Luận án một số đặc trưng thủy động lực học và môi trường vùng cửa sông tây nam việt nam

i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT THƯỜNG SỬ DỤNG iii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ v MỞ ĐẦU I TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÙNG CỬA SƠNG TÂY NAM VIỆT NAM 1.1 Nghiên cứu ngồi nước thủy động học mơi trường cửa sơng, áp dụng mơ hình số trị cho vùng nghiên cứu 1.2 Điều kiện tự nhiên vùng cửa sông Tây Nam Việt Nam 11 II THU THẬP, PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 19 2.1 Số liệu thu thập 19 2.1.1 Số liệu địa hình 19 2.1.2 Số liệu thủy văn, hải văn 20 2.1.3 Số liệu môi trường 23 2.2 Phương pháp phân tích, xử lý số liệu 24 2.3 Kết phân tích, xử lý số liệu 26 III PHÁT TRIỂN MƠ HÌNH 1-2 CHIỀU THỦY ĐỘNG LỰC HỌC VÙNG CỬA SÔNG 28 3.1 Cơ sở toán học mơ hình 28 3.2 Phương pháp giải 36 3.3 Kỹ thuật ghép nối lưới tính 42 3.4 Kỹ thuật tính tốn song song đồ họa 46 3.5 Xây dựng chương trình 1-2D tính tốn thủy lực yếu tố môi trường 52 3.6 Tính tốn kiểm tra qua số toán mẫu 55 IV ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SỐ TRỊ CHO VÙNG CỬA SÔNG TÂY NAM VIỆT NAM 64 4.1 Thiết lập mơ hình số trị 64 4.2 Hiệu chỉnh mơ hình số trị cho vùng nghiên cứu 66 4.3 Kiểm định mơ hình số trị 75 ii V MỘT SỐ KẾT QUẢ ỨNG DỤNG CHO VÙNG CỬA SÔNG TÂY NAM VIỆT NAM 87 5.1 Kết tính toán số đặc trưng thủy động lực học 87 5.2 Kết tính tốn số đặc trưng mơi trường 93 5.3 Dự báo xu 102 KẾT LUẬN 106 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 PHỤ LỤC 114 iii DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT THƯỜNG SỬ DỤNG NCS Nghiên cứu sinh GIS Hệ thống thông tin địa lý KC Chương trình quốc gia khoa học cơng nghệ KHCN Khoa học công nghệ TT Trung tâm TGLX Tứ Giác Long Xuyên MC Mặt cắt 1D chiều 2D chiều ĐBSCL Đồng sông Cửu Long iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Số bão xuất vùng biển Tây Nam theo cấp bão thời gian 1951-2007 14 Bảng 2.1 Danh sách trạm khí tượng Thủy văn Nam Bộ 20 Bảng 2.2 Mẫu số liệu độ mặn thu thập Rạch Giá năm 2008 24 Bảng 3.1 Đánh giá mức độ xác kết mơ hình theo số NSE theo bước thời gian tháng 42 Bảng 3.2 Kết tính tốn nút theo thời gian 56 Bảng 3.3 Kết tính trường hợp tốn mẫu số 58 Bảng 3.4 Kết tính trường hợp tốn mẫu số 58 Bảng 4.1 Các khoảng thời gian lựa chọn để hiệu chỉnh mơ hình 68 Bảng 4.2 So sánh kết tính tốn số điều hồ sóng với thực đo trạm Hà Tiên 71 Bảng 4.3 So sánh kết tính tốn số điều hồ sóng với thực đo trạm Rạch Giá 74 Bảng 4.4 Các khoảng thời gian lựa chọn để kiểm định mơ hình 75 Bảng 4.5 Chỉ số NSE đánh giá mực nước tính tốn 85 Bảng 4.6 Chỉ số NSE đánh giá độ mặn tính tốn 85 Bảng 5.1 Các phương án tính 87 Bảng 5.2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt (trích) 94 Bảng 5.3 Giá trị giới hạn thông số nước biển ven bờ 94 Bảng 5.4 So sánh diện tích ảnh hưởng mặn > 4‰ phương án 96 v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Vùng biển Tây Nam 12 Hình 1.2 Vùng Tứ Giác Long Xuyên 13 Hình 2.1 Độ sâu vùng biển Tây Nam 20 Hình 2.2 Vị trí trạm đo vùng chiều 21 Hình 2.3 Sơ đồ trạm đo liên tục mặt rộng đợt khảo sát Tây Nam KC.09.02 23 Hình 2.4 Trắc ngang mặt cắt sơng 26 Hình 3.1 Điểm hợp lưu 29 Hình 3.2 Sơ đồ sai phân điểm Preissman 36 Hình 3.3 Sơ đồ nhánh nút 38 Hình 3.4 Sơ đồ sai phân tính chiều 39 Hình 3.5 Sơ đồ ghép lưới 43 Hình 3.6 Sơ đồ điểm sai phân không 44 Hình 3.7 Sơ đồ ghép lưới 1D - 2D 46 Hình 3.8 Sơ đồ đơn giản hóa hệ ghép nối 1D-2D 46 Hình 3.9 Mơ hình Fork-Join 48 Hình 3.10 So sánh thời gian (s) tính song song của phương án tính 10h 50 Hình 3.11 So sánh thời gian (s) tính song song của phương án tính 20h 50 Hình 3.12 So sánh thời gian (s) tính song song của phương án tính 30h 50 Hình 3.13 Sơ đồ khối chương trình tính 53 Hình 3.14 Sơ đồ khối module tính truyền tải khuếch tán 54 Hình 3.15 Bài tốn phân lưu 57 Hình 3.16 Bài tốn kênh chữ nhật phẳng 59 Hình 3.17 So sánh kết tính tốn chương trình DUFLOW điểm A, B C, toán kênh chữ nhật phẳng 60 Hình 3.18 Kết tính tốn mực nước điểm A (trên) B (dưới) theo phương án lưới (đường liền) ghép lưới 61 Hình 3.19 Hệ thống sơng mơ hình hóa vùng biển tính 62 Hình 3.20 Biểu đồ so sánh độ cao thủy triều trạm kiểm tra 63 Hình 4.1 Hệ thống kênh sơng chiều mơ hình 65 Hình 4.2 Ba lưới tính chồng miền chiều mơ hình 66 vi Hình 4.3 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Rạch Giá mùa khô triều cường 2005 theo diễn biến thời gian 68 Hình 4.4 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Rạch Giá mùa khô triều kiệt 2005 theo diễn biến thời gian 69 Hình 4.5 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Rạch Giá mùa khô triều cường 2008 theo diễn biến thời gian 69 Hình 4.6 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Rạch Giá mùa khơ triều kiệt 2008 theo diễn biến thời gian 70 Hình 4.7 So sánh kết tính tốn dịng triều sóng với thực đo trạm LT1 72 Hình 4.8 So sánh kết tính tốn dịng triều sóng với thực đo trạm LT2 73 Hình 4.9 Giá trị mặn ‰ tính thực đo trạm Rạch Giá mùa khơ triều cường 2008 75 Hình 4.10 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Rạch Giá mùa khô triều cường 2010 76 Hình 4.11 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Long Xun mùa khơ triều cường 2010 theo diễn biến thời gian 76 Hình 4.12 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Châu Đốc mùa khô triều cường 2010 theo diễn biến thời gian 77 Hình 4.13 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Rạch Giá mùa khô triều kiệt 2010 theo diễn biến thời gian 77 Hình 4.14 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Long Xuyên mùa khô triều kiệt 2010 theo diễn biến thời gian 78 Hình 4.15 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Châu Đốc mùa khô triều kiệt 2010 theo diễn biến thời gian 78 Hình 4.16 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Rạch Giá mùa lũ triều cường 2010 theo diễn biến thời gian 79 Hình 4.17 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Rạch Giá mùa lũ triều kiệt 2010 theo diễn biến thời gian 79 Hình 4.18 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Rạch Giá mùa khô triều cường 2011 theo diễn biến thời gian 80 Hình 4.19 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Long Xun mùa khơ triều cường 2011 theo diễn biến thời gian 80 vii Hình 4.20 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Châu Đốc mùa khô triều cường 2011 theo diễn biến thời gian 81 Hình 4.21 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Rạch Giá mùa khô triều kiệt 2011 theo diễn biến thời gian 81 Hình 4.22 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Long Xuyên mùa khô triều kiệt 2011 theo diễn biến thời gian 82 Hình 4.23 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Châu Đốc mùa khô triều kiệt 2011 theo diễn biến thời gian 82 Hình 4.24 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Rạch Giá mùa lũ triều cường 2011 theo diễn biến thời gian 83 Hình 4.25 Giá trị mực nước (m) tính thực đo trạm Rạch Giá mùa lũ triều kiệt 2011 theo diễn biến thời gian 83 Hình 4.26 Giá trị mặn ‰ tính thực đo trạm Rạch Giá mùa khơ triều cường 2005 84 Hình 4.27 Giá trị mặn ‰ tính thực đo trạm Rạch Giá mùa khơ triều cường 2011 84 Hình 5.1 Biên độ dao động mực nước cực trị kênh Tri Tơn – Hịn Sóc 88 Hình 5.2 Biên độ dao động mực nước cực trị kênh Rạch Giá – Long Xuyên 88 Hình 5.3 Biên độ dao động mực nước cực trị kênh Cái Sắn 89 Hình 5.4 Mực nước cực đại kênh Tri Tôn – Hịn Sóc phương án có khơng có ảnh hưởng gió 90 Hình 5.5 Mực nước cực đại kênh Rạch Giá – Long Xun phương án có khơng có ảnh hưởng gió 91 Hình 5.6 Mực nước cực đại kênh Cái Sắn phương án có khơng có ảnh hưởng gió 91 Hình 5.7 Trường vận tốc tồn vùng 2D 92 Hình 5.8 Trường vận tốc cửa sơng Hịn Đất 92 Hình 5.9 Vận tốc dịng chảy điểm cửa sông Rạch Giá thử nghiệm số 93 Hình 5.10 Phân bố độ mặn thời điểm đỉnh triều 95 Hình 5.11 Phân bố độ mặn thời điểm chân triều 95 Hình 5.12 Vùng ảnh hưởng nước mặn >4‰ với kịch triều cường 97 Hình 5.13 Vùng ảnh hưởng nước mặn >4‰ với kịch triều kiệt 97 Hình 5.14 Mực nước (m), vận tốc (m/s) độ mặn (‰) tính tốn Rạch Giá 98 Hình 5.15 Giá trị mặn số điểm quan sát kênh Tri Tơn – Hịn Sóc 99 viii Hình 5.16 Giá trị BOD cực đại hệ thống sông theo phương án mức xả năm 2008 100 Hình 5.17 Giá trị DO cực đại hệ thống sông theo phương án mức xả năm 2008 101 Hình 5.18 Giá trị BOD vùng 2D theo phương án mức xả năm 2008 101 Hình 5.19 Giá trị DO vùng 2D theo phương án mức xả năm 2008 102 Hình 5.20 Giá trị BOD cực đại hệ thống sông phương án tính xả dự báo 103 Hình 5.21 Giá trị DO cực đại hệ thống sông phương án tính xả dự báo 103 Hình 5.22 Giá trị BOD vùng chiều phương án tính xả dự báo 104 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài luận án Vùng biển Tây Nam Việt Nam từ Mũi Cà Mau đến biên giới Campuchia bao gồm đảo Phú Quốc Thổ Chu có tầm quan trọng đặc biệt phát triển kinh tế – xã hội an ninh quốc phòng nước ta Vùng biển toàn Vịnh Thái Lan nói chung ý nghiên cứu từ sớm nhằm thu thập tư liệu phục vụ cho việc khai thác, sử dụng nguồn lợi, phát triển kinh tế biển, phát triển kinh tế – xã hội vùng đảm bảo an ninh quốc phòng Để thực mục tiêu địi hỏi phải có khảo sát kỹ điều kiện tự nhiên địa chất địa mạo, điều kiện khí tượng, thủy văn, hải văn, chế độ thủy triều, khu vực Trên sở cần thiết có nghiên cứu tổng thể đặc trưng thủy động lực học môi trường khu vực phục vụ việc xây dựng cơng trình ven biển (bến cảng, luồng lạch, sân bay, ), phục vụ công tác thăm dị khai thác dầu khí đặc biệt phục vụ công tác quy hoạch phát triển vùng Mặc dù vậy, so với vùng biển khác nước ta nói riêng Biển Đơng nói chung mức độ nghiên cứu cịn tương đối riêng lẻ Mức độ chi tiết biến động theo không gian thời gian đặc trưng động lực học môi trường cần phải tiếp tục nghiên cứu tỉ mỉ để phục vụ yêu cầu thực tế ngày cao vùng cụ thể Theo đánh giá Bộ Tài nguyên Môi trường đánh giá tổ chức quốc tế Việt Nam số nước chịu ảnh hưởng nặng nề tình trạng biến đổi khí hậu tồn cầu Trong Khu vực Tứ Giác Long Xuyên vùng biển Tây Nam Việt Nam vùng trọng điểm chịu ảnh hưởng Đây khu vực có địa hình thấp nên chịu ảnh hưởng nặng nề tình trạng nước biển dâng Bên cạnh đó, hệ thống kênh sơng địa hình khu vực có độ dốc nhỏ nên có lũ lụt khả nước khu vực chậm Ngược lại, vào mùa khơ hạn khu vực lại chịu ảnh hưởng nặng nề tình trạng xâm nhập mặn Chính cần phải có nghiên cứu sâu cụ thể đặc trưng thủy động lực học môi trường vùng cửa sông ven biển Tây Nam Việt Nam để làm sở cho việc ứng phó với tình trạng biến đổi khí hậu tồn cầu phục vụ cơng tác phịng tránh, giảm nhẹ thiên tai bảo vệ môi trường vùng Trước nhu cầu thực trạng khu vực Tứ Giác Long Xuyên vùng biển Tây Nam Việt Nam việc phát triển mơ hình số cho phép nghiên cứu chi tiết đặc trưng thủy động lực học môi trường vùng cửa sông khu vực Tây Nam Việt Nam vô cần thiết cấp bách Đặc biệt, vùng cửa sông Tây Nam, số liệu đo đạc ít, khơng đầy đủ, liên tục Muốn có số liệu cần khoảng thời gian dài chi phí cao Vì việc sử dụng mơ hình số (trên sở số liệu có để hiệu chỉnh, kiểm tra) giúp ta nghiên cứu chi tiết cho vùng cụ thể với chí phí tốn Mục đích nghiên cứu luận án Mục đích luận án nghiên cứu đặc trưng thủy động lực học môi trường vùng cửa sông Tây Nam Việt Nam để đưa thông số đặc trưng nhằm xây dựng cơng trình quốc phịng dân sinh để bảo toàn lãnh thổ nước ta, phục vụ việc phát triển kinh tế bền vững vùng, hạn chế việc ô nhiễm môi trường ảnh hưởng xấu khác tới người Đối tượng luận án  Nghiên cứu chế độ thủy động lực môi trường vùng cửa sông Tây Nam Việt Nam,  Phát triển phần mềm 1-2D áp dụng tính tốn q trình thủy động lực yếu tố môi trường vùng cửa sông Tây Nam Việt Nam Phạm vi nghiên cứu Vùng biển ven bờ Tây Nam, từ Cà Mau đến Kiên Giang vùng Tứ Giác Long Xuyên Phương pháp nghiên cứu  Thừa kế: Trên sở phần mềm xây dựng  Phân tích, thống kê tính tốn tư liệu thu thập  Mơ hình hóa số trị tính tốn thủy động lực học mơi trường việc phát triển chương trình tính tốn ngơn ngữ Fortran Cấu trúc luận án Gồm phần Mở đầu, chương phần Kết luận: Chương I trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước thủy động lực học môi trường vùng cửa sông tình hình áp dụng mơ hình số trị cho 120 326.5336 461.4797 360.5731 434.4871 406.9773 309.8626 194.8047 345.1196 232.6377 144.2864 98.71795 75.12062 82.24039 52.71731 42.1453 39.80769 65.9271 339.8405 487.2206 386.6442 446.4703 475.8812 351.7509 215.9749 353.3464 251.0281 155.4603 110.6648 80.46279 84.22356 57.10651 48.65412 50.62401 67.56569 366.5867 512.9615 410.7781 459.6242 491.8997 366.142 242.0608 362.5886 269.9962 166.6662 122.0628 85.63282 86.20673 64.57988 55.05128 62.60866 70.40914 383.5543 531.7248 428.8713 488.8741 509.6316 397.7718 256.9675 387.7815 329.3654 199.5311 129.9407 91.94143 88.1899 73.75031 60.61474 69.03947 116.0251 543.4619 546.4461 490.7217 509.1547 533.1458 426.082 343.3729 534.474 366.6947 250.6308 176.6531 117.5008 119.5867 142.8894 80.3271 136.886 173.2719 121 PHỤ LỤC THỬ NGHIỆM TÍNH CHO VÙNG CỬA BIỂN BA LẠT Vùng Cửa Ba Lạt nằm bờ Tây Vịnh Bắc Bộ, vịnh lớn thứ hai biển Đơng (diện tích khoảng 150.000 km2), có độ sâu khơng lớn (trung bình gần 45 m) Khu vực có địa hình phức tạp, đường bờ khấp khuỷu, đáy biển gồ ghề có nhiều bar ngầm, bar lại biến động tác động sóng dịng chảy Trong năm gần đới bờ vùng biển biến động mạnh, tượng bồi tụ xảy mạnh khu vực cửa sông ngược lại tượng xói lở lại xảy khu vực phía nam (huyện Hải Hậu-Nam Định) với tốc độ tương ứng có nơi đạt tới 80-100m/năm 40-50m/năm Chế độ thủy động lực nói chung dịng chảy nói riêng vùng biển nhìn chung giống Vịnh Bắc bộ, nghĩa mang tính chất địa phương rõ nét: chế độ thủy triều có tính nhật triều đều, độ cao lớn khoảng 4m; dòng chảy khu vực chủ yếu dịng triều có vận tốc lớn, đặc biệt pha triều rút đạt tới 1m/s Cửa Ba Lạt cửa sông lớn năm cửa sơng hệ thống sơng Hồng sơng Thái Bình bao gồm: cửa Ba Lạt, cửa Trà Lý, cửa Thái Bình, cửa Văn Úc cửa Cấm Lưu lượng nước qua cửa Ba Lạt lớn, trung bình mùa lũ khoảng 4500m3/s cịn mùa kiệt khoảng 2250m3/s Vì vậy, yếu tố thủy động lực học khu vực phần bị ảnh hưởng dịng chảy sơng 3.1 Thiết lập mơ hình số trị 122 Hình PL3.1 Bản đồ địa hình vùng Cửa Ba Lạt 3.1.1 Thu thập xử lý đồ số liệu Các số liệu thu thập xử lý bao gồm:  Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:100.000 Hải quân nhân dân Việt Nam xuất năm 1980 tỷ lệ 1:25.000 1:10.000 xuất năm 1998: để thiết lập file độ sâu biên cho miền tính 2D  Số liệu địa hình 81 mặt cắt hệ thống sông, sơ đồ vị trí mặt cắt hệ thống sơng thể Hình 3.15 Các số liệu thu thập từ Trung tâm KT-TV biển: để thiết lập lưới cho miền tính 1D  Các số điều hịa (HSĐH) sóng triều (M2, S2, K1 O1) trạm hải văn Hòn Dấu, Văn Lý, Ba Lạt, Hòn Gai, Lạch Trào Hòn Nẹ Các số liệu thu thập từ báo cáo kết đề tài Nhà nước KT.03.03 (19911995): để hiệu chỉnh kiểm tra mơ hình 123 Hình PL3.2 Sơ đồ vị trí mặt cắt hệ thống sơng toán cửa biển Ba Lạt  Các số điều hịa (HSĐH) sóng (M2, S2, K1 O1) điểm B1, B2, B3, B4 B3 (hình PL3.4) Các số liệu thu thập từ báo cáo kết đề tài: "Nghiên cứu để cập nhật, chi tiết hóa số liệu triều, nước dâng dọc bờ biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam phục vụ tính tốn thiết kế, củng cố nâng cấp đê biển" (2008): để làm điều kiện biên lỏng cho miền tính 2D  Lưu lượng nước trung bình tháng trạm thủy văn Sơn Tây Số liệu nhận từ xử lý chuối số liệu thực đo liên tục ngày số liệu từ tháng đến tháng 10 khoảng thời gian 24 năm (từ năm 1981 đến năm 2004): làm điều kiện biên cho miền tính 1D Các số liệu nhận từ Trung Tâm dự báo Khí tượng Thủy văn 3.1.2 Thiết lập mơ hình Xây dựng lưới tính:  Lưới tính 1D: Bao gồm 81 mặt cắt 14 nhánh thuộc hệ thống sơng Hồng sơng Thái Bình Các nhánh nối với điểm nút (hình PL3.3) 124 Hình PL3.3 Sơ đồ nút nhánh hệ thống sơng  Lưới tính 2D: Sử dụng phương pháp lưới lồng cho lưới vuông khác (hình PL3.4) Trong đó, lưới tính thơ có bước lưới 0.045 độ (tương đương 4450m), lưới tính bao gồm tồn vịnh Bắc Lưới tính mịn có bước lưới 0.0045 độ (tương đương 495m), khu vực lưới tính bao trùm cửa sơng thuộc hệ thống sơng Hồng sơng Thái Bình: cửa Ba Lạt, cửa Hình PL3.4 Sơ đồ lưới tính, điểm biên Trà Lý, cửa Thái Bình, cửa mơ hình chiều trạm thủy văn sử dụng hiệu Văn Úc cửa Cấm chỉnh, kiểm tra chương trình Điều kiện biên:  Tại biên lỏng miền tính 2D cho dao động mực nước qua HSĐH sóng triều  Tại biên lỏng miền tính 1D sử dụng giá trị lưu lượng dịng chảy trung bình tháng tháng (9060m3/s) tháng 10 (4070m3/s) mặt cắt Sơn Tây 125 Các tính tốn kiểm tra ảnh hưởng điều kiện ban đầu ( u  v    ) loại bỏ sau thời gian tính tốn ngày 3.2 Hiệu chỉnh mơ hình Do thiếu số liệu dịng chảy thực đo để so sánh nên hiệu chỉnh mơ hình thực với mực nước Sự hiệu chỉnh thực cách so sánh kết tính tốn HSĐH sóng sóng M2, S2, K1 O1 với HSĐH trạm hải văn Hòn Dấu, Văn Lý Ba Lạt nhận từ phân tích chuỗi số liệu quan trắc nhiều năm Kết hiệu chỉnh thể bảng PL3.1 PL3.2 So sánh kết cho thấy: kết tính tốn sóng nhật triều mơ hình phù hợp với kết phân tích từ chuỗi số liệu thực đo cịn sóng bán nhật triều phù hợp Bảng PL3.1 Kết hiệu chỉnh mơ hình sóng bán nhật triều M2, S2 Tên trạm Tọa độ M2 Kinh Vĩ độ độ S2 Thực đo Tính tốn H H g Thực đo g H Tính tốn g H g Văn Lý 106.3 20.11 17.2 25.8 22.4 57.1 9.1 121.4 13.1 134.2 Ba Lạt 106.51 20.31 12.8 61.4 15.7 49.4 4.9 153.2 9.7 125.5 Hòn Dấu 106.81 20.66 4.8 130.8 7.3 112.3 6.1 67.1 10.5 37.0 Bảng PL3.2 Kết hiệu chỉnh mơ hình sóng nhật triều K1, O1 Tên trạm Tọa độ K1 Thực đo Kinh độ Vĩ độ H O1 Tính tốn Thực đo Tính tốn g H H H g g g Văn Lý 106.3 20.11 50.8 104.4 54.1 96.2 68.5 39.4 61.6 45.8 Ba Lạt 106.51 20.31 62.4 117.2 60.0 96.8 73.3 52.2 66.8 46.2 Hòn Dấu 106.81 20.66 70.3 105.6 65.9 96.2 77.9 39.6 72.1 45.6 126 3.3 Kiểm tra mô hình Để kiểm tra mơ hình, so sánh kết tính tốn mực nước sóng triều chương trình CHB14 sau hiệu chỉnh khoảng thời gian 10 ngày, từ đến 15/7/2006 (5 ngày đầu dùng để loại bỏ ảnh hưởng điều kiện ban đầu) với kết mực nước tính từ HSĐH trạm trạm hải văn Hịn Nẹ, Lạch Trào Hịn Gai Vị trí trạm hải văn bảng PL3.3 So sánh kết (hình PL3.5) cho thấy:  Về pha: Pha dao động thủy triều tính từ mơ hình trạm Hịn Gai phù hợp với pha dao động thủy triều tính từ HSĐH, sai lệch pha trạm khoảng 1/4 Sự sai lệch pha trạm Hòn Nẹ Lạch trào khoảng  Về biên độ: Biên độ dao động mực nước tính từ mơ hình tương đối trùng hợp với biên độ dao động mực nước tính từ HSĐH Sự sai lệch biên độ trạm Hòn Gai Hịn Nẹ thời gian triều cường khơng đáng kể Ở trạm Lạch Trào, sai lệch biên độ tương đối lớn, lên tới 10% Mức độ sai lệch biên độ pha tính tốn mơ hình với biên độ pha tính tốn từ HSĐH trạm phần phụ thuộc vào mơ hình, ngồi cịn phụ thuộc vào độ xác HSĐH sử dụng, tức phụ thuộc vào chuỗi số liệu quan trắc nhận trạm kiểm tra Bảng PL3.3 Vị trí trạm hải văn sử dụng kiểm tra mơ hình Tên trạm Số TT Tọa độ Kinh độ Vĩ độ Hòn Nẹ 105.98 19.91 Lạch Trào 105.91 19.78 Hòn Gai 107.06 20.95 Trạm HÒN NẸ 200 -200 239 232 225 218 211 204 197 190 183 176 169 162 155 148 141 134 127 -100 t (giờ) 120 H (cm) 100 Thực đo Mơ hình 127 Trạm LẠCH TRÀO 200 t (giờ) 239 232 225 218 211 204 197 190 183 176 169 162 155 148 141 134 -100 127 120 H (cm) 100 Thực đo -200 Mơ hình Trạm HỊN GAI 300 100 t (giờ) 239 232 225 218 211 204 197 190 183 176 169 162 155 148 141 134 -100 127 120 H (cm) 200 Thực đo -200 Mơ hình Hình PL3.5 Biểu đồ so sánh độ cao thủy triều trạm kiểm tra 3.4 Các phương án tính ảnh hưởng sóng dài tương tác dịng chảy sơng Việc tính tốn ảnh hưởng mực nước lan truyền vào hệ thống sông thực cho phương án:  Phương án 1: Ảnh hưởng thủy triều  Phương án 2: Ảnh hưởng nước dâng bão  Phương án 3: Ảnh hưởng tổng hợp đồng thời thủy triều nước dâng bão Trong đó, phương án tính cho mùa Mùa lũ Mùa kiệt Với lưu lượng nước sông Sơn Tây: Q mùa lũ = 9060m3/s; Q mùa kiệt = 4070m3/s Ảnh hưởng thủy triều: Phương án xét đến ảnh hưởng thủy triều vào hệ thống kênh sông mà tác động bão 128 H (m) 3.5 2.5 1.5 0.5 -0.5 50 100 -1 -1.5 150 200 Khoảng cách (km) từ Sơn Tây tới cửa Ba Lạt Hình PL3.6 Độ lớn dao động mực nước (Hmax - Hmin) dọc theo sông Hồng Hình thể độ lớn dao động mực nước tính tốn mặt cắt dọc theo sơng Hồng (đường nét đứt mực nước lớn nhất, đường nét mực nước nhỏ nhất) Tại cửa sông, với biên độ thủy triều đạt khoảng 1m, biên độ dao động giảm nhanh lan truyền sâu vào hệ thống sông, cụ thể là: Độ suy giảm biên độ dao động mực nước (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Mùa lũ 50 100 Mùa kiệt 150 200 Khoảng cách từ biển (km) Hình PL3.7 Độ suy giảm biên độ dao động mực nước theo khoảng cách từ biển  Đối với phương án mùa lũ: Sau 20km, biên độ dao động giảm 65%, sau 50km biên độ giảm cịn 43%, sau 100km biên độ giảm 25%; sau 170km biên độ giảm giảm 5%;  Đối với phương án mùa kiệt: Sau 20km, biên độ dao động giảm 75%, sau 50 km biên độ dao động giảm 65%, sau 100km biên độ dao động giảm cịn 57%, sau 180 km biên độ giảm 5%;  Trung bình hai mùa: Sau 20km, biên độ dao động giảm 80%, sau 50 km biên độ dao động giảm cịn 60%, sau 100km biên độ dao động giảm 45%, sau 175 km biên độ giảm 5%; 129 Điều phù hợp với nguyên tắc mùa kiệt ảnh hưởng từ biển vào đất liền sâu so với mùa lũ Ảnh hưởng nước dâng bão: Lựa chọn bão lớn giai đoạn 1996-2011với phương án xảy vào mùa lũ kiệt (gồm 10 phương án) để tính tốn Các bão có đường hình thơng số bảng PL3.4 Hình PL3.8 Đường bão qua Vịnh Bắc Bộ Thông số bão giới hạn miền tính: Bảng PL3.4: Thông số bão Bão Ngày đổ Pmin Wmax (mb) (kn) Pmin Niki 22/8/1996 970 65 Wmax Koni 22/7/2003 975 60 lấy Damrey 27/9/2005 955 80 giá trị bão Parma 13/10/2009 978 60 qua vùng Haima 24/6/2011 985 40 Vịnh Bắc Bộ, khơng phải tồn bão 130 Độ suy giảm biên độ dao động mực nước (%) Mùa lũ TB năm Mùa kiệt 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Khoảng cách từ biển (km) Hình PL3.9 Độ suy giảm biên độ dao động mực nước (%) theo khoảng cách từ biển Đánh giá kết quả:  Đối với phương án mùa lũ: Sau 20km, biên độ dao động giảm 74%, sau 50km biên độ giảm cịn 48%, sau 100km biên độ giảm 32%; sau 172km biên độ giảm giảm 5%;  Đối với phương án mùa kiệt: Sau 20km, biên độ dao động giảm 86%, sau 50 km biên độ dao động giảm 65%, sau 100km biên độ dao động giảm cịn 57%, sau 180 km biên độ giảm 5%;  Trung bình hai mùa: Sau 20km, biên độ dao động giảm 82%, sau 50 km biên độ dao động giảm cịn 60%, sau 100km biên độ dao động giảm 42%, sau 175 km biên độ giảm 5%; Điều phù hợp với nguyên tắc mùa kiệt ảnh hưởng từ biển vào đất liền sâu so với mùa lũ Ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão: Đây trường hợp tính tổng hợp thủy triều nước dâng bão ảnh hưởng đến hệ thống sông, thực tế xảy Kết mực nước ảnh hưởng vào hệ thống sơng tính trung bình bão trình bày Hình 10 131 Độ suy giảm biên độ dao động mực nước (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20 Mùa lũ 40 60 80 100 120 Mùa kiệt 140 TB năm 160 180 200 Khoảng cách từ biển (km) Hình PL3.10 Độ suy giảm biên độ dao động mực nước (%) theo khoảng cách từ biển Đánh giá kết quả:  Đối với phương án mùa lũ: Sau 20km, biên độ dao động giảm cịn 71%, sau 50km biên độ giảm 46%, sau 100km biên độ giảm 29%; sau 167km biên độ giảm giảm 5%;  Đối với phương án mùa kiệt: Sau 20km, biên độ dao động giảm 80%, sau 50 km biên độ dao động giảm cịn 63%, sau 100km biên độ dao động giảm 45%, sau 179 km biên độ giảm cịn 5%; Trung bình hai mùa: Sau 20km, biên độ dao động giảm 82%, sau 50 km biên độ dao động giảm cịn 56%, sau 100km biên độ dao động giảm 39%, sau 173 km biên độ giảm 5% Kết luận: Trên sở kết phương án tính, có đánh giá sơ lan truyền, ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão (sóng dài) từ biển vào hệ thống sông Sự lan truyền phụ thuộc nhiều vào dịng chảy sơng (theo mùa); độ lớn (Pmin), phạm vi ảnh hưởng (Rmax), tốc độ hướng di chuyển bão Kết thu nhận phù hợp mặt định tính định lượng, cho thấy mơ hình thực tốt việc ghép lưới kết nối 1-2D Đây nội dung báo đăng tạp chí Khoa học Cơng nghệ Biển T13(2013), số 1, Tr 95-104 NCS 132 PHỤ LỤC BẢNG VỊ TRÍ XẢ THẢI TRONG VÙNG TỨ GIÁC LONG XUYÊN STT Nhánh Mặt cắt Q(m3/s) TB BOD(mg/L) DO(mg/L) TB Vị trí TB 192 0.03241 57.1 K.Cái Sắn 180 0.04745 44.9 K.Tròn 204 0.05208 40 K.RG-LX 205 0.02083 46.4 K.RG-LX 254 0.02315 40 K.Bốn Tổng 255 0.02315 47.7 K.Bốn Tổng 168 0.04167 50.1 K.Chắc Cà Đao 242 0.02083 53 137 0.00466 104.3 10 119 0.00475 94.8 K.Mười Châu Phú 11 132 0.00386 94.5 K.Ba Thê 12 112 0.00475 102.4 13 155 0.00463 98.7 K.Kiên Hảo 14 156 0.04075 12.92 K.Núi Tróc 15 152 0.00424 94.2 K.Núi Tróc 16 136 0.00494 100.1 17 138 0.00394 91.6 K.Ba Thê 18 139 0.00367 96 K.Ba Thê 19 305 0.006 94.5 K.Mạc Cần Dưng 20 303 0.00512 106.8 K.Mạc Cần Dưng 21 86 0.00772 109.3 K.Tri Tôn 22 91 0.0054 97.5 K.Tri Tôn 23 96 0.00849 90.2 K.Tri Tôn 24 170 0.03704 30.9 K.RG-LX K.ngang K.Ba Thê K.Mười Châu Phú K.Mười Châu Phú 133 25 171 0.03472 38.5 K.RG-LX 26 172 0.02662 47 K.RG-LX 27 141 0.01447 69.4 K.Tròn 28 142 0.01273 30.6 K.Tròn 29 213 0.0162 33.9 K.Đào 30 206 0.02205 36.2 K.Hà Giang 31 208 0.02072 30.5 K.Hà Giang 32 211 0.03241 43.2 K.Hà Giang 33 218 0.01505 36.5 K.Nông Trường 34 21 0.03472 30.1 K.Vĩnh Tế 35 295 0.03241 33.2 K.Mạc Cần Dưng 36 294 0.02778 32.5 K.Mạc Cần Dưng 37 66 0.05208 30.7 K.Tám Ngàn 38 57 0.02314 44.5 K.T5 39 196 0.02662 31.7 K Cái Sắn, (Cần Thơ) 40 198 0.01967 32.4 K Cái Sắn 41 185 0.02349 31.2 K.Tròn 42 409 0.0463 45 43 408 0.04051 57.1 44 190 0.02315 68 K.Tròn 45 191 0.04861 44.6 K.Tròn 46 178 0.01157 48 K.RG-LX 47 179 0.04282 52.1 K.RG-LX 48 166 0.02431 67.1 Cầu số 49 167 0.0103 57.8 K.Thầy Sếp 50 175 0.01042 55.8 K.RG-LX 51 203 0.01388 43.8 K.Cái Sắn 52 161 0.0081 70.5 2.5 K.Ba Thê 53 165 0.02199 33.2 K.Ba Thê 54 143 0.01157 30.3 K.Ba Thê 55 148 0.02778 37.5 K.Ba Thê K.Cái Sắn, (Kiên Giang) Cầu số 134 56 106 0.0081 34.7 K.Tri Tôn 57 107 0.01852 30.8 K.Tri Tôn 58 81 0.01505 34.4 Luỳnh Quỳnh 59 78 0.01389 32 K.KH7 60 67 0.03472 30 K.Tám Ngàn 61 69 0.03125 34.7 K.Tám Ngàn 62 63 0.00324 121.8 K.T6 63 64 0.00463 90 2.5 K.T6 64 65 0.00324 112.7 K.T6 65 58 0.00324 95.7 2.5 K.T5 66 56 0.0037 106.5 K.Bình Giang 67 44 0.00926 131.9 K.Ba Hòn 68 45 0.01157 100 K.Ba Hòn 69 51 0.00463 145 K.Lung Lớn 70 53 0.00926 115 71 35 0.00579 38.2 K.Nông Trường 72 30 0.00868 33.3 K.Hà Giang 73 32 0.00926 30 K.Hà Giang 74 83 0.0081 30.5 R.Đông Hồ 75 85 0.00694 32.5 Rạch HG 76 29 0.00579 33.6 K.Hà Giang 1.5 K.ung Lớn ... cần phát triển tiếp Luận án 4 CHƯƠNG I TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÙNG CỬA SƠNG TÂY NAM VIỆT NAM 1.1 Nghiên cứu nước thủy động lực học môi trường vùng cửa sông Môi trường cửa sông vùng nước lợ nơi dịng... đặc trưng thủy động lực học môi trường vùng cửa sông khu vực Tây Nam Việt Nam vô cần thiết cấp bách Đặc biệt, vùng cửa sông Tây Nam, số liệu đo đạc ít, khơng đầy đủ, liên tục Muốn có số liệu cần...ii V MỘT SỐ KẾT QUẢ ỨNG DỤNG CHO VÙNG CỬA SÔNG TÂY NAM VIỆT NAM 87 5.1 Kết tính tốn số đặc trưng thủy động lực học 87 5.2 Kết tính tốn số đặc trưng môi trường