Triển khai ứng dụng mô hình ecomsed tính toán vận chuyển trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông ven biển hải phòng

Triển khai ứng dụng mô hình Ecomsed tính toán
vận chuyển trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông
ven biển Hải Phòng


Phạm Hải An

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn ThS chuyên ngành: Hải dương học; Mã số: 60 44 97
Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thọ Sáo
Năm bảo vệ: 2012


Abstract: Nghiên cứu hình thái địa hình (độ sâu địa hình), khí tượng (nhiệt, bức xạ, mưa,
gió), thủy hải văn (lưu lượng sông, thủy triều, dòng chảy, sóng), hiện trạng môi trường
trầm tích trong khu vực. Mô hình Ecomsed đối với bài toán mô phỏng lan truyền trầm
tích lơ lửng (TSS). Tính toán lan truyền trầm tích lơ lửng TSS khu vực cửa sông ven biển
Hải Phòng: kết quả tính toán, phân tích trường thủy lực và lan truyền trầm tích lơ lửng
cửa sông ven biển Hải Phòng.

Keywords: Hải dương học; Trầm tích; Hải Phòng


Content
MỞ ĐẦU
Khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng là một trong những khu vực thuộc vùng trọng
điểm phát triển kinh tế phía Bắc, có cảng biển lớn Hải Phòng và nằm cạnh các khu vực có nhu
cầu bảo vệ môi trường rất cấp bách như Khu di sản thiên nhiên Thế giới - vịnh Hạ Long; Khu dự
trữ sinh quyển Cát Bà, khu du lịch biển Đồ Sơn. Bởi vậy mà bất cứ tương tác nào xảy ra trong
phạm vi này đều có thể gây ảnh hưởng ở mức Quốc gia và Quốc tế đối với nội tại khu vực cũng

như các khu vực kế cạnh. Bên cạnh đó, vấn đề trên còn nảy sinh và làm liên quan đến các quá
trình hoạt động dân sinh - kinh tế của các tỉnh trên lưu vực hệ thống sông Thái Bình và sông
Hồng.
Do đặc tính nằm ở vùng hạ lưu của hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình, vùng cửa
sông ven biển Hải Phòng có mạng lưới sông ngòi dày đặc với mật độ khoảng 0,6-0,8 km/km
2
.

Trong đó có các cửa sông chính đổ ra biển là cửa Lạch Huyện, Nam Triệu, Cấm, Lạch Tray, Văn
Úc và Thái Bình. Cùng với vị trí địa lý thuận lợi, các sông ở khu vực này góp phần quan trọng
trong việc phát triển một số ngành kinh tế như giao thông - vận tải, nuôi trồng khai thác thuỷ hải
sản cũng như sự phát triển kinh tế xã hội của thành phố Hải Phòng. Khu vực cửa sông ven biển
Hải Phòng cũng có một vị trí quan trọng về sinh thái và môi trường đối với hệ thống ven bờ phía
bắc với các hệ sinh thái đặc thù như vùng triều cửa sông, rừng ngập mặn, thảm cỏ biển v.v.
Tuy nhiên, trong những năm gần đây do sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế xã hội ở nước ta nói
chung và thành phố Hải Phòng nói riêng đã làm gia tăng lượng chất gây ô nhiễm (một phần từ
nơi khác theo nước của các sông từ thượng nguồn đưa về, một phần do chính các hoạt động kinh
tế - xã hội ở tại địa phương) đưa vào khu vực cửa sông ven biển của Hải Phòng biến khu vực này
trở thành nơi tập trung một lượng khá lớn các chất gây ô nhiễm, gây ô nhiễm và vẩn đục môi
trường nước. Ngoài ra, việc nạo vét luồng tàu vào cảng Hải Phòng diễn ra hằng năm cũng làm
cho các chất gây ô nhiễm tích tụ theo thời gian trong trầm tích có điều kiện phát tán trở lại môi
trường nước. Các chất gây ô nhiễm này đã gây ra những ảnh hưởng lớn đến môi trường nước ở
khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng. Sự ảnh hưởng tiêu cực đó được đưa ra qua các kết quả
điều tra nghiên cứu gần đây, cho thấy môi trường nước ở khu vực này đã có dấu hiệu ô nhiễm
nghiêm trọng với một số biểu hiện như: hàm lượng các chất lơ lửng gây vẩn đục cao, chất dinh
dưỡng trong nước tăng; lượng ôxy hoà tan trong nước ở một số nơi khá thấp, xuất hiện một số
độc tố trong cơ thể sinh vật với hàm lượng cao v.v. Sự ô nhiễm môi trường ở khu vực này
không chỉ tác động lớn đến các hệ sinh thái, làm suy giảm sự đa dạng và trữ lượng của nguồn lợi
thuỷ sản ở khu vực cửa sông ven biển, giảm sức hấp dẫn của các khu du lịch (Đồ Sơn, Cát Bà),
ảnh hưỏng đến sức khoẻ của con người mà còn gián tiếp ảnh hưởng tới sự phát triển kinh tế - xã

hội của thành phố.
Để tìm hiểu cơ chế và đề xuất các phương hướng khắc phục, nhằm ổn định môi trường
nước một cách bền vững, đã có nhiều đề tài nghiên cứu được tiến hành liên quan đến môi trường
nước của khu vực. Điển hình như các đề tài “Đánh giá mức độ ô nhiễm do nguồn thải lục địa, đề
xuất giải pháp kiểm soát, quản lý ô nhiễm vùng biển ven bờ phía bắc” năm 2001 [3]; đề tài:
“Điều tra hiện trạng môi trường sông Rế, sông Giá và đề xuất các giải pháp bảo vệ” năm 2003
[4]; đề tài: “Điều tra, đánh giá tình trạng ô nhiễm và suy thoái môi trường khu vực cửa sông
Cấm - Bạch Đằng và đề xuất các giải pháp bảo vệ”, Trần Đức Thạnh và cộng sự thực hiện năm
2006 [5]. Tuy nhiên, việc đánh giá các quá trình lan truyền chất gây ô nhiễm cho toàn bộ khu
vực cửa sông ven biển Hải Phòng vẫn còn rất hạn chế. Bởi trong phạm vi nghiên cứu nhỏ ở một
vùng cửa sông (phần lớn ở cửa sông Bạch Đằng), số lượng mẫu thu thập tại nhiều điểm song chỉ
lấy tức thời, không thể hiện được sự mô phỏng và biến đổi hàm lượng của chất ô nhiễm do dòng
chảy sông đưa ra, do dao động mực nước. Do vậy rất cần thiết phải có đánh giá toàn diện và
đồng bộ các nguồn, số lượng các chất gây ô nhiễm như trầm tích lơ lửng, hữu cơ, dinh dưỡng đi

vào các cửa sông chính ở Hải Phòng trước khi ra biển (gồm nguồn từ thượng nguồn và từ các
nguồn thải bên bờ sông). Đồng thời, xem xét đánh giá sự lan truyền các quá trình biến đổi của
chúng trong nước vùng cửa sông ven biển Hải Phòng để mô phỏng các quá trình biến đổi,
chuyển hoá, vận chuyển và lan truyền vật chất trong đó có các chất gây ô nhiễm như: “Ứng dụng
mô hình 3 chiều để nghiên cứu lan truyền trầm tích lơ lửng ở vùng biển ven bờ Quảng Ninh”
Đinh Văn Ưu và nnk năm 2005 [8]; “Nghiên cứu quá trình động lực học, dự báo vận chuyển bồi
lắng bùn cát tại Lạch Huyện Nam Đồ Sơn trước và sau khi xây dựng cảng nước sâu và giải pháp
khắc phục” Nguyễn Văn Cư và nnk năm 2008 [2]; Vận chuyển trầm tích và biến đổi địa hình đáy
vùng cửa sông ven biển Hải Phòng”, Đinh Văn Ưu năm 2009 [7]; “Nghiên cứu đánh giá sức tải
môi trường và đề xuất các giải pháp phát triển bền vững khu vực Vịnh Hạ Long - Vịnh Bái Tử
Long”, Trần Đức Thạnh [6].
Nhờ đó mà các kết quả mô phỏng cũng như các kịch bản dự báo nói trên về diễn biến
lan truyền các chất gây ô nhiễm và ảnh hưởng của chúng tới môi trường nước sẽ đạt độ chính
xác cao hơn; là nguồn thông tin tham khảo bổ ích cho các nhà chuyên môn, giúp các nhà quản lý
hoạch định chính sách trong việc quản lý nguồn gây ô nhiễm, hạn chế tác động của chúng đến

môi trường sinh thái vùng cửa sông ven biển Hải Phòng vì các mục tiêu phát triển bền vững.
Trước thực trạng đó, trong khuôn khổ của một Luận văn Thạc sĩ, học viên được Thầy
hướng dẫn giao thực hiện đề tài mang tên: Triển khai ứng dụng mô hình Ecomsed tính toán vận
chuyển trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng với mục tiêu: đánh giá được lan
truyền trầm tích lơ lửng ở khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng. Qua đó, học viên xin chân
thành cảm ơn Thầy hướng dẫn - TS. Nguyễn Thọ Sáo, cùng các thầy cô trong khoa Khí Tượng
Thủy văn Hải dương học và Viện Tài nguyên và Môi trường biển - cơ quan nơi học viên công
tác, đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi cho học viên hoàn thành đúng nhiệm vụ của bản thân
trong suốt khóa học Thạc sĩ.
Nội dung chinh của Luận văn được trình bày theo bố cục sau:
Phần mở đầu: Sơ lược về nội dung, phương pháp nghiên cứu và mục tiêu.
Chƣơng 1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: cách thức tiếp cận và lựa chọn
phương pháp; tình hình nghiên cứu trong nước, ngoài nước.
Chƣơng 2. Tổng quan điều kiện tự nhiên trong khu vực nghiên cứu: hình thái địa
hình (độ sâu địa hình), khí tượng (nhiệt, bức xạ, mưa, gió), thủy hải văn (lưu lượng sông, thủy
triều, dòng chảy, sóng), hiện trạng môi trường trầm tích trong khu vực nghiên cứu.
Chƣơng 3. Mô hình Ecomsed đối với bài toán mô phỏng lan truyền trầm tích lơ
lửng: tổng quan về mô hình Ecomsed; cơ sở toán học của mô hình(thủy lực, sóng,

trầm tích); cách thức triển khai và hiệu chỉnh mô hình tính toán, mô phỏng trầm tích
lơ lửng.
Chƣơng 4. Tính toán lan truyền trầm tích lơ lửng TSS khu vực cửa sông ven
biển Hải Phòng: kết quả tính toán, phân tích trường thủy lực và lan truyền trầm tích lơ lửng
cửa sông ven biển Hải Phòng.
Kết luận.

CHƢƠNG 1
ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.1 Đối tƣợng và mục tiêu
Đặc điểm lan truyền các chất ô nhiễm khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng liên quan

chặt chẽ đến chế độ thủy động lực, và hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong môi trường nước.
Tìm hiểu liên quan đến vấn đề trên, trong khuôn khổ của một báo cáo Luận văn Thạc sĩ, học viên
lựa chọn đối tượng: trầm tich lơ lửng cho nghiên cứu của mình với sự tác động của các điều kiện
thủy động lực khu vực với hai mục tiêu chính như sau:
- Hiểu được phương pháp ứng dụng mô hình Ecomsed trong việc tính toán vận chuyển
trầm tích lơ lửng
- Mô phỏng quá trính vận chuyển trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng.
1.2 Tiếp cận và lựa chọn phƣơng pháp
Phương pháp tiếp cận hệ thống coi khu vực nghiên cứu như một hệ thống tương đối độc
lập, có dòng vật chất vào, dòng ra và dòng tích tụ. Đối với khu vực cửa sông ven biển Hải
Phòng, dòng vào xuất phát từ mặt cắt (biên) phía trong cửa sông, các điểm nguồn thải dọc bờ
sông, còn dòng ra là phía cửa sông tiếp giáp với biển (biên phía ngoài). Các quá trình trao đổi
chuyển hoá của chất gây ô nhiễm có thể diển ra ở trong khu vực hoặc trên biên và chịu tác động
chi phối của các yếu tố động lực (sóng, dòng chảy sông, thuỷ triều), các yếu tố môi trường (nhiệt
độ, độ mặn) và các yếu tố khác. Trong Luận văn: việc mô hình hóa các quá trình thuỷ động lực,
lan truyền chất ô nhiễm dựa trên cơ sở áp dụng mô hình ECOMSED kết hợp với phương pháp
thu thập và tổng hợp tài liệu: địa hình, đường bờ, khí hậu, khí tượng thủy văn, nguồn thải v.v;
phương pháp điều tra khảo sát; phân tích mẫu tại hiện trường và phòng thí nghiệm phục vụ thiết
lập và chạy mô hình thủy động lực, lan truyền trầm tích lơ lửng hiện trạng (mùa mưa, khô năm
2009) khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng, tiến tới tiến hành đánh giá lượng chất gây ô nhiễm
trầm tích lơ lửng vào môi trường nước của khu vực nghiên cứu.

1.3 Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi khu vực nghiên cứu là toàn bộ vùng cửa sông ven biển Hải Phòng gồm các sông
chính đổ ra biển như Thái Bình, Văn Úc, Lạch Tray, Cấm và Bạch Đằng, vùng biển ven bờ phía
ngoài các cửa sông đó. Các nguồn ô nhiễm vào vùng ven biển sẽ được xác định qua các kết quả
khảo sát 2 mùa trên các mặt cắt gần các cửa sông và các điểm nguồn thải. Vùng tính toán của đề
tài cũng được mở rộng đến khu vực phía đông và đông nam quần đảo Cát Bà. Trong đó chủ yếu
tập trung phân tích kết quả lan truyền trầm tích lơ lửng tại khu vực cửa sông Bạch Đằng, khu vực
cửa Lạch Tray, ảnh hưởng đến khu vực Đồ Sơn, Cát Hải và đảo Cát Bà.

1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
Ngoài nước: Dựa trên những nghiên cứu lý thuyết về trầm tích đáng kể như các công
trình của H.A. Einstein (1950), Krone và Partheniades (1962, 1968), E.W. BijJker (1967, 1971),
Leo C. Van Rijn (1993), J.W. Vander Meer (1990), Richard Soulsby (1997) đã được khái quát
hóa mang tính phương pháp luận, viết thành cẩm nang sử dụng như: Động lực gần bờ và các quá
trình bờ - Lý thuyết, đo đạc và các mô hình dự báo của Horikawa K., 1978, Động lực cát biển:
Sách hướng dẫn cho các ứng dụng thực tiễn, các nguyên lý vận chuyển trầm tích trong sông, cửa
sông hình phễu và biển ven bờ của Richard S., 1997, hay Các nguyên lý vận chuyển trầm tích ở
sông, cửa sông và ven biển của Leo C. Van Rijn, 1993. Ngày nay, vấn đề trên còn được giải
quyêt trên phương diện mô hình. Sự phát triển mô hình một chiều - nghiêng nhiều về tính lý
thuyết. Trong khi đó, sự phát triển của mô hình hai chiều - thường được lấy trung bình theo độ
sâu khi giải quyết các vấn đề trong hệ thống thủy động lực, có lợi thế cho kiểu phân tích các kiểu
hoàn lưu phức tạp và dòng chảy không ổn định. Mô phỏng tốt phải nhắc tới một số mô hình sau:
mô hình Delft3D phát triển bởi Viện Thủy lực Delft; mô hình SED2, CH3D-SED (Chapman,
1996); (Resource Management Associates); mô hình mã nguồn mở đại dương POM (Princeton
Ocean Model) và mô hình ROMS (Regional Ocean Modeling System); mô hình mã nguồn mở
COHERENS (Coupled Hydrodynamical Ecological model for Regional Shelf) bao gồm thủy
động lực và sinh thái (dòng chảy, nhiệt độ, độ muối, sinh vật phù du, quá trình sinh địa hóa,
trầm tích lơ lửng và phát tán vật chất theo công thức của Eulerian và Lagrangian cho vùng thềm
lục địa, được phát triển bởi Luyten P. (1996, 1999); mô hình ECOMSED tính toán vận chuyển
trầm tích (HydroQual, 2003); mô hình IPX-MT (In-Place Pollutant Export-Modified Transport),
mô hình SEDZL (Sediment / Contaminant Transport Model, EPA).
Trong nước:
Đối với khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng, các nghiên cứu liên quan đến vận chuyển,
lan truyền trầm tích cho kết quả khá tốt bao gồm: Mô phỏng quá trình vận chuyển và phân bố
trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng bằng mô hình Delft3D (Đỗ Đình Chiến,

2005); Đánh giá khả năng tích tụ và phân tán các chất ô nhiễm vùng cửa sông ven biển Việt Nam
(Cao Thu Trang, 2007); Nạo vét ở cảng Hải Phòng và một số ảnh hưởng của nó đến môi trường
và hệ sinh thái biển (Bùi Văn Vượng và nnk, 2007); Đánh giá tình trạng ô nhiễm và suy thoái

môi trường khu vực cửa sông Cấm - Bạch Đằng và đề xuất các giải pháp bảo vệ (Trần Đức
Thạnh 2008); Đánh giá sức tải môi trường đảo Cát Bà và đề xuất các giải pháp phát triển bền
vững (Cao Thu Trang, 2009); Thử nghiệm đánh giá sức tải môi trường của sông Bạch Đằng và
đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường, phát triển bền vững (Cao Thu Trang, 2009); Mô hình
vận chuyển trầm tích và biến động địa hình đáy áp dụng cho vùng biển cửa sông cảng Hải Phòng
(Đinh Văn Ưu 2009); Đánh giá lan truyền các chất gây ô nhiễm khu vực cửa sông ven biển Hải
Phòng bằng mô hình toán học (Đỗ Trọng Bình, 2010), Hiện trạng môi trường và xác định các
vấn đề ưu tiên phục vụ quản lý tổng hợp vùng bờ biển Hải Phòng (Trần Đình Lân, 2010); Đánh
giá tác động thủy thạch - động lực của hệ thống đê quai lấn biển phục vụ xây dựng Sân bay quốc
tế tại khu vực ven bờ Tiên Lãng (Nguyễn Đức Cự 2011).
Tuy nhiên, thể hiện rõ được mối tương quan giữa các yếu tố động lực với quá trình vận
chuyển trầm tích phải kể đến các nghiên cứu: Nghiên cứu về thủy động lực, vận chuyển trầm
tích, biến dạng bờ và xói lở bờ đảo Cát Hải (Trần Đức Thạnh, 1998); Nghiên cứu điều kiện địa
chất- thủy động lực- vận chuyển trầm tích xác định nguyên nhân đục nước ở bãi biển Đồ Sơn
(Nguyễn Văn Cư, 1995); Vận chuyển trầm tích và biến đổi địa hình đáy vùng cửa sông ven biển
Hải Phòng (Đinh Văn Ưu, 2009); Nghiên cứu áp dụng mô hình MIKE21 để đánh giá điều kiện
động lực, dự báo vận chuyển trầm tích khu vực cửa Văn Úc và Lạch Huyện (Nguyễn Văn Cư,
2010). Bởi vậy, ngày nay với hệ thống máy tính tính toán song song hiệu năng cao, việc áp dụng
và phát triển các mô hình mã nguồn mở ngày càng trở lên thân thiện và đem lại kết quả hữu hiệu,
ngay cả trong sử dụng cũng như chia sẻ số liệu. Việc áp dụng và tiếp cận phải kể đến các mô
hình nổi tiếng như mô hình POM, ROMS và mô hình ECOMSED.
CHƢƠNG 2
TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
2.1 Đặc điểm hình thái địa hình
Khu vực nghiên cứu nằm trong khoảng tọa độ 20
0
30’39”-21
0
01’15” độ vĩ bắc và
106

0
23’39”-107
0
08’39” độ kinh đông thuộc vùng biển ven bờ tây vịnh Bắc Bộ, phía đông bắc
Việt Nam thuộc thành phố Hải Phòng, nằm ở rìa Đông Bắc của châu thổ sông Hồng. Địa hình
vùng cửa sông ven biển Hải Phòng có độ sâu không lớn, độ dốc nhỏ. Bề mặt đáy biển được cấu
tạo bởi các thành phần hạt mịn, có nhiều lạch sâu vốn là những lòng sông cũ nay dùng làm luồng
lạch ra vào của tàu thuyền (Trần Đức Thạnh, 2001).

Đối với hình thái địa hình ven bờ: thì trường độ sâu ven bờ là một trong những yếu tố
quan trọng ảnh hưởng đến các điều kiện thủy động lực khu vực. Trong Luận văn, học viên đã số
hóa số liệu độ sâu và đường bờ của khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng từ các từ các bản đồ
địa hình UTM VN 2000 tỷ lệ 1:50000 và 1:25 000 do Cục Đo đạc Bản đồ xuấtt bản năm 2005 và
bổ xung thêm một số số liệu độ sâu đo đạc trong những năm gần đây. Đối với hình thái địa hình
hướng ra biển phía ngoài, sử dụng cơ sở dữ liệu Etopo (Noaa-National Oceanic and Atmospheric
Administration) và số liệu địa hình với độ phân dải 0.5 phút Gebco-1/8 (General Bathymetric
Chart of the Ocean) cung cấp bởi Trung tâm tư liệu Hải dương học Vương quốc Anh (British
Oceanographic Data Centre-BODC) được xử lý từ ảnh vệ tinh kết hợp với các số liệu đo sâu.
2.2 Đặc điểm khí hậu, khí tƣợng
2.2.1 Nhiệt độ không khí
Chế độ nhiệt trong vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng rõ rệt của hai hệ thống gió mùa: gió
mùa đông bắc khô lạnh, gió mùa tây nam nóng ẩm. Nhiệt độ không khí trung bình năm dao động
trong khoảng 22,5-23,5
o
C. Mùa hạ nóng, nền nhiệt độ trung bình đạt trên 25
o
C kéo dài từ tháng 5
đến tháng 9, nhiệt độ cao nhất có thể đạt 35
o
C-40

o
C, thường xuất hiện vào tháng 7. Mùa đông
lạnh, nền nhiệt độ hạ xuống dưới 20
o
C kéo dài từ tháng 11 năm trước đến tháng 3 năm sau.
Trong mùa đông, khu vực này chịu ảnh hưởng của các đợt gió mùa đông bắc, nhiệt độ trung bình
18-20
o
C, nhiệt độ thấp nhất có thể xuống dưới 10
o
C.
2.2.2 Bức xạ
Hầu hết các tháng mùa hè có bức xạ trên 10 Kcal /cm
2
, hầu hết các tháng mùa đông 7-8
Kcal/cm
2
. 70% bức xạ ngày tập trung vào 10-15 giờ, cân bằng bức xạ năm 65-70 Kcal/cm
2
. Độ
ẩm trung bình hằng năm trong vùng biến đổi từ 82-84%, ở sâu trong đất liền là trên 85%. Nhìn
chung độ ẩm không khí có xu hướng tăng dần từ bắc xuống nam và từ ngoài khơi vào bờ. Tháng
4 là tháng độ ẩm có giá trị cao nhất khoảng 90-91%. Giá trị độ ẩm nhỏ thường xuất hiện vào các
tháng 10 đến tháng 1 khoảng 73-77%. Đây cũng là thời kỳ mưa phùn ẩm ướt trong năm.
2.2.3 Lƣợng mƣa
Hải phòng nằm trong vùng khí hậu có tính chất nhiệt đới, mùa hạ nóng ẩm mưa nhiều và
mùa đông khô lạnh mưa ít. Tổng lượng mưa cả năm phân bố không đều theo mùa. Lượng mưa
cao nhất rơi vào tháng 8, tháng 9 (có thể đạt tới 235 mm), thấp nhất vào tháng 12, khoảng 16mm
(số liệu thống kê tại trạm Hòn Dáu).
2.2.4 Chế độ gió

Đối với Hải phòng, ngoài 2 hướng gió chính là Đông Nam 18,33% và Đông Bắc 12,70%
thì một vài hướng gió khác cũng xuất hiện với tần xuất đáng kể như gió Nam 12,59% và gió

Đông 9,09%. Điều này có thể giải thích được do Hải phòng là thành phố ven biển nên thường
xuyên có gió Đất-Biển. Gió biển thổi vào đất liền từ 9-10 giờ đến 20-24 giờ, sau nửa đêm gió
thổi từ đất liền ra biển. Chính các hệ thống gió Biển - Đất này là nguyên nhân dẫn đến sự phân
tán các hướng gió ở Hải Phòng hơn so với các thành phố khác. Đây là sự khác biệt rõ nét giữa
chế độ gió vùng ven biển nói chung và Hải phòng nói riêng. Một mặt khác do cạnh biển nên tốc
độ gió ở Hải phòng cũng lớn hơn, đặc biệt là gió Đông Nam. Mùa đông (T11 đến T3 năm sau)
khu vực chịu ảnh hưởng chủ yếu của khối không khí cực đới biến tính được hình thành từ vùng
Siberia (Nga) tràn về phía nam. Hướng gió thịnh hành là đông bắc, bắc và đông, các hướng khác
chiếm tần suất rất nhỏ. Vận tốc gió trung bình đạt 3,2-3,7 m/s. Hàng tháng trung bình có 3-4 đợt
gió mùa đông bắc, kéo dài từ 5-7 ngày, gây ra mưa nhỏ, vận tốc gió những ngày đầu đạt đến cấp
5-6 (tương đương 8-13 m/s), vận tốc gió lớn nhất ở các đảo có thể đạt tới 25-30 m/s, sau đó giảm
dần. Mùa hè (tháng 5 đến tháng 9), khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng của các luồng không khí
nóng và ẩm từ phía tây và nam tràn qua. Hướng gió thịnh hành chủ yếu là đông, đông nam và
nam.
2.3 Đặc điểm thủy văn sông
Khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng chịu tác động trực tiếp từ nguồn cung cấp nước và
trầm tích của 5 sông chính (Bạch Đằng, Cấm, Lạch Tray, Văn Úc và Thái Bình) nằm ở phần hạ
lưu cuối cùng trước khi đổ ra biển của hệ thống sông Thái Bình. Nhìn chung các sông có hướng
chảy chủ yếu là Tây Bắc-Đông Nam, độ uốn khúc lớn, bãi sông rộng, phù sa bồi đắp ngày càng
nhiều, nhất là ở vùng cửa sông, vài đoạn hình thành các doi bãi hay cồn cát. Các sông lớn có cửa
trực tiếp đổ ra biển vừa chịu ảnh hưởng của chế độ dòng chảy thượng nguồn, vừa chịu ảnh
hưởng của chế độ thủy triều vịnh của khu vực. Càng gần cửa sông, lòng sông càng mở rộng, hai
bờ được bồi đắp nhiều. Tuy nhiên, trong thời gian gần đây, một số vùng cửa sông lắng đọng phù
sa có chiều hướng bị thu hẹp, gây khó khăn cho giao thông thủy và thay đổi cấu trúc dòng chảy
sông. Khiến cho nguồn cung cấp nước cho hệ thống sông ngòi Hải Phòng chủ yếu là nước từ
thượng nguồn, nước mưa trên lưu vực. Dòng chảy sông có sự biến đổi rất lớn theo mùa, tương
ứng với mùa mưa và mùa khô có mùa lũ và mùa cạn. Mùa lũ bắt đầu chậm hơn mùa mưa một

tháng (vào tháng 6-10), mùa cạn từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Khi đó lưu lượng nước chiếm
75-85% cả năm, đặc biệt trong 3 tháng 7, 8, 9 lưu lượng nước chiếm 50-70%. Lũ lớn nhất
thường vào tháng 7 hoặc tháng 8, chiếm 20-27%, có khi tới 35% lưu lượng nước cả năm. Các
sông ở phía bắc Bạch Đằng, Cấm, Lạch Tray chịu ảnh hưởng của chế độ lũ từ sông Thái Bình
mạnh hơn, trong khi ở phía nam sông Văn Úc, Thái Bình lại chịu ảnh hưởng chế độ lũ của sông
Hồng. Mùa cạn, lượng nước từ thượng lưu về ít, nguồn nước trong sông chủ yếu do nước ngầm
và thủy triều, lưu lượng nước chiếm 15-20% cả năm. Hàng năm lưu lượng nước nhỏ nhất thường
xuất hiện vào tháng 3. Sông Kinh Thầy (trạm Cửa Cấm) lưu lượng trung bình mùa cạn 115m
3
/s,

lưu lượng kiệt nhất trung bình 47.2m
3
/s, trong đó lưu lượng kiệt nhất là 0.1m
3
/s; sông Văn Úc
(trạm Trung Trang) có lưu lượng trung bình mùa cạn là 193m
3
/s, lưu lượng kiệt nhất trung bình
63.2m
3
/s, lưu lượng nhỏ nhất 52.5m
3
/s; sông Mới (trạm sông Mới) lưu lượng trung bình mùa cạn
là 82.6m
3
/s, lưu lượng kiệt nhất trung bình 53.0m
3
/s, lưu lượng kiệt nhất là 48.2m3/s; sông Thái
Bình (trạm Cống Rỗ) lưu lượng trung bình mùa cạn là 16.4m

3
/s, lưu lượng kiệt nhất trung bình
đạt 1.1m
3
/s, lưu lượng kiệt nhất xấp xỉ bằng 0. Tham khảo các kết quả khảo sát liên quan
gần đây cho thấy sông Văn Úc và sông Cấm vẫn chiếm tỷ lệ khá lớn, trên 80% trong việc cung
cấp lượng nước ngọt cho vùng cửa sông ven biển Hải Phòng.
2.4 Đặc điểm hải văn cửa sông ven biển
Đặc trưng thủy triều: thủy triều vùng ven biển và đảo Hải Phòng là nhật triều thuần nhất
với biên độ dao động lớn. Thông thường trong ngày xuất hiện 1 đỉnh triều (nước lớn) và một
chân triều (nước ròng). Trung bình trong một tháng có 2 kỳ triều cường (spring tide), mỗi chu kỳ
kéo dài 11-13 ngày với biên độ dao động mực nước từ 2,0-4,0 m. Trong kỳ triều kém (neap tide)
tính chất nhật triều giảm đi rõ rệt, tính chất bán nhật triều tăng lên: trong ngày xuất hiện 2 đỉnh
triều (cao, thấp). Xu thế biến thiên mực nước trên các địa điểm của vùng biển Hải Phòng khá
giống nhau; thời gian triều rút lớn hơn triều dâng trung bình ở Hòn Dáu và mũi Đồ Sơn là
2giờ16’, Bạch Long Vĩ - 1giờ43’, cửa Nam Triệu - 1giờ15’, cảng Hải Phòng - 1giờ 05’. Hằng
năm thủy triều có biên độ lớn vào các tháng 5, 6, 7 và 10, 11, 12, biên độ nhỏ vào các tháng 3, 4
và 8, 9. Mùa đông triều thấp vào ban ngày, mùa hè triều thấp vào ban đêm.
Đặc điểm về dòng chảy: Dòng chảy ven bờ khu vực là dòng tổng hợp, có các thành phần
dòng chảy triều, gió và sóng. Trong đó, dòng chảy triều và thành phần nhật triều có vai trò quyết
định. Dòng nhật triều có độ lớn áp đảo gấp 5-20 lần dòng bán nhật và lớn hơn nhiều lần dòng 1/4
ngày. Vì vậy, dòng chảy có tính thuận nghịch và phụ thuộc nhiều vào địa hình bờ, định hướng
theo luồng lạch, cửa sông hoặc song song với đường bờ. Dòng chảy chủ yếu do dòng triều, mạnh
vào các tháng 6, 7, 12 và 1, yếu vào các tháng 3, 4, 8 và 9 trong năm.
Đặc điểm về sóng biển: Do ảnh hưởng của địa hình và hướng bờ, sóng biển khu vực Cát
Bà nói chung không lớn, trừ vào những dịp đặc biệt có sóng bão. Trên toàn vùng ven biển, chủ
yếu các sóng hướng bắc, đông bắc thống trị vào mùa đông, còn các sóng hướng đông, đông nam
và nam thống trị vào mùa hè. Phân tích tính toán với chuỗi số liệu quan trắc sóng tại Hòn Dấu
trong giai đoạn 2000-2011 cho thấy hướng sóng thịnh hành chủ yếu là hướng đông E với tân suất
xuất hiện 25%, hướng bắc N với tần suất xuất hiện 35%, hướng đông nam SE với tần suất 15%,

hướng đông bắc 4,5%, hướng nam S 4,5%. Tuy nhiên, sóng hướng bắc chủ yếu dưới 0.2 mét,
trong khi đó theo hướng sóng đông, đông nam lại đa số dao động trong khoảng 0.2-1.0 mét.
Trong đó sóng lớn hơn 1.0 mét chiếm khoảng 13%.

Đặc điểm nhiệt độ nước: Nhiệt độ nước trung bình tháng khu vực nằm trong khoảng
19
o
C đến 31
o
C. Sự biến đổi nhiệt độ nước được thể hiện qua số liệu trung bình tháng từ năm
1993 kéo dài đến năm 2007. Biến trình nhiệt tuân theo quá trình nhiệt nước, đạt các giá trị lớn
rơi vào các: tháng 6 (30.1
o
C), tháng 7 (30
o
C ), tháng 8 (30
o
C). Thấp hơn vào các tháng cuối năm
và đầu năm: tháng 1 (19.4
o
C), tháng 2 (19.4
o
C), tháng 12 (21.2
o
C).
2.5 Đặc điểm môi trƣờng trầm tích trong khu vực
Trầm tích tầng mặt:
Thời kỳ mùa hè: tồn tại có 5 loại chính, với cấp độ hạt thay đổi từ 0.0011 mm, trong đó
hàm lượng cấp hạt 10.5 mm chiếm dưới 5%, cấp hạt từ 0.250.01 mm chiếm 5070%, cấp hạt
nhỏ hơn 0.01 mm chiếm từ 1040%. Các giá trị của đường kính trung bình (M

d
), hệ số chọn lọc
(S
0
), hệ số độ lệch (S
K
), hàm lượng phần trăm cấp hạt (%) thường thay đổi theo từng loại trầm
tích và có mối quan hệ với chế độ động lực, địa hình khá đặc trưng.
Thời kỳ mùa đông: cấp độ hạt thay đổi từ 0.001 mm đến 1 mm, trong đó hàm lượng cấp
hạt 10.5 mm chiếm dưới 10%, cấp hạt từ 0.250.01 mm chiếm 500%, cấp hạt nhỏ hơn 0.01
mm chiếm từ 1040%. Các giá trị của đường kính trung bình (M
d
), hệ số chọn lọc (S
0
), hệ số độ
lệch (S
K
), hàm lượng phần trăm cấp hạt (%) có mối quan hệ với nhau khá phức tạp. Tổng hợp
đặc điểm cấp hạt trầm tích tầng mặt cho trong bảng 5.
Trầm tích lơ lửng: trong nước ven bờ chủ yếu do sông cung cấp, ngoài ra còn do sóng
khuấy đục. Nước ở các cửa sông từ cửa Thái Bình, Văn Úc đến cửa Cấm, Bạch Đằng, trầm tích
lơ lửng có hàm lượng trung bình 300500 g/m
3
vào mùa mưa, 50100 g/m
3
vào mùa khô. Hàm
lượng trầm tích lơ lửng của các cửa sông đưa ra đạt giá trị cao nhất vào lúc mực nước thấp trung
bình từ 1.51.86 m (so với 0 m Hải đồ). Khi triều cường, trầm tích lơ lửng các cửa sông đưa ra
biển đã bị trung hoà điện tích hạt keo được dòng triều đưa trở lại vùng ven bờ biển Hải Phòng,
bồi tụ cho trầm tích bãi triều. Trung bình hàm lượng trầm tích lơ lửng của nước ven bờ biển vào

lúc triều cường mùa mưa là 70100 g/m
3
, mùa kiệt là 2050 g/m
3
. Hàm lượng trầm tích lơ lửng
nước ven bờ các cửa sông Văn Úc, Thái Bình cao gấp hai, ba lần cửa Bạch Đằng. Nhìn chung,
trầm tích lơ lửng từ cửa sông đưa ra khá cao, nhờ thuỷ triều trầm tích lơ lửng được ngưng keo,
bồi tụ duy trì, mở rộng diện tích bãi triều (Nguyễn Văn Cư, 2008 [2]).
CHƢƠNG 3
MÔ HÌNH ECOMSED ĐỐI VỚI BÀI TOÁN MÔ PHỎNG LAN TRUYỀN TRẦM TÍCH
LƠ LỬNG


3.1 Mô hình ECOMSED
Mô hình ECOMSED được phát triển từ những năm 1980 với tên gọi là ECOM đối với
phần tính toán thủy lực - một trong các mô hình thủy động lực áp dụng cho vùng cửa sông, vũng
vịnh và vùng ven bờ. Ngày nay ECOMSED là một mô hình thủy động lực và vận chuyển trầm
tích 3 chiều, được xây dựng trên mã nguồn FORTRAN. Lưới tính theo phương ngang có thể là
lưới chữ nhật hoặc lưới cong. Theo phương thẳng đứng, mô hình sử dụng lưới cong sigma.
Trong đó modun vận chuyển trầm tích được xây dựng dựa trên các kết quả nghiên cứu và thực
nghiệm của Van Rijn (1984).

Sơ đồ khối mô hình ECOMSED

3.2 Cơ sở hình thành mô hình ECOMSED
Mô tả thủy động lực: ECOM được mô tả như là một mô hình thủy động lực ba chiều, phụ
thuộc vào thời gian được phát triển bởi Blumberg (1980) và Mellor (1987). Nó là một thành
phần trong mô hình ECOMSED với một lịch sử lâu dài sau những ứng dụng thành công đối với
khu vực ven biển, vùng nước cửa sông và đại dương. Hệ phương trình thủy động lực mô tả trong
ECOM dựa trên phương trình chuyển động và phương trình bảo toàn nhiệt muối khi chấp nhận

hai phép xấp xỉ: xấp xỉ thủy tính và xấp xỉ boussinesq (Bryan, 1969) kết hợp với phương trình
đóng kín rối dựa trên lý thuyết của Mellor và Yamaha (1974). Trong đó, các hệ số khuyếch tán
bình lưu được xác định theo đề nghị của Smagorinsky (1963) còn thành phần nhớt thẳng đứng
được xác định theo Mellor và Yamaha năm 1982 [9,10].
Mô tả sóng: Dự đoán về động lực sóng được quyết định bởi mô hình GLERL trong một
hệ thống tọa độ cong trực giao do Donelan phát triển năm 1977 và sửa đổi bởi Schwab năm
1984. Đây là một loại mô hình tham số dựa trên phương pháp bảo tồn động lượng áp dụng cho
sóng nước sâu (khi đó tỷ lệ độ sâu tới chiều dài sóng lớn hơn 0.5). Hệ phương trình chủ đạo mô
tả sự cân bằng động lượng địa phương hơn là việc vận chuyển năng lượng. Mô tả động lượng
đầu vào cho việc tính sóng bởi đà sóng phụ thuộc vào chiều cao sóng và tốc độ khác biệt giữa
sóng và gió. Một tính năng quan trọng trong tương lai của mô hình này là cung cấp một trường
sóng ngay tại thời điểm phía sau gây ra khi có sự thay đổi nhanh chóng thành phần gió (Schwab,
1984). Mô hình này xác định bước thời gian tính toán của nó tự động dựa trên sức gió tối đa cho
mỗi giờ. Đưa ra các kết quả về việc mô tả độ sâu ven biển và một mảng hai chiều theo thời gian
phụ thuộc vào trường gió, dự báo chiều cao sóng có ý nghĩa, chu kỳ sóng và hướng sóng [9].
Mô hình GLERL đã đưa ra các dự đoán chiều cao sóng có nghĩa và cho thấy một phản
ứng tốt với một cơn gió mạnh từ biến. Như vậy, hiện tại đã có một số cải tiến so với GLERL ban
đầu. Thứ nhất, mô hình sóng được chuyển thành một hệ thống phối hợp cong tận dụng lợi thế
mạng lưới cong trực giao từ mô hình thủy động lực ECOM. Sau đó kết hợp với hiệu ứng ma sát
trên làn sóng khi nó di chuyển vào vùng nước nông. Trong đó, mô phỏng sóng dựa trên giả định
năng lượng tiềm năng và động năng có giá trị như nhau, sử dụng sóng tuyến tính với vận tốc
nhóm bằng một nửa tốc độ pha trong vùng nước sâu.
Mô tả trầm tích:
Tthành phần SED là một phần trong việc mô tả vận chuyển trầm tích ba chiều (3D) được
phát triển bởi HydroQual. Nó mô phỏng thực tế các quá trình trầm tích ngưng keo, kết bông và
không kết bông trong một loạt các hệ thống thuỷ vực trong hồ, trong sông, vùng cửa sông, vũng
vịnh ven biển. Vào giữa những năm 1990, những khái niệm như tái lơ lửng trầm kết keo, lắng
đọng và kết tủa của Lick (1984) đã được đưa vào trong mô hình ECOM để thành lập ra mô hình
ECOMSED. Chỉ trong khoảng thời gian vài năm sau, mô hình ECOMSED đã có nhiều thay đổi

đáng kể. Nổi cộm lên là một số vấn đề như: xây dựng các điều kiện biên mở tổng quát, mô tả
chất đánh dấu, mô phỏng ứng suất trượt tại đáy tốt hơn thông qua một mô hình con trong lớp
biên đáy vật lý, tính đến các tương tác giữa sóng gió bề mặt, mô phỏng quá trình vận chuyển
trầm tích không kết keo và hòa tan và ràng buộc khả năng đánh dấu. Mở ra khả năng ứng dụng
mô hình ECOMSED trong hoạt động nghiên cứu vận chuyển bùn cát tại nhiều khu vực như:
sông Pawtuxet ở Rhode Island (Ziegler 1994), hồ chứa Watts Bar tại Tennessee (Nisbet, 1995),

vịnh Lavaca ở Texas (HydroQual 1998), vịnh Tannery ở Michigan (Cannelton Industries, 1998)
và vịnh Green ở Wisconsin (Shrestha và cộng sự, 2000). Tiếp đến, thành phần SED ngày nay đã
được cấu hình để chạy kết hợp với mô hình thủy động lực học và mô hình sóng (nếu mô tả bao
gồm sóng). Mô hình SED sử dụng cấu trúc lưới và phạm vi miền tính từ mô hình thủy động lực
học ECOM. Quá trình động lực trầm tích vốn có trong mô hình bao gồm quá trình tái lơ lửng
trầm tích, vận chuyển và lắng đọng trầm tích kết keo (kết dính) và không kết keo (không kết
dính). Trầm tích kết keo, như đã đề cập ở đây, đại diện cho các lớp trầm tích hạt mịn và chất thải
với kích thước đường kính hạt nhỏ hơn 75m (kiểu loại như đất sét và phù sa). Trong khi lớp
trầm tích không kết keo lại là những thô hạt với kích thước đường kính từ 75m đến 500m
(kiểu loại cát mịn và cát trung). Cát không mịn và sỏi thô với kích thước đường kính hạt lớn hơn
500m như vận chuyển tại đáy sẽ không được xem xét trong mô hình ECOMSED bởi vì các
trầm tích hạt thô thông thường bao gồm một phần nhỏ tại đáy trong hệ thống cửa sông và trên đại
dương. Sự ảnh hưởng của thành phàn này là không đáng kể đối với kết quả đầu ra của mô hình.
Cả hai quá trình tái lơ lửng và cơ chế lắng đọng phụ thuộc vào ứng suất trượt tại lớp tương tác
giữa nước và trầm tích. Quá trình tính toán ứng suất trượt phía dưới là một phần không thể tách
rời của quá trình mô phỏng vận chuyển trầm tích.
3.3 Mô hình thủy động lực
Các phương trình chuyển động:
W
0V
Z

  



1
W
Mx
o
U U P U
V U fV K F
t z x z z

    

       

    


1
W
My
o
U V P V
V V fU K F
t z y z z

    

       

    



P
g
z





''
( , , , ) ( , , , )
o
atn o
z
P x y z t P g g x y z t dz
  
  


Phương trình bảo toàn nhiệt, mặn:
W
H
V K F
t z z z

  

   


    

   



W
HS
S S S
V S K F
t z z z
   

    

   


( , )S
  


Khép kín rối (Mellor và Yamaha, 1974):
22
2 2 2 2
2
1
2
W2
q M H q

o
q q q U V g q q
V q K K K F
t z z z z z z B l



       
   
        


   

      
   


 
 
   
2 2 2
22
2
1
3
1
1
W
qM

Hl
o
q l q l q l
UV
V q l K lE K
t z z z z z
lE g
qq
K W F
zB


  

  
   

     

   


     
   



  



2
2
1
l
WE
L







Trong đó: q
2
/2 động năng rối.
l - chiều ngang quy mô rối
3.4 Mô hình sóng
Phương trình bảo toàn động lượng [9,10]
   
1 1 1 2
11
21
1 2 1 2
1
w
w
h T hT
M

t h h
   


  




  

  


   
1 2 2 2
22
21
1 2 1 2
1
w
w
h T hT
M
t h h
   


  





  

  


Hai thành phần động lượng
 
 
1
00
,
cos
Ff
M g d df
Cf








 
 
2
00

,
sin
Ff
M g d df
Cf








Các thành phần thông lượng động lượng sóng:

 
11
2
00
, cos
2
g
T F f d df


  




 
1 2 2 1
00
, sin cos
2
g
T T F f d df

   
   




 
22
2
00
, sin
2
g
T F f d df


  




   

2
0
2
( , ) cosF f E f
  



3.5 Mô hình lan truyền trầm tích lơ lửng
Phương trình vận chuyển trầm tích:
 
,s k k
k k k k k k
H H H
W W C
C UC VC C C C
A A A
t x y z x x y y z z

     

  
   
     

   
         
   

Trong

đó: k = 1, k = 2 đặc trưng cho 2 loại vật chất: đối với kết dính (d50<75μm) và không kết dính
(75μm<d50<500 μm).
C
k
là nồng độ vật chất loại k; A
H
, K
H
là hệ số khuyếch tán ngang và nhớt rối [9,10,11].
3.6 Tiêu chuẩn ổn định của mô hình
Trong mô hình ECOMSED, độ phân giải được làm trơn xác định bởi công thức sau (Asselin,
1972):
 
11
2
2
n n n n n
ss
F F F F F


   

1/2
22
1 1 1
t
t
C
xy



  




 
1/2
max
2
t
C gH U

1/2
22
1 1 1
T
T
C
xy


  




C
T

= 2C + Umax
Với  vận tốc góc của trái đất và  là vĩ độ.
3.7 Hiệu chỉnh mô hình và phân tích số liệu
Hiệu chỉnh, đánh giá độ chính xác của mô hình là công việc cần thiết và quan trọng trong
việc áp dụng mô hình toán của khu vực. Kết quả đầu ra của mô hình sẽ được so sánh với số liệu
quan trắc để đánh giá sự sai khác giữa tính toán và thực tế. Đây là một trong những chỉ tiêu quan
trọng để đánh giá độ tin cậy của mô hình. Trong báo cáo, hiệu chỉnh mô hình có sử dụng kết hợp
các phương pháp đánh giá sai số sau:

Sai số trung bình ME (Mean Error) hay BIAS
 
1
1
N
ii
i
ME BIAS F O
N


  



(72)



N
i

i
N
i
i
O
N
F
N
OFME
11
11
(73)
Sai số trung bình tuyệt đối MAE (Mean Absolute Error)



N
i
ii
OF
N
MAE
1
1
(74)
Sai số căn phương trung bình bình phương RMSE - Root Mean Square Error
 
2
1
N

ii
i
FO
RMSE
N




(75)
3.8 Triển khai mô hình thủy động lực và sóng
Thông tin phần thiết lập Thủy động lực:
- Hướng mô hình: trục OX hợp với hướng Bắc một góc 90
0
, trục OY trùng với hướng Bắc.
Diện tích miền tích: khoảng 48km theo chiều đông bắc - tây nam và 53km theo chiều tây
bắc- đông nam, với diện tích mặt nước khoảng 1624km
2

- Phân lớp và lưới: hai lớp (mặt + đáy), sử dụng lưới cong trực giao. Số điểm tính:
297x485 điểm tính. Kích thước ô lưới: biến đổi từ 25.4m đến 318.5m
- Địa hình: khu cửa sông ven biển UTM-VN 2000 tỷ lệ 1:50000 và 1:25000 Cục Bản đồ
(2005), bổ xung các số liệu đo sâu đã hiệu chỉnh của các Đề tài, Dự án của Viện Tài
nguyên và Môi trường biển; khu vực phía biển tham khảo từ GEBCO-1/8.
- Số liệu gió: 3/2009; 8/2009 tần xuất 6h/lần (theo các obs quan trắc: 1h, 7h, 13h, 19h) tại
Hòn Dấu.
- Thủy triều: biên gần bờ O
1
, K
1

, M
2
, S
2
tính toán từ số liệu thu thập (IMER); biên biển O
1
,
K
1
, M
2
, S
2.

- Biên lỏng: Mực nước thực đo tại Do Nghi trên sông Bạch Đằng và Quang Phục trên sông
Văn Úc, Hòn Gai.
- Lưu lượng: lưu lượng thực đo trên sông sông Cấm (tần xuất đo 1h/lần), các cửa sông
khác lấy giá trị lưu lượng trung bình theo mùa.

- Nhiệt Muối: khu vực vùng cửa sông sử dụng số liệu tham khảo đặc trưng trung bình
tháng (IMER, HMDC).
- Sóng: tham khảo số liệu quan trắc tại Hòn Dấu theo giờ 7h, 13h, 19h, sử dụng kiểu ma
sát đáy qua phổ Jonswap.
- Thông số nhám Nikuradse K
n
=0,002
- Thời gian tính toán: mùa khô 3/2009 ; mùa mưa 8/2009
- Bước thời gian: 1 phút
Hiệu chỉnh và kiểm nghiệm các kết quả của mô hình:
- Số liệu hiệu chỉnh: sử dụng số liệu mực nước Hòn Dấu, tần xuất 1 giờ/lần năm 2009

(MHDC)
- Số liệu hải văn: dòng chảy 3/2009; 8/2009 thuộc Đề tài: ĐT500 cấp TP. Hải Phòng
(IMER, 2009) và Đề tài: Công trình hồ chứa thượng nguồn đến diễn biến hình thái và tài
nguyên môi trường vùng cửa sông ven biển Đồng bằng Bắc Bộ (IMER, 2009-2011).
- Ngày lấy số liệu hiệu chỉnh: 30/8/2009 tại trạm B
3
và ngày 18-19/3/2009 tại trạm B
2

(ĐT500)
Để đánh giá và hiệu chỉnh cho mô hình thuỷ động lực khu vực của sông ven biển Hải
Phòng, chúng tôi đã sử dụng kết quả tính toán mực nước của mô hình tại Hòn Dáu so sánh với
mực nước trong Bảng thủy triều trong tháng 8 và tháng 3 (năm 2009).
Sau lần hiệu chỉnh cuối, các kết quả so sánh được đưa ra trên các hình 36 và hình 37 với
các hệ số tương quan tương ứng lần lượt là 0.98141 (8/2012) và 0.97148 (3/2012). Trong tháng
8: sai số căn phương trung bình bình phương RMSE = 0.14139 và sai số MAE = 0.13769 là gần
nhau, như vậy kết quả tính toán từ mô hình thủy động lực là chấp nhận được. Phân tích qua sai
số BIAS (ME) = -0.0101 mang giá trị âm, cho thấy xu thế trung bình các giá trị mực nước tính
toán từ mô hình thấp hơn các giá trị quan trắc tại trạm Hòn Dấu.
Trong tháng 3: hệ số tương quan Rvalue = 0.97148 gần 1 lên thể hiện khá tốt mối tương
quan giữa mực nước tính toán từ mô hình khi so sánh với mực nước quan trắc tại Hòn Dấu. Sai
số căn phương trung bình bình phương RMSE = 0.15897 và sai số MAE = 0.15172 gần nhau chỉ
ra phương sai nhỏ, do đó đây là kết quả chấp nhận được trong mô hình thủy lực. Mặt khác sai số
BIAS (ME) = 0.15471 dương, trái với xu thế phân tích trong tháng 8, xu thế này cho thấy trung
bình các giá trị mực nước tính toán từ mô hình cao hơn các giá trị quan trắc tại Hòn Dấu.
3.9 Triển khai mô hình lan truyển trầm tích

Mô hình vận chuyển và lan truyền trầm tích lơ lửng được xây dựng trên cơ sở các kết quả
tính toán từ mô hình thuỷ động lực. Thông tin thiết lập tính trầm tích: hàm lượng TTS tại sông
Cấm và Văn Úc sử dụng chuỗi trung bình ngày, các sông còn lại dung đặc trưng trung bình. Tiêu

chuẩn ứng suất cho quá trình xói của trầm tích: 2,7 dyn/cm
2
. Tiêu chuẩn ứng suất cho quá trình
bồi của trầm tích: 1,4 dyn/cm
2
. Hiệu chỉnh và kiểm nghiệm các kết quả của mô hình: sử dụng số
liệu đo đạc TSS vào các đợt 18-19/3/2009 và 30/8/2009.
CHƢƠNG 4
TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN TRẦM TÍCH LƠ LỬNG KHU
VỰC CỬA SÔNG VEN BIỂN HẢI PHÒNG

4.1 Kết quả mô phỏng trƣờng thủy động lực
Mùa mưa - pha triêu lên: Trường dòng chảy vùng cửa sông ven biển Hải Phòng là tổng
hợp của các thành phần dòng triều, dòng chảy gió và dòng chảy do khối nước ngọt từ sông đưa
ra. Trong đó, dòng triều tuần hoàn có vai trò quan trọng quyết định đến tính chất chung của dòng
chảy tổng hợp. Tuy nhiên sự biến đổi theo mùa của trường gió và lưu lượng sông gây ra sự biến
đổi mùa của trường dòng chảy trong khu vực nghiên cứu. Vào mùa mưa do lưu lượng nước sông
lớn nên dù pha triều lên, dòng chảy từ biển hưởng vào phía các cửa sông cũng không có vận tốc
lớn. Trong pha triều này, hướng dòng chảy chủ yếu là nam - đông nam với giá trị vận tốc biến
đổi từ 0.21m/s đến 0.65m/s. Ở khu vực cửa sông Văn Úc, nơi lưu lượng nước từ sông lớn nhất
trong các sông đưa ra vùng ven biển Hải Phòng thì hầu như không có dòng chảy ngược từ biển
vào, dòng triều và dòng chảy lũ có hướng ngược nhau bị triệt tiêu dần và gây ra hiện tượng nước
ứ dồn trong đoạn cửa sông, xuất hiện nhiều vùng nước quẩn giữa hệ thống val bãi bồi ngầm, giữa
các cồn và luồng lạch phụ ở cửa sông đưa đến hiện tượng lắng đọng trầm tích. So sánh trường
dòng chảy ở tầng mặt và đáy ở khu vực cửa sông Văn Úc ta thấy rõ ràng ảnh hưởng của dòng
chảy sông khá lớn ở lớp nước tầng mặt trong khi ở tầng đáy khối nước mặn đi sâu vào lục địa
hơn. Mùa mưa - gần nước lớn: Ảnh hưởng của các khối nước từ biển mạnh dần lên từ pha triều
lên đến thời điểm nước lớn (khi phạm vi ảnh hưởng của nước biển là lớn nhất). Ở thời điểm nước
lớn, hướng dòng chảy ở khu vực ven biển Hải Phòng phân tán mạnh mẽ với giá trị vận tốc khá
nhỏ, đặc biệt là vùng nước giữa Hòn Dáu, Cát Bà và Cát Hải. Cũng tại khu vực cửa Văn Úc do

dòng chảy sông vẫn khá mạnh khi mực nước dâng lớn nhất nên dòng chảy ở tầng mặt vào thời
điểm đó vẫn có giá trị tương đối lớn và có hướng chảy ra phía ngoài - hướng nam - đông nam và
tây nam.
Mùa mưa - pha triều xuống: Sự kết hợp giữa dòng chảy sông và dòng triều được thể hiện
rõ nét vào pha triều xuống tạo ra dòng chảy tổng hợp với vận tốc khá lớn so với các pha triều

khác. Hướng dòng chảy định hướng theo hướng của các các của sông ra phía biển, và chủ yếu là
hướng đông nam, tây nam và nam. Giá trị vận tốc dòng chảy biến đổi trong khoảng từ 0.2-
0.8m/s. Một số nơi do lòng dẫn hẹp như khu cửa Lạch Huyện, cửa Nam Triệu vận tốc dòng chảy
tầng mặt có thể đạt đến giá trị 0.8-1.0m/s. Trường dòng chảy trong pha triều này có hướng tương
đối đồng nhất giữa tầng mặt và đáy do sự đồng hướng chảy của dòng chảy sông và dòng triều.
Đặc điểm nổi bật ở cửa sông Văn Úc là bị chi phối mạnh mẽ bởi dòng chảy lũ từ trong sông.
Thành phần này có mặt và chiếm hầu như toàn bộ luồng lạch chính và một phần biển nông trước
"ngưỡng" cửa sông. Tốc độ dòng chảy lũ rất cao, lấn át dòng triều vốn tồn tại không phụ thuộc
vào chế độ mùa. Nước lũ chảy mạnh, đẩy khối nước mặn về phía trước đỉnh bar. Tốc độ dòng
chảy tổng hợp ở lòng dẫn cửa sông đặc biệt mạnh khi triều rút xuống thấp, có thể đạt và vượt tốc
độ 1m/s. Do độ dốc mặt nước trong sông lớn khi triều thấp và nước chảy trong lòng dẫn có thiết
diện nhỏ hẹp gây hiện tượng xói sâu lòng dẫn ở ngưỡng cửa sông, phá vỡ các bar chắn cửa sông.
Mùa mưa - nước ròng: Ở thời điểm nước ròng, khối nước từ sông có điều kiện phát triển ạnh mẽ
ra phía biển, tuy nhiên do giới hạn vốn có của lưu lượng nước sông nên dòng chảy có hướng ra
phía biển chỉ tồn tại trong phạm vi khoảng 10-20km từ bờ ra phía ngoài. Điều này cũng có thể
ảnh hưởng đến giới hạn phát tán vật chất từ lục địa ra vùng ven biển do thời điểm nước ròng chỉ
tồn tại trong thời gian khoảng 1-2 giờ và sau đó lại xuất hiện sự di chuyển của khối nước biển
hướng vào lục địa. Vận tốc của trường dòng chảy ở vùng ven biển Hải Phòng trong trường hợp
này chỉ biến đổi trong khoảng 0.1m/s đến 0.4m/s và có xu hướng giảm dần từ bờ ra phía ngoài.
So sánh trường dòng chảy tầng mặt và đáy ta thấy có sự khác biệt rõ rệt: trong khi vận tốc dòng
chảy tầng mặt lớn hơn nhiều so với tầng đáy và hướng ra phía ngoài thì dòng chảy tầng đáy khá
nhỏ và phân tán về hướng, điều này cho thấy khối nước sông đi ra biển chủ yếu trên tầng mặt và
xâm nhập vào khối nước biển từ lớp nước trên. Các trường hợp ở trên ta đều thấy xu hướng dịch
chuyển về phía nam và tây nam bán đảo Đồ Sơn của các khối nước trong các trạng thái biến đổi

khác nhau của pha triều (trừ pha triều lên). Nguyên nhân của hiện tượng này có thể là do sự dồn
ép của các khối nước trong khi sự trao đổi nước nên phía bắc rất hạn chế do địa hình phía nam
quần đảo Cát Bà khá nông. Sang mùa khô, dòng chảy chung có nét khác biệt lớn so với bức tranh
dòng chảy mùa hè, trước hết là ảnh hưởng của dòng chảy sông ngòi giảm xuống thấp và quá
trình chuyển đổi hướng thịnh hành cũng như sóng gió ven bờ. Đoạn cửa sông dòng triều thống trị
và chi phối đều đặn, mặc dù vẫn còn tàn dư của của dòng lũ muộn vào đầu mùa đông.
Tuy nhiên ảnh hưởng này càng giảm dần về giữa và cuối mùa đông. Hàng ngày nước
chảy vào trong sông và rút ra ngoài biển đều đặn theo chu kỳ triều với khoảng thời gian chảy vào
và chảy ra như nhau. Tốc độ dòng chảy cao vào những ngày triều cường. Tại lạch giữa mỏm Đồ
Sơn và Hòn Dáu dòng chảy khi triều rút có hướng chảy từ ĐB xuống TN với cường độ mạnh
khoảng 0.8m/s và khi triều lên đạt khoảng 0.6 m/s.

Mùa khô - cuối pha triều lên: Vào màu khô, sự biến đổi của trường dòng chảy theo thời
gian ở vùng cửa sông ven biển cơ bản cũng giống như trong mùa mưa. Tuy nhiên có sự biến đổi
mùa của trường gió và suy giảm đáng kể lưu lượng nước từ các sông đưa ra cũng đã tạo ra sự
khác biệt tương đối của trường dòng chảy so với mùa mưa. Ở thời kỳ cuối pha triều lên và nước
lớn, vận tốc dòng chảy khá nhỏ, sự ảnh hưởng của khối nước sông vào thời điểm này rất hạn chế
nên khối nước biển xâm nhập sâu hơn vào phía trong các cửa sông. Thời gian chuyển pha giữa
nước lớn và thời điểm triều xuống khá nhỏ, trong khoảng 2 giờ. Đáng chú ý là trong thời điểm
nước lớn trường dòng chảy ở vừng của sông ven biển khá đồng nhất về hướng giữa các lớp nước
tầng mặt và đáy. Mùa khô - pha triều xuống: Vào mùa khô khi lưu lượng nước sông đưa ra giảm
đáng kể thì trong pha triều xuống sự kết hợp cộng hưởng giữa dòng chảy sông và dòng triều
không còn mạnh như vào thời điểm này của mùa mưa. Điều này thể hiện rất rõ nét ở các cửa
sông. Sự suy giảm của dòng chảy sông thể hiện trên trường thủy động lực vào pha triều xuống sẽ
có tác động làm giảm khả năng phát tán vật chất từ lục địa ra vùng ven biển.
Mùa khô - nước ròng: Trong thời điểm nước ròng của mùa khô, trường dòng chảy khu
vực ven biển Hải Phòng có vận tốc khá nhỏ và phân tán mạnh về hướng chảy. Cũng do tải lượng
nước của các sông nhỏ nên thời gian dừng chảy vào thời điểm nước ròng ngắn hơn, trường dòng
chảy nhanh chóng chuyển trạng thái từ dừng chảy thành chảy lên. Mùa khô - triều lên: dòng chảy
trong pha triều lên vào mùa khô cho thấy sự ảnh hưởng sâu hơn vào lục địa của các khối nước

biển, đặc biệt là khu vực cửa Văn Úc và Bạch Đằng. Hướng dòng chảy ở vùng phía ngoài các
cửa sông khá đồng nhất và định hướng về phía trong các sông. Cũng giống như vào mùa mưa,
trong mùa khô xu hướng di chuyển của các khối nước ở khu vực nghiên cứu vẫn là về phía nam
và tây nam bán đảo Đồ Sơn nhiều hơn. Mặc dù tải lượng nước từ sông đưa ra trong mùa khô
giảm mạnh nhưng sự tăng cường của dòng chảy tầng mặt do gió đông bắc làm cho xu hướng này
trong mùa khô rõ rệt hơn mùa mưa. Trong đó, đáng chú ý là sự biến đổi mạnh theo mùa của
trường dòng chảy ở cửa sông vùng ven biển Hải Phòng do lưu lượng nước sông và chế độ gió,
cho thấy khả năng phát tán, vận chuyển chất ô nhiễm có thể cũng sẽ biến đổi mạnh theo mùa.
Ảnh hưởng của dao động mực nước có thể làm tăng cường phát tán vật chất từ lục địa ra phía
ngoài vùng ven biển Hải Phòng nhưng cũng làm hạn chế hay mang vật chất trờ lại vùng cửa sông
trong pha triều lên, có thể xuất hiện các vùng front - nơi tập trung của các chất gây ô nhiễm từ
lục địa đưa ra và biển đưa vào. Sự dịch chuyển của các khối nước về phía nam-tây nam có thể
cho thấy sự di chuyển của các chất gây ô nhiễm về phía nam vùng cửa sông ven biển Hải Phòng
nhiều hơn về phía bắc và đông bắc. Mặc dù vẫn còn một số hạn chế nhưng các kết mô phỏng
thuỷ động lực từ mô hình Ecomsed cho khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng đủ tin cậy và là cơ
sở trong việc thiết lập các mô phỏng và dự báo lan truyền chất gây ô nhiễm của khu vực. Nhận
thấy Ecomsed là mô hình 3 chiều về thuỷ động lực, lan truyền chất ô nhiễm và các quá trình liên
quan đến vận chuyển trầm tích, có thể áp dụng rộng rãi cho những vùng cửa sông ven biển, đặc

biệt kể cả những vùng có chế độ động lực phức tạp như vùng cửa sông ven biển Hải Phòng. Tuy
nhiên chưa có điều kiện đi sâu vào đánh giá và so sánh vai trò của các thành phần dòng chảy
khác nhau như dòng chảy gió, dòng nhiệt muối, dòng chảy do nước sông đưa ra đối với dòng
chảy tổng hợp và sự vận chuyển vật chất ở khu vực này. Đây cũng là một hạn chế cần được khắc
phục trong thời gian tới.
4.2 Kết quả mô phỏng trầm tích lơ lửng vào mùa mƣa
Đặc điểm vận chuyển và lan truyền của trầm tích lơ lửng (TSS) có liên quan chặt chẽ đến
chế độ thủy động lực và nguồn cung cấp trầm tích. Vào mùa mưa hàm lượng TSS của các sông
Hải Phòng đều có giá trị lớn hơn 100mg/l. Tuy nhiên giữa các sông khác nhau cũng có sự phân
tán lớn, một số sông thường có hàm lượng trầm tích cao hơn các sông còn lại như sông Cấm và
Văn Úc. Với những đặc điểm đó các kết quả mô phỏng phân bố TSS trong mùa mưa 2009 cho

thấy vùng nước có hàm lượng TSS cao chủ yếu xuất hiện ở khu vực cửa Nam Triệu và của Văn
Úc với sự ảnh hưởng lần lượt từ các nguồn trầm tích của sông Cấm và sông Văn Úc. Mùa mưa -
pha triều lên: Do ảnh hưởng của trường dòng chảy nên phân bố và biến động TSS ở vùng cửa
sông ven biển Hải Phòng chủ yếu theo pha dao động của mực nước triều. Trong pha triều lên
trường dòng chảy có hướng từ phía biển vào các cửa sông vì vậy vùng có hàm lượng TSS cao bị
đẩy dần về phía lục địa. Tuy nhiên do lưu lượng nước của sông Văn Úc khá lớn nên vùng có hàm
lượng TSS khá cao (lớn hơn 80mg/l) vận còn xuất hiện ở phía ngoài của Văn Úc, một phần cửa
Lạch Tray và Nam Triệu. Các khu vực khác ở vùng ven biển Hải Phòng trong thời gian này đều
có TSS rất nhỏ chứng tỏ sự xâm nhập mạnh của các khối nước biển vào vùng ven bờ trong pha
triều này. Chênh lệch TSS giữa tầng mặt và đáy trong pha triều này không lớn do quá trình động
lực mạnh mẽ của cả dòng triều và dòng chảy sông. Tuy nhiên cũng có thể thấy phạm vi vùng
nước có TSS lớn ở tầng mặt ở vùng cửa sông Văn Úc lớn hơn ở tầng đáy. Đây là điều ít thấy
nhưng cũng có thể được giải thích là do tỷ trọng của khối nước biển với độ mặn cao khá lớn so
với khối nước sông nên mặc dù xâm nhập vào vùng của sông nhưng khối nước sông nằm trên
với độ đục cao hơn trong khi khối nước biển có TSS nhỏ nằm dưới. Tại khu vực biển nông cửa
sông (ngoài vùng bãi bồi), dòng chảy bị thuỷ triều chi phối và tác động của dòng sóng trong khu
vực đới sóng vỡ. Càng ra xa đới sóng vỡ vai trò của dòng triều càng tăng, đóng vai trò chủ yếu.
Phương chảy chính của dòng triều ở khu vực cửa sông Văn Úc là phương ĐB - TB (khi triều
dâng - rút). Khi triều dâng, dòng chảy diễn biến phức tạp hơn bởi vùng nước quẩn, dòng chảy là
dòng lũ và dòng triều tranh chấp nhau, khối nước lũ mang sa bồi được đẩy ngược lại phía bờ,
dồn ép vào cửa sông, góp phần làm lắng đọng nhanh bùn cát lơ lửng ở những nơi thuận lợi có tốc
độ dòng chảy nhỏ. Hiện tượng chảy quẩn xuất hiện mạnh ở các luồng lạch phụ hai bên lòng dẫn
chính, góp phần làm tăng khả năng lắng đọng bùn cát thành tạo các val, cồn ngầm ở cửa sông
Văn Úc và lân cận. Mùa mưa - pha nước lớn: Sự xâm nhập của các khối nước biển mạnh nhất

vào thời điểm nước lớn. Trong pha triều này, diễn biến lan truyền của TSS tiếp tục xu hướng của
pha triều lên. Sự phát tán tán của TSS từ các sông ra vùng ven biển bị hạn chế nhất và chỉ tập
trung ngay sát ở các cửa sông. Trong khi đó các khu vực còn lại bị các khối nước biển với hàm
lượng TSS khá nhỏ (nhỏ hơn 30mg/l). Cũng tương tự như pha triều lên, các khối nước biển xâm
nhập vào sâu lục địa ở tầng đáy hơn là tầng mặt. Mùa mưa - pha triều xuống: Sự phán tán TSS từ

lục địa ra phía ngoài vùng cửa sông ven biển Hải Phòng thể hiện rõ trong pha triều xuống. Dưới
tác dộng của trường dòng chảy trong pha triều này, dòng trầm tích lơ lửng không chỉ phát triển ra
phía ngoài mà còn có xu hướng dịch chuyển nhiều về phía nam - tây nam theo hướng di chuyển
của các khối nước sông. Khu vực có hàm lượng TSS cao ngoài vùng sát các cửa sông còn xuất
hiện ở vùng ven bờ bán đảo Đồ Sơn (cả phía bắc và phía nam). Trong khi đó các khu vực như
phía nam Cát Hải và Cát Bà hầu như không có hàm lượng TSS cao, điều này cho thấy dòng trầm
tích lơ lửng từ các sông Hải Phòng ít có khả năng ảnh hưởng đến những khu vực đó. Các kết quả
mô phỏng cũng cho thấy ở trong pha triều này sự phát tán của trầm tích lơ lửng trên lớp nước
tầng mặt nhanh hơn so với tầng đáy. Đáng chú ý là khu vực ven bờ phía bắc bán đảo Đồ Sơn
hàm lượng tầm tích ở lớp nước mặt lớn hơn so với lớp đáy. Mùa mưa - nước ròng: Trong thời
điểm nước ròng, các khối nước sông cũng như dòng trầm tích lơ lửng từ lục địa có điều kiện phát
triển mạnh nhất ra phía ngoài, đặc biệt là phía cửa Nam Triệu và cửa Văn Úc. Một số khu vực
khác cũng xuất hiện trầm tích lơ lửng với hàm lượng tương đối cao là ven bờ phía nam đảo Cát
Hải và ven bờ phía bắc bán đảo Đồ Sơn. Mặc dù đây là thời điểm có điều kiện thuận lợi để dòng
trầm tích mở rộng ra phía ngoài biển nhất so với các pha triều khác nhưng phạm vi ảnh hưởng
của dòng trầm tích lơ lửng từ lục địa trong điều kiện thời tiết bình thường cũng chủ yếu ở vùng
cửa Nam Triệu, phía tây nam đảo Cát Hải, vùng ven bờ phía bắc bán đảo Đồ Sơn và phía nam
của Văn Úc. Tương tự như các thời điểm khác, vùng có hàm lượng TSS cao hơn ở tầng mặt
nhiều hơn tầng đáy.
Quan hệ Trầm tích lơ lửng TSS với các yếu tố: mực nước, vận tốc dòng chảy xét tại ba vị
trí B1, B2, B3 (8/2009). Biến đổi theo thời gian của hàm lượng TSS ở vùng cửa sông ven biển
Hải Phòng được phân tích tại 3 khu vực khác nhau là phía tây nam đảo Cát Bà, tây nam đảo Cát
Hải và phía ngoài cửa Văn Úc. Ở khu vực phía tây nam đảo Cát Bà, biến động của hàm lượng
TSS theo thời gian cho thấy ở khu vực này không chịu ảnh hưởng do các nguồn trầm tích từ lục
địa. Hàm lượng TSS ở khu vực này khá nhỏ với giá trị dao động đều nhỏ hơn 20mg/l. Với hàm
lượng TSS nhỏ và ít bị tác động từ vùng cửa sông nên hàm lượng TSS ở khu vực này khá ổn
định theo thời gian. Mặc dù vậy, trong những ngày nước lớn của kỳ triều cường có thấy xuất
hiện các đỉnh hàm lượng TSS khi triều xuống, điều này cho thấy ảnh hưởng dù rất nhỏ từ các cửa
sông. Ở khu vực phía nam và tây nam đảo Cát Hải, do vị trí gần các cửa sông của phía bắc bán
đảo Đồ Sơn hơn nên TSS trong nước giảm dần từ các cửa sông đó cho đến khu vực này còn dao

động trong khoảng 15-60mg/l. Biến thiên theo thời gian của TSS phụ thuộc chặt chẽ vào dao

động mực nước và thể hiện vai trò của dòng trầm tích từ lục địa. Giá trị TSS thường đạt cực đại
khi nước ròng và giảm dần khi thủy triều tăng lên đến khi cực tiểu hàm lượng vào gần các thời
điểm nước lớn. Chênh lệch về TSS giữa tầng mặt vào những ngày triều cường thường khá nhỏ
và tương đối lớn vào những ngày nước kém.
Biến thiên của hà lượng TSS cũng mạnh hơn vào những ngày triều cường. Sự chênh lệch
hàm lượng tầng mặt và đáy tuy không lớn nhưng cũng thể hiện xu hướng lớn hơn một chút ở
tầng mặt. Có phần giống như vùng phía tây nam đảo Cát Hải, vùng ven biển phía ngoài cửa sông
Văn Úc chịu nhiều tác động do nguồn trầm tích lơ lửng của sông này đưa ra. Hàm lượng TSS
trong nước có giá trị tương đối cao và biến đổi chủ yếu trong khoảng từ 40-100mg/l. Biên độ dao
động của TSS lớn vào những ngày triều cường và nhỏ hơn trong những ngày nước kém. Biến
thiên của TSS ở khu vực này cũng cho thấy TSS tăng lên khi triều xuống đến khi cực đại và
giảm dần đến khi cực tiểu ở pha triều lên. Hàm lượng TSS ở tầng mặt khu vực này có xu hướng
lớn hơn tầng đáy (do các khối nước sông ở lớp trên) khoảng 10mg/l đến 40mg/l.
4.3 Kết quả mô phỏng trầm tích lơ lửng vào mùa khô
Đặc điểm lan truyền và biến đổi TSS ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng trong mùa khô
cũng tương tự như mùa mưa. Tuy nhiên sự suy giảm dòng nước ngọt, trầm tích và thay đổi của
hướng gió đã tạo ra những sự khác biệt riêng trong đặc điểm lan truyền TSS ở khu vực nghiên
cứu vào mùa khô. Mùa khô - nước lớn: suy giảm mạnh nguồn trầm tích từ các cửa sông khiến
cho vào thời điểm nước lớn, dòng TSS phát tán rất hạn chế ra vùng ven biển Hải Phòng. Chỉ một
vùng nước nhỏ trên tầng mặt ở phía ngoài cửa Văn Úc có TSS tương đối cao (từ 20-40mg/l) còn
lại các khu vực khác đều có TSS khá nhỏ. Sự phát tán TSS diễn ra ở tầng mặt nhiều hơn cũng
đưuọc thể hiện ở trong thời điểm nước lớn của mùa khô khi các kết quả tính toán cho thấy ở tầng
đáy khối nước biển với hàm lượng TSS nhỏ đã xâm nhập sâu hơn vào lục địa so với tầng mặt.
Mùa khô - pha triều xuống: Cũng như trong mùa mưa, vào pha triều xuống dòng trầm tích lửng
từ lục địa có điều kiện thuân lới để phát tán ra phía ngoài. Tuy nhiên, sự suy giảm đáng kể của cả
tải lượng nước và TSS làm cho sự lan truyền TSS ra phía ngoài biển trong thời điểm triều xuống
vào mùa khô bị hạn chế đi rất nhiều. Vùng nước có TSS tương đối cao (khoảng 30-50mg/l) cũng
chỉ tập trung sát các cửa Nam Triệu, Lạch Tray và Văn Úc. Anh hưởng của trường thủy lực và

tác động của gió đông bắc nên dòng TSS có hướng di chuyển chủ yếu về phía tây nam sau khi ra
khỏi các cửa sông với phạm vi rất nhỏ so với mùa mưa. Mùa khô - nước ròng: Thời điểm nước
ròng mặc dù là thời gian dòng TSS trong lục địa có khả năng ảnh hưởng lớn nhất đến vùng ven
biển. Tuy vậy, cũng như trong pha triều xuống, dòng trầm tích lơ lửng chỉ có thể ảnh hưởng rất
hạn chế ở ngay phía ngoài các cửa sông. Khu vực ven bờ phía bắc bán đảo Đồ Sơn, ven bờ Cát
Hải và Cát Bà trong trường hợp này cũng có TSS rất thấp. Mùa khô - triều lên: thời điểm mùa
khô trong pha triều lên, cơ chế lan truyền và biến đổi của hàm lượng TSS ở vùng cửa sông ven

biển Hải Phòng trong trường hợp triều lên của mùa khô cũng tương tự như trong mùa mưa. Mặc
dù vậy sự suy giảm của nguồn trầm tích lơ lửng và tải lượng nức từ các sông đưa ra làm cho ảnh
hưởng của các khối nước biển có hàm lượng TSS thấp trở lên mạnh mẽ, vùng nước có hàm
lượng TSS sẽ thấp và tiến khá sâu vào các lòng sông trong khu vực nghiên cứu, nhất là các sông
có tải lượng nước thấp như sông Lạch Tray và sông Thái Bình.
Quan hệ Trầm tích lơ lửng TSS với các yếu tố: đối với thành phần mực nước, vận tốc
dòng chảy xét tại vị trí B2 (3/2009). Ở khu vực phía tây nam đảo Cát Bà, biến động của hàm
lượng TSS theo thời gian cho thấy ở khu vực này tuy không chịu ảnh hưởng do các nguồn trầm
tích từ lục địa nhưng có giá trị khá nhỏ so với mùa mưa. Hàm lượng TSS ở khu vực này khá nhỏ
với giá trị dao động đều nhỏ hơn 10mg/l. Với hàm lượng TSS nhỏ, ít bị tác động từ vùng cửa
sông nên TSS ở khu vực này khá ổn định theo thời gian. Giá trị ở tầng mặt tương đối nhỏ so với
tầng đáy. Trong khi đó, tại khu vực phía nam và tây nam đảo Cát Hải, do vị trí gần các cửa sông
của phía bắc bán đảo Đồ Sơn hơn nên TSS trong nước giảm dần từ các cửa sông đó cho đến khu
vực này còn dao động trong khoảng 5-30mg/l. Biến thiên theo thời gian của hàm lượng TSS phụ
thuộc chặt chẽ vào dao động mực nước và thể hiện vai trò của dòng trầm tích từ lục địa. Giá trị
hàm lượng TSS thường đạt cực đại khi nước ròng và giảm dần khi thủy triều tăng lên đến khi
cực tiểu hàm lượng vào gần các thời điểm nước lớn. Cũng như mùa mưa, chênh lệch về hàm
lượng TSS giữa tầng mặt (hay sự phân tầng) vào những ngày triều cường thường khá nhỏ và
tương đối lớn vào những ngày nước kém. Biến thiên của hàm lượng TSS cũng mạnh hơn vào
những ngày triều cường. Sự chênh lệch hàm lượng tầng mặt và đáy tuy không lớn nhưng cũng
thể hiện xu hướng lớn hơn một chút ở tầng mặt (chủ yếu vào những ngày nước kém). Khu vực
ven biển phía ngoài cửa sông Văn Úc chịu nhiều tác động do nguồn trầm tích lơ lửng của sông

này đưa ra nên vào mùa khô hàm lượng TSS trong nước có giá trị khá nhỏ so với mùa mưa
tương đối cao và biến đổi chủ yếu trong khoảng từ 2-25mg/l. Biên độ dao động của hàm lượng
TSS lớn vào những ngày triều cường và nhỏ hơn trong những ngày nước kém. Biến thiên của
hàm lượng TSS ở khu vực này cũng cho thấy hàm lượng TSS tăng lên khi triều xuống đến khi
cực đại vào thowid điểm nước ròng Tuy nhiên cũng xuất hiện một cực đại phụ cảu hàm lượng
TSS vào thời điểm triều lên, có thể là do điều kiện động lực (dòng chảy) phát triển mạnh vào
thời điểm đó tạo ra sự xói (làm xuất hiện quá trình tái lơ lửng của trầm tích) và giảm dần đến khi
cực tiểu ở pha triều lên. Hàm lượng TSS ở tầng mặt khu vực này có xu hướng lớn hơn tầng đáy
(do các khối nước sông ở lớp trên) khoảng 5-10mg/l.

KẾT LUẬN
Trên cơ sở các kết quả của mô hình thuỷ động lực và các số liệu khảo sát, thu thập, cũng
như dự báo, đã thiết lập mô hình mô phỏng sự lan truyền của trầm tích lơ lửng ở vùng biển khu

vực cửa sông ven biển Hải Phòng. So sánh các kết quả tính toán của mô hình và số liệu khảo cho
thấy phần nào có sự phù hợp tương đối và tin cậy để sử dụng. Các kết quả tính toán, mô phỏng từ
mô hình đã thể hiện được tính qui luật lan truyền trầm tích lơ lửng ở vùng cửa sông ven biển Hải
Phòng cũng như sự phụ thuộc chủ yếu vào dao động mực nước và biến đổi mùa của tải lượng
trầm tích lưu lượng nước sông đưa vào khu vực này: sự phát tán trầm tích lơ lửng từ lục địa diễn
ra chủ yếu vào mùa mưa và xu hướng lan truyền chủ yếu về phía nam - tây nam nhiều hơn là
đông và đông bắc; theo độ sâu trầm tích lơ lửng ảnh hưởng đến lớp nước tầng mặt mạnh hơn so
với các lớp nước ở tầng đáy. Dòng trầm tích lở lửng từ các sông ở Hải Phòng ít ảnh hưởng đến
khu vực ven bờ phía nam đảo Cát Hải và ven biển Cát Bà cả trong mùa mưa và mùa khô. Trong
khi đó vào mùa mưa, dòng trầm tích đi ra từ lục địa ảnh hưởng đến vùng ven bờ phía nam các
cửa sông trong đó có khu vực bãi biển Đồ Sơn. Các kết quả tính toán, mô phỏng lan truyền trầm
tích lơ lửng ở khu vực của sông ven biển Hải Phòng cũng cho thấy sựa gia tăng của nguồn TSS
từ lục địa đã có tác động nhất định đến vùng của sông ven biển Hải Phòng, tuy nhiên những tác
động đó chủ yếu xuất hiện vào mùa mưa và tập trung gần các cửa sông, điểm nguồn thải ven bờ,
còn khu vực ven biển Cát Bà và những khu vực khác hầu như không chịu ảnh hưởng.

References
Tiếng Việt
1. Phạm Hải An, 2010. Báo cáo tài liệu khí tượng thủy văn, thủy triều, mực nước biển khu
vực Hải Phòng / Dự án SEOA: Các giải pháp về xung đột môi trường ở các đô thị ven
biển. Cơ quan chủ trì: Viện Tài nguyên và môi trường biển
2. Nguyễn Văn Cư, 2008. Nghiên cứu quá trình động lực học, dự báo vận chuyển bồi lắng
bùn cát tại Lạch Huyện Nam Đồ Sơn trước và sau khi xây dựng cảng nước sâu và giải
pháp khắc phục.
3. Trần Đức Thạnh, 2001. Đánh giá mức độ ô nhiễm do nguồn thải lục địa, đề xuất giải
pháp kiểm soát, quản lý ô nhiễm vùng biển ven bờ phía bắc.
4. Trần Đức Thạnh, 2003. Điều tra hiện trạng môi trường sông Rế, sông Giá và đề xuất các
giải pháp bảo vệ.
5. Trần Đức Thạnh, 2006. Điều tra đánh giá tình trạng ô nhiễm suy thoái môi trường khu
vực cửa sông Cấm - Bạch Đằng, đề xuất các giải pháp bảo vệ.
6. Trần Đức Thạnh, 2010. Nghiên cứu đánh giá sức tải môi trường và đề xuất các giải pháp
phát triển bền vững khu vực Vịnh Hạ Long - Vịnh Bái Tử Long