ở đây. Mặt khác, do hoạt động giao thông thuỷ, quai đê lấn biển, khai thác

tài nguyên thiên nhiên ở vùng cửa sông của con người cũng làm cho động lực phát

triển của địa hình khu vực nghiên cứu thêm phức tạp. Bờ biển ven bờ Hải Phòng có

dạng đường cong lõm của bờ tây vịnh Bắc Bộ, thấp và khá bằng phẳng, cấu tạo chủ

yếu là bùn cát do năm cửa sông đổ ra. Địa hình vùng cửa sông ven biển Hải Phòng

có độ sâu không lớn, độ dốc nhỏ.


10

1.2.2. Chế độ gió

Khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng bị chi phối bởi 2 hệ thống gió mùa, đó là

gió mùa đông bắc và gió mùa tây nam. Vào mùa đông, khu vực này chịu sự ảnh

hưởng giao tranh giữa hai hệ thống gió mùa từ áp cao Xibiri và gió mùa tín phong

từ áp cao phụ biển Đông Trung Hoa. Hai hệ thống này khi thì tác động luân phiên

xen kẽ, khi thì đồng thời tác động đã gây nên tình trạng biến động khá mạnh mẽ của

thời tiết trong mùa. Hệ thống gió mùa từ áp cao cực đới chiếm ưu thế vào các tháng

giữa mùa đông (khoảng tháng 10 năm trước đến tháng 3 năm sau), lấn át hẳn hệ

thống tín phong. Trái lại vào những tháng đầu mùa đông (khoảng tháng 11) và cuối

mùa đông (tháng 2-3) hệ thống tín phong lại vượt lấn át hệ thống cực đới. Do đó

trong thời kỳ mùa đông thời tiết thường có những giai đoạn lạnh (khô hay ẩm) đặc

trưng cho gió mùa cực đới (khi xuất hiện gió mùa đông bắc) xen kẽ với những ngày

nóng ấm đặc trưng của thời tiết tín phong. Trong mùa gió đông bắc với các hướng

thịnh hành là Bắc, Đông Bắc vận tốc gió trung bình thường đạt 3,2-3,7 m/s. Hàng

tháng trung bình có 3 - 4 đợt gió mùa đông bắc, kéo dài từ 5 - 7 ngày, gây ra mưa

nhỏ, vận tốc gió những ngày đầu đạt đến cấp 5 - 6 (tương đương 8 - 13 m/s), vận

tốc gió lớn nhất ở các đảo có thể đạt tới 25 – 30 m/s, sau đó giảm dần.

Bảng 1. 1. Tần suất vận tốc gió và các hướng trung bình năm tại Hòn Dáu (1960-2011)

Khoảng vận tốc (m/s) Hướng

1.0 - 2.0 2.0 - 3.0 3.0 - 4.0 4.0 - 5.0 5.0 - 6.0 6.0 - 7.0 >= 7.0 Tổng số

(%) N 4.14 2.74 1.55 0.74 0.26 0.14 0.10 9.67

NNE 0.91 0.76 0.46 0.32 0.12 0.06 0.05 2.70 NE 2.52 2.17 1.32 0.59 0.20 0.10 0.07 6.96

ENE 1.08 1.15 0.88 0.59 0.28 0.13 0.10 4.20 E 5.72 6.70 5.33 2.82 1.08 0.41 0.18 22.25

ESE 1.88 2.05 1.31 0.52 0.16 0.07 0.05 6.03 SE 3.42 3.44 2.09 0.84 0.22 0.08 0.04 10.13

SSE 0.96 1.02 0.94 0.59 0.25 0.10 0.05 3.91 S 1.60 1.72 1.79 1.25 0.86 0.37 0.08 7.68

SSW 0.40 0.39 0.44 0.42 0.25 0.14 0.07 2.10 SW 0.56 0.39 0.43 0.25 0.10 0.07 0.04 1.84

WSW 0.12 0.04 0.04 0.02 0.00 0.00 0.00 0.22 W 0.47 0.17 0.06 0.01 0.01 0.01 0.01 0.74

WNW 0.21 0.07 0.02 0.02 0.01 0.00 0.00 0.34 NW 1.63 0.62 0.21 0.08 0.03 0.02 0.02 2.61

NNW 1.16 0.49 0.22 0.11 0.05 0.01 0.02 2.06 Tổng số (%) 26.78 23.91 17.09 9.19 3.87 1.71 0.89 83.44 Tần suất lặng gió (%) 16.56


11

Tương tự như thời kỳ mùa đông, vào thời kỳ mùa hè luôn có sự tranh chấp ảnh

hưởng giữa gió mùa tây nam và các khối khí lạnh yếu từ phía bắc. Hai khối khí này

thay nhau thống trị thời tiết trong các tháng mùa hè với các hướng gió thịnh hành là

đông, đông nam và tây nam chiếm tần suất khoảng trên 50%. Tốc độ gió trung bình

đạt 3,5 - 4,0 m/s, cực đại đạt 20 – 25 m/s.

Trong thời kỳ chuyển tiếp khí hậu (tháng 4 và tháng 10), sự ảnh hưởng của gió

mùa giảm, thường xuất hiện gió biển-đất liền với vận tốc khoảng cấp 3 - cấp 4, ban

ngày có gió thổi từ biển vào đất liền, ban đêm có gió thổi ngược lại từ đất liền ra

biển.

Các kết quả phân tích thống kê dựa trên số liệu quan trắc gió tại Hòn Dáu

(1960-2011) cho thấy trung bình trong nhiều năm các hướng gió có tần suất xuất

hiện lớn là E, SE, NE và S (Bảng 1. 1). Vận tốc gió ở khu vực này với giá trị nhỏ

hơn 3m/s chiếm tần suất tới trên 50%. Tần suần xuất hiện gió có vận tốc từ 3-5m/s

chiếm khoảng 26.3%. Tần suất xuất hiện gió trên 5m/s chỉ chiếm khoảng 6.5%

(Bảng 1. 1)

Trong mùa khô, hướng gió thịnh hành chủ yếu là E, N và NE với tần suất lần

lượt là 35.2, 16.6 và 11.1%. Vận tốc gió lớn hơn 6m/s trong mùa này chiếm tần suất

khoảng 29%. Trong mùa mưa các hướng gió thịnh hành là E, SE, S, N và NE. Vận

tốc gió lớn hơn 6m/s chiếm tần suất khoảng 37.9%.

1.2.3. Đặc điểm thủy văn Lượng nước của vùng châu thổ sông Hồng ảnh hưởng bởi gió mùa Tây Nam

(mùa hè), xoáy thuận nhiệt đới (mùa thu) và bão (hè thu). Thời kỳ nhiều nước kéo

dài từ tháng (VI - X), dòng chảy lớn nhất trên sông Hồng xuất hiện vào tháng VIII,

dòng chảy nhỏ nhất xuất hiện vào tháng III.

Hàng năm, hệ thống sông Hồng- Thái bình cung cấp khoảng 120 tỷ m3 nước và

114 triệu tấn phù sa cho vùng ven bờ. Lượng vật chất này chủ yếu qua 9 cửa sông

chính: Bạch Đằng, Cấm, Lạch Tray, Văn Úc, Thái Bình, Trà Lý, Ba Lạt, Ninh Cơ

và Đáy. Trong đó vùng cửa sông ven biển Hải Phòng chịu tác động trực tiếp của các

sông Bạch Đằng, Cấm, Lạch Tray, Văn Úc và Thái Bình. Chế độ dòng chảy ở các


12

sông này cũng như các sông khác thuộc hệ thống sông Hồng-Thái Bình có đặc điểm

là biến động mạnh theo mùa. Phân tích từ các chuỗi số liệu nhiều năm cho thấy tải

lượng nước hằng năm tập trung chủ yếu vào các tháng mùa mưa (từ tháng 6 đến

tháng 9) hằng năm. Trong khi đó các tháng còn lại lượng chảy hầu như rất nhỏ [14].

Trong mùa mưa, lưu lượng chảy trung bình của các sông ra biển biến đổi trong

khoảng 300-2200m3/s, trong khi các tháng mùa khô, lưu lượng nước trung bình chỉ

dao động quanh giá trị 50-300m3/s.

1.2.4. Đặc điểm hải văn

Dao động mực nước (DĐMN) ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng thuộc kiểu

nhật triều đều điển hình với hầu hết số ngày trong tháng là nhật triều, bán nhật triều

chỉ xuất hiện 2-3 ngày trong kì nước kém. Trong một pha triều có một lần nước lớn

và một lần nước ròng. Trong một tháng mặt trăng có hai kỳ nước cường, mỗi kỳ 11-

13 ngày, biên độ trung bình dao động 2,6-3,6m và hai kỳ nước kém, mỗi kỳ 3-4

ngày có biên độ 0,5-1,0m. Sóng triều có tính chất sóng đứng với ưu thế thuộc các

sóng nhật triều O1, K1 có biên độ 70-90cm, trong khi các sóng bán nhật triều M2, S2

chỉ có vai trò thứ yếu với biên độ khá nhỏ.

Trong năm, dao động triều đạt giá trị lớn nhất vào thời kì triều chí điểm khi độ

xích vĩ mặt trời cực đại vào tháng 6 và 12, và ngược lại, nhỏ nhất vào triều phân

điểm khi độ xích vĩ mặt trời bằng “0” vào tháng 3 và 9. Trong các tháng 3, 4, 8 và 9

độ lớn triều giảm và xuất hiện triều bán nhật 3-4 ngày mỗi tháng.

Chế độ sóng Vùng cửa sông ven biển Hải Phòng là vịnh nước nông ven bờ có cấu tạo địa

hình đáy rất phức tạp do hệ thống val bãi ngầm và luồng lạch luôn biến động. Sóng

ở ngoài vùng nước sâu truyền vào bờ, do ảnh hưởng của ma sát đáy, các đặc trưng

của sóng (tốc độ lan truyền, độ cao, chu kỳ, độ dài) cũng như hướng vận động luôn

thay đổi. Vì vậy, chế độ sóng khác biệt hẳn với chế độ sóng vùng nước sâu cả về

hướng thịnh hành và cấp độ cao.

Trong thời kỳ mùa đông gió mùa NE hoạt động mạnh cả về tần suất lẫn tốc độ,

song do đảo Cát Hải, Cát Bà che chắn làm giảm khá lớn năng lượng gió tác động


13

lên mặt biển, hơn nữa đà sóng lại ngắn và độ sâu nhỏ nên ở khu vực nghiên cứu

sóng gió kém phát triển hơn so với ngoài khơi. Tuy nhiên vào thời gian triều cường,

sóng gió vẫn có điều kiện phát triển và khúc xạ lan truyền sóng vào vùng ven bờ.

Trong mùa này hướng sóng thịnh hành là E và NE. Độ cao sóng trung bình đạt 0,5 -

0,6 m. Độ cao sóng lớn nhất khoảng 2,0 - 2,5 m, ở khu vực ven bờ phía đông bán

đảo Đồ Sơn độ cao sóng có thể lên tới 3,0 m.

Về mùa hè chế độ sóng gió có đặc điểm ngược lại so với mùa đông cả hướng

lẫn cấp độ cao. Sóng gió có hướng thịnh hành, ảnh hưởng lớn đến quá trình thuỷ

thạch động lực khu vực nghiên cứu là SE và S với tần suất xuất hiện cao. Đặc biệt

trong các tháng VI, VII sóng gió hướng N chiếm ưu thế gây ảnh hưởng mạnh đến

xói lở bờ bãi phía N bán đảo Đình Vũ và đảo Cát Hải cũng như khu vực luồng tàu.

Độ cao sóng trung bình đạt 0,6 - 0,8 m. Trong thời kỳ này thường có bão và áp thấp

nhiệt đới đổ bộ vào khu vực gây sóng to, gió lớn.

Bảng 1. 2. Tần suất độ cao sóng và các hướng tại Hòn Dáu (1970-2011)

Khoảng độ cao (m) Hướng

0.3- 0.5 0.5- 0.8 0.8 -1.0 1.0 -1.5 1.5-2.0 2.0- 2.5 2.5-3.0 >= 3.0

Tổng số (%)

N 1.95 1.04 1.40 0.59 0.07 0.02 0.00 0.01 5.08 NNE 0.41 0.23 0.30 0.13 0.03 0.00 0.00 0.00 1.09

NE 1.80 1.07 1.38 0.67 0.09 0.02 0.00 0.01 5.04

ENE 0.93 0.74 0.92 0.51 0.06 0.01 0.00 0.01 3.18

E 9.42 5.25 6.58 3.58 0.29 0.05 0.01 0.04 25.22

ESE 1.31 0.81 1.30 0.56 0.10 0.02 0.02 0.01 4.13

SE 5.13 2.61 4.10 2.50 0.31 0.05 0.01 0.02 14.73

SSE 0.48 0.47 0.80 0.95 0.20 0.02 0.00 0.00 2.92

S 1.08 0.64 1.96 2.30 0.44 0.02 0.00 0.01 6.45

SSW 0.06 0.05 0.10 0.15 0.02 0.00 0.00 0.01 0.39

SW 0.19 0.15 0.39 0.37 0.07 0.00 0.00 0.01 1.19 WSW 0.13 0.08 0.24 0.40 0.06 0.01 0.00 0.01 0.93

W 0.12 0.03 0.05 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.21

WNW 0.26 0.09 0.13 0.04 0.01 0.00 0.00 0.00 0.53

NW 0.31 0.10 0.10 0.03 0.01 0.00 0.00 0.00 0.55

NNW 0.06 0.04 0.03 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.14

Tổng số (%) 23.63 13.38 19.78 12.81 1.74 0.24 0.04 0.16 71.78

Tần suất lặng gió (%) 28.22

Kết quả phân tích thống kê số liệu quan tắc sóng trong nhiều năm (1970-2011)

tại Hòn Dáu cho thấy các hướng sóng chủ yếu tác động vào khu vực này là E, SE, S


14

và NE với tần suất xuất hiện lần lượt là 25.2, 14.7, 6.5 và 5%. Cũng theo kết quả

phân tích trên, độ cao sóng nhỏ hơn 0.5m chiếm tới 52% (trong đó khoảng 28.2%

là lặng sóng), độ cao sóng lớn hơn 1.5m chỉ chiếm khoảng 15% tổng số số liệu

(Bảng 1. 2)

1.2.5. Đặc điểm trầm tích

Trầm tích lơ lửng trong nước ở vùng cửa sông ven bờ Hải Phòng ven bờ chủ

yếu do sông cung cấp, ngoài ra còn do sóng khuấy đục. Hàm lượng TTLL trong

nước ở các cửa sông từ cửa Thái Bình, Văn Úc đến cửa Cấm, Bạch Đằng vào mùa

mưa có giá trị dao động trong khoảng 0.09- 0.2kg/m3 và khoảng 0.05- 0.1kg/m3 vào

mùa khô. Hàm lượng TTLL của các cửa sông đưa ra đạt giá trị cao nhất vào lúc

mực nước thấp trung bình từ 1,5-1,86 m (so với 0 mHĐ). Khi triều cường, TTLL

các cửa sông đưa ra biển đã bị trung hoà điện tích hạt keo được dòng triều đưa trở

lại vùng ven bờ biển Hải Phòng, bồi tụ cho trầm tích bãi triều. Trung bình hàm

lượng TTLL của nước ven bờ biển vào lúc triều cường trong mùa mưa là 0.07-

0.1kg/m3, trong mùa kiệt là 0.02-0.05kg/m3. Nhìn chung, TTLL từ các cửa sông đưa

ra khá cao, nhờ thuỷ triều, TTLL được ngưng keo, bồi tụ để duy trì và mở rộng diện

tích bãi triều [6].

Trầm tích tầng mặt

Các cấp độ hạt của trầm tích ở vùng ven biển cửa sông Hải Phòng có kích

thước thay đổi từ 0,001 - 1 mm, trong đó hàm lượng cấp hạt 1- 0,5 mm chiếm dưới

5%, cấp hạt từ 0,25- 0,01 mm chiếm 45-95%, cấp hạt nhỏ hơn 0,01 mm chiếm từ

10- 45%. Giá trị đường kính trung bình (Md) của trầm tích nằm trong khoảng từ

0,01- 0,17 mm, hàm lượng % cấp hạt có sự biến đổi quan hệ với nhau theo chế độ

động lực sông biển.

- Cát nhỏ: Ngoài cửa sông trầm tích cát nhỏ phân bố chủ yếu ở đới sóng vỡ với

bề mặt địa hình dương có cao độ trên 0,5 m, tạo nên các cồn cát. Trong lòng dẫn

sông trầm tích cát nhỏ phân bố chủ yếu dưới dạng các bãi bồi ven sông. Trầm tích

cát nhỏ ở đây có cấp hạt 0,25- 0,5 mm chiếm 2,82%, cấp hạt 0,25- 0,1 mm chiếm

83%, cấp hạt 0,1- 0,05 mm chiếm 7,96%, cấp hạt 0,05- 0,01 mm chiếm 5,42%, cấp


15

hạt nhỏ hơn 0,01 mm chiếm 5- 10%, giá trị Md đạt 0,17 mm, giá trị trung bình của

S0 khoảng 1,34.

- Cát bột: Trầm tích cát bột nằm bao quanh trầm tích cát nhỏ phân bố trên bề

mặt địa hình có cao độ từ “0” m trở lên. Trầm tích cát bột có hàm lượng trung bình

đối với cấp hạt 0,25- 0,1mm chiếm 31,9%, cấp hạt 0,1- 0,05 mm chiếm 42%, cấp

hạt 0,05- 0,01 chiếm 12%, cấp hạt nhỏ hơn 0,01 chiếm 19%, giá trị Md đạt 0,1 mm,

S0 đạt giá trị 1,8.

- Bột lớn: Trầm tích bột phân bố chủ yếu ở phía khuất sóng sau cồn cát, val cát

đó là bề mặt bãi triều. Trầm tích bột lớn có cấp hạt 0,05 - 0,01 mm chiếm 24,55%

cấp hạt 0,01- 0,005 mm chiếm 5%, cấp hạt nhỏ hơn 0,005mm chiếm 11%. Giá trị

Md nằm trong khoảng 0,06 mm, S0 đạt 2,7.

- Bột: Trầm tích bột phân bố chủ yếu ở trong các rừng ngập mặn ven bờ ứng với

bề mặt bãi triều nằm ở cao trình trên (+1,0) m. Trầm tích bột có hàm lượng cấp hạt

0,1- 0,01 mm chiếm 59% (trong đó cấp hạt 0,1 -0,05 mm chiếm 29,6%, cấp hạt

0,05- 0,01 mm chiếm 29,3%), cấp hạt 0,01- 0,05 mm chiếm 10,5%, cấp hạt nhỏ hơn

0,05 mm chiếm 23%, giá trị Md đạt 0,03 mm, S0 đạt 3,8.

- Cát - bột - sét: Trầm tích cát bột sét trong khu vực nghiên cứu phân bố ở trong

cửa sông, trầm tích này có hàm lượng cấp hạt 0,25- 0,1 mm chiếm 37,5%, cấp hạt

0,1- 0,05 mm chiếm 9,76%, cấp hạt 0,05- 0,01 mm chiếm 12,05%, cấp hạt 0,01-

0,005 mm chiếm 13,6%, cấp hạt 0,005- 0,001 mm chiếm 12,28% còn lại là của cấp

hạt nhỏ hơn 0,001 mm, giá trị trung bình của Md = 0,03 mm, S0 = 6,7.

- Bột sét: Trầm tích bột sét thường gặp ở hai khu vực: sườn bờ ngầm tương ứng

với độ sâu từ 3- 10 m, ở vùng bãi triều chúng nằm trên các bề mặt trũng thấp của bãi

triều hoặc được phân bố ở dọc lạch triều. Trầm tích này có hàm lượng cấp hạt 0,1-

0,05 mm chiếm 22,49%, cấp hạt 0,05 - 0,01 mm chiếm 23,67%, cấp hạt 0,01- 0,005

mm chiếm 15%, cấp hạt 0,005- 0,001 mm chiếm 20% còn lại là của cấp hạt nhỏ hơn

0,001 mm, giá trị trung bình của Md = 0,01 mm, S0 = 4,6


16

CHƯƠNG 2. TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1. Tài liệu

Để thực hiện các nội dung nghiên cứu của luận văn, các tài liệu cần thiết đã

được thu thập xử lý. Đây là những tài liệu đã được tổng hợp từ các kết quả nghiên

cứu có liên quan đến đối tượng và nội dung nghiên cứu của luận văn.

Địa hình là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến các điều kiện

thủy động lực của mỗi khu vực nghiên cứu. Số liệu độ sâu và đường bờ của khu vực

cửa sông ven biển Hải Phòng được số hóa từ các bản đồ địa hình UTM hệ tọa độ địa

lý VN 2000 tỷ lệ 1:50000 và 1:25 000 do Cục Đo đạc Bản đồ (Bộ Tài nguyên và

Môi trường Việt Nam) xuất bản năm 2005 (Hình 2. 1). Những số liệu này đã được

số hóa và hiệu chỉnh theo các số liệu đo độ sâu gần đây.

Hình 2. 1. Địa hình vùng cửa sông ven biển Hải Phòng số hóa từ bản đồ

Độ sâu và địa hình của khu vực phía ngoài và cũng như vùng vịnh Bắc Bộ sử

dụng cơ sở dữ liệu GEBCO -1/8 của Trung tâm tư liệu Hải dương học Vương quốc

Anh. Đây là số liệu địa hình có độ phân dải 0.5 phút được xử lý từ ảnh vệ tinh kết

hợp với các số liệu đo sâu [26, 48].


17

Số liệu khí tượng

Các đặc trưng khí tượng có ảnh hưởng nhất định đến điều kiện động lực của

khu vực. Đây cũng là một trong những yếu tố góp phần quan trọng hình thành tính

chất mùa của chế độ động lực ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng. Trong nghiên

cứu này, các số liệu gió quan trắc trong nhiều năm ở trạm hải văn Hòn Dáu đã được

thu thập và xử lý. Ngoài ra số liệu quan trắc với tần suất 6h/lần trong thời gian

tháng 2-3 và tháng 7-8-9 năm 2009 cũng được thu thập để đưa vào mô hình tính cho

các kịch bản hiện trạng (Hình 2. 2).

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

thời gian (ngày)

hướ

ng

(độ

)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

vận

tố

c (m

/s)

hướng vận tốc

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

thời gian (ngày)

hướ

ng

(độ

)

0

1

2

3

4

5

6

7

vận

tố

c (m

/s)

hướng vận tốc

Hình 2. 2. Vận tốc và hướng gió tại Hòn Dáu trong năm 2009 (a- tháng 3-2009; b- tháng 8-2009)

(a)

(b)


18

Thuỷ triều

Số liệu về DĐMN ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng được thu thập để hiệu

chỉnh mô hình và cung cấp cho các điều kiện biên mở phía biển. Số liệu mực nước

để hiệu chỉnh mô hình là các kết quả đo đạc mực nước (1h/lần) tại Hòn Dáu trong

tháng 3 và tháng 8 năm 2009.

Ngoài ra, các số liệu DĐMN tại các biên mở phía biển cũng đã được thu thập

xử lý để thiết lập mô hình TĐL. Đó là các số liệu đã được phân tích thành các hằng

số điều hòa thủy triều của 4 sóng triều chính là O1, K1, M2, S2. Tại các điểm biên

mở gần bờ, các số liệu được thu thập xử lý dựa trên các kết quả quan trắc đã được

thực hiện của một số cơ quan như Trung tâm KTTV biển, Viện Địa lý, Viện Cơ học

và Viện Tài nguyên và Môi trường biển. Các hằng số điều hòa thủy triều ở phía

ngoài xa bờ được thu thập từ cơ sở dữ liệu các hằng số điều hòa thủy triều FES2004

[41, 46] của LEGOS (Laboratoire d'Etude en Géophysique et Océanographie

Spatiales, Toulouse) và CLS (Collecte Localisation Satellites) thuộc Trung tâm

Quốc gia nghiên cứu không gian Pháp (CNES) nghiên cứu phát triển.

Lưu lượng nước sông

Khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của dòng nước ngọt từ hệ thống

sông Hồng – Thái Bình. Do chịu sự chi phối của chế độ khí hậu mang tính chất

nhiệt đới gió mùa nên tải lượng nước từ các sông này có đặc điểm quan trọng là

biến đổi mạnh theo mùa: chủ yếu tập trung vào các tháng trong mùa mưa trong khi

khá nhỏ vào mùa khô.

Cho đến nay việc đo đạc đồng thời lưu lượng nước ở các của sông chính trong

khu vực rất khó thực hiện, các số liệu thu thập được thiếu tính đồng bộ và hệ thống.

Vì vậy ngoài các số liệu thu thập được từ các đề tài liên quan ở khu vực này trong

các sông Bạch Đằng, Cấm, Lạch Tray, Văn Úc và Thái Bình, các số liệu quan trắc

định kỳ trên sông Cấm và Văn Úc của Trung tâm KTTV Quốc gia cũng đã được thu

thập xử lý để xây dựng các hàm tương quan tuyến tính, qua đó tính toán các chuỗi

số liệu lưu lượng nước cho các biên mở sông của mô hình.


19

Số liệu nhiệt muối

Số liệu về nhiệt độ và độ muối nước biển ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng

và vùng vịnh Bắc Bộ được thu thập từ các kết quả nghiên cứu của Chương trình

‘‘Điều tra cơ bản và nghiên ứng dụng công nghệ Biển’’ mã số KC.09 (Bộ Khoa học

và công nghệ, 2008) và kết quả quan trắc, nghiên cứu của một số đề tài, dự án có

liên quan trong khu vực. Ngoài ra, để sử dụng cho mô hình tính ở phía ngoài cho

các điều kiện biên mở phía biển được thu thập từ cơ sở dữ liệu WOA09 [71] cho

khu vực biển Đông.

Số liệu hải văn

Số liệu dòng chảy đo đạc tại một số vị trí khảo sát trong khu vực nghiên cứu

của một số đề tài dự án vùng cửa sông ven biển Hải Phòng đã được thu thập xử lý

để phụ vụ hiệu chỉnh kiểm chứng độ tin cậy của mô hình TĐL. Đặc biệt là số liệu

đo đạc dòng chảy từ đề tài liên quan [1, 8]. Số liệu quan trắc sóng của Trung tâm

KTTV Quốc gia tại trạm KTTV Hòn Dáu và Bạch Long Vỹ trong nhiều năm đã

được thu thập và xử lý. Đây là các số liệu quan trắc vào các Obs 7h, 13h và 19h

hằng ngày. Đây là những số liệu sẽ được dùng để tham khảo cho việc thiết lập mô

hình lan truyền sóng vùng cửa sông ven biển Hải Phòng.

2.2. Phương pháp

2.2.1. Xử lý số liệu

Để phục vụ cho việc thiết lập mô hình theo các kịch bản tính toán dự báo khác

nhau, cần thiết phải xử lý các số liệu thu thập để tạo số liệu đầu vào cho mô hình.

Các phương pháp xử lý số liệu khác cũng đã được xử dụng trong nghiên cứu này:

- Phương pháp GIS để số hóa và xử lý số liệu địa hình từ các bản đồ địa hình.

Từ các bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50000 và 1 :25000 do Cục đo đạc bản đồ (Bộ Tài

nguyên và Môi trường) xuất bản với hệ tọa độ UTM-VN2000 ở vùng cửa sông ven

biển Hải Phòng, sử dụng các phần mềm MapInfo và Arcview để số hóa và tại thành

các file địa hình số ở khu vực nghiên cứu (Hình 2. 1). Các phần mềm GIS cũng


20

được dùng để lồng ghép số liệu địa hình (số hóa từ bản đồ) ở vùng ven biển với số

liệu địa hình trong Cơ sở dữ liệu địa hình GEBCO -1/8 ở vùng ngoài khơi và cập

nhật bổ sung số liệu đo sâu mới. Kết quả ứng dụng phương pháp GIS là tạo ra file

địa hình có định dạng xyz làm đầu vào để xây dựng lưới độ sâu của mô hình TĐL.

y = 1.6523x - 352.47

R2 = 0.9013-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000

y = 2.745x - 999.88

R2 = 0.8293

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

0 200 400 600 800 1000

y = 0.3092x - 19.075

R2 = 0.9424-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

-400 -200 0 200 400 600

y = 1.2018x - 278.17

R2 = 0.8003-200

-100

0

100

200

300

400

0 100 200 300 400 500 600

y = 0.2408x - 67.826

R2 = 0.9793-600

-400

-200

0

200

400

600

-2000 -1000 0 1000 2000 3000

y = 0.6677x - 162.43

R2 = 0.7884-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

0 200 400 600 800 1000

Hình 2. 3. Tương quan lưu lượng nước tại một số sông trong khu vực nghiên cứu (a- S. Cấm và Bạch Đằng, 3-2009; b- S. Cấm và Bạch Đằng, 8-2009; c- S. Văn Úc và Lạch Tray, 3-2009; d-

S. Văn Úc và Lạch Tray, 8-2009; e- S. Văn Úc và Thái Bình, 3-2009; f- S. Văn Úc và Thái Bình, 8-2009)

- Phương pháp tính toán thống kê để tạo các file số liệu dạng chuỗi lưu lượng

nước cho các biên sông của 5 sông chính trong khu vực nghiên cứu là Bạch Đằng,

(a)

(e)

(b)

(c) (d)

(f)


21

Cấm, Lạch Tray, Văn Úc và Thái Bình. Dựa trên các số liệu quan trắc lưu lượng

nước tại sông Cấm và sông Văn Úc của Trung tâm KTTV quốc gia và các số liệu đo

đạc khảo sát tại các sông này trong thời gian tháng 3 và tháng 8-9 năm 2009 của

một số đề tài có liên quan [1, 8], các hàm tương quan giữa lưu lượng nước tại các

sông còn lại đã được tính toán (Hình 2. 3, Hình 2. 4). Thông qua các hàm tương

quan này, các chuỗi số liệu về lưu lượng nước ở các sông không có số liệu đo dài

như Bạch Đằng, Lạch Tray, và Thái Bình đã được xác định để làm điều kiện biên

sông của mô hình (Hình 2. 5). Phương pháp phân tích thống kê cũng được dùng để

phân tích đánh giá các đặc trưng về điều kiện gió, sóng, mực nước và dòng chảy ở

khu vực nghiên cứu.

y = 0.9892x - 129.97

R2 = 0.9813

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000y = 1.2063x - 243.58

R2 = 0.8968

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

y = 2.52x + 10.072

R2 = 0.8408

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

-1000 -500 0 500 1000y = 2.6762x - 79.199

R2 = 0.9149

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Hình 2. 4. Tương quan lưu lượng nước tại vị trí khảo sát và quan trắc định kỳ

(a- Cửa Cấm và vị trí quan trắc trên sông Cấm, 3-2009 ; b- Cửa Cấm và vị trí quan trắc trên sông Cấm, 8-2009; c- Trạm Trung Trang và vị trí khảo sát trên sông Văn Úc, 3-2009; d- Trạm Trung

Trang và vị trí khảo sát trên sông Văn Úc, 8-2009)

- Phương pháp khai thác số liệu từ Cơ sở dữ liệu nhiệt muối WOA09 và cơ sở

dữ liệu thủy triều FES2004. Các cơ sở dữ liệu này cùng cấp số liệu cần thiết để xác

(b) (a)

(c)

(d)


22

định các điều kiện biên mở cho mô hình TĐL vùng ngoài khơi (với lưới tính thô)

được lưu trữ ở dạng file Netcdf.

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

4000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

thời gian (ngày)

lưu lượng

(m3 /s

)

S. Bạch Đằng S. Cấm S. Lạch Tray S. Văn Úc S. Thái Bình

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

thời gian (ngày)

lưu lượng

(m3 /s

)

S. Bạch Đằng S. Cấm S. Lạch Tray S. Văn Úc S. Thái Bình

Hình 2. 5. Lưu lượng nước trung bình giờ tại các sông chính khu vực Hải Phòng (a- tháng 3 năm 2009, b- tháng 8 năm 2009)

- Phương pháp lưới lồng (phương pháp NESTING trong Delf3d) được sử dụng

trong nghiên cứu này để tạo ra các điều kiện biên mở phía biển của mô hình. Theo

phương pháp này để tạo các file số liệu cho điều kiện biên mở biển của mô hình với

lưới chi tiết (mô hình cho vùng cửa sông ven biển Hải Phòng), một mô hình với

lưới thô hơn cùng thời gian tính toán, cùng kiểu lưới tính (lưới cong trực giao và

cùng số tầng) ở phía ngoài vùng này đã được thiết lập (Hình 2. 6). Mô hình lưới thô

có kích thước 424 x 150 điểm tính và sử dụng hệ lưới cong trực giao. Các ô lưới có

(a)

(b)


23

kích thức biển đổi từ 379.3-1376.5m. Theo chiều thẳng đứng mô hình này được

chia thành 7 lớp độ sâu trong hệ tọa độ . Biên mở biển của mô hình này được chia

thành nhiều đoạn khác nhau. Tại mỗi đoạn biên mở đó sử dụng các hằng số điều

hòa trong cơ sở dữ liệu Fes2004 và số liệu nhiệt muối trung bình tháng trong cơ sở

dữ liệu WOA09.

MH vùng cửa sông ven biển Hải Phòng (lưới chi tiết)

MH phía ngoài (lưới thô)

Hình 2. 6. Lưới tính của mô hình cho vùng cửa sông ven biển Hải Phòng và vùng ngoài

2.2.2. Mô hình toán học

Trong nghiên cứu này các đối tượng nghiên cứu chủ yếu như TĐL, vận chuyển

TTLL được mô hình hóa trên cơ sở mô hình Delft3d. Đây là mô hình tổng hợp 3

chiều (3D) do Viện Thủy lực Delft (Hà Lan) nghiên cứu phát triển gồm có các

module cơ bản như TĐL (Delft3d-Flow), sóng (Delft3d-Wave), vận chuyển bùn cát

(Delft3d-Sed), chất lượng nước (Delft3-Waq) và sinh thái học (Delft3d-Eco). Mô

hình này có thể mô phỏng tốt điều kiện TĐL - sóng, vận chuyển bùn cát, chất lượng

nước ở vùng cửa sông ven bờ [34].

Module thủy động lực (Delft3d-Flow) có thể tính toán kết hợp đồng thời

(online coupling) với các module khác như sóng (Delft3d-Wave), vận chuyển trầm


24

tích (Delft3d-Sed). Việc tính toán kết hợp đồng thời có thể cho thấy được sự tương

tác giữa các quá trình thủy động lực - sóng và vận chuyển trầm tích tại mỗi thời

điểm tính của mô hình [42].

Trong nghiên cứu này, kiểu tính toán kết hợp đồng thời (onlile –coupling) của

các module chính là TĐL, sóng và vận chuyển trầm tích đã được sử dụng để đánh

giá đặc điểm vận chuyển TTLL ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng (Hình 2. 7).

Hình 2. 7. Tương tác sóng- dòng chảy và vận chuyển trầm tích trong mô hình Delft3d

Mô hình thủy động lực

Cơ sở toán học của mô hình TĐL trong Delft3D là giải phương trình Navier

Stokes với chất lỏng không nén trong nước nông và phương pháp xấp xỉ

Boussinesq. Sự biến đổi của thành phần vận tốc thẳng đứng trong phương trình

động lượng được bỏ qua. Với mô hình 3 chiều, thành phần vận tốc thẳng đứng được

tính toán từ phương trình liên tục.

Hệ tọa độ

Trong mô hình thủy động lực của Delft3D, có thể chọn một trong 3 kiểu hệ tọa

độ Đề các (Cartesian- x,y), hệ toạ độ cong trực giao ( , ) và hệ tọa độ cầu: ( , ).

Vận chuyển trầm tích (Delft3d-Sed)

Địa hình đáy (Bottom)

Thủy động lực (Delft3d-Flow)

Sóng (Delft3d-Wave)

Tương tác sóng- dòng chảy


25

; ; cosRG ; RG ; R- Bán kính trái đất; - vĩ độ địa lý

Hệ tọa độ thẳng đứng được định nghĩa như sau: H

z

d

z

Với: z- là khoảng cách trong hệ tọa độ thẳng đứng; - mực nước; d- độ sâu; H-

độ sâu cột nước (H=d+). Tại đáy =-1; tại mặt nước =0

Các phương trình cơ bản

Phương trình liên tục

Phương trình liên tục cho độ sâu trung bình (viết trong hệ toạ độ cong trực giao):

QGVd

GG

GUd

GGt

)(1)(1 (1)

Trong đó: , : là các tọa độ ngang trong hệ toạ độ cong trực giao; GG , : là

các hệ số chuyển đổi từ hệ toạ cong trực giao sang hệ tọa độ Đề các; d: là độ sâu

tại điểm tính (độ sâu của nước dưới đường chuẩn (0 hải đồ)); : là mực nước tại

điểm tính (so với 0 Hải đồ); U, V: lần lượt là các thành phần vận tốc trung bình

theo các hướng , ; qin và qout : lần lượt là nguồn nước đưa vào và ra trên 1 đơn

vị thể tích; H: là độ dày cột nước tại điểm tính (H = d + ); P, E: lần lượt là

lượng mưa và bốc hơi.

Trong phương trình (1):

t

- biểu diễn sự thay đổi mực nước theo thời gian

GUd

GG

)(1 - biểu diễn sự thay đổi của vận tốc dòng chảy trung

bình U theo hướng


26

GVd

GG

)(1 - biểu diễn sự thay đổi của vận tốc dòng chảy trung

bình V theo hướng

Với Q thể hiện lượng thêm vào hay mất của nguồn nước, sự bốc hơi và mưa trên 1

đơn vị diện tích:

EPdqqHQ outin

0

1

)( (2)

Phương trình động lượng

Phương trình bảo toàn động lượng theo hướng và (tọa độ cong trực giao):

Mu

vd

FPG

fvG

GG

vG

GG

uvu

d

u

G

vu

G

u

t

u

v

20

2

)(

11 (3)

Mv

vd

FPG

fuG

GG

uG

GG

uvv

d

v

G

vv

G

u

t

v

v

20

2

)(

11

(4)

Trong đó:

: là vận tốc theo hướng trong hệ toạ độ (m/s); f : là tham số lực Coriolis

(1/s); M, M: lần lượt là ngoại lực theo các hướng , ; P, P: là gradient áp suất;

F, F là ứng suất Reynol; 0 : là tỷ trọng của nước; u, v: lần lượt là vận tốc dòng

chảy theo hướng , (hay x, y); F: thông lượng rối (m/s2); v: thành phần nhớt theo

phương thẳng đứng; M: mô men động lượng thêm vào hay mất đi.

t

u

trong phương trình (3) là sự biến đổi của vận tốc hướng u theo thời gian.

t

v

trong phương trình (4) là sự biến đổi của vận tốc hướng v theo thời gian.


27

u

G

u,

u

G

v,

u

d trong phương trình (3) là các thành phần bình lưu

của thành phần u

v

G

u , v

G

v ,

v

d trong phương trình (4) là các thành phần bình lưu của

thành phần v

fvG

GG

vG

GG

uv

2

trong phương trình (3) biểu diễn ảnh

hưởng của hiệu ứng Coriolis theo phương u

fuG

GG

uG

GG

uv

2

trong phương trình (4) biểu diễn ảnh

hưởng của hiệu ứng Coriolis theo phương v

PG0

1 trong phương trình (3) là gradient áp suất theo hướng

PG0

1 trong phương trình (4) là gradient áp suất theo hướng

2

2

2

2 11

u

GG

u

GGF H trong phương trình (3) là thành phần ứng

suất theo phương

2

2

2

2 11

v

GG

v

GGF H trong phương trình (4) là thành phần ứng

suất theo phương

u

vd v2)(

1 trong phương trình (3) là thành phần nhớt theo phương

v

vd v2)(

1 trong phương trình (4) là thành phần nhớt theo phương

Vận tốc thẳng đứng

Vận tốc theo phương thẳng đứng trong hệ toạ độ có thể được tính từ phương


28

trình liên tục:

)(

)(1)(1outin qqH

Gvd

GG

Gud

GGt

(1’)

Trong đó ảnh hưởng của sự bốc hơi và giáng thủy trên bề mặt cũng được tính đến.

Khía cạnh vật lý của vận tốc trong hệ tọa độ Descartes thì không được đề cập đến

trong phương trình chuyển động. Các giá trị vận tốc này có thể được biểu diễn theo

vận tốc phương ngang, mực nước, vận tốc thẳng đứng như sau:

tt

HHGv

HGu

GGw

1 (2’)

Quy trình giải

+ giải phương trình (1) để tìm

+ giải phương trình (3) và (4) để tìm u, v

+ giải phương trình (1’) để tìm và phương trình (2’) để tìm w Phương trình trạng thái

Tỷ trọng của nước biển là hàm của độ muối và nhiệt độ. Trong Delft3d-Flow,

ta có thể chọn giữa hai kiểu công thức khác nhau của phương trình trạng thái

(Eckart hoặc UNESCO). Phương trình trạng thái của Eckart [36] dựa trên một giới

hạn số đo đạc từ năm 1910. Trong phương trình xuất phát có thành phần áp suất,

nhưng ở điều kiện áp suất thấp, có thể bỏ qua ảnh hưởng của nó đến tỷ trọng. Công

thức này như sau:

00

0000,1

P

P

(6)

Với: t và s lần lượt là nhiệt độ và độ muối, 0<t<400C, 0<s<40‰

Và: sttt )01.080.3(0745.025.115.1779 2 (7)

698.00 ; sttP 337.0385890 20


29

Đối với nước ngọt, công thức Eckart không đưa ra tỷ trọng cực đại ở nhiệt độ 40C.

Vì vậy, khi áp dụng cho vùng cửa sông ven biển, công thức của UNESCO được sử

dụng trong Delft3d-Flow.

Công thức của UNESCO [72] áp dụng với điều kiện 0<t<400C, 0.5<s<43‰

22/30 CsBsAs (8)

Ở đây:

5946

342320

10.536332.610.120083.1

10.001685.110.095290.910.793952.6842594.999

tt

ttt

(9)

49372531 10.3875.510.2467.810.6438.710.0899.410.24493.8 ttttA (10)

2643 10.6546.110.0227.110.72466.5 ttB (11)

Điều kiện biên

Điều kiện biên theo phương thẳng đứng

Trong hệ tọa độ , lớp biên tự do trên mặt (=0, hoặc z=) và đáy (=-1, hoặc

z= -d); là vận tốc thẳng đứng liên quan tới mặt phẳng . Với giả thiết không có

trao đổi qua bề mặt và đáy thì:

01 và 00

Điều kiện biên ở lớp đáy

Ở lớp biên đáy, điều kiện biên cho các phương trình động lượng là:

01

bV u

h

v

;

01

bV v

h

v

(12)

Trong đó: b và b là các thành phần ứng suất đáy theo phương và .

Ứng suất trượt (shear stress) ở đáy gây ra dòng chảy rối lần lượt cho dòng chảy

trung bình theo độ sâu (2 chiều) và 3 chiều là:

UUC

g

Db 2

2

0 ;

bbD

b uuC

g23

0 (13)

Với: U là vận tốc dòng chảy trung bình theo độ sâu của phương ngang; ub là vận tốc


30

dòng chảy theo phương ngang của lớp nước đầu tiên phía trên đáy (đối với trường

hợp 3 chiều).

Các công thức của Chezy, Manning và White Colebrook có thể được dùng để xác

định ứng suất trượt cho dòng chảy trung bình theo độ sâu.

Theo công thức Manning: n

hC D

6

2 ; h- độ sâu tổng cộng; n- hệ số Manning

Theo công thức White Colebrook:

sD k

hC

12log18 102 ; ks- hệ số Nikuradse (m)

Để tính toán vận tốc dòng chảy theo phương ngang ở đáy trong trường hợp 3 chiều,

Delft3d-Flow sử dụng công thức:

0

*

21ln

z

zuu b

b (14)

Hệ số Chezy trong trường hợp cho dòng chảy 3 chiều có thể được xác định như sau:

023 2

lnz

zgCC b

DD (15)

Từ phương trình (6) ta có thể thấy sự khác nhau giữa mô hình 2 và 3 chiều trong

Delft3d-Flow có liên quan đến độ dày tính toán của lớp biên sát đáy.

Trong đó, bỏ qua thành phần vận tốc theo phương thẳng đứng. Độ nhám z0 phụ

thuộc vào thành phần bình lưu trong hệ tọa độ , và thời gian t, và được biểu diễn

như sau:

ee

hz

g

C D

21

0 (16)

Điều kiện biên bề mặt

Ở trên mặt, điều kiện biên cho phương trình động lượng là:

)cos(00

s

v u

h

v (17)


31

Và : )sin(00

s

v v

h

v (18)

Với là góc tạo thành giữa vector ứng suất gió và hướng đường lưới tính . Khi

không có gió, ứng suất gió trên bề mặt bằng không (=0). Ứng suất gió có thể xác

định bằng phương trình:

sss uu **0 (19)

Và độ lớn có thể xác định theo phương trình sau: 210UCdas

(20)

Trong đó: a- mật độ không khí; U10- Vận tốc gió ở 10m phía trên bề mặt; Cd- hệ số

ma sát (phụ thuộc vào vận tốc gió U10).

Điều kiện biên mở

Trong mô hình Delft3d-Flow, điều kiện biên mở có thể dựa trên các số liệu tính

toán, quan trắc hoặc NESTHD từ mô hình có phạm vi miền tính lớn hơn. Có 4 kiểu

điều kiện biên mở được áp dụng là: Mực nước: =F(t); Vận tốc dòng chảy: U=FU

(t); Lưu lượng (tổng và từng ô lưới): Q=FQ(t);

Điều kiện ban đầu

Trong mô hình Delft3D, các điều kiện ban đầu như mực nước, nhiệt độ, muối cần

được xác định. Ở mô hình thủy động có hai cách xác định điều kiện ban đầu:

- xác định điều kiện ban đầu từ file kết quả của các lần chạy trước đó

- xác định điều kiện ban đầu do người dùng

Tiêu chuẩn ổn định của mô hình thủy động lực

Các phương trình toán học trên được giải bằng phương pháp sai phân ẩn với sơ

đồ khử luân hướng (ADI – Alternating Direction Implicit) trên hệ lưới cong [34].

Trong mô hình thuỷ động lực, độ ổn định của mô hình có thể được đánh giá qua số

Courant - một chỉ số đánh giá độ chính xác và tiêu chuẩn ổn định của mô hình. Đối

với những vùng có sự biến đổi lớn về địa hình đáy biển hoặc đường bờ, số Courant


32

không nên vượt quá khoảng 10-30 [66]. Theo Stelling [58], với mô hình 2 chiều, số

Courant (CFL- Courant- Friedrichs-Lewy) được xác định như sau:

22

112

yxghtCFL (21)

Trong công thức trên: g: gia tốc trọng trường (m/s2); h: là độ sâu của cột nước tại

điểm tính (m); t: là bước thời gian (giây); x: là kích thước ô lưới theo phương x

(m); y: là kích ô lưới theo phương y (m).

Trong mô hình 3 chiều, tiêu chuẩn ổn định được dùng tương tự như với mô

hình 2 chiều nhưng với điều kiện cần có so sánh đánh giá với các bước thời gian

khác nhau [34].

Tương tác dòng chảy- sóng

Tương tác sóng-dòng chảy trong mô hình Delft3D-Flow dựa trên sự điều chỉnh

các công thức của Soulsby và nnk [57]:

wcm y ; qp xbxxy 11 (22)

Và ứng suất đáy cực đại : wcz max ; nm xaxy 11

Trong đó : a, b, p, q, m và n là các tham số và giá trị: wc

cx

z

wjj

C

faaaaa 104321 logcoscos

Ở đây : c - ứng suất đáy do dòng chảy ; w - ứng suất đáy do sóng ; m - ứng suất

suất đáy tổng cộng do sóng và dòng chảy ; max - ứng suất đáy tổng cộng (do sóng và

dòng chảy) cực đại ; - góc giữa hướng truyền sóng và hướng của dòng chảy.

Hướng truyền sóng có thể được xác định theo công thức:

22

sin

cos.

cosVU

V

U

w

w

(24)


33

Hướng sóng cũng có thể xác định qua các thành phần ứng suất fx và fy bằng

công thức: FU

F

F

V

U

y

x

.

cos

Yếu tố ma sát đáy của sóng dưới tác dụng của dòng chảy có thể được biểu diễn

qua công thức của Swart

2;3.0

2;21.5exp00251.0

19.0

s

ssw

k

A

k

A

k

A

f (25)

Ks là hệ số nhám Nikuradse và A xác định bởi 2

orbU

/, trong đó là tần số sóng.

Trong công thức trên fw có thể biểu diễn qua chu kỳ sóng và độ nhám đáy

300sk

z ;

2*

2*19.0*

30;3.0

30;1.14exp00251.0

A

AAf w (26)

Với A*= được xác định qua 2

orbU

T/z0.

Trong các công thức trên, giả thiết rằng m và max có cùng hướng như c do

dòng chảy chiếm ưu thế.

Ứng suất đáy do dòng chảy có thể được biểu diễn bằng công thức:2

0 UCzc

Trong đó Cz là hệ số ma sát (drag coeficient) và liên hệ với hệ số Chézy : 22D

z C

gC

Trong mô hình 3D, giả thiết profile của vận tốc có dạng Logarith, khi đó ứng suất

đáy trung bình theo thời gian do sóng được liên hệ với hệ số ma sát fw:

2

02

1orbwc Uf

(27)

Ở đây: fw- vận tốc quỹ đạo do sóng; 2

orbU

- biên độ của vận tốc quỹ đạo sóng gần


34

đáy

Profile của vận tốc phù hợp với sự tăng lên của ứng suất trung bình m cho sóng và

dòng chảy, với phân bố theo qui luật Logarith cho dòng chảy bên ngoài lớp biên

sóng: 2

*

~

0 um ; Với 2

*

~

u = là vận tốc ứng suất trượt do sóng và dòng chảy

Khi đó phương trình (14) có thể được viết lại :

~

0

~

*

21ln

z

zuu b

b (28)

Với bu là độ lớn vận tốc dòng chảy ở lớp đầu tiên trên đáy. Khi đó sự tăng lên của

độ nhám (roughness length) do sóng và dòng chảy ~

0z có thể được xác định như sau:

1

2

1

~

*

~

0

u

u

b

b

e

zz

Dòng chảy trôi do sóng

Các thành phần chuyển động của khối nước ( sxM và s

yM ) được xác định thông qua

tổng hợp các thành phần dòng chảy trôi (us và vs) của toàn bộ cột nước:

x

D

ssx k

EdzuM

0 ; y

D

ssy k

EdzvM

0 (29)

Với E là năng lượng sóng và được xác định bằng công thức: 208

1rmsgHE

Khi đó các thành phần vận tốc được tính như sau: )(0 D

Mu

sxs

(30)

)(0 D

Mv

sys

(31)

Đối với mô hình 3D, Stokes drift trong mô hình Delft3D-Flow được tính từ lý

thuyết sóng [33]:

Ts

kH

kzkazu

sin,cos)(sinh2

)2cosh()(

2

2

(32)


35

Góc giữa dòng chảy và hướng truyền sóng được tính toán như sau:

),(tan 1 sy

sx MM (33)

Mô hình sóng

Mô hình lan truyền sóng (Delft3D-Wave) trong hệ thống mô hình Delft3d là

module dựa trên mô hình SWAN. Delft3d-Wave có thể dùng để tính toán các đặc

trưng của trường sóng trong vùng ven bờ, trong các hồ và cửa sông từ các điều kiện

gió, địa hình đáy và dòng chảy. Mô hình này dựa trên phương trình cân bằng tác

động sóng (hoặc phương trình cân bằng năng lượng trong trường hợp không có

dòng chảy) với các nguồn cung cấp và tiêu tán năng lượng.

Phổ sóng được xét đến trong mô hình SWAN là phổ mật độ tác động N(σ,θ)

hơn là phổ mật độ năng lượng E(σ,θ) bởi vì khi có mặt dòng chảy, mật độ tác động

được bảo toàn trong khi mật độ năng lượng thì không [70]. Các biến độc lập đó là

tần số tương đối σ và hướng sóng θ. Mật độ tác động bằng mật độ năng lượng chia

cho tần số tương đối (trong SWAN phổ này thay đổi theo không gian và thời gian).

N(σ,θ)=E(σ,θ)/σ (34)

Sự phát triển của phổ được mô tả bằng phương trình cân bằng tác động phổ.

Phương trình này viết trong hệ tọa độ Đề các [38] có dạng như sau:

S

NcNcNcy

Ncx

Nt yx

(35)

Phương trình trên mô tả sự tiến triển của phổ sóng, thành phần đầu tiên trong vế

trái biểu thị lượng thay đổi địa phương của mật độ tác động theo thời gian, thành

phần thứ hai và thứ ba mô tả sự lan truyền của phổ mật độ tác động trong không

gian địa lý (với vận tốc truyền là Cx và Cy tương ứng theo các hướng của trục x và

y), thành phần thứ tư biểu thị sự thay đổi của tần số dưới ảnh hưởng của độ sâu và

dòng chảy (với vận tốc truyền là Cσ). Thành phần thứ năm biểu thị sự khúc xạ do độ

sâu và dòng chảy. Các biểu thức đối với các tốc độ truyền được rút ra từ lý thuyết

sóng tuyến tính. Giá trị S trong vế phải của phương trình là giá trị hàm nguồn mật


36

độ năng lượng đưa ra từ các hiệu ứng tạo sóng, tiêu tán sóng và tương tác giữa các

sóng. Chi tiết hơn về mô hình Delft3D- Wave có thể xem trong Tài liệu sử dụng mô

hình [34].

Trong mô hình sóng Delft3D-Wave, các quá trình được tính đến bao gồm: sự

tạo thành sóng do gió; tiêu tán năng lượng sóng do sóng vỡ, ma sát đáy và sóng đổ;

tương tác sóng không tuyến tính, tương tác với dòng chảy

Mô hình vận chuyển trầm tích

Vận chuyển trầm tích lơ lửng được tính toán thông qua giải phương trình

khuếch tán bình lưu (advection diffusion) 3 chiều cho TTLL:

0,,,

z

c

zy

c

yx

c

xz

cww

y

vc

x

uc

t

czsysxs

s (36)

Trong các phương trình trên: c: hàm lượng TTLL (kg/m3); u, v, w: là các thành

phần vận tốc dòng chảy theo các phương x, y, z (m/s); xs, , ys, , zs, : là các hệ số

khuyếch tán rối (m2/s); sw : vận tốc lắng đọng trầm tích (m/s).

Trong phương trình trên, các thành phần dòng chảy và hệ số khuyếch tán được

lấy từ kết quả của mô hình thủy động lực. Để giải phương trình trên (phương trình

36), cần xác định các hệ số khuếch tán, tốc độ lắng đọng trầm tích và các điều kiện

biên điều kiện ban đầu của mô hình.

Điều kiện ban đầu:

Điều kiện ban đầu của mô hình vận chuyển TTLL trong mô hình Delft3d có thể

được xác định bằng một trong hai cách

- Hàm lượng TTLL ban đầu phân bố theo không gian từ kết quả của lần chạy

trước đó của mô hình (từ restart file)

- Hàm lượng TTLL ban đầu phân bố theo không gian (hoặc không đổi theo không

gian) do người dùng tạo ra

Điều kiện biên: Điều kiện biên cho mô hình vận chuyển TTLL gồm các biên mặt


37

nước, đáy và biên mở

Biên mặt nước: thông lượng qua mặt nước được cho giá trị bằng 0 (trừ trao đổi

nhiệt) :

0

z

ccw ss tại z=

Trao đổi trầm tích lơ lửng giữa cột nước và đáy được tính toán theo công thức của

Partheniades-Krone [53]:

ecrcwMSE ,, (37)

dcrcwbs ScwD ,, (38)

tz

zcc bb ,

2 (39)

Ở đây : E- dòng bùn cát do xói (kg/m2.s); M- tham số xói (do người dùng xác định)

(kg/m2.s); ecrcwS ,, - hàm xác định xói (erosion step function) :

ecrcw

ecrcwecr

cw

ecrcwS

,

,,,

,0

,1,

(40)

D- dòng bồi tích (kg/m2.s); sw : tốc độ lắng đọng trầm tích (m/s); cb-hàm lượng trầm

tích trung bình gần lớp biên đáy; dcrcwS ,, - hàm xác định bồi (deposition step

function):

dcrcw

dcrcwecr

cw

dcrcwS

,

,,,

,0

,1,

(41)

cw - ứng suất đáy lớn nhất do dòng chảy và sóng ; ec, - tiêu chuẩn ứng suất cho quá

trình xói (N/m2) ; dc, - tiêu chuẩn ứng suất cho quá trình bồi (N/m2).

Vận tốc lắng đọng trầm tích lơ lửng biến đổi mạnh theo thời gian và không gian.

Đây là yếu tố phụ thuộc vào hàm lượng TTLL, độ muối [69] và quá trình kết keo


38

(flocs) của các hạt TLLL. Nói chung tốc độ lắng đọng trầm tích tăng lên khi quá

trình kết keo diễn ra mạnh mẽ. Trong mô hình Delft3d, để mô phỏng sự ảnh hưởng

của độ muối đến tốc độ lắng đọng TTLL, thành phần vận tốc lắng đọng được chia

thành thành phần vận tốc lắng đọng trầm tích trong nước ngọt fsw , (độ muối bằng 0)

và lắng đọng trầm tích trong nước có độ muối lớn nhất max,sw :

maxmax,

maxmax

,

max

max,

0,

,

,)cos(12

cos12

SSw

SSS

Sw

S

Sw

w

s

fss

s

(42)

Trong đó: 0,sw : tốc độ lắng đọng trầm tích; max,sw : tốc độ lắng đọng trầm tích trong

trường hợp độ muối lớn nhất; fsw , : tốc độ lắng đọng trầm tích khi độ muối bằng 0 ;

S: độ muối ; Smax: độ muối lớn nhất

Hệ số khuyếch tán rối đối với trầm tích trong mô hình tương đương với hệ số

này đối với chất lỏng và được tính toán thông qua mô hình khép kín rối: fs .

Trong đó: s - hệ số xáo trộn thẳng đứng cho trầm tích; f - hệ số xáo trộn thẳng

đứng cho chất lỏng.

Điều kiện biên mở: tại các biên mở của mô hình vận chuyển TTLL trong mô

hình Delft3d, cần xác định giá trị hàm lượng TTLL. Các giá trị này có thể là hằng

số theo thời gian và độ sâu hoặc là các giá trị biến đổi theo thời gian và độ sâu trong

thời gian tính toán.

2.2.3. Thiết lập mô hình

Phạm vi miền tính của mô hình

Mô hình thuỷ động lực cho khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng sử dụng hệ

lưới cong trực giao. Phạm vi vùng tính của mô hình bao gồm các vùng nước của các

cửa sông Bạch Đằng, Cấm, Lạch Tray, Văn Úc, Thái Bình và phía ngoài các cửa

sông này mở rộng ra phía ngoài. Miền tính có kích thước khoảng 50 km theo chiều

đông bắc - tây nam và 51 km theo chiều tây bắc - đông nam, với diện tích mặt nước


39

khoảng 1500km2 được chia thành 293 x 455 điểm tính, kích thước các ô lưới biến

đổi từ 21.9 đến 320.9m (Hình 2. 8-a). Theo chiều thằng đứng, toàn bộ cột nước

được chia làm 7 lớp độ sâu theo hệ tọa độ . Lưới độ sâu được thiết lập trên cơ sở

lưới tính và bản độ địa hình của khu vực đã được số hóa (Hình 2. 8 -b).

Hình 2. 8. Lưới tính và lưới độ sâu của mô hình thủy động lực (a- lưới tính; b- lưới độ sâu)

Thời gian tính toán

Mô hình TĐL khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng được thiết lập và chạy với

thời gian là các mùa đặc trưng trong năm (mùa mưa và mùa khô) của các kịch bản

khác nhau. Trong đó hai kịch bản hiện trạng được thiết lập để hiệu chỉnh và kiểm

chứng mô hình gồm: mùa mưa (tháng 7-8-9 năm 2009); mùa khô (tháng 2- 3 năm

2009). Bước thời gian chạy của mô hình thủy động lực là 0,5 phút.

Các quá trình cơ bản được tính đến trong mô hình

Mô hình tính được lựa chọn kiểu liên kết đồng thời của các quá trình cơ bản

thủy động lực- sóng- vận chuyển TTLL (Hình 2. 7). Trong đó các yếu tố chính được

tính đến bao gồm: độ muối, nhiệt độ; ảnh hưởng của gió bề mặt; tương tác với sóng

(tính đồng thời kết hợp sóng-online coupling) và TTLL (tính đồng thời)

Điều kiện ban đầu của mô hình

Trong mô hình Delft3d, điều kiện ban đầu của mô hình có thể sử dụng từ kết

(a) (b)


40

quả tính toán của các lần chạy trước đó thông qua các restart file (Hình 2. 9, Hình 2.

10). Đối với trường hợp áp dụng cho vùng cửa sông ven biển Hải Phòng, điều kiện

ban đầu của các kịch bản hiện trạng là các kết quả tính toán từ 0h ngày 1 đến 23h

ngày 28 tháng 2 (mùa khô) và 0h ngày 1 đến 23h ngày 31 tháng 7 (mùa mưa).

Hình 2. 9. Ví dụ điều kiện ban đầu cho kịch bản tính mùa khô (a- mực nước; b- độ muối tầng mặt; c- nhiệt độ tầng mặt; d- hàm lượng TSS tầng mặt)

Điều kiện biên

Mô hình có các biên mở biển và biên sông: biên mở phía biển gồm các biên phía

nam cửa Thái Bình, phía đông nam và nam đảo Cát Bà và đông nam Tuần Châu

(Hình 2. 8 –a). Các biên sông bao gồm các mặt cắt tại sông Bạch Đằng: Phà Rừng;

sông Cấm (gần cầu Cầu Bính), Lạch Tray (gần Phấn Dũng); Văn Úc (gần đò Dương

Áo); sông Thái Bình (khu vực Trấn Dương).

(a) (b)

(c) (d)


41

Hình 2. 10. Ví dụ điều kiện ban đầu cho kịch bản tính mùa mưa (a- mực nước; b- độ muối tầng mặt; c- nhiệt độ tầng mặt; d- hàm lượng TSS tầng mặt)

- Với các điều kiên biên biển, số liệu để cung cấp cho các biên mở này là kết

quả tính toán toán từ mô hình phía ngoài sau đó sử dụng phương pháp NESTHD để

tạo các file số liệu nhiệt độ, độ muối, mực nước tại các điểm biên. Đây là các số liệu

dạng chuỗi thời gian với tần suất 1h/lần.

- Đối với các biên sông, số liệu độ muối, nhiệt độ cho điều kiện biên là các đặc

trưng trung bình tháng. Lưu lượng nước sử dụng cho các điều kiện biên sông ở khu

vực nghiên cứu là các chuỗi số liệu được tính toán từ số liệu đo với tần suất 1h/lần

(Hình 2. 5). Hàm lượng TTLL cho các biên sông tại sông Cấm và Văn Úc sử dụng

chuỗi số liệu đo trung bình ngày (Hình 2. 11), các sông còn lại sử dụng các đặc trưng

trung bình: 0.05kg/m3 vào mùa khô và 0.08kg/m3 vào mùa mưa.

(a) (b)

(c) (d)


42

Điều kiện khí tượng

Trong nghiên cứu này, chỉ xét tới ảnh hưởng của gió, các yếu tố khí tượng khác

như độ ẩm, lượng mưa, bức xạ, nhiệt độ không khí không tính đến trong mô hình.

Số liệu gió đưa vào mô hình tính là các số liệu quan trắc tại Hòn Dáu trong tháng 2-

3 và tháng 7-8-9 năm 2009 với tần suất 6h/lần (Hình 2. 2).

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

thời gian (ngày)

Tss

kg/

m3 )

tháng 8 tháng 3

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

thời gian (ngày)

Tss

kg/

m3 )

tháng 8 tháng 3

Hình 2. 11. Hàm lượng TTLL tại biên sông Cấm và Văn Úc (a – sông Cấm; b- sông văn Úc)

Các tham số tính toán khác của mô hình

- Tham số nhám đáy (bottom roughness) trong nghiên cứu này lựa chọn sử

(a)

(b)


43

dụng các hệ số Manning (n) biến đổi theo không gian với giá trị 0.018-0.023 m-1/3s

(Hình 2. 12). Các hệ số manning lớn hơn ở điều kiện trầm tích đáy là vật liệu thô và

nhỏ hơn ở điều kiện trầm tích đáy là hạt mịn. Căn cứ để tính toán các hệ số này dựa

vào bản đồ phân bố trầm tích tầng mặt và Tài liệu hướng dẫn lựa chọn các hệ số

Manning [24, 56].

Hình 2. 12. Hệ số Manning (m-1/3s) cho các điểm trong miền tính của mô hình

- Các giá trị liên quan đến điều kiện rối có thể được xác định do người dùng

như là một hằng số, hoặc tham số biến đổi theo không gian hoặc tính toán với cách

tiếp cận HLES (mô phỏng xoáy lớn bình lưu - Horizontal Large Eddy Simulation).

Mô hình HLES gần đây đã được tích hợp trong hệ thống mô hình Delft3d theo lý

thuyết của Uittenbogaard [61] và được thảo luận trong nghiên cứu của Van Vossen

[64]. Trong nghiên cứu này, hệ số khuyếch tán rối và nhớt rối nền theo phương

ngang được lựa chọn là 10m2/s. Các hệ số này theo phương thẳng đứng là 10-5m2/s.

Mô hình khép kín rối 2 chiều là mô hình HLES trong Delft3d. Mô hình khép kín rối

3 chiều trong nghiên cứu này là mô hình k-є.

Tham số tính toán của mô hình trầm tích lơ lửng

- Vận tốc lắng đọng của TTLL được chọn là 0.1mm/s. Đây là giá trị vận tốc

lắng đọng trong nước ngọt ( fsw , ). Trong quá trình tính toán, vận tốc lắng đọng sw sẽ


44

tính đến cả những ảnh hưởng do độ mặn như trong phương trình 42.

- Tiêu chuẩn ứng suất cho quá trình xói của trầm tích ( ec, ) biến đổi trong

khoảng từ 0.1-1.0 N/m2 [65]). Trong nghiên cứu này sau các lần hiệu chỉnh, tiêu

chuẩn xói được lựa chọn là 0.25 N/m2.

- Tiêu chuẩn ứng suất cho quá trình bồi lắng của trầm tích ( dc, ) biến đổi trong

khoảng từ 0.005-0.25 N/m2 [65]). Trong nghiên cứu này sau các lần hiệu chỉnh, tiêu

chuẩn xói được lựa chọn là 0.1N/m2.

- Tốc độ xói trong tự nhiên đo đạc được biến đổi trong khoảng 10-5-10-3kg/m2s.

Với tỷ trọng bùn cát đáy là 2650kg/m3, tỷ trọng trầm tích lơ lửng gần lớp biên đáy

là 500kg/m3, tốc độ xói ban đầu được giả thiết là 10-3 kg/m2.s.

Mô hình sóng

Mô hình sóng trong nghiên cứu này được thiết lập chạy đồng thời (online

coupling) với mô hình thủy động lực và mô hình vận chuyển trầm tích lơ lửng. Tại

mỗi thời điểm tính toán (1h), mô hình sóng sẽ sử dụng lưới tính, trường gió, các kết

quả tính độ sâu, mực nước, dòng chảy của mô hình thủy động lực.

- điều kiện biên mở của mô hình sóng sử dụng kết quả quan trắc sóng theo thời

gian tại Bạch Long Vỹ trong năm 2009.

- Kiểu ma sát đáy trong mô hình sóng ở nghiên cứu này được lựa chọn là phổ

JONSWAP với hệ số ma sát đáy có giá trị 0.067 [34]. Mô hình B&J ([25] được lựa

chọn để tính ảnh hưởng của nước nông nơi diễn ra quá trình sóng đổ [34]. Các quá

trình và tham số cơ bản khác của mô hình sóng được tóm tắt trong Bảng 2. 1

2.2.4. Hiệu chỉnh và kiểm chứng kết quả của mô hình

Cơ sở số liệu để hiệu chỉnh mô hình

- Số liệu mực nước đo đạc với tần suất 1h/lần do Trung tâm khí tượng thủy văn

quốc gia thực hiện tại trạm Hải văn Hòn Dáu trong năm 2009.

- Số liệu đo đạc dòng chảy (được đo 2 tầng) và hàm lượng TTLL (lấy mẫu 2


45

tầng) tại vùng cửa Nam Triệu và phía ngoài khu vực Đồ Sơn vào mùa khô từ 18/3-

19/3/2009 mùa mưa từ 30/8-02/9/2009 (điểm B2, Hình 2. 13) của các đề tài liên

quan [1, 8].

Hình 2. 13. Vị trí các điểm hiệu chỉnh và trích xuất kết quả tính của mô hình

Đối với kết quả tính toán DĐMN của mô hình, sau lần hiệu chỉnh cuối kết quả

so sánh cho thấy đã có sự phù hợp cả về pha và biên độ giữa số liệu quan trắc và

tính toán (Hình 2. 14). Tính toán hệ số tương quan giữa mực nước quan trắc và tính

toán trong mùa khô và mùa mưa lần lượt là 0.96 và 0.98. Sai số bình phương trung

bình tương ứng lần lượt là 0.22m và 0.20m.


46

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

mự

c nướ

c (m

)

quan trắcmô hình

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

mự

c nướ

c (

m)

quan trắcmô hình

Hình 2. 14. So sánh số liệu đo đạc mực nước và tính toán từ mô hình tại Hòn Dáu (a- mùa khô, 04/3-23/3/2009; b- mùa mưa, 04/8-23/8/2009)

Các giá trị quan trắc dòng chảy được phân tích thành các thành phần kinh

hướng (u) và vĩ hướng (v) trước khi so sánh với các kết quả tính toán từ mô hình.

(a)

(b)


47

Sau lần hiệu chỉnh cuối cùng, các kết quả so sánh cho thấy giữa quan trắc và tính

toán dòng chảy ở khu vực này có sự phù hợp (Hình 2. 15 và Hình 2. 16).

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

8:00

9:00

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

thời gian (giờ)

thà

nh

phầ

n vậ

n tố

c V

(m/s

)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

mự

c nướ

c (

m)

quan trắc- tầng đáy mô hình-tầng mặtmô hình - tầng 2 mô hình - tầng 3mô hình - tầng 4 mô hình - tầng 5 mô hình - tầng 6 mô hình - tầng đáymực nước

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0

0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

8:00

9:00

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

thời gian (giờ)

thà

nh

phầ

n vậ

n tố

c V

(m/s

)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

mự

c nướ

c (

m)


Hình 2. 15. So sánh kết quả quan trắc dòng chảy và tính toán từ mô hình tại trạm B2 (18/3-19/3/2009; a- thành phần vận tốc U; b- thành phần vận tốc V)

(a)

(b)


48

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

10:0

0

13:0

0

16:0

0

19:0

0

22:0

0

1:00

4:00

7:00

10:0

0

13:0

0

16:0

0

19:0

0

22:0

0

1:00

4:00

7:00

10:0

0

13:0

0

16:0

0

19:0

0

22:0

0

1:00

4:00

7:00

10:0

0

thời gian (giờ)

thà

nh

phầ

n vậ

n tố

c U

(m/s

)

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

mự

c nướ

c (

m)


-0.9

-0.7

-0.5

-0.3

-0.1

0.1

0.3

0.5

0.7

10:0

0

13:0

0

16:0

0

19:0

0

22:0

0

1:00

4:00

7:00

10:0

0

13:0

0

16:0

0

19:0

0

22:0

0

1:00

4:00

7:00

10:0

0

13:0

0

16:0

0

19:0

0

22:0

0

1:00

4:00

7:00

10:0

0

thời gian (giờ)

thà

nh

phầ

n vậ

n tố

c V

(m/s

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

mự

c nướ

c (

m)

quan trắc- tầng đáy mô hình-tầng mặt mô hình - tầng 2

mô hình - tầng 3 mô hình - tầng 4 mô hình - tầng 5

mô hình - tầng 6 mô hình - tầng đáy mực nước

Hình 2. 16. So sánh kết quả quan trắc dòng chảy và tính toán từ mô hình tại trạm Do Son (31/8-02/9/2009; a- thành phần vận tốc U; b- thành phần vận tốc V)

(a)

(b)


49

Kết quả so sánh tính toán hàm lượng TTLL từ mô hình với số liệu quan trắc

(Hình 2. 17) cho thấy mặc dù còn chưa thực sự trùng khít giữa hai chuỗi số liệu trên

nhưng ở đây cũng có sự phù hợp nhất định giữa hàm lượng TTLL tính toán và quan

trắc cũng như sự phù hợp của các chuỗi số liệu này với biến đổi của mực nước trong

thời gian phân tích.

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

10:0

0

13:0

0

16:0

0

19:0

0

22:0

0

1:00

4:00

7:00

10:0

0

thời gian (giờ)

TSS

(kg

/m3 )

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

mự

c nước

(m

)

mô hình-mặt mô hình-tầng 2 mô hình-tầng 3 mô hình-tầng 4

mô hình-tầng 5 mô hình-tầng 6 mô hình-tầng đáy Quan trắc-mặt

quan trắc-đáy mực nước

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

10:0

0

13:0

0

16:0

0

19:0

0

22:0

0

1:00

4:00

7:00

10:0

0

13:0

0

16:0

0

19:0

0

22:0

0

1:00

4:00

7:00

10:0

0

13:0

0

16:0

0

19:0

0

22:0

0

1:00

4:00

7:00

thời gian (giờ)

TSS (kg/m

3)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mự

c nướ

c (m

)

mô hình-mặt mô hình-tầng 2 mô hình-tầng 3mô hình-tầng 4 mô hình-tầng 5 mô hình-tầng 6mô hình-tầng đáy Quan trắc-mặt quan trắc-đáymực nước

Hình 2. 17. So sánh kết quả quan trắc hàm lượng TTLL và tính toán từ mô hình

(a- tại trạm B2, 18/3-19/3/2009; a- tại trạm Do Son 31/8-02/9/2009)

(b)

(a)


50

Bảng 2. 1. Tóm tắt các thông số của mô hình cho hiện tại (kịch bản 1-2)

Module Thông số Giá trị

Số điểm tính M=293, N=455

x, y 21.9-320.9m

Số tầng 7(hệ tọa độ 13-15%/ lớp) Bước thời gian 30 giây Ngưỡng giữa khô và ướt (dry/wet) 0.1 m Hệ số nhám Manning Biến đổi theo không gian Hệ số nhớt theo phương ngang 10.0m2/s Hệ số khuyếch tán theo phương ngang 10.0m2/s Hệ số nhớt theo phương đứng 1.0 x 10-5m2/s Hệ số khuyếch tán theo phương đứng 1.0 x 10-5m2/s Mô hình rối 2 chiều HLES Mô hình khép kín rối 3 chiều k-e turbulence closure Sơ đồ bình lưu Cyclic method

Thủy động lực

chuẩn hóa hệ tọa độ On

Hdy(ngưỡng khô và ướt) 0.1 Kiểu ma sát đáy JONSWAP Liên kết với mô hình thủy động lực Use and don’t extend Đô sâu gây ra sóng đổ (mô hình B&J) Bettjes & Janssen (1978) Hệ số Alfa 1.0 Hệ só Gamma 0.73

Sóng

Kích hoạt các quá trình Wind growth, whitecapping

Tỷ trọng trầm tích đáy 2650kg/m3 Tỷ trọng trầm tích lơ lửng sát đáy 500kg/m3

Tốc độ lắng đọng trầm tích fsw , 0.1mm/s

Tiêu chuẩn ứng suất xói ec, 0.25N/m2

Tiêu chuẩn ứng suất bồi dc, 0.1N/m2

Vận chuyển TTLL

Tốc độ xói M 10-3 kg/m2s

2.2.5. Các kịch bản tính toán

Để đánh giá đặc điểm vận chuyển TTLL cho vùng cửa sông ven biển Hải Phòng,

các kịch bản tính toán khác nhau đã được thiết lập (Bảng 2. 2). Các nhóm kịch bản

tính toán bao gồm:


51

- Các kịch bản hiện trạng với điều kiện thực của tháng 2-3 và tháng 7-8-9 năm

2009, có tính đến tất cả các yếu tố như thủy triều, sóng, gió, nhiệt, muối và ảnh

hưởng của sông.

- Kịch bản đánh giá ảnh hưởng do thủy triều: thiết lập như các kịch bản hiện

trạng nhưng không có DĐMN.

Bảng 2. 2. Các kịch bản tính toán khác nhau của mô hình

Yếu tố Kịch bản mùa

Sông thủy triều gió sóng

Ghi chú

1 khô + + + +

2 mưa + + + + Kịch bản hiện trạng

3 khô + x + +

4 mưa + x + +

Ảnh hưởng của thủy

triều

5 khô + + x x

6 mưa + + x x

7-9 khô + + +* x

10-12 mưa + + +* x

Ảnh hưởng của gió

13 khô + x +* +

14 mưa + x +* +

Ảnh hưởng của sóng

và gió

Ghi chú: +*: gió hướng NE, E và SE với vận tốc gió trung bình 4.5m/s

- Kịch bản đánh giá ảnh hưởng của gió, 2 nhóm kịch bản: thiết lập như các kịch

bản hiện trạng nhưng không có gió-sóng, thiết lập như các kịch bản hiện trạng với

gió vận tốc trung bình và hướng không đổi (NE, E, SE).

- Kịch bản đánh giá ảnh hưởng của gió kết hợp với sóng: thiết lập như các kịch

bản hiện trạng với điều kiện sóng và gió trung bình và hướng không đổi (NE, E,

SE).


52

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3. 1. Thủy động lực

Điều kiện thủy động lực ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng chịu tác động

tổng hợp của các yếu tố như dao động mực nước, trường gió, sóng và các khối nước

sông đưa ra. Trong các yếu tố trên, những biến động của trường gió và tải lượng

nước sông đã gây ra sự biến đổi của trường dòng chảy theo mùa.

3.1.1. Biến động theo không gian

Mùa khô

Dòng chảy tổng hợp vào mùa khô ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng biến

động mạnh theo pha dao động của mực nước triều. Trong pha triều lên, trường dòng

chảy có hướng từ biển vào phía trong các sông. Ở phía ngoài, hướng dòng chảy chủ

yếu là đông nam- tây bắc (Hình 3. 1). Trong pha triều này, các khối nước đi từ phía

vịnh Hạ Long vào vùng ven bờ phía tây đảo Cát Bà. Vận tốc dòng chảy ở khu vực

nghiên cứu trong pha triều này phổ biến trong khoảng 0-2-0.5m/s. Một số khu vực

có vận tốc dòng chảy lớn hơn (0.7-1.0m/s) như ở cửa Lạch Huyện, phía trong cửa

Nam Triệu, sông Bạch Đằng và Cấm (Hình 3. 1).

Trong pha triều xuống, do có sự kết hợp với các khối nước sông nên vận tốc

dòng chảy lớn hơn (đặc biệt là các lớp nước trên mặt) so với pha triều lên. Vận tốc

dòng chảy ở pha triều này phổ biến dao động trong khoảng 0.3-0.7m/s (Hình 3. 2).

Hướng dòng chảy trong pha triều này chủ yếu định hướng theo hướng từ bờ ra phía

ngoài (tây bắc- đông nam)

Ở thời kỳ nước lớn, vận tốc dòng chảy khá nhỏ (đặc biệt là phía ngoài các cửa

sông), sự ảnh hưởng của khối nước sông vào thời điểm này rất hạn chế nên khối

nước biển xâm nhập sâu hơn vào phía trong các cửa sông. Đáng chú ý là thời điểm

nước lớn, vẫn xuất hiện dòng chảy ở phía trong các cửa sông với vận tốc khoảng

0.1-0.3m/s trong khi phía ngoài biển vận tốc dòng chảy rất nhỏ (Hình A. 1, Phụ lục

A). Trường dòng chảy chỉ đạt giá trị nhỏ nhất sau thời điểm nước lớn khoảng 1-2h.


53

Trong thời điểm nước ròng của mùa khô, trường dòng chảy khu vực ven biển

Hải Phòng có vận tốc khá nhỏ và phân tán mạnh về vận tốc và hướng chảy. Cũng

do tải lượng nước của các sông nhỏ nên thời gian dừng chảy vào thời điểm nước

ròng ngắn hơn, trường dòng chảy nhanh chóng chuyển trạng thái từ dừng chảy

thành chảy lên (Hình A. 2, Phụ lục A).

Sự biến động của trường dòng chảy ở khu vực nghiên cứu trong mùa khô theo

độ sâu là không lớn, sự phân tầng dòng chảy xảy ra rõ rệt hơn ở các pha triều lên và

triều xuống (Hình 3. 1 và Hình 3. 2). Trong khi đó vào các thời điểm nước lớn hoặc

nước ròng, chênh lệch dòng chảy giữa các tầng là khá nhỏ (Hình A. 1, Hình A2).

Trong những ngày triều kém của mùa khô, xu hướng biến động của trường

dòng chảy tổng hợp ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng cũng tương tự như trong

những ngày triều cường nhưng giá trị vận tốc dòng chảy cực đại nhỏ hơn nhiều so

với những ngày triều cường (Hình A. 3, Hình A. 4, Phụ lục A). Trường dòng chảy

trong những ngày triều kém phân bố đều hơn, ít xuất hiện những khu vực có vận tốc

quá lớn so với khu vực khác.

Do độ sâu nhỏ lên sự phân tầng về giá trị vận tốc và hướng dòng chảy không

lớn. Vận tốc dòng chảy theo cáo tầng khác nhau khá đồng nhất ở vùng phía trong

gần các cửa sông và có chênh lệch tương đối lớn ở các vùng nước sâu phía ngoài.

Hướng dòng chảy theo độ sâu ít thay đổi trong pha triều lên hoặc xuống nhưng phân

hóa mạnh ở các thời điểm quanh khoảng thời gian mực nước đạt cực trị.

Mùa mưa

Vào mùa mưa, mặc dù lưu lượng nước sông đưa ra lớn hơn mùa khô lớn, nhưng

do ảnh hưởng của trường gió nên dòng chảy từ biển hướng vào phía các cửa sông

vận có giá trị khá lớn. Trong pha triều này, hướng dòng chảy chủ yếu là đông nam-

tây bắc với giá trị vận tốc biến đổi từ 0,2-0,7m/s. Một số khu vực có vận tốc dừng

chảy lớn hơn như Lạch Huyện cửa Nam Triệu và cửa Bạch Đằng, Cấm (Hình 3. 3).

So với mùa khô, sự kết hợp giữa dòng chảy sông và dòng triều được thể hiện rõ

nét vào pha triều xuống tạo ra dòng chảy tổng hợp với vận tốc khá lớn so với các


54

pha triều khác. Hướng dòng chảy trong trường hợp này định hướng theo hướng của

các các của sông ra phía biển, và chủ yếu là hướng đông nam và nam. Giá trị vận

tốc dòng chảy biến đổi trong khoảng từ 0,4-1.0m/s. Một số nơi do lòng dẫn hẹp như

khu vực cửa Lạch Huyện, cửa Nam Triệu vận tốc dòng chảy tầng mặt có thể đạt đến

giá trị trên 1,0m/s (Hình 3. 4).

Vào thời điểm nước lớn của mùa mưa, cũng tương tự như trong mùa khô vẫn

thấy xuất hiện dòng chảy hướng vào sâu các sông với giá trị vận tốc khoảng 0.1-

0.4m/s trong khi ở các khu vực phía ngoài có dòng chảy khá nhỏ (Hình A. 5). Sau

thời điểm nước lớn khoảng 1-2 giờ, giá trị vận tốc dòng chảy nhỏ nhất và đổi hướng

chảy xuống. Trường dòng chảy cuối pha triều lên tăng từ phía ngoài vào trong các

cửa sông, trong khi đầu pha triều xuống lại có xu hướng giảm dần từ phía trong các

cửa sông ra phía ngoài biển.

Ở thời điểm nước ròng, khối nước từ sông có điều kiện phát triển mạnh mẽ ra

phía biển, nhưng do địa hình khu vực bị phân hóa mạnh khi mực nước xuống thấp

nên trường dòng chảy vào mùa mưa ở thời điểm nước dòng khá phân tán cả về

hướng và các giá trị vận tốc. Một số khu vực vẫn có vận tốc dòng chảy lớn như phía

trong các sông, khu vực cửa nam Triệu, Lạch Huyện (Hình A. 6, Phụ lục A)

Trong những ngày triều kém của mùa mưa, biến động của trường dòng chảy

tổng hợp theo các pha dao động mực nước cũng tương tự như trong những ngày

triều cường nhưng giá trị vận tốc dòng chảy cực đại ở khu vực phía trong các cửa

sông thường có giá trị nhỏ hơn nhiều (30-60%) so với những ngày triều cường.

Cũng tương tự như trong mùa khô, phân bố theo không gian của trường dòng chảy

vào những ngày triều kém trở lên đồng nhất hơn, chênh lệch giá trị vận tốc ở một số

khu vực có giá trị cục bộ lớn so với nhưng khu vực còn lại nhỏ hơn so với những

ngày triều cường. Vào pha triều lên trường dòng chảy hướng vào các cửa sông có

giá trị rất nhỏ (dưới 0.2m/s) so với thời điểm đó trong ngày triều cường (Hình A. 7).

Trong khi đó vào thời điểm nước lớn của ngày triều kém, dòng chảy hướng ra phía

ngoài vẫn có giá trị khá lớn (khoảng 0.1-0.3m/s) ở phía ngoài biển (Hình A. 8).


55

Hình 3. 1. Trường dòng chảy vùng cửa sông ven biển Hải Phòng giữa pha triều lên – mùa khô

(Đơn vị: m/s. Trong kỳ triều cường-18h, 19/3/2009; H=2.1m; a- tầng mặt; b- tầng đáy)

(a)

(b)


56

Hình 3. 2. Trường dòng chảy vùng cửa sông ven biển Hải Phòng giữa pha triều xuống – mùa khô (Đơn vị: m/s. Trong kỳ triều cường-7h, 20/3/2009; H=1.3m; a- tầng mặt; b- tầng đáy)

(a)

(b)


57

Hình 3. 3. Trường dòng chảy vùng cửa sông ven biển Hải Phòng giữa pha triều lên – mùa mưa (Đơn vị: m/s. Trong kỳ triều cường-12h, 19/8/2009; H=2.5m; a- tầng mặt; b- tầng đáy)

(a)

(b)


58

Hình 3. 4. Trường dòng chảy vùng cửa sông ven biển Hải Phòng giữa pha triều xuống – mùa mưa (Đơn vị: m/s. Trong kỳ triều cường-23h, 19/8/2009; H=1.6m; a- tầng mặt; b- tầng đáy)

(a)

(b)


59

Sự phân tầng của các trường dòng chảy theo pha dao động của mực nước trong

mùa mưa ở khu vực nghiên cứu thể hiện rõ rệt hơn so với mùa khô. Trong mùa

mưa, sự phân tầng của dòng chảy (dù không lớn) không chỉ thể hiện rõ rệt ở các

thời điểm triều lên, triều xuống (Hình 3. 3, Hình 3. 4) mà cả trong các trường hợp

mực nước đạt giá trị cực trị (Hình A. 5, Hình A. 6, Phụ lục A). Sự phân tầng cũng

tăng dần từ vùng cửa sông ra khu vùng biển phía ngoài nơi có độ sâu lớn hơn.

3.1.2. Biến động theo thời gian

Để đánh giá biến động theo thời gian của giá trị vận tốc dòng chảy ở khu vực

nghiên cứu, kết quả tính toán của mô hình tại một số điểm đã được phân tích đánh

giá trong tương quan với DĐMN. Các khu vực đó bao gồm khu vực cửa Nam Triệu,

tây nam Cát Hải, phía ngoài cửa Lạch Huyện, phía tây nam đảo Cát Bà và phía

ngoài vùng biển Đồ Sơn (Hình 2. 13)

Các kết quả phân tích cho thấy biến động của giá trị vận tốc dòng chảy ở các

khu vực khác nhau trong vùng nghiên cứu đều phụ thuộc chặt chẽ vào DĐMN triều.

Trong một chu kỳ triều thường xuất hiện bốn cực trị vận tốc dòng chảy: hai cực đại

và hai cực tiểu. Cực đại dòng chảy xuất hiện trong nửa cuối của pha triều lên lớn

hơn cực trị dòng chảy ở nửa cuối pha triều xuống. Độ lớn dòng chảy và chênh lệch

giữa các tầng ở khu vực này cũng thường có giá trị lớn hơn ở những ngày triều

cường và nhỏ hơn vào những ngày triều kém (xem các Hình 3. 5 đến Hình 3. 12).

Tuy nhiên sự biến động theo thời gian của dòng chảy ở mỗi khu vực lại có những

đặc trưng riêng:


60

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

vận

tốc

(m

/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mự

c nướ

c (m

)

tầng mặt tầng 2 tầng 3 tầng 4 tầng 5 tầng 6 tầng đáy mực nước

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

vận

tốc

(m

/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

mự

c nướ

c (m

)


Hình 3. 5. Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực phía trong cửa Nam Triệu (H1) (a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

- Tại khu vực phía trong cửa Nam Triệu (H1, Hình 2. 13) do lòng dẫn khá hẹp

nên vận tốc dòng chảy khá lớn. Trong mùa khô, tại một số thời điểm vận tốc dòng

chảy có thể đạt giá trị 1m/s và phổ biến trong khoảng 0.4-0.8m/s; vào những ngày

triều kém vận tốc dòng chảy ở đây không vượi quá 0.65m/s (Hình 3. 5). Vào mùa

mưa vận tốc dòng chảy có giá trị lớn hơn mùa khô và thường dao động trong

khoảng 0.4-0.9m/s và dưới 0.5m/s vào những ngày triều kém. Ở khu vực này, sự

(b)

(a)


61

phân tầng giá trị vận tốc dòng chảy giữa tầng mặt và đáy trong mùa khô phổ biến

dưới 0.2m/s nhưng vào mùa mưa (đặc biệt là những ngày triều cường) sự chênh

lệch này thường lớn hơn 0.3m/s. Khoảng thời gian vận tốc dòng chảy lớn và nhỏ

vào mùa khô ở khu vực này khá cân bằng nhưng trong mùa mưa thời gian dòng

chảy có vận tốc lớn vào kỳ triều xuống khá dài (đến gần thời điểm nước dòng), đây

là kết quả thể hiện ảnh hưởng của các khối nước sông vào mùa mưa ở khu vực này

(Hình 3. 5-b).

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

vận

tốc

(m

/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mự

c nướ

c (m

)


0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

vận

tốc

(m

/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

mự

c nướ

c (m

)


Hình 3. 6. Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực phía tây đảo Cát Hải (H2) (a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

(b)

(a)


62

- Tại khu vực phía ngoài cửa Nam Triệu (phía tây Cát Hải, H2, Hình 3. 6), biến

đổi của vận tốc dòng chảy theo thời gian cũng có những diễn biến tương tự như khu

vực phía trong cửa Nam Triệu. Tuy nhiên vận tốc dòng chảy cả trong mùa khô và

mùa mưa ở khu vực này đều lớn hơn so với so với khu vực gần cửa sông. Thời gian

dòng chảy có vận tốc lớn trong pha triều xuống vào mùa mưa vẫn lớn hơn so với

thời gian đó của pha triều lên nhưng không quá lệch như ở khu vực phía trong cửa

Nam Triệu (Hình 3. 6). Vận tốc dòng chảy cực đại trong pha triều xuống ở khu vực

này cả trong mùa mưa và khô đều lớn hơn nhiều so với dòng chảy cực đại trong pha

triều lên: khoảng 0.1-0.3m/s (mùa khô) và 0-0.1-0.5m/s (mùa mưa).

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

vận

tốc

(m

/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mự

c nướ

c (m

)


0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

vận tốc

(m

/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mực

nước

(m)


Hình 3. 7. Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực phía tây nam đảo Cát Hải (H3) (a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

(a)

(b)


63

- Ở khu vực tây nam đảo Cát Hải (H3, Hình 3. 7), biến đổi của vận tốc dòng

chảy theo thời gian cũng như tại các vị trí trước đã xét. Vào mùa khô vận tốc dòng

chảy ở đây thường có giá trị thấp hơn so với khu vực phía tây đảo Cát Hải và biến

động chủ yếu trong khoảng 0.4-0.7m/s (Hình 3. 7-a). Vào mùa mưa biến động dòng

chảy theo thời gian ở khu vực này cũng giống như phía trong của Nam Triệu và tây

đảo Cát Hải nhưng vận tốc dòng chảy cực đại trong những ngày triều cường vào

pha triều xuống nhỏ hơn phía trong của Nam Triệu. Dòng chảy cực đại trong pha

triều xuống có thể lên tới trên 0.7-0.8m/s, trong khi cực đại dòng chảy trong pha

triều lên chỉ đạt 0.3-0.5m/s (Hình 3. 7-b).

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

vận tốc

(m

/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mực

nước

(m)


0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

vận

tốc

(m

/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0mự

c nướ

c (m

)tầng mặt tầng 2 tầng 3 tầng 4 tầng 5 tầng 6 tầng đáy mực nước

Hình 3. 8. Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực phía nam đảo Cát Hải (H4) (a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

(a)

(b)


64

- Tại khu vực ven bờ phía nam đảo Cát Hải (H4, Hình 3. 8), mặc dù có phần

giống xu hướng biến động của dòng chảy theo thời gian ở các khu vực đã xét trước

đó nhưng vận tốc dòng chảy cực đại ở khu vực này vào mùa khô thường nhỏ hơn ở

khu vực tây nam sát bờ Cát Hải với giá trị phổ biển 0.2-0.4m/s. Tuy nhiên vào mùa

mưa ở khu vực này, vận tốc dòng chảy cực đại thường có giá trị khá lớn (đặc biệt là

vào các ngày triều cường) với giá trị khoảng 0.8-1.0m/s. Vận tốc dòng chảy cực đại

trong pha triều lên cũng chỉ đạt giá trị 0.2-0.5m/s (Hình 3. 8).

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

vận

tốc

(m

/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mự

c nướ

c (m

)


0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

vận

tốc

(m

/s)

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mự

c nướ

c (m

)


Hình 3. 9. Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực phía ngoài cửa Lạch Huyện (H5) (a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

(a)

(b)


65

- Ở khu vực phía ngoài cửa Lạch Huyện (điểm H5, Hình 3. 9) là nơi chịu ảnh

hưởng yếu của các khối nước sông đưa nhưng biến động vấn tốc dòng chảy theo

thời gian cả trong mùa khô và mùa mưa đều không có sự khác biệt so với những

điểm đã xét trước đó. Vận tốc dòng chảy cực đại ở khu vực này vào mùa khô phổ

biến dao động trong khoảng 0.5-0.8m/s. Trong khi giá trị đó vào mùa mưa lên tới

0.8-1.2m/s (Hình 3. 9).Các cực đại dòng chảy trong pha triều lên khá nhỏ (0.3-

0.5m/s).

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

vận

tốc

(m

/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mự

c nướ

c (m

)


0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

vận

tốc

(m

/s)

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mự

c nướ

c (m

)


Hình 3. 10. Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực phía tây nam Cát Bà (H6) (a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

(a)

(b)


66

- Tại khu vực ven bờ phía tây nam đảo Cát Bà (H6), biến động vận tốc dòng

chảy trong mùa khô phổ biến dao động trong khoảng 0.4-0.6m/s và dòng chảy cực

đại trong pha triều xuống thường có giá trị lớn hơn cực đại trong pha triều lên

khoảng 0.2m/s. Vào mùa mưa, vận tốc dòng chảy cực đại ở khu vực này cũng có

giá trị khá lớn và biến đổi từ 0.6-1.0m/s, trong đó dòng chảy vào pha triều xuống

thường có giá trị lớn hơn 0.6m/s (vào những ngày triều cường) và dòng chảy cực

đại trong pha triều lên chỉ đạt đạt giá trị nhỏ hơn 0.5m/s. Điều đó thể hiện sự ảnh

hưởng của các khối nước sông đến khu vực này vào những ngày triều cường của

mùa mưa (Hình 3. 10).

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

vận tốc

(m

/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mực

nước

(m)


0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

vận

tốc

(m

/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0mự

c nướ

c (m

)tầng mặt tầng 2 tầng 3 tầng 4 tầng 5 tầng 6 tầng đáy mực nước

Hình 3. 11. Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực phía nam Cát Hải (H7) (a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

(a)

(b)


67

- Tại vùng nước giữa Đồ Sơn - Cát Hải, Cát Bà (điểm H7), biến động của vận

tốc dòng chảy theo thời gian vẫn thể hiện những ảnh hưởng của các khối nước sông

qua cửa Nam Triệu và cửa Lạch Tray. Trong mùa khô do ảnh hưởng của các khối

nước sông đưa ra tới vùng này yếu nên vận tốc dòng chảy cực đại trong pha triều

lên và triều xuống khá cân bằng và biến đổi chủ yếu trong khoảng 0.2-0.4m/s. Tuy

nhiên vào mùa mưa, vận tốc dòng chảy cực đại ở khu vực này vào pha triều xuống

có thể lên tới 0.6-0.9m/s và chênh lệch khá lớn so với dòng chảy cực đại trong pha

triều lên (khoảng 0.3-0.4m/s). Cũng ở khu vực này, sự phân tầng giá trị vận tốc

dòng chảy khá mạnh (chênh lệch giữa vận tốc tầng mặt và tầng đáy có thể lên tới

0.7-0.8m/s vào những ngày triều cường) đặc biệt là vào mùa mưa (Hình 3. 11-b).

0.0

0.1

0.2

0.3

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

vận tốc

(m

/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mực

nước

(m)


0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

vận tốc

(m

/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mực

nước

(m)


Hình 3. 12. Biến động vận tốc dòng chảy và mực nước khu vực ven bờ Đồ Sơn (H8) (a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

(b)

(a)


68

- Tại khu vực ven bờ Đồ Sơn (điểm H8), biến động vận tốc dòng chảy theo thời

gian trong mùa mưa và mùa khô có xu hướng tương tự như ở khu vực giữa nhưng

do địa hình khá nông nên vận tốc dòng chảy cực đại ở khu vực này cả trong mùa

mưa và mùa khô đều khá nhỏ so với các khu vực khác. Vận tốc dòng chảy cực đại

trong mùa khô chỉ dao động trong khoảng 0.15-0.2m/s và khoảng 0.2-0.35m/s trong

mùa mưa (Hình 3. 12).

Nhận xét biến động dòng chảy theo thời gian:

- Biến động theo thời gian của vận tốc dòng chảy vùng ven biển Hải Phòng phụ

thuộc khá chặt chẽ vào thủy triều. Dòng chảy thường có giá trị lớn và biến động

mạnh vào những ngày triều cường. Độ lớn dòng chảy cực đại trong pha triều xuống

thường lớn hơn trong pha triều lên. Vận tốc dòng chảy cực tiểu xuất hiện sau thời

điểm mực nước đạt cực trị khoảng 1-2 giờ, trong đó cực tiểu dòng chảy ở thời kỳ

nước lớn thường nhỏ hơn cực tiểu dòng chảy vào thời kỳ nước ròng.

- Sự phân tầng về giá trị vận tốc dòng chảy tăng dần từ khu vực cửa sông (nơi có độ

sâu nhỏ) ra khu vực phía ngoài. Ở mỗi vị trí, sự phân tầng diễn ra mạnh mẽ hơn vào

những ngày triều cường và các thời điểm triều lên hoặc triều xuống.

- Vào mùa mưa, chênh lệch độ lớn dòng chảy cực đại giữa pha triều xuống và pha

triều lên thường có giá trị lớn hơn sự chênh lệch đó trong mùa khô. Vận tốc dòng

chảy cực đại trong mùa mưa cũng thường có giá trị lớn hơn vận tốc dòng chảy cực

đại trong mùa khô. Số giờ dòng chảy có giá trị vận tốc lớn trong mưa cũng lớn hơn

so với mùa khô.

- Khoảng thời gian (số giờ) vận tốc dòng chảy có giá trị lớn ở các vị trí gần cửa

sông khá lớn (đỉnh cực trị có dạng tù) so với khoảng thời gian vận tốc dòng chảy có

giá trị nhỏ (chân cực trị có dạng nhọn). Trong khi đó tại các khu vực phía ngoài thời

gian dòng chảy có giá trị nhỏ và giá trị lớn tương đối cân bằng.


69

3. 2. Vận chuyển trầm tích lơ lửng

3.2.1. Theo không gian

Mùa khô

Đặc điểm vận chuyển và lan truyền của TTLL có liên quan chặt chẽ đến chế độ

thủy động lực và nguồn cung cấp trầm tích. Vào mùa khô hàm lượng TTLL của các

sông Hải Phòng thường có giá trị không lớn hơn 0.12kg/m3. Tuy nhiên giữa các

sông khác nhau cũng có sự phân tán lớn, một số sông có hàm lượng trầm tích cao

hơn các sông còn lại như sông Cấm và Văn Úc. Cũng trong mùa khô, do tải lượng

nước từ sông đưa ra khá nhỏ nên phạm vi phát tán của TTLL ra vùng biển phía

ngoài cũng rất hạn chế.

Trong pha triều lên trường dòng chảy có hướng từ phía biển vào các cửa sông

vì vậy vùng có hàm lượng TTLL cao bị đẩy dần về phía lục địa. Ảnh hưởng của

vùng nước có hàm lượng TTLL cao (khoảng 0.07kg/m3) chỉ ở sát phía ngoài cửa

Lạch Tray và phía trong cửa Nam Triệu (Hình 3. 13- a,b). Các khu vực khác hàm

lượng TTLL có giá trị khá nhỏ.

Trong pha triều xuống, các khối nước từ sông hướng ra biển có điều kiện phát

triển mạnh hơn nên dòng TTLL phát triển ra phía biển nhiều hơn. Tuy nhiên do lưu

lưu lượng nước trong mùa khô khá nhỏ nên sự chênh lệch phạm vi của vùng nước

có hàm lượng TTLL cao trong pha triều lên và triều xuống vào mùa khô là không

lớn (Hình 3. 13- c, d). Đáng chú ý là hàm lượng TTLL trong pha triều xuống có giá

trị khá nhỏ so với pha triều lên, có thể do TTLL trong pha triều lên chủ yếu là do

xói đáy dưới tác dụng của dòng triều chứ không phải do từ sông đưa ra.

Sự xâm nhập của các khối nước biển mạnh nhất vào thời điểm nước lớn. Trong

pha triều này, diễn biến lan truyền của TTLL tiếp tục xu hướng của pha triều lên,

đẩy các khối nước sông vào sát phía lục địa. Sự phát tán tán của TTLL từ các sông

ra vùng ven biển bị hạn chế nhất và chỉ còn thấy xuất hiện phía sâu trong các sông

(Hình 3. 13-e, f).

Trong thời điểm nước ròng, các khối nước sông cũng như dòng TTLL từ lục


70

địa có điều kiện phát triển mạnh nhất ra phía ngoài, đặc biệt là phía cửa Nam Triệu,

cửa Lạch Tray (Hình 3. 13- g,h) và ven bờ phía tây nam đảo Cát Hải. Tuy nhiên,

lưu lượng nước sông trong mùa khô hạn chế nên phạm vi phát tán của TTLL cũng

chỉ dừng lại ở khu vực phía tây Cát Hải. Hàm lượng TTLL ở khu vực phía ngoài

cửa Lạch Huyện trong pha triều này vào mùa khô cũng có giá trị khá nhỏ (dưới

0.01kg/m3, Hình 3. 13- g,h).

Vào những ngày triều kém của mùa khô, xu hướng biến động của TTLL qua

các pha triều về cơ bản cũng giống như những ngày nước cường. Tuy nhiên nó cũng

có những đặc điểm riêng. Vào thời điểm triều lên, sự xâm nhập của nước biển vào

phía trong các cửa sông bị hạn chế hơn so với những ngày triều cường, làm cho

TTLL có điều kiện phát triển ra phía ngoài hơn ở thời điểm này (Hình 3. 13-a,b và

Hình A. 9-a). Vào thời điểm nước lớn vào ngày triều kém, TTLL vẫn gây ra đục

nước ở vùng biển phía ngoài cửa Nam Triệu, tây nam đảo Cát Hải và phía ngoài cửa

Lạch Tray (Hình 3. 13-e, f và Hình A. 9-c, Phụ lục A). Trong thời kỳ nước ròng của

ngày triều kém, TTLL từ các sông đưa ra bị giảm nhẹ khả năng phát tán ra phía

ngoài so với những ngày triều cường (Hình 3. 13-g, h và Hình A. 9-d, Phụ lục A).

Mùa mưa

Trong mùa mưa, xu thế biến động TTLL theo pha triều cũng tương tự như mùa

khô nhưng tải lượng nước từ các sông đưa ra lớn hơn nên sự phát tán của TTLL từ

lục địa ra phía ngoài cũng mạnh mẽ hơn.

Trong pha triều lên, khối nước với hàm lượng TTLL (lớn hơn 0.1kg/m3) bị dồn

lại ở khu vực phía tây nam đảo Cát Hải- ven bờ Lạch Tray và một phần khu vực cửa

Lạch Huyện. Ở phía ngoài xa hơn, hàm lượng TTLL giảm dần (Hình 3. 14-a,b).

Ở pha triều xuống của mùa mưa, dòng bùn cát lơ lửng từ sông có điều kiện

phát triển ra phía ngoài, ảnh hưởng đến một phần khu vực ven bờ đảo Cát Bà và bãi

biển Đồ Sơn với giá trị hàm lượng TTLL khoảng dưới 0.03kg/m3 (Hình 3. 14-c,d).

Vào thời điểm nước lớn của mùa mưa, sự xâm nhập của các khối nước biển đã

đẩy vùng nước có hàm lượng TTLL cao vào sát phía trong cửa Nam Triệu và Lạch


71

Tray. Ở khu vực phía ngoài hàm lượng TTLL chỉ có giá trị khoảng 0.01-0.003kg/m3

(Hình 3. 14-e,f).

Trong thời điểm nước ròng của mùa mưa, các khối nước sông với hàm lượng

TTLL cao có điều kiện phát triển mạnh ra phía ngoài làm cho vùng nước phía nam

và tây nam Cát Hải và phía bắc Đồ Sơn có đục khá cao với hàm lượng TTLL có thể

lên tới trên 0.1kg/m3 (Hình 3. 14-g,h). Tuy nhiên vùng nước ven bờ phía tây nam

Cát Bà và khu vực phía ngoài cửa Lạch Huyện hàm lượng TTLL vẫn có giá trị

không vượt quá 0.04kg/m3 (Hình 3. 14-g, h).

Vào những ngày triều kém của mùa mưa, xu hướng biến động của TTLL qua

các pha triều về cơ bản cũng giống như những ngày nước cường. Tuy nhiên nó cũng

có những đặc điểm riêng. Vào thời điểm triều lên, lượng TTLL bị dồn lại phía trong

khu vực các cửa sông giảm mạnh so với những ngày nước cường nên khu vực có

hàm lượng TTLL cao ở phía ngoài các cửa sông giảm đi rõ rệt (Hình 3. 14-a,b và

Hình A. 9-e, Phụ lục A). Trong thời điểm triều xuống, TTLL từ các sông đưa ra chỉ

phát tán hạn chế với phạm vi khá nhỏ ở sát các cửa sông so với những ngày triều

cường (Hình 3. 14-c,d và Hình A. 9-f, Phụ lục A). Vào thời điểm nước lớn vào ngày

triều kém, TTLL ở vùng phía ngoài cửa Nam Triệu giảm mạnh hàm lượng (khá

khác so với mùa khô) so với thời điểm đó trong kỳ nước cường (Hình 3. 14-e, f và

Hình A. 9-g, Phụ lục A), có thể do hieệu ứng dồn nước và TTLL vào ngày triều

kém yếu hơn. Trong thời kỳ nước ròng của ngày triều kém, TTLL từ các sông đưa

ra bị giảm mạnh khả năng phát tán ra phía ngoài so với những ngày triều cường chỉ

còn phân bố tập trung phía ngoài cửa Lạch Tray, phía tây và tây nam đảo Cát Hải

(Hình 3. 14-g, h và Hình A. 9-h, Phụ lục A).


72

Hình 3. 13. Phân bố TTLL vùng cửa sông ven biển Hải Phòng mùa khô trong kỳ triều cường

(triều lên: 18h, 19/3/2009; H=2.1m; a- tầng mặt; b- tầng đáy; triều xuống: 7h, 20/3/2009; H=1.3m; c- tầng mặt; d- tầng đáy; nước lớn: 0h, 20/3/2009; Hmax=3.2m; e- tầng mặt; f- tầng đáy; nước ròng: 12h, 20/3/2009; Hmin=0.4m; g- tầng mặt; h- tầng đáy. Đơn vị: kg/m3)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

(h) (g)


73

Hình 3. 14. Phân bố TTLL vùng cửa sông ven biển Hải Phòng trong kỳ triều cường – mùa mưa

(triều lên: 12h, 19/8/2009; H=2.5m; a- tầng mặt; b- tầng đáy; triều xuống: 23h, 19/8/2009; H=1.6m; c- tầng mặt; d- tầng đáy; nước lớn: 17h, 19/8/2009; Hmax=3.7m; e- tầng mặt; f- tầng đáy; nước ròng: 5h, 19/8/2009; Hmin=0.3m; a- tầng mặt; b- tầng đáy. Đơn vị: kg/m3)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

(g) (h)


74

Nhận xét

- Đặc điểm vận chuyển TTLL ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng biến đổi

mạnh theo mùa. Vào mùa khô do sự suy giảm của lưu lượng nước và hàm lượng

TTLL nên sự phát tán của TTLL từ các sông ra phía ngoài rất hạn chế quanh các

cửa sông và vùng nước phía trong cửa Nam Triệu với hàm lượng TTLL nhỏ hơn

0.07kg/m3. Trong khi đó vào mùa mưa do tải lượng nước và TTLL từ các sông đưa

ra lớn nên TTLL có điều kiện phát tán mạnh tới vùng nước khu vực giữa đảo Cát

Hải - Đồ Sơn - Cát Bà với một số thời điểm hàm lượng TTLL có thể trên 0.1kg/m3.

- Trong các điều kiện thời tiết bình thường, biến động theo không gian của các

khối nước có hàm lượng TTLL cao ở vùng ven biển Hải Phòng chủ yếu theo pha

dao động của mực nước triều. Dòng triều trong pha triều lên mang TTLL trở lại

phía các cửa sông đồng thời làm tăng cường sự đục nước ở các khu vực này. Ngược

lại vào pha triều xuống, dòng triều làm tăng cường sự phát tán TTLL từ lục địa ra

phía ngoài.

3.2.2. Biến động theo thời gian

Biến động theo thời gian của hàm lượng TTLL tại các vị trí khác nhau ở vùng

cửa sông ven biển Hải Phòng cũng đã dược phân tích đánh giá trong tương quan với

dao động mực nước. Các khu vực đó bao gồm khu vực cửa Nam Triệu, tây nam Cát

Hải, phía ngoài cửa Lạch Huyện, phía tây nam đảo Cát Bà và phía ngoài vùng biển

Đồ Sơn (Hình 2. 13).

Các kết quả phân tích cho thấy biến động của hàm lượng TTLL ở các khu vực

khác nhau trong vùng nghiên cứu đều phụ thuộc chặt chẽ vào dao động mực nước

triều. Trong một chu kỳ triều thường xuất hiện hai lần cực trị hàm lượng TTLL: một

cực đại và một cực tiểu. Cực đại hàm lượng TTLL thường xuất hiện vào thời điểm

nước ròng do TTLL từ sông đưa ra và cực tiểu thường xuất hiện vào thời điểm nước

lớn khi nước biển xâm nhập trở lại. Hàm lượng TTLL và và chênh lệch của giá trị

này giữa các tầng ở vùng biển Hải Phòng khu vực này cũng thường có giá trị lớn

hơn ở những ngày triều cường và nhỏ hơn vào những ngày triều kém (xem các Hình


75

3. 15 đến Hình 3. 22). Tuy nhiên sự biến động theo thời gian của hàm lượng TTLL

có những đặc trưng riêng ở mỗi khu vực lại có những đặc trưng riêng:

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

TT

LL

(k

g/m

3)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mự

c nướ

c (m

)


0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

TT

LL

(k

g/m

3)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

mự

c nướ

c (m

)


Hình 3. 15. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực phía trong cửa Nam Triệu (H1) (a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

- Tại khu vực phía trong cửa Nam Triệu (điểm H1, Hình 2. 13), hàm lượng

TTLL vào mùa khô có giá trị khá nhỏ và dao động trong khoảng 0.0-0.07kg/m3

nhưng vào mùa mưa giá trị đó biến đổi chủ yếu từ 0.02-0.1kg/m3. Ở khu vực này,

hàm lượng TTLL khá đồng nhất theo độ sâu và chỉ có sự chênh lệch nhỏ ở các đạt

cực trị (Hình 3. 15). Cũng tại khu vực này vào mùa khô, hàm lượng TTLL trong

pha triều xuống thường nhỏ hơn nửa đầu trong pha triều lên.

(b)

(a)


76

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

TT

LL

(kg/

m3)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mực

nước

(m)


0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

TT

LL

(kg/

m3)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

mực

nước

(m)


Hình 3. 16. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực phía tây đảo Cát Hải (H2) (a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

- Tại khu vực phía tây đảo Cát Hải (điểm H2, Hình 2. 13), hàm lượng TTLL

vào mùa khô dao động trong khoảng 0.0-0.04kg/m3 nhưng vào mùa mưa giá trị đó

biến đổi chủ yếu từ 0.02-0.1kg/m3. Giá trị cực tiểu của hàm lượng TTLL xuống thấp

hơn một chút ở khu vực này thể hiện sự ảnh hưởng do xâm nhập của khối nước biển

vào khu vực này lớn hơn trong khi ảnh hưởng của nước sông vẫn khá lớn (hàm

lượng TTLL cực đại không thay đổi nhiều so với khu vực phía trong cửa Nam

Triệu). Cũng tại khu vực này, thời gian hàm lượng TTLL cực đại và cực tiểu vào

mùa mưa đã khá cân bằng so với vị trí phía trong cửa Nam Triệu, điều này thể hiện

sự cân bằng giữa các khối nước sông – biển ở khu vực này đã bớt chênh lệch hơn

phía gần các cửa sông (Hình 3. 16).

(a)

(b)


77

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

TT

LL

(kg/

m3)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mực

nướ

c (m

)


0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.11

0.13

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

TT

LL

(kg/

m3)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mực

nước

(m)


Hình 3. 17. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực phía tây nam đảo Cát Hải (H3) (a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

- Ở phu vực phía tây nam đảo Cát Hải (phía ngoài cửa Nam Triệu, điểm H3),

biến đổi hàm lượng TTLL vào mùa khô chủ yếu từ 0-0.03kg/m3. Điều này cho thấy

và mùa khô ở khu vực này đã có sự xâm nhập sâu của các khối nước biển. Trong

khi đó ở những thời điểm nước lớn vào mùa khô ở khu vực này gần như không có

sự phân tầng về hàm lượng TTLL theo chiều thẳng đứng (Hình 3. 17-a). Vào mùa

mưa, biến động theo thời gian của hàm lượng TTLL ở khu vực này cũng có xu

hướng tương tự như các khu vực khác ở phía trong cửa Nam Triệu (Hình 3. 17-b)

với giá trị hàm lượng TTLL dao động phổ biến từ 0- 0.08kg/m3. Hàm lượng TTLL

cực tiểu ở đây giảm đến giá trị 0 cho thấy ảnh hưởng của các khối nước biển trong

(b)

(a)


78

mùa mưa vào pha triều lên ở khu vực này đã thể hiện rõ rệt hơn so với các vùng

nước khác phía trong cửa Nam Triệu. Cũng ở khu vực này vào mùa mưa, thời gian

hàm lượng TTLL có giá trị nhỏ lớn hơn thời gian giá trị đó lớn và sự phân tầng hàm

lượng TTLL cũng lớn hơn các khu vực phía gần cửa sông.

0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

TT

LL

(kg/

m3)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mự

c nướ

c (m

)


0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

TT

LL

(k

g/m

3)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mự

c nướ

c (m

)


Hình 3. 18. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực phía nam đảo Cát Hải (H4) (a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

- Tại khu vực phía nam đảo Cát Hải (điểm H4, Hình 2. 13), hàm lượng TTLL

trong mùa khô khá nhỏ với giá trị biến đổi chủ yếu từ 0-0.01kg/m3 và thời gian

TTLL có giá trị nhỏ lớn hơn thời gian giá trị này cao. Điều đó thể hiện ảnh hưởng

của các khối nước sông đến khu vực này khá nhỏ so với các khối nước biển. Trong

khi đó vào mùa mưa hàm lượng TTLL dao động từ 0-0.07kg/m3. Thời gian xuất

(a)

(b)


79

hiện hàm lượng TTLL với giá trị nhỏ vẫn chủ yếu vào thời điểm nước lớn nhưng

thời gian xuất hiện hàm lượng TTLL cực đại lệch dần về thời điểm đầu pha triều lên

chứ không phải là khi nước ròng (Hình 3. 18-b).

0.000

0.002

0.004

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

TT

LL

(kg/

m3)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mực

nước

(m)


0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

TT

LL

(kg/

m3)

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mực

nước

(m)


Hình 3. 19. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực phía ngoài cửa Lạch Huyện (H5) (a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

- Tại khu vực phía ngoài cửa Lạch Huyện (điểm H5) trong thời gian tính toián

vào mùa khô hàm lượng TTLL có giá trị rất nhỏ và biến đổi chủ yếu trong khoảng

0-0.002kg/m3 (Hình 3. 19-a). Trong khi vào mùa mưa hàm lượng TTLL phổ biến

dao động quanh giá trị 0-0.02kg/m3. Những ảnh hưởng của nước sông với hàm

lượng TTLL cao đến khu vực này không lớn và chủ yếu qua các kênh Cái Tráp và

Hà Nam và một phần từ vùng phía ngoài cửa Nam Triệu; hàm lượng TTLL thông

(a)

(b)


80

thường vào mùa mưa nhỏ hơn 0.02kg/m3 và chỉ lớn hơn giá trị này ở một vài thời

điểm khi nước ròng và sau thời điểm nước ròng khoảng 2-3h (Hình 3. 19-b).

0.000

0.002

0.004

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

TT

LL

(k

g/m

3)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mự

c nước

(m)


0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

TT

LL

(kg/

m3)

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mự

c nước

(m)


Hình 3. 20. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực phía tây nam Cát Bà (H6) (a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

- Cũng giống như ở khu vực phía ngoài cửa Lạch Huyện, ở khu vực phía tây

nam Cát Bà (điểm H6), hàm lượng TTLL có giá trị khá nhỏ (dưới 0.001kg/m3 vào

mùa khô và dưới 0.01kg/m3 vào mùa mưa). Biến động theo thời gian của hàm lượng

TTLL ở khu vực này cũng nhỏ và không rõ rệt, những ảnh hưởng do TTLL từ lục

địa chỉ được thể hiện rõ trong những ngày triều cường cùng với lưu lượng nước từ

các sông đưa ra lớn (Hình 3. 20).

(a)

(b)


81

0.000

0.002

0.004

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

TT

LL

(kg/

m3)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mực

nước

(m)


0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

TT

LL

(k

g/m

3)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mực

nướ

c (m

)


Hình 3. 21. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực phía nam Cát Hải (H7) (a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

- Tại vùng nước khu vực giữa bán đảo Đồ Sơn- Cát Hải- Cát Bà (điểm H7,

Hình 2. 13), hàm lượng TTLL trong mùa khô dao động chủ yếu trong khoảng 0-

0.001kg/m3. Đây là khu vực mà sự biến đổi của hàm lượng TTLL trong mùa khô

vào những ngày triều kém có giá trị rất nhỏ và hầu như không đáng kể. Trong mùa

mưa, hàm lượng TTLL biến dổi chủ yếu từ 0-0.05kg/m3 và cũng thể hiện xu hướng

tương tự như mùa khô. Ở khu vực này thời gian xuất hiện hàm lượng TTLL lớn ít

hơn nhiều so với thời gian hàm lượng TTLL có giá trị nhỏ cả trong mùa mưa và

mùa khô (Hình 3. 21).

(a)

(b)


82

0.000

0.002

0.004

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

thời gian (ngày)

TT

LL

(k

g/m

3 )

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mự

c nướ

c (m

)


0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

thời gian (ngày)

TT

LL

(k

g/m

3)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

mự

c nướ

c (m

)


Hình 3. 22. Biến động hàm lượng TTLL và mực nước khu vực ven bờ Đồ Sơn (H8)

(a- tháng 3-2009; b- tháng 8- 2009)

- Ở khu vực ven biển Đồ Sơn (điểm H8, Hình 2. 13), hàm lượng TTLL trong

mùa mưa có giá trị khá nhỏ (hầu hết nhỏ hơn 0.001kg/m3) trong những ngày triều

cường và không đáng kể trong những ngày triều kém. Trong khi đó, vào mùa mưa,

hàm lượng TTLL dao động trong khoảng 0-0.02kg/m3. Hàm lượng TTLL thường

lớn hơn vào thời điểm triều lên điều này thể hiện ảnh hưởng do TTLL vận chuyển

từ các sông ra khu vực này là nhỏ và sự tăng hàm lượng TTLL chủ yếu là do dòng

triều. Mặc dù khu vực này có độ sâu khá nhỏ nhưng trong mùa mưa sự chênh lệch

hàm lượng TTLL giữa tầng mặt và các tầng phía dưới là khá lớn (Hình 3. 22).

(a)

(b)


83

Qua những phân tích trên có thể nhận xét rằng:

+ Vào mùa khô, ảnh hưởng của dòng TTLL từ các sông đưa ra rất hạn chế: ở

khu vực cửa Nam Triệu chỉ giới hạn trong khu vực phía tây nam Hoàng Châu và sát

cửa Lạch Tray. Các khu vực khác chỉ chịu ảnh hưởng của TTLL từ sông đưa ra

trong một số ngày triều cường, còn những ngày triều kém, TTLL từ sông trong mùa

khô gần như không ảnh hưởng đến các khu vực khác (phía Nam Cát Hải, phía ngoài

cửa Lạch Huyện, khu vực Đồ Sơn – Cát Bà) ở vùng ven biển Hải Phòng.

+ Vào mùa mưa, do lưu lượng nước từ các sông và hàm lượng TTLL đều tăng

lên nên dòng TTLL có điều kiện phát triển mạnh ra phía ngoài. Tuy nhiên trong thời

gian tính toán khối nước có hàm lượng TTLL lớn hơn 0.1kg/m3 cũng không vượt

quá khu vực có độ sâu 5m. Biến động theo thời gian của hàm lượng TTLL ở vùng

ven biển Hải Phòng trong mùa mưa cũng thể hiện sự phụ thuộc vào dòng bùn cát từ

sông đưa ra và dao động mực nước triều. Ở những khu vực gần cửa sông hơn thời

gian xuất hiện hàm lượng TTLL có giá trị lớn nhiều hơn thời gian xuất hiện hàm

lượng TTLL nhỏ và hàm lượng TTLL cực tiểu lớn hơn 0. Trong khi đó ở nhưng khu

vực phía ngoài thời gian xuất hiện hàm lượng TTLL lớn ít hơn thời gian hàm lượng

TTLL có giá trị nhỏ và giá trị cực tiểu xuống tới giá trị 0.

Cả trong mùa mưa và mùa khô, biến động theo thời gian của hàm lượng TTLL

đều thể hiện xu hướng có giá trị cao hơn, biến động với khoảng giá trị lớn hơn vào

những ngày triều cường và ngược lại trong những ngày triều kém. Hàm lượng

TTLL cực tiểu thường xuất hiện vào thời điểm nước lớn nhưng giá trị cực đại xuất

hiện trong khoảng từ sau thời điểm nước ròng đến nửa đầu của pha triều lên.

3.2.3. Tác động của một số yếu tố

Ngoài yếu tố quan trọng nhất là dòng bùn cát từ các sông đưa ra, đặc điểm vận

chuyển TTLL vùng cửa sông ven biển Hải Phòng chịu ảnh hưởng của một số yếu tố

như thủy triều, gió và kết hợp của sóng và gió.

Ảnh hưởng của thủy triều

Với biên độ triều khá lớn, thủy triều có thể làm tăng cường hoặc hạn chế sự phát tán

của TTLL từ vùng cửa sông ra phía ngoài.


84

Vào mùa khô do dòng TTLL và lưu lượng nước đưa ra đều nhỏ lên những ảnh

hưởng của thủy triều đến đặc điểm vận chuyển TTLL không thể hiện rõ rệt. Trong

mùa mưa, ở pha triều lên, ảnh hưởng của thủy triều làm tăng cường sự xâm nhập

của nước biển vào sâu các cửa sông thêm khoảng 1-2.5km (Hình B. 1, Phụ lục B).

Vào pha triều xuống, yếu tố này làm tăng cường sự phát tán của TTLL ra phía ngoài

khoảng thêm khoảng 4-8km (Hình B. 2, Phụ lục B). Với cùng các điều kiện khác thì

sự dâng mực nước ở thời điểm nước lớn không làm cho khối nước sông bị đẩy lại

sâu vào trong sông nhiều mà phân bố TTLL theo chiều thẳng đứng trở lên đồng

nhất hơn so với trường hợp không có thủy triều vào thời điểm đó (Hình B. 3). Thời

điểm nước ròng có thể tăng cường sự phát tán của TTLL từ lục địa ra phía ngoài

thêm khoảng 5-10 km (Hình B. 4, Phụ lục B).

Những ảnh hưởng của thủy triều đến phân bố TTLL theo không gian cũng được

thể hiện tương tự như những tác động đến profile của TTLL (Hình B. 5- e, f, g, h).

Ảnh hưởng của thủy triều làm tăng cường xáo trộn, khuyếch tán TTLL từ các tầng

dưới lên các tầng trên mặt, mở rộng phạm vi ảnh hưởng của TTLL ra phía ngoài

trong pha triều xuống và hạn chế sự phát triển của TTLL từ các sông trong pha triều

lên. Trong mùa khô do dòng bùn cát từ lục địa đưa ra nhỏ nên những tác động của

thủy triều cũng khá nhỏ (Hình B. 5-a,b,c,d, Phụ lục B).

Ảnh hưởng của gió

Đánh giá những ảnh hưởng của gió đã được thực hiện qua phân tích kết quả

tính toán kịch bản hiện tại khi không có gió với các kịch bản với hướng gió khác

nhau như NE, E và SE.

Trong mùa khô, vì tải lượng nước và TTLL đưa ra phía ngoài khá nhỏ nên

những tác động của trường gió đến profile của TTLL trong tất cả các pha triều đều

không thể hiện rõ rệt.

Vào mùa mưa, do dòng TTLL đưa ra lớn nên những ảnh hưởng của trường gió trở

nên rõ rệt hơn.

+ Gió NE trong pha triều lên làm cho sự xâm nhập của nước biển (với hàm


85

lượng TTLL nhỏ hơn) ở tầng trên vào sâu phía trong cửa sông khoảng 0.5-1.2km,

nó cũng làm cường sự khuếch tán TTLL lên tầng mặt ở vùng biển phía ngoài (Hình

C. 1-b, Phụ lục C). Trong pha triều xuống, ảnh hưởng của gió làm tăng cường xáo

trộn và phát tán TTLL ở lớp nước phía trên nhưng lại hạn chế sự mở rộng của nước

sông ở tầng gần đáy (Hình C. 2-b, Phụ lục C). Ở thời kỳ nước lớn, gió hướng NE

làm tăng nhẹ sự xâm nhập của nước biển trên tầng mặt về phía cửa sông (Hình C. 3-

b). Trong thời kỳ nước ròng, ảnh hưởng của gió E đến profile TTLL khá nhỏ (Hình

C. 4-b, Phụ lục C).

+ Gió hướng E trong pha triều lên vào mùa mưa làm cho lớp nước biển trên

mặt tiến sâu hơn vào phía trong khoảng 0.5-1.0km trong khi TTLL ở các lớp dưới

mở rộng ra phía biển (Hình C. 1-c) hơn so với trường hợp không có gió. Trong pha

triều xuống, gió hướng E làm tăng cường sự xáo trộn TTLL trong cột nước ở phía

ngoài vùng ảnh hưởng của nước sông ở khoảng 10-16km từ cửa sông (Hình C. 2-c).

Ở thời kỳ nước lớn, gió E làm tăng cường sự xâm nhập của khối nước biển vào phía

trong sông, giảm hàm lượng TTLL ở tầng mặt (Hình C. 3-c). Trong thời kỳ nước

ròng, ảnh hưởng của gió E đến phân bố TTLL khá nhỏ (Hình C. 4-c, Phụ lục C).

+ Gió hướng SE trong pha triều lên vào mùa mưa làm cho lớp nước biển trên

mặt và cả đáy tiến sâu hơn vào phía trong khoảng 0.5-1.5km hơn so với trường hợp

không có gió (Hình C. 1-d). Trong pha triều xuống, gió hướng SE cũng làm tăng

cường sự xáo trộn TTLL trong cột nước ở phía ngoài vùng ảnh hưởng của nước

sông ở khoảng 10-16km từ cửa sông và làm cho vùng nước có hàm lượng TTLL mở

rộng ra phía ngoài hơn (Hình C. 2-d). Ở thời kỳ nước lớn, gió SE làm khối nước

biển xâm nhập sâu hơn vào vùng cửa sông (lớn hơn cả với gió hướng E), giảm hàm

lượng TTLL ở tầng mặt ở phía ngoài (Hình C. 3-d). Trong thời kỳ nước ròng, gió

SE làm hạn chế sự phát tán TTLL ra phía ngoài nhưng khá nhỏ (Hình C. 4-d).

Phân bố không gian của TTLL cũng thể hiện sự tác động của trường gió với xu

hướng như đã phân tích ở trên. Vào mùa khô, gió làm tăng cường độ đục ở phía

ngoài vùng ảnh hưởng của TTLL từ sông đưa ra nhưng với vai trò khá nhỏ (Hình C.


86

5). Vào mùa mưa những ảnh hưởng của gió đến vận chuyển TTLL ở khoảng 8-

18km từ cửa sông ra đã trở lên rõ rệt hơn, trong đó có ảnh hưởng làm tăng độ đục

cửa nước ven bờ Đồ Sơn, đặc biệt là trong pha triều xuống khi xuất hiện gió hướng

E và SE (Hình C. 6, Phụ lục C).

Ảnh hưởng của sóng và gió

Những ảnh hưởng đồng thời của sóng và gió đã được khảo sát thông qua các

kịch bản tính toán và phân tích giữa các trường hợp không có yếu tố sóng-gió và có

tính đến yếu tố sóng- gió. Các kết quả cho thấy:

Trong mùa khô, cũng như các trường hợp khác tải lượng nước và TTLL từ sông

đưa ra nhỏ nên những tác động của sóng-gió mặc dù làm hạn chế sự phát tán TTLL

ra phía ngoài, tăng cường xâm nhập của nước biển vào sâu các sông nhưng ảnh

hưởng đó khá nhỏ (Hình D. 1, Phụ lục D).

Vào mùa mưa những ảnh hưởng của sóng- gió đến vận chuyển TTLL ở vùng

cửa sông ven biển Hải Phòng được thể hiện rõ rệt hơn.

+ Sóng và gió hướng NE trong pha triều lên làm tăng cường sự khuyếch tán

TTLL ở các tầng nước phía dưới lên các tầng trên mặt (Hình D. 2-b). Vào pha triều

xuống, ảnh hưởng của sóng- gió cũng làm độ đục ở phía ngoài (khoảng 10-18km)

tăng lên đáng kể so với trường hợp không có sóng gió (Hình D. 3-b). Ở thời điểm

nước lớn, sóng- gió làm cho khối nước có độ đục lớn mở rộng ra phía ngoài khoảng

1-4km so với trường hợp không có ảnh hưởng của sóng- gió, đồng thời các lớp

nước tầng mặt cũng trở lên đục hơn khi có tác động của sóng- gió hướng E vào thời

điểm nước lớn (Hình D. 4-b). Vào thời điểm nước ròng ảnh hưởng của sóng gió làm

cho vùng nước ở khoảng cách 16-19km tăng mạnh độ đục so với trường hợp không

có tác động của sóng- gió (Hình D. 5-b, Phụ lục D).

+ Sóng và gió hướng E trong pha triều lên làm tăng cường sự khuyếch tán

TTLL ở nước phía ngoài từ các tầng dưới lên các tầng trên mặt (Hình D. 2-c). Vào

pha triiều xuống, ảnh hưởng của sóng- gió cũng làm độ đục ở phía ngoài (khoảng

10-19km) tăng lên đáng kể so với trường hợp không có sóng gió (Hình D. 3-c). Ở


87

thời điểm nước lớn, sóng- gió làm cho khối nước có độ đục lớn mở rộng ra phía

ngoài khoảng 1-3km so với trường hợp không có ảnh hưởng của sóng- gió, đồng

thời các lớp nước tầng mặt cũng trở lên đục hơn khi có tác động của sóng- gió

hướng E vào thời điểm nước lớn (Hình D. 4, Phụ lục D). Khi mực nước xuống thấp

nhất, sóng gió làm cho vùng nước ở khoảng cách 16-20km tăng mạnh độ đục so với

trường hợp không có tác động của sóng- gió (Hình D. 5-c, Phụ lục D).

+ Sóng và gió hướng SE trong pha triều lên làm tăng cường sự khuyếch tán

TTLL ở nước phía ngoài từ các tầng dưới lên các tầng trên mặt (Hình D. 2-d). Vào

pha triiều xuống, ảnh hưởng của sóng- gió cũng làm độ đục ở phía ngoài (khoảng

10-20km) tăng lên đáng kể so với trường hợp không có sóng gió (Hình D. 3-d). Ở

thời điểm nước lớn, sóng- gió hướng SE không làm thay đổi nhiều phân bố (Hình

D. 4-d). Trong khi vào thời điểm nước ròng ảnh hưởng của sóng gió làm cho vùng

nước ở khoảng cách 16-20km tăng mạnh độ đục so với trường hợp không có tác

động của sóng- gió (Hình D. 5-d).

Những ảnh hưởng do sóng- gió còn được thể hiện qua phân bố theo không gian

của TSS đặc biệt là các thời điểm triều lên và triều xuống. Vào mùa khô, các hướng

gió NE, E và SE đều làm tăng độ đục ở phía ngoài nhưng ảnh hưởng lớn nhất là

hướng gió SE. Cũng trong mùa khô, ảnh hưởng của sóng gió là lớn nhất vào thời

điểm triều xuống (Hình D. 6, Phụ lục D).

Trong mùa mưa, những ảnh hưởng của gió-sóng đến phân bố của TTLL rất rõ

rệt. Khi không có tác động của sóng gió trong pha triều lên, ảnh hưởng của TTLL từ

các cửa sông chỉ hạn chế ở phía ngoài cửa Nam Triệu (Hình D. 7-a), nhưng khi đưa

những ảnh hưởng của sóng gió vào thì vùng đục nước xuất hiện ở phía đông và

đông bắc Đồ Sơn xuất hiện trong tất cả các hướng sóng gió NE, E và SE, trong đó

hướng SE tác động mạnh hơn (Hình D. 7- b,c,d). Tương tự như vậy, trong pha triều

xuống do ảnh hưởng của gió-sóng hướng NE, E, SE đã làm xuất hiện các vùng

nước đục ở phía ngoài vùng ảnh hưởng của các khối nước sông trong đó có vùng

biển Đồ Sơn (Hình D. 7- f, g, h, Phụ lục D).


88

KẾT LUẬN

Một hệ thống mô hình thủy động lực- sóng-vận chuyển TTLL trên cơ sở mô

hình Delft3d đã được ứng dụng tính toán đồng thời để nghiên cứu đặc điểm vận

chuyển TTLL ở vùng ven biển Hải Phòng. Để phục vụ cho việc thiết lập và kiểm

chứng kết quả của mô hình, các bộ số liệu liên quan ở khu vực đã được thu thập và

xử lý tương đối đầy đủ và hệ thống. Các kết quả so sánh giữa tính toán bằng mô

hình và quan trắc cho thấy đã có sự phù hợp tương đối và mô hình này có thể được

sử dụng như một công cụ để nghiên cứu đặc điểm vận chuyển TTLL cho vùng ven

biển Hải Phòng.

- Đặc điểm vận chuyển TTLL ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng biến đổi

mạnh theo mùa. Vào mùa khô do sự suy giảm của lưu lượng nước và hàm lượng

TTLL nên sự phát tán của TTLL từ các sông ra phía ngoài rất hạn chế quanh các

cửa sông và vùng nước phía trong cửa Nam Triệu, phía tây nam Hoàng Châu và sát

cửa Lạch Tray với hàm lượng nhỏ hơn 0.07kg/m3. Các khu vực khác chỉ chịu ảnh

hưởng của TTLL từ sông đưa ra trong một số ngày triều cường, còn những ngày

triều kém, TTLL từ sông trong mùa khô gần như không ảnh hưởng đến các khu vực

khác như phía Nam Cát Hải, phía ngoài cửa Lạch Huyện, khu vực Đồ Sơn – Cát Bà.

Trong khi đó vào mùa mưa do tải lượng nước và TTLL từ các sông đưa ra lớn nên

TTLL có điều kiện phát tán mạnh tới vùng nước khu vực giữa đảo Cát Hải – Đồ

Sơn- Cát Bà với một số thời điểm hàm lượng TTLL có thể trên 0.1kg/m3. Tuy nhiên

trong thời gian tính toán khối nước có hàm lượng TTLL lớn hơn 0.1kg/m3 cũng

không vượt quá khu vực có độ sâu 5m.

- Sự phân tầng của TTLL ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng không lớn. Sự

phân tầng này chủ yếu diễn ra trong mùa mưa vào các thời điểm triều lên và triều

xuống ở khu vực cách cửa sông khoảng 8-16km.

- Thủy triều ở vùng ven biển Hải Phòng có ảnh hưởng quan trọng đến đặc điểm

lan truyền TTLL ở khu vực này, đặc biệt là trong mùa mưa: tăng cường vận chuyển


89

TTLL trong pha triều xuống và hạn chế sự phát tán TTLL ra phía ngoài trong pha

triều lên. Trong pha triều lên, ảnh hưởng của thủy triều làm tăng cường sự xâm

nhập của nước biển vào sâu các cửa sông thêm khoảng 1-2.5km. Vào pha triều

xuống, yếu tố này làm tăng cường sự phát tán của TTLL ra phía ngoài khoảng 4-

8km. Sự dâng mực nước ở thời điểm nước lớn không làm cho khối nước sông bị

đẩy lại sâu vào trong sông nhiều mà phân bố TTLL theo chiều thẳng đứng trở lên

đồng nhất hơn. Thời điểm nước ròng có thể tăng cường sự phát tán của TTLL từ lục

địa ra phía ngoài khoảng 5-10 km.

- Những tác động của trường gió đến vận chuyển TTLL ở vùng cửa sông ven

biển Hải Phòng thể hiện rõ trong mùa mưa khi tải lượng TTLL từ lục địa đưa ra lớn.

Ảnh hưởng của gió trong pha triều lên làm cho sự xâm nhập của nước biển ở tầng

trên vào sâu phía trong cửa sông khoảng 0.5-1.5km, nó cũng làm cường sự khuyếch

tán TTLL lên tầng mặt ở vùng biển phía ngoài. Trong pha triều xuống, ảnh hưởng

của gió làm tăng cường sự xáo trộn TTLL trong cột nước ở phía ngoài vùng ảnh

hưởng của nước sông ở khoảng 10-16km từ cửa sông. Ở thời kỳ nước lớn, gió làm

tăng nhẹ sự xâm nhập của nước biển trên tầng mặt về phía cửa sông. Trường gió

cũng có vai trò nhất định trong ảnh hưởng làm tăng độ đục của nước ven bờ Đồ Sơn

vào mùa mưa, đặc biệt là trong pha triều xuống khi xuất hiện gió hướng E và SE.

- Sóng và gió kết hợp có ảnh hưởng quan trọng đến đặc điểm vận chuyển TTLL

ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng, nhất là trong mùa mưa. Dưới ảnh hưởng của

sóng và gió, TTLL trong pha triều lên được tăng cường khuyếch tán ở các tầng phía

dưới lên các tầng trên mặt. Vào pha triều xuống, ảnh hưởng của sóng- gió cũng làm

độ đục ở phía ngoài (khoảng 10-20km) tăng lên đáng kể so với trường hợp không

có sóng gió. Ở thời điểm nước lớn, sóng- gió làm cho khối nước có độ đục lớn mở

rộng ra phía ngoài khoảng 1-4km so với trường hợp không có ảnh hưởng của sóng-

gió, đồng thời các lớp nước tầng mặt cũng trở lên đục hơn khi có tác động của sóng-

gió. Vào thời điểm nước ròng ảnh hưởng của sóng gió làm cho vùng nước ở khoảng

cách 16-19km tăng mạnh độ đục so với trường hợp không có tác động của sóng-


90

gió. Tác động của sóng gió đến phân bố theo không gian của TTLL cũng được thể

hiện rất rõ rệt trong mùa mưa, nó tạo thành các vùng đục nước ở phía ngoài cửa

Nam Triệu, khu vực phía đông bắc và bãi biển Đồ Sơn. Trong đó hướng gió tác

động mạnh nhất là SE.

Trong nghiên cứu này, các đặc điểm vận chuyển TTLL ở vùng cửa sông ven

biển Hải Phòng mới chỉ được xét đến trong các điều kiện thời tiết bình thường mà

chưa tính đến ảnh hưởng của các hiện tượng thời tiết cực đoan như gió mùa, bão

đến vận chuyển TTLL ở khu vực này như thế nào. Trong khuôn khổ của một luận

văn thạc sỹ, vai trò của các yếu tố như DĐMN, gió, sóng đến vận chuyển TTLL ở

khu vực ven biển Hải Phòng mới chỉ được đánh giá bước đầu. Những hạn chế này

sẽ được khắc phục trong những nghiên cứu tiếp theo.


91

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt 1. Đỗ Trọng Bình, Trần Anh Tú, Vũ Duy Vĩnh (2010), “Nghiên cứu đánh giá lan

truyền các chất gây ô nhiễm khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng bằng mô hình toán học”. Báo cáo tổng hợp Đề tài cấp Thành phố Hải Phòng. Mã số: ĐT.MT.2008.500.

2. Nguyễn Văn Cư và nnk (1990), “Động lực vùng ven biển và cửa sông Việt Nam - Phần nghiên cứu cửa sông”. Báo cáo TK đề tài 48B - 02 - 01. Chương trình nghiên cứu biển 48B-02 (1986 - 1990), Viện KHVN. Hà Nội

3. Nguyễn Văn Cư và nnk (1994), “Đặc điểm các quá trình động lực và hiện trạng bồi xói ven biển đồng bằng sông Hồng”. Báo cáo tổng kết đề tài VIE 89/034. Hà Nội.

4. Nguyễn Văn Cư và nnk (1995), “Báo cáo tổng kết đề tài: Nguyên nhân và giải pháp khắc phục đục nước bãi biển Đồ Sơn” (thuộc chương trình nghiên cứu khoa học và triển khai đổi mới công nghệ cấp thành phố (Hải Phòng).

5. Nguyễn Văn Cư, Phạm Huy Tiến (2003), “Sạt lở bờ biển miền Trung Việt Nam”. NXB. KH&KT Hà Nội.

6. Nguyễn Văn Cư và nnk (2008), Báo cáo đề tài cấp thành phố Hải Phòng: “Nghiên cứu quá trình động lực, dự báo sự vận chuyển bùn cát, bồi tụ, xói lở vùng ven biển cửa sông phục vụ phát triển hệ thống cảng bến và cụm công nghiệp trên sông Văn Úc”. Lưu trữ tại Viện Địa lý.

7. Nguyễn Văn Cư và nnk (2010), “Nghiên cứu quá trình động lực, dự báo vận chuyển, bồi lắng bùn cát tại Lạch Huyện, Nam Đồ Sơn trước và sau khi xây dựng cảng nước sâu và giải pháp khắc phục”. Báo cáo tổng kết đề tài KC.08.10/06-10.

8. Nguyễn Đức Cự và nnk (2011), “Nghiên cứu, đánh giá tác động của các công trình hồ chứa thượng nguồn đến diễn biến hình thái và tài nguyên - môi trường vùng cửa sông ven biển đồng bằng Bắc Bộ”. Báo cáo tổng hợp Đề tài độc lập cấp Nhà nước (Mã số: ĐTĐL. 2009T/05).

9. Nguyễn Đức Cự, Nguyễn Văn Thảo, Vũ Duy Vĩnh (2011), “Nghiên cứu đánh giá tác động thủy thạch - động lực của hệ thống đê quai lấn biển phục vụ xây dựng Sân bay quốc tế tại khu vực ven bờ Tiên Lãng - Hải Phòng”. Báo cáo tổng hợp Nhiệm vụ cấp thành phố Hải Phòng.

10. Nguyễn Xuân Hiển, Dương Ngọc Tiến, Nguyễn Thọ Sáo (2012), “Tính toán và phân tích xu thế bồi tụ xói lở khu vực Cửa Đáy, Tuyển tập báo cáo Hội thảo Khoa học Quốc gia về Khí tượng, Thủy văn, Môi trường và Biến đổi khí hậu

http://hmo.hus.vnu.edu.vn/file.php?file_id=527�

http://hmo.hus.vnu.edu.vn/file.php?file_id=527�


92

lần thứ XV. Tập 2. Thủy văn - Tài nguyên nước, môi trường và Biển. NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, tháng 3 năm 2012, tr. 241-246

11. Bùi Hồng Long và nnk (2001), “Nghiên cứu quy luật và dự báo xu thế xói lở- bồi tụ vùng ven bờ cửa sông Việt Nam”. Báo cáo đề tài cấp Nhà nước KHCN-5C. Viện Hải dương học Nha Trang.

12. Trần Hồng Thái, Lê Vũ Việt Phong, Nguyễn Thanh Tùng, Phạm Văn Hải (2010), “Mô phỏng, dự báo quá trình vận chuyển bùn cát lơ lửng khu vực Cửa Ông”. Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10, Viện Khoa học KTTV&MT; tr. 332- 341.

13. Trần Đức Thạnh, Nguyễn Đức Cự, Nguyễn Chu Hồi và nnk (1998), “Đặc điểm biến dạng bờ và giải pháp phòng chống xói lở bờ đảo Cát Hải, Hải Phòng”. Tài nguyên và Môi trường biển tập IV. NXB KH&KT, Hà Nội.

14. Trần Đức Thạnh, Vũ Duy Vĩnh, Yoshiki Saito, Đỗ Đình Chiến, Trần Anh Tú (2008), “Bước đầu đánh giá ảnh hưởng của đập Hòa Bình đến môi trường trầm tích ven bờ châu thổ sông Hồng”. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển số 3-2008. tr1-16.

15. Trần Đức Thạnh, Cao Thị Thu Trang, Vũ Duy Vĩnh, Vũ Thị Lựu (2010), “Nghiên cứu đánh giá sức tải môi trường và đề xuất các giải pháp phát triển bền vững khu vực Vịnh Hạ Long – Vịnh Bái Tử Long”. Đề tài cấp tỉnh Quảng Ninh.

16. Trần Đức Thạnh và nnk (2001), “Nghiên cứu dự báo, phòng chống sạt bờ biển bắc Bộ từ Quảng Ninh tới Thanh Hóa. Báo cáo dự án KHCN-5A”. Phân Viện Hải dương học tại Hải Phòng.

17. Trần Anh Tú (2012), “Đánh giá dặ trưng trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng”. Luận Văn cao học, trường ĐHKHTN.

18. Đinh Văn Ưu, (2009), “Mô hình vận chuyển trầm tích và biến động địa hình đáy áp dụng cho vùng biển cửa sông cảng Hải Phòng”. Tạp chí ĐHQG Hà Nội, KHTN và Công Nghệ số 1S (2009) 133-139.

19. Đinh Văn Ưu, Đoàn Văn Bộ, Hà Thanh Hương, Phạm Hoàng Lâm, (2005), “Ứng dụng mô hình dòng chảy ba chiều (3D) nghiên cứu quá trình lan truyền chất lơ lửng tại vùng biển ven bờ Quảng Ninh”. Tuyển tập công trình Hội nghị Khoa học Cơ học thuỷ khí toàn quốc năm 2005, Hà Nội, trang 623-632.

20. Vũ Duy Vĩnh, Đỗ Đình Chiến và Trần Anh Tú, (2008), “Mô phỏng đặc điểm thuỷ động lực và vận chuyển trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng”. Tài nguyên và môi trường biển, tập XIII. Nxb KH&KT, Hà Nội. 2008

21. Vũ Duy Vĩnh, Nguyễn Đức Cự và Trần Đức Thạnh, (2011), “Ảnh hưởng của đập Hòa Bình đến phân bố trầm tích lơ lửng vùng ven bờ châu thổ sông


93

Hồng”. Kỷ yếu Hội nghị Khoa học và Công nghệ biển lần thứ V, quyển 3.

Tiếng Anh 22. Abbott, M. B. (1992), “Computational Hydraulics”. Ashgate Publishing

Company, Brookfield, Vermont 05036, USA.

23. Amoudry, Laurent., (2008), “A review on coastal sediment transport modelling”. Liverpool, Proudman Oceanographic Laboratory. (POL Internal Document No.189).

24. Arcement, G.J., Jr. and V.R. Schneider (1989), “Guide for Selecting Manning’s Roughness Coefficients for Natural Channels and Flood Plains”. U.S. Geological Survey Water Supply Paper 2339, 38 p.

25. Battjes, J. and J. Janssen (1978), “Energy loss and set-up due to breaking of random waves”, In Proceedings 16th International Conference Coastal Engineering, ASCE, pages 569-587. 47, 133, 134, 138, 139, 188

26. Becker, J.J., Sandwell, D.T., Smith, W.H.F., Braud, J., Binder, B., Depner, J., Fabre, D., Factor, J., Ingalls, S., Kim, S.-H., Ladner, R., Marks, K., Nelson, S., Pharaoh, A., Trimmer, R., Von Rosenberg, J., Wallace, G., Weatherall, P. (2009), “Global bathymetry and elevation data at 30 arcsec resolution: SRTM30_PLUS”. Mar. Geodesy 32, 355–371. doi: 10.1080/01490410903297766.

27. Boer, S., DeVriend, H. J. and Wind, H. G. (1984), “A Mathematical Model for the Simulation of Morphological Processes in the Coastal Area”, Proc. 19th ICCE, Houston, USA, pp. 1437-1453.

28. Briand, M.H.G. and Kamphuis, J.W. (1993), “Sediment Transport in the Surf Zone: a Quasi 3-D Numerical model”, Coastal Engineering, Vol. 20, pp. 135-166.

29. Cancino, L. and Neves, R. (1999), “Hydrodynamic and Sediment Suspension Modeling in Estuarine Systems Part I: Description of the Numerical Models.” Journal of Marine Systems, Vol. 22, pp.105-116.

30. Chanson, H. (1999), “The Hydraulics of Open Channel Flow: An Introduction”. John Wiley and Sons Inc., New York.

31. Chapman, R. S., Johnson, B.H. and Vemulakonda, S.R. (1996), "User’s Guide for the Sigma Stretched Version of CH3D-WES." Technical Report HL-96-21, US Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS

32. Celik, I., and Rodi, W. (1988), “Modeling Suspended Sediment Transport in Non- Equilibrium Situations”. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 114, No. 10.

http://nora.nerc.ac.uk/8360/�

http://nora.nerc.ac.uk/8360/�


94

33. Dean, R. G. and R. A. Dalrymple (1991), “Water wave mechanics for enginieers and scientists”, vol. 2 of advanced series on ocean engineering. World Scientific Publishing Company. 242

34. Delft Hydraulics (2003), “Delft3D-FLOW User Manual; Delft3D-WAVE User Manual”

35. DHI Inc (2003), 301 South State Street, Newtown, PA 18940, USA. http://www.dhisoftware.com/general/Contact_info.htm

36. Eckart, C. (1958), “Properties of water, Part II. The equation of state of water and sea water at low temperatures and pressures”. American Journal of Science 256: 225-240

37. Engelund, F. and Hansen, E. (1967), “A monograph on Sediment Transport”, Technisk Forlag, Copenhagen, Denmark.

38. Hasselmann, K., T. P. Barnett, E. Bouws, H. Carlson, D. E. Cartwright, K. Enke, J. Ewing,H. Gienapp, D. E. Hasselmann, P. Kruseman, A. Meerburg, P. M�uller, D. J. Olbers, K. Richter, W. Sell and H. Walden, (1973), “Measurements of wind wave growth and swell decay during the Joint North Sea Wave Project (JONSWAP)”. Deutsche Hydrographische Zeitschrift 8 (12)

39. HydroQual, Inc. (2003), One Lethbridge Plaza, Mahwah, NJ 07430, USA.

40. Katopodi, I. and Ribberink, J.S. (1992), “Quasi-3D Modeling of Suspended Sediment Transport by Currents and Waves”, Coastal Engineering, Vol. 18, pp. 83-110.

41. Lefevre F, Lyard F, Le Provost C, Schrama EJO (2002), “FES99: a global tide finite element solution assimilating tide gauge and altimetric information”. Atmos Ocean Tech 19:1345–1356

42. Lesser, G., J. van Kester and J. A. Roelvink (2000) “On-line sediment transport within Delft3D-FLOW”. Tech. Rep. Z2899, WL.

43. Louisiana Hydroelectric Limited (1999), “Lower Mississippi River Sediment Study”, Final Report. Vidalia, Louisiana.

44. Luyten P. J., E. Deleesnijder, J. Ozer, and K. G. Ruddick (1996), “Presentation of a family of turbulence closure models for stratified shallow water flows and preliminary application to the Rhine outow region”. Continental Shelf Res., 16:101-130, 1996.

45. Luyten P. J., P. J. Jones, R. Proctor, A. Tabor, P. Tett, and K. Wild-Allen, (1999), “Coherens a coupled hydrodynamical-ecological model for regional and shelf seas”, Belgium. Technical Report MUMM report, Management unit of the Mathematical Models of North Sea, 914pp, COSINUS, 1999.


95

46. Lyard F., F. Lefevre, T. Letellier, and O. Francis. (2006), “Modelling the global ocean tides: modern insights from FES2004”. Ocean Dynamics, 56:394–415, 2006.

47. Martin, J. L. and McCutcheon, S. C. (1999), “Hydrodynamics and Transport for Water Quality Modeling”. Lewis Publications, Boca Raton, Florida.

48. Merri T Jone, Pauline W., Raymond N. Cramer (2009), “User Guide to the centernary edition of the GEBCO digital atlas and its datasets”. Natural environment research council.

49. McAnally, W. H., Letter, J. V., and Thomas, W. A. (1986), “Two and Three- Dimensional Modeling Systems for Sedimentation”. Proc. Third Int. Symp., River Sedimentation, Jackson, USA

50. Moffatt & Nichol Engineers (2000), “Barataria Basin Existing Data and Numerical Model Review and Analysis”. Draft Report Submitted to: State of Louisiana, Department of Natural Resources. Report Prepared by: Moffatt & Nichol Engineers, 2209 Century Drive, Suite 500, Raleigh, NC 27612. July 28, 2000.

51. O'Connor, B. A., and Nicholson, J. (1988), “A Three-Dimensional Model of Suspended Particulate Sediment Transport”, Coastal Engineering 12.

52. Resource Management Associates, Inc. (2003). 4171 Suisun Valley Road, Suite J, Suisun City, CA 94585, USA.

53. Partheniades, E. (1965) “Erosion and Deposition of Cohesive Soils”, Journal of the Hydraulics Division, ASCE 91 (HY 1): 105-139.

54. Schumm, S. A. and Winkley, B. R. (1994), “The Variability of Large Alluvial Rivers”. ASCE Press, New York, 467 pp.

55. Smith, T. J., and O'Connor, B. A. (1977), “A Two-Dimensional Model for Suspended Sediment Transport”, IAHR-congress, Baden-Baden, West Germany.

56. Simons, D.B., and Senturk, F., (1992), “Sediment Transport Technology – Water and Sediment Dynamics”, Water Resources Publications.

57. Soulsby, R. L., L. Hamm, G. Klopman, D. Myrhaug, R. R. Simons and G. P. Thomas, (1993), “Wave-current interaction within and outside the bottom boundary layer”. Coastal Engineering 21: 41-69.

58. Stelling, G. S., (1984), “On the construction of computational methods for shallow water flow problems”. Tech. Rep. 35, Rijkswaterstaat.

59. Struiksma, N., Olesen, K. W., Flokstra, C. and DeVriend, H. J., (1984), “Bed Deformation in Curved Alluvial Channels”. Journal of Hydr. Research, Vol. 23, No. 1.


96

60. Thomas, W. A., McAnally, W. H., Jr. (1990), “User's Manual for the Generalized Computer Program Systems for Open Channel Flow and Sedimentation: TABS-2 system”. US Army Corps of Engineers, Waterways Experiment Station, Hydraulics Laboratory, Vicksburg, MS.

61. Uittenbogaard, R.E., (1998), “Model for eddy diffusivity and viscosity related to sub-grid velocity and bed topography”. Note, WL | Delft Hydraulics.

62. Van Rijn, L.C., Van Rossum, H., and Termes, P.P., (1989), “Field Verification of 2D and 3D Suspended Sediment Models”, Submitted to Journal of Hydr. Eng. ASCE.

63. Van Rijn, L.C. (1987), “Mathematical modeling of Morphological processes in the case of Suspended Sediment Transport”, Thesis, Delft Tech. Univ., Delft, The Netherlands.

64. Van Vossen, B., (2000), “Horizontal Large Eddy Simulations; evaluation of computations with DELFT3D-FLOW”. Report MEAH-197, Delft University of Technology.

65. Van Rijn, L., (1993), “Principles of Sediment Transport in Rivers, Estuaries and Coastal Seas”, Aqua Publications, The Netherlands.

66. Van Ballegooyen, R. and Taljaard, S., (2001), “Application of Delft3D – FLOW to stratified estuaries in South Africa”.

67. Van Rijn, L. C. (1989), “The State of the Art in Sediment Transport Modeling, in Sediment Transport Modeling”, edited by Sam S.Y. Wang, 1989. American Society of Civil Engineers, New York.

68. Wang, Z. B. (1989), “Mathematical Modeling of Morphological Processes in Estuaries”, Dissertation, Delft Univ. of Techn. Delft, The Netherlands.

69. Winterwerp, J.C., (1999), “On the dynamics of high-concentrated mud suspensions”, Doctoral Thesis for the Technical University of Delft.

70. Whitham G.B. (1974), "Linear and Nonlinear Waves". New York: John Wiley & Sons.

71. World Ocean Atlas (2009), “National Oceanographic Data Center. 30-03-2010. http://www.nodc.noaa.gov/OC5/WOA09/pr_woa09.html”. Retrieved 19-5-2010

72. UNESCO (1981), “Background papers and supporting data on the international equation of state 1980”. Tech. Rep. 38, UNESCO. 208, 330

http://www.nodc.noaa.gov/OC5/WOA09/pr_woa09.html�

http://en.wikipedia.org/wiki/National_Oceanographic_Data_Center�


97

PHỤ LỤC

Phụ lục A. Một số kết quả tính trường hợp hiện tại

A-1


Hình A. 1. Dòng chảy (m/s) vùng cửa sông ven biển Hải Phòng nước lớn – mùa khô

(Trong kỳ triều cường 0h, 20/3/2009; Hmax=3.2m; a- tầng mặt; b- tầng đáy)

(a)

(b)


A-2

Hình A. 2. Dòng chảy (m/s) vùng cửa sông ven biển Hải Phòng nước ròng – mùa khô

(Trong kỳ triều cường 12h, 20/3/2009; Hmin=0.4m; a- tầng mặt; b- tầng đáy)

(b)

(a)


A-3

Hình A. 3. Dòng chảy tầng mặt (m/s) vùng cửa sông ven biển Hải Phòng giữa các pha triều – mùa khô

(Trong kỳ triều kém; a- triều lên, H=2.0m, 3h, 12/3/2009; b- triều xuống, H=1.7m, 16h, 12/3/2009)

(a)

(b)


A-4

Hình A. 4. Dòng chảy tầng mặt (m/s) vùng cửa sông ven biển Hải Phòng khi mực nước cực trị – mùa khô

(Trong kỳ triều kém; a- nước lớn, H=2.5m, 7h, 12/3/2009; b- nước ròng, H=1.3m, 21h, 12/3/2009)

(b)


A-5

Hình A. 5. Dòng chảy (m/s) vùng cửa sông ven biển Hải Phòng nước lớn – mùa mưa

(Trong kỳ triều cường 17h, 19/8/2009; Hmax=3.7m; a- tầng mặt; b- tầng đáy)

(b)

(a)


A-6

Hình A. 6. Dòng chảy (m/s) vùng cửa sông ven biển Hải Phòng nước ròng– mùa mưa

(Trong kỳ triều cường 5h, 19/8/2009; Hmin=0.3m; a- tầng mặt; b- tầng đáy)

(b)

(a)


A-7

Hình A. 7. Dòng chảy tầng mặt (m/s) vùng cửa sông ven biển Hải Phòng giữa các pha triều – mùa mưa

(Trong kỳ triều kém; a- triều lên, H=1.9m, 3h, 13/8/2009; b- triều xuống, H=1.8m, 16h, 13/8/2009)

(a)

(b)


A-8

Hình A. 8. Dòng chảy tầng mặt (m/s) vùng cửa sông ven biển Hải Phòng khi mực nước cực trị – mùa mưa

(Trong kỳ triều kém; a- nước lớn, H=2.4m, 9h, 13/8/2009; b- nước ròng, H=1.4m, 21h, 12/8/2009)

(a)

(b)


A-9

Hình A. 9. Phân bố TTLL (kg/m3) tầng mặt vùng cửa sông ven biển Hải Phòng trong kỳ triều kém (mùa khô: a- triều lên, H=2.0m, 3h, 12/3/2009; b-triều xuống, H=1.7m, 16h, 12/3/2009; c- nước lớn, H=2.5m, 7h, 12/3/2009; d- nước ròng, H=1.3m, 21h, 12/3/2009; mùa mưa: e- triều lên, H=1.9m, 3h, 13/3/2009; f- triều xuống,

H=1.8m, 16h, 13/3/2009; g- nước lớn, H=2.4m, 9h, 13/8/2009; h- nước ròng, H=1.4m, 21h, 12/8/2009)

(g) (h)

(f) (e)

(c) (d)

(b) (a)

Phụ lục B. Ảnh hưởng của thủy triều

B-1


Hình B. 1. Profile TTLL (kg/m3) tại mặt cắt I trong mùa mưa – thời điểm triều lên (12h, 19/8/2009; a – hiện tại; b- không có thủy triều)

Hình B. 2. Profile TTLL (kg/m3) tại mặt cắt I trong mùa mưa – thời điểm triều xuống (23h, 19/8/2009; a – hiện tại; b- không có thủy triều)

(b)

(b)

(a)

(a)


B-2

Hình B. 3. Profile TTLL (kg/m3) tại mặt cắt I trong mùa mưa – thời điểm nước lớn (17h, 19/8/2009; a – hiện tại; b- không có thủy triều)

Hình B. 4. Profile TTLL (kg/m3) tại mặt cắt I trong mùa mưa – thời điểm nước ròng (5h, 19/8/2009; a – hiện tại; b- không có thủy triều)

(a)

(b)

(a)

(b)


B-3

Hình B. 5. Ảnh hưởng của thủy triều đến phân bố TTLL (kg/m3)- tầng mặt (mùa khô: a – hiện tại (triều lên-18h, 19/3/2009); b- không có thủy triều; c – hiện tại (triều xuống-7h, 20/3/2009); d- không có thủy triều

mùa mưa: e – hiện tại (triều lên-12h, 19/8/2009); f- không có thủy triều; g– hiện tại (triều xuống-23h, 19/8/2009); h- không có thủy triều)

(a)

(d) (c)

(b)

(e) (f)

(g) (h)

Phụ lục C. Ảnh hưởng của gió

C-1


Hình C. 1. Ảnh hưởng của gió đến profile TTLL ((kg/m3) tại mặt cắt I trong mùa mưa –triều lên

(12h, 19/8/2009; a – không có gió; b- gió NE, c- gió hướng E, d- gió hướng SE)

(d)

(c)

(b)

(a)


C-2

Hình C. 2. Ảnh hưởng của gió đến profile TTLL (kg/m3) tại mặt cắt I trong mùa mưa –triều xuống (23h, 19/8/2009; a – không có gió; b- gió NE, c- gió hướng E, d- gió hướng SE)

(d)

(b)

(c)

(a)


C-3

Hình C. 3. Ảnh hưởng của gió đến profile TTLL (kg/m3) tại mặt cắt I trong mùa mưa –nước lớn


(d)

(c)

(b)

(a)


C-4

Hình C. 4. Ảnh hưởng của gió đến profile TTLL (kg/m3) tại mặt cắt I trong mùa mưa –nước ròng


(d)

(c)

(b)

(a)


C-5

Hình C. 5. Ảnh hưởng của gió đến phân bố TTLL (kg/m3) trong mùa khô- tầng mặt (triều lên: 18h, 19/3/2009; a – không có gió; b- gió NE, c- gió hướng E, d- gió hướng SE

(triều xuống: 7h, 20/3/2009; e – không có gió; f- gió NE, g- gió hướng E, h- gió hướng SE)

(a)

(b)

(e)

(f)

(d)

(c) (g)

(h)


C-6

Hình C. 6. Ảnh hưởng của gió đến phân bố TTLL (kg/m3) trong mùa mưa-tầng mặt (triều lên: 12h, 19/8/2009; a – không có gió; b- gió NE, c- gió hướng E, d- gió hướng SE

triều xuống: 23h, 19/8/2009; e – không có gió; f- gió NE, g- gió hướng E, h- gió hướng SE)

(d)

(c) (g)

(h)

(b)

(a)

(f)

(e)

Phụ lục D. Ảnh hưởng của sóng và gió

D-1


Hình D. 1. Ảnh hưởng của gió- sóng đến profile TTLL (kg/m3) tại mặt cắt I trong mùa khô –nước ròng (12h, 20/3/2009; a – không có gió+ sóng; b- gió+ sóng NE, c- gió+ sóng hướng E, d- gió+ sóng hướng SE)

(a)

(b)

(c)

(d)


D-2

Hình D. 2. Ảnh hưởng của gió – sóng đến profile TTLL (kg/m3) tại mặt cắt I trong mùa mưa –triều lên

(12h, 19/8/2009; a – không có gió- sóng; b-gió + sóng NE, c-gió + sóng hướng E, d- gió + sóng hướng SE)

(b)

(a)

(c)

(d)


D-3

Hình D. 3. Ảnh hưởng của gió- sóng đến profile TTLL (kg/m3) tại mặt cắt I trong mùa mưa –triều xuống

(23h, 19/8/2009; a – không có gió+ sóng; b-gió+ sóng NE, c-gió+ sóng hướng E, d- gió+ sóng hướng SE)

(d)

(c)

(b)

(a)


D-4

Hình D. 4. Ảnh hưởng của gió- sóng đến profile TTLL (kg/m3) tại mặt cắt I trong mùa mưa –nước lớn

(17h, 19/8/2009; a – không có gió+ sóng; b- gió+ sóng NE, c-gió+sóng hướng E, d- gió+ sóng hướng SE)

(c)

(d)

(b)

(a)


D-5

Hình D. 5. Ảnh hưởng của sóng-gió đến profile TTLL (kg/m3) tại mặt cắt I trong mùa mưa –nước ròng

(5h, 19/8/2009; a – không có gió- sóng; b- gió+ sóng NE, c- gió + sóng hướng E, d- gió + sóng hướng SE)

(c)

(d)

(b)

(a)


D-6

Hình D. 6. Ảnh hưởng của gió –sóng đến phân bố TTLL (kg/m3) trong mùa khô- tầng mặt (triều lên: 18h, 19/3/2009; a – không có gió+ sóng; b- gió+ sóng NE, c- gió+ sóng hướng E, d- gió + sóng hướng SE triều xuống: 7h, 20/3/2009; e – không có gió+ sóng; f- gió+sóng NE, g- gió+ sóng hướng E, h- gió+ sóng hướng SE)

(b) (f)

(a) (e)

(g)

(d)

(c)

(h)


D-7

Hình D. 7. Ảnh hưởng của gió- sóng đến phân bố TTLL (kg/m3) trong mùa mưa- tầng mặt

(triều lên: 12h, 19/8/2009; a – không có gió+sóng; b- gió+sóng NE, c- gió+sóng hướng E, d- gió+ sóng hướng SE triều xuống: 23h, 19/8/2009; e – không có gió+ sóng; f- gió+ sóng NE, g- gió+ sóng hướng E, h- gió+ sóng hướng SE)

(b) (f)

(a) (e)

(d)

(c) (g)

(h)

Documents

nghiên cứu đặc điểm vận chuyển trầm tích lơ lửng vùng ven biển