NGHIÊN CỨU KHOA HỌC-ĐỀ TÀI:"MÔ PHỎNG, DỰ BÁO QUÁ TRÌNH VẬN CHUYỂN BÙN CÁT LƠ LỬNG KHU VỰC CỬA ÔNG" ppt

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC


MÔ PHỎNG, DỰ BÁO QUÁ TRÌNH
VẬN CHUYỂN BÙN CÁT LƠ LỬNG
KHU VỰC CỬA ÔNG









MÔ PHỎNG, DỰ BÁO QUÁ TRÌNH VẬN CHUYỂN BÙN CÁT LƠ LỬNG
KHU VỰC CỬA ÔNG

Trần Hồng Thái, Lê Vũ Việt Phong, Nguyễn Thanh Tùng, Phạm Văn Hải
Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường

1. Mở đầu
Bùn cát lơ lửng là nguồn ô nhiễm không tập trung với nồng độ biến đổi rất
nhanh, phụ thuộc vào các hoạt động kinh tế xã hội. Sự biến đổi của nồng độ chất lơ
lửng không chỉ có ý nghĩa trong trầm tích học, địa mạo học mà còn là yếu tố quan
trọng, ảnh hưởng tới hệ sinh thái trong khu vực [5]. Những hiểu biết về

quá trình động
lực của bùn cát lơ lửng ở cửa sông và ven biển có ý nghĩa rất quan trọng trong việc
đánh giá mức độ ô nhiễm của nước biển và những rủi ro môi trường tiềm ẩn. Mục đích
của bài báo này là ứng dụng mô hình toán hai chiều RMA2 và SED2D để mô phỏng
quá trình vận chuyển bùn cát trong sông - biển từ những nguồn ô nhiễm khác nhau do
Dự án xây dựng Nhà máy nhiệt điện Mông Dương gây nên. Kết quả mô phỏ
ng chất
lượng nước cho điều kiện hiện tại và dự báo trong tương lai góp phần giúp các nhà
quản lý tài nguyên môi trường có cơ sở khoa học trong việc đưa ra các quyết định bảo
vệ môi trường sông - biển.

2. Đặc điểm khu vực nghiên cứu
Khu vực xung quanh nhà máy nhiệt điện Mông Dương có 3 con sông chính:
sông Mông Dương, sông Dê Dách và sông Thác Thầy. Các sông này nối với biển
thông qua eo Luồng Gạc. Ngoài ra còn có một số khu bảo tồn vă
n hóa lịch sử như: khu
bảo tồn Kỳ Thượng (cách khu vực thực hiện dự án khoảng 15 km về phía tây theo
tuyến đường bộ, công viên quốc gia Bái Tử Long (cách khu dự án khoảng 18 km về
hướng tây bắc theo tuyến đường sông), các hòn đảo trên vịnh Hạ Long (cách khu vực
dự án khoảng 18 km về phía Nam theo tuyến đường sông - xem Hình 1).

3. Phương pháp nghiên cứu và nguồn số liệu
3.1. Phương pháp nghiên cứu
Do hệ thống sông chảy qua khu bảo t
ồn Kỳ Thượng không liên thông với sông
Mông Dương, nên hệ sinh thái nước trong khu vực này không bị tác động bởi lan
truyền bùn cát từ khu vực Dự án nhà máy nhiệt điện Mông Dương. Chính vì vậy, bài
báo chỉ tập trung đánh giá tác động môi trường do lan truyền bùn cát lơ lửng từ khu
vực từ Luồng Gạc đến Vịnh Hạ Long và Vịnh Bái Tử Long.

Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT
332
Khu bảo tồn
Kỳ Thượng

Hình 1. Bản đồ khu vực nghiên cứu
Công viên quốc gia
Bái Tử Long
~ 18km
N
20 km
Nhà máy nhiệt điện
Mông Dương
~ 15km
Vịnh Hạ Long
Để giải quyết các vấn đề nêu trên, 3 nhiệm vụ chính sau đã được thực hiện:
- Tính toán các đặc trưng thuỷ lực trên sông Mông Dương, sông Thác Thầy và
sông Dê Dách, làm các biên trên cho bài toán mô phỏng thủy lực - chất lượng nước.
Trong thực tế, trên các sông này không có các trạm quan trắc thủy văn, nên các tác giả
đã ứng dụng mô đun mưa – dòng chảy NAM trong bộ phần mềm MIKE do Viện Thuỷ
lực Đan Mạch (DHI) phát triển để khôi phục dòng chả
y từ số liệu mưa (tham khảo chi
tiết thuật toán và cách ứng dụng trong [1],[3]). Số liệu đầu vào của mô hình là số liệu
mưa thực đo tại trạm Cửa Ông, đặt trong khu vực nghiên cứu;
- Tính toán chế độ thủy văn thủy lực trong khu vực nghiên cứu bằng mô đun
RMA2 trong bộ phần mềm SMS;
- Tính toán lan truyền bùn cát trong khu vực nghiên cứu bằng mô đun SED2D
của bộ phần mềm SMS. Việc
ứng dụng mô hình tính toán bùn cát nhằm mô phỏng
phạm vi lan truyền và mức độ ảnh hưởng của bùn cát lơ lửng từ khu vực nhà máy

trong các chế độ triều khác nhau cho các giai đoạn: (a) trước khi xây dựng nhà máy;
(b) trong thời gian xây dựng nhà máy ; và (c) trong thời gian vận hành nhà máy, khi
bãi chứa xỉ thứ 2 đi vào hoạt động.

3.2. Giới thiệu hai mô hình RMA2 và SED2D
3.2.1 Mô hình RMA2
RMA2 là mô hình số trị động lực học chất lỏng được giải theo phương pháp
phần tử h
ữu hạn cho dòng chảy hai chiều ngang được trung bình từ hệ phương trình
Reynolds. Ma sát được tính toán theo phương trình của Manning hay Chezy, hệ số
nhớt xoáy được sử dụng để xác định những đặc tính của dòng chảy rối. Mô hình tính
toán các thành phần là cao trình mặt nước và vận tốc hai chiều theo phương ngang cho
dòng chảy rối có bề mặt tự do [6].
RMA2 coi gia tốc theo phương thẳng đứng là không đáng kể, các vectơ lưu tốc
có cùng hướng trong toàn cột nướ
c tính toán tại cùng một thời điểm.
Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT
333
Hệ các phương trình toán học cơ bản của RMA2 gồm có:
* Phương trình liên tục:
huvh
hu
txyx
⎛⎞
h
v
y
∂
∂∂ ∂ ∂
++++

⎜⎟
∂
∂∂ ∂ ∂
⎝⎠
(1)
* Phương trình động lượng:
()
()
/
/
.
22 2
12
22
xx xy
2
22
16
2
a
u u u h u u a h gun
hhuhv E E gh uv
txy x y xx
1 486h
V cos -2hv sin =0
ρ
ςψωφ
⎡⎤
∂∂∂ ∂ ∂ ∂∂
⎡⎤

++− + + ++ +
⎢⎥
⎢⎥
∂∂∂ ∂ ∂ ∂∂
⎣⎦
⎣⎦
−
(2)
()
()
/
/
.
22 2
12
22
yx yy
2
22
16
2
a
vvvh v v ah gvn
hhuhv E E gh uv
txy x y yy
1 486h
V sin -2hu sin =0
ρ
ςψωφ
⎡⎤

⎡⎤
∂∂∂ ∂ ∂ ∂∂
++− + + ++ +
⎢⎥
⎢⎥
∂∂∂ ∂ ∂ ∂∂
⎣⎦
⎣⎦
−
(3)
Trong đó: x, y, t - Trục tọa độ Đề Các và thời gian; h - Độ sâu (m); u, v - Véc
tơ lưu tốc; ρ - Mật độ chất điểm (kg/m
3
); E - Hệ số nhớt xoáy (m
2
/s); g - Gia tốc trọng
trường (m
2
/s); a - Cao trình đáy (m); n - Hệ số nhám Manning; V
a
- Tốc độ gió (m/s);
ζ- Hệ số biến dạng do gió.
Các phương trình (1), (2) và (3) được giải bằng phương pháp phần tử hữu hạn
sử dụng phương pháp số dư có trọng số Garlekin [8].
3.2.2. Mô hình SED2D
SED2D mô phỏng vận chuyển bùn cát hai chiều trong kênh dẫn hở và được ứng
dụng tính toán cho bùn cát đáy tại những điểm lưu tốc là đáng kể theo hai chiều trong
mặt phẳng nằm ngang. Điều này
đặc biệt hữu ích đối với nghiên cứu xói mòn, lắng
đọng và đối với nghiên cứu chiều rộng của dòng chảy ở một mức độ nào đó. Mô hình

có thể áp dụng với hai loại bùn cát: 1) Bùn cát không dính; 2) Bùn cát dính.
Mô hình SED2D giả thiết rằng sự thay đổi cao trình đáy do xói mòn hay lắng
đọng không ảnh hưởng nhiều đến trường dòng chảy. Chính vì vậy, cần lưu ý cập nhật
các số liệu địa hình cùng các điều kiệ
n ban đầu tương ứng để tăng độ chính xác và tính
ổn định của mô hình [7].
Các phương trình toán học cơ bản của SED2D gồm có
* Phương trình đối lưu - khuyếch tán
Phương trình được Ariathurai, MacAuthur và Krone đưa ra năm (1977)
xy
1
CCC C C
uv D D C
txyxxyy
2
α
α
⎛⎞
∂∂∂∂∂∂∂
⎛⎞
++= + ++
⎜⎟
⎜⎟
∂∂∂∂∂∂ ∂
⎝⎠
⎝⎠
(4)
Trong đó: C - Nồng độ (kg/m
3
); t - thời gian (s); u - Lưu tốc dòng chảy theo

phương x (m/s); x - Hướng dòng chảy chính; v - Lưu tốc dòng chảy theo phương y
(m/s); y - Hướng vuông góc với phương x; D
x
, D
y
- Hệ số khuyếch tán theo phương x
và phương y (m
2
/s);
* Tính toán ứng suất biến dạng đáy
(5)
*
()
2
b
U
τρ
=
Trong đó:
ρ
- trọng lượng riêng của nước (kg/m
3
); U* - lưu tốc trượt (m/s)
Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT
334
* Vận chuyển bùn cát đáy
eq
C
CC
S

t
−
=
(6)
Trong đó : S - Lượng bùn cát cung cấp từ đáy sông theo thời gian (kg/m
3
.s); t
c
-
đặc trưng thời gian (s) ; C
eq
- Nồng độ bùn cát cân bằng (kg/m
3
) ; C - Nồng độ bùn cát
trong cột nước tính toán (kg/m
3
).
Có nhiều quan hệ truyền tải để tính C
eq
theo kích cỡ hạt, tuy nhiên công thức
của Ackers-White (1973) đã được sử dụng trong mô hình do đã được hoàn thiện, sử
dụng tương đối đơn giản và đặc biệt là đã được kiểm nghiệm bằng nhiều thực nghiệm
(White, Milli và Crabbe 1975; Swart 1976).

3.3. Nguồn số liệu
Các số liệu phục vụ tính toán gồm có:
- Số liệu khí tượng, thủy văn của tỉnh Quảng Ninh (lưu lượng nướ
c tại trạm
Dương Huy năm 1961 và1962, lượng mưa tại trạm Cửa Ông năm 1961,
1962, 2005 ) để xác định bộ thông số của mô hình NAM và khôi phục số

liệu dòng chảy cho các sông Mông Dương, Dê Dách và Thác Thầy ;
- Số liệu địa hình, mực nước và lưu lượng nước của sông Mông Dương để
hiệu chỉnh mô hình thủy lực;
- Số liệu độ sâu làm đầu vào cho mô hình thủy lực và vận chuyển bùn cát lơ
lửng;
- Số liệu mực nước triều làm điều kiện biên dưới cho mô hình thủy lực và vận
chuyển bùn cát lơ lửng;
- Số liệu các nguồn ô nhiễm trong khu vực, thu thập từ các nghiên cứu liên
quan và qua các đợt khảo sát thực địa;
- Số liệu nồng độ các chất lơ lửng trong sông Mông Dương làm đầu vào cho
mô hình vận chuyển bùn cát lơ lửng.

4. Kết qu
ả và thảo luận
4.1. Ứng dụng mô hình RMA2 để tính toán thủy lực
Vùng nghiên cứu là vùng có diện tích rất rộng so với diện tích Dự án nhà máy nhiệt
điện Mông Dương. Chính vì vậy, khi tính toán với lưới tính có bước tính đủ nhỏ cho
toàn bộ hệ thống, một vấn đề phát sinh là không đủ tài nguyên tính toán. Để giải quyết
vấn đề này, kỹ thuật lưới tính toán kép đã được áp dụng:
- 01 lưới tính toán chi tiết được sử d
ụng để mô phỏng các quá trình truyền tải
bùn cát lơ lửng gần khu vực công trình nhà máy nhiệt điện Mông Dương.
Những lưới này được mô tả trong Hình 2, Hình 3 và Hình 4 cho 3 trường
hợp : (i) trước ; (ii) trong ; và và sau khi xây dựng nhà máy nhiệt điện ;
- 01 lưới tính toán mở rộng (Hình 5) được sử dụng để mô phỏng quá trình
truyền tải bùn cát lơ lửng từ công trình nhà máy nhiệt điện Mông Dương tới
biển (Vịnh H
ạ Long và Bái Tử Long).
Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT
335

Hình 2. Lưới tính toán trước khi xây dựng Hình 3. Lưới tính toán trong khi xây dựng


Hình 4. Lưới tính toán sau khi xây dựng Hình 5. Lưới tính toán mở rộng
Các kết quả mô phỏng của mô hình với lưới chi tiết được sử dụng như điều kiện
biên cho mô hình trong trường hợp lưới tính toán mở rộng.
Hiệu chỉnh mô hình
Mục đích của hiệu chỉnh mô hình là tìm ra bộ thông số tối ưu, để kết quả mô
phỏng phù hợp với giá trị thực đo. Trong mô hình RMA2, những thông số quan trọng,
ảnh hưởng chủ yếu đến kết qu
ả hiệu chỉnh là: số liệu địa hình (chiếm 60%), điều kiện
biên (chiếm 20%), hệ số nhám Manning C
n
(chiếm 10% - phụ thuộc vào độ sâu dòng
nước, thảm phủ thực vật và chế độ dòng chảy) và hệ số nhớt xoáy E (chiếm 6%) [2].
Kết quả hiệu chỉnh trình bày trong Bảng 1.
Dữ liệu đầu vào cho RMA2 bao gồm:
+ Số liệu địa hình của vùng nghiên cứu;
+ Các điều kiện biên trên: số liệu lưu lượng nước tính toán được từ mô hình
NAM;
+ Các điều kiện biên dưới: số liệu mự
c nước triều;



Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT
336
Bảng 1. Các thông số hiệu chỉnh cho RMA2
TT Các thông số G.Trị TT Các thông số G.Trị
1

Hệ số Manning C
n
trong
Luồng Gạc
0.03
5
Hệ số Manning C
n
trong lòng
sông chính
0.035
2
Hệ số nhớt xoáy E trong
Luồng Gạc
25
6
Hệ số nhớt xoáy E trong lòng
sông chính
27
3
Hệ số Manning C
n
trong biển 0.025
7
Hệ số Manning C
n
dọc bờ sông 0.045
4
Hệ số nhớt xoáy E trong biển 20
8

Hệ số nhớt xoáy E dọc bờ sông 30
Mô tả chi tiết hơn về quá trình hiệu chỉnh mô hình thủy văn, thủy lực có thể
tham khảo trong nghiên cứu của T. H. Thái [1].
4.2. Ứng dụng mô hình SED2D để mô phỏng quá trình vận chuyển bùn cát lơ lửng
Số liệu mực nước và trường vận tốc do RMA2 xuất ra sẽ được mô hình SED2D sử
dụng để giải phương trình đối lưu-khuyếch tán 2 chiều, mô phỏng quá trình vận
chuyển bùn cát lơ lửng với trình tự
tính toán như sau:
- Thiết lập mô hình thủy lực và mô hình vận chuyển bùn cát: vị trí của các
nguồn thải;
- Thiết lập các điều kiện biên: (i) Các điều kiện biên trên: lưu lượng nước tại các
đầu vào của sông Mông Dương, Dê Dách và Thác Thầy; (ii) điều kiện biên
dưới: số liệu mực nước triều;
- Thiết lập các điều kiện biên về bùn cát và các nguồn thải từ
các bãi than;
- Hiệu chỉnh để tìm ra bộ thông số của mô hình;
- Sử dụng mô hình với các thông số mới được xác định để mô phỏng lực và diễn
biến bùn cát theo không gian, thời gian với các điều kiện biên thích hợp.
4.2.1. Hiệu chỉnh mô hình
Số liệu đầu vào cho mô hình vận chuyển bùn cát bao gồm:
+ Số liệu mực nước và vận tốc từ mô hình RMA2;
+ Các điều kiện biên trên: (i) nồ
ng độ bùn cát của tại đầu vào của sông Mông
Dương C
1
= 0.01 - 0.026 (kg/m
3
); (ii) nồng độ bùn cát tại đầu vào của sông
Dê Dách: C
8

= 0.016 - 0.026 (kg/m
3
) ;
+ Các nguồn ô nhiễm: trong Hình 4, các nguồn ô nhiễm chính là các bãi than
nằm dọc theo hai bên bờ sông (vị trí: S2, S3, …, S7). Các thông tin chính
của các bãi than cần thiết cho mô hình là: Lưu lượng nguồn thải Q, nồng độ
bùn cát C.
Căn cứ vào : (i) bản chất lý hóa của các thông số của mô hình lan truyền bùn cát
lơ lửng được sử dụng; (ii) các kết quả nghiên cứu liên quan được trình bày trong [2,4];
(iii) các phân tích, đánh giá của nhóm tác giả nghiên cứu này về độ nhạy của các thông
số của mô hình lan truyền bùn cát l
ơ lửng (xem chi tiết trong [1]), các thông số chính
cần hiệu chỉnh của mô hình lan truyền bùn cát được xác định như sau: đường kính hạt,
giới hạn lắng đọng, vận tốc lắng đọng, độ khuếch tán hiệu quả và độ dày lớp trầm tích
đáy. Tiêu chí của hiệu chỉnh mô hình là tìm ra các giá trị thích hợp của bộ thông số mô
Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT
337
hình, sao cho các kết quả mô phỏng bằng mô hình trùng khớp với các giá trị
thực đo tương ứng, quan trắc tại các vị trí LG1, LG2, LG3, LG4, MD2, MD3 và MD4
(Tọa độ của các điểm này xem trong Bảng 3). Kết quả hiệu chỉnh được thể hiện trong
Bảng 2. Quá trình hiệu chỉnh mô hình được mô tả chi tiết trong nghiên cứu của T. H.
Thái [1].
Bảng 2. Thông số ước tính cho SED2D
TT Thông số G.trị
5
Thông số G.trị
1 Đường kính hạt bùn cát [mm] 0.005 6 Trọng lực [m
2
/s] 9.807
2 Vận tốc lắng đọng [m/s] 0.002 7

Tỷ trọng riêng của bùn cát
[kg/m
3
]
2.650
3
Nồng độ bùn cát ban đầu
[kg/m
3
]
0.001 8 Hệ số hình dạng của bùn cát 0.650
4 Hệ số khuếch tán [m
2
/s] 30.00 5 Hệ số nhám của bùn cát 0.005
Bảng 3. Tọa độ các điểm nghiên cứu
Khu vực
Điểm
nghiên cứu
Tọa độ Khu vực
Điểm
nghiên cứu
Tọa độ
MD1
21
0
04’
107
0
20’
LG1

21
0
05’
107
0
23’
MD2
21
0
04’
107
0
21’
LG2
21
0
05’
107
0
22’
MD3
21
0
04’
107
0
20’
LG3
21
0

05’
107
0
21’
Sông
Mông
Dương
MD4
21
0
04’
107
0
21’
Luồng Gạc
LG4
21
0
04’
107
0
22’

4.2.2. Mô phỏng sự vận chuyển bùn cát lơ lửng theo dòng chảy
Báo cáo đã mô phỏng quá trình vận chuyển bùn cát lơ lửng cho vùng nghiên
cứu trong cùng điều kiện theo 3 kịch bản sau: (1) trước khi xây dựng nhà máy nhiệt
điện; (2) trong khi xây dựng nhà máy; và (3) giai đoạn sau xây dựng, nhà máy đi vào
vận hành.
Giai đoạn trước khi xây dựng
Hình 6 và 7 mô tả đường đẳng trị bùn cát lơ lửng và trường vận tốc ở vị trí gần

vớ
i khu vực dự án. Trước khi xây dựng nhà máy nhiệt điện Mông Dương, nồng độ bùn
cát lơ lửng trong nước thấp. Nồng độ bùn cát ở khu vực khai thác than tăng lên nhưng
hạt bùn cát (với đường kính trung bình là 0.5 mm) lắng xuống rất nhanh, chính vì vậy
bán kính phân tán bùn cát lơ lửng tương đối thấp, khoảng 50-200 m. Khu vực từ cửa
biển Cửa Ông đến Vịnh Hạ Long và Vịnh Bái Tử Long, chất lượng nước tốt. Nồng
độ
bùn cát trong nước ở đây nhỏ hơn 0.01 (kg/m
3
). Kết quả mô phỏng của mô hình là tương
đối phù hợp so với kết quả thực đo tại Cửa Ông (xem [1]).
Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT
338
Giai đoạn trong quá trình xây dựng nhà máy
Trong giai đoạn xây dựng, nguồn ô nhiễm bùn cát lơ lửng chính trong vùng nghiên
cứu là: (1) do công việc nắn dòng sông Dê Dách, Mông Dương; (2) do công việc xây dựng
nhà máy; và (3) do công việc xây dựng bãi xỉ số 1 và số 2. Hình 8 và Hình 9 biểu diễn quá
trình vận chuyển bùn cát lơ lửng và trường vận tốc khi triều thấp. Do có nhiều nguồn ô nhiễm
đổ vào sông trong suốt quá trình xây dựng nhà máy dẫn đến nồng độ bùn cát lơ lửng của
dòng chảy tă
ng so với giai đoạn trước khi xây dựng. Nồng độ bùn cát lơ lửng lớn nhất là 0.25
(kg/m
3
) [nồng độ lớn nhất trước khi xây dựng là 0.06 (kg/m
3
)]. Mặt khác, hạt bùn cát lắng
xuống rất nhanh bởi vậy bán kính phân tán chỉ khoảng 150m. Nước trong phạm vi ngoài
vùng phân tán có chất lượng tốt với nồng độ bùn cát lơ lửng nhỏ hơn 0.1 (kg/m
3
). Ở khu vực

gần cửa biển Cửa Ông về phía vịnh Hạ Long và vịnh Bái Tử Long, nồng độ bùn cát nhỏ hơn
0.01 (kg/m
3
), không khác so với nồng độ bùn cát lơ lửng trước khi xây dựng.
Giai đoạn sau khi xây dựng nhà máy
Trong giai đoạn này, có một lượng lớn bùn cát đổ xuống dòng chảy từ các bãi xỉ,
và từ các hoạt động của nhà máy. Vì vậy, nồng độ bùn cát cao hơn, tốc độ lắng hạt bùn
cát nhanh, do đó bán kính phân tán bùn cát tính từ vị trí xây dựng nhà máy tương đối
nhỏ. Hình 10 cho thấy ở khu vực gần cửa biển Cửa Ông, nồng độ
bùn cát chỉ khoảng
0.03 kg/m
3
, tương đối gần với nồng độ bùn cát trước khi xây dựng.

Hình 6. Nồng độ bùn cát trước khi xây dựng
nhà máy tại thời điểm triều cao
Hình 7. Trường vận tốc trước khi xây dựng
nhà máy lúc triều lên


Hình 8. Nồng độ bùn cát trong khi xây dựng nhà Hình 9. Trường vận tốc trong khi xây dựng
Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT
339
máy tại thời điểm triều thấp nhà máy lúc triều xuống


Hình 10. Nồng độ bùn cát sau khi xây dựng nhà
máy tại thời điểm triều cao
Hình 11. Trường vận tốc sau khi xây dựng
nhà máy lúc triều lên

Hình 12. Nồng độ bùn cát sau khi xây dựng nhà
máy lúc triều cao – lưới mở rộng
Hình 13. Nồng độ bùn cát sau khi xây dựng nhà
máy lúc triều thấp – lưới mở rộng
Để mô phỏng sự vận chuyển bùn cát trên diện rộng từ khu vực dự án đến Vịnh
Hạ Long và Bái Tử Long, lưới tính toán mở rộng đã được sử dụng (Hình 5). Kết quả
được đưa ra ở Hình 12 và Hình 13 tương ứng với trường hợp triều thấp nhất và triều
cao nhất. Qua đó ta thấy từ cửa biển Cửa Ông đến Vịnh Hạ Long và Bái Tử Long,
nồng độ bùn cát l
ơ lửng là rất nhỏ (khoảng 0.005 [kg/m
3
]).
Quan sát các Hình 14 và Hình 15, chúng ta có thể thấy sự biến đổi nồng độ bùn cát
lơ lửng theo thời gian tại các điểm LG1 và LG3 trên eo Luồng Gạc. Lượng bùn cát lớn nhất
đổ vào dòng chảy trong giai đoạn hoạt động của nhà máy là từ các bãi xỉ. Các tác động này
chỉ đáng kể vào mùa lũ, khi trời mưa. Trong trường hợp khác, khi không có mưa, không có
dòng chảy qua các bãi xỉ thì tác động của nhà máy đến sự biến đổi bùn cát là tương đối nhỏ
.
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104 112 120
Time (h)
Sediment (kg/m3)

Before
During
After

0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104 112 120
Time (h)
Sediment (kg/m3)
Before
During
After

Hình 14. Nồng độ bùn cát tính toán tại LG1 Hình 15. Nồng độ bùn cát tính toán tại LG3
Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT
340
trước, trong và sau khi xây dựng nhà máy trước, trong và sau khi xây dựng nhà máy
5. Kết luận
Mô hình toán là một công cụ mạnh và hiệu quả trong nghiên cứu thủy văn hiện
đại. Nó có thể cho ta một hình ảnh rõ nét về chế độ động lực của một khu vực cụ thể.
Tuy nhiên mức độ chính xác của mô hình phục thuộc rất nhiều vào điều kiện biên
cũng như số liệu địa hình.
Hai mô hình RMA2 và SED2D đã mô phỏng thành công chế độ thủy lực và quá
trình vậ
n chuyển bùn cát lơ lửng trong sông – biển từ đó cho phép tính toán phân bố
theo không gian và thời gian của bùn cát.

Kết quả mô phỏng cho thấy ở khu vực gần nhà máy, sự tác động của nhà máy đến
nồng độ bùn cát là đáng kể nhưng nồng độ bùn cát vẫn nhỏ hơn so với tiêu chuẩn cho
phép. Bùn cát lắng xuống rất nhanh nên tác động của nhà máy nhiệt điện Mông Dương tới
khu vực từ Cửa Ông tới Vịnh Hạ
Long và vịnh Bái Tử Long là không đáng kể.
Tuy nhiên, do hạn chế về kinh phí và thời gian, nên tính đầy đủ và đồng bộ của
các số liệu được sử dụng trong nghiên cứu này chưa cao. Việc thu thập, khảo sát bổ
sung để có được bộ số liệu tốt hơn, phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo trong khu
vực là một việc cần thiết trong tương lai.

Tài liệu tham khảo
1. Trần Hồng Thái, Báo cáo t
ổng kết chuyên đề: Mô hình vật lý cho vận chuyển
bùn cát trong sông – biển, Hà Nội, 2006.
2. David C. Heimann, Numerical simulation of streamflow distribution, sediment
transport, and sediment deposition along Long Branch Creek in Northeast
Missouri, U.S. Geological Survey, 8/2003.
3. DHI, MIKE11 - A Modelling System for Rivers and Channels - Reference Manual,
2004.
4. Hassan Shahid Mashriqui, Hydrodynamic and sediment transport modeling of
deltaic sediment processes, A dissertation for the degree of Doctor of
Philosophy, Louisiana State University, 2003.
5. Lindsay .et al, Influence of tidal range and river discharge on suspended
particulate matter fluxes in the Fourth Estuary (Scotland), Estuar.Coast.ShelfSci,
1996.
6. US Army, Engineer Research and Development Center, Users Guide To RMA2
WES Version 4.5, 2006.
7. US Army, Engineer Research and Development Center, Users Guide To
SED2D WES Version 4.5, 2006.
8. Winai Liengcharernsit, Kasetsart University, Bangkok, Formulation of water

quality management model under unsteady flow condition, 2006.



Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT
341