Luận văn thạc sĩ Thủy văn học: Nghiên cứu đánh giá sự biến đổi hình thái và đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển Sông Lam

Vì vậy, học viên đã lựa chọn dỀ tải 'Nghiên cứu dánh gi sự thay đổi hình thải và đặc điểm thiy động lực vùng của sing ven bién sông Lam” để thực hiện nhằm gp phần cung cấp thêm cơ sở phư

Lời cảm ont

Lời đầu tên, tác gi xin được gửi lời cảm on sâu sắc nhất đến PGS.TS Trin

Duy Kiểu — Trường Dai học Tải nguyên và Môi trường Hi Nội, GS.TS Phạm Thị Huong Lan — Trường Đại học Thủy lợi đã tận tình giúp đỡ, chi bảo, hướng cho

hoe viên hoàn thảnh được luận văn này.

“Tác gia trân trọng gửi lời cảm ơn đến các thay, cô trong Khoa Thủy văn và Tài

nguyên nước ~ Trường Đại học Thủy lợi đã tận tinh truyền dat kien thức, chỉ bảo cho học viên trong suỗt thời gian học tập tại trường,

Tác giả cũng gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể Lớp 24V21 — Niên khóa 2016-2018 ~ Trường Đại học Thủy lợi, gia đình và bạn bè đã giúp đỡ, cỗ vũ, động,

448 học viên có thể hoàn thành tốt luận văn của mình.

Học viên cũng xin gửi lõi cảm ơn đến nhóm cộng tá viên thục hiện để tải

NCKH cấp Bộ “Nghién cứu đính gi sự thay đãi một số đặc trưng lưu vực sông Lam phục vụ theo dõi, giảm sét và phát triển bền vững nguồn nước

TNMT.2016.05.28 đã cung cắp co sở dữ liệu, phương pháp luận và một sổ kết quả nghiên cứu để học viên có thể thục hiện được nội dung nghiên cứu của mình

“Trân trong!

Tác giả

Dinh Xuân Trường.

1.1 Một số khái niệm về ving cửa sông ven biển 5

LAL Khai nigm 5 1.1.2 Phân đoạn cửa sông, 6

1.2 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến vấn đỀ nghiên cứu

2.1.2, Phương pháp phân tích, thông kê trong phân tích trường gió vùng

cửa biển sông Lam 29

2.13 Phương pháp mô hình toán trong đánh giá đặc điểm thủy động lực ving cửa sông ven biển sông Lam 322.2 Số liệu phục vụ nghiên cứu 39

22.1, _ Số liệu phục vụ đánh giá biến đổi hình thái cửa sông ven biển sông

Lam 39

222 Số liệu phục vụ đánh giá đặc điểm thủy động lực cửa sông ven

Lam

2.3 Nhận xét chương 2 4

CHƯƠNG 3 KẾT QUÁ BANH GIÁ SỰ BIEN ĐÔI HINH THÁI VA ĐẶC

DIEM THỦY ĐỘNG LUC CUA SONG VEN BIEN SÔNG LAM a2 3.1 Đặc điểm hình thái cửa sông ven biển sông Lam 42

32 Đặc điểm trường gió vùng cửa sông ven biễn sông Lam

321 Kéc qu phn tch tbe 48 a,

322 Kết quả phân tích hướng gid

3.3 Hiệu chinh và kiểm dinh mô hình thủy động lực 2 chiều

343.1 Điều kiện biên

3⁄32 Kịch ban tinh toán.

333, Kee qué hiệu chỉnh vi kiém định

34 Phin ih, đánh

34.1 Trưởng sóng khu vực cửa sông ven bién sông Lam

34.2 Trường dong chảy khu vực cửa sông ven biển sông Lam

3.4.3 Đánh giá khả năng thoát 1d vùng cửa sông ven biển sông Lam.

3.5 Nhận xét chương 3

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

“TÀI LIEU THAM KHẢO.

PHU LUC

dc điểm thủy động lực vùng ven biển sông Lam

52 52 st 37 37 59

60

63 65

+ B

%6 +8

DANH MỤC BANG

Bảng 1-1: Một số đặc trưng bit đẳng triều chu kỳ nửa thắng vùng cửa sông ven biển

xông Lam|12]

Bảng 2-1: Di liệu ảnh Landsat cho cửa sông ven bién Lam.

2: Số liệu mat cắt ngang sông.

Bảng 3-1: Kết quả tính toán tốc độ gió theo một số tin suất thiết kế

Bảng 3-2: Đặc điểm điều kiện biên sử dụng trong mô hình MIKE 21

Bảng 3-3: Kịch bản nghiên cứu chế độ thủy động lực cửa bin sông Lam

Bảng 3-4: Phương án đánh giá khả năng thoát lũ cửa biển sông Lam.

mô phỏng mô hình MIKE 21

Bảng 3-6: Bộ thông số của mô hình MIKE 21

Bảng 3-5: Chỉ iêu đánh giá chit lượng

20 40

40

s4 sẽ 39 sỹ a 6

DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1: Phân đoạn cửa sông theo địa hình cửa

Hinh 1-2: Bản đỗ hệ thống mạng lưới sông thuộc hệ thông sông Lam

Hình 1-3: Khu vực cửa sông ven biển sông Lam.

Hình 2-1: Đặc trưng pho phản xạ của một số đối tượng tự nhiên chính.

Hình 2-2: Lưới tính toán phi cẫu trúc dang 3 chiều

"7 2

37

Số liệu mặt cất và địa hình ngoài khơi vùng cửa sông ven biển sông Lam

4

4 4 44 Hình 3-4: Đường bở cửa sông ven biển sông Lam theo ảnh Landsat tháng 10 năm.

Hình 3-10: Sự biến đổi hình thái của biển sông Lam qua các nam

Hình 3-1I:Đường tin suất gió tại tram Hòn Ngư

Hình 3-12: Hoa gi ti trạm Hin Ngư

Hình 3-13: Lưới tính khu vực cửa sông ven biển sông Lam

Hình 3-14: Địa hình và điều kiện biên khu vực cửa sông ven biển sông Lam

Hình 3-15: Hằng số điều hỏa khu vực nghiên cứu năm 2010

Hình 3-16: Hình thải và địa hình cửa biển sông Lam mia lĩ năm 1995 (PAI)

s0

si

s4 56 37 37 58 39

Ninh 3-17: Hình thi và địa hinh cửa biển sông Lam mùa lũ năm 2010 (PA2) 60.

Hình 3-18: Hình thái và địa hình cửa biển sông Lam mùa lũ năm 2015 (PA3) 60'

Hình 3-19: Quá trình mực nước thực đo và tính toán tại Chợ Tring (3 /2010) Hiệu

chỉnh mô hình MIKE21 61 Hình 3-20: Quá trình mực nước thực do và tính toán tại Cửa Hội (3/2010) Hiệu

chỉnh mô hình MIKE21 61 Hình 3-21: Quá trình mực nước thực đo và tinh toán tại Chợ Tring (10 /2010) Kiểm định mô hình MIKE2L 61 Hình 3-22: Quá trình mực nước thực do va tinh toán tại Cửa Hội (10/2010) Kiểm, định mô hình MIKE21 62

Hình 3-23: Trường sóng khu vực cửa biển sông Lam với hướng gió 45° thời ki

Hình 3-27: Trường dong chảy khu vực cửa biển sông Lam hướng gió NE - thời ki

triễu cường tháng 10 năm 2010 66Hình 3-28: Trường ding chảy khu vực cứa biển sông Lam hướng gió SE = thời kitriều cường tháng 10 năm 2010 67 Hình 3-29: Trường dong chảy khu vực cửa biển sông Lam hướng gió NE - thời ki

Hình 3-30: Trường ding chảy khu vực cửa biển sông Lam hướng gió SE thời kỉ triều kém thắng 3 năm 2010 68 Hình 3-31: Trường đồng chảy cửa sông ven bin sông Lam theo PAL 68 Hình 3-32: Trường đồng chảy cửa sông ven bin sông Lam theo PA2 “ Hình 3-33: Trường đồng chảy cửa sông ven bién sông Lam theo PA3 cy) Hình 3-34: Trường vin tc khu vực cửa sông ven biển sông Lam theo ĐAI 10

Hình 3-35: Trường vận tốc khu vực cửa sông ven biển sông Lam theo PA2 10Hình 3-36: Trường vận tốc khu vực cửa sông ven biển sông Lam theo PA3 7I

European Union

Geographic Information System Green vegetation index

Học viên cao học Kịch bản |

Kịch bản 2 Kịch bản 3 Khoa học công nghệ Light vegetation index Land surface temperature Normalized difference vegetation index Phương án 1

Phương án 2 Phương án 3

‘Surface-water Modeling System

‘Two-dimensional Rinereb Evolution Model Ratio vegetion index

Yellow vegetation index

MO DAU

Ving cửa sông ven biến là ving chịu sự tương tác giữa mỗi trường nước

biển và nước ngọt, hình thành môi trường nước lợ (brackishwater) với sự pha trộn.

các tính chất của môi trường nước biển va nước ngọt nội địa Hoạt động thủy triéu

tác động lên vùng này hình thành các hệ sinh thai thủy sinh vô cùng đa dang vàphong phú, có ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất và phát triển kinh tế của vùng

Vùng cửa sông ven biển là nơi tiếp nhận nguồn đinh dưỡng hữu cơ đồi dao bắt

ngudn tử các con sông cũng như được bổ sung từ biển, là nguồn cung cấp thức ăndồi dào dễ hỗ ượ cho sự sống của nhiề loại sinh vật khác nhau Thực «8, vũng cửa

sông ven biển được coi là ving có năng suất sinh học cao vào loại bậc nhất trên hình tinh

Các nghiên cứu vùng cửa sông ven biển nhằm tính toán diễn biển và phát

hình thi chủ yêu tập trừng vào nghiên cứu các quả trình thủy thạch động lực bao gồm sóng, trigu, đồng chây, xâm nhập mặn v.v và quá trình vận ch

biển hình thái Các rên đều được thực hiện dựa rên s liệu quan

ai hiện trường, các nghiên cứu trên mô hình vật lý

ti

én bùn cát

mô hình toán.

Mô hình toán là một công cụ có tinh tiện ích rất lớn, chính vi vậy nó được rất

cổ tính thương mại cao,

‘due sử dụng khá phổ biỄn ở nhiễu nước, cho các dự án quan trọng ở các quốc gia

Khác nhau Tuy nhiên, cũng phải nói rằng mô hình toán không phải là một công cụ

van năng vi tinh đúng sai của nỗ phụ thuộc rất nhiễu vào độ tin cậy của các điều kiện biên, các tập ham vào ma ct ta phải có trước khi áp dụng chúng Chingbạn các mô hình thủy thạch động lực cần các số liệu myc nước, dòng chảy, sóng,bùn cát ở các biên cũng như các điểm trong hệ thống dé hiệu chỉnh và kiểm định

các thông số với độ chính xác cho phép khi mô phỏng Nhưng thực tế, các số liệu

mà chúng ta có vừa ngắn, lại không đồng bộ, độ chính xác không cao thi khó có thể

khẳng định mô hình sẽ cho kết quả có thé chấp nhận được

Việc ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp với phương pháp bản đồ và GIS

trong nghiên cứu biển động ving bở biển và phát triển cửa sông đã được thực hiện

vào những thập kỹ gin diy và đã có những đóng góp rit có ý nghĩa như: xá lập vị

tri đường bờ biển xây dựng bộ bản đồ hiện trang và biến động đường ba bi

thành lập bản đổ hiện trạng bồi tụ xi lờ ho đãi ven biển, phân tích quả tình pháttriển và biển động các của sông ven biển ving đồng bằng, nghiên cứu sa bỗi lưỗng

tấu, quả trình bồi tụ xói lờ bờ biển, bồi lắp và địch chuyên long din cửa sông ở các vùng cửa sông ven biển ở nước ta

Cho đến nay, nhiều vin đề về qui luật diễn biển cửa sông, bờ biển cơ chế

của quá trình bồi tụ, xói lờ vẫn chưa được giải quyết thoả đáng Chưa có được qui

tình thống nhất trong khảo sắt đo đạc đồng bai ích và quá trình vận chuyển bùn cátvùng ven bở biển, cửa sông Chưa có được qui trình công nghệ dự báo quá trình bồi

tụ, xói lở các vùng biển, cửa sông Nhiều giải pháp công trình đưa ra còn mang tinh

đơn lẻ, địa phương, nên khi áp dụng có thé giảm thiểu được xói 16, bồi tụ ở khu vựcnày thì lại xảy ra tai biến ở các vùng lân cận Vấn đề liên kết các nghiên cứu của các

ngành khác nhau theo cách tiếp cận nhân quả chưa được quan tâm, còn bị giới hạn

trong từng mục tiêu riêng biệt Mỗi quan hệ giữa các quá tinh thủy động lực ti các

cửa sông, ven biển với các hoạt động khai thác bề mặt lưu vực như chặt phá rừng,

xây dựng hệ thống hỗ thủy lợi, thủy dign, xây dựng hệ thống cơ sở hạ tang chưa nghiên cứu chỉ tiếc thỏa đáng, đặc biệt là chưa xét đến tác động của biến đổi khí hậu tới biến động các cửa sông ven biển Vì vậy, học viên đã lựa chọn dỀ tải 'Nghiên cứu dánh gi sự thay đổi hình thải và đặc điểm thiy động lực vùng của

sing ven bién sông Lam” để thực hiện nhằm gp phần cung cấp thêm cơ sở phương

php luận gp các nhà quy hoạch, quản ý có những giải pháp phù hợp trong việc khai thác, phát triển tiềm năng của khu vực cửa sông ven biển sông Lam nôi riêng

và cửa sông ven biển nước ta nồi chung

1 Mục

= Nghiên cứu đánh giá được sự thay đổi hình thái cửa sông ven biển sông Lam.

từ việc giải đoán ảnh viễn thám;

~ Nghiên cứu đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển sông Lam và.ảnh hưởng của nó đến thoát lũ

2 Cách tiếp cận

Với mục tiêu là đánh giá được sự thay đổi hình thái và đặc điểm thủy động.

Ive vùng của sông ven biển sông Lam, mặt khác vùng cửa sông ven biển là nơi

tranh chip giữa nước mặn của biển và nước ngọt của sông tong lục địa, đó là sự

thay đội từ chế độ thủy văn sông sang chế độ thủy văn biển, chế độ nước ở cửa sông biến động kéo theo các đặc tính lý hóa, sinh học mỗi trường nước, đồng thủy thạch cũng biển động theo, Vì vậy để giải quyết được bài toán đề ra, hướng tiếp cận được lựa chọn trong để ti này bao gồm

= Tiếp cận kế thừa; Đây là một trong những cách tgp cận không thé thu củatit cả các công trinh nghiên cửu nhằm nắm vững phương pháp và kết quả nghiên

ic công tỉnh nghiên cửu rong và ngoài nước trước đó.

“quả đã có, đồng thời cũng nắm bắt được thông tin để tiễn hành phối hợp với các đơn

vi liên quan trong việc thực hiện các nội dung của luận văn

thửa các kết

~ Tiếp cận tổng hop đa ngành: Cửa sông ven biển sông Lam là khu vực nhạy:sảm, dễ bị tổn thương, thường xuyên chịu nhi tác động bt gi đo ding chảy, thủy

triều, sóng và gió Do đó, dé đưa ra được cơ sở khoa học nhằm xem xét sự biển đổi

của hình thái và đặc điểm thủy động lực thi cần phải tién hành theo hướng tiếp cậntông hợp đa ngành.

- Tiếp cận phương pháp và công nghệ mới: Dé tránh những bắt cập, giảm chỉ

phí trong qué trình nghiên cứu thi cần thiết phải áp dụng các công cụ hiện đại đã có.

và mới có nhằm nâng cao hiệu quả và đảm bảo độ tìn cậy cho kết quả nghiên cứu, cũng như tinh khả thi, khả dụng của các giải pháp dé xuất.

Diệt inh Landsat | — (SÉEAKITVBkvên) [Tu miền |

© Cảng cụ vẽ hoa gi, Cong nghệ GIS, mô.

"ĐẶC ĐIÊM THỦY ĐỘNG LỰC

“Hình A Hướng tp cận của đề tài

Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa: Phương pháp này được sử dụng nhằm phân tích và tổnghợp các nguồn tả liệu, số liệu thông tn có liên quan từ các đề ải đã thực hiện trước

đây, tử đô đưa ra được phương pháp, công nghệ, các giải pháp thích hợp cho bãi toán đâm

Phương phip thống kê, phân tích, tổng hợp: Dược sử dụng để đính giá đặcđiểm, tính chất và xu th biến đổi của đường bờ: đặc diém trường giỏ và trường sóng:đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển sông Lam

~ Phương pháp viễn thám va GIS: Ứng dụng công nghệ giải đoán ảnh viễn thám

48 phân tích xác định đường bờ cho khu vực cửa sông ven biển sông Lam giai đoạn

1990 - 2015, sau đó đánh giá sự thay đổi hình thái cho khu vục này, Dữ liệu ảnhLandsat được thu thập từ Website: hp/glovis 0sgs gov, bao gồm Landsat 4-5 (LTS),

Landsat 7 (LE7), Landsat 8 (LC8) với Path = 126, Row = 47.

3

- Phương pháp mô hình toán: Ứng dụng mô hình MIKE2I thiết

thủy động lực 2 chiều để phân tich, đánh giá trường vận tốc, đồng chảy vùng cửa

sông ven biển sông Lam Dựa t st mặt cắt thực đo khu vực hạ lưu sông

Lam, số liệu địa hình vùng ven bờ khu vực cửa biển sông Lam, kết hợp với số liđịa hình từ bản đồ DEM để xây dựng lưới địa hình tính toán cho khu vực nghiêncứu Sau đó lựa chọn một số kịch bản vẻ trường giỏ và dòng chảy để nghiên cứu đánh giá đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển sông Lam.

mô hình.

4 Chu trúc luận vin

Ngoài phần mở đằu, kết luận, nội dung luận văn được edu trúc thành 3

chương như sau:

= Chương I: Tổng quan các nghiên cứu về cửa sông ven biển

“Trong chương này, luận văn tập trung đưa ra một số khái niệm về vùng cửa xông ven biển, những nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến vin đề nghiên

ng Lam, cứu, tổng quan vé kha vc cia sông ven biển

- Chương 2: Số liga và phương pháp nghiễn cứu

Những nội dung nghiên cứu trong chương 2 bao gồm: Nguồn số liệu ảnh

Landsat cho khu vực của sông ven bin sông Lam: cơ sở khoa học giải đoán ảnh Landsat xác định đường bax các tham số chỉnh của ảnh Landsat trong nghiền cứu

biển đổi đường bờ: phương pháp và công nghệ phân ch iải đoán ảnh Landsat để

xác định đường bồ phương pháp mô hình toán trong đánh giá đặc điểm thủy động

lực vùng cửa sing ven biển

~ Chương 3: Kết quả đánh giá sự biển đổi hình thái và đặc điểm thủy động lực

vùng cửa sông ven biên sông Lam

Trong chương 3, luận văn tập trung việc ứng dụng mô hình toán trong việc: đánh giá đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển sông Lam bao gồm những.

nội dung như: xây đựng các kịch bản tinh toán theo đặc điểm trường gid, thủy tiều với số iệu thực đo, đặc điểm hình thái cửa biển sông Lam từ kết quả phân tích hình thi cửa sông ven biển sông Lam; hiệu chỉnh và kiểm đỉnh mô hình thủy

động lực 2 chiều cho khu vục cia sông ven biển sông Lam; kết quả đánh giá đặc

điểm thủy động lục vũng cửa sông ven biển sông Lam theo các kịch bản nghiên

CHUONG 1 TONG QUAN CÁC NGHIÊN CUU VE CUA SONG VEN BIEN

1L Một số khái niệm về vùng cửa sông ven biển

LLL Khái niệm

‘Theo các tác giả Nguyễn Văn Cư, Hoa Mạnh Hùng, Nguyễn Bá Quy []] thithuật ngữ “cưa song” được hiểu theo hai nghĩa:

Cửa sông là nơi sông đồ ra biển, ra hồ (hay kho nước) và cửa

cuối cùng của một con sông thông ra biển.

ng là đoạn

Nhu vậy, cửa sông là vùng giao nhau giữa sông và biển, nó là một "tấp ma”

giữa “trắng sing” và “den biển ”, nghĩa là các quá trình diễn biển đồng chảy trong sông con người có thể kiểm soát được, trong khi các quá trình diễn ra ngoài biển thi

rắtkhó nắm bắt, chỉ có thể nhận thấy khi nó đã xây ra

ước mặn của biển và nước nggt của sing

độ thủy văn sng sang chế độ thủy văn biển CChế độ đồng chay ở cia sông biển động kéo theo các đc tin lý ha, sinh học, mỗi trường nước, đồng thủy thạch cũng biến động theo Do vậy, giới hạn của sông

thường được sắc định bởi các đầu hiệu đặc điểm như sau:

tira

~ Giới han phía trong cửa sông: La nơi hau như không còn dao động của thủy, triều AH = 0, nó là điểm kết thúc ảnh hưởng của biển vào trong sông.

- Giới hạn phía ngoài cửa sông: là nơi dòng chảy lũ lịch sử của con sông đạt

"Những đặc điểm cơ bản của cửa sông bao gồm:

~ Chế độ thủy văn vùng cửa sông được hình thành dưới tác động tổng hợp củacác quá trình sông - biển và chế độ hải văn biển (sóng gió ven bờ, dòng chảy, daođộng mực nước )

~ Ảnh hưởng của sông được thé hiện qua chế độ ding nước và bùn cát, hiện tượng xôi lòng din xây ra ở phần cửa sông phía trên và bùn cát được lắng đọng ở

viing biển phía trước cửa sông.

- Ảnh hưởng của biển được thể hiện qua sự dao động của mực nước (thủy triều và nước dâng do gis, bão) gây dồn ứ nước sông, tạo thành đồng chảy ngược

ào sông trong mùa kit và kéo theo qui trình truyỄn mặn vào sâu trong sông

Đặc trưng của vũng cửa sông côn là sự biến động rất lớn vé độ mặn Mùakiệt mặn xâm nhập vào sông sâu hơn; khi triều lên độ mặn cũng cao hơn khi triều

rit hay ni cách khác sự biển động của độ mặn phụ thuộc vio mùa trong năm, pha

5

triểu và fh dang cửa sông, lòng sông.

Hiện nay, việc phân định ranh giới ving cửa sông còn nhiễu ý kiến khác nhau,song đều thống nhất dựa trên 3 dẫu hiệu cơ bản là () digu kiện thủy văn, Gi) điềukiện thay hóa và (iii) hình thái cửa sông Theo đánh giá của các nhà chuyên môn nghiên cứu về hóa học và sinh học thi vùng cửa sông có giới hạn trong sông ở noinước lợ có độ mặn từ 5% đến giới hạn ngoài khơi là nơi nước Ig biển đổi hoàn toàn.thành nước biển có độ mặn từ 30+32% Như vậy, vùng cửa sông bao gồm phản cuốicia ding sông và một phần biển nông ven bờ

Các chuyên gia thủy văn cho rằng ranh giới phía trong sông của vùng cửa

sông là nơi lòng dẫn chính bắt đầu phân nhánh, hoặc là nơi kh

thủy triều và nước dng trong mia kiệt và ranh giới ngoài pha

thủy hóa biển tinh mạnh nit trong mùa lũ dhường ly gradient độ mặn ving nước

pha trộn làm chỉ tiêu đặc trưng)

1.1.2 Phân đoạn cửu sông

xông (phía trên), cửa sông và vùng biển ven bờ trước cửa sông, Ba đoạn của ving

cửa sông là một hệ thống ni tại không chỉ có các đặc trưng hình thái khácnhau, mà chế độ thay động lực và điều kiện cảnh quan tự nhiên cũng khắc nhau

X-X.Baidin lại phân vùng cửa sông mm 3 đoạn chính:

~ Đoạn trong cửa sông: Đoạn này được chia làm hai dạng một nhánh sông và.nhiều nhánh sông Loại một nhánh, đặc trưng nhất là chiều dai của vùng ảnh hưởng

nước dâng, thủy tiểu, xâm nhập mặn và vùng xuất hiện dòng chảy ngược Loại

su nhánh, tong đó thường có 1 đến 2 nhánh chính và nhiều nhánh phụ hoặc các

lông dẫn bị thoái hóa, hình thành các hd móng ngựa, dim lầy cửa sông,

- Đoạn cửa sông (vùng ngưỡng cửa sông): Là nơi tranh chấp mạnh mẽ giữaquá trình động lực sông - biển Đặc điểm đặc trưng nhất của cửa sông là sự hìnhthành và phát tiễn các va cát bãi bồi ngẫm (ba, doi cát, đảo chắn Đây là khu

vực châu thổ phát trién mạnh nhất nên địa hình day va hình thai bở luôn biển động

~ Vig bién nông trước cia sông: Đoạn này côn được goi là vàng thém bin

nông trước cia sông Theo thỏi gian phát tri của cửa sông, theo dẫu hiệu hình thai đoạn cia sông được phân thành hai dạng: dạng kin và dang hở Dang kin ứng với

cửa sông dang phát tiễn ở giai đoạn đầu (giai đoạn lắp dy vũng vinh và hình thành

6

đồng bằng delta) Dạng hở ứng với cửa sông phát triển có qi

giữa nước sông và nước biển và chịu ảnh hưởng manh của các yếu tổ động lực biển

u, nước dâng.) Vùng biển nông trước

“cửa sông bao gồm các khu vực chịu ảnh hưởng của các loại dòng chảy khác nhau:Dòng lũ, dòng triều, dòng trôi, dòng sóng vỗ bờ và vùng nước bị pha trộn mạnh Ranh giới phân chia các khu vực bién nông cửa sông cũng là tương đổi, do chúng.biến động tùy thuộc vio chế độ lực và điều kiện địa hình ving biển nông ven bờ,

trình trao đổi tự do

(như đồng chảy ven bờ, sóng gió, thủy tr

rất phức tạp thể hiện mỗi tương tác

„ thạch quyển và sinh quyển Các quả tình động lực vũng cửa sông là quả tình tương tác giữu các yếu tổ động lực từ hai khối nước

mặn và nước ngọt, giữa dòng chảy sông và biển, giữa các yếu tổ động lực sông

-biển tới các thành tạo dia hình (quá trình tích tụ - mai mòa, vận chuyển bin cát

trong sông, van chuyển bai tích ven bờ, tạo thành bãi, kéo dai và pha hùy dng din

cửa sông ) Do đỏ, việc nghiên cửu động lực vũng cửa sông phải đặt trên cơ sở

nghiên cứu tổng hợp một cách hệ thông với nhiều chuyên môn lĩnh vực khác nhau.các yu tổ từ khi quyén, thay quy

Cäc cửa sông di thuộc loại nào cũng đều được cấu tạo thành hai đoạn l

mốc ngưỡng cạn (bãi chắn cia) lầm gianh giới phân cha

1

2, Cửa sông hình tam giác châu (Delu) b Cita sing hinh phéu (Estuary)

Trong dé 1 là doan tiếp cân của; 2 là đoạn của sông: 3 là bãi biển ngoàicit; 4 là bờ biển; 3 là đường vin bở đắc

“Hình 1-1: Phân đoạn cửa sông theo đu hình cửu

‘Theo quan điểm hệ thing, các yếu tổ xác định cấu trúc động lực vùng cửa

in nhau trong một hệ tị

thống nhất à vũng của sông Mối tương tác này thể hiện thông qua 3 nhóm yếu tố

tội động lực, nhôm các yêu tổ thay động lực tr xông có liên quan hữu cơ với nhau, tương tắc qua lại

triển hình thái chủ yếu tập trung vào nghiên cứu các quá trinh thủy thạch động lực bao gồm sóng, triều, dòng chảy, xâm nhập mặn v.v và quá trình vận chuyển bùn cát

gây diễn biến hình thái Các vấn dé trên đều được thực hiện dựa trên số liệu quan.

trắc ngoài hiện trường, các nghiên cứu trên mô hình vật lý, m6 hình toán

Những nghiên cứu thuộc lĩnh vực khoa học động lực hoe dòng sông, chuyển

động bùn cát và vấn dé chỉnh trị sông như nghiên cứu xác định nguyên nhân, cơ

chế, diễn biển lòng dẫn: Nghiên cứu đề xuất các giải pháp phòng chốn

các thiệt hại do xói lờ bờ, bồi lắng lòng dẫn Những nghiên cứu này đã được quan

tâm từ thể kỷ XIX, nhưng phát tiển mạnh từ những năm thập kỷ 30 đến thập ky 60thé kỷ thứ XX ở các nước Âu Mỹ Cúc nghiên cứu điển hình là nhà khoa học Pháp

Du Boys về chuyển động bin eit, Barrede Saint - Venant về dng không ôn định:

L Fargue về hình thấi đoạn sông un khúe Vào những năm dẫu cia thé ky XX, các nhà khoa học của Liên Xô như Lotchin V.M, Berradkki NIM, Gontrarop V.N đã

có các công trình vỀ vận chuyỂn bùn cát: các nhà khoa học Amtunin ST, Grsanin K.B, Kariukin S.N có nhiều nghiên cứu về chính trị sống[1]

im nhẹ

Vao những năm 60, các nh khoa học ở Tây Âu đã cổ nhiều kết quả nghiên

cứu về hình thái lòng din như Meyer - Peter và Muller, Kennedly R.G Các nha

Khoa học của Mỹ như Einstein H.A Ven te Chow, Ning chien Đã có nhiều công

trình nghiên cứu về dòng chảy và chuyển động bùn cát, trên cơ sở đó đánh giá được.diễn biển ling dẫn Ngoài những nghiên cửu cơ bàn vé diễn biến, bat lắng, xii lỡlòng dẫn, thời kỳ nay có những tiến bộ vượt bậc về phương pháp và kỹ thuật tinhtoán cũng như các thiết bị đo đạc[1]

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các nhà khoa

học trên thé giới vẫn tiếp tục nghiên cứu về động lực học đồng sông và chỉnh tị

sông, đặc biệt là ảnh hưởng của các công trình trên sông đến diễn biển, xó lở và bồilng lòng dẫn, điễn hình li các nghiên cứu của Simons, Anbecson, De Vries Bién

hình là các nghiên cứu về x6i ở hạ du công trình cũa Antunin hay tỉnh toán x6i phổ biến theo phương pháp trạng thái ôn định tới hạn làm cơ sở khoa học cho việc phát

triển các mô hình tinh toán hình thải vi dy báo xối lờ lòng din của Lê Vi.

Việc nghiên cứu ảnh hưởng của công trinh xây dựng trên sông đến diễn biếnlòng dẫn đã được các nhà khoa học như Tiên Ninh, Đậu Q

(Tring Quốc), Hickin và Nauson, Vannon.(Mỹ) quan tâm Các nghiên cứu này xony quanh vẫn để tin toản dự bảo, đảnh gi ái pháp bảo

vệ bờ dựa trên cơ sở quan hệ dòng chảy và hình thái lòng sông dẫn tới sự thay đổi

8

định và đề xuất các

chiều rộng lòng sông, cao trình đáy sông, ôn định của mái dốc với c;

‘chit khác nhau

điều kiện địa

Các nghiên cứu về ảnh hưởng của xây dựng cầu trên sông đến diễn biến lòngdẫn được phat triển cả về mặt lư thuyết cũng như các ứng dụng trực tiếp, Nhi

nghiên cứu có tính ứng dụng cao phục vụ cho việc lập dự án xây dựng một hoặc

nhiều cầu trên sông như nghiên cứu mức độ dâng nước thượng lưu cầu của Bradley (1970); Neil (1973), Karaki (1974) hay nghiên cứu xói phổ biến do dòng chảy bị.

thụ hẹp của Laursen(1960,1963), Komura (1966)

Các vẫn để về động lực vùng cửa sông ven biển đã được nghiên cứu từ rat

sớm, điển hình là các công tình nghiên cứu của N.Ya Danilevxki (1869), LV Xamoilov (1952), Elliot (1977), A Volker (1966) Những công trinh này chủ

ếu tập trung nghiên cứu các diễn biển vé động lực vùng cửa ớ

ự liên hệ về động lực của các quả tình tương tie sông

của con người! 1]

Các công trình

lở tại ving cửa sông ven bién là của các tác giả Bijker E.W (1971), Engelund F.

và E, Hansen (1972), Meyer-Poter E, và R Muller (1948), Van Rijn L C (1993), Yang C T (1996)

iu nghiên cứu về động lục vận chuyển bùn ct, bỗi tự

Những năm gin day, nhiều Viện nghiên cứu, các nhà khoa học ts

phát triển các mô hình số trị thủy thạch động lực ma bắt đầu là các mô hình một

chiều như MIKEI1, HEC-RAS để mô phỏng các quá trình mang tinh bình quân hóa

trên mặt cắt Khi phu cẩu tính toán phân bố theo không gian của các yếu tổ thủythạch động lực không chỉ theo chigu dòng chảy, mà còn cần trên cả độ sâu thì các

mô hình 2D, 3D cũng lần lượt ra đời chẳng hạn như mô hình DELFT3D (Hà Lan),MECCA (Mỹ), Dây có thé xem là một bước tiến dai của khoa học công nghệ

trong thủy động

lực, hình thai của lòng dẫn, bo bãi sông biễn cũng như dự báo sự biển đổi của nó ở

các hạn vừa và đải(1].

lệc mô phỏng và xây dựng bức tranh dy đủ hơn về sự biến d

Khi các mô hình s tr thủy động đã được hiệu chỉnh và kiểm định có đủ độ tin cây và mite độ ổn định ao thì né sẽ la công cụ mạnh giúp chúng ta biết được sự thay đội của các quá trình thủy thạch động lực theo các kịch bản khác nhau và giúp cho cấc nha ra quyết định có những thông tin chính xác hơn trong việc quyết định

sắc vẫn đề rất phức tạp và biến động lại chịu nhiễu các yếu tổ ác động

như các của sông và đãi ven biển

giải quy

Ở Mỹ cô một chương trình nghiên cứu rit lớn về động lực cát cửa sông, lạch

svi luỗng lạch (CTRP) đã được tiến hành rong nhiều năm nay, Quá

chuyển bùn cát mà 26 trong số 58 cửa sông của Mỹ đã xây dựng được hệ thông kẻ

9

inh vận

hướng đồng ngăn cát chống sa bồi luồng vào của sông và x6i lỡ 2 bên be in kểcửa sông Ở Anh đã triển khai chương trình nghiên cứu tương tác sông - biển vớimục đích đánh gid và dự báo bién động luỗng lạch vio cảng cửa sông nồi với bịMột số nước EU và Ucraina đã nghiên cửu để khơi thông luồng vio cửa sông.Dunai, Một số cảng nằm sâu trong vùng cửa sông ở các nước như Hà Lan, Nga,Nhật, các nhà khoa học đã mô phỏng với các kịch bản khác nhau dé đánh giá quá.trình sa bồi luồng và đề xuất các giải pháp duy tu, nạo vét hợp lư đảm bảo cho các.

loại tàu có trọng tải lớn ra vào theo kế hoạch định trước Trong đó, tại Nhật Bản 72

trong số 139 cửa sông có luồng tu được xây dựng để chắn cát, Ở cửa sông Duna,người ta đã xây dựng 2 để chin cát song song ở 2 phía ng, kéo dài bar chắn cửa

đến độ sâu 6,5m, cắt các đoạn sông quá cong và nạo vét duy trì độ sâu luồng và

chống bai lắp hồngti vào cũng cửa sông

Jean - Francois Desprast et al, (2010) đã sử dụng công cụ viễn thám và GIS

để cảnh báo mỗi hiểm họa cho người din sống ở ving ven bờ biển do sông thần, mực nước biển dng và xôi lở để giúp cho các nha quan IY hoạch định kế hoạch s dụng đất dai và phát iển khu dn cư ven bờ biển

Những vin đề về diễn biến hình thái, chế độ thủy động lực ving cửa sông

ven biển đ được ng sớm và đã có những thành tựu đáng khích lệ trên thé giới bao gồm:

+ Phin đoạn, phân loại cửa sông.

~ _ Sự hình thành và phát triển bar chắn cửa sông

~_ Nghiên cứu biến đổi lòng dẫn

~ _ Bồi lắng luồng vùng cửa sông

~ _ Vận chuyển bùn edt trong các đoạn cửa sông

~ Quan hệ hình thái trong các đoạn cửa sông,

= Xm nhập mặn.

~ _ Ngập lụt vũng cửa sông và ven bờ biển

~_ Mô hình hóa các hiện tượng thủy thạch động lực và vận chuyển bùn cát

(trường sóng, thủy triểu, dòng chảy, bản cát

Xô hình toán là một công cụ có tính tiện ch rt lớn, chính vì vậy nó được rt nhiễu quốc gia quan tâm phát triển và đã có nhiều mô hình có tính thương mại cao,

được sử dụng khá phd biển ở nhiễu nước, cho các dự én quan trọng ở các quốc gia

khác nhan Tuy nhiên, cũng phải nói rằng mô hình toán không phải là một công cụ

van năng vi tinh đúng sai của nó phụ thuộc rất nhiều vào độ tin cậy của các điều

kiện biên, các tập him vào ma chúng ta phi cỏ trước khi áp dung chúng,

10

Chẳng hạn các mô bình thủy thạch động lực cin các số liệu mục nước, đồng chay, sông, bùn et ở các biên cũng như các điểm rong hệ thing để hiệu chính và kiếm định các thông số với độ chính xác cho phép khi mô phỏng Nhưng thực tế,

mà chúng ta có vừa ngắn, lại không đồng bộ, độ chính xác không cao thìthể khẳng định mô hình sẽ cho kết quả có thể chấp nhận được

Việc ứng dụng các mô hình 2D hoặc 3D cũng còn gặp những trở ngại như

khối lượng tính toán quá lớn, trong khi tốc độ tính toán của các máy tính thông

thưởng hiện nay chưa đủ lớn dẫn tới thời gian mô phòng quá dài Chẳng hạn việc

mô phòng trường dòng chảy thực 3 chiều cho một năm cần thời gian chạy máy ti 6

~ 7 thắng với các máy tính có dung lượng bộ nhớ va tốc độ tính toán thông dụng như hiện nay Diễu này Không đáp ứng các nhu cầu của thực tế, đặc bit là bài toán

dy bảo khi mà kết quả chạy ra đã lạc hậu VỀ mặt thời gian.

Mat khác, về bản chất vat Ij, mỗi yêu tổ trong tap các thông số thủy động lực

vừa mang tính dia đối phụ thuộc vào vùng dia lý, khí hu, vi như ở Việt Nam hét mủa lũ ại sang mia cạn vừa chịu tác động của cúc yếu ổ phi địa đới hay còn gọi là các yếu tổ địa phương Chẳng han cing l lũ, nhưng lũ năm nay Khác lĩ năm sau cã

về thời điểm xuất hiện, độ lớn và hình dang Do vậy, néu chỉ sử dựng một công cụ

riêng những k

công cụ khắc nhau, kiểm ra, so sinh đựa trên nguyên nhân và kết quả và được thực hiện với nhiễu nghiên cứu Khác nhau mới hy vọng phat hiện các gui luật và mới có các kết qua gin nhất với thực tẾ phân ánh ding bản chất của hiện tượng

tất khó

1.2.2 Ở Việt Nam

Công cuộc nghiên cứu vùng cửa sông ven biển nước ta gắn liễn với lịch sửdựng nước và giữ nước, chỉnh phục dòng sông, quai dé lấn biển, khai khân đất đaimiền Duyên hải, được bắt đầu từ triều đại phong kiến nhà Trần (Trần Thái Tông -

1248) Đến thời Lê (1708), đê biên đã được tu bổ và phát trién trên quy mô từng dài

chay dọc ven biển từ cửa sông này sang cửa sông khác Đê thời Lê được người dân

nâng cấp dần và quy mô lớn hơn thời Trần, nhiều đoạn được bảo vệ bằng kể điNha Nguyễn vẫn duy tri và phát triển các chính sách về đê điều, trị thủy mở rộng.đất dai của các vương triều trước, nhưng có bổ sung và được nâng cao lên mọi mặtVao đầu thé kỹ XIX, đáng chú tư nhất là công cuộc khai khân nỗi ng do NguyễnCông Trữ lãnh đạo (năm 1828-1830) ở ving ven biển cửa sông Hồng và lập ra haihuyện mới là Tiền Hải (tinh Thai Bình) và huyện Kim Sơn (tinh Ninh Bình) Cho

iy vẫn côn nguyên giá trị khoa học và thực

tiễn, Những công tình dip đề và cũng cổ các tuyển để ngăn lũ, để bao, xây cổngngăn mặn ở ven biển đồng bing sông Hồng được tiền hình trong suỗt các tiểu đại

phong kiến trước đây và vẫn được tiếp tục cho đến ngày nay, Những công tình đó

"

rất cổ giá trì để nghiên cứu lịch sử diễn bin ving cửa sông[1]

Những năm 60 của thé ky XX, ở miễn Bắc Việt Nam đã có một số các côngtrình phòng chống 10 ạt, chống bồi ling cửa My nước phục vụ cấp nước tưới ruộng.Các nghiên cứu ban đầu được tiễn hảnh trong các phòng thi nghiệm như phỏng thí

nghiệm của Viện Khoa học Thủy lợi, của trường Đại học Xây dựng Các nghiên

cứu của các nhà khoa học trong nước về điỄn biến lòng dẫn chủ yếu tập trung giảiquyết các vấn đề thực tế, xây dựng cơ sở khoa học và phương pháp luận phù hợp

với điều kiện Việt Nam dựa trên các phương pháp, công nghệ do các nhà khoa học trên thé giới đã phát triển 1].

Các công trình nghiên cứu điển hình cho các sông miễn Bắc phải ké đến các

tác giả như Vũ Tắt Uyên, Lưu Công Đảo, Nguyễn Văn Cu, Lê Ngọc Bich, Hoàng

Hữu Văn, Trịnh Việt An, Nguyễn Bá Quy, Đỗ Tắt Túc, Phạm Thị Hương Lan

“Trong khoảng 20 năm trở lại đây, các tác giả Lê Ngọc Bích, Lương Phương

Hậu, Nguyễn Ân Niên, Nguyễn Sinh Huy, Hoàng Văn Huân, Lê Mạnh Hùng, Lê

"Xuân Thuyên có nhiều dng góp nghiên cứu về thủy động lực và diễn biến sông

ngồi vùng đồng bing sông Cửu Long

Các tác giả Ngô Dinh Tain, Đỗ Tắt Tic, Lương Phương Hậu, Neus

“Tuần, Trin Văn Tic đã cổ nhiều nghiên cứu về điỄn biển của sông ven biển, biến

hình lòng din các sông miễn Trung.

Các công trình nghiên cứu dự báo xói lở bờ của tác gid L Ngọc Tủ: nghiên

cứu dự báo xói sâu phô biển ở hạ du các công trình thủy điện Hòa Bình, Son La của các tác gid Lưu Công Dao, Lê Ngọc Bích, Hoàng Hữu Văn, ‘at Uyên là những.công trình rt cổ tư nghĩa khoa học và thực diễn

Nhận thức rõ tằm quan trọng của vin đề xối 1, bồi tụ bờ biển, cửa sông, saungày hòa bình lập lại, công tác nghiên cứu, chỉnh trị và khai thác vùng cửa sông ở nước ta được nhà nước hết sức coi trọng Có nhiều công tình thuộc chương trình bin, các đề tài độc lập cấp Nhà nước, đề tài cắp Bộ, đề tài của các địa phương và

các ngành đã được thực hiện đã dé cập khá toàn diện đến các vấn đề như thoát lũ,

xâm nhập mặn, giao thông thủy, quai dé Lin biển, phòng chống sat lỡ bờ sông, bar bign, bồi lắp cửa sông v.v Một số công trình tiêu biểu đã được triển khai như sau:

= Nghiên cứu thuỷ động lực, trim tích vịnh Bắc bộ, chương trình khảo sắt hỗn

~ _ Những công trình có giá trị khoa học nghiên cứu dong chảy và nước ding

Ngọc Thụy (1985, 1995) có các công trình nghiên

cứu về chế độ thủy triều biển đông và Việt Nam Các tác giả Nguyễn Bá Quy

(1994), Nguyễn Thị Thảo Hương (2000), Nguyễn Bá Uân (2002), Lê Đình Mẫu (2006), Nghiêm Tiên Lam (2009), Trin Thanh Tùng (2011) có các nghiên cứu về

thủy động lực cửa sông, diễn biển hình thái và quá trình đóng mở các cửa sông

miễn Trung[1]

= ĐỀ tải khoa học cấp nhà nước “Nghiên cứu dự báo xói ki, bồi lắng và các

giải pháp phòng chẳng trên hệ thẳng sông ở DBSCL.” thực hiện năm 2001-2004 do

Viện Khoa học Thủy lợi miỄn Nam thực hiện đã sử dụng mô hình MIKE, kết hợp

với phương pháp viễn thám và GIS dé xác định nguyên nhân, cơ ch x6i lở, các

nhân tổ ảnh hưởng đến xéi lỡ và xác định vị tí, quy mô, tốc độ xối le bờ sông: xác định các vùng trọng điểm xối lờ, bồi tụ cũng như các giải pháp phòng tránh 1

= BE tải nhà nước KC-08-29 “Nghiên cứu các giải pháp khoa học công nghệ

để bn định lòng dẫn hạ du hệ thẳng sông Đẳng Nai - Sài Gin phục vụ phải tiễn

Hinh tổ xã hội ving Đông Nam bộ" do Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam chủ tr thự hiện trong 2 năm (2001-2005) đã xác định được tinh trang diễn biển các sông thuộc hệ thống Đồng Nai - Sii ôn, xác định các trong điểm xôi lỡ và từ kết quả nghiên cứu khoa học đã xây đựng dự ấn gui hoạch chính tị sông Đẳng Nai, khu

‘we thành phố Biển Hòa và đã xây dựng được 1.500m ké bảo vệ bờ sing Đồng Nai

khu vực trung tâm thành phố Biên Hòa Đề tai cũng kiến nghị 8 giải pháp én định.long dẫn hạ du sông Đồng Nai - Sii Gòn, đặc biệt kiến nghị ứng đụng công nghệthi công kẻ bảo vệ bờ sông Mương Chuối, huyện Nhà Bẻ, TP Hỗ Chí Minh; kèkhu vực thành phố Biên Hòa trên sông Dong Nai-Sai Gòn{ 1],

mi

= BE tải nghiên cứu khoa học cắp Bộ 2005-2007 *Nghiền cứu diễn biển lòng din và khả năng thoát la Khi xây đựng cầu qua sống Hằng Khu vực Hà Nội bằng mổ Hình MIKE2IC° do PGS.TS.Nguyễn Ngọc Quỳnh làm chủ nhiệm đã đánh giá được

ảnh hưởng của cầu tới phân bổ lưu lượng trên bãi sông và lỏng chính; ảnh hưởngcủa cầu tối dn định lòng dẫn và dự báo được diễn biến tổng thé lòng dẫn đoạn sông

Hồng qua Hà Nội

~ _ Nghiên cứu về ô nhiễm ving ven bờ có các tác giả Lê Phước Trinh (1993),

Nguyễn Tác An (1994), Phạm Văn Ninh (1995), Nguyễn Xuân Dục (1995), Lưu Van Diệu (2000) ng trình của các tác giả để cập tới nguy cơ 6 nhiễm do sự

cổ tran đầu, do sông tải ra biển, biến động môi trường biển va xử lý ô nhiễm môi trường biển ven ba

= Nghiên cứu các hệ sinh thái rừng ngập mặn có các tác giả Phan Nguyên.

l3

Hồng (1970, 1991); Nguyễn Hoàng Trí (1998) cứu đề cập tới vai trò của rừng ngập mặn, phân bé thảm thực vật ở ven biển Việt Nam và vai trò của c giải pháp mềm tới việc bảo vệ các công trình cơ sở hạ tng ven biển, các thành phd

và các khu kinh tế xây dựng dọc theo đải ven biển.

a Công nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu biển đổi đường bờ

'Việc ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp với phương pháp bản đồ và GIS trong nghiên cứu biến động vùng bờ biến và phát triển cửa sông đã được thực hiện vào những thập ky gin đây và đã có những đồng góp rắt có ý nghĩa

= Tá giả Tô Quang Thịnh (1990) đã chủ trì một đề tải trong chương trìnhKHCN 48B-07- 02-01 lần đầu tiên sử dụng các ảnh viễn thim qua các thỏi điểm

khác nhau và các công nghệ iên tiến để xác lập vị tí đường bờ biển vào các năm

này đã thành lập được bản đồ hiện trang bồi tụ ~ xi lở cho cả dai ven bid

sông Việt Nam tỷ ệ 1:2,000.000 và các bản đồ chỉ tit cho các đoạn bở xung y

lệ lớn 1:25,000 và I:50,000

= Pham Quang Sơn (2004) đã sử dụng các loại ảnh viễ

địa hình và các tư liệu khác để phân tích quá trình phát trí động các cửasông thuộc vùng ven biển đồng bằng sông Hồng trong chuỗi thời gian 90 năm (tir

1b Mé hình todn trong nghiền cứu đặc điểm thúy động lực cửa sông, ven biển

Số lượng cúc nghiên cứu diễn biến cửa sông, ven biển có sử dụng mô hìnhtoán khá nhiều và được bắt đầu từ khoảng giữa thập niên 80 cia thé ky XX Tuynhiên sự hoàn thiện của mô hình cũng như mức độ chính xác của các mô phòng tốtdẫn theo thời gian Ở giai đoạn đầu, do mô hình chưa hoàn chỉnh, thêm vào đó các

sé liga đầu vào rit it, ngắn và không đồng bộ nên các kết quả còn hạn chế, Đếnnhững năm gin đây, các mô hình toán ngày cing hoàn thiện mấy tin tốc độ ngàymột nhanh hơn, các số liệu hiệu chỉnh và kiểm định gồm tả liệu thực đo và từ cácphòng thí ni hơn, chính xác hơn, phân bổ tốt hơn theo không thỏi giam

l4

‹hẳng định mô hình số là một công cụ thực sự mạnh, hữu hiệu trong nghiên cứu cửa sông, ven biển Các nghiên cứu tiêu biểu theo hướng mô hình toán có

~_ Nhôm Bui Hồng Long (Viện Hải dương học Nha Trang) nghiên cứu thủy

động lực và bùn cát vùng Phan Ri, Him Tiến, Phước Thể (Bình Thuận);

- Nhóm của Lê Ngọc Bích, Lương Phương Hậu nghiên cứu vùng cảng Nhà.

Bé, Cần Giờ (TP Hồ Chí Minh), Go Công (Tiền Giang) nhằm cung cắp các thông

số kỹ thuật phục vụ xây dựng phương án thiét kế và thi công để, kè chống xéi lờ

= Nhóm của Nguyễn Mạnh Hùng, Viện Cơ học đã ứng dụng các mô hình thủy

thạch động lực mô phòng bùn cát va biển đổi địa hình day ving ven bờ, biến động

‘dung bờ biển đưới tác động của sóng, mực nude, đồng chảy ngoài biển và bùn cát

củng cấp từ trong sông cho các khu vue cửa Lach Huyện, cửa Nam Triệu (Hải

Phòng), vùng biển Hải Hậu (Nam Định), ving bờ biển Cảnh Dương (Quảng Bình),

Hỗ Tau, cửa Định An (Trả Vinh), Gảnh Hào (Bạc Liêu),

Ha Nội gdm Nguy

học của lớp gin đáy, chính xác hóa cúc hệ

của cúc tắc giả nước ngoài

trong các công thức bán kinh nghiệm inh vận chuyển bin cất ven bở bị nước ta

~ _ Nhóm nghiên cứu của công ty Cổ phin Tư vấn Xây dựng Công đường thủy

(TEDI Port) mô phỏng chế độ sóng và dong chảy khu vực Nam Đình Vũ (Hải

Phòng), diễn biến hình thái cửa Định An, an truyễn sông phục vụ tị

cất cing Dung Quất (Quảng Ngãi), kè Mũi Né (Binh Thuận), kè biển Vũng Tàu (Bà.Rịa, Vũng Tau), Nha Trang (Khánh Hòa)

~_ Trong chương trình KC-08 giai đoạn 2006 - 2010 có dé tài KC-08-07 doTrường Dai học Thủy lợi chủ trì thực hiện đã ứng dụng bộ mô hình MIKE-21,

SEDTRA, STWAVE - WABED, DELET-3D, GENESIS, để mô phỏng trường sóng, đồng chảy và vận chuyển bùn cát, dự báo sa bdi luồng tàu, biển động đường

bờ biển cửa sông tài đã lý giải các nguyên nhân, cơ chế gay b

‘tau, bai lắp và dịch chuyển lòng dẫn cửa sông các tinh ven biển miễn Trung nước ta

và đề xuất các giải pháp khắc phục, giảm thiểu và ổn định cửa sông trong ving nghiên cứu

lắng luồng

Các chương trình, đề ải, đỀ án nghiên cứu kể trên đã thu được nhiễu kết quả

có gi tị về mật khoa học và thực iễn góp phin không nhỏ vào vi

xông, bờ biển giảm nh thiên ti xói l, bi tụ

chỉnh trị cửa

Song do giới hạn về kinh phí cũng như thết bị nghiền cứu của mỗi để ti nên

ự gắn kết giữa các ving côn hạn chế, nhiễu vẫn đề về qui luật diễn biển cửa sông,

1s

"bờ biễn, cơ chế của quá trình bồi tụ, x6i lờ vẫn chưa được giải quyết thoả đáng Cho.đến nay chúng ta chưa có được qui trình thẳng nhất trong khảo sắt đo đạc dòng bỗi

tích và quá trình vận chuyển bùn cát vùng ven bờ biển, cửa sông Chưa có được qui

trình công nghệ dự báo quá trinh bồi tụ, xói lở các vùng biển, cửa sông Nhiều giải

pháp công trình đưa ra còn mang tinh cục bộ, địa phương, nên khi áp dụng có thể giảm thiểu được xói 16, bồi tụ ở khu vực này thi li xảy ra tai biến ở các vùng lân

cận Vấn dé liên kết các nghiên cứu của các ngành khác nhau theo cách tiếp cậnnhân quả chưa được quan tâm, edn bị giới han trong các mục tiêu ngành, Méi quan

hệ giữa các quá trình thủy động lực tại các cửa sông, ven biễn với các hoạt độngKhai thác bŠ mặt lưu vực như chat phá rừng, xây dựng hệ thống hỗ thủy lợi, thủyđiện, xây dựng hệ thống cơ sở hạ tng chưa nghiên cứu chỉ tiết, thỏa đăng, đặc biệt

là chưa xét đến tác động của biển dồi khí hậu tới biển động các cửa sông, ven biển.1.3 Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.3.1 Đặc điểm điều kiện địa lý tự nhiên

Sông Lam là một trong 9 hệ thống sông lớn của Việt Nam, có tọa độ tir

108245 + 105°10° kinh độ Đông và từ 18°15 2010 vi độ Bắc Dang chính sôngLam bất nguồn từ tỉnh Xiêng Khoảng của Lao, có chiêu dai 531 km, điện tích lưuvực 27.200 kmỶ, trên lãnh thỏ Việt Nam là 17.900 km” (chiểm khoảng 66%) TừTrường Xã đến Biển Đồng goi là hạ lưu sông Lam (khu vực cửa sông ven biển) [5]

"Hình 1-2: Bản dé hệ thẳng mạng lưới sông thuộc hệ thẳng song Lam

16

Khu vực của sông ven biển sông Lam nằm ở vĩ độ 18°40" đến 18°50" vi Bi105145" đến 105050" kinh Đông, bao gồm các xã: Hùng Dũng, Hưng Hòa, HưngLộc, Nghỉ Đức, Nghi Thái, Phúc Thọ, Nghỉ Phong, Nghỉ Xuân, Nghỉ Thạch, NghỉThu, Nghỉ Hương, Nghỉ Hòa, Nghỉ Hải, Xuân Hội, Xuân Trường, Xuân Dan, Xuân.Phổ, Xuân Hải thuộc các huyện ven biển là Hưng Nguyên, thành phố Vinh, Nghỉ

Lộ và Nghỉ Xuân [7]

Tình I-3: Khu vực câu sông ven biển sông Lam

1.3.2 Đặc diém khí tượng ~ thi văn

“Trên lưu vực sông Lam, một số trạm khí tượng thuỷ văn được xây dựng khásớm vào đầu thập niên 20 của thé ky trước, nhưng trong thời kỳ kháng chiến chống.Pháp (1946-1954) hau hết các trạm này phải ngừng hoạt động Từ sau năm 1955,nhất là vào các thập niên 60 và 70, hing loạt trạm khí tượng thuỷ vin đã được xâycdựng, tinh đến nay có 12 trạm khí tượng, 100 tram đo mưa và 37 trạm thuỷ văn đã

và đang hoạt động thuộc lưới trạm khí tượng thuỷ văn do Bộ Tài Nguyên và Môi.

“Trưởng quản lý Phin hạ lưu sông Lam cổ 3 tram do mực nước là: Chợ Tràng, Bến

Là

“Thủy và Cửa Hội; 01 trạm đo mưa là tram Vinh Các trạm nà

kể từ khi được thành lập tới bây giờ [6]

vẫn đang hoạt động

Khu vực của sông ven biển sông Lam thuộc hệ thống sông Cả nằm tongving Bắc Trung Bộ mùa đông lạnh, nắng tương đối ít, có mưa phùn, có năm xây rasương mudi ở một số vùng trong lưu vực Miia hé chịu ảnh hưởng của gió tây khô nóng, nhiệt độ cao, mưa nhiều vào nửa cuỗi năm Lượng bức xạ tông cộng trung.bình năm khoảng (100-120) keal/em’, cân bằng bức xạ trung bình năm khoảng (65-80) keal/emẺ Số giờ nắng trung bình năm từ dưới 1.500 giờ ở vùng núi phía tây tỉnh

Nghệ An đến trên 1.800 giờ ở vũng đồng bằng ven biển [5]

Nhiệt độ không khí trung bình năm từ đưới 20°C ở ving núi đến hơn 24°C ởvùng đồng bằng, Nhiệt độ cũng biển đổi theo mia; nhiệt độ trung bình tháng dưới20°C (17+19)°C trong các tháng XI, 1, I, tang lên (19+25)°C trong các thắng III-

IV, X-XI và trên 25°C (25:29.5)'C trong các tháng V-IX, cao nhất vào 2 thang VIL Nhiệt độ tối cao tuyệt đối có thể trên 40°C (42,7°C tại Tương Duong, 40,9°C

VI-tại thành phố Vinh, thường xuất hiện những ngày cố gió mia tây nam mạnh do tác

‘dung "phon" của day Trường Sơn Nhiệt độ tối thấp tuyệt đối có thé dưới S°C ởđồng bằng ven biển, (dưới 3'C ở miễn núi và trung du, -0.2°C tai Tây Hiểu, 0.3'C

tại Quỷ Hợp) [5]

Độ âm tương đối trung bình năm của không khí khoảng (80+88)%, Lượng

mây tổng quan rung bình năm trên 8/10 bầu tỏi ở vũng nữ và 7528/10 bầu trời

trung bình năm biến đổi trong phạm vỉ tương đối lớn từ 5 m/s

mạnh nhất đưới 20 ms ở ving

đồi núi khuất gió đến hơn 40 ms ở ving đồng bing ven biển (56 mvs tại Hồn Ngư).

Số ngày có gi tây khô nóng tong năm có thể tới (15+23) ngày [5]

Cũng như chế độ mưa ở miễn Bắc lượng mưa trung bình năm trên khu vựcdao động từ 1100 + 2500 mm, Tại các rung tâm mưa lớn như thượng nguồn sông

Hiểu, lưu vực sông La, lưu vực sông Giãng, lượng mưa trung bình năm đạt 2000 +

2400 mm Trung tâm mưa nhỏ dọc theo dng chính sông Cả, tại Cửa Rảo, Mường

Xén đạt 1.100 + 1.400 mm, Ving đồng bing hạ du sông Ca có lượng mưa trừng

bình năm từ 1700 + 1800 mm Lượng mưa mia mưa chiếm khoảng (55+90)% lượng mưa năm, trong đó lượng mưa của 3 tháng liên tục lớn nhất chiếm (45+70)% và xuất hiện va các tháng VIHI-X hay IX-XI ở lưu vực sông La Lượng mưa mùa khô chiếm.

có (10+45)% lượng mưa năm, trong đó 3 tháng lượng mưa nhỏ nhất chỉ chiếm.(1,5+10)% lượng mưa năm và xuất hiện vào các tháng XII, I-II hay I-IH, I-IV [5].

Mùa lũ bảng năm xuất hiện vào các thing VI, VI-X, XI trên dong chỉnh xông Cả và các sông nhánh ở phía trung, thượng lưu, các thắng VII-XI các sông nhánh phía hữu nggn trùng lưu sông Cá, các thing IX-XI, XII trên các sông nhánh &

phía hữu ngạn hạ lưu sông Ci, Lượng đồng chảy mùa lũ chiếm khoảng (55-75)%

lượng dòng chảy năm; 3 thing liên tục có lượng dòng chảy lớn nhất thường xuấtbiện vào các tháng VILIX, VII-X và IX-XI; 3 tháng liên tục có lượng dng chảynhỏ nhất thường xuất hiện vào các thing II-IV hay HI-V, lượng dòng chảy của 3

tháng này chỉ chiếm (4,5-9,5) lượng đồng chảy năm [6]

Giá trị mô dun đồng chảy trung bình của các đặc trưng ding chảy cạn (Q.).

dòng chảy trung bình 3 tháng nhỏ nhất (Q:ø¿„; nin), dòng chảy trung bình tháng nhỏ

nhất (Quigg gu) và dòng chảy nhỏ nhất (Qua) trong lưu vực sông Cả tương ứng

khoảng (4-45) Us.km?, (6-35) Usk, (5.30) /skmỂ và (1,5-15)U5 kh|6|

3 Đặc điểm thủy triều

một số nhân tổ khác) Trong đó, nhân tổ quan trọng nhất tác động mạnh mẽ đến đặc

điểm, tính chất của thủy triều là vị tri cũng như địa hình đáy biễn Nim trong vịnhBắc Bộ - một vịnh lớn, kin và phức tạp của nước ta, Iai

địa hình của ving thém lục địa Nghệ An đã tạo điều kiện cho quá trình cộng hưởngcủa các sóng triều khi truyền vào đây

Dưới sự tác động của các nhân tố trên, thủy triều vùng biển Nghệ An mangnhững đặc điểm của chế độ triều hỗn hợp Với hệ số đặc trưng thủy triều H=3,58 nthủy triều vùng biển Nghệ An được đánh giá là có chế độ nhật triều không đều

Trong tháng có khoảng 10-13 ngày thủy triều có 2 lần nude lên và 2 lần nước xuống Biên độ tiểu ở đây khá lớn (2,5 -3 m vào kỳ nước cường) và giảm dần từ

Bắc vio Nam Nơi có biên độ lớn nhất là ving vịnh Diễn Châu Khi di vào các cửa

sông, biên độ triều cũng có những thay đổi đáng kẻ [9]

1.3.3.1 Diễn bin thiy triều theo chu ky ngày

Điễn biển của thủy tiểu theo chu kỷ ngày được thể hiện ở sự chênh lệch giữa

thời gian triểu đảng và thời gian triều nit rt lớn ( giờ trở lên) Như ở Cửa Hội là 6

giờ 12 phút, còn ở vịnh Diễn Châu thì chênh nhau 5giờ 37 phút

Tuy nhiên sự chênh lệch này có sự phân héa theo không gian

= Sự chênh ch này lớn nhất các vàng của ông (sông Tho: 6 giờ 22 phút}

= Sự chênh lệch này nhỏ khi ra ngoài khôi, ở những ving bién thoáng Ở Hon

"Ngư, sự chênh lệch chi còn 3 giờ 14 phút, Hòn Mat là 3 giờ 43 phút

19

Nguyên nhân chủ yếu của sự phân hóa là đo điều kiện địa hình đầy biển ảnh hưởng đến tốc độ của dòng triều,

1.3.3.2 Biển thiên theo chư kỳ nứa thắng (chu kỳ tuần trăng)

Biến thiên theo chu kỳ nữa tháng của thủy triều vùng biển Nghệ An được thểhiện rõ nét ở biên độ thủy trigu giữa kỳ nước cường và kỳ nước kém Trong thời kỳ nước cường, biển độ triều dao động rit lớn (có thé thay đổi 0,3 -0,4 m trong vòng 1

giờ) Ngược lại trong kỳ nước kém biên độ dao động rat nhỏ, có khi gần đứng.

Trong tháng không phải triều sóc vọng và triểu rực thé lúc nào cũng diễn ra đồng thời với lúc sóc vọng và lúc trự thé, Ma thông thường là diỄn ra sau lúc sóc

vọng và lúc trực thể khoảng 2-3 ngày.

Ngoài ra, các bit đẳng tiểu theo mùa cũng thể hiện trong điễn biển tiểu ởi

đây, Trong năm, biên độ tiểu đạt cực đại vào những thing 9,10,11, 12 với giá tị có thể lên tới 32 m và giảm xuống cực tiêu 0,0m vào những tháng gần với thời kỳ xuân phân (21/3) và thú phân (21/9) 9]

Bảng It: Mộ sb đặc trong Bắt ng tri chu Kỳnữa thủng

vùng cứu sông ven biển xông Lam[12]

Bom vị: m

Độ cao trung bình Mực | Nước | use,

TT] Tên Tram Nước lớn Nước lớn|Nước rong] Nước ròng | "ước TB | lớn cao rong thấp

sóc vong | trực thể | sóc vọng | trực thế | thing | nhất | nhất

1 | Quỳnh Hải | 26 | l9 | 08 13 | l6 | 29 | 00 2| HônNgư | 26 | 22 | 08 | 04 4 00

3 | Gianei | 27 05 10 12 02 1.3.3.3 Qui luật bi thiên của th triều theo chu kỳ nhiều năm

(Qui luật này thường được biểu hiện theo chu kỳ 19 năm Biên độ triều cực đại lên tới 3.5 m và cực tiểu khoảng 1.5 m trong chủ kỳ này Ở vùng nhật tiểu

p 1.45 lần so với biên độ trung bình

của thủy qiều dại đương th giới, và cực tiêu thì bằng 0.56 lần

chiếm ưu thé thì biên độ triều cực đại có thể

Ngoài các qui luật biển thiên trên thì thủy triều vùng biển Nghệ An côn thể hiện qui luật biển thiên theo mùa Như vậy có thé thấy thủy iều ving biển Nghệ

An diễn biển khả phúc tạp và mang nhiều nét của thủy tiểu ving bin Việt Nam,

14 Nhận xét chuong 1

‘Céng việc chỉnh trị, 6n định vùng của sông ven bin từ việc nghiên cứu đặc,

điểm thủy động lực, diễn biến hình thai luôn là vẫn đề then chốt, được đặt ra

20

nghiên cứu rt chi it đầy đủ cả về quy mô không gian lẫn thời gian Nhiễu nghiêncứu lớn trén th giới đã được thực hiện như các nước ở Âu Mỹ hoặc Tây Âu Còn

ối nước ta, công tác này đã được đặt ra ngay từ khi dựng nướ

gid vẫn luôn là trong tâm, trọng điểm, được đưa ra nghiên cứu ở nhiều đề tai, dự an,thực hiện ở nhiều cắp độ khác nhau.

lớn đến xăm nhập mặn Do vậy, vẫn đề nghiên cứu diễn biến hình thái, đặc điểm

thủy động lực khu vực cửa sông ven biển sông Lam là võ cùng cần thiết Đây cũng

là nội dung chính của luận văn muốn dé cập Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần vào

việc bổ sung thêm những luận cứ khoa học cho việc phát triển bén vững khu vực cửa sông ven biển như cửa sông ven biỄn sông Lam,

CHUONG 2 SỐ LIEU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỬU.

21 Phương pháp nghiên cứu

2.1L Phương pháp viễn thâm và GIS trong đánh giá biến đổi hình thái cửu

sông ven bién sông Lam

2.1.1.1 Cơ sở khoa học giải dodn ảnh Landsat xác định đường bờ

Các đối tượng tự nhiên này hấp thụ, phản xạ sóng điện từ với cường độ vàtheo những cách khác nhau, được gọi là các đặc trưng phổ Các đặc trưng này chứa

‘dumg các thông tin quan trong cho phép nhóm các thành tạo tự nhiên đó thành các loại đối tượng có đặc trưng phân xạ phổ giống nhau Điễu này rit có ích cho quá

trình giải đoán ảnh vệ tính vì thé ma các đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nh

{qua các thông tin thu được.

in đồng một vai trd hốt sức quan trọng trong việc khai thác, ứng dụng có hiệu

Hinh 2-1: Đặc trưng phổ phản xạ của một số đối tượng tự nhiên chính

hiện các đối tượng, hiện tượng trong tự nhiên Các thông tin về đặc trưng phổ phản.

xạ của các đối tượng tự nhiên sẽ giúp các nha chuyên môn lựa chọn các phép xử lrảnh để có được kênh tôi wu, chứa nhiều thông tin về đổi tượng nghiên cứu, đâychính lä cơ sở để phân tích nghiên cứu các tính chất của đối tượng và tiến tới phân

loại chúng,

a Đặc trưng phân xạ phổ của lớp phủ thực vật

Bức xạ Mặt rời khi tới ly, phần trong vùng sóng đỏ (red) và xanh

lo (blue) bị chất digp lục hip thụ phục vụ cho quá trình quang hợp, vùng sóng lục

(ereen) và vùng hồng ngoại sẽ phản xạ khi gặp nhiều chất digp lục của lá (khi thực

vật khoẻ mạnh) Khi thực vật yếu, điệp lục tổ giảm di thì khả năng phản xạ vùng

sông đỏ tội hơn nên lá cây có mầu ving (tổ hợp miu green ~ red ) hoặc đỏ hẳntrong điều kiện khí hậu lạnh[18]

Sự khác nhau vé đặc trưng phan xạ phổ của thực vật phụ thuộc vào các yếu

tổ cấu tạo trong và ngoài của cây (him lượng sắc tổ digp lục, cấu tạo mô bị, thành

phin và edu tạo biểu bi, hình thái lá ) thời kỳ sinh trường (ti cây, giai đoạn sinh

trưởng va ác động ngoại cảnh (điều kiện sin trưởng, điều kiện chiếu sáng, thời

vị tí địa ly ) Tuy vậy, đặc trưng phố phan xạ của lớp phủ thực vật vẫn mang

những đặc điểm chung: Phin xạ ở vùng sóng hông ngoại gin (2 > 0,720um), hip thụ mạnh vỡ ving sóng đỏ (A= 0,680 ~ 0.270 jm).

b, Đặc trưng phân xạ phổ của nước.

Khả năng phản xạ phd của nước cũng thay đổi theo bước sống của bức xạ

chiếu ới và thành phần vật chất có trong nước Nước chỉ phản xạ mạnh ở vũng

sống của is xanh lo (blas) và yu dần khi sang vũng ta xanh lục (green, ig teu ở cối đi sóng đỏ Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào b mặt và trạng thái của nước

Phần lớn năng lượng bức xạ Mật trời chiếu tối bị nước hp thụ cho quá trìnhlàm tăng nhiệt độ nước, Năng lượng phản xạ của nước bao gồm năng lượng phan xạtrên bể mặt và phần năng lượng phản xạ sau khi tin xạ với các vật chất lơ lửngtrong nước Vì vậy, năng lượng phản xạ của các loại nước khác nhau là rất khácnhau, đặc biệt là nước trong và nước đục Nhìn chung khả năng phản xạ của nước làthấp và giảm dẫn theo chiều tăng của bước sóng Bức xạ Mặt trời hẳu như bị hip

thụ hoàn toàn ở sóng hồng ngoại va cận hồng ngoại Nước đục phan xạ mạnh hon

nước trong, đặc biệt ở vùng sóng đỏ do ảnh hưởng tin xạ của các vật chất lơ lửng Việc sử dụng các ảnh chụp trong kênh sóng dai cho ta giải đoán các đối tượng nước.

Vi dụ, các đường bờ nước sẽ được giải đoán dễ dàng trên kênh hồng ngoại và cận

hồng ngoail 18}

¢ Đặc trưng phan xạ phổ của đắt

Đường biểu điễn đặc trưng các phản xạ phổ của lớp phủ thổ nhưỡng có dang

tăng dẫn từ vũng từ ngoại đến hồng ngoại một eich đơn digu, i cổ những cực đại và

cực tiêu một cách 9 rng Lý do chính là các yếu tổ của đắt phức tap và Không rõ răng như ở thực vật Khả năng phản xạ phd phụ thuộc chủ yéu vào bản chit lý ho’ của đt, hàm lượng hữu cơ, độ âm, cấu trúc ( lệ cát, bột và se, trạng hái, bê mặt,

2B

thành phin cơ giới của đất Điều này làm cho đường cong biến động nhiều quanhmột giá trị trung bình Tuy nhign, quy luật chưng là giá tị phổ của đất tăng dẫn về

phía có bước sóng đài 15]

4 Đặc trưng ph phan xạ của đá

Đá có cấu tạo khối, khô có dạng đường cong phổ phán xạ tương tự như củađất song giá trị tuyệt đối thường cao hơn Tuy nhiên, cũng như đối với dat, sự biển

‘dng của giá trị phổ phản xạ phụ thuộc vào nhiều yếu tổ của đá: Mức độ chứa nước,

cấu trúc, edu tạo, thành phần khoáng vật, tỉnh trạng bé mặt 18},

Tóm lại, phd phân xạ là thông tn quan trọng nhất mà viễn thám thu được về

các đối tượng Dựa vào đặc điểm phổ phân xạ (cường độ, dạng đường cong ở các dai sóng khác nhau) có thé phân tích, so sánh và nhận diện cúc đổi tượng trên bE mặt Thông tin về phổ là thông tin đầu tiên, là tiền đề cho các phương pháp phân

tích ảnh trong viễn thám, đặc biệt là xử lư số.

2.1.2 Cle tham số chính của ảnh Landsat trong nghiên cứu biến đãi đường bờ

a Chỉ số thực vật NDVI

“Chỉ số thực vat NDVI (Normalized Diffirence Vegetation Index) là hệ s

phủ thục vật chênh lệch chun hóa

hồng ngoại [15]

lớp

ta hệ số phản xạ bé mặt ở dai sóng thị phổ và

NDVI là một tham số quan trong trong nông nghiệp, giim sắt lượng mưa,

đánh giá tác động ca thời tiết tính toán sinh khối, năng suất mùa vụ và sản lượngđồng cõ, những điều kiện hạn hn và xác định mức sống của thực vật, NDVI là số

giữa hiệu số giá trị phản xạ phổ bề mặt ở kênh hồng ngoại (NIR) và kênh đỏ (RED)

trên tổng của chúng Chỉ số NDVI đổi với ảnh Landsat được xác định bằng côngthức (1) dưới đây: (Sandholt I, Rasmussen K., Anderson J., 2002)

NDIV = (IR-RJ/IR+R) en) Trong đó IR là giá trị bức xạ của bước sóng cận hồng ngoại (Near infrared),

R là giá trị bức xạ của bước sóng nhìn thấy (Visible).

‘Tri số của biểu thức xác định NDVI thuộc đoạn [-1,1]

Để xác định độ phát xạ trên cơ sở chỉ số NDVI yêu cầu phải biết trước độhít xạ của đắt và thực vật Nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước khi xác định độ

phất xạ của đất và thực vật đã lấy số in thông qua kết quả do đạc

thực nghiệm trên các mẫu đại điện Điều này sẽ dẫn đến sai số do ở mỗi khu vực

in phải có cách khác

khác nhau sẽ cổ các bé mặt với đặc trưng vật lí khắc nhau

phục win đề này

(Chi số thực vật được ding rất rộng rãi để xác định mật độ phân bé của thảm,thực vật, đánh giá trạng thái sinh trưởng và phát triển của cây trồng, làm cơ sở số

liệu để dự bảo sâu bệnh han hắn, diện ích năng suất và sản lượng cây trồng.

Hay còn gọi là chỉ s6 thực vật môi trường EVI (environmental vegetion index),

chỉ số thực vật cây trồng CVI (crop vegetion index) [I5]

DVI =lR -R G3)

4 Chỉ số màu xanh thực vật GVI

GVI=l.6225CH;—- 2.2978CH, + 11.0656 4)

Trong đỏ CH; và CH, là quang phổ của các bước sống cận hing ngoại và

thấy của vệ tinh NOAA/AVHRR, Hệ số GVI [15] có tu điểm làgiảm được mức tôi thiêu sự ảnh hưởng của đất đai đến chỉ số thực vật

Trong đó R là quang phổ bước sóng nhìn thấy (0 68-069), G bước sóng xanh

(052-060) Chỉ số YVI [15] chỉ mức độ hạn han của thực vật

g Chỉ số miu nâu thực vật BVI

BVI=(BS+B?)/2 6)

“Chỉ số BVI [15] phản ảnh mức độ thiếu nước của thực vật Chỉ số này cônđược đăng để đánh giá tac hại của sâu bệnh đối với cây trồng Do các chỉ số viễn

thâm thực

viễn thm để giải quyết nhiễu vin đề Khác nhau trong sản xuất nông nghiệp,

rất phong phú vì vậy hoàn toàn có khả năng sử dung

bh Chỉ số thực vật tăng cường

EVI [1S]: là ảnh chỉ số thực vật tăng cường (Enhance Vegetation Index), ảnh

EVI được tăng cường từ ảnh NDVI (Normalized Difference Vegetation Index).

EVI=2,5 * (NIR - RED) / [NIR + 6 * RED - 7,5 * BLUE + 1] (2-8)

(Nguồn: Islam S A., et al, 2009).

Trong đó: NIR là phản xạ phổ của kênh bồng ngoại gn; RED là phản xa pho

‘cia kênh đỏ; BLUE là phản xạ phổ của kênh xanh da trời

Các chỉ số thực vật được phân tách từ các kênh nhìn thấy, cận hồng ngoại,

hợp các sin phẩm sinh khối theo mùa Những đặc tính đó có lin quan và phụ thuộc

tắt nhiễu vào dang thục vật bao phủ và thôi Hỗ, đặc tính xinh ý, sinh ha và sâu bệnh (Dương Van Kham eta, 2007)

Chỉ số thực vật là một chi iéu quan trong trong việc đánh giá khả năng hiệndiện của nước, sự tôn tại của nước đồng thời cũng với thâm thực vật và các đối

để có được kết quả chính sác nhất về sự hiện điện của nước

in có sự kết hợp của nhiều chỉ tiêu

EVE được phát ti ting cia NDVI là chỉ số thực vật thay thể

để giải quyết một số hạn chế của chi số NDVI (Brian và Stephen, 2010)

~ _ Giảm hiệu ứng của khí quyển và ảnh hưởng nên tán

~_ Tối ưu hóa các tín hiệu thực vật mi

các cấp độ sinh khối cao

Chi số nước bề mặt lớp phủ

xanh lá với độ nhạy được cải thiện ở

Chỉ số nước bề mặt lớp phủ (Land Surface Water Index — LSWI [.); là chỉ

iéu thị mức độ thay đổi hàm lượng nước của lớp phủ bé mặt, là một wong những chỉ số để đánh giá mức độ hạn hin của lớp phù thực vật nổi chung và cây

trằng nói riêng

LSWI = (NIR - SWIR) / (NIR + SWIR) 29)

(Nguồn: Islam S A., et al, 2009) Trong đó: NIR là phan xạ pho của kênh hồng ngoại gin: SWIR là phan xạ

phổ của kênh hồng ngoại ngắn

26

‘Theo Sun et al, (2009), kênh pho SWIR nhạy cảm với him lượng nước trong

lá và im độ đất, Vi vậy kênh pho SWIR được sử dụng để phát tiễn các chỉ số nhạycảm với nước kết hợp với NIR giống như chỉ số khắc biệt nước (NDWD Tuynhiên, kênh 6 nhạy cảm hơn đối với dm độ dat so với kênh 5 trong quang phổ hồng.ngoại gan Do đó LSWI được sử dụng dé phát hiện âm độ đất tốt hon so với NDWI.

Tạ=

eyTrong đó: Các hệ số KI, K2 được cung cắp trong file Metadata anh Landsat

định

Nhiệt độ sing sẽ được hiệu chỉnh trên cơ sở độ phát xạ bề mặt để

nhiệt độ bé một theo công thức

¢ à vậ tốc nh sắng(2,998*10* mi); s là độ phi xo mặt (surface emissivity)

2.1.1.3 Phương pháp xúc định đường bo từ ảnh Landsat

Công nghệ viễn thám va GIS là một công cụ hữu hiệu và sử dụng khá phd biến hiện nay giúp cho các nhà khoa học, đặc biệt là các nhà địa lý, nghiên cứu,

nguyên xác định, đo đạc hoặc phân tích các tỉnh chất của các đối tượng

hoặc hiện tượng từ một khoảng cách xa mà không cần tiếp xúc trực tế tới đốiương nhằm nắm bất thông tin nhanh chóng và đồng bộ trén diện rộng Dữ liệu viễn

thảm khi xử lý trong tổ hợp với hệ thống thông tỉ địa lý sẽ là nguồn tr liệu khich

điều tra

qguan mang tinh kế thừa va đổi mới liên tục trong bản đồ số, thực sự trở thẳnh những

tự liệu đăng tn cậy cho các nhà chuyên môn tham khảo trong nhiễu Tinh vực

27

điều kiện vật

liệu về các yế tổ hắp thu của đt, nước và không khí, đễ phân loại các tham số chit

lượng nước tong ảnh Các tham số cảm biến và phân loại ánh sing quang bọc.

chuyển hóa nguồn năng lượng bức xạ sẽ được tự động cập nhật thông qua các giảitần thu phát sóng điện từ Tính toán chuyển hóa năng lượng bức xạ được dựa trên

cơ sở mô hình phan tử hữu hạn Phân tích giải đoán ảnh được dựa trên hệ thống.kiểm soát chất lượng từ tệp dữ liệu ảnh nguồn đến tệp dữ liệu ảnh đã xứ lý

“Trong giải đoán ảnh viễn thám, phương pháp tổ hợp mau để xác định đường

bờ thường sử dụng kênh ảnh ở dai sng cận hỏng ngoại (NIR) và hồng ngoại giữavar).

êm đã chỉ raring bang anh mau xanh li cây (green) có bước sống từ 052 7-06 pm, tường ứng với bing 2 rên ảnh Landsat, nhạy cảm với sự

khác biệt độ đục nước và các hợp chất ð nhiễm Môi trường nước

bắp thụ mạnh bức xạ cận hồng ngoại (NIR), do đó trên ảnh vệ tỉnh Landsat, bang 4 (0:6 -T- 0.90pm) là những bang rit quan trong trong việc định vị và xác định phạm

vi của nước, phân biệt giữa đất khô và âm, cung cấp thông tin về dim lẫy ven biển,

đất ngập nước và vũng ngập li, Trên anh vệ tỉnh Landsat, băng 5 (1.35 -T- 1.75pm) cho thấy một sự tương phản mạnh p thụ cáo bức

xa hing ngoại trung giữa nước và đất, đồng thời phản xạ mạnh của lớp phủ thực

vật

đất và mặt nước do sự

Phương pháp tổ hợp màu tốt nhất để tạo sự tương phản rõ rột giữa đất vànước là tổ hợp màu RGB (Red ~ Green ~ Blue) gdm 3 kênh ảnh: hing ngoại rungbình (MIR), cận hồng ngoại (NIR), đỏ (RED) Đối với ảnh Landsat 5 TM và 7.ETM+ các kênh ảnh này tương ứng với kênh 5, kênh 4 và kênh 2; trong khi đó với ảnh Landsat 8 sử dụng các kênh 6, kênh 5 và kênh 3.

Các bước tiến hành giải đoán ảnh Landsat để phân tích đường bờ:

n sử lý ảnh: Ảnh vệ tỉnh Landsat có độ phân giải không gia là 30m (kênh da phổ) và 15m (kênh Panchromatic-P) Dé sử dụng, các ảnh này cần được

hiệu chinh hình học và nắn chỉnh về cũng bệ quy chiếu với bản đồ địa hinh ving

nghiên cứu Bán đỗ địa hình tỷ lệ 1:10 000 ở vùng nghiên cứu đã được sử dụng để nắn ảnh Landsat với độ chính xác 0.5 pixel, Sau đồ các ảnh vỹ tỉnh của các thời điểm côn lại được nắn với ảnh Landsatđã được nd chỉnh hình học

= Phân tích ảnh

+_ Bước đầu tiên trong nghiên cửu, biểu đổ ngưỡng được sử dụng rên bang cậnhồng ngoại (NIR) dé tach giữa dit vi nước Trên ảnh vệ tỉnh lúc này giá trì

nước được cho là "1" và các giá t đất là "0", đó là một ảnh nhị phi, Ảnh

này được đặt tên là "Ảnh 1”

+ Bước thứ hai, phương phip ảnh tỷ số được sử dung với bing xanh lá

\y/băng cận hồng ngoại (green/NIR) và băng xanh lá cây/hồng ngoại trung

(green/MIR) Tỷ lệ của Green/NIR là rat cần thiết để tách đất từ thực vật, tý

lệ green/MIR đẻ tách thảm thực vật và dat không sử dụng Các giá trị pixel của nước sẽ lớn hơn 1, Hai ảnh từ tỷ số trên sẽ được tích hợp dé tạo thành.

hình ảnh mới có tên là "Ảnh 2

+ Bước 3: Phép nhân giữa “Anh 1” và “Anh 2" sẽ tạo ra ảnh thứ ba có tên là

"Ảnh 3" Một số điểm ảnh không thuộc tinh sẽ được loại bỏ bằng các phép: lọe và cho hình ảnh đường bờ nước cuối cùng.

2.1.2, Phương pháp phân tích, thong kê trong phân tích trường gió vùng cửa

biển sông Lam

“Công thức xác định được giá trị tin suất xuất hiện rong các khoảng từ x,

đến x, Giả tị hàm mật độ từ mẫu thực nghiệm tỉnh theo công thức

PG&)=

" (213)

Trong đó: m số ẫn xuất hiện trong khoảng; n li tổng số s

Sử dụng công thức xác định gid trị trung bình:

- ie

ae aa

Trong đó: % là gif tr trong bình: x, là gi tị thứ : nl tổng số số ig

3.1.2.1 Phân tích cực trị đổi với tắc độ gió

Để nghi số cực đoạn, người ta chọn ra một chuỗi các giá trị

lớn nhất (hoặc nhỏ nhất) từ các tập số liệu quan tric của biến dang xéi Với quanđiểm cho rằng số liệu cực hạn chỉ lấy một năm một số hang sẽ là một chuỗi có phân

bố đặc biệt và Fisher cùng Tippett (1928) đã chứng minh rằng khi số phần tử được.chọn đủ lớn thì phân bổ đồ sẽ hội tự về 1 trong 3 dang của phân bổ cực hạn, tươngứng gọi là loại 1, 2 và 3 Gumbel nghiên cứu sâu hơn cho phân bố giá trị cực trị loại

1 (goi tit là EVI), Erechet cho phân bổ giá trị cực trị loi 2 (gọi tắt là EV2) và Weibull cho phân bổ giá tr cực trì loại 3 (gọi tit là EV3), Cả 3 dang trên là trường

hợp riêng của phân bổ giá tr cực trì tổng quát (GEV) với hàm phân bổ xác suất như

sau [19]

hoi: ° 18) Ham S(V) được định nghĩa là thời gian ma V>=V" tức là

Phin bố Weibull: Đặc tính của phân bổ Weibull biểu thị bởi bai nhân từ đặc

tính: nhân tử k (không thir nguyên) và nhân từ thang độ (mix), Nhân từ kde trưng

cho dang đường cong phân bổ Nhân tử e đặc trưng cho thang độ của trục toa độ gọi

là tham số iêu độ

Ham số phân bé lu tích EV):

“wsi-sw|_(*

2l (2-22) Ham phân bổ tần suất mật độ vận tốc f(V):

sa-/£-(YJ al 2

‘Vin có thé biểu thị qua k va ¢; hoặc ¢ là hàm của Vtb va k Các tích phân trên

tắt khó giải, do vậy để đơn giản người ta đưa vào him Gamma T

T(X)=Í y te tdy

224)

30

Suy ra:

vea{iet)

£ (225)Thay (11) vào biểu thức F(V) va f(V) ta được;

đúng bằng him Gamma G hoặc trà từ

2.1.2.2 Tinh toán về hoa gió

Để tính toán về hoa gió, tiến hành phân tích xử lý số liệu đã thu thập đượccủa tốc độ gió theo E hướng chủ đạo tại trạm Hòn Ngư Sử dụng ngôn ngữ lập trìnhFORTRAN để kiết xuất số liệu đầu vào cho phần mềm WRPLOT của Nhật [17]

“Chương trình kiết xuất số liệu như sau

(Character inpt*20, WindWRP*20,WindM(12)20 WaeiL2D,

‘Chiraeter HG, 12,314), CSH(16)"3 24 Fomat* WIR (3) deg)

Integer Wiet129)

Mô Y0 DỢI)MU3) (4011 Tinel34), 3 Format" WSED () knots)

`Windi4012.11.9, GOC(I6) Wiet129)

Waie(h3) Yoo, MU), DO Tet), GOCUEW), Winns)

Tigo) 124) then tel

Rea, End » 2) MI Yisa)

(Open (file = WindWRP, stats = aloen) Y0= Yen)

11 RonnalLAKES FORMAT) Dol=ia

WnetL2) DakzLl6

nh S7Ồ_ RNGbaijlleạ CSH0))

Write13)

12 Fowmat( Rows with "an the begining ofthe Endo

line are recognized) Wrte(L3) Yom, MO), DỤI,

Watt ls) ‘Tinety), GOCHHW), Win)

14 Forma a comments an re ignored by WRPLOT TE Timo) 124) then

2.1.3 Phương pháp mô hình toán trong đánh giá đặc điểm thủy động lực ving

cia sông ven biển sông Lam

2.1.3.1 Tổng quan một số mô hình thấy động lực 2 chiéu

Việc nghiên cửu đặc điểm thủy động lực, diễn biển sói lở lòng sông, diễn

bin hình thái cửa sông cen biển đã được tiến hành ở nhiều nơi trên thể gi

"Nhiều phương pháp và mô hình bién dạng lòng sông đã được xây dụng, góp phầngiải quyết những bài toán thực tế đặt ra

3

động đường bờ, cũng như xây dung các công trình chồng x6i lở bi

tương đối nhiều nghiên cứu về tỉnh toán biển hình lông sông và biến

ông và bở biển Trên cơ sở hệ phương trình động lực đồng chảy và cân bằng bùn cắt người ta đã xây

cưng các sơ đồ sai phân để tính toán diễn biển lòng sông Velikanov và Grixanhin

(Nga, 1965) đưa ra phương pháp biển hình giúp cho việc giải quyết bài toán xổi lờ

xác hơn Sau d6 một loạt các mé hình ra đời, ding riêng cho

diễn biến lòng sông, cũng như diing chung cho xói lở ba sông và bờ biển Đồ là môi

hình GENESIS của Trung tim nghiên cầu công nghệ be biển Hải quản Mỹ (1989), UNIBEST của Viện thuỷ công Hà Lan (1990), LITPACK của Viện Thuỷ lực Bun

Mach (1991), SAND94 của Viện Thuỷ công Ba Lan (1994), mô hình 2 chiều biến

dang đấy sông của Phòng thi nghiệm thuỷ lực và Trường Đại học kỹ thuật Deft Hà Lan hoặc mô hình miêu tả hiệu ứng x6i ngang MIKE21, và mô hình SMS của Anh

Mort cách chặt chế, hầu hết các đồng chảy thực tế trong sông ngôi đều là các

dong chảy với các đặc trưng thủy lực của nó biến đổi theo cả 3 chiều Tuy nhiên,

khi độ rộng của dong chảy lớn hơn rit nhiều so với độ sâu thì biến đổi của các đặctrưng đồ theo chiều thing đứng trở nên không đáng kể do cổ sự xảo trộn mạnh mẽgây nên bởi các ứng suất ma sắt ở đáy Trong các trường hợp đó, mô hình dngchay 2 chigu (2D) sử dụng hệ phương tình nước nông (Shallow water equations)

hay bệ phương trình trung binh theo độ sâu (depth-averaged equations) được xem là

đủ để mô tả các đặc trưng dong chảy.

Hệ phương trình depth-averaged lần đầu iên được Kuipers và Vreugdenhilgiới thiệu năm 1973 viết trên hệ tọa độ Đ các Tuy nhiên, khi áp dung hệ phương

trinh này để tinh toán các dòng chủy trong sông ngồi tự nhiên, khó khăn đã xuất

hiện khi sử dụng các điều kiện biên cho các đoạn sông cong hoặc có biên phức tạp.

Ban đầu một giải pháp sử dụng xấp xi "stair stepped” đã được thử nghiệm

{Vreugdenhill và Wijbenga, 1982), nhưng qua các ứng dụng, nó vẫn bộc lộ nhữn

các biên, hoặc tăng thời gian tính toán cùng

bộ nhớ của máy tinh nếu muốn tăng độ phân giải của lưới

‘Thompson (1980) là một trong những người đầu tiên giới thiệu hệ tọa độ

cong phù hợp biên để giải quyết hạn chế này, Theo đó, trước hết hệ phương trình

.đepth-averaged viết trên hệ tọa độ ĐỀ các được biển đổi sang hệ tọa độ mới với 2

trục toa độ (Cn) Giải hệ phương trình này trên lưới cong đã xây đựng cho phép ta

có một bức tranh chỉ tiết hon về các đặc trưng dòng chảy trong sông, đặc biệt là trong các đoạn sông cong hoặc có biện phức tạp

T Nagata (1999) đã viết phiên bản đầu tiên của mô hình này tại River

‘System Engineering Laboratory, Kyoto University Phiên bản ni ing đã được sửa.chữa và năng cắp bởi Giáo sư Takashi Hosoda vi cúc cộng sự ở cũng phông nghiên

cứu sau khi Nagata qua đôi (2000) Phiên bản này sau đồ đã được sử dụng như là

33