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

317
Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển; Tập 14, Số 3A; 2014: 317-326
DOI: 10.15625/1859-3097/14/3A/5208



MÔ HÌNH TOÁN NGHIÊN CỨU VÙNG ĐỤC

CỰC ĐẠI VEN BỜ SÔNG MÊ KÔNG

Vũ Duy Vĩnh
*
, Trần Đình Lân, Trần Anh Tú, Nguyễn Thị Kim Anh
Viện Tài nguyên và Môi trường biển-Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
*
Email:
Ngày nhận bài: 5-8-2014


TÓM TẮT: Bài viết này trình bày các kết quả áp dụng một hệ thống mô hình toán học 3 chiều
(3D) để nghiên cứu vùng đục cực đại (MTZ-maximum turbidity zone) ở ven bờ châu thổ sông Mê
Kông. Trong nghiên cứu này, hệ thống mô hình (Delft3D) thủy động lực - sóng và vận chuyển trầm
tích lơ lửng đã được thiết lập và được kiểm chứng với các số liệu đo đạc khảo sát tại khu vực
nghiên cứu. Với các kịch bản tính toán cho mùa lũ và mùa cạn, kết quả cho thấy sự xuất hiện những
MTZ ở vùng cửa sông ven bờ sông Mê Kông với hàm lượng trầm tích lơ lửng phổ biến 0,04 -
0,07 kg/m
3
(mùa cạn) và 0,05 - 0,1 kg/m
3
(mùa lũ). Vị trí và phạm vi của các MTZ này biến động

phụ thuộc chủ yếu vào tương tác của các khối nước sông đưa ra và dao động của mực nước triều.
Các vùng đục cực đại xuất hiện nhiều hơn vào mùa cạn và thời điểm nước lớn - pha triều lên, ở vị
trí khác nhau phía trong các cửa sông. Vị trí của các MTZ cách các cửa sông khoảng 12 - 22 km
(mùa cạn) và 5 - 15 km (mùa lũ).
Từ khóa: Mô hình, vùng đục cực đại, vận chuyển trầm tích lơ lửng, châu thổ sông Mê Kông.

MỞ ĐẦU
Bức tranh về sự vận chuyển trầm tích lơ
lửng (TTLL) rất quan trọng trong việc dự báo
di chuyển của các chất gây ô nhiễm ở vùng cửa
sông ven biển. Một hiện tượng liên quan đến sự
vận chuyển TTLL ở vùng cửa sông ảnh hưởng
của triều là “Vùng đục cực đại - maximum
turbidity zone- MTZ”. Hiện tượng này đã được
quan trắc từ khá sớm [1-3]. Tuy nhiên cơ chế
hình thành và vai trò của MTZ thì mới được
quan tâm nghiên cứu trong những năm gần đây.
Các MTZ được đặc trưng bởi hàm lượng TTLL
cao hơn đột biến so với phía trong sông và phía
ngoài vùng ven biển.
Sự hình thành và biến động của các MTZ ở
vùng cửa sông ven biển là một quá trình thủy
thạch động lực phức tạp [4, 5], phụ thuộc vào
động lực thủy triều, lưu lượng nước từ sông, các
quá trình xói, lắng đọng TTLL cũng như quá
trình tái lơ lửng trầm tích từ đáy và sự biến động
(theo không gian và thời gian) của độ muối do
ảnh hưởng của thủy triều [6, 7]. Các kết quả
nghiên cứu cho thấy MTZ không chỉ là nơi lắng
đọng, tích tụ vật chất từ lục địa đưa ra, rất giàu

các chất dinh dưỡng [8] mà cũng là nơi tích tụ các
hoá chất độc hại và kim loại nặng [9-11]. Các
chất gây ô nhiễm tại đây được hấp thụ vào sinh
vật phù du, qua các chuỗi thức ăn ảnh hưởng đến
toàn bộ hệ sinh thái khu vực. Mặt khác, MTZ là
nơi có nguồn thức ăn phong phú nên các loài cá
và sinh vật khác tập trung đến đây sinh sống và
đẻ trứng [12, 13]. Vì vậy, nghiên cứu vấn đề này
không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có ý nghĩa
lớn về mặt thực tiễn.
Mê Kông là hệ thống sông lớn nhất của
Việt Nam và đứng thứ 10 trên thế giới (về lưu
lượng chảy). Với tải lượng nước và trầm tích từ
lục địa hằng năm đưa ra vùng ven bờ khá lớn
kết hợp chế độ bán nhật triều không đều, điều
kiện thủy động lực (TĐL) - trầm tích ở khu vực
này khá phức tạp và thuận lợi cho sự xuất hiện
Vũ Duy Vĩnh, Trần Đình Lân, …

318
của các MTZ. Mặc dù vậy, những nghiên cứu
liên quan đến MTZ ở khu vực này còn khá mới
mẻ. Trên cơ sở ứng dụng công cụ mô hình
toán, bài viết này sẽ cung cấp thêm các hiểu
biết về sự hình thành và biến động của các
vùng MTZ ở khu vực ven bờ sông Mê Kông.
TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Tài liệu
Trong nghiên cứu này các dữ liệu đã được
thu thập xử lý bao gồm:

Số liệu độ sâu và đường bờ của vùng ven
bờ sông Mê Kông được số hóa từ các bản đồ do
Cục Đo đạc Bản đồ xuất bản năm 2005. Độ sâu
của vùng biển phía ngoài sử dụng từ cơ sở dữ
liệu GEBCO -1/8. Đây là số liệu địa hình có độ
phân dải 0,5 phút được xử lý từ ảnh vệ tinh kết
hợp với các số liệu đo sâu [14].
Số liệu khí tượng gồm các số liệu gió
quan trắc trong nhiều năm ở trạm hải văn Côn
Đảo và Vũng Tàu đã được thu thập và xử lý
(tần suất đo 6 h/lần).
Số liệu mực nước dùng để hiệu chỉnh mô
hình là các kết quả đo đạc mực nước (1 h/lần)
tại Vũng Tàu của Trung tâm Khí tượng thủy
văn Quốc gia. Các hằng số điều hòa thủy triều
ở phía ngoài xa bờ được thu thập từ cơ sở dữ
liệu FES2004 [15].
Số liệu về nhiệt độ và độ muối nước biển
ở vùng cửa sông ven bờ sông Mê Kông và
vùng biển phía ngoài được thu thập từ các kết
quả nghiên cứu liên quan trong khu vực. Số
liệu nhiệt độ và độ muối nước biển ở vùng biển
xa bờ được thu thập từ cơ sở dữ liệu WOA13
với độ phân giải 0,25 độ [6].
Số liệu dòng chảy và hàm lượng TTLL đo
đạc tại một số vị trí khảo sát trong khu vực
nghiên cứu của đề tài “Tương tác giữa các quá
trình động lực Biển Đông và nước sông Mê
kông” cũng đã được thu thập xử lý để phục vụ
hiệu chỉnh kiểm chứng độ tin cậy của mô hình

TĐL.
Lưu lượng nước sông đo đạc trong các
mùa cạn và mùa lũ của Trung tâm Khí tượng
Thủy văn Quốc gia tại trạm thủy văn Cần Thơ
và Mỹ Thuận trong những năm gần đây đã
được thu thập, xử lý để tạo số liệu biên sông
của mô hình.
Phương pháp
Trong nghiên cứu này, các phương pháp
chính sau đã được sử dụng:
Phương pháp GIS để số hóa, xử lý và cập
nhật số liệu địa hình. Các phần mềm GIS cũng
được dùng để lồng ghép số liệu địa hình ở vùng
ven biển với số liệu địa hình trong cơ sở dữ liệu
địa hình GEBCO -1/8 ở vùng ngoài khơi.
Phương pháp khai thác số liệu từ cơ sở dữ
liệu nhiệt muối WOA13 [6] và thủy triều
FES2004 [15] nhằm cung cấp số liệu cần thiết
cho các điều kiện biên mở nhiệt - muối cho mô
hình TĐL vùng ngoài khơi (với lưới tính thô)
được lưu trữ ở dạng file Netcdf.
Phương pháp lưới lồng (NESTING) được
sử dụng trong nghiên cứu này để tạo ra các điều
kiện biên mở phía biển của mô hình. Để tạo các
file số liệu cho điều kiện biên mở biển của mô
hình với lưới chi tiết (cho vùng ven bờ sông Mê
Kông), một mô hình với lưới thô hơn cùng thời
gian tính toán, cùng kiểu lưới tính ở phía ngoài
vùng này đã được thiết lập. Mô hình lưới thô có
kích thước 210 × 156 điểm tính và sử dụng hệ

lưới cong trực giao. Các ô lưới có kích thức
biển đổi từ 166 - 22.666 m. Theo chiều thẳng
đứng, mô hình này được chia thành 4 lớp độ
sâu trong hệ tọa độ . Biên mở biển của mô
hình này được chia thành nhiều đoạn khác
nhau, mỗi đoạn sử dụng các hằng số điều hòa
trong cơ sở dữ liệu FES2004 và số liệu nhiệt
muối trung bình tháng trong cơ sở dữ liệu
WOA13 [6].
Phương pháp ứng dụng mô hình toán
Các điều kiện TĐL, vận chuyển trầm tích
và sóng được mô hình hóa bằng module
Delft3D-Flow (kết hợp chạy đồng thời với các
module sóng, trầm tích) trong hệ thống mô hình
Delft3D của Hà Lan. Đây là hệ thống mô hình
này có thể mô phỏng tốt điều kiện TĐL-sóng,
vận chuyển bùn cát, chất lượng nước ở vùng
cửa sông ven bờ [4].
Mô hình TĐL cho khu vực cửa sông ven
bờ sông Mê Kông sử dụng hệ lưới cong trực
giao có phạm vi vùng tính bao gồm các vùng
nước của các cửa Soài Rạp, cửa Tiểu, cửa Đại,
cửa Ba Lai, cửa Hàm Luông, Cổ Chiên, Cung
Hầu, Định An và Trần Đề. Miền tính trải rộng
Mô hình toán nghiên cứu vùng đục cực đại …

319
từ vùng biển Vũng Tàu đến phía Tây của Cà
Mau, với kích thước khoảng 485 km theo chiều
Đông - Tây Nam và 100 km theo chiều Bắc -

Nam, được chia thành 424 × 295 điểm tính,
kích thước các ô lưới biến đổi từ 43,9 đến
11.488,9 m (hình 1). Theo chiều thẳng đứng,
toàn bộ cột nước được chia làm 4 lớp độ sâu
theo hệ tọa độ . Lưới độ sâu được thiết lập
trên cơ sở lưới tính và bản đồ địa hình của khu
vực. Mô hình được thiết lập và tính đến cả các
quá trình nhiệt - muối và ảnh hưởng của sóng.



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

Mô hình TĐL được thiết lập và chạy với
hai mùa đặc trưng trong năm: 3 tháng mùa lũ
(tháng 9-10-11 năm 2012); 3 tháng mùa cạn
(tháng 3-4-5 năm 2012). Bước thời gian chạy
của mô hình là 0,2 phút.
Điều kiện ban đầu của các kịch bản hiện
trạng là các kết quả tính toán sau 1 tháng của
mùa cạn và mùa lũ trong các file restart. Số liệu
để cung cấp cho các biên mở phía biển là kết
quả tính toán toán từ mô hình phía ngoài sau đó
sử dụng phương pháp NESTHD để tạo các file
số liệu nhiệt độ, độ muối, mực nước tại các
điểm biên. Đây là các số liệu dạng timeserial
với tần suất 1 h/lần. Đối với các biên sông, số
liệu độ muối và nhiệt độ cho điều kiện biên là
các đặc trưng trung bình tháng. Lưu lượng
nước sử dụng cho các điều kiện biên sông là

các chuỗi số liệu được tính toán từ số liệu đo
với tần suất 1h/lần tại trạm thủy văn Cần Thơ
và Mỹ Thuận. Số liệu gió đưa vào mô hình tính
cho kịch bản hiện trạng là các số liệu quan trắc
tại Côn Đảo trong tháng 3-5 và tháng 9-12 năm
2012 với tần suất 6 h/lần.
Mô hình sóng trong nghiên cứu này được
thiết lập chạy đồng thời (online coupling) với
mô hình thủy động lực và mô hình vận chuyển
TTLL. Tại mỗi thời điểm tính toán (bước thời
gian), mô hình sóng sẽ sử dụng lưới tính,
trường gió, các kết quả tính độ sâu, mực nước,
dòng chảy của mô hình thủy động lực.
Điều kiện biên mở của mô hình sóng sử
dụng kết quả tính sóng của WAVE CLIMATE
Vũ Duy Vĩnh, Trần Đình Lân, …

320
[16] cho vùng biển Đông và tham khảo thêm số
liệu sóng quan trắc tại Côn Đảo trong năm
2012.
Kiểu ma sát đáy trong mô hình sóng ở
nghiên cứu này được lựa chọn là phổ
JONSWAP với hệ số có giá trị 0,067. Mô hình
B&J (Battjes, J. and J. Janssen, 1978) được lựa
chọn để tính ảnh hưởng của nước nông nơi diễn
ra quá trình sóng đổ.
Các tham số tính toán khác của mô hình
Tham số nhám đáy (bottom roughness)
trong nghiên cứu này lựa chọn sử dụng các hệ

số Manning (n) biến đổi theo không gian với
giá trị 0,018 - 0,023 m
-1/3
s [17, 18].
Các giá trị liên quan đến điều kiện rối
trong mô hình này sử dụng phương pháp tính
toán với cách tiếp cận HLES (Horizontal Large
Eddy Simulation) trong hệ thống mô hình
Delft3D theo lý thuyết của Uittenbogaard [19]
và Van Vossen [20].
Tham số tính toán của mô hình trầm tích
lơ lửng
Vận tốc lắng đọng của TTLL được chọn
biến đổi từ 0,05 - 0,12 mm/s. Tiêu chuẩn ứng
suất cho quá trình xói của trầm tích được lựa
chọn là 0,25 N/m
2
[21]. Tiêu chuẩn ứng suất
cho quá trình bồi lắng của trầm tích được lựa
chọn là 0,1 N/m
2
[21]. Tốc độ xói trong tự
nhiên ban đầu được giả thiết là 10
-3
kg/m
2
.s.

Hình 2. Kiểm chứng kết quả tính của mô hình và quan trắc: a, b- mực nước tại Vũng Tàu tháng 4
và tháng 9-2012; c- dòng chảy tầng giữa phía ngoài cửa Soài Rạp (14-20/9/2013); d- hàm lượng
TTLL phía ngoài cửa Trần Đề (14-20/9/2013)

Hiệu chỉnh, kiểm chứng kết quả tính của
mô hình
Các kết quả tính toán của mô hình đã
được kiểm chứng thông qua việc so sánh với số
liệu quan trắc. So sánh kết quả tính toán mực
nước từ mô hình với mực nước quan trắc tại
các trạm Vũng Tàu, Bình Đại, An Thuận, Hòa
Bình cho thấy khá phù hợp kể cả về pha và
biên độ (hình 2a, b). Sai số bình phương trung
(a)
(b)
(c)
(d)
Mô hình toán nghiên cứu vùng đục cực đại …

321
bình giữa tính toán và đo đạc mực nước ở các
trạm này này dao động trong khoảng 0,18 -
0,25 m. Các giá trị quan trắc dòng chảy được
phân tích thành các thành phần kinh hướng (u)
và vĩ hướng (v) trước khi so sánh với các kết
quả tính toán từ mô hình. Sau lần hiệu chỉnh
cuối cùng, kết quả so sánh cho thấy có sự phù
hợp tương đối giữa số liệu đo đạc và tính toán
chảy ở khu vực này là phù hợp (hình 2c). So
sánh hàm lượng TTLL quan trắc và tính toán ở

một số vị trí phía ngoài cửa sông Mê Kông
cũng thấy sự phù hợp nhất định giữa tính toán
và quan trắc (hình 2d).
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Phân bố trầm tích lơ lửng vùng ven bờ sông
Mê Kông
Các kết quả nghiên cứu về MTZ có sử dụng
công cụ toán học là mô hình [2, 22-26] đã chỉ
ra rằng hoàn lưu mật độ (gravitational
circulation) do chênh lệch tỷ trọng giữa nước
ngọt và nước mặn, sự lắng đọng của TTLL và
sự tái lơ lửng do bào mòn đáy dưới tác động
của dòng triều là ba nguyên nhân chính tạo
thành MTZ.
Kết quả tính toán cho thấy, ngoài chế độ
động lực, đặc điểm phân bố và cấu trúc nhiệt -
muối thì sự xuất hiện của các MTZ vùng ven
bờ châu thổ sông Mê Kông có liên quan đến sự
phân bố của TTLL phụ thuộc vào dao động
mực nước và biến đổi mùa của dòng trầm tích
từ lục địa đưa ra.
Trong pha triều xuống, dòng trầm tích từ
sông phát triển mạnh nhất ra phía ngoài biển.
Vào mùa lũ, vùng nước có hàm lượng TTLL
khoảng 60 mg/l có thể xuất hiện cách các cửa
sông khoảng 25 - 30 km (đối với tầng mặt) và
20 - 25 km đối với tầng đáy. Vùng nước có
hàm lượng TTLL cao trên 100 mg/l ở tầng mặt
trải rộng từ cửa sông ra xa khoảng 10 - 15 km,
trong khi ở tầng đáy chỉ rộng hơn 8 km (hình

3b). Vào mùa cạn, hàm lượng và lưu lượng bùn
cát sông đưa ra đều giảm, nên phạm vi phân bố
của TTLL gần các cửa sông có hàm lượng khá
nhỏ với giá trị hầu hết dưới 70 mg/l (hình 3a).



Hình 3. Phân bố hàm lượng TTLL (kg/m
3
) tầng mặt vùng ven bờ sông Mê Kông
trong pha triều xuống (a- mùa cạn; b- mùa lũ)

Trong pha triều lên, trong khi khối nước có
hàm lượng TTLL cao từ lục địa vẫn tiếp tục
đưa ra thì khối nước biển với độ mặn cao di
chuyển về phía lục địa. Sự tương tác giữa hai
khối nước này khiến phạm vi ảnh hưởng của
khối nước có hàm lượng TTLL cao bị thu hẹp
đáng kể so với khi nước ròng. Điều này cũng
làm cho sự xuất hiện các vùng đục nước trở lên
rõ ràng hơn.
Ở thời điểm nước lớn, ảnh hưởng của các
khối nước biển vào lục địa lớn nhất. Vào mùa
(a)
(b)
Vũ Duy Vĩnh, Trần Đình Lân, …

322
lũ, vùng nước có hàm lượng TTLL cao từ sông
bị dồn sát về phía trong các cửa sông. Các nêm

mặn tương tác với dòng TTLL vẫn được dòng
chảy sông đẩy dồn ra đã góp phần tạo nên một
số vùng đục cực đại ở hầu hết các cửa sông
chính trong khu vực. Vào mùa cạn, khi dòng
TTLL từ lục địa đưa ra không lớn thì vào pha
triều lên, ảnh hưởng của khối nước biển đã
chiếm ưu thế tuyệt đối, làm cho các MTZ xuất
hiện sâu hơn vào phía trong các cửa sông và
hàm lượng TTLL trong nước cũng nhỏ hơn
nhiều so với mùa lũ.
Vùng đục cực đại ven bờ CTSMK
Các kết quả phân tính toán cho thấy các
MTZ ở vùng cửa sông ven bờ châu thổ sông Mê
Kông phụ thuộc chặt chẽ vào dao động mực
nước và nguồn cung trầm tích, nước biến động
theo mùa từ các sông đưa ra. Chênh lệch độ lớn
triều trong những ngày triều cường và triều kém
ở khu vực nghiên cứu không quá lớn nên sự
hình thành và biến động theo không gian và thời
gian của các MTZ giữa những ngày triều cường
và triều kém. So với vùng cửa sông Bạch Đằng
[27] biến động của các MTZ (theo không gian
và thời gian) giữa những ngày triều cường và
triều kém ở khu vực này nhỏ hơn.
Trong mùa cạn, do hàm hàm lượng TTLL
và tải lượng nước sông đưa ra vùng ven bờ qua
các cửa sông tương đối nhỏ nên các khối nước
biển có điều kiện đi sâu vào trong các sông, sự
hình thành các MTZ thể hiện rõ rệt ở các cửa
sông trong khu vực.

Vào pha triều xuống, ảnh hưởng của khối
nước có hàm lượng TTLL cao là lớn nhất, sự
tương tác của hai khối nước sông - biển được
thể hiện trên các profile TTLL dọc các mặt cắt
từ trong cửa sông ra phía ngoài. Trên các mặt
cắt đều thấy xuất hiện những vùng có hàm
lượng TTLL cao hơn những khu vực khác. Các
profile TTLL theo chiều thẳng đứng khá đồng
nhất ở phía trong cửa sông (cách các cửa sông
trên 22 km), nhưng phía tiếp giáp với biển
(cách các của sông khoảng cách 5 - 22 km) lại
có sự biến động mạnh theo độ sâu (hàm lượng
TTLL cao hơn ở tầng mặt và khá nhỏ ở dưới
đáy) do ảnh hưởng của các nêm mặn. Do vị trí
và địa hình các cửa sông khác nhau nên mức độ
hình thành các MTZ cũng như phạm vi ảnh
hưởng của TTLL ra phía ngoài biển từ các cửa
sông cũng khác nhau, trầm tích từ các cửa như
Định An, cửa Đại, Trần Đề có ảnh hưởng lớn
hơn các cửa còn lại.
Sự hình thành và xuất hiện các MTZ thể
hiện rất rõ trong pha triều lên và ở thời kỳ nước
lớn khi có sự tương tác của các khối nước biển
và nước sông. Tại khu vực cửa Định An, MTZ
di chuyển trong vị trí khoảng từ 18 - 22 km (so
với cửa sông) với hàm lượng TTLL khoảng
0,04 - 0,07 kg/m
3
(hình 4a). Trong khi đó MTZ
ở của Cung Hầu tập trung quanh vị trí cách cửa

sông khoảng 15 - 20 km và hàm lượng TTLL ở
vùng đục này khá đồng nhất theo chiều thẳng
đứng với giá trị dao động 0,04 - 0,06 kg/m
3

(hình 4c). Tại khu vực phía ngoài cửa Hàm
Luông, MTZ xuất hiện gần biển hơn, vị trí cách
cửa sông khoảng 12 - 17 km với giá trị hàm
lượng TTLL lớn nhất khoảng 0,05 - 0,07 kg/m
3

(hình 4e). Ở khu vực cửa Đại, MTZ có vị trí
cách cửa sông khoảng 15 - 20 km với hàm
lượng TTLL khoảng 0,035 - 0,06 kg/m
3

(hình 4g).
Xu hướng biến động và hình thành các
MTZ trong mùa lũ cơ bản tương tự như trong
mùa cạn. Tuy nhiên do động lực sông trong
mùa lũ lớn hơn nhiều so với mùa cạn nên các
đặc điểm MTZ ở khu vực cửa sông ven bờ sông
Mê Kông có những thay đổi đáng kể so với
mùa cạn. Những thay đổi này là:
Vị trí các MTZ trong mùa lũ dịch chuyển
gần hơn về phía cửa sông khoảng 3 - 8 km so
với mùa cạn. Điều này thể hiện sự tác động
mạnh mẽ hơn của động lực sông so với động
lực biển.
Hàm lượng TTLL ở các MTZ trong mùa

lũ cao hơn so với mùa cạn với các giá trị phổ
biến trong khoảng 0,05 - 0,1 kg/m
3
.
Sự xuất hiện các MTZ trong mùa lũ ở các
vùng cửa sông ven bờ sông Mê Kông không
diễn ra thường xuyên như trong mùa cạn mà
chỉ xuất hiện chủ yếu vào thời kỳ triều lên và
nước lớn. Vùng đục cực đại cũng ít xuất hiện
vào những ngày có tải lượng nước từ sông đưa
ra lớn. Điều này có thể giải thích khi tải lượng
nước quá lớn làm suy giảm mức độ xâm nhập
Mô hình toán nghiên cứu vùng đục cực đại …

323
của các khối nước biển (mặn) hơn vào sâu các
cửa sông, khi đó dòng nước ngọt và TTLL có
điều kiện phát triển mạnh ra phía ngoài, hạn
chế sự hình thành các MTZ ở cửa sông.
Do sự khác nhau về hình thái địa hình và
điều kiện động lực nên các MTZ ở vùng cửa
sông ven bờ sông Mê Kông xuất hiện rõ rệt hơn
so với vùng cửa sông Bạch Đằng, đặc biệt là
trong khoảng thời gian cuối mùa lũ và thời kỳ
mùa cạn. Vị trí các MTZ ở khu vực này phần
lớn nằm sâu ở phía trong các cửa sông trong
khi ở vùng cửa sông Bạch Đằng [27], các vùng
đục cực đại xuất hiện chủ yếu ở phía ngoài các
cửa sông (khu vực cửa Nam Triệu).

Hình 4. Phân bố hàm lượng TTLL (kg/m
3
) dọc một số mặt cắt: phía ngoài cửa Định An (a- mùa
cạn; b- mùa lũ); phía ngoài cửa Cung Hầu (c- mùa cạn; d- mùa lũ); phía ngoài cửa Hàm Luông (e-
mùa cạn; f- mùa lũ); phía ngoài cửa Đại (g- mùa cạn; h- mùa lũ)
(c)
(a) (b)
(d)
(e)
(f)
(g) (h)
Vũ Duy Vĩnh, Trần Đình Lân, …

324

KẾT LUẬN
Một trong những kết quả của sự tác động
đồng thời giữa các điều kiện động lực sông -
biển ở vùng ven bờ châu thổ sông Mê Kông là
sự hình thành nên các MTZ ở phía trong các
cửa sông của khu vực này. Sự xuất hiện và quy
mô của các MTZ phụ thuộc chặt chẽ vào lưu
lượng nước sông, dao động triều. Ở khu vực
nghiên cứu, các MTZ xuất hiện nhiều hơn vào
mùa cạn và thời điểm nước lớn - pha triều lên,
ở vị trí khác nhau phía trong các cửa sông. Vị
trí của các MTZ cách các cửa sông khoảng 12 -
22 km (mùa cạn) và 5 - 15 km (mùa lũ).
Các MTZ di chuyển dọc theo mặt cắt từ
cửa sông hướng ra biển. Tuy nhiên, trong quá
trình di chuyển nó tạo thành các vùng bồi lắng
bùn cát và chôn vùi dinh dưỡng, các chất ô
nhiễm từ lục địa. Các kết quả trong bài viết này
mới chỉ là bước đầu, cần có nhiều hơn các số
liệu khảo sát về điều kiện môi trường để kiểm
chứng kết quả tính của mô hình.
Lời cảm ơn: Bài báo đã sử dụng các tư liệu
của Nhiệm vụ Hợp tác theo nghị định thư về
Khoa học và Công nghệ giữa Việt Nam và Hoa
Kỳ giai đoạn 2013-2014: “Tương tác giữa các
quá trình động lực Biển Đông và nước sông Mê
Kông”, các tác giả xin chân thành cảm ơn sự hỗ
trợ quý báu đó. Các tác giả cũng chân thành
cảm ơn những ý kiến góp ý của PGS. TS Trần
Đức Thạnh và TS. Phạm Xuân Dương trong

quá trình hoàn thiện bài báo này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bowden, K. F., 1984. Turbulence and
mixing in estuaries. In: Kennedy, V.S.
(Ed.), The Estuary as a Filter. Acad. Press,
Orlando, p. 15-26.
2. Hamblin, P. F., 1989. Observations and
model of sediment transport near the
turbidity maximum of the upper Saint
Lawrence estuary. Journal of Geophysical
Research: Oceans (1978-2012), 94(C10):
14419-14428.
3. Li, Z. H., Nguyen, K. D., Bruncottan, J. C.,
& Martin, J. M. (1994). Numerical-
simulation of the turbidity maximum
transport in the Gironde estuary
(France).Oceanologica Acta, 17(5): 479-
500.
4. Delft Hydraulics, 1999, 2000. Delft3D-
FLOW User Manual; Delft3D-WAVE User
Manual.
5. Li, J., & Zhang, C., 1998. Sediment
resuspension and implications for turbidity
maximum in the Changjiang
Estuary. Marine Geology, 148(3): 117-124.
6. Boyer. T, Ed.; A. Mishonov, 2013.
Technical Ed.: World Ocean Atlas 2013
Product Documentation. Ocean Climate
Laboratory, NODC/NESDIS/NOAA. Silver
Spring, MD 20910-3282.

7. Jay, D. A., & Musiak, J. D., 1994. Particle
trapping in estuarine tidal flows. Journal of
Geophysical Research: Oceans (1978-
2012), 99(C10): 20445-20461.
8. Lueotte, M., 1989. Organic carbon isotope
ratios and implications for the maximum
turbidity zone of the St Lawrence upper
estuary. Estuarine, Coastal and Shelf
Science, 29(4): 293-304.
9. Cauwet, G., & Mackenzie, F. T., 1993.
Carbon inputs and distribution in estuaries
of turbid rivers: the Yang Tze and Yellow
rivers (China). Marine Chemistry, 43(1):
235-246.
10. Fishes, T. R., 1991. Phytoplankton nutrients
and turbiding in the Chaspeak, Delaware
and Husdson esturies, 16(1): 104-112.
11. Shi, Z., & Kirby, R., 2003. Observations of
fine suspended sediment processes in the
turbidity maximum at the North Passage of
the Changjiang Estuary, China. Journal of
coastal research, 19, 529-540.
12. Largier, J. L., 1993. Estuarine fronts: how
important are they?. Estuaries, 16(1): 1-11.
13. Dodson, J. J., Dauvin, J. C., Ingram, R. G.,
& d’Anglejan, B., 1989. Abundance of
larval rainbow smelt (Osmerus mordax) in
relation to the maximum turbidity zone and
associated macroplanktonic fauna of the
middle St. Lawrence

estuary. Estuaries, 12(2): 66-81.
14. Meirion T Jones, Pauline, W., Raymond, N.
Cramer, 2009. User Guide to the centenary
Mô hình toán nghiên cứu vùng đục cực đại …

325
edition of the GEBCO digital atlas and its
data sets. Natural environment research
council.
15. Lyard, F., Lefevre, F., Letellier, T., &
Francis, O., 2006. Modelling the global
ocean tides: modern insights from
FES2004. Ocean Dynamics, 56(5-6): 394-
415.
16. BMT Argoss, 2011. Overview of the service
and validation of the database. Reference:
RP_A870, www.waveclimate.com.
17. Battjes, J. A., & Janssen, J. P. F. M., 1978.
Energy loss and set-up due to breaking of
random waves. Coastal Engineering
Proceedings, 1(16).
18. Arcement Jr, G. J., & Schneider, V. R.,
1989. Guide for Selecting Manning's
Roughness Coefficients for Natural
Channels and Flood Plains United States
Geological Survey Water-supply Paper
2339. pubs. usgs. gov/wsp/2339/report. pdf.
19. Uittenbogaard, R. E., 1998. Model for eddy
diffusivity and viscosity related to sub-grid
velocity and bed topography. Note, WL|

Delft Hydraulics.
20. Van Vossen, B., 2000. Horizontal Large
Eddy Simulations; evaluation of
computations with DELFT3D-FLOW.
Report MEAH,197, Delft University of
Technology.
21. Van Rijn, L. C., 1993. Principles of
sediment transport in rivers, estuaries and
coastal seas (Vol. 1006). Amsterdam: Aqua
publications.
22. Kistner, D. A., & Pettigrew, N. R., 2001. A
variable turbidity maximum in the
Kennebec estuary, Maine. Estuaries, 24(5):
680-687.
23. Lin, J., & Kuo, A. Y., 2003. A model study
of turbidity maxima in the York River
Estuary, Virginia. Estuaries, 26(5): 1269-
1280.
24. Sheng Fangting, 1995. A new recognition
of estuarine turbidity maximum in china.
Advance in Earth Sciences, 10(2): 210-213.
25. Simpson, J. E., 1997. Gravity Currents in
the Environment and the Laboratory,
second ed. Cambridge University Press,
Cambridge, 244 p.
26. Wolanski, E., & Spagnol, S., 2003.
Dynamics of the turbidity maximum in
King Sound, tropical Western
Australia. Estuarine, Coastal and Shelf
Science, 56(5): 877-890.

27. Vũ Duy Vĩnh, Trần Đức Thạnh, 2012. Ứng
dụng mô hình toán nghiên cứu vùng đục
cực đại ở khu vực cửa sông Bạch Đằng.
Tạp chí Khoa học và Công nghệ biển,
12(3): 1-12.
















Vũ Duy Vĩnh, Trần Đình Lân, …

326
A NUMERICAL MODEL TO STUDY MAXIMUM TURBIDITY
ZONES IN MEKONG ESTUARY COASTAL AREA

Vu Duy Vinh, Tran Dinh Lan, Tran Anh Tu, Nguyen Thi Kim Anh
Institute of Marine Environment and Resources-VAST

ABSTRACT: This paper presents the results of application of a 3D numerical model to study
maximum turbidity zone (MTZ) in the coastal zone of Mekong River Delta. In this study, a 3D
modelling system with combination of hydrodynamics - wave and suspended sediment transport was
set up and validated with measured data in the study area. Based on calculated scenarios for the
flood and dry seasons, the results showed the appearance of MTZs in the coastal zone of Mekong
river with suspended sediment concentration of 0.04 - 0.07 kg/m
3
(the dry season) and 0.05 -
0.1 kg/m
3
(the flood season). The position and scale of MTZs change with the interaction between
fresh water and tidal oscillations. They occur more regulary in the dry season and at high tide and
inside the estuaries. The MTZs are prevalently located far away from estuaries within a distance of
12 - 22 km (the dry season), and 5 - 15 km in the flood season.
Keywords: Modelling, maximum turbidity zone, suspended sediment transport, Mekong river
coastal area.