NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH LƠ LỬNG VÙNG VEN BIỂN HẢI PHÒNG BẰNG MÔ HÌNH DELFT3D

Vùng cửa sông ven biển Hải Phòng có chế độ động lực phức tạp với sự tác động và ảnh hưởng của các yếu tố như sóng, dòng chảy, thủy triều và dòng nước ngọt từ sông đưa ra. Khu vực này cũng có hệ thống cảng biển quan trọng, đầu mối ra biển của các tỉnh phía bắc. Tuy nhiên do nhiều nguyên nhân khác nhau mà xu hướng bồi lắng ở khu vực cảng Hải Phòng luôn diễn ra mạnh mẽ, các tàu hàng lớn thường rất khó vào cảng chính mà phải chờ đến thời gian nước lớn mới có thể vào hoặc ra khỏi cảng. Cũng ở khu vực này, bãi biển Đồ Sơn là bãi tắm khá nổi tiếng được phát hiện từ thời Pháp. Đây là bãi tắm đẹp, sơn thủy hữu tình và có đường giao thông thuận lợi đi Hà Nội và các tỉnh phía bắc. Chính vì vậy bãi biển Đồ Sơn có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với ngành du lịch nói riêng và sự phát triển kinh tế xã hội của thành phố Hải Phòng nói chung. Tuy nhiên vấn đề đục nước ở bãi biển Đồ Sơn đã làm giảm sức hấp dẫn của khu du lịch này. Mặc dù đã có một số nghiên cứu để tìm ra nguyên nhân của hiện tượng này nhưng các kết quả nghiên cứu đó vẫn còn hạn chế. Vì vậy, các kết quả của đề tài này sẽ góp phần tăng cường sự hiểu biết về nguyên nhân của hiện tượng đục nước ở vùng ven bờ Đồ Sơn. Do những nguyên nhân trên mà đặc điểm vận chuyển trầm tích lơ lửng (TTLL) ở khu vực này đã được quan tâm nghiên cứu khá nhiều. Tuy nhiên do những nguyên nhân khác nhau mà các kết quả của những nghiên cứu đó vẫn còn các hạn chế. Chính vì vậy trong khuôn khổ thực hiện đề tài QGTĐ 0411, học viên đã được tham gia đề tài và sử dụng các số liệu đo đạc khảo sát mới nhất để nghiên cứu đặc điểm vận chuyển TTLL vùng ven biển Hải Phòng bằng mô hình Delf3D của Hà Lan. Với mục tiêu như trên, cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu chủ yếu sẽ là: thu thập, xử lý các tài liệu liên quan để thiết lập đầu vào, kiểm chứng và hiệu chỉnh mô hình; triển khai các phương án ứng dụng hệ thống các mô hình thủy động lực (TĐL), sóng và vận chuyển TTLL ở khu vực nghiên cứu theo các kịch bản khác nhau: theo mùa, theo yếu tố tác động. Phạm vi khu vực nghiên cứu là vùng cửa sông ven biển Hải Phòng nhưng chủ yếu tập trung vào khu vực phía đông bắc bán đảo Đồ Sơn. Sau thời gian tiến hành nghiên cứu các kết quả nhận được đã cung cấp các đặc điểm vận chuyển TTLL ở vùng ven biển Hải Phòng, cũng như vai trò của một số yếu tố như thủy triều, gió, sóng kết hợp với gió đến đặc diểm vận chuyển TTLL ở khu vực nghiên cứu. Báo cáo này trình bày các kết quả đó và được cấu trúc như sau: Mở đầu: Giới thiệu sơ lược về mục tiêu nội dung và phương pháp nghiên cứu của luận văn Phần thứ nhất của báo cáo trình bày sơ lược tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan tới vấn đề. Cũng trong phần này, tổng quan về điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu được đưa ra, trong đó chủ yếu tập trung vào các yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến sự vận chuyển TTLL ở khu vực nghiên cứu như chế độ gió, đặc điểm thủy văn sông, hải văn và trầm tích. Các tài liệu cơ bản và phương pháp chính để thực hiện các nội dung và mục tiêu nghiên cứu đã đặt ra của luận văn được trình bày trong phần thứ 2 của báo cáo. Trong phần này, sẽ cung cấp các thông tin về những tài liệu chính để thiết lập mô hình, cơ sở toán học của các mô hình TĐL và vận chuyển TTLL. Ngoài ra, các phương pháp xử lý số liệu để thiết lập các điều kiện biên cho mô hình cũng được trình bày trong phần này. Cũng trong phần thứ 2 của báo cáo, trình bày chi tiết việc thiết lập các mô hình toán học để mô phỏng điều kiện TĐL và vận chuyển TTLL cho vùng cửa sông ven biển Hải Phòng. Một số kết quả hiệu chỉnh kiểm chứng mô hình cũng như những kịch bản tính toán chính cũng đã được trình bày. Các kết quả phân tích đánh giá điều kiện TĐL, vận chuyển TTLL ở khu vực nghiên cứu được trình bày trong phần thứ 3 của báo cáo. Cuối cùng là một vài kết luận và khuyến nghị.

LUẬNVĂNTHẠCSỸKHOAHỌC

HàNội–2012

LUẬNVĂN THẠCSỸKHOA HỌC

NGƯỜIHƯỚNGDẪNKHOAHỌC:GS.TS.ĐINHVĂNƯU

HàNội–2012

2012tạikhoaKhítượng,ThủyvănvàHảidươnghọc,TrườngĐại họcKhoahọcTựnhiên

nhậnđượcsựchỉdạytậntìnhcủacácthầytrongBộmônHảidươnghọcchocácmônhọcchuyênngành.HọcviênxintrântrọngcảmơncácThầyvềnhữngkiếnthứcđãđượctruyềnthụthôngquacácmônhọc

Luậnvănnàyđượcthựchiệntừtháng1-2012đếntháng12năm2012,trongquát r ì n h nghiêncứuđểđiđếnnhữngkếtquảtrongluậnvănnày,tácgiảluônnhậnđượcsựhướngdẫnrấttậntình,nhữnggợiý,chỉdẫnvàkhíchlệquýbáucủaGS.TS.ĐinhVănƯu(KhoaKTTVvàHDH,ĐạihọcKHTN),tácgiảxinchânthànhbàytỏlòngb i ếtơnsâusắctớithầyƯuvềnhữnghỗtrợ đó

Tácgiảcũngxinchânthànhcảmơ nT S SylvainO u i l l o n (IRDtạiViệtNam)ngườiđãluôndànhthờigiangiảiđáp,thảoluậnmộtsốvấnđềhọcviênkhúcmắcliênquanđếnứngdụng môhìnhtrongquátrìnhthựchiệnluận vănnày

XinchânthànhcảmơnPGS

TS.NguyễnThọSáongườiđãtậntìnhgiảiđápmộtsốvấnđềhọcviênchưahoàntoànhiểubiếtđượctrongquátrìnhthựchiệnđềtàiluậnvăn

Trongquátrìnhhoànthànhluậnvănnày,tácgiảcũngđãđượcthamgiavànhậnđượcnhữnghỗtrợhếtsứcquýbáuvàcầnthiếttừđềtàiQGTĐ04-11,tácgiảxinchânt h à n h cảmơnBanchủnhiệmđềtàiQGTĐ04-11vềnhữnghỗtrợđó

Cuốicùng,tácgiảx i n chânthànhcảmơ ncácthầyc ô khá c t r o n g bộmônH ảidươnghọc

trườngbiển,cácbạnđồngnghiệpđãquantâmđộngviênvàtạođiềukiệnthuậnlợinhấtđểh ọcviênhoànthànhnhiệmvụcủamình

HảiPhòng, ngày 31tháng 12 năm2012

Họcviên

VũDuyVĩnh

Nghiên cứuđặcđiểm vận chuyểntrầmtíchlơlửng vùngvenbiểnHảiPhòng bằng môhình Delft3d

MôcLôc

DANHMỤCBẢNG v

DANHMỤC HÌNH v

DANHMỤCCHỮVIẾTTẮT vi

MỞĐẦU 1

CHƯƠNG1.TỔNGQUANTÌNHHÌNHVÀKHUVỰC NGHIÊNCỨU 3

1.1 Tìnhhình nghiêncứu 3

1.1.1 Nghiêncứungoàinước 3

1.1.2 Nghiêncứutrongnước 6

1.2 Điều kiện tựnhiêncủakhuvựcnghiêncứu 9

1.2.1 ịtríđịa lý vàđịa hình 9

1.2.2 Chếđộgió 10

1.2.3 Đặcđiểmthủyvăn 11

1.2.4 Đặcđiểmhảivăn 12

1.2.5 Đặcđiểmtrầmtích 14

CHƯƠNG2 TÀI LIỆUVÀPHƯƠNG PHÁP 16

2.1 Tàiliệu 16

2.2 Phươngpháp 19

2.2.1 ửlý sốliệu 19

2.2.2 Môhìnhtoánhọc 23

2.2.3 Thiếtlậpmôhình 38

2.2.4 iệuchỉnhvàkiểm chứngkếtquảcủamôhình 44

2.2.5 Cáckịch bảntính toán 50

CHƯƠNG3.K ẾTQUẢVÀ THẢO LUẬN 52

3.1 Thủyđộng lực 52

3.1.1 iếnđộng theo khônggian 52

3.1.2 iếnđộngtheo thờigian 59

3.2.Vậnchuyểntrầmtíchlơlửng 69

Nghiên cứuđặcđiểm vận chuyểntrầmtíchlơlửng vùngvenbiểnHảiPhòng bằng môhình Delft3d

3.2.1 Theo không gian 69

3.2.2 iếnđộngtheo thờigian 74

3.2.3 Tácđộng của một sốyếu tố 83

KẾTLUẬN 88

TÀILIỆUTHAM KHẢO 91

PHỤLỤC 97 PhụlụcA.Mộtsốkếtquảtính trườnghợphiện tại A-1

PhụlụcB.Ảnh

hưởngcủadaođộngmựcnước B-1Phụlục C.Ảnh hưởngcủa gió C-1 Phụlục D.Ảnhhưởng của sóngvà gió D-1

Bảng1.1.TầnsuấtvậntốcgióvàcáchướngtrungbìnhnămtạiHònDáu(1960-2011) 10

Bảng1 2.Tầnsuấtđ ộ caosóngvàcáchướngtạiHòn Dáu(1970-2011) 13

Bảng2.1.Tómtắtcácthôngsốcủamôhìnhchohiệntại (kịchbản1-2) 50

Bảng2.2 Cáckịch bảntínhtoánkhácnhaucủamôhình 51

DANHMỤCHÌNH Hình1.1.Vùng cửasôngvenbiểnHảiPhòngvàkhuvựcnghiêncứu 9

Hình2.1.Địahìnhvùng cửasôngvenbiển HảiPhòng sốhóatừbảnđồ 16

Hình2.2.Biếnđổi vậntốcvàhướnggiótạiHònDáutrongnăm2009 17

Hình2.3.Tương quanlưulượng nướctạimột sốsôngtrong khu vựcnghiêncứu 20

Hình2.4.Tương quanlưulượng nướctạivịtríkhảosátvàquantrắcđịnhkỳ 21

Hình2.5.Lưu lượng nướctrungbìnhgiờtạicácsôngchínhkhuvựcHảiPhòng 22

Hình2.6.LướitínhcủamôhìnhchovùngcửasôngvenbiểnHảiPhòngvàvùngngoài 23

Hình2.7.Tươngtácsóng-dòngchảyvàvậnchuyểntrầmtíchtrongmôhìnhDelft3d 24

Hình2.8.Lướitínhvàlướiđộsâucủa môhình thủyđộng lực 39

Hình2.9 Vídụ điềukiệnbanđầuchokịchbản tínhmùakhô 40

Hình2.10.Vídụđiềukiệnbanđầuchokịch bảntính mùamưa 41

Hình2.11.HàmlượngTTLLtạibiênsôngCấmvàVăn Úc 42

Hình2.12.HệsốManning(m-1/3s)chocácđiểmtrongmiềntínhcủamôhình 43

Hình2.13.Vịtrícácđiểmhiệuchỉnhvàtríchxuấtkếtquảtínhcủamôhình 45

Hình2.14.Sosánhsốliệuđođạcmựcnướcvàtínhtoán từmôhìnhtạiHònDáu 46

Hình2.15.SosánhkếtquảquantrắcdòngchảyvàtínhtoántừmôhìnhtạitrạmB2 47

Hình2.16.SosánhkếtquảquantrắcdòngchảyvàtínhtoántừmôhìnhtạitrạmDoSon 48

Hình2.17.SosánhkếtquảquantrắchàmlượngTTLLvàtínhtoán từmôhình 49

Hình3.1.TrườngdòngchảyvùngcửasôngvenbiểnHảiPhònggiữaphatriềulên–mùakhô 55

Hình3.2.Trườngdòngchảy vùngcửasôngvenbiểnHảiPhònggiữaphatriềuxuống–mùakhô 56

Hình3.3.TrườngdòngchảyvùngcửasôngvenbiểnHảiPhònggiữaphatriềulên–mùamưa 57

Hình3.4.Trườngdòngchảy vùngcửasôngvenbiểnHảiPhònggiữaphatriềuxuống–mùamưa 58

Hình3.5.BiếnđộngvậntốcdòngchảyvàmựcnướckhuvựcphíatrongcửaNamTriệu(H1) 60

Hình3.6.BiếnđộngvậntốcdòngchảyvàmựcnướckhuvựcphíatâyđảoCátHải(H2) 61

Hình3.7.BiếnđộngvậntốcdòngchảyvàmựcnướckhuvựcphíatâynamđảoCátHải(H3) 62

Hình3.8.BiếnđộngvậntốcdòngchảyvàmựcnướckhuvựcphíanamđảoCátHải(H4) 63

Hình3.9.BiếnđộngvậntốcdòngchảyvàmựcnướckhuvựcphíangoàicửaLạchHuyện(H5) 64

Hình3.10.Biếnđộngvậntốcdòngchảyvàmựcnướckhuvựcphíatây namCátBà(H6) 65

Hình3.11.BiếnđộngvậntốcdòngchảyvàmựcnướckhuvựcphíanamCátHải(H7) 66

Hình3.12.BiếnđộngvậntốcdòngchảyvàmựcnướckhuvựcvenbờĐồSơn(H8) 67

Hình3.13.PhânbốTTLLvùngcửasôngvenbiểnHảiPhòngmùakhôtrongkỳtriềucường 72

Hình3.14.PhânbốTTLLvùngcửasôngvenbiểnHảiPhòngtrongkỳtriềucường–mùa mưa 73

Hình3.15.BiếnđộnghàmlượngTTLLvàmựcnướckhuvựcphíatrongcửaNamTriệu(H1) 75

Hình3.16.BiếnđộnghàmlượngTTLLvàmựcnướckhuvựcphíatâyđảoCátHải(H2) 76

Hình3.17.BiếnđộnghàmlượngTTLLvàmựcnướckhuvựcphíatâynamđảoCátHải(H3) 77

Hình3.18.BiếnđộnghàmlượngTTLLvàmựcnướckhuvựcphíanamđảoCátHải(H4) 78

Hình3.19.BiếnđộnghàmlượngTTLLvàmựcnướckhuvựcphíangoàicửaLạchHuyện(H5) 79

Hình3.20.BiếnđộnghàmlượngTTLLvàmựcnướckhuvựcphíatâynamCát Bà(H6) 80

Hình3.21.BiếnđộnghàmlượngTTLLvàmựcnướckhuvựcphíanamCátHải(H7) 81

Hình3.22.Biếnđộng hàmlượngTTLLvàmựcnướckhuvựcvenbờĐồSơn(H8) 82

MỞĐẦU

Vùngcửas ô n g venbiểnHảiPhòngcóchếđ ộ độnglựcphứctạpvớisựtácđộngvàảnhhưởngcủacácyếutốnhưsóng,dòngchảy,thủytriềuvàdòngnướcngọttừsôngđưara.Khuvựcnàycũngcóhệthốngcảngbiểnquantrọng,đầumốir a biểncủacáctỉnhphíabắc.TuynhiêndonhiềunguyênnhânkhácnhaumàxuhướngbồilắngởkhuvựccảngHảiPhòngluôndiễnramạnhmẽ,cáctàuhànglớnthườngrấtkhóvàocảngchínhmàphảichờđếnthờigiannướclớnmớicóthểvàohoặcrakhỏicảng

Cũngởkhuvựcnày,bãibiểnĐồSơnlàbãitắmkhánổitiếngđượcpháthiệntừthờiPháp.Đâylàbãitắmđẹp,sơnthủyhữutìnhvàcóđườnggiaothôngthuậnlợiđiHàNộivàcáctỉnhphíabắc.ChínhvìvậybãibiểnĐồSơncóýnghĩahếtsứcquantrọngđốivớingànhdulịchnóiriêngvàsựpháttriểnkinhtếxãhộicủathànhphốHảiPhòngnóichung.TuynhiênvấnđềđụcnướcởbãibiểnĐồSơnđãlàmgiảmsứchấpdẫncủakhudulịchnày.Mặcdùđãcómộtsốnghiêncứuđểtìmran g u y ê n nhâncủahiệntượngnàynhưngcáckếtquảnghiêncứuđóvẫncònhạnchế.V ì vậy,cáckếtquảcủađềtàinàysẽgópphầntăngcườngsựhiểubiếtvềnguyênnhâncủahiện tượngđụcnướcởvùngvenbờĐồSơn

Donhữngnguyênnhântrênmàđặcđiểmvậnchuyểntrầmtíchlơlửng(TTLL)ở khuvựcnàyđãđượcquantâmnghiêncứukhánhiều.Tuynhiêndonhữngnguyênnhânk h á c nhaumà

ở kh u vựcnghiêncứutheocáckịchbảnkhá c

nhau:theomùa,t h e o yếutốtácđộng.Phạmv i k h u vựcnghiêncứulàvùngcửas ô n g venbiểnHảiPhòngnhưngchủyếutậptrungvàokhuvựcphíađôngbắcbánđảoĐồSơn.SauthờigiantiếnhànhnghiêncứucáckếtquảnhậnđượcđãcungcấpcácđặcđiểmvậnchuyểnTTLLởvùngvenbiểnHảiPhòng,cũngnhưvaitròcủamộtsốyếutốnhưthủytriều,gió,sóngkếthợpvớigióđếnđặcdiểmvậnchuyểnTTLLởkhuvựcnghiên cứu.

Báocáonàytrìnhbàycáckếtquảđóvàđượccấutrúcnhưsau:

Mởđầu:Giớithiệusơlượcvềmụctiêunộidungvàphươngphápnghiêncứucủaluậnvăn

Phầnthứnhấtcủabáocá otrìnhbày sơlượctổngquantình hìnhnghiêncứut r o n g

và n goà i nướccó liênquantớivấnđề.Cũngtrongphầnnày,tổngquanvềđiềukiệntựnhiêncủakhuvựcnghiêncứuđượcđưara,trongđóchủyếutậptrungvàocácyếutốcóảnhhưởngtrựctiếpvàgiántiếpđếnsựvậnchuyểnTTLLởkhuv ựcnghiêncứunhưchếđộgió,đặcđiểmthủy vănsông,hảivănvàtrầmtích

Cáctàiliệucơbảnvàphươngphápchínhđể thựchiệncácnộidungvàmụctiêunghiêncứuđãđặtracủaluậnvănđượctrìnhbàytrongphầnthứ2củabáocáo.Trongphầnnày,sẽcungcấpcácthôngtinvềnhữngtàiliệuchínhđểthiếtlậpmôhình,cơsởt o á n h ọccủacácmôhìnhTĐLv à vậnchuyểnTTLL.Ngoàira,cácphươngphápxửlýsốliệuđểthiếtlậpcácđiềukiệnbiênchomôhìnhcũngđượct r ì n h bàytrongphầnnày.Cũngtrongphầnthứ2củabáocáo,trìnhbàychitiếtviệcthiếtlậpcácmôhìnhtoánhọcđểmôphỏngđiềukiệnTĐLvàvậnchuyểnTTLLchovùngcửasôngvenbiểnHảiPhòng.Mộtsốkếtquảhiệuchỉnhkiểmchứngmôh ì n h cũngnhưnhững kịchbảntínhtoánchínhcũngđãđượctrìnhbày

CáckếtquảphântíchđánhgiáđiềukiệnTĐL,vậnchuyểnTTLLởkhuvựcn g h i ê n cứuđượctrình bàytrong phầnthứ3củabáocáo

Cuốicùng làmột vàikết luậnvàkhuyến nghị

1.1 Tìnhhìnhnghiêncứu

1.1.1 Nghiên cứu ngoài nước

Trầmtíchlơlửng(TTLL)cómộtvaitròquantrọngở nhiềukh ía cạnhkhác nhauđốivớimôitrườngbiểnvàcôngtrìnhbờ.Tuynhiênmôitrườngởvùngcửas ô n g venbiểnrấtphứctạp,nơidiễnrasựtươngtáccủacáckhốinướcsông-biển,dòngtriều,sóng,

quátrìnhnhưlắngđọng,táilơlửng,kếtkeovẫncònnhiềuhạnchế.Ngoàiphươngphápphânt í

c h đánhgiácácđặcđiểmvậnchuyểnTTLLtừsốliệuđođạckhảosátngườitađãpháttriểnvàứngdụngcácmôhìnhtoánhọcđểdựbáocácđặcđiểmvậnchuyểnTTLLởvùngcửasôngvenbiển[30].Cácmôhìnhnàythôngthườnglàcácchươngtrìnhtínhđ ể giảicácbàitoáncơbảncủacơhọcchấtlỏngvàphươngtrìnhvậnchuyểntrầmtich[22,47]

Cácphươngtrìnhcơbảncủacơhọcchấtlỏngcóthểđượcgiảitheosơđồtrongkhônggiancủa1chiều(1D),haichiều(2D)hoặc3chiều(3D).Tươngứngvớicácphươngtrìnhđólà

tínhphứctạpcũnglầnlượttăngdần.Trongtựnhiên,hầuhếtcácquátrìnhT ĐLvàvậnchuyểntrầmtíchởvùngcủasôngvenbiểnnhưdòngchảyrối,thủytriều,ứngsuấtcủagió,tácđộngcủasóng,sựphântầngnhiệt-

lựachọncácmôhình3chiều

Cácmôhình2chiềucóthểlàbìnhlưuhoặctổnghợptheođộsâu.Mộtmôhìnhb ì n h lưugiảicácphươngt r ì n h độnglượngv à l i ê n tụcchochấtlỏngv à c á c p h a (phases)củatrầmtíc

ốngthủylợi[32,67].Cácmôhìnhvậnchuyểntrầmtích2 chiềud ựatrênphươngtrìnhđộnglượngt r u n g bìnhtheođộs â u v à phươngtrìnhliêntụcchotrầmtích([27,49].Mựcnước,vậntốcdòngchảy,hàmlượngT TL L và mộtsốyếutốkhácđượctínhtạicácđiểm.Cácthamsốcủamôh ì n h đượcgiảthiết làđồng nhấttheođộsâutại mỗiđiểmtính

Nhữngv í d ụcủamôh ì n h 2 chiềuc ó t h ểk ểđếnn h ưcácnghiêncứucủaStruiksmavànnk[59]vàWang[68].Struiksmavànnkđãtínhtoánbiếnđộngđáycủamộtđoạnsôngv

sen[37].Wang[68]đãnghiêncứuphânbốtrầmt í c h ởgầncửasôngvớitrườnghợpdòngchảyítbiếnđối.Cácmôhìnhvậnchuyểntrầmtích2chiềuđượcsửdụngrộngrãitrongthựctếnhưMIKE21[35]vàTABS-

M D [60].MôhìnhMIKE21đượcpháttriểnbởiViệnThủylựcĐanMạchvàlàmôhìnhsaiphânhữuhạn.Môhìnhnàychocáckếtquảkhátốtvàđượcsửdụngnhiềuở Mỹ.Tươngtựnhưvậy,môhìnhTABS-

MDđượcsửdụngrộngrãitronglĩnhvựccôngtrìnhbờtừkhirađờitrongnhữngnăm1970.Mộtmôhình2chiềulàcầnthiếtnếutínhđếncáckiểuhoànlưuphứctạpvàdòngchảykhôngổnđịnh.Tuynhiênsov ớicácmôhình1chiều,cácmôhình2chiềuđòihỏithờigiantínhtoánnhiềuhơn,sốliệucungcấpvàcácbiếnđầuvàonhiềuhơn.Vìvậytrongmộtsốtrườnghợpcóthểcânnhắc lựachọngiữa môhình mộtchiềuvà2chiều [50]

Môhình3chiềudựatrêncácphươngtrìnhcânbằngkhốilượnghaykhuyếcht á n đốilưucủaTTLL[67].Trongphầnlớncácmôhình3chiều,trườngdòngchảyv à hàmlượngTTLLđượctổnghợp(intergated)vàtínhtoánởmỗibướcthờigian.M ô hình3chiềutínhđếncảcácthànhphầnbìnhlưuvàđốilưucủaquátrìnhvậnchuyểntrầmtíchvà đượcdùngkhicósựphântầngvềdòngchảyvàvậnchuyểntrầmtích[47].Cácmôhình3chiềucungcấpđầyđủnhấtbaogồmcảsốlượngcácbiếncủabấtkỳhệTĐLnào.Việchiệuchỉnhmôhìnhcũngđòihỏilượngsốliệulớnvàphứctạphơn[67],bởivìcácchươngtrìnhđượcyêucầuphảithểhiệnđượctấtcảcácquátrìnhphứctạpcủađiềukiệnTĐLdiễnracảt r o n g 3 hướng[50].Thôngthườngcácsốliệuđầuvàochomôhình3chiềucóđượctừcácsốliệugầnđúng củacác tàiliệunghiêncứuhơnlàtừsốliệukhảosátdoviệckhảo

sátcácthamsốnàyởđiềukiện3chiềuchođếnnayvẫncònnhiềukhókhăn vậnchuyểnbùncát3chiềucungcấpsựhiểubiếtsâusắcvềdiễnbiếnvàsựtươngtáccủacácquátrìnhdiễnratrongthủyvực.MộtvídụcủakếtquảmôhìnhTĐL2chiềulàkếtquảđánhgiáb

cquimôkhácnhaunhưtrongphòngthí

nghiệm[51],hayquymôcáckhuvựcnhỏ[62].Việcápdụngmôhình3chiềuởq u y môvùnglớnthườnggặpkhókhăndothờigiangiantínhtoánlâu,vìvậyngườitathườngchỉmôphỏngtrongphạmvimộtvài ngàyhoặcmộtchukỳtriều[51].Việcứngdụngmôhình3chiềucầnthiếtnhấtởnhữngvùngcócấutrúcthủyđộnglựcvàquátrìnhtrầm tíchphức tạpvớicácxoáy

gian[ 62,63].MộtsốmôhìnhđãđượcsửdụngrộngrãinhấtphảikểđếnnhưRMA11[52],ECOMSED[38],CH3D-SED[31],Delft-3D[34].KhimôhìnhCH3D-SED

đượcápdụnggầnđâyởvùngcửasôngMississippi-Atchafalaya,môhìnhnàychỉđượcdùngđểkiểmtratínhchínhxáccủamộtgiảthuyếtvềsựsắpxếpđườngcongtrầm.Ngườitađãđiđếnkếtluậnrằngmộtmôhình2chiềuđượcxửlývàthiếtlậptốtcóthểtrởthànhmộtcôngcụkỹthuậtchuyênnghiệpchonghiêncứuđộnglựch ọccông

Ribberinkthôngbáov ềmộtmôhìnhtựa3 chiều( q u a s i

-3 D ) choTTLL dựatrênviệcgiảigầnđ úngphươngtrình

ctínhtoánvậnchuyểntrầmtíchdựatrênkếthợptínhdòngchảy3chiềuvàphânbổhàmlượngTTLLtheophươngthẳngđứng[28].Mộtmôhìnhsaiphânhữuhạn3chiềuchoTĐLvàvậnch

Gầnđây,trongmộtsốnghiêncứucủaChâuÂuvềvùngcửasôngthuộcdựánKhoahọcvàCôngnghệbiển(MAST).Mộttrongnhữngkếtquảcủadựánnàylàmộtmôh ì n h kếthợpTĐL-

s i n h t h á i v ù n g thềmlụcđịag ọilàmôhìnhCOHERENS.Đâylàmôhìnhtổnghợpcủacácthànhphầnvậtlýnhưdòngchảy,nhiệtđộ,độmuối,cácmodulesinhvậtphùdu,cácquátrìnhsinh-địa-

hóa,TTLLv à modulep h á t t á n vậtchấttheocôngthứccủaEulerianvàLagrangian[44,45]

T u y nhiên,phầnvậnchuyểntrầmtíchtrongmôhìnhnàychưatínhđếnnhữngbiếnđộngcủađịahìnhđáy.ViệnThủylựcDelftcũngđãpháttriểnhệthốngmôhìnhtổnghợp(2D/

3D)đểmôphỏngđiềukiệnTĐLvàvậnchuyểntrầmtíchdướiảnhhưởngcủacáclựckhítượngvàthủytriều.Môhìnhnàytínhđếnnhữngbiếnđộng

củađịahìnhđáy,quátrìnhlắngđọng,xóilởvàcóthểtínhkếthợp(coupling)cácđiềukiệnTĐL-sóngvàvậnchuyểntrầmtíchởmỗibướcthờigian(Online)trongq u á trìnhtínhtoán [34].ĐángchúýlàphầnlớncácmôhìnhTĐL-

vậnchuyểntrầmtíchđềugiảthiếtl à phânbốápsuấtthủytĩnhvàdùngcácsơđồphầntửhữuhạnhoặcsaiphânhữuhạn,phươngphápchuyểnđổihệtọađộthẳngđứngsigma,ảnhhưởngcủacáclựcđượcphânchiagiốngnhaulêntoànbộcộtnước.Phầnlớncácmôhìnhnàydùngcácbiểudiễnđạisốđểthamsốhóacáchệsốrốivàdùngcácphươngtrìnhbánthựcnghiệmvớicáchệsốđãđượcđơngiảnhóa.Nhữngsosánh,đánhgiávềtínhnăng,k h ảnăngápdụng,mứcđộmạnhyếucủacácmôhìnhđượcsửdụngrộngrãinhấthiệnnayđãđượcsosán hvà thảoluậnc

Amoudry[23]

1.1.2 Nghiên cứutrongnước

Vớitrên3200kmchiềudảibờbiển,vùngvenbờbiểnViệtNamtiếpnhậnmộtlượngtrầmtíchrấtlớntừh ệthốngs ô n g Hông-

TháiBìnhở BắcB ộv à h ệthốngsôngMêKôngởNamBộ.Dòngtrầmtíchtừlụcđịađivàovùngvenbờkhôngchỉgâyranhữngtácđộngvềmôitrườngnhưônhiễm,đụchóamàcònlàmộttrongnhữngnguyênnhângâysabồiluồnglạchcảntrởcáchoạtđộnggiaothôngthủy.ChínhvìvậynghiêncứuđặcđiểmvậnchuyểntrầmtíchởcácvùngcửasôngvenbiểnViệtNamcóýnghĩacảlýluậnvàthựctiễncũngnhưnhậnđượcsựquantâmcủacácnhàquảnlývàcácnhàkhoahọc.Tronggiaiđoạnđầukhicácmôhìnhtoánchưapháttriển,các nghiêncứuvềvậnchuyểnTTLLởvùngbiểnViệt

Namchủyếud ựatrêncácphântíchđánhgiátừsốliệukhảosát.TiêubiểutrongsốđólànghiêncứucủavềđộnglựcvùngvenbiểnvàcửasôngViệtNam[2].Trongnghiêncứunày,cáctácgiảđãdựatrênviệcphântíchsốliệuđođạcđểđánhgiátươngquangiữacácyếutốđộnglựcvàquátrìnhtrầmtíchởvùngcửaVănÚcvàBaLạt.Mộtn g h i ê n cứukhácvềthủythạchđộn

HảiThịnh-HàNamNinhđãđược

tínhtoánbằngcáccôngthứccủaCERCvàsựvậnđộngcủadòngbùncátvenbờchủyếulàdoTTLL(chiếmtới 90%).

Trongnhữngnămgầnđây,dosựpháttriểncủacáccôngcụtínhtoánnênmôh ì n h toánhọcđãdầnđượcđưavàosửdụngtrongviệctínhtoánTĐLvàvậnchuyểnbùncát.CácmôhìnhđượcsửdụngnhiềuởViệtNamlàMike21(ViệnĐịalý,ĐHThủylợi,ViệnK T T V v à M T ) , S

M S (ViệnKTTVv à M T , ViệnC ơhọc,trườngĐHKHTN),MDEC(TrườngĐHKHTN),Delft3D(ViệnTàinguyênvàMôitrườngbiển,ĐạihọcThủylợi).Nhữnglĩnhvựcứngdụngnhiềucủamôhìnhvậnchuyểntrầmtíchnhưphụcvụđánhgiábồitụxóilởvùngcửasôngvenbi

bồitụ-xóilởkhuvựcCửaĐáy[10],vậnchuyểntrầmtíchvàbiếnđổiđịahìnhđáyvùngcửasôngvenbiểnHảiPhòng[18].Trongnhữngnghiêncứutrên,cácmôhìnhvậnchuyểntrầmtíchchủyếuđượcdùngđểtínhtoándựbáocânbằngcủacácdòngbùncátởvùngvenbờ.ỨngdụngkhácliênquanđếnmôhìnhvậnchuyểnTTLLliênquanđếnlĩnhvựcmôitrườnglàđánhgiáphânbốcủaTTLLởcácvùngcửasôngv e n biển.MộtsốnghiêncứutiêubiểutronglĩnhvựcnàynhưứngdụngmôhìnhM i k e v à SMSđánhg i á ảnhhưởngd o hoạtđộngcủan h à máynhiệtđiệ

nM ô n g D ươngđếnquátrìnhvậnchuyểnbùncátlơlửngởkhuvựcnày[12];ứngdụngmôhình3chiềuđểnghiêncứulantruyềnTTLLởvùngbiểnvenbờQuảngNinh[19];n g h i ê n cứuphânbốvàbiếnđộngcủaTTLL,biếnđộngđịahìnhđáykhuvựcvịnhH ạLong-

BáiTửLongbằngmôhình3chiều(Dellft3D)đểphụcvụđánhgiásứctảimôitrườngcủakhuvựcnày[14];trêncơsởứngdụngmôhìnhDelft3DcáctácgiảtạiViệnTàinguyênvàMôitrườngbiểnđ ãthiếtlậpđồngthờimôhìnhthủyđộnglực-

sóngvàvậnchuyểnTTLLđểđánhgiáảnhhưởngcủađậpHòaBínhđếnphân

VùngcửasôngvenbiểnHảiPhònglànơihằngnămtiếpnhậnmộtlượngtrầmt í c h khálớntừlụcđịacủahệthốngsôngHồng-

TháiBìnhqua5cửasônngchínhlàBạchĐằng,Cấm,LạchTray,VănÚcvàTháiBình.TrongđósôngCấmvàVănÚcl à 2 trongsố4cửarabiểnchínhcủa dòngvậtchất từsôngHồng-Thái

Bìnhravùngv e n bờchâuthổsôngHồng.Dòngbùncáttừlụcđịađưaravùngcửasôngvenbiển

gópphầnhìnhthànhnêncácbãibồiphìnhiêu,tăngnhanhquátrìnhlấnbiểnmởrộngđấtđai,cungcấpnguồndinhdưỡngchosinhvật.Tuynhiên,dòngbùncátnàycũnggâyracácvấnđềmôitrườngkhácnhưđụcnước,sabồiluồnglạch.ChínhvìvậyđặcđiểmvậnchuyểntrầmtíchởvùngvenbiểnHảiPhòngđãđượcquantâmn g h i ê n cứu từkhálâu.Điểnhìnhlà cácnghiêncứu

chuyểntrầmtíchtrongmốiliênhệvớihiệntượngbiếndạngbờvàxóilởbờđảoCátHải[13]

nVănCưvànnkđãđưaranhữngđánhgiávềquanhệcủacácyếutốđộnglựcvớiquátrìnhvậnchuyểntrầmtíchởkhuvựcnày[6].Mộtnghiêncứutổnghợpkhácdựatrêncácđiềukiệnđịachất-thủyđộnglực-

vậnchuyểntrầmtíchđ ể xácđịnhnguyênnhânđụcnướcởbãibiểnĐồSơncũngđãđượctiế

ànhthôngquaứngdụngmôhìnhtoánhọctrongthờigiangầnđây.Đángchúýlàn g h i ê n cứuápdụngmôhìnhMike21đểđánhgiáđiềukiệnđộnglực,dựbáovậnchuyểntrầmtíchkhuvựccửaVănÚcvàLạchHuyện([6,7].Mộtsốnghiêncứuk h á c bằngmôhình3chiều(3D)cũngđãđượcthựchiệnởkhuvựcnày[20,18,1,8].TrongLuậnvăncaohọcvớinộidungđá

ụngmodulechấtlượngnước(Delf3d-WAQ)trongmôhìnhDelft3dđểmôphỏngđiềukiệnTĐL–

uvàkhông tínhđếncácyếutốsóngnênkhôngthểhiệnđượcsựảnhhưởngdotươngtáccủacácquátrìnhthủyđộnglực-só ng và vậnchuyểnTT LL ởdiễnra ở kh u v ựcn g h i ê n cứu

tíchở nướctatuynhiềunhưngvẫncòncónhữnghạnchế,đặcbiệtlàvấnđềsốliệuđầuvàochomôhình.Nguồnsốliệucungcấpchocácmôhìnhởnướctathườngthiếusốlượng,thiếuđồngbộ,hệthốngvàcảđộchínhxác.Dođóviệcxửlýsốliệuđầuv à o , hiệuchỉnhcácthamsốtínhtoánđểlựachọnđượcnhữngthamsốphùhợpchomô hình vẫnlàmộtvấnđềtồn tại cầngiảiquyết trongthờigian tới

1.2 Điềukiệntựnhiêncủakhuvựcnghiêncứu

1.2.1 ịtríđịalý vàđịahình

Khuvựcnghiêncứunằmtrong khoảngtọađộ20.20.9độvĩbắcvà 1 06

5-107.1độkinhđông,vùngbiểnvenbờtâyvịnhBắcBộ,rìaĐôngBắccủachâuthổs ô n g HồngthuộcthànhphốHảiPhòng,cáchHàNộikhoảng102kmvềphíađông( H ì n h 1.1)

Hình1.1.VùngcửasôngvenbiểnHảiPhòngvàkhuvựcnghiêncứu

Khuvựcnàyđượctạothànhbởicácquátrìnhđộnglựcsông,biểnvàsông-biểnhỗnhợp.Đâylàvùngbiểncóchếđộnhậttriềuđềuvớibiênđộtriềulớn,lạinằmtrongvànhđaikhíhậunhiệtđớiẩmgiómùa,chonênvaitrò độnglựcthuỷtriềuvàthựcvậtưamặnđãđóngvaitròquantrọngchosựthànhtạovàpháttriểnđịahìnhởđây.Mặtkhác,dohoạtđộnggiaothôngthuỷ,quaiđêlấnbiển,khaitháctàinguyênthiênnhiênởvùngcửasôngcủaconngườicũnglàmchođộnglựcpháttriểncủađịahìnhkhuvựcnghiêncứuthêmphứctạp.BờbiểnvenbờHảiPhòngcódạngđườngconglõmcủabờtâyvịnhBắcBộ,thấpvàkhábằngphẳng,cấutạochủyếulàbùncátdonămcửasôngđổra.ĐịahìnhvùngcửasôngvenbiểnHảiPhòngc ó độsâu không lớn,độdốc nhỏ

1.2.2 ếđộgió

hệthốnggiómùa,đólàg i ó mùađôngbắcvàgiómùatâynam.Vàomùađông,khuvựcnàychịusựảnhhưởnggiaotranhgiữahaihệthốnggiómùatừápcaoXibirivàgiómùatínphongtừápcaophụbiểnĐôngTrungHoa.Haihệthốngnàykhithìtácđộngluânphiênx e n kẽ,khithìđồngthờitácđộngđãgâynêntìnhtrạngbiếnđộngkhámạnhmẽcủathờitiếttrongmùa.Hệthốnggiómùatừápcaocựcđớichiếmưuthếvàocácthánggiữamùađông(khoảngtháng10nămtrướcđếntháng3nămsau),lấnáthẳnh ệthốngtínphong.Tráilạivàonhữngthángđầumùađông(khoảngtháng11)vàcuốimùađông(tháng2-

3)hệthốngtínphonglạivượtlấnáthệthốngcựcđới.Dođótrongthờikỳmùađôngthờitiếtthườngcónhữnggiaiđoạnlạnh(khôhayẩm)đặctrưngchogiómùacựcđới(khixuấthiệngiómùađôngbắc)xenkẽvớinhữngngàyn ó n g ấmđặctrưngcủathờitiếttínphong.TrongmùagióđôngbắcvớicáchướngthịnhhànhlàBắc,ĐôngBắcvậntốcgiótrungbìnhthườngđạt3,2-3,7m/s.Hàngthángtrungbìnhcó3-4đợtgiómùađôngbắc,kéodàitừ5-

7ngày,gâyramưanhỏ,vậntốcgiónhữngngàyđầuđạtđếncấp5-6(tươngđương8 -13m/s),vậntốcgiólớnnhấtởcácđảocóthểđạttới25–30m/s,sauđó giảmdần

Tươngtựnhưthờikỳmùađông,vàothờikỳmùahèluôncósựtranhchấpảnhhưởnggiữagiómùatâynamvàcáckhốikhílạnhyếutừphíabắc.Haikhốikhínàythaynhauthốngtrịthờitiếttrongcácthángmùahèvớicáchướnggióthịnhhànhlàđông,đôngnamvàtâynamchiếmtầnsuấtkhoảngtrên50%.Tốcđộgiótrungbìnhđạt3,5-4,0m/s, cựcđạiđạt20–25 m/s.

Trongthờikỳchuyểntiếpkhíhậu(tháng4vàtháng10),sựảnhhưởngcủagiómùagiảm,thườngxuấthiệngióbiển-đấtliềnvớivậntốckhoảngcấp3-

cấp4,banngàycógióthổitừbiểnvàođấtliền,banđêmcógióthổingượclạitừđấtliềnrabiển

Cáckếtquảphânt í c h thốngk ê d ựatrênsốliệuquantrắcg i ó 2011)chothấytrung bìnhtrong nhiềunămcáchướnggiócótầnsuấtxuấthiệnlớnlàE,SE,NEvàS(Bảng1.1).Vậntốcgióởkhuvựcnàyvớigiátrịnhỏhơn3m/

tạiHònDáu(1960-schiếmtầnsuấttớitrên50%.Tầnsuầnxuấthiệngiócóvậntốctừ3-5m/

schiếmkhoảng2 6 3 % Tầnsuấtxuấthiệngiótrên5m/schỉchiếmkhoảng6 5 %

(Bảng1.1)

Trongmùakhô,hướnggióthịnhhànhchủyếulàE,NvàNEvớitầnsuấtlầnlượtlà35.2,16.6và11.1%.Vậntốcgiólớnhơn6m/

strongmùanàychiếmtầnsuấtkhoảng29%.TrongmùamưacáchướnggióthịnhhànhlàE,SE,S,NvàNE.Vậntốcgiólớnhơn6m/schiếmtầnsuất khoảng37.9%

1.2.3 Đặcđiểm thủyvăn

LượngnướccủavùngchâuthổsôngHồngảnhhưởngbởigiómùaTâyNam(mùahè),xoáythuậnnhiệtđới(mùathu)vàbão(hèthu).Thờikỳnhiềunướckéodàitừtháng(VI-X),dòngchảylớnnhấttrênsôngHồngxuấthiệnvàothángVIII,dòngchảy nhỏnhấtxuấthiệnvàothángIII

sôngnàycũngnhưcácsôngkhácthuộchệthốngsôngHồng-TháiBìnhcóđặcđiểml à biếnđộngmạnhtheomùa.Phântíchtừcácchuỗisốliệunhiềunămchothấytảilượngnướchằngnămtậptrung chủyếuvàocácthángmùamưa(từtháng6đếnt h

3ngàytrongkìnướckém.Trongmộtphatriềucómộtlầnnướclớnv à mộtlầnnướcròng.Trongmộtthángmặttrăngcóhaikỳnướccường,mỗikỳ11-

13ngày,biênđộtrungbìnhdaođộng2,6-3,6mv à

haikỳnướckém,mỗikỳ3-

4ngàycóbiênđộ0,5-1,0m.SóngtriềucótínhchấtsóngđứngvớiưuthếthuộccácsóngnhậttriềuO1,K1c óbiênđộ70-90cm,trongkhicácsóngbánnhậttriềuM2,S2chỉcó vaitrò thứyếuvớibiênđộkhánhỏ.Trongnăm,daođộngtriềuđạtgiátrịlớnnhấtvàothờikìtriềuchíđiểmkhiđộx í c h vĩmặttrờicựcđạivàotháng6và12,vàngượclại,nhỏnhấtvàotriềuphânđiểmkhiđộxíchvĩmặttrờibằng“0”vàotháng3và9.Trongcáctháng3,4,8và9độlớntriều giảmvàxuất hiệntriềubánnhật3-4ngày mỗitháng

Chếđộsóng

VùngcửasôngvenbiểnHảiPhònglàvịnhnướcnôngvenbờcócấutạođịah ì n h đáyrấtphứctạpdohệthốngvalbãingầmvàluồnglạchluônbiếnđộng.Sóngở ngoàivùngnướcsâutruyềnvàobờ,doảnhhưởngcủamasátđáy,cácđặctrưngcủasóng(tốcđộlantruyền,độcao,chukỳ,độdài)cũngnhưhướngvậnđộngluônt h a y đổi.Vìvậy,chếđộsóngkhácbiệthẳnvớichếđộsóngvùngnướcsâucảvềhướngthịnhhànhvàcấpđộcao

TrongthờikỳmùađônggiómùaNEhoạtđộngmạnhcảvềtầnsuấtlẫntốcđộ,s o n g dođảoCátHải,CátBàchechắnlàmgiảmkhálớnnănglượnggiótácđộng

lênmặtbiển,hơnnữađàsónglạingắnvàđộsâunhỏnênởkhuvựcnghiêncứus ó n g giókémpháttriểnhơnsovớingoàikhơi.Tuynhiênvàothờigiantriềucường,s ó n g gióvẫncóđiềukiệnpháttriểnvàkhúcxạlantruyềnsóngvàovùngvenbờ.TrongmùanàyhướngsóngthịnhhànhlàEvàNE.Độcaosóngtrungbìnhđạt0,5-0,6m.Độcaosónglớnnhấtkhoảng2,0-2,5m,ởkhuvựcvenbờphíađôngbánđảoĐồSơnđộcao sóngcó thểlêntới3,0m.

Vềmùahèchếđộsónggiócóđặcđiểmngượclạisovớimùađôngcảhướnglẫncấpđộcao.Sónggiócóhướngthịnhhành,ảnhhưởnglớnđếnquátrìnhthuỷthạchđộnglựckhuvựcnghiêncứulàSEvàSvớitầnsuấtxuấthiệncao.ĐặcbiệttrongcácthángVI,VIIsónggióhướngNchiếmưuthếgâyảnhhưởngmạnhđếnx ó i lởbờbãiphíaNbánđảoĐìnhVũvàđảoCátHảicũngnhưkhuvựcluồngtàu.Độcaosóngtrungbìnhđạt0,6-

(trongđókhoảng28.2%làlặngsóng),độcaosónglớnhơn1.5mc h ỉchiếmkhoảng15%tổngsốsốliệu(Bảng1.2)

1.2.5 Đặcđiểm trầmtích

TrầmtíchlơlửngtrongnướcởvùngcửasôngvenbờHảiPhòngvenbờchủyếudosô

ngcungcấp,ngoàiracòndosóngkhuấyđục.HàmlượngTTLLtrongnướcởcáccửasôngtừcửaTháiBình,VănÚcđếncửaCấm,BạchĐằngvàomùamưacógiátrịdaođộngtrongkhoảng0.09-0.2kg/m3v àkhoảng0.05-0.1kg/

thấptrungbìnhtừ1,5-1,86m(sovới0mHĐ).Khitriềucường,TTLLcáccửasôngđưarabiểnđãbịtrunghoàđiệntíchhạtkeođượcdòngtriềuđưatrởlạiv ù n g v e n bờbiểnHảiPhòng,bồitụchotrầmtíchbãitriều.T r u n g b ì n h h à m

cửasôngđưar a khácao,nhờthuỷtriều,TTLLđượcngưngkeo,bồitụđểduytrìvàmởrộngdiệntíchbãi triều[6]

Trầmtíchtầngmặt

Cáccấpđộhạtcủatrầmtíchở v ù n g venbiểncửasôngHảiPhòngcókíchthướcthayđổitừ0,001-1mm,trongđóhàmlượngcấphạt1-0,5mmchiếmdưới5 % , cấphạttừ0,25-0,01mmchiếm45-95%,cấphạtnhỏhơn0,01mmchiếmtừ10-

45%.Giátrịđườngk í n h t r u n g b ì n h (Md)củatrầmtíchn ằmt r o n g khoảngtừ0 , 0 1 0,17mm,hàmlượng%cấphạtcósựbiếnđổiquanhệvớinhautheochếđộđộnglựcsôngbiển

Cátnhỏ:Ngoàicửasôngtrầmtíchcátnhỏphânbốchủyếuởđớisóngvỡvớib ềmặtđịahìnhdươngcócaođộtrên0,5m,tạonêncáccồncát.Tronglòngdẫnsôngtrầmtíchcátnhỏphânbốchủyếudướidạngcácbãibồivensông.Trầmtíchc á t nhỏởđâycócấphạt0,25-

0,5mmchiếm2,82%,cấphạt0,25-0,1mmchiếm8 3 % ,

cấphạt0,1-0,05mmchiếm7,96%,cấphạt0,05-0,01mmchiếm5,42%,cấp

hạtnhỏhơn0,01mmchiếm5-10%,giátrịMdđạt0,17mm,giátrịtrungbìnhcủaS0khoảng1,34

- Cátbột:Trầmtíchcátbộtnằmbaoquanhtrầmtíchcátnhỏphânbốtrênbềmặtđịahìnhcócaođộtừ“0”mtrởlên.Trầmtíchcátbộtcóhàmlượngtrungbìnhđ ố ivớicấphạt0,25-0,1mmchiếm31,9%,cấphạt0,1-0,05mmchiếm42%,cấp

hạt0,05-0,01chiếm12%,cấphạtnhỏhơn0,01chiếm19%,giátrịMdđạt0,1mm,S0đạt

giátrị1,8

- Bộtlớn:Trầmtíchbộtphânbốchủyếuởphíakhuấtsóngsaucồncát,valcátđ ólàbềmặtbãitriều.Trầmtíchbộtlớncócấphạt0,05-0,01mmchiếm24,55%cấphạt0,01-

0 , 0 5 mmch i ếm9 , 7 6 % , cấphạt0,05-0 , 0 1 mmchiếm1 2 , 0 5 % ,

cấphạt0,01-0,005mmchiếm13,6%,cấphạt0,005-0,001mmchiếm12,28%cònlạilàcủacấphạtnhỏhơn 0,001 mm,giátrịtrungbìnhcủaMd=0,03mm,S0=6,7

CHƯƠNG2.TÀILIỆUVÀPHƯƠNGPHÁP

2.1 Tàiliệu

Đểthựchiệncácnộidungnghiêncứucủaluậnvăn,cáctàiliệucầnthiếtđãđượcthuthậpxửlý.Đâylànhữngtàiliệuđãđượctổnghợptừcáckếtquảnghiêncứucóliênquanđếnđốitượngvànộidung nghiêncứucủaluận văn

Địahìnhlàmộttrongnhữngyếutốquantrọngảnhhưởngđếncácđiềukiệnthủyđộnglự

ccủamỗikhuvựcnghiêncứu.Sốliệuđộsâuvàđườngbờcủakhu vựccửasôngvenbiểnHải

UTMhệtọađộđịalýVN2000tỷlệ1:50000và1:25000doCụcĐođạcBảnđồ(BộTàinguyênvàMôitrườngViệtNam)xuấtbảnnăm2005(Hình2.1).Nhữngsốliệunàyđãđượcsốhóa vàhiệuchỉnh theo cácsốliệuđođộsâugầnđây

Hình2.1.Địahìnhvùngcửasôngven biểnHảiPhòngsốhóatừbảnđồ

ĐộsâuvàđịahìnhcủakhuvựcphíangoàivàcũngnhưvùngvịnhBắcBộsửdụngcơsởdữliệuGEBCO-

1/8củaTrungtâmtưliệuHảidươnghọcVươngquốcA n h Đâylàsốliệuđịahìnhcóđộphândải0.5phútđượcxửlýtừảnhvệtinhkếthợp với cácsốliệuđosâu[26,48]

6 300

5 250

4 200

3 150

2 100

SốliệuvềDĐMNởvùngcửasôngvenbiểnHảiPhòngđượcthuthậpđểhiệuchỉnhmôhìnhvàcungcấpchocácđiềukiệnbiênmởphíabiển.Sốliệumựcnướcđ ể hiệuchỉnhmôhìnhlàcáckếtquảđođạcmựcnước(1h/lần)tạiHònDáutrongt h á n g 3vàtháng8năm2009.Ngoàira,cácsốliệuDĐMNtạicácbiênmởphíabiểncũngđãđượcthuthậpx ửlýđểthiếtlậpmôhìnhTĐL.Đólàcácsốliệuđãđượcphântíchthànhcáchằngsốđiềuhòathủytriềucủa4sóngtriềuchínhlàO1,K1,M2,S2.Tạicácđiểmbiênmởgầnbờ,cácsốliệuđượcthuthậpxửlýdựatrêncáckếtquảquantrắcđãđượcthựchiệncủamộtsốcơquannhưTrungtâmKTTVbiển,ViệnĐịalý,ViệnCơhọcv à ViệnTàinguyênvàMôitrườngbiển.Cáchằngsốđiềuh ò a thủytriềuở phíangoàixabờđượcthuthậptừcơsởdữliệucáchằngsốđiềuhòathủytriềuFES2004[41,46]củaLEGOS(Laboratoired'EtudeenGéophysiqueetOcéanographieSpatiales,Tou

cứukhônggian Pháp(CNES) nghiêncứupháttriển

Lưulượng nước sông

Khuvựcnghiêncứuchịuảnhhưởngmạnhmẽcủadòngnướcngọttừhệthốngs ô n g Hồng–

T h á i Bình.D o chịusựchiphốicủachếđ ộ khíhậumangtínhchấtnhiệtđớigiómùanêntảilượngnướctừcácsôngnàycóđặcđiểmquantrọnglàbiếnđổimạnhtheomùa:chủyếutậptrungvàocácthángtrongmùamưatrongkhikhánhỏvàomùakhô

Chođếnnayviệcđođạcđồngthờilưulượngnướcởcáccủasôngchínhtrongk h u vựcrấtkhóthựchiện,cácsốliệuthuthậpđượcthiếutínhđồngbộvàhệthống.Vìvậyngoàicácsốliệuthuthậpđượctừcácđềtàiliênquanởkhuvựcnàytrongc á c sôngBạchĐằng,Cấm,LạchTray,VănÚcvàTháiBình,cácsốliệuquantrắcđịnhkỳtrênsôngCấmvàVănÚccủaTrungtâmKTTVQuốcgiacũngđãđượcthuthậpxửlýđểxâydựngcáchàmtươngquantuyếntính,quađótínhtoáncácchuỗisốliệu lưulượngnướcchocácbiênmởsông củamôhình

SốliệuvềnhiệtđộvàđộmuốinướcbiểnởvùngcửasôngvenbiểnHảiPhòngvàvùngvịnhBắcB ộđượcthuthậptừcáckếtquảnghiên cứucủaChươngtrình‘‘ĐiềutracơbảnvànghiênứngdụngcôngnghệBiển’’mãsốKC.09(BộKhoahọcvàcôngnghệ,2008)vàkếtquảquantrắc,nghiêncứucủamộtsốđềtài,dựáncóliênquantrongkhuvực.Ngoàira,đểsửdụngchomôhìnhtínhởphíangoàichocácđiềukiệnbiênmởphíabiểnđượcthuthậptừcơsởdữliệuWOA09[71]chok h u vựcbiểnĐông

Sốliệuhảivăn

SốliệudòngchảyđođạctạimộtsốvịtríkhảosáttrongkhuvựcnghiêncứucủamộtsốđềtàidựánvùngcửasôngvenbiểnHảiPhòngđãđượcthuthậpxửlýđ ể phụvụhiệuchỉnhkiểmchứngđộtincậycủamôhìnhTĐL.Đặcbiệtlàsốliệuđ ođạcdòngchảytừđềtàiliênquan[1,8].SốliệuquantrắcsóngcủaTrungtâmKTTVQuốcgiatạitrạmK T T V H òn Dáuv à Bạc

hL on g Vỹtrongnhiềunămđ ãđượcthuthậpvàxửlý.ĐâylàcácsốliệuquantrắcvàocácObs7h,13hvà19hhằngngày.Đâylànhữngsốliệusẽđượcdùngđểthamkhảochoviệcthiếtlậpmôhìnhlan truyềnsóng vùngcửasôngvenbiểnHải Phòng

2.2 Phươngpháp

2.2.1 ửlýsốliệu

Đểphụcvụchoviệcthiếtlậpmôhìnhtheocáckịchbảntínhtoándựbáokhácnhau,cầnthiếtphảixửlýcácsốliệuthuthậpđểtạosốliệuđầuvàochomôhình.C á c phươngphápxửlýsốliệukhác cũngđãđượcxửdụng trongnghiêncứu này:

-PhươngphápGISđểsốhóavàxửlýsốliệuđịahìnhtừcácbảnđồđịahình.T ừcácbảnđồđịahì

nhtỷlệ1:50000và1:25000doCụcđođạcbảnđồ(BộTàinguyênvàMôitrường)xuấtbảnvớihệtọađộUTM-

VN2000ởvùngcửasôngvenbiểnHảiPhòng,sửdụngcácphầnmềmMapInfovàArcviewđểsốhóavàtạithànhcácfileđịahìnhsốở k h u vựcnghiêncứu(Hình2 1).CácphầnmềmG I S cũng

1/8ởvùngngoàikhơivàcậpnhậtbổsungsốliệuđosâumới.KếtquảứngdụngphươngphápGISlàtạorafileđịahình cóđịnhdạng xyz làmđầuvàođểxây dựng lướiđộsâucủa môhìnhTĐL

3000 2000 1000 0 -1500-1000-500

-1000 -2000

2000y 352.47

1500 1000 500 0 -500 -1000 -1500

999.88R=0.82 93

y=0.3092x-19.075

600

400 300 200 100 0 -100

3000y=0.2408x-67.826

300 200 100 0

-200 -300

(f)

162.43R2=0.78 84

y=0.6677x-Hình2.3.Tươngquanlưulượngnướctạimộtsốsôngtrongkhuvựcnghiêncứu

(a-S.CấmvàBạchĐằng, 3-2009; b- S.CấmvàBạchĐằng,8-2009;c-S.VănÚcvàLạchTray,3-2009; S.VănÚcvàLạchTray, 8-2009; e-S.VănÚcvàThái Bình,3-2009;f-S VănÚcvàTháiBình, 8-2009)

-Phươngpháptínhtoánthốngkêđểtạocácfilesốliệudạngchuỗilưulượngnướcchocácbiêns

ôngcủa5sôngchínhtrongkhuvựcnghiêncứulàBạchĐằng,

1500 1000 500

1400 1200 1000 800 0

243.58R2=0.896 8

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

y=2.52x+10.072R2

= 0.8408 -5000 200 400 600 800 100012001400

Hình2.4.Tươngquanlưulượngnướctạivịtríkhảosátvàquantrắcđịnhkỳ

(a-CửaCấmvàvịtríquantrắctrênsôngCấm,3-2009;b-CửaCấmvàvịtríquantrắctrênsôngCấm,8- TrạmTrungTrang vàvịtríkhảosáttrênsôngVănÚc,8-2009)

2009;cTrạmTrungTrangvàvịtríkhảosáttrênsôngVănÚc,32009;d

-PhươngphápkhaithácsốliệutừCơsởdữliệunhiệtmuốiWOA09vàcơsởd ữliệuthủytriềuFE

S2004.Cáccơsởdữliệunàycùngcấpsốliệucầnthiếtđểxác

kíchthứcbiểnđổitừ379.3-1376.5m.Theochiềuthẳngđứngmôh ì n h n à y đượcc h i a thành7lớpđộsâutronghệtọađộσ.Biênmởbiểncủamôhìnhnàyđượcchiath à n h nhiềuđoạnkhácnhau.Tạimỗiđoạnbiênmởđósửdụngcáchằngsốđiều

hòatrongcơsởdữliệuFes2004vàsốliệunhiệtmuốitrungbìnhthángtrongcơsởd ữliệuWOA09

MHvùngcửasôngvenbiểnH ảiP hòng(lướichitiết)

MHphíangoài(lướithô)

Hình2.6.LướitínhcủamôhìnhchovùngcửasôngvenbiểnHảiPhòngvàvùngngoài

2.2.2 Môhìnhtoánhọc

TrongnghiêncứunàycácđốitượngnghiêncứuchủyếunhưTĐL,vậnchuyểnTTLLđượcmôhìnhhóatrêncơsởmôhìnhDelft3d.Đâylàmôhìnhtổnghợp3chiều( 3 D ) d o ViệnThủylựcDelft(HàLan)nghiêncứupháttriểng ồmcócácmodulecơbảnnhưTĐL(Delft3d-Flow),sóng(Delft3d-Wave),vậnchuyểnbùncát(Delft3d-Sed),chấtlượngnước(Delft3-Waq)vàsinhtháihọc(Delft3d-Eco).MôhìnhnàycóthểmôphỏngtốtđiềukiệnTĐL-sóng,vậnchuyểnbùncát,chấtlượngnướcởvùngcửasôngvenbờ[34]

Modulethủyđộnglực(Delft3d-Flow)cóthểtínhtoánkếthợpđồngthời(onlinecoupling)vớicácmodulekhácnhưsóng(Delft3d-Wave),vậnchuyểntrầm

tích(Delft3d-Sed).Việctínhtoánkếthợpđồngthờicóthểchothấyđượcsựtươngtácgiữacácquátrìnhthủyđộnglực- sóngvàvậnchuyểntrầmtíchtạimỗithờiđiểmtínhcủa mô hình[42]

Trongnghiêncứunày,kiểutínhtoánkếthợpđồngthời(onlile–

coupling)củacácmodulechínhlàTĐL,sóngvàvậnchuyểntrầmtíchđãđượcsửdụngđểđánhgiáđặcđiểmvận chuyểnTTLLởvùngcửasôngvenbiển Hải Phòng(Hình2.7)

Thủyđộnglực(

Delft3d-Flow)

Tươngtácsóng-dòngchảy

Sóng(Delf t3d-Wave)

Hệtọađộ

TrongmôhìnhthủyđộnglựccủaDelft3D,cóthểchọnmộttrong3kiểuhệtọa

độĐềcác(Cartesian-x,y),hệtoạđộcongtrựcgiao(ξ,η)vàhệtọađộcầu:(λ,φ)

VớiQthểhiệnlượngthêmvàohaymấtcủanguồnnước,sựbốchơivàmưatrên1

Vậntốctheophươngthẳngđứngωtronghệtoạđộσcóthểđượctínhtừphương

vậntốcωtronghệtọađộDescartesthìkhôngđượcđềcậpđếnt r o n g phươngtrìnhchuyểnđộng.Cácgiátrịvậntốcnàycóthểđượcbiểudiễntheovậntốcphươngngang,mựcnước,vậntốcthẳngđứngωnhưsau:

0

Flow

pdụngchovùngcửasôngvenbiển,côngthứccủaUNESCOđượcsửdụngtrongDelft3d-CôngthứccủaUNESCO [72]áp dụngvớiđiều kiện0<t<400C,0.5<s<43‰

Từphươngtrình(6)tacóthểthấysựkhácnhaugiữamôhình2và3chiềutrongDelft3d-Flowcó liên quanđếnđộdàytínhtoáncủalớp biênsátđáy.

đượcxácđịnh.Ởmô hình thủyđộng cóhaicáchxácđịnhđiềukiệnbanđầu:

- xácđịnhđiều kiệnbanđầu từfile kếtquảcủacác lầnchạytrướcđó

- xácđịnhđiềukiệnbanđầudongườidùng

Tiêu chuẩnổnđịnh của mô hìnhthủyđộng lực

Cácphươngtrìnhtoánhọctrênđượcgiảibằngphươngphápsaiphânẩnvớisơđ ồ khửluânhướng(ADI–

AlternatingDirectionImplicit)trênhệlướicong[34].Trongmôhìnhthuỷđộnglực,độổnđịnhcủamôhìnhcóthểđượcđánhgiáquasốCourant-

mộtchỉsốđánhgiáđộchínhxácvàtiêuchuẩnổnđịnhcủamôhình.Đốiv ớinhữngvùngcósựbiếnđổilớnvềđịahìnhđáybiểnhoặcđườngbờ,sốCourant