Báo cáo nghiên cứu khoa học " Ảnh hưởng của một số yếu tố khí tượng tới các quá trình thủy lực vùng cửa sông Hồng - Thái Bình " pot

TạpchíKhoahọcĐạihọcQuốcgiaHàNội,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ25,Số1S(2009)140‐144
140
_______
Ảnh hưởng của một số yếu tố khí tượng tới các quá trình thủy
lực vùng cửa sông Hồng - Thái Bình
Phạm Văn Vỵ*
Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN
Ngày nhận 02 tháng 01 năm 2009
Tóm tắt. Hiện nay, vùng cửa sông đang được khai thác với nhiều mục đích khác nhau như nông
nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản, giao thông vận tải Đặc biệt vùng cửa sông Hồng - Thái Bình đang
phát triển nuôi trồng thủy sản mặn - lợ rất mạnh mẽ, song việc đánh giá và dự báo biến động môi
trường vùng ven bờ cửa sông còn ít được nghiên cứu. Bài báo đề cập đến việc đánh giá ảnh hưởng
của gió và mưa đến các quá trình thủy lực và xâm nhập mặn các cửa sông Văn Úc, Ba Lạt và Đáy.
Kết quả tính toán cho thấy, vào mùa khô khi tốc độ gió 7- 10 m/s thổi ổn định từ 3-6 giờ dọc sông
từ biển vào đã làm cho mực nước tăng trung bình 5-7cm, lưu lượng thay đổi 5- 8%, mặn xâm nhập
sâu vào trong sông hơn 1- 1,5 km vào những ngày triều cường; với cửa Văn Úc là gió hướng đông
và đông bắc, với cửa Ba Lạt là gió hướng đông nam và với cửa Đáy là gió nam. Khi có mưa trên
lưu vực, với lượng mưa 20-30mm, đã làm thay đổi đáng kể bức tranh động lực và xâm nhập mặn
vùng cửa sông.
Từ khoá: Cửa sông, mực nước, vận tốc, lưu lượng, gió, mưa, xâm nhập mặn.
1. Đặt vấn đề
∗
Ở nước ta hiện nay, vùng ven bờ cửa sông
đang được khai thác và sử dụng một cách ồ ạt
với nhiều mục đích khác nhau. Vùng cửa sông
Việt nam nói chung và vùng cửa sông thuộc hệ
thống sông Hồng - Thái Bình nói riêng đang
được quy hoạch sử dụng diện tích mặt nước,
chuyển đổi từ diện tích trồng lúa sang nuôi
trồng thủy sản mặn - lợ phát triển rất mạnh ở
Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình, Hải Phòng.

Nh
ưng diễn biến của các quá trình thủy lực: dao
động mực nước, biến đổi lưu lượng, cùng với
những biến đổi của chất lượng nước (mặn, các
yếu tố dinh dưỡng ) theo thời gian (ngày đêm,
con nước triều, mùa) và không gian (dọc sông)
lại chưa được nghiên cứu đánh giá đầy đủ, đặc
biệt là khi có ảnh hưởng của gió và mưa đến
các quá trình cửa sông lại rất ít được xem xét.
Vì vậy, vấn đề được đặt ra là tính toán diến biến
của mực nước và độ mặn ở các cửa sông Văn
Úc, Ba Lạt, Đáy dưới ảnh hưởng của gió và
mưa tại lưu vực, để từ đó đề xu
ất giải pháp lấy
nước ngọt cho đời sống và sản xuất nông
nghiệp và lấy nước mặn - lợ cho nuôi trồng
thủy sản tại các vùng cửa sông này.
∗
ĐT: 84-4-38584943.
E-mail:
2. Phương pháp nghiên cứu
a) Ảnh hưởng của gió và mưa đến các quá
trình cửa sông được tính toán theo mô hình
phân tích chất lượng nước WASP5.
Hệ phương trình cơ bản của mô hình gồm:
+ Phương trình chuyển động
P.V.Vỵ/TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựNhiênvàCôngnghệ25,Số1S(2009)140‐144
141
(1)
gfw

UU
Uaaa
tx
λλ
∂∂
=+++
∂∂

Trong đó:
−
∂
∂
t
U
gia tốc địa phương;
−
∂
∂
x
U
U gia tốc đối lưu;
gia tốc do trọng
trường dọc theo trục kênh;
gia tốc do ma
sát;
gia tốc do gió dọc theo trục kênh;
−
λ
g
a

−
f
a
−
λ
w
a
−
x
khoảng cách dọc theo trục kênh;
−
t
thời
gian,
tốc độ dòng chảy dọc theo trục kênh, −U
2
4/3
;;
.
gf
da
w
w
Hgn
ag a uu
x
R
CW
a
R

λ
λ
ρ
ρ
∂
=− = ⋅
∂
=

+ Phương trình liên tục:
,(
AQ
tx
∂∂
=−
∂∂
2)

Trong đó: diện tích mặt cắt ngang;
lưu lượng.
−A
−Q
Đối với kênh chữ nhật có chiều rộng
B

không đổi, phương trình liên tục có dạng:
1
(3)
HQ
tBx

∂∂
=−
∂∂

Trong đó: −
B
chiều rộng kênh;
−
H
cao
trinh mặt nước;
−
∂
∂
t
H
tốc độ thay đổi cao trình
mặt nước;
−
∂
∂
x
Q
B
1
tỉ lệ giữa sự thay đổi dung
tích nước theo quãng đường cho mỗi đơn vị
chiều rộng.
b) Để thiết lập điều kiện tính toán và phân tích
kết quả, đã thu thập, xử lý số liệu về địa hình,

mực nước, lưu lượng, độ mặn vào mùa khô tại các
vùng cửa sông Văn Úc, Ba Lạt, Đáy.
3. Kết quả và thảo luận
Sông Văn Úc là một chi lưu của sông Thái
Bình và cửa Văn Úc hiện nay là cửa thoát nước
chính của sông Thái Bình, cửa Ba Lạt là cửa
thoát nước của sông Hồng, cửa Đáy là cửa thoát
nước của sông Đáy. Các cửa sông này đều khá
rộng và địa hình vùng cửa tương đối bằng
phẳng [1]. Ở đây, chế độ khí tượng thủy văn có
những đặc điểm chính như sau:
Chế độ gió: Vùng nghiên cứu có ch
ế độ gió
theo mùa. Gió mùa đông bắc từ tháng XI đến
tháng IV năm sau, hướng gió thịnh hành là NE,
N và E, vào cuối mùa có gió E và SE. Trung
bình mỗi tháng có từ 3-4 đợt gió với tốc độ 3-5
m/s (tần suất 70-80%), tốc độ gió trên 7 m/s khá
phổ biến (khoảng 20%) [2]. Gió mùa tây nam từ
tháng V đến tháng X, có hướng thịnh hành là S,
SE và SW. Tốc độ gió trung bình 4-5 m/s, gió
mạnh có thể đạt tới 25-30 m/s đặc biệt là trong
áp thấp nhiệt đới và bão.
Chế độ mưa: Mưa trên vùng nghiên cứu
cũng theo chế
độ mùa. Mùa mưa bắt đầu vào
tháng V và kết thúc vào tháng X, song cũng có
những năm bắt sớm hơn và kết thúc muộn hơn
15 đến 30 ngày. Lượng mưa chiếm khoảng 80%
lượng mưa cả năm, tháng mưa nhiều nhất là

tháng VIII. Mùa khô kéo dài từ tháng XI đến
tháng IV năm sau, tổng lượng mưa chỉ chiếm
khoảng 10-15% lượng mưa năm, tháng mưa ít
nhất là tháng XII.
Chế độ dòng chảy: dòng chảy sông của các
sông thu
ộc hệ thống sông Hồng - Thái Bình
hàng năm dao động theo mùa, phù hợp với mùa
mưa và mùa khô và có lưu lượng phân phối
không đều. Mùa lũ bắt đầu vào tháng V nhưng
đôi khi có thể bắt đầu từ tháng IV và kết thúc
vào tháng IX hoặc tháng X, trong khoảng 4
tháng (tháng VI-IX) lượng nước chiếm khoảng
75-85% lượng nước cả năm. Mùa kiệt vào
khoảng từ tháng XI đến tháng IV năm sau. Giai
đoạn ổn định của mùa kiệt có lượng dòng chảy
khá nhỏ
, giai đoạn này kéo dài 3 tháng (tháng I-
III), lượng dòng chảy cả 3 tháng này chỉ bằng
7-8% lượng dòng chảy cả năm, đây là thời kỳ
mặn có điều kiện xâm nhập sâu vào lục địa.
Thủy triều: Chế độ thủy triều của vùng nghiên
cứu thuộc chế độ nhật triều của vùng ven biển
đồng bằng Bắc Bộ, trung bình trong một tháng có
hai kỳ nước cường với độ lớn 3-4m.
Xâm nhập mặn: Xâm nhập mặn thường

P.V.Vỵ/TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựNhiênvàCôngnghệ25,Số1S(2009)142‐144
142
xuất hiện vào các tháng cuối mùa khô, khoảng

cách xâm nhập mặn lớn nhất vào những ngày
triều cường trên sông Văn Úc là 25-35 km (hình
1), trên sông Hồng là 20-23 km, trên sông Đáy
là 15-17 km phụ thuộc vào thủy triều và lưu
lượng nước sông.


Hình 1. Thay đổi ranh giới mặn theo thời gian và không gian
Vùng cửa sông Văn Úc từ ngày 18/12 - 27/12/1998.

Số liệu đầu vào của mô hình: các vùng cửa
sông nghiên cứu là những vùng chịu tác động
mạnh của thủy triều, tính toán được tiến hành
vào mùa khô.
Cửa Văn Úc: độ dài 30 km với 37 mặt cắt;
biên phía biển là mực nước và độ mặn tại trạm
Ba Gian, biên thượng lưu là lưu lượng tại trạm
Cẩm Vân, số liệu kiểm tra lấy tại trạm Quang
Phục tháng 12 năm 1998.
Cửa Ba Lạt: độ dài 64 km với 51 mặt cắt;
biên phía bi
ển là mực nước và độ mặn tại trạm
Ba Lạt, biên thượng lưu là lưu lượng tại trạm
Nam Định, số liệu kiểm tra lấy tại trạm Ngô
Đồng tháng 3 năm 2000.
Cửa sông Đáy: độ dài 16 km với 15 mặt cắt,
biên phia biển là mực nước và độ mặn tại trạm
Nghĩa Điền, biên thượng lưu là lưu lượng tại
trạm Quỹ Nhất, số
liệu kiểm tra lấy tại trạm

Ngọc Lâm tháng 3 năm 1996.
Tốc độ gió lấy bằng 0 m/s, 5 m/s, 7 m/s và
10 m/s theo các hướng NE, E, SE và S.
Lượng mưa lấy bằng 20mm và 30 mm.
Kết quả tính toán: Kết quả tính toán cho
một con nước 15 ngày cho thấy vào những ngày
triều kém gió không có ảnh hưởng đáng kể đến
cửa sông. Trong những ngày triều trung và triều
cường với trường gió thổi dọc sông từ biển vào
với tốc độ 7-10 m/s ảnh h
ưởng của gió là đáng
kể tới cửa sông. Ở cửa sông Văn Úc là gió hướng
E và NE; cửa Ba Lạt gió hướng SE, cửa Đáy gió
hướng S, mực nước thay đổi 5-7 cm, vận tốc 5-10
cm/s và lưu lượng biến động 5-8% (bảng 1, 2, 3).
Bảng 1. Biến đổi của các yếu tố thủy lực với vận tốc gió khác nhau ở cửa Văn Úc

Ngày Gió Triều trung Triều cường
Mực nước
(m)
Vận tốc
(cm/s)
Lưu lượng
(m
3
/s)
Mực nước
(m)
Vận tốc
(cm/s)

Lưu lượng
(m
3
/s)
0 m/s 1,40 59 1780 1.49 69 1810
5 m/s 1,42 60 1783 1,51 69,2 1830
10 m/s 1,45 65 1810 1,57 77,0 1867

P.V.Vỵ/TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựNhiênvàCôngnghệ25,Số1S(2009)140‐144
143
Bảng 2. Biến đổi của các yếu tố thủy lực với vận tốc gió khác nhau ở cửa Ba Lạt

Ngày Gió Triều trung Triều cường
Mực nước
(m)
Vận tốc
(cm/s)
Lưu lượng
(m
3
/s)
Mực nước
(m)
Vận tốc
(cm/s)
Lưu lượng
(m
3
/s)
0 m/s 1,30 55 1815 1.37 58 1850

5 m/s 1,33 57 1822 1,40 61 1865
10 m/s 1,36 65 1841 1,45 68 1887

Bảng 3. Biến đổi của các yếu tố thủy lực với vận tốc gió khác nhau ở cửa Đáy

Ngày Gió Triều trung Triều cường
Mực nước
(m)
Vận tốc
(cm/s)
Lưu lượng
(m
3
/s)
Mực nước
(m)
Vận tốc
(cm/s)
Lưu lượng
(m
3
/s)
0 m/s 1,12 40 345 1.25 50 380
5 m/s 1,14 43 349 1,26 51 391
10 m/s 1,17 47 365 1,33 58 408

Trong những điều kiện như vậy, khoảng
cách xâm nhập mặn ở các cửa sông tăng thêm,
ở cửa Văn Úc và cửa Ba Lạt là 0,8- 1,5 km, ở
cửa Đáy là 0,5- 1,0 km.

Khi có mưa trên lưu vực với lượng mưa 20-
30 mm, mực nước tăng thêm 3-5 cm, lưu lượng
biến động 5-7% và khoảng cách xâm nhập mặn
cũng thay đổi.
Như vậy, việc lấy nước cho các mục đích sử
dụng khác nhau trong vùng cửa sông thuộc hệ
thống sông Hồng - Thái Bình phải căn cứ vào vị
trí, điều kiện thời tiết, vị trí trên từng cửa sông.
Hiện nay việc lấy nước ngọt cho sản suất nông
nghiệp, nước mặn - lợ cho nuôi trồng thủy sản
thường thông qua các cống từ biển vào theo
hình thức tự chảy. Do đó chất lượng nước cần
sử dụng hoàn toàn phụ
thuộc vào điều kiện
đóng mở cống [3]. Trong điều kiên phát triển
kinh tế hiện nay, nuôi trồng thủy sản mặn-lợ ở
vùng cửa sông ven biển thuộc Hải Phòng, Thái
Bình, Nam Định, Ninh Bình với các vật nuôi có
giá trị kinh tế cao. Do đó, yêu cầu đặt ra là phải
hạn chế biến động về môi trường sống của vật
nuôi [4]. Muốn vậy cần phải theo dõi sát biến
động của m
ực nước trong điều kiện bình
thường cũng như khi có gió mạnh và mưa trên
khu vực. Khi có gió mạnh thổi dọc sông từ biển
vào, độ mặn tăng lên, thời gian duy trì mặn lâu
hơn nên thời gian lấy nước mặn cũng tăng lên.
Khi có mưa trên lưu vực, độ mặn sẽ giảm nên
thời gian lấy nước mặn giảm đi. Tùy theo diện
tích đầm nuôi, vị trí khu vực nuôi và vật nuôi

mà quy hoạ
ch và thiết kế hệ thống cống máng
lấy nước cho hợp lý để thỏa mãn nhu cầu cho
từng đối tượng nuôi trồng.
4. Kết luận
Các vùng cửa sông thuộc hệ thống sông
Hồng - Thái Bình có diễn biến của các quá trình
thủy lực và độ mặn khá phức tạp, nhất là vào
mùa khô khi lưu lượng nước sông nhỏ, triều có
ảnh hưởng mạnh vào sâu trong lục địa. Mực
nước và độ mặn biến đổi theo từng giờ, từng
ngày trong một con nước triều và dọc theo sông
phụ thuộc vào các quá trình thủy văn, hải văn
và khí tượng; vào những ngày triề
u trung và
triều cường khí có gió mạnh thổi dọc sông từ
biển vào khoảng cách xâm nhập mặn tăng lên,
còn khi có mưa trên lưu vực thì độ mặn sẽ giảm
đi. Do vậy, để khai thác có hiệu quả nguồn
nước cửa sông cho sản xuất nông nghiệp hay
nuôi trồng thủy sản cần phải có quy hoạch khai
thác phù hợp với từng khu vực cụ thể với vùng
cửa sông này.

P.V.Vỵ/TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựNhiênvàCôngnghệ25,Số1S(2009)142‐144
144
Công trình được thực hiện dưới sự tài trợ
của đề tài NCKH mã số QG-08-11.
Tài liệu tham khảo
[1] Lương Phương Hậu, Trịnh Việt An, Lương

Phương Hợp, Diễn biến cửa sông vùng đồng
bằng Bắc Bộ, 2002.
[2] Phạm Ngọc Toàn, Phan Tất Đắc, Khí hậu Việt
Nam, NXB Khí tượng Thủy văn, Hà Nội, 1993.
[3] Phạm Văn Vỵ, Vấn đề trao đổi nước của các
đầm nuôi thủy sản ở vùng cửa sông ven biển,
Tạp chí Khoa học Đại họ
c Quốc gia Hà Nội,
Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Phụ trương
ngành Khí tượng Thủy văn và Hải dương học,
T.XIX, No1 (2003) 118.
[4] Đặng Ngọc Thanh và nnk, Đặc trưng hệ sinh
thái vùng triều cửa sông Bắc Việt Nam và khả
năng sử dụng cho nuôi trồng thủy sản, Tuyển
tập báo cáo: Hội thảo khoa học quốc gia
"Nghiên cứu và quản lý vùng ven biển Việt
Nam", 1993.


The Influence of the wind and the rain on the estuary
processes in the Red - Thaibinh rivers system
Pham Van Vy
Faculty of Hydro-Meteorology & Oceanography, College of Science, VNU

The data collected from the surveys in the estuary and coastal area of the Red - Thaibinh rivers
system is processed and canculated. The results prove that hydraulics processes, tidal propagation and
salt intrusion in the Estuary area of the Red - Thaibinh rivers system (Van Uc, Ba Lat, Day) are very
complex, it changes due to season in the year. In dry season, a height rate of water level in the Estuary
is 3,0-4,0 m, a length of the salt intrusion is 25-35km in Van Uc estuary, 20-23km in Ba Lat estuary
and 15-17km in Day estuary due to processes of river and marine. The wind and the rain have a

significant influence on the processes of tidal and salt propagation in the Estuary. The water regulation for
agriculture and aquaculture in the estuary and the coastal area of Red - Thaibinh rivers system is
concerned.
Keywords: Estuary, water level, velocity, discharge, wind, rainfall, Salinity intrusion.