Tính toán lan truyền vật chất ô nhiễm khu vực vịnh nha trang bằng mô hình số

Một trong những công cụ có thể được sử dụng để giúp công việc này một cách hiệu quả và nhanh chóng, đỡ tốn kém là việc sử dụng mô hình số trị để mô phỏng các quá trình lan truyền các vâ

Tính toán lan truyền vật chất ô nhiễm khu vực vịnh Nha Trang bằng mô hình số

Nguyễn Chí Công

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Hải dương học; Mã số: 60 44 97

Người hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Minh Huấn

Năm bảo vệ: 2012

Abstract: Tổng quan về mô hình số trị: Môđun MIKE 21 HD, Môđun ECO

Lab Khái quát về điều kiện tự nhiên, đặc điểm kinh tế - xã hội và hiện trạng môi trường vịnh Nha Trang Áp dụng mô hình: Thiết lập các thông tin đầu vào cho mô hình, Hiệu chỉnh mô hình Trình bày một số kết quả tính

toán đạt được

Keywords: Hải dương học; ô nhiễm; Mô hình số trị; Vịnh Nha Trang

Content

Thành phố Nha Trang là một trong những thành phố xinh đẹp và thơ mộng nhất cả nước Không những thế Nha Trang được xếp vào giới những vịnh đẹp trên thế giới được thiên nhiên ban tặng Với diện tích khoảng 500km2, 19 đảo lớn nhỏ và 25km bờ biển, vịnh Nha Trang hàng năm đã đón nhận hàng vạn lượt khách du lịch trong và ngoài nước đến tham quan, du lịch Một đặc điểm của biển Nha Trang là nước biển trong xanh, chất lượng nước rất tốt, sự đa dạng sinh học với rất nhiều loài sinh vật và những rạn san hô thật kỳ

vĩ

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế chung, các ngành nghề kinh tế trong thành phố cũng đang tăng trưởng với tốc độ nhanh Mặt trái của sự phát triển này là những tác động trực tiếp và gián tiếp của các ngành nghề kinh tế gây nên những áp lực lớn đối với môi trường Đó là sự suy giảm chất lượng nước vịnh Nha Trang, sự đa dạng sinh học đang ngày càng mất đi, sự suy thoái hệ sinh thái, sự mất cân bằng sinh học sẽ dẫn đến hủy hoại môi trường sống, ảnh hưởng tới chất lượng nước các bãi tắm, chất lượng vùng nuôi trồng thủy sản Hậu quả của các biến đổi này lại tác động trở lại các ngành nghề khác như ngành nuôi trồng thủy sản, ngành du lịch – dịch vụ

Trước những biến động xấu của môi trường biển, đã có nhiều báo cáo, kiến nghị, đề xuất, hội nghị của các nhà quản lý, các nhà hoạch định, các nhà khoa học nhằm đưa ra những giải pháp hợp lí giúp ngăn chặn, bảo vệ, phục hồi vịnh Nha Trang như vốn có của nó Công việc này vẫn đang được triển khai một cách gấp rút và toàn diện Một trong những công cụ có thể được sử dụng để giúp công việc này một cách hiệu quả và nhanh chóng,

đỡ tốn kém là việc sử dụng mô hình số trị để mô phỏng các quá trình lan truyền các vật chất gây ô nhiễm từ các cửa sông trên nền tảng của các quá trình thủy động lực Lợi thế của các mô hình toán học là có thể mô phỏng một cách toàn diện theo không gian và thời gian các quá trình tác động biến đổi để có thể đưa ra được những dự báo, cảnh báo về môi trường

Nhận thức được mức độ cấp thiết của vấn đề môi trường vịnh Nha Trang, học viên lựa

chọn hướng nghiên cứu với đề tài: “Tính toán lan truyền vật chất ô nhiễm khu vực vịnh Nha Trang bằng mô hình số” để có thể mô phỏng một số vật chất từ các cửa Sông Cái,

Sông Tắc có khả năng ảnh hưởng đến chất lượng môi trường Có nhiều kỹ thuật đánh giá mức đô ̣ ô nhiễm nước dựa vào giá tri ̣ của cá c thông số cho ̣n lo ̣c Các kỹ thuật này sử dụng các chỉ số để thực hiện mức độ ô nhiễm Trong đó có thể nêu mô ̣t số chỉ số đang đươ ̣c công nhâ ̣n như: Chỉ số ô nhiễm dinh dưỡng (NPI) dựa vào các thông số NH4

+

, NO3 -, NO2-, tổng P, pH, chlorophyll, độ dẫn điê ̣n và đô ̣ đu ̣c Chỉ số ô nhiễm hữu cơ (OPI) dựa vào các thông số BOD, COD, nhiê ̣t đô ̣ và DO Với nguồn số liệu có được từ một số đề tài được thực hiện tại Viện Hải dương học như đề tài cấp Cơ sở phòng Vật lý biển, phòng Thủy địa hóa, đề tài cấp Viện Khoa học và Công nghệ, Các Dự án hợp tác quốc tế, tác giả

sử dụng gói phần mềm MIKE 21 HD, ECO Lab để mô phỏng quá trình lan truyền một số vật chất có thể gây ô nhiễm từ các cửa sông trong mùa mưa và mùa khô Trong khuôn khổ của luận văn, mục tiêu của học viên là có thể tính toán, mô phỏng, đưa ra được bức tranh về quá trình động lực và quá trình truyền tải các vật chất gồm BOD, DO, NO3-,

PO4+, NH3+, từ cửa các cửa Sông Cái Nha Trang, Sông Tắc Nha trang và Sông Cái Ninh Hòa tới vịnh Nha Trang, đặc biệt là các bãi tắm Nha Trang Một ki ̣ch bản mô phỏng sự lan truyền các vâ ̣t chất ô nhiễm với giả thiết có sự gia tăng vượt ngưỡng giới ha ̣n cho phép nồng độ các chất gây ô nhiễm từ các cử a sông để có thể đánh giá mức đô ̣ lan truyền

và ảnh hưởng của các vật chất này tới chất lượng nước các bãi tắm khu vực Nha Trang

Các kết quả nghiên cứu trong luận văn góp phần bổ sung thêm các thông tin khoa ho ̣c về những nghiên cứu, đánh giá vai trò và sự tác đô ̣ng của các cửa sông tới chất lượng nước khu vực vi ̣nh Nha Trang và các bãi tắm Luâ ̣n văn là tài liệu tham khảo liên quan tới vấn đề môi trường đang rất nóng bỏng và nhạy cảm khu vực vịnh Nha Trang hiê ̣n nay

Chương 1 MÔ HÌNH SỐ TRỊ

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu

1.1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới

Sử dụng các mô hình số để tính toán, mô phỏng, đánh giá chất lượng môi trường nước khu vực gần bờ, khu bãi tắm, khu nuôi trồng thủy sản đã được thực hiện rất phổ biến trên thế giới Tùy thuộc vào đối tượng và mục đích nghiên cứu, việc áp dụng các loại mô hình tính toán cũng khác nhau Có thể liệt kê một số mô hình thường được áp dụng để đánh giá chất lượng nước trên thế giới

Mô hình WASP7 (Water Quality Analysis Simulation Program 7) Mô hình này được sử dụng để mô tả và dự báo chất lượng nước giúp các nhà quản lý đưa ra những quyết định, giải pháp đối phó với các hiện tượng ô nhiễm do tự nhiên và con người Mô hình AQUATOX là mô hình mô phỏng hệ sinh thái thủy sinh Mô hình có thể dự báo quá trình suy tàn do nhiều loại chất gây nhiễm môi trường như dinh dưỡng, hóa học hữu cơ, và ảnh hưởng của chúng lên các hệ sinh thái, bao gồm các loài cá, động vật không xương sống

và các loài thực vật thủy sinh Mô hình QUAL2K (hay Q2K) (River and Stream Water Quality Model) được nâng cấp từ mô hình trước đó là QUAL2E (hay Q2E (Brown và Barnwell 1987)) Đây là mô hình mô phỏng chất lượng nước suối và sông một chiều có sự tham gia của quá trình xáo trộn rối và bên DELFT 3D của Viện nghiên cứu thuỷ lực

Hà Lan cho phép kết hợp giữa mô hình thuỷ lực 3 chiều với mô hình chất lượng nước

Ưu điểm của mô hình này là việc kết hợp giữa các module tính toán phức tạp để đưa ra những kết quả tính mô phỏng cho nhiều chất và nhiều quá trình tham gia SMS của Trung tâm nghiên cứu và phát triển kỹ thuật của quân đội Mỹ xây dựng cho phép kết hợp giữa

mô hình thuỷ lực 1, 2 chiều với mô hình chất lượng nước, trong đó module RMA4 là mô hình số trị vận chuyển các yếu tố chất lượng nước phân bố đồng nhất theo độ sâu ECOHAM (phiên bản 1 và 2) là mô hình số 3D kết hợp giữa module thủy lực với module sinh thái được phát triển bởi nhóm nghiên cứu của Trường đại học Hamburg (Đức) Mô

hình chủ yếu tính toán dựa trên chu trình của các hợp phần của Nitơ và Photpho trong đó

có tính đến cả thực vật và động vật phù du trong nước biển ECOSMO (ECOSystem MOdel) là mô hình cặp ba chiều thủy động lực –băng biển – sinh địa hóa Mô hình được phát triển dựa trên mô hình thủy động lực HAMSOM (HAMburg shelf Ocean Model) đã được liên kết mô đun động lực - nhiệt động lực biển - băng (Schrum và Backhaus, 1999)

và môđun sinh học (Schrum, 2006) Môđun sinh học NPZD dựa trên quá trình chuyển đổi giữa mức đầu tiên và thứ hai trong chuỗi thức ăn và được điểu khiển bởi các thông lượng Nitơ, Photpho và Silic BASINS của EPA nhằm trợ giúp đánh giá kiểm tra hệ thống dữ liệu thông tin môi trường, giúp các hệ thống phân tích môi trường và phân tích các phương án quản lý Bộ phần mềm MIKE do Viện Thuỷ lực Đan Mạch (DHI) phát triển và được thương mại hoá Một đặc điểm mạnh của MIKE rất dễ sử dụng với các giao diện Windows, kết hợp chặt chẽ với GIS (hệ thống thông tin địa lý) MIKE tích hợp các module thuỷ lực (HD) và chất lượng nước (ECO Lab), bao gồm: thuỷ lực, truyền tải - khuếch tán chất lượng nước MIKE là một mô hình với nhiều tính năng mạnh, khả năng ứng dụng rộng rãi cho nhiều dạng thuỷ vực khác nhau

1.1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước

Ở nước ta, trong những năm gần đây, hướng nghiên cứu, xây dựng và sử dụng mô hình trong nghiên cứu thủy động lực – môi trường đang rất được quan tâm Trong đó những nghiên cứu, điều tra, tính toán ô nhiễm môi trường các vũng vịnh và khu vực ven biển - khu vực tập trung chủ yếu các hoạt động kinh tế của con người đã, đang được tiến hành Chương trình hợp tác với Cơ quan hợp tác Quốc tế Nhật Bản - JICA (1995 – 1998) của Viện Tài nguyên và Môi trường biển – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã bước đầu sử dụng phương pháp tính dòng vật chất bổ sung (Flux) và quỹ nguồn (Budget) chạy trên phần mềm chuyên dụng CABARET of LOICZ (Mỹ) để đánh giá mức độ tích tụ và khuếch tán vật chất tại một số điểm thuộc vịnh Hạ Long Tính toán mức độ dinh dưỡng của hệ đầm phá Tam Giang – Cầu Hai (Thừa Thiên Huế) Hoàng Dương Tùng (2004), trong phạm vi luận án tiến sĩ, đã sử dụng phần mềm DELFT 3D - WAQ đánh giá khả năng chịu tải ô nhiễm của Hồ Tây với mục đích xây dựng căn cứ khoa học trong việc xây dựng kế hoạch bảo vệ và phát triển Hồ Tây

Tại khu vực vịnh Nha Trang, đã có một số công trình nghiên cứu về môi trường liên quan tới sự truyền tải các vật chất từ các cửa sông, các quá trình tự làm sạch môi trường Một

số công trình nghiên cứu điển hình được liệt kê như:

Phan Minh Thụ, Nguyễn Hữu Huân (1999) đã sử dụng phương pháp mô hình hóa quá trình sinh học để nghiên cứu quá trình tự làm sạch của môi trường biển khu vực vịnh Nha Trang với nguồn thải là nước sinh hoạt bị ô nhiễm từ sông Cái Nhóm tác giả Thái Ngọc Chiến, Nguyễn Tác An, Bùi Hồng Long - Viện Hải dương học cũng đã ứng dụng mô hình số 3 chiều ECOHAM vào tính toán động lực học dinh dưỡng trong vịnh Vân Phong (Nha Trang - Khánh Hòa) và đưa ra được những đặc trưng biến động theo mùa của nồng

độ Nitơ và Photpho trong vịnh Một đề tài cấp Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

đã và đang được tiến hành nghiên cứu sức tải môi trường tại vịnh Cam Ranh bằng mô hình ECOSMO do Viện Hải dương học chủ trì Đề tài sử dụng mô hình để tính toán, mô phỏng quá trình lan truyền một số thành phần vật chất gây ô nhiễm, các quá trình sinh hóa từ đó có những đánh giá về quá trình tự làm sạch vịnh

Qua các công trình nghiên cứu đã công bố, có thể thấy rằng, các nghiên cứu về môi trường đã và đang được các nhà khoa học quan tâm và có những kết quả nghiên cứu nhất định từ thống kê, phân tích số liệu hoặc sử dụng các mô hình số trị Riêng tại vịnh Nha Trang, đã có các công trình nghiên cứu về môi trường khu vực này nhưng thường tập trung phân tích hiện trạng môi trường và chưa có nhiều kết quả nghiên cứu dựa trên các

mô hình số trị để có thể mô phỏng quá trình lan truyền các vật chất gây ô nhiễm vịnh từ các cửa sông dựa trên mối liên hệ với quá trình động lực Vì thế, tính toán lan truyền vật chất ô nhiễm vịnh Nha Trang bằng dựa trên công cụ phần mềm MIKE là một hướng nghiên cứu mới mà học viên lựa chọn

1.2 Môđun MIKE 21 HD

1.2.1 Cơ sở toán học

Mô hình MIKE 21 HD là gói công cụ trong bộ phần mềm DHI được xây dựng bởi Viện Thủy Lực Hà Lan, đây là mô hình tính toán dòng chảy hai chiều trong một lớp chất lỏng đồng nhất theo phương thẳng đứng

Các phương trình nước nông

Các phương trình động lượng và liên tục tích phân trên toàn bộ cột nước h = η+d trong các phương trình nước nông được viết lại như sau:

𝜕𝑡 +𝜕𝑕𝑢 𝜕𝑥 +𝜕𝑕𝑣 𝜕𝑥 = 𝑕𝑆

𝜕𝑕𝑢

𝜕𝑡 +

𝜕𝑕𝑢 2

𝜕𝑕𝑣𝑢

𝜕𝑦 = 𝑓𝑣 𝑕 − 𝑔𝑕

𝜕𝜂

𝜕𝑥−

𝑕

𝜌0

𝜕𝑃𝑎

𝜕𝑥 − 𝑔𝑕2

2𝜌0

𝜕𝜌

𝜕𝑥 +

𝜏𝑠𝑥

𝜌0 −

𝜏𝑏𝑥

𝜌0 −

1

𝜌0

𝜕𝑠𝑥𝑥

𝜕𝑥 +

𝜕𝑠𝑥𝑦

𝜕𝑥 +

𝜕

𝜕𝑥 𝑕𝑇𝑥𝑥 + 𝜕

𝜕𝑦 𝑕𝑇𝑥𝑦 + 𝑕𝑢𝑠𝑆

𝜕𝑕𝑣

𝜕𝑡 +

𝜕𝑕𝑢𝑣

𝜕𝑕𝑣 2

𝜕𝑦 = 𝑓𝑢 𝑕 − 𝑔𝑕

𝜕𝜂

𝜕𝑦−

𝑕

𝜌0

𝜕𝑃𝑎

𝜕𝑦 − 𝑔𝑕2

2𝜌0

𝜕𝜌

𝜕𝑥+

𝜏𝑠𝑦

𝜌0 −

𝜏𝑏𝑦

𝜌0 −

1

𝜌0

𝜕𝑠𝑦𝑥

𝜕𝑥 +

𝜕𝑠𝑦𝑦

𝜕𝑥 +

𝜕

𝜕𝑥 𝑕𝑇𝑥𝑦 +

𝜕

𝜕𝑦 𝑕𝑇𝑦𝑦 + 𝑕𝑣𝑠𝑆

(1.1)

(1.2)

(1.3)

trong đó t là thời gian; x, y là tọa độ Đề Các; η là mực nước bề mặt; d là độ sâu của nước tĩnh; h = η + d là độ sâu nước tổng cộng; u, v là các thành phần vận tốc theo phương x và y; f = 2Ωsinθ là tham số Coriolis (Ω là vận tốc góc của Trái đất, θ là vĩ độ địa lý); (𝜏𝑠𝑥 , 𝜏𝑠𝑦), (𝜏𝑏𝑥 , 𝜏𝑏𝑦) tương ứng là các thành phần ứng suất theo phương x và y tại mặt và tại đáy; g là gia tốc trọng trường; 𝜌 là mật độ nước; 𝑠𝑥𝑥, 𝑠𝑥𝑦, 𝑠𝑦𝑥 và 𝑠𝑦𝑦 là các thành phần tenxơ ứng suất bức xạ; 𝑣𝑡 là nhớt rối theo phương thẳng đứng; 𝑃𝑎 là áp suất khí quyển; 𝜌0

là mật độ quy ước của nước; S là cường độ lưu lượng cung cấp cho các điểm nguồn và (𝑢𝑠, 𝑣𝑠) là vận tốc tại đó nước được đổ ra môi trường xung quanh

Phương trình truyền tải nhiệt độ và độ muối

Các phương trình truyền tải nhiệt - muối tích phân trên toàn bộ cột nước được viết dưới dạng:

𝜕𝑕𝑇

𝜕𝑡 +

𝜕𝑕𝑢 𝑇

𝜕𝑕𝑣 𝑇

𝜕𝑦 = 𝑕𝐹𝑇+ 𝑕𝐻 + 𝑕𝑇𝑠𝑆

𝜕𝑕𝑠

𝜕𝑡 +

𝜕𝑕𝑢 𝑠

𝜕𝑕𝑣 𝑠

𝜕𝑦 = 𝑕𝐹𝑠 + 𝑕𝑠𝑠𝑆

(1.6) (1.7)

trong đó, 𝑇 và 𝑠 tương ứng là nhiệt độ và độ muối trung bình theo độ sâu, FT và Fs tương ứng là các hệ số khuếch tán ngang nhiệt độ và độ muối, 𝐻 là nhóm nguồn liên qua tới quá trình trao đổi nhiệt với khí quyển

Phương trình truyền tải cho đại lượng vô hướng (scalar quantity)

Các phương trình truyền tải đại lượng vô hướng tích phân theo độ sâu có dạng:

𝜕𝑕𝐶

𝜕𝑡 +

𝜕𝑕𝑢 𝐶

𝜕𝑕𝑣 𝐶

𝜕𝑦 = 𝑕𝐹𝐶 + 𝑕𝑘𝑝𝐶 + 𝑕𝐶𝑠𝑆

(1.8)

với 𝐶 là trung bình theo độ sâu của đại lượng vô hướng, FC là nhóm khuếch tán theo phương ngang của đại lượng vô hướng, kp là tốc độ suy giảm tuyến tính của đại lượng vô hướng, Cs là nộng độ của đại lượng vô hướng tại điểm nguồn

1.3 Môđun ECO Lab

1.3.1 Cơ sở lý thuyết [15]

Động lực học của bình lưu các biến trạng thái trong ECO Lab có thể được mô tả bằng các phương trình truyền tải của vật chất không bảo toàn, có dạng:

𝜕𝑐

𝜕𝑡+ 𝑢

𝜕𝑐

𝜕𝑥 + 𝑣

𝜕𝑐

𝜕𝑦= 𝐷𝑥

𝜕2𝑐

𝜕𝑧2+ 𝐷𝑦𝜕

2𝑐

trong đó:

c: Nồng độ của biến trạng thái ECO Lab

u, v: Các thành phần vận tốc dòng chảy

Dx, Dy: Các hệ số khuếch tán theo phương x và y

Sc: Nguồn sinh và nguồn mất

Pc: Các quá trình trong ECO Lab

Phương trình truyền tải có thể được viết lại:

𝜕𝑐

𝜕𝑡 = 𝐴𝐷𝑐 + 𝑃𝑐

(1.26) trong đó, nhóm ADc đại diện cho tốc độ thay đổi nồng độ gây ra bởi quá trình bình lưu và khuếch tán (bao gồm các nguồn sinh và mất)

Khi tính toán các biến đổi nồng độ cho bước tiếp theo, một phương trình ECO Lab số được thay thế cho các phương trình truyền tải tích phân theo thời gian Một phương pháp xấp xỉ khác được sử dụng trong ECO Lab là xem thành phần bình lưu – đối lưu ADc

không thay đổi trong một bước thời gian Việc giải cả hai thành phần trong phương trình sai phân thường của ECO Lab là tổng hợp của tốc độ thay đổi gây ra do chính các quá trình nội tại và các quá trình bình lưu - khuếch tán

𝑐 𝑡 + ∆𝑡 = 𝑃𝑐 𝑡 + 𝐴𝐷𝑐

𝑡+∆𝑡

𝑡

Thành phần bình lưu - khuếch tán được xấp xỉ bằng công thức

𝐴𝐷𝑐 =𝑐∗+ 𝑐𝑛 𝑡 + ∆𝑡 − 𝑐𝑛(𝑡)

∆𝑡

(1.28)

trong đó, nồng độ tức thời c* được cho bởi quá trình truyền tải biến trạng thái trong ECO Lab khi vật chất được bảo toàn trong suốt chu kỳ ∆𝑡 sử dụng môđun AD

Một lợi thế chính của phương pháp này là liên kết được phương pháp giải hiện và các vấn đề phi tuyến từ các nguồn ECO Lab phức tạp, vì vậy ECO Lab và thành phần bình lưu - khuếch tán có thể được giải một cách riêng lẻ

Phương pháp giải số được sử dụng trong mô hình ECO Lab là phương pháp Euler, Runge Kutta 4, Runge Kutta 5

Chương 2 TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU

2.1 Tổng quan về điều kiện tự nhiên

Vịnh Nha Trang nằm phía đông thành phố Nha Trang, thuộc tỉnh Khánh Hòa, giới hạn phía bắc là mũi Kê Gà, phía nam là mũi Đông Ba Với diện tích khoảng 500km2, vịnh Nha Trang được che chắn bởi 19 đảo lớn nhỏ, đảo lớn nhất là đảo Hòn Tre rộng khoảng 36km2

Gió khu vực vịnh Nha Trang mang đặc trưng của đặc điểm gió ven bờ Khánh Hòa, là chế

độ gió mùa nhiệt đới (Đông bắc, Tây nam) và gió Đất – biển Mặt khác, do địa hình đặc trưng của vùng ven biển, gió ở đây còn mang những đặc trưng của gió địa phương (gió

Tu Bông) Sự tác động của hai hệ thống gió mùa và gió đất – biển đã tạo nên những đặc điểm khác biệt trong biến động ngày đêm của gió trong khu vực

Với đặc trưng của địa hình khu vực miền trung, các sông suối trong lưu vực tỉnh Khánh Hòa đều ngắn và dốc Đáng chú ý là hai con sông lớn nhất bao gồm Sông Cái Nha Trang

và Sông Cái Ninh Hòa

Vịnh Nha Trang là vịnh tương đối rộng và độ sâu trung bình tương đối lớn Khả năng trao đổi nước giữa vịnh và Biển Đông thông qua hai cửa phía bắc và phía nam Nhiệt độ nước có thể đạt cực đại 29.5°C vào mùa hè, đạt cực tiểu 22.0°C vào mùa đông, độ muối

đạt cực đại 33.8‰ vào mùa hè và cực tiểu 27.0‰ vào mùa đông Trong biến trình năm, nhiệt độ nước đạt cực tiểu vào tháng 1, tháng 6 có một cực tiểu phụ là khoảng thời gian bề mặt nước nhận bức xạ từ mặt trời ít nhất trong năm Vào khoảng thời gian mặt trời đi qua thiên đỉnh, cũng là thời gian nhiệt độ nước đạt cực đại vào tháng 5 và cực đại nhỏ hơn xuất hiện vào tháng 10

Độ muối nước biển vùng ven bờ vịnh Nha Trang chịu ảnh hưởng bởi khối nước ngọt từ các cửa sông Sự ảnh hưởng này thể hiện khá rõ vào thời kỳ mùa mưa và mùa khô Trong suốt mùa khô, độ muối cao và ít biển động, trung bình khoảng 33.0‰ Trong mùa mưa,

độ muối nhỏ hơn, trung bình khoảng 29‰

Dòng chảy vịnh Nha Trang chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi ba yếu tố chính: Hệ thống gió mùa và gió địa phương, địa hình khu vực vịnh, quá trình truyền triều từ biển vào Mùa gió đông bắc, hướng dòng chảy lớp bề mặt phần lớn chảy theo hướng Nam – Tây nam Dọc theo dải sát bờ và eo biển phía nam dòng chảy bị ép theo hướng dọc bờ Vào thời kỳ gió mùa Tây nam, dòng chảy tầng mặt thường có hướng Bắc – Đông bắc Tốc độ dòng cực đại ghi nhận được có thể lên đến 50cm/s Trong đó, thành phần dòng không triều (chủ yếu là dòng gió kết hợp dòng quán tính) có thể đạt 25cm/s Khi chưa có gió mùa Đông bắc tác động mạnh, tốc độ trung bình là 20.7cm/s và đạt khoảng 30.3cm/s vào giữa thời kỳ gió mùa mạnh Các giá trị cực đại, cực tiểu tương ứng với thời kỳ gió mùa và thời

kỳ gió mùa mạnh là 37.7 và 44.0 cm/s; 1.0 và 17.0cm/s

Thủy triều trong khu vực biển Khánh Hòa mang tính chất nhật triều không đều Giá trị của chỉ số Vaderstok là 2.6 Mực nước cao nhất là 235cm, mực nước thấp nhất là 4cm, mực nước trung bình là 124cm Biên độ dao động mực nước lớn nhất trong năm là 222cm, trung bình là 212cm

2.2 Hiện trạng môi trường vịnh Nha Trang

Hệ thống nước thải từ các xí nghiệp đổ ra sông với hệ thống cống thải nước sinh hoạt chưa qua xử lí trực tiếp hay gián tiếp đổ ra biển Hệ thống nước thải đổ vào các con sông chảy ra cửa sông với cường độ và khối lượng lớn hơn nhiều vào thời kỳ mùa mưa Hệ thống nước thải thành phố được chia thành ba vùng chính: Vùng thứ nhất nằm phía bắc thành phố Nước thải chủ yếu từ các nhà máy chế biến thức ăn, nhà máy nước ngọt Nha Trang, Công ty dược, chợ,… Vùng thứ hai là vùng trung tâm thành phố Vùng phía nam

là khu vực Bình Tân Nước thải chủ yếu là Nhà máy thuốc lá, xí nghiệp chế biến đông

lạnh, xí nghiệp song mây, dệt Tân Tiến, khu than đá, khu vực cảng cá, nhà máy đóng tàu, nước thải sinh hoạt đổ ra Sông Tắc và Cửa Bé làm ảnh hưởng rất lớn tới vùng biển Cửa

Bé và khu vực xung quanh

Trong những năm gần đây, chất lượng môi trường vịnh Nha Trang đang diễn ra với xu thế xấu đi Hiện nay đã xuất hiện nhiều nguy cơ gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái, đe dọa

đa dạng sinh học Sự biến động chất lượng nước vịnh Nha Trang gây ảnh hưởng trực tiếp đến các lĩnh vực khác như ngành nuôi trồng thủy sản, du lịch hay sự đa dạng của các khu bảo tồn sinh vật biển, chất lượng các bãi tắm dọc bờ biển Nha Trang Trong khuôn khổ luận văn, các kết quả nghiên cứu đề cập đến sự lan truyền các vật chất gây ô nhiễm từ các cửa sông để đánh giá chất lượng các bãi tắm dọc bờ biển Nha Trang

Chương 3 ÁP DỤNG MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ

3.1 Thiết lập các thông tin đầu vào cho mô hình

3.1.1 Thu thập số liệu

Để phục vụ cho luận văn, tác giả đã thu thập và chọn lọc những chuỗi số liệu phù hợp phục vụ cho luận văn Các nguồn số liệu đã sử dụng dựa trên các bộ số liệu: Số liệu dòng chảy từ Đề tài KC 09.06-24.10, Dự án Việt Đức, Dự án Việt Nga, Dự án NUFU, Dự án CLIMEEViet; Số liệu các yếu tố môi trường từ Đề tài Cơ sở 2007 Phòng Thủy - Địa - Hóa, Dự án NUFU; Số liệu mực nước tại trạm Cầu Đá Nha Trang

3.1.2 Địa hình đáy

Địa hình vùng nghiên cứu được lấy từ Liên Đoàn Địa chất biển với tỉ lệ 1:100000 với các đường đồng mức 1m Hệ quy chiếu là hệ quy chiếu UTM, zone 49 Độ sâu khảo sát là từ mép nước tới độ sâu 30m và được quy về độ sâu hải đồ Vùng nghiên cứu được giới hạn trong khu vực có kinh độ từ 298496m đến 326084m, vĩ độ từ 1340616m đến 1378054m

3.1.3 Thiết lập lưới tính

Một trong những công cụ ưu việt của phần mềm MIKE là thiết lập lưới một cách tiện lợi

và nhanh chóng Với đặc điểm của khu vực nghiên cứu gồm rất nhiều đảo nhỏ và các bãi sạn, địa hình vịnh Nha Trang càng trở nên phức tạp hơn Vì vậy, để có được lưới tính mô phỏng địa hình đáy gần với địa hình thực tế vùng nghiên cứu, dạng cấu trúc không lưới là một trong những giải pháp thường được sử dụng trong mô hình