Mô Hình Toán Nghiên Cứu Vùng Đục Cực Đại Ven Bờ Sông Mê Kông

Sự hình thành và biến động của các MTZ ở vùng cửa sông ven biển là một quá trình thủy thạch động lực phức tạp [4, 5], phụ thuộc vào động lực thủy triều, lưu lượng nước từ sông, các quá t

DOI: 10.15625/1859-3097/14/3A/5208 http://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst

MÔ HÌNH TOÁN NGHIÊN CỨU VÙNG ĐỤC CỰC ĐẠI VEN BỜ SÔNG MÊ KÔNG

Vũ Duy Vĩnh * , Trần Đình Lân, Trần Anh Tú, Nguyễn Thị Kim Anh

Viện Tài nguyên và Môi trường biển-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

* Email: vinhvd@imer.ac.vn Ngày nhận bài: 5-8-2014

TÓM TẮT: Bài viết này trình bày các kết quả áp dụng một hệ thống mô hình toán học 3 chiều

(3D) để nghiên cứu vùng đục cực đại (MTZ-maximum turbidity zone) ở ven bờ châu thổ sông Mê

Kông Trong nghiên cứu này, hệ thống mô hình (Delft3D) thủy động lực - sóng và vận chuyển trầm

tích lơ lửng đã được thiết lập và được kiểm chứng với các số liệu đo đạc khảo sát tại khu vực

nghiên cứu Với các kịch bản tính toán cho mùa lũ và mùa cạn, kết quả cho thấy sự xuất hiện những

MTZ ở vùng cửa sông ven bờ sông Mê Kông với hàm lượng trầm tích lơ lửng phổ biến 0,04 -

0,07 kg/m 3 (mùa cạn) và 0,05 - 0,1 kg/m 3 (mùa lũ) Vị trí và phạm vi của các MTZ này biến động

phụ thuộc chủ yếu vào tương tác của các khối nước sông đưa ra và dao động của mực nước triều

Các vùng đục cực đại xuất hiện nhiều hơn vào mùa cạn và thời điểm nước lớn - pha triều lên, ở vị

trí khác nhau phía trong các cửa sông Vị trí của các MTZ cách các cửa sông khoảng 12 - 22 km

(mùa cạn) và 5 - 15 km (mùa lũ)

Từ khóa: Mô hình, vùng đục cực đại, vận chuyển trầm tích lơ lửng, châu thổ sông Mê Kông.

MỞ ĐẦU

Bức tranh về sự vận chuyển trầm tích lơ

lửng (TTLL) rất quan trọng trong việc dự báo

di chuyển của các chất gây ô nhiễm ở vùng cửa

sông ven biển Một hiện tượng liên quan đến sự

vận chuyển TTLL ở vùng cửa sông ảnh hưởng

của triều là “Vùng đục cực đại - maximum

turbidity zone- MTZ” Hiện tượng này đã được

quan trắc từ khá sớm [1-3] Tuy nhiên cơ chế

hình thành và vai trò của MTZ thì mới được

quan tâm nghiên cứu trong những năm gần đây

Các MTZ được đặc trưng bởi hàm lượng TTLL

cao hơn đột biến so với phía trong sông và phía

ngoài vùng ven biển

Sự hình thành và biến động của các MTZ ở

vùng cửa sông ven biển là một quá trình thủy

thạch động lực phức tạp [4, 5], phụ thuộc vào

động lực thủy triều, lưu lượng nước từ sông, các

quá trình xói, lắng đọng TTLL cũng như quá

trình tái lơ lửng trầm tích từ đáy và sự biến động

(theo không gian và thời gian) của độ muối do ảnh hưởng của thủy triều [6, 7] Các kết quả nghiên cứu cho thấy MTZ không chỉ là nơi lắng đọng, tích tụ vật chất từ lục địa đưa ra, rất giàu các chất dinh dưỡng [8] mà cũng là nơi tích tụ các hoá chất độc hại và kim loại nặng [9-11] Các chất gây ô nhiễm tại đây được hấp thụ vào sinh vật phù du, qua các chuỗi thức ăn ảnh hưởng đến toàn bộ hệ sinh thái khu vực Mặt khác, MTZ là nơi có nguồn thức ăn phong phú nên các loài cá

và sinh vật khác tập trung đến đây sinh sống và

đẻ trứng [12, 13] Vì vậy, nghiên cứu vấn đề này không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có ý nghĩa

lớn về mặt thực tiễn

Mê Kông là hệ thống sông lớn nhất của Việt Nam và đứng thứ 10 trên thế giới (về lưu lượng chảy) Với tải lượng nước và trầm tích từ lục địa hằng năm đưa ra vùng ven bờ khá lớn kết hợp chế độ bán nhật triều không đều, điều kiện thủy động lực (TĐL) - trầm tích ở khu vực này khá phức tạp và thuận lợi cho sự xuất hiện

của các MTZ Mặc dù vậy, những nghiên cứu

liên quan đến MTZ ở khu vực này còn khá mới

mẻ Trên cơ sở ứng dụng công cụ mô hình

toán, bài viết này sẽ cung cấp thêm các hiểu

biết về sự hình thành và biến động của các

vùng MTZ ở khu vực ven bờ sông Mê Kông

TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Tài liệu

Trong nghiên cứu này các dữ liệu đã được

thu thập xử lý bao gồm:

Số liệu độ sâu và đường bờ của vùng ven

bờ sông Mê Kông được số hóa từ các bản đồ do

Cục Đo đạc Bản đồ xuất bản năm 2005 Độ sâu

của vùng biển phía ngoài sử dụng từ cơ sở dữ

liệu GEBCO -1/8 Đây là số liệu địa hình có độ

phân dải 0,5 phút được xử lý từ ảnh vệ tinh kết

hợp với các số liệu đo sâu [14]

Số liệu khí tượng gồm các số liệu gió

quan trắc trong nhiều năm ở trạm hải văn Côn

Đảo và Vũng Tàu đã được thu thập và xử lý

(tần suất đo 6 h/lần)

Số liệu mực nước dùng để hiệu chỉnh mô

hình là các kết quả đo đạc mực nước (1 h/lần)

tại Vũng Tàu của Trung tâm Khí tượng thủy

văn Quốc gia Các hằng số điều hòa thủy triều

ở phía ngoài xa bờ được thu thập từ cơ sở dữ

liệu FES2004 [15]

Số liệu về nhiệt độ và độ muối nước biển

ở vùng cửa sông ven bờ sông Mê Kông và

vùng biển phía ngoài được thu thập từ các kết

quả nghiên cứu liên quan trong khu vực Số

liệu nhiệt độ và độ muối nước biển ở vùng biển

xa bờ được thu thập từ cơ sở dữ liệu WOA13

với độ phân giải 0,25 độ [6]

Số liệu dòng chảy và hàm lượng TTLL đo

đạc tại một số vị trí khảo sát trong khu vực

nghiên cứu của đề tài “Tương tác giữa các quá

trình động lực Biển Đông và nước sông Mê

kông” cũng đã được thu thập xử lý để phục vụ

hiệu chỉnh kiểm chứng độ tin cậy của mô hình

TĐL

Lưu lượng nước sông đo đạc trong các

mùa cạn và mùa lũ của Trung tâm Khí tượng

Thủy văn Quốc gia tại trạm thủy văn Cần Thơ

và Mỹ Thuận trong những năm gần đây đã

được thu thập, xử lý để tạo số liệu biên sông

của mô hình

Phương pháp

Trong nghiên cứu này, các phương pháp

chính sau đã được sử dụng:

Phương pháp GIS để số hóa, xử lý và cập

nhật số liệu địa hình Các phần mềm GIS cũng được dùng để lồng ghép số liệu địa hình ở vùng ven biển với số liệu địa hình trong cơ sở dữ liệu

địa hình GEBCO -1/8 ở vùng ngoài khơi

Phương pháp khai thác số liệu từ cơ sở dữ

liệu nhiệt muối WOA13 [6] và thủy triều FES2004 [15] nhằm cung cấp số liệu cần thiết cho các điều kiện biên mở nhiệt - muối cho mô hình TĐL vùng ngoài khơi (với lưới tính thô)

được lưu trữ ở dạng file Netcdf

Phương pháp lưới lồng (NESTING) được

sử dụng trong nghiên cứu này để tạo ra các điều kiện biên mở phía biển của mô hình Để tạo các file số liệu cho điều kiện biên mở biển của mô hình với lưới chi tiết (cho vùng ven bờ sông Mê Kông), một mô hình với lưới thô hơn cùng thời gian tính toán, cùng kiểu lưới tính ở phía ngoài vùng này đã được thiết lập Mô hình lưới thô có kích thước 210 × 156 điểm tính và sử dụng hệ lưới cong trực giao Các ô lưới có kích thức biển đổi từ 166 - 22.666 m Theo chiều thẳng đứng, mô hình này được chia thành 4 lớp độ sâu trong hệ tọa độ  Biên mở biển của mô hình này được chia thành nhiều đoạn khác nhau, mỗi đoạn sử dụng các hằng số điều hòa trong cơ sở dữ liệu FES2004 và số liệu nhiệt muối trung bình tháng trong cơ sở dữ liệu

WOA13 [6]

Phương pháp ứng dụng mô hình toán

Các điều kiện TĐL, vận chuyển trầm tích

và sóng được mô hình hóa bằng module Delft3D-Flow (kết hợp chạy đồng thời với các module sóng, trầm tích) trong hệ thống mô hình Delft3D của Hà Lan Đây là hệ thống mô hình này có thể mô phỏng tốt điều kiện TĐL-sóng, vận chuyển bùn cát, chất lượng nước ở vùng

cửa sông ven bờ [4]

Mô hình TĐL cho khu vực cửa sông ven

bờ sông Mê Kông sử dụng hệ lưới cong trực giao có phạm vi vùng tính bao gồm các vùng nước của các cửa Soài Rạp, cửa Tiểu, cửa Đại, cửa Ba Lai, cửa Hàm Luông, Cổ Chiên, Cung Hầu, Định An và Trần Đề Miền tính trải rộng

từ vùng biển Vũng Tàu đến phía Tây của Cà

Mau, với kích thước khoảng 485 km theo chiều

Đông - Tây Nam và 100 km theo chiều Bắc -

Nam, được chia thành 424 × 295 điểm tính,

kích thước các ô lưới biến đổi từ 43,9 đến

11.488,9 m (hình 1) Theo chiều thẳng đứng,

toàn bộ cột nước được chia làm 4 lớp độ sâu theo hệ tọa độ  Lưới độ sâu được thiết lập trên cơ sở lưới tính và bản đồ địa hình của khu vực Mô hình được thiết lập và tính đến cả các quá trình nhiệt - muối và ảnh hưởng của sóng

Hình 1 Lưới tính của mô hình (lưới chi tiết ở phía trong và lưới tính thô ở phía ngoài)

Mô hình TĐL được thiết lập và chạy với

hai mùa đặc trưng trong năm: 3 tháng mùa lũ

(tháng 9-10-11 năm 2012); 3 tháng mùa cạn

(tháng 3-4-5 năm 2012) Bước thời gian chạy

của mô hình là 0,2 phút

Điều kiện ban đầu của các kịch bản hiện

trạng là các kết quả tính toán sau 1 tháng của

mùa cạn và mùa lũ trong các file restart Số liệu

để cung cấp cho các biên mở phía biển là kết

quả tính toán toán từ mô hình phía ngoài sau đó

sử dụng phương pháp NESTHD để tạo các file

số liệu nhiệt độ, độ muối, mực nước tại các

điểm biên Đây là các số liệu dạng timeserial

với tần suất 1 h/lần Đối với các biên sông, số

liệu độ muối và nhiệt độ cho điều kiện biên là

các đặc trưng trung bình tháng Lưu lượng

nước sử dụng cho các điều kiện biên sông là các chuỗi số liệu được tính toán từ số liệu đo với tần suất 1h/lần tại trạm thủy văn Cần Thơ

và Mỹ Thuận Số liệu gió đưa vào mô hình tính cho kịch bản hiện trạng là các số liệu quan trắc tại Côn Đảo trong tháng 3-5 và tháng 9-12 năm

2012 với tần suất 6 h/lần

Mô hình sóng trong nghiên cứu này được

thiết lập chạy đồng thời (online coupling) với

mô hình thủy động lực và mô hình vận chuyển TTLL Tại mỗi thời điểm tính toán (bước thời gian), mô hình sóng sẽ sử dụng lưới tính, trường gió, các kết quả tính độ sâu, mực nước, dòng chảy của mô hình thủy động lực

Điều kiện biên mở của mô hình sóng sử dụng kết quả tính sóng của WAVE CLIMATE

[16] cho vùng biển Đông và tham khảo thêm số

liệu sóng quan trắc tại Côn Đảo trong năm

2012

Kiểu ma sát đáy trong mô hình sóng ở

nghiên cứu này được lựa chọn là phổ

JONSWAP với hệ số có giá trị 0,067 Mô hình

B&J (Battjes, J and J Janssen, 1978) được lựa

chọn để tính ảnh hưởng của nước nông nơi diễn

ra quá trình sóng đổ

Các tham số tính toán khác của mô hình

Tham số nhám đáy (bottom roughness)

trong nghiên cứu này lựa chọn sử dụng các hệ

số Manning (n) biến đổi theo không gian với

giá trị 0,018 - 0,023 m-1/3s [17, 18]

Các giá trị liên quan đến điều kiện rối trong mô hình này sử dụng phương pháp tính toán với cách tiếp cận HLES (Horizontal Large Eddy Simulation) trong hệ thống mô hình Delft3D theo lý thuyết của Uittenbogaard [19]

và Van Vossen [20]

Tham số tính toán của mô hình trầm tích

lơ lửng

Vận tốc lắng đọng của TTLL được chọn biến đổi từ 0,05 - 0,12 mm/s Tiêu chuẩn ứng suất cho quá trình xói của trầm tích được lựa chọn là 0,25 N/m2 [21] Tiêu chuẩn ứng suất cho quá trình bồi lắng của trầm tích được lựa chọn là 0,1 N/m2 [21] Tốc độ xói trong tự nhiên ban đầu được giả thiết là 10-3 kg/m2.s

Hình 2 Kiểm chứng kết quả tính của mô hình và quan trắc: a, b- mực nước tại Vũng Tàu tháng 4

và tháng 9-2012; c- dòng chảy tầng giữa phía ngoài cửa Soài Rạp (14-20/9/2013); d- hàm lượng

TTLL phía ngoài cửa Trần Đề (14-20/9/2013)

Hiệu chỉnh, kiểm chứng kết quả tính của

mô hình

Các kết quả tính toán của mô hình đã

được kiểm chứng thông qua việc so sánh với số

liệu quan trắc So sánh kết quả tính toán mực nước từ mô hình với mực nước quan trắc tại các trạm Vũng Tàu, Bình Đại, An Thuận, Hòa Bình cho thấy khá phù hợp kể cả về pha và biên độ (hình 2a, b) Sai số bình phương trung

bình giữa tính toán và đo đạc mực nước ở các

trạm này này dao động trong khoảng 0,18 -

0,25 m Các giá trị quan trắc dòng chảy được

phân tích thành các thành phần kinh hướng (u)

và vĩ hướng (v) trước khi so sánh với các kết

quả tính toán từ mô hình Sau lần hiệu chỉnh

cuối cùng, kết quả so sánh cho thấy có sự phù

hợp tương đối giữa số liệu đo đạc và tính toán

chảy ở khu vực này là phù hợp (hình 2c) So

sánh hàm lượng TTLL quan trắc và tính toán ở

một số vị trí phía ngoài cửa sông Mê Kông

cũng thấy sự phù hợp nhất định giữa tính toán

và quan trắc (hình 2d)

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Phân bố trầm tích lơ lửng vùng ven bờ sông

Mê Kông

Các kết quả nghiên cứu về MTZ có sử dụng

công cụ toán học là mô hình [2, 22-26] đã chỉ

ra rằng hoàn lưu mật độ (gravitational

circulation) do chênh lệch tỷ trọng giữa nước

ngọt và nước mặn, sự lắng đọng của TTLL và

sự tái lơ lửng do bào mòn đáy dưới tác động

của dòng triều là ba nguyên nhân chính tạo thành MTZ

Kết quả tính toán cho thấy, ngoài chế độ động lực, đặc điểm phân bố và cấu trúc nhiệt - muối thì sự xuất hiện của các MTZ vùng ven

bờ châu thổ sông Mê Kông có liên quan đến sự phân bố của TTLL phụ thuộc vào dao động mực nước và biến đổi mùa của dòng trầm tích

từ lục địa đưa ra

Trong pha triều xuống, dòng trầm tích từ sông phát triển mạnh nhất ra phía ngoài biển

Vào mùa lũ, vùng nước có hàm lượng TTLL khoảng 60 mg/l có thể xuất hiện cách các cửa sông khoảng 25 - 30 km (đối với tầng mặt) và

20 - 25 km đối với tầng đáy Vùng nước có hàm lượng TTLL cao trên 100 mg/l ở tầng mặt trải rộng từ cửa sông ra xa khoảng 10 - 15 km, trong khi ở tầng đáy chỉ rộng hơn 8 km (hình 3b) Vào mùa cạn, hàm lượng và lưu lượng bùn cát sông đưa ra đều giảm, nên phạm vi phân bố của TTLL gần các cửa sông có hàm lượng khá nhỏ với giá trị hầu hết dưới 70 mg/l (hình 3a)

Hình 3 Phân bố hàm lượng TTLL (kg/m3) tầng mặt vùng ven bờ sông Mê Kông

trong pha triều xuống (a- mùa cạn; b- mùa lũ)

Trong pha triều lên, trong khi khối nước có

hàm lượng TTLL cao từ lục địa vẫn tiếp tục

đưa ra thì khối nước biển với độ mặn cao di

chuyển về phía lục địa Sự tương tác giữa hai

khối nước này khiến phạm vi ảnh hưởng của

khối nước có hàm lượng TTLL cao bị thu hẹp

đáng kể so với khi nước ròng Điều này cũng làm cho sự xuất hiện các vùng đục nước trở lên

rõ ràng hơn

Ở thời điểm nước lớn, ảnh hưởng của các khối nước biển vào lục địa lớn nhất Vào mùa

lũ, vùng nước có hàm lượng TTLL cao từ sông

bị dồn sát về phía trong các cửa sông Các nêm

mặn tương tác với dòng TTLL vẫn được dòng

chảy sông đẩy dồn ra đã góp phần tạo nên một

số vùng đục cực đại ở hầu hết các cửa sông

chính trong khu vực Vào mùa cạn, khi dòng

TTLL từ lục địa đưa ra không lớn thì vào pha

triều lên, ảnh hưởng của khối nước biển đã

chiếm ưu thế tuyệt đối, làm cho các MTZ xuất

hiện sâu hơn vào phía trong các cửa sông và

hàm lượng TTLL trong nước cũng nhỏ hơn

nhiều so với mùa lũ

Vùng đục cực đại ven bờ CTSMK

Các kết quả phân tính toán cho thấy các

MTZ ở vùng cửa sông ven bờ châu thổ sông Mê

Kông phụ thuộc chặt chẽ vào dao động mực

nước và nguồn cung trầm tích, nước biến động

theo mùa từ các sông đưa ra Chênh lệch độ lớn

triều trong những ngày triều cường và triều kém

ở khu vực nghiên cứu không quá lớn nên sự

hình thành và biến động theo không gian và thời

gian của các MTZ giữa những ngày triều cường

và triều kém So với vùng cửa sông Bạch Đằng

[27] biến động của các MTZ (theo không gian

và thời gian) giữa những ngày triều cường và

triều kém ở khu vực này nhỏ hơn

Trong mùa cạn, do hàm hàm lượng TTLL

và tải lượng nước sông đưa ra vùng ven bờ qua

các cửa sông tương đối nhỏ nên các khối nước

biển có điều kiện đi sâu vào trong các sông, sự

hình thành các MTZ thể hiện rõ rệt ở các cửa

sông trong khu vực

Vào pha triều xuống, ảnh hưởng của khối

nước có hàm lượng TTLL cao là lớn nhất, sự

tương tác của hai khối nước sông - biển được

thể hiện trên các profile TTLL dọc các mặt cắt

từ trong cửa sông ra phía ngoài Trên các mặt

cắt đều thấy xuất hiện những vùng có hàm

lượng TTLL cao hơn những khu vực khác Các

profile TTLL theo chiều thẳng đứng khá đồng

nhất ở phía trong cửa sông (cách các cửa sông

trên 22 km), nhưng phía tiếp giáp với biển

(cách các của sông khoảng cách 5 - 22 km) lại

có sự biến động mạnh theo độ sâu (hàm lượng

TTLL cao hơn ở tầng mặt và khá nhỏ ở dưới

đáy) do ảnh hưởng của các nêm mặn Do vị trí

và địa hình các cửa sông khác nhau nên mức độ

hình thành các MTZ cũng như phạm vi ảnh hưởng của TTLL ra phía ngoài biển từ các cửa sông cũng khác nhau, trầm tích từ các cửa như Định An, cửa Đại, Trần Đề có ảnh hưởng lớn hơn các cửa còn lại

Sự hình thành và xuất hiện các MTZ thể hiện rất rõ trong pha triều lên và ở thời kỳ nước lớn khi có sự tương tác của các khối nước biển

và nước sông Tại khu vực cửa Định An, MTZ

di chuyển trong vị trí khoảng từ 18 - 22 km (so với cửa sông) với hàm lượng TTLL khoảng 0,04 - 0,07 kg/m3 (hình 4a) Trong khi đó MTZ

ở của Cung Hầu tập trung quanh vị trí cách cửa sông khoảng 15 - 20 km và hàm lượng TTLL ở vùng đục này khá đồng nhất theo chiều thẳng đứng với giá trị dao động 0,04 - 0,06 kg/m3 (hình 4c) Tại khu vực phía ngoài cửa Hàm Luông, MTZ xuất hiện gần biển hơn, vị trí cách cửa sông khoảng 12 - 17 km với giá trị hàm lượng TTLL lớn nhất khoảng 0,05 - 0,07 kg/m3 (hình 4e) Ở khu vực cửa Đại, MTZ có vị trí cách cửa sông khoảng 15 - 20 km với hàm lượng TTLL khoảng 0,035 - 0,06 kg/m3 (hình 4g)

Xu hướng biến động và hình thành các MTZ trong mùa lũ cơ bản tương tự như trong mùa cạn Tuy nhiên do động lực sông trong mùa lũ lớn hơn nhiều so với mùa cạn nên các đặc điểm MTZ ở khu vực cửa sông ven bờ sông

Mê Kông có những thay đổi đáng kể so với mùa cạn Những thay đổi này là:

Vị trí các MTZ trong mùa lũ dịch chuyển gần hơn về phía cửa sông khoảng 3 - 8 km so với mùa cạn Điều này thể hiện sự tác động mạnh mẽ hơn của động lực sông so với động lực biển

Hàm lượng TTLL ở các MTZ trong mùa

lũ cao hơn so với mùa cạn với các giá trị phổ biến trong khoảng 0,05 - 0,1 kg/m3

Sự xuất hiện các MTZ trong mùa lũ ở các vùng cửa sông ven bờ sông Mê Kông không diễn ra thường xuyên như trong mùa cạn mà chỉ xuất hiện chủ yếu vào thời kỳ triều lên và nước lớn Vùng đục cực đại cũng ít xuất hiện vào những ngày có tải lượng nước từ sông đưa

ra lớn Điều này có thể giải thích khi tải lượng nước quá lớn làm suy giảm mức độ xâm nhập

của các khối nước biển (mặn) hơn vào sâu các

cửa sông, khi đó dòng nước ngọt và TTLL có

điều kiện phát triển mạnh ra phía ngoài, hạn

chế sự hình thành các MTZ ở cửa sông

Do sự khác nhau về hình thái địa hình và

điều kiện động lực nên các MTZ ở vùng cửa

sông ven bờ sông Mê Kông xuất hiện rõ rệt hơn

so với vùng cửa sông Bạch Đằng, đặc biệt là trong khoảng thời gian cuối mùa lũ và thời kỳ mùa cạn Vị trí các MTZ ở khu vực này phần lớn nằm sâu ở phía trong các cửa sông trong khi ở vùng cửa sông Bạch Đằng [27], các vùng đục cực đại xuất hiện chủ yếu ở phía ngoài các cửa sông (khu vực cửa Nam Triệu)

Hình 4 Phân bố hàm lượng TTLL (kg/m3) dọc một số mặt cắt: phía ngoài cửa Định An (a- mùa cạn; b- mùa lũ); phía ngoài cửa Cung Hầu (c- mùa cạn; d- mùa lũ); phía ngoài cửa Hàm Luông (e-

mùa cạn; f- mùa lũ); phía ngoài cửa Đại (g- mùa cạn; h- mùa lũ)

(c)

(d)

KẾT LUẬN

Một trong những kết quả của sự tác động

đồng thời giữa các điều kiện động lực sông -

biển ở vùng ven bờ châu thổ sông Mê Kông là

sự hình thành nên các MTZ ở phía trong các

cửa sông của khu vực này Sự xuất hiện và quy

mô của các MTZ phụ thuộc chặt chẽ vào lưu

lượng nước sông, dao động triều Ở khu vực

nghiên cứu, các MTZ xuất hiện nhiều hơn vào

mùa cạn và thời điểm nước lớn - pha triều lên,

ở vị trí khác nhau phía trong các cửa sông Vị

trí của các MTZ cách các cửa sông khoảng 12

-22 km (mùa cạn) và 5 - 15 km (mùa lũ)

Các MTZ di chuyển dọc theo mặt cắt từ

cửa sông hướng ra biển Tuy nhiên, trong quá

trình di chuyển nó tạo thành các vùng bồi lắng

bùn cát và chôn vùi dinh dưỡng, các chất ô

nhiễm từ lục địa Các kết quả trong bài viết này

mới chỉ là bước đầu, cần có nhiều hơn các số

liệu khảo sát về điều kiện môi trường để kiểm

chứng kết quả tính của mô hình

Lời cảm ơn: Bài báo đã sử dụng các tư liệu

của Nhiệm vụ Hợp tác theo nghị định thư về

Khoa học và Công nghệ giữa Việt Nam và Hoa

Kỳ giai đoạn 2013-2014: “Tương tác giữa các

quá trình động lực Biển Đông và nước sông Mê

Kông”, các tác giả xin chân thành cảm ơn sự hỗ

trợ quý báu đó Các tác giả cũng chân thành

cảm ơn những ý kiến góp ý của PGS TS Trần

Đức Thạnh và TS Phạm Xuân Dương trong

quá trình hoàn thiện bài báo này

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Bowden, K F., 1984 Turbulence and

mixing in estuaries In: Kennedy, V.S

(Ed.), The Estuary as a Filter Acad Press,

Orlando, p 15-26

2 Hamblin, P F., 1989 Observations and

model of sediment transport near the

turbidity maximum of the upper Saint

Lawrence estuary Journal of Geophysical

Research: Oceans (1978-2012), 94(C10):

14419-14428

3 Li, Z H., Nguyen, K D., Bruncottan, J C.,

& Martin, J M (1994)

Numerical-simulation of the turbidity maximum

transport in the Gironde estuary

(France).Oceanologica Acta, 17(5):

479-500

4 Delft Hydraulics, 1999, 2000

Delft3D-FLOW User Manual; Delft3D-WAVE User Manual

5 Li, J., & Zhang, C., 1998 Sediment

resuspension and implications for turbidity

Estuary Marine Geology, 148(3): 117-124

6 Boyer T, Ed.; A Mishonov, 2013

Technical Ed.: World Ocean Atlas 2013 Product Documentation Ocean Climate Laboratory, NODC/NESDIS/NOAA Silver Spring, MD 20910-3282

7 Jay, D A., & Musiak, J D., 1994 Particle

trapping in estuarine tidal flows Journal of Geophysical Research: Oceans

(1978-2012), 99(C10): 20445-20461

8 Lueotte, M., 1989 Organic carbon isotope

ratios and implications for the maximum turbidity zone of the St Lawrence upper estuary Estuarine, Coastal and Shelf

Science, 29(4): 293-304

9 Cauwet, G., & Mackenzie, F T., 1993

Carbon inputs and distribution in estuaries

of turbid rivers: the Yang Tze and Yellow

rivers (China) Marine Chemistry, 43(1):

235-246

10 Fishes, T R., 1991 Phytoplankton nutrients

and turbiding in the Chaspeak, Delaware

and Husdson esturies, 16(1): 104-112

11 Shi, Z., & Kirby, R., 2003 Observations of

fine suspended sediment processes in the turbidity maximum at the North Passage of the Changjiang Estuary, China Journal of coastal research, 19, 529-540

12 Largier, J L., 1993 Estuarine fronts: how

important are they? Estuaries, 16(1): 1-11

13 Dodson, J J., Dauvin, J C., Ingram, R G.,

& d’Anglejan, B., 1989 Abundance of

larval rainbow smelt (Osmerus mordax) in relation to the maximum turbidity zone and associated macroplanktonic fauna of the

estuary Estuaries, 12(2): 66-81

14 Meirion T Jones, Pauline, W., Raymond, N Cramer, 2009 User Guide to the centenary

edition of the GEBCO digital atlas and its

data sets Natural environment research

council

15 Lyard, F., Lefevre, F., Letellier, T., &

Francis, O., 2006 Modelling the global

ocean tides: modern insights from

FES2004 Ocean Dynamics, 56(5-6):

394-415

16 BMT Argoss, 2011 Overview of the service

and validation of the database Reference:

RP_A870, www.waveclimate.com

17 Battjes, J A., & Janssen, J P F M., 1978

Energy loss and set-up due to breaking of

random waves Coastal Engineering

Proceedings, 1(16)

18 Arcement Jr, G J., & Schneider, V R.,

1989 Guide for Selecting Manning's

Roughness Coefficients for Natural

Channels and Flood Plains United States

Geological Survey Water-supply Paper

2339 pubs usgs gov/wsp/2339/report pdf

19 Uittenbogaard, R E., 1998 Model for eddy

diffusivity and viscosity related to sub-grid

velocity and bed topography Note, WL|

Delft Hydraulics

20 Van Vossen, B., 2000 Horizontal Large

Eddy Simulations; evaluation of

computations with DELFT3D-FLOW

Report MEAH,197, Delft University of

Technology

21 Van Rijn, L C., 1993 Principles of

sediment transport in rivers, estuaries and coastal seas (Vol 1006) Amsterdam: Aqua publications

22 Kistner, D A., & Pettigrew, N R., 2001 A

variable turbidity maximum in the

Kennebec estuary, Maine Estuaries, 24(5):

680-687

23 Lin, J., & Kuo, A Y., 2003 A model study

of turbidity maxima in the York River

Estuary, Virginia Estuaries, 26(5):

1269-1280

24 Sheng Fangting, 1995 A new recognition

of estuarine turbidity maximum in china Advance in Earth Sciences, 10(2): 210-213

25 Simpson, J E., 1997 Gravity Currents in

the Environment and the Laboratory, second ed Cambridge University Press, Cambridge, 244 p

26 Wolanski, E., & Spagnol, S., 2003

Dynamics of the turbidity maximum in King Sound, tropical Western Australia Estuarine, Coastal and Shelf

Science, 56(5): 877-890

27 Vũ Duy Vĩnh, Trần Đức Thạnh, 2012 Ứng

dụng mô hình toán nghiên cứu vùng đục cực đại ở khu vực cửa sông Bạch Đằng Tạp chí Khoa học và Công nghệ biển,

12(3): 1-12

A NUMERICAL MODEL TO STUDY MAXIMUM TURBIDITY

ZONES IN MEKONG ESTUARY COASTAL AREA

Vu Duy Vinh, Tran Dinh Lan, Tran Anh Tu, Nguyen Thi Kim Anh

Institute of Marine Environment and Resources-VAST

ABSTRACT: This paper presents the results of application of a 3D numerical model to study

maximum turbidity zone (MTZ) in the coastal zone of Mekong River Delta In this study, a 3D modelling system with combination of hydrodynamics - wave and suspended sediment transport was set up and validated with measured data in the study area Based on calculated scenarios for the flood and dry seasons, the results showed the appearance of MTZs in the coastal zone of Mekong river with suspended sediment concentration of 0.04 - 0.07 kg/m 3 (the dry season) and 0.05 - 0.1 kg/m 3 (the flood season) The position and scale of MTZs change with the interaction between fresh water and tidal oscillations They occur more regulary in the dry season and at high tide and inside the estuaries The MTZs are prevalently located far away from estuaries within a distance of

12 - 22 km (the dry season), and 5 - 15 km in the flood season

Keywords: Modelling, maximum turbidity zone, suspended sediment transport, Mekong river

coastal area.