Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 29 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
29
Dung lượng
443,37 KB
Nội dung
Nghiêncứuđặcđiểmvậnchuyểntrầmtíchlơ
lửng vùngvenbiểnHảiPhòngbằngmôhình
Delft3d
Vũ Duy Vĩnh
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn ThS chuyên ngành: Hải dương học; Mã số: 60 44 97
Người hướng dẫn: GS.TS. Đinh Văn Ưu
Năm bảo vệ: 2012
Abstract: Trình bày sơ lược tổng quan tình hìnhnghiêncứu trong và ngoài nước có liên
quan tới vấn đề: tổng quan về điều kiện tự nhiên của khu vực nghiêncứuđặcđiểmvận
chuyển trầmtíchlơlửngvùngvenbiểnbằngmôhình Delft3d; các yếu tố có ảnh hưởng
trực tiếp và gián tiếp đến sự vậnchuyển (trầm tíchlơ lửng) TTLL ở khu vực nghiêncứu
như chế độ gió, đặcđiểm thủy văn sông, hảivăn và trầm tích. Tìm hiểu thông tin về
những tài liệu chính để thiết lập mô hình, cơ sở toán học của các môhình (thủy động lực)
TĐL và vậnchuyển TTLL; các phương pháp xử lý số liệu để thiết lập các điều kiện biên
cho mô hình; trình bày chi tiết việc thiết lập các môhình toán học để môphỏng điều kiện
TĐL và vậnchuyển TTLL cho vùng cửa sông venbiểnHải Phòng. Một số kết quả hiệu
chỉnh kiểm chứng môhình cũng như những kịch bản tính toán.
Keywords: Hải dương học; Trầmtíchlơ lửng; Ven biển; Môhình Delft3d; HảiPhòng
Content
MỞ ĐẦU
Vùng cửa sông venbiểnHảiPhòng 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 HảiPhòng 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 HảiPhòng 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 nghiêncứu 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 vùngven bờ Đồ Sơn.
Do những nguyên nhân trên mà đặcđiểmvậnchuyểntrầmtíchlơlửng (TTLL) ở khu vực
này đã được quan tâm nghiêncứu khá nhiều. Tuy nhiên do những nguyên nhân khác nhau mà
các kết quả của những nghiêncứu đó vẫn còn các hạn chế. Trong nghiêncứu này, tác giả sử
dụng một hệ thống môhình tổng hợp 3 chiều thủy động lực- sóng- vậnchuyển TTLL dựa trên
mô hìnhDelft3D của Hà Lan với mục tiêu là nghiêncứuđặcđiểmvậnchuyểntrầmtích ở vùng
cửa sông venbiểnHải Phòng.
Với mục tiêu như trên, cách tiếp cận và phương pháp nghiêncứu 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 môhình thủy động lực (TĐL), sóng và vậnchuyển TTLL ở khu vực
nghiên cứu theo các kịch bản khác nhau: theo mùa, theo yếu tố tác động. Phạm vi khu vực
nghiên cứu là vùng cửa sông venbiểnHảiPhòng nhưng chủ yếu tập trung vào khu vực phía
đông bắc bán đảo Đồ Sơn. Sau thời gian tiến hành nghiêncứu các kết quả nhận được đã cung
cấp các đặcđiểmvậnchuyển TTLL ở vùngvenbiểnHải Phòng, cũng như vai trò của một số yếu
tố như thủy triều, gió, sóng kết hợp với gió đến đặcdiểmvậnchuyển 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 nghiêncứu của luận văn
Phần thứ nhất của báo cáo trình bày sơ lược tổng quan tình hìnhnghiêncứu 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 vậnchuyển TTLL ở khu vực nghiêncứu như chế độ gió, đặcđiểm thủy văn
sông, hảivăn và trầm tích.
Các tài liệu cơ bản và phương pháp chính để thực hiện các nội dung và mục tiêu nghiêncứu
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 môhình TĐL
và vậnchuyển 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 môhình toán học để môphỏng điều kiện TĐL và vậnchuyển TTLL cho
vùng cửa sông venbiểnHải Phòng. Một số kết quả hiệu chỉnh kiểm chứng môhình cũng như
những kịch bản tính toán chính cũng đã được trình bày.
Các kết quả phân tích đánh giá điều kiện TĐL, vậnchuyển TTLL ở khu vực nghiêncứu
được trình bày trong phần thứ 3 của báo cáo.
Cuối cùng là một vài kết luận và khuyến nghị.
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH VÀ KHU VỰC NGHIÊNCỨU
1.1. Tình hìnhnghiêncứu
1.1.1. Nghiêncứu ngoài nƣớc
Trầm tíchlơlửng (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 venbiển 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 đặcđiểmvậnchuyển TTLL từ số liệu đo đạc
khảo sát người ta đã phát triển và ứng dụng các môhình toán học để dự báo các đặcđiểmvận
chuyển TTLL ở vùng cửa sông ven biển. Các môhình này thông thường là các chương trình tính
để giải các bài toán cơ bản của cơ học chất lỏng và phương trình vậnchuyểntrầm tich.
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 vậnchuyểntrầmtích ở vùng của sông venbiển 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. Vì vậy, khi áp dụng và phát triển các môhình toán vào các vùng
cửa sông venbiển người ta cố gắng lựa chọn các môhình 3 chiều.
Các môhình 2 chiều có thể là bình lưu hoặc tổng hợp theo độ sâu. Một môhình bình lưu
giải các phương trình động lượng và liên tục cho chất lỏng và các pha (phases) của trầm tích.
Những ứng dụng của môhình 2 chiều là các thiết kế trong các mương thoát nước và hệ thống
thủy lợi. Các môhìnhvậnchuyểntrầmtích 2 chiều dựa trên phương trình động lượng trung bình
theo độ sâu và phương trình liên tục cho trầm tích. Mực nước, vận tốc dòng chảy, hàm lượng
TTLL và một số yếu tố khác được tính tại các điểm. Các tham số của môhình được giả thiết là
đồng nhất theo độ sâu tại mỗi điểm tính.
Những ví dụ của môhình 2 chiều có thể kể đến như các nghiêncứu của Struiksma và nnkvà
Wang. Struiksma và nnk đã tính toán biến động đáy của một đoạn sông với việc ứng dụng mô
hình vậnchuyểntrầmtích trên cơ sở các công thức của Engelund và Hansen. Wang đã nghiên
cứu phân bố trầmtích ở gần cửa sông với trường hợp dòng chảy ít biến đối. Các môhìnhvận
chuyển trầmtích 2 chiều được sử dụng rộng rãi trong thực tế như MIKE 21 và TABS-MD. Mô
hình MIKE 21 được phát triển bởi Viện Thủy lực Đan Mạch và là môhình sai phân hữu hạn. Mô
hình này cho các kết quả khá tốt và được sử dụng nhiều ở Mỹ. Tương tự như vậy, môhình
TABS-MD được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực công trình bờ từ khi ra đời trong những năm
1970. Một môhình 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 môhình 1 chiều, các môhình 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 môhình một chiều và 2 chiều.
Mô hình 3 chiều dựa trên các phương trình cân bằng khối lượng hay khuyếch tán đối lưu
của TTLL. Trong phần lớn các môhình 3 chiều, trường dòng chảy và hàm lượng TTLL được
tổng hợp (intergated) và tính toán ở mỗi bước thời gian. Môhình 3 chiều tính đến cả các thành
phần bình lưu và đối lưu của quá trình vậnchuyểntrầmtích và được dùng khi có sự phân tầng về
dòng chảy và vậnchuyểntrầm tích. Các môhình 3 chiều cung cấp đầy đủ nhất bao gồm cả số
lượng các biến của bất kỳ hệ TĐL nào. Việc hiệu chỉnh môhình cũng đòi hỏi lượng số liệu lớn
và phức tạp hơn, 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. Thông thường các số liệu đầu vào cho mô
hình 3 chiều có được từ các số liệu gần đúng của các tài liệu nghiêncứu 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 môhình TĐL - vậnchuyển 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 môhình TĐL 2 chiều
là kết quả đánh giá biến động của các nêm mặn vùng cửa sông. Nhiều môhình 3 chiều đã được
áp dụng với các qui mô khác nhau như trong phòng thí nghiệm, hay quy mô các khu vực nhỏ.
Việc áp dụng môhình 3 chiều ở quy môvùng lớn thường gặp khó khăn do thời gian gian tính
toán lâu, vì vậy người ta thường chỉ môphỏng trong phạm vi một vài ngày hoặc một chu kỳ
triều. Việc ứng dụng môhình 3 chiều cần thiết nhất ở những vùng có cấu trúc thủy động lực và
quá trình trầmtích phức tạp với các xoáy và biến động mạnh theo không gian. Một số môhình
đã được sử dụng rộng rãi nhất phải kể đến như RMA11, ECOMSED, CH3D-SED, Delft-3D. Khi
mô hình CH3D-SED được áp dụng gần đây ở vùng cửa sông Mississippi-Atchafalaya, môhình
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 môhình 2 chiều được xử lý và thiết lập tốt có thể trở thành
một công cụ kỹ thuật chuyên nghiệp cho nghiêncứu động lực học công trình bờ. Một ví dụ khác,
O’Connor và Nicholson cung cấp một môhình 3 chiều đầy đủ bao gồm một môhìnhvậnchuyển
TTLL, quá trình ngưng keo và kết bông. Katopodi và Ribberink thông báo về một môhình tựa 3
chiều (quasi-3D) cho TTLL dựa trên việc giải gần đúng phương trình khuếch tán- bình lưu cho
sóng và dòng chảy. Briand và Kamphuis đưa ra một cách tiếp cận chi tiết việc tính toán vận
chuyển trầmtích dựa trên kết hợp tính dòng chảy 3 chiều và phân bổ hàm lượng TTLL theo
phương thẳng đứng. Một môhình sai phân hữu hạn 3 chiều cho TĐL và vậnchuyển TTLL đã
được mô tả bởi Cancino và Neves.
Gần đây, trong một số nghiêncứu 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 môhình kết hợp TĐL-
sinh thái vùng thềm lục địa gọi là môhình COHERENS. Đây là môhình 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. Tuy
nhiên, phần vậnchuyểntrầmtích trong môhình này chưa tính đến những biến động của địa hình
đáy. Viện Thủy lực Delft cũng đã phát triển hệ thống môhình tổng hợp (2D/3D) để môphỏng
điều kiện TĐL và vậnchuyểntrầmtích dưới ảnh hưởng của các lực khí tượng và thủy triều. Mô
hình này tính đến những biến động của địa hình đáy, quá trình lắng đọng, xói lở và có thể tính
kết hợp (coupling) các điều kiện TĐL - sóng và vậnchuyểntrầmtích ở mỗi bước thời gian
(Online) trong quá trình tính toán.
Đáng chú ý là phần lớn các môhình TĐL - vậnchuyểntrầmtích 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 môhình 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 môhình 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.
1.1.2. Nghiêncứu trong nƣớc
Với trên 3200 km chiều dải bờ biển, vùngven 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 trầmtích từ lục địa đi vào vùngven 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 nghiêncứuđặcđiểmvậnchuyểntrầmtích ở các vùng
cửa sông venbiển 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 môhình toán chưa phát
triển, các nghiêncứu về vậnchuyển TTLL ở vùngbiển Việt Nam chủ yếu dựa trên các phân tích
đánh giá từ số liệu khảo sát. Tiêu biểu trong số đó là nghiêncứu của về động lực vùngvenbiển
và cửa sông Việt Nam. Trong nghiêncứu 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 trầmtích ở vùng cửa Văn Úc
và Ba Lạt. Một nghiêncứu khác về thủy thạch động lực chủ yếu dựa trên những số liệu quan
trắc. Theo đó, dòng bồi tích dọc bờ vùngvenbiểnHải Thịnh- Hà Nam Ninh đã được 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 môhình toán học
đã dần được đưa vào sử dụng trong việc tính toán TĐL và vậnchuyển bùn cát. Các môhình
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 môhìnhvậnchuyểntrầmtích như phục vụ đánh giá bồi tụ xói lởvùng cửa sông ven
biển Bắc Bộ, vùngvenbiển miền Trung và vùngbiển Nam Bộ, đánh giá xu thế bồi tụ- xói lở khu
vực Cửa Đáy, vậnchuyểntrầmtích và biến đổi địa hình đáy vùng cửa sông venbiểnHải Phòng.
Trong những nghiêncứu trên, các môhìnhvậnchuyểntrầmtích chủ yếu được dùng để tính toán
dự báo cân bằng của các dòng bùn cát ở vùngven bờ. Ứng dụng khác liên quan đến môhìnhvận
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 nghiêncứu tiêu biểu trong lĩnh vực này như ứng dụng môhình Mike và
SMS đánh giá ảnh hưởng do hoạt động của nhà máy nhiệt điện Mông Dương đến quá trình vận
chuyển bùn cát lơlửng ở khu vực này; ứng dụng môhình 3 chiều để nghiêncứu lan truyền
TTLL ở vùngbiểnven bờ Quảng Ninh; nghiêncứu phân bố và biến động của TTLL, biến động
địa hình đáy khu vực vịnh Hạ Long- Bái Tử Long bằngmôhình 3 chiều (Dellft3D) để phục vụ
đánh giá sức tải môi trường của khu vực này; trên cơ sở ứng dụng môhìnhDelft3D các tác giả
tại Viện Tài nguyên và Môi trường biển đã thiết lập đồng thời môhình thủy động lực-sóng và
vận chuyển TTLL để đánh giá ảnh hưởng của đập Hòa Bính đến phân bố TTLL ở vùngven bờ
châu thổ sông Hồng.
Vùng cửa sông venbiểnHảiPhòng là nơi hằng năm tiếp nhận một lượng trầmtích 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 vùngven bờ châu thổ sông Hồng. Dòng bùn cát từ lục
địa đưa ra vùng cửa sông venbiển góp phần hình thành nên các bãi bồi phì nhiêu, tăng nhanh
quá trình lấn biểnmở 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 đặcđiểmvậnchuyểntrầmtích ở vùngvenbiểnHảiPhòng đã được quan tâm nghiêncứu từ
khá lâu. Điển hình là các nghiêncứu về điều kiện TĐL và vậnchuyểntrầmtích trong mối liên hệ
với hiện tượng biến dạng bờ và xói lở bờ đảo Cát Hải. Cũng dựa trên những số liệu khảo sát,
trong nghiêncứu 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 vậnchuyểntrầmtích ở khu vực này. Một
nghiên cứu tổng hợp khác dựa trên các điều kiện địa chất- thủy động lực- vậnchuyểntrầmtích
để xác định nguyên nhân đục nước ở bãi biển Đồ Sơn cũng đã được tiến hành. Những nghiên
cứu liên quan về vậnchuyểntrầmtích 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 nghiêncứu áp dụng môhình Mike21 để
đánh giá điều kiện động lực, dự báo vậnchuyểntrầmtích khu vực cửa Văn Úc và Lạch Huyện.
Một số nghiêncứu khác bằngmôhình 3 chiều (3D) cũng đã được thực hiện ở khu vực này.
Trong Luận văn cao học với nội dung đánh giá đặc trưng TTLL vùng cửa sông venbiểnHải
Phòng, tác giả Trần Anh Tú cũng đã sử dụng module chất lượng nước (Delf3d-WAQ) trong mô
hình Delft3d để môphỏng điều kiện TĐL – vậnchuyển TTLL. Tuy nhiên trong nghiêncứu này,
tác giả chỉ dùng môhình 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 vậnchuyển TTLL ở diễn ra ở
khu vực nghiên cứu.
Việc ứng dụng các môhình toán học nghiêncứuđặcđiểmvậnchuyểntrầmtích 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 môhình 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 môhìnhvẫn là một vấn đề tồn tại cần giải quyết
trong thời gian tới.
1.2. Điều kiện tự nhiên của khu vực nghiêncứu
1.2.1. Vị trí địa lý và địa hình
Khu vực nghiêncứu nằm trong khoảng tọa độ 20.5-20.9 độ vĩ bắc và 106.5- 107.1 độ kinh
đông, vùngbiểnven 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.
Khu vực này được tạo thành bởi các quá trình động lực sông, biển và sông - biển hỗn hợp.
Đây là vùngbiển 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 nghiêncứu thêm phức tạp. Bờ biểnven 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 hìnhvùng cửa sông venbiểnHảiPhòng có độ sâu
không lớn, độ dốc nhỏ.
1.2.2. Chế độ gió
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. 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%.
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. Đặcđiểm thủy văn
Hàng năm, hệ thống sông Hồng- Thái bình cung cấp khoảng 120 tỷ m
3
nước và 114 triệu tấn
phù sa cho vùngven 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 HảiPhòng chịu tác động trực tiếp của các sông Bạch Đằng, Cấm, Lạch Tray, Văn Úc và
Thái Bình. Chế độ dòng chảy ở các sông này cũng như các sông khác thuộc hệ thống sông Hồng-
Thái Bình có đặcđiểm 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 biểnbiến đổi trong khoảng 300-2200m
3
/s, trong
khi các tháng mùa khô, lưu lượng nước trung bình chỉ dao động quanh giá trị 50-300m
3
/s.
1.2.4. Đặcđiểmhảivăn
Dao động mực nước (DĐMN) ở vùng cửa sông venbiểnHảiPhòng 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 O
1
, K
1
có biên độ 70-90cm, trong khi các sóng bán nhật triều
M
2
, S
2
chỉ có vai trò thứ yếu với biên độ khá nhỏ.
1.2.5. Đặcđiểmtrầmtích
Trầm tíchlơlửng trong nước ở vùng cửa sông ven bờ HảiPhòngven 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/m
3
và khoảng 0.05- 0.1kg/m
3
vào mùa khô.
CHƢƠNG 2. TÀI LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP
2.1. Tài liệu
Để thực hiện các nội dung nghiêncứu 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 nghiêncứu có liên quan đến đối
tượng và nội dung nghiêncứu của luận văn.
2.2. Phƣơng pháp
2.2.1. Xử lý số liệu
Để phục vụ cho việc thiết lập môhình 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
[...]... thu thập và xử lý tương đối đầy đủ và hệ thống Các kết quả so sánh giữa tính toán bằngmôhình và quan trắc cho thấy đã có sự phù hợp tương đối và môhình này có thể được sử dụng như một công cụ để nghiên cứuđặcđiểm vận chuyển TTLL cho vùngvenbiểnHảiPhòng - Đặcđiểmvậnchuyển TTLL ở vùng cửa sông venbiểnHảiPhòngbiến đổi mạnh theo mùa Vào mùa khô do sự suy giảm của lưu lượng nước và hàm... E, SE đã làm xuất hiện các vùng nước đục ở phía ngoài vùng ảnh hưởng của các khối nước sông trong đó có vùngbiển Đồ Sơn KẾT LUẬN Một hệ thống môhình thủy động lực- sóng -vận chuyển TTLL trên cơ sở môhìnhDelft3d đã được ứng dụng tính toán đồng thời để nghiên cứuđặcđiểm vận chuyển TTLL ở vùngvenbiểnHảiPhòng Để phục vụ cho việc thiết lập và kiểm chứng kết quả của mô hình, các bộ số liệu liên quan... “Ứng dụng môhình dòng chảy ba chiều (3D) nghiêncứu quá trình lan truyền chất lơlửng tại vùngbiểnven 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), Môphỏng đặc điểm thuỷ động lực và vậnchuyểntrầmtíchlơlửng khu vực cửa sông venbiểnHảiPhòng Tài nguyên và môi trường biển, tập... biênmở cho môhình TĐL vùng ngoài khơi (với lưới tính thô) được lưu trữ ở dạng file Netcdf - Phương pháp lưới lồng (phương pháp NESTING trong Delf3d) được sử dụng trong nghiên cứu này để tạo ra các điều kiện biênmở phía biển của môhình 2.2.2 Môhình toán học Trong nghiêncứu này các đối tượng nghiêncứu chủ yếu như TĐL, vậnchuyển TTLL được môhình hóa trên cơ sở môhìnhDelft3d Đây là môhình tổng... Bộ từ Quảng Ninh tới Thanh Hóa Báo cáo dự án KHCN-5A” Phân Viện Hải dương học tại HảiPhòng 17 Trần Anh Tú (2012), “Đánh giá dặ trưng trầmtíchlơlửng khu vực cửa sông venbiểnHảiPhòng Luận Văn cao học, trường ĐHKHTN 18 Đinh Văn Ưu, (2009), Môhìnhvậnchuyểntrầmtích và biến động địa hình đáy áp dụng cho vùngbiển cửa sông cảng HảiPhòng Tạp chí ĐHQG Hà Nội, KHTN và Công Nghệ số 1S (2009) 133-139... Thủy lực Delft (Hà Lan) nghiêncứu phát triển gồm có các module cơ bản như TĐL (Delft3d- Flow), sóng (Delft3d- Wave), vậnchuyển bùn cát (Delft3d- Sed), chất lượng nước (Delft3-Waq) và sinh thái học (Delft3d- Eco) Môhình này có thể môphỏng tốt điều kiện TĐL - sóng, vậnchuyển bùn cát, chất lượng nước ở vùng cửa sông ven bờ [34] 2.2.3 Thiết lập môhình Phạm vi miền tính của môhìnhMôhình thuỷ động lực cho... DĐMN, gió, sóng đến vậnchuyển TTLL ở khu vực venbiểnHảiPhòng mới chỉ được đánh giá bước đầu Những hạn chế này sẽ được khắc phục trong những nghiêncứu tiếp theo References Tiếng Việt 1 Đỗ Trọng Bình, Trần Anh Tú, Vũ Duy Vĩnh (2010), Nghiêncứu đánh giá lan truyền các chất gây ô nhiễm khu vực cửa sông venbiểnHảiPhòngbằngmôhình toán học” Báo cáo tổng hợp Đề tài cấp Thành phố HảiPhòng Mã số: ĐT.MT.2008.500... khắc phục đục nước bãi biển Đồ Sơn” (thuộc chương trình nghiêncứu 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: Nghiêncứu quá trình động lực, dự báo sự vậnchuyển bùn cát, bồi tụ, xói lởvùngvenbiển cửa sông phục vụ... 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 nghiêncứu này, các đặcđiểmvậnchuyển TTLL ở vùng cửa sông venbiểnHảiPhòng 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 vậnchuyển TTLL ở khu... thuỷ động lực cho khu vực cửa sông venbiểnHảiPhòng sử dụng hệ lưới cong trực giao Phạm vi vùng tính của môhình 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 Thời gian tính toán Môhình TĐL khu vực cửa sông venbiểnHảiPhòng được thiết lập và chạy với thời gian là các mùa đặc trưng trong năm (mùa mưa và mùa . Nghiên cứu đặc điểm vận chuyển trầm tích lơ
lửng vùng ven biển Hải Phòng bằng mô hình
Delft3d
Vũ Duy Vĩnh
Trường. vực nghiên cứu đặc điểm vận
chuyển trầm tích lơ lửng vùng ven biển bằng mô hình Delft3d; các yếu tố có ảnh hưởng
trực tiếp và gián tiếp đến sự vận chuyển