NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ SÓNG DÒNG CHẢY VÀ VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH VÙNG NƯỚC BIỂN VEN BỜ NAM ĐỊNH

®¹i häc quèc gia hμ néi
Tr−êng ®¹i häc khoa häc tù nhiªn

-------------------

V Công H u

NGHIÊN C U CH
SÓNG, DÒNG CH Y VÀ V N CHUY N
TR M TÍCH VÙNG N
C BI N VEN B NAM NH

LU N V N TH C S KHOA H C

Hà N 1i - 2010


®¹i häc quèc gia hμ néi
Tr−êng ®¹i häc khoa häc tù nhiªn

-------------------

V Công H u

NGHIÊN C U CH
SÓNG, DÒNG CH Y VÀ V N CHUY N
TR M TÍCH VÙNG N
C BI N VEN B NAM NH

Chuyên ngành
Mã s

: H i d ng h c
: 60.44.97

LU N V N TH C S KHOA H C

CÁN B

H

NG D N KHOA H C

TS. NGUY N MINH S N

Hà N i - 2010
2


L ic m n
hoàn thành lu n v n này, tác gi mong mu n đ

c bày t lòng bi t

n sâu s c nh t t i TS. Nguy n Minh S n – Vi n Công ngh Môi Tr
Vi n Khoa h c và Công ngh Vi t Nam, đã đ nh h

ng, tr c ti p h

ng –
ng d n

và t n tình giúp đ v nhi u m t.
Tác gi xin g i l i c m n t i TS. Lê Xuân Hoàn - Vi n C h c Hà N i
đã giúp đ v s li u c ng nh ph

ng pháp lu n đ ti p c n đ n bài toán

th c t .
Tác gi luôn bi t bi t n sâu s c đ i v i các th y cô trong B môn H i
D

ng h c - Khoa KT – TV - HDH đã truy n đ t nh ng kinh nghi m quý báu

trong quá trình đào t o, nh đó h c viên đ

c nâng cao trình đ , m r ng

t m hi u bi t khi ti p c n đ n th c t .
Cu i cùng, Tôi xin đ
Công ngh Môi tr

c c m n Phòng Quy ho ch Môi tr

ng – Vi n

ng đã t o đi u ki n thu n l i đ b n lu n v n đ

c hoàn

thành.

Trong quá trình th c hi n, lu n v n ch c ch n không tránh kh i thi u
sót. Vì v y, r t mong nh n đ

c s góp ý c a th y cô và các b n đ ng nghi p

đ lu n v n có th hoàn thi n h n.
Tác gi xin chân thành c m n!
Hà N i, ngày 22 tháng 11 n m 2010
H c viên

V Công H u

3


M cl c
L i c m n.........................................................................................................................1
M c l c ............................................................................................................................... 4
M
Ch

U ............................................................................................................................ 6
ng 1: T NG QUAN V KHU V C NGHIÊN C U ............................ 9
1.1. Ch đ gió ................................................................................................... 10
1.2. Ch đ sóng................................................................................................. 11
1.3. Ch đ th y tri u và n

c dâng ............................................................. 12

1.4.

c đi m đ a m o ...................................................................................... 13

1.5.

c đi m đ a hình vùng ven b ............................................................. 15

1.6. Ch đ dòng ch y ...................................................................................... 15
1.7. Di n bi n các c a sông ............................................................................ 17
1.8. Tình hình xói l và bi n đ i đ
Ch

UN TRONG H TH NG MÔ HÌNH

ng 2. GI I THI U CÁC MÔ

MIKE

ng b khu v c H i H u ................ 18

C ÁP D NG TRONG NGHIÊN C U C A LU N V N ......... 21
2.1. S l

c v các b ch

ng trình th y đ ng l c .................................. 21

2.2. Gi i thi u mô hình MIKE 21FM ........................................................... 26
2.3. Gi i thi u mô đun tính sóng Mike21 SW .......................................... 28
2.4. Gi i thi u mô đun dòng ch y Mike21 HD FM ................................. 34

2.5. Gi i thi u mô đun tính v n chuy n tr m tích Mike21 ST FM . .... 37
2.6. S liên k t gi a các mô đun ................................................................. 40
Ch

ng 3. S

D NG MÔ HÌNH MIKE TÍNH TOÁN CÁC

C

TR NG SÓNG, DÒNG CH Y VÀ V N CHUY N TR M TÍCH
VÙNG N

C BI N VEN B

NAM

NH ....................................................... 42

3.1. Thu th p s li u kh o sát th c đ a ......................................................... 42
3.2. Tính toán các đ c tr ng tr

ng sóng .................................................... 44

3.2.1. Hi u ch nh và ki m tra mô hình sóng ........................................ 48

4


3.2.2. Tính toán các đ c tr ng tr

3.3. Tính toán tr

ng sóng ......................................... 53

ng dòng ch y sóng .......................................................... 58

3.4. Tính toán v n chuy n tr m tích.............................................................. 59
Ch

ng 4: K T QU VÀ TH O LU N ............................................................ 60
4.1. K t qu các ph

ng án tính sóng .......................................................... 60

4.2. K t qu các ph

ng án tính dòng ch y sóng ...................................... 67

4.3. K t qu tính toán v n chuy n tr m tích ............................................... 73
K T LU N VÀ KI N NGH ................................................................................... 76
TÀI LI U THAM KH O ......................................................................................... 78
Ph l c 1: K t qu tính toán phân b tr

ng sóng c a 20 ph

ng án. .... 82

Ph l c 2: K t qu các ph

ng án tính dòng ch y sóng ............................... 103

Ph l c 3: K t qu các ph

ng án tính v n chuy n tr m tích ................... 109

5


M

U

Tính c p thi t c a đ tài:
Lan truy n sóng bi n, v n chuy n tr m tích và b i xói là nh ng l nh
v c khoa h c quan tr ng, đ

c các nhà khoa h c r t quan tâm. Trong th c t ,

sóng và v n chuy n tr m tích nói chung, gây xói l và gây nh h
đ n các ho t đ ng kinh t xã h i
lý, k thu t khác nhau đã đ

ng tiêu c c

nhi u vùng ven bi n. Nhi u gi i pháp qu n

c xây d ng nh m gi i quy t v n đ trên và tính

toán mô hình là m t trong nh ng công c quan tr ng giúp ích cho vi c xây
d ng các gi i pháp đó.

T nh Nam

nh có trên 72 km b bi n và là h l u c a nhi u sông l n

nh : sông H ng, sông Ninh C , sông
đ y đ các tác đ ng nh h

áy.

ây là khu v c đ c thù, th hi n

ng đ n bãi bi n, b bi n.

Nguyên nhân gây ra s b i xói vùng ven bi n là do tác đ ng c a sóng
và dòng ch y làm cho bùn cát d ch chuy n theo hai h

ng: vuông góc v i b

(cross shore) và d c theo b (long shore). Quá trình b i xói x y ra trong th i
gian dài (long term) s làm bi n đ i đ

ng b và đ

c xem nh là h q a c a

s chuy n d ch bùn cát d c b . Nhi u khu v c t i vùng b bi n Nam

nh,

đ c bi t là đo n b trong kho ng t V n Lý t i Th nh Long đã và đang b xói

l m nh. Trong nh ng n m g n đây, quy mô và c
h

ng gia t ng.

ng đ xói l có chi u

c bi t, trong c n bão s 7 ngày 27 tháng 9 n m 2005, r t

nhi u đo n đê bi n trong khu v c này nh đê bi n H i Tri u, H i Hoà, H i
Th nh đã b v , gây ng p l t cho nh ng khu v c r ng l n ven b .

c bi t, t i

m t s đ a đi m du l ch nh bãi bi n Th nh Long, sóng k t h p v i n
trong bão phá hu toàn b con đ
Thông th
t

c dâng

ng ven bi n và nhi u nhà ngh .

ng, t i m t s vùng bi n, đ c bi t là bi n mi n Trung, hi n

ng xói l x y ra vào mùa đông, khi sóng l n k t h p v i tri u c

ng t n

công vào b , đào các h xói t i bãi và làm s t l b bi n và các công trình xây

6


d ng trên b . Vào mùa hè, sóng l ng h n và sóng l ng mang cát t ngoài xa
vào b i l i bãi. Tuy nhiên, c ch xói l t i bãi bi n Nam
ràng.

i v i vùng bi n này, hi n t

ng xói l x y ra th

nh v n ch a rõ
ng xuyên trong c

n m, nh ng m nh h n vào mùa đông. Quá trình di n bi n xói l b bi n do
tác đ ng c a sóng là m t quá trình khá ph c t p, nó b tác đ ng b i các y u t
nh chi u cao sóng, v trí sóng v , dòng ch y do sóng v , ng su t do sóng
tác d ng trên đáy, l

ng bùn cát chuy n d ch và cách th c bi n d ng mái d c

b bi n.

Hình 1. M t s hình nh xói l b bi n Nam

nh

nghiên c u bài toán xói l đ i v i khu v c bi n Nam

nh, c n

nghiên c u trong m i quan h t ng th gi a các tác đ ng liên quan ho t đ ng
kinh t xã h i và do t nhiên gây ra. V m t t nhiên, c n xét đ n s tác đ ng
t ng h p c a các tác nhân, sóng, dòng ch y, th y tri u, n

c dâng, …. Vì

v y, đ tài Nghiên c u ch đ song, dòng ch y và v n chuy n tr m tích đ

c

l a ch n. Tuy nhiên, trong khuôn kh c a lu n v n này, ch t p chung vào

7


nghiên c u, tính toán phân b tr

ng sóng, dòng ch y sóng và l

chuy n cát gây ra do sóng đ i v i vùng n

ng v n

c bi n ven b H i H u - Nam

nh.
Mô hình là công c quan tr ng, h tr xây d ng các gi i pháp qu n lý
nh m gi m thi u thi t h i và phòng ng a các tác đ ng c a bi n. Mô hình

MIKE đ

c s d ng

nhi u n

c trên th gi i và Vi t Nam, có đ các ch c

n ng đáp ng vi c gi i quy t bài toán th c t . Mô đun liên h p Mike21
coupled model FM (hai chi u) trong b ch

ng trình đ

c s

d ng cho

nghiên c u này. Mô đun này liên k t gi a các mô đun tính toán dòng ch y
(Mike21HD FM), mô đun tính toán sóng (Mike21 SW FM), mô đun tính toán
v n chuy n cát (Mike21ST FM) v i l
h p t t v i các d ng đ

i phi c u trúc (ph n t h u h n) phù

ng b và đ a hình ph c t p.

M c đích c a đ tài: Vi c s d ng công c mô hình vào các bài toán
th c t còn nhi u khó kh n và h n ch . Trong t c t , th

ng không có nhi u

th c nghi m v các h s c a mô hình c ng nh các s li u đo đ c hi n
tr

ng ph c v cho các tham s đ u vào. Vì v y, m c đích c a nghiên c u

này là th nghi m áp d ng các mô đun c a b ch
toán các đ c tr ng tr

ng trình MIKE nh m tính

ng sóng, dòng ch y sóng và v n chuy n t m tích gây

ra do sóng. Do v y, b c c c a lu n v n g m các ph n nh sau:
M

U

Ch

ng 1: T ng quan v khu v c nghiên c u.

Ch

ng 2: Gi i thi u các mô đun trong h th ng mô hình Mike đ

c áp

d ng trong nghiên c u c a lu n v n.
Ch

ng 3: Tính toán các đ c tr ng sóng, dòng ch y và v n chuy n tr m tích

vùng n
Ch

c bi n ven b Nam

nh.

ng 4: Các k t qu và th o lu n

K T LU N VÀ KI N NGH

8


Ch

ng 1: T NG QUAN V KHU V C NGHIÊN C U
T nh Nam

nh có đ

ng b bi n dài ch y theo h

ông B c (l ch kho ng 45o so v i h
áy, c a Ninh C , c a Ba L t.

ng Tây Nam và

ng B c) và m t s c a sông nh c a

c đi m c a các c a sông này là l

ng phù

sa v n chuy n hàng n m ra bi n khá l n. Chính vì v y, t i các vùng c a sông
này t n t i r t nhi u bãi cát, doi cát và c n cát ng m. Vì cát do các sông đ a
ra là cát m n nên đ d c bãi trên toàn vùng bãi bi n Nam

nh là r t nh . T i

nhi u v trí, đ d c bãi bi n là nh h n 1%.

Hình 1.1. B n đ t nh Nam

nh (D án VNICZM, Hà N i)

9


1.1. Ch đ gió
T i vùng bi n Nam

nh t n t i hai mùa gió rõ ràng, gió mùa đông b t

đ u vào kho ng tháng 10 hàng n m và k t thúc vào kho ng gi a tháng 3 n m
sau, gió mùa hè (nam, đông nam và tây nam) trong th i gian còn l i c a n m,
t tháng 5 đ n tháng 9. Gió mùa đông đ

phía B c, nhi t đ th p h n và l

c đ c tr ng b i t c đ m nh th i t

ng m a th p h n. Gió mùa hè đ

tr ng b i gió v a, th i t phía nam, nhi t đ cao h n và l

cđ c

ng m a cao h n.

Ngoài ra, có m t giai đo n chuy n ti p gi a hai gió mùa chính (tháng 4 và
tháng 10), đ c tr ng b i gió m u d ch h

ng đông mang theo lu ng khí mát.

Xung quanh khu v c H i H u có 4 tr m đo gió, cho th y tr
trong V nh B c B b
n m

nh h

ng gió

ng b i đ a hình r t rõ. Vì tr m B ch Long V

gi a V nh B c B (trên đ o B ch Long V ), cách xa đ t li n, d li u

gió ghi nh n t i tr m này s đ i di n cho tính sóng n

c sâu

bãi bi n H i

H u [18], [26].

Hình 1.2. Hoa gió t i các tr m xung quanh khu v c H i H u
(d a trên chu i s li u t n m 1976 - 1995)

10


1.2. Ch đ sóng
Ch đ sóng n

c sâu

V nh B c B có các tính ch t rõ ràng theo

mùa. D a trên nh ng d li u quan tr c t i tr m Hòn D u, các tác gi Pruszak
(2002) và Vinh (1996) đã ch ra r ng; trong mùa đông, sóng th nh hành đ n t
phía đông b c, trong khi đó vào mùa hè sóng đ n t phía đông và đông nam.
T c đ gió trong mùa đông m nh h n trong mùa hè, t o ra sóng cao h n so
v i mùa hè.

c tính đ cao sóng trung bình trong n

c sâu vào kho ng 1,8-

2,0m đ i v i mùa đông và 1,2-1,4 m đ i v i mùa hè. Tuy nhiên, s khác bi t
theo mùa rõ r t nh t có l là t n s xu t hi n đ cao sóng ý ngh a (Hs). Vào
mùa

ông, Hs đ t giá tr 3m chi m t i 10%, trong khi vào mùa hè Hs đ t giá

tr 2m chi m 10% [24].
phía B c c a Vi t Nam, bão ch y u x y ra vào tháng 7 và tháng 8
(trong th i gian mùa hè). Trong bão, đ cao sóng vùng n

c sâu có th đ t giá

tr 8-10m. [16], [18].
i v i Vi t Nam nói chung và H i H u nói riêng, chu i s li u đo
sóng trong th i gian dài th

ng là r t hi m. Trong khuôn kh c a m t ch

trình vi n tr c a qu c t C quan H p tác Phát tri n Th y
đ t đo sóng t i bãi bi n H i H u đ

ng

i n (SIDA), 4

c th c hi n vào n m 2005 và 2006 [14],

[20]. Tuy nhiên, các đ t đo này th c hi n trong đi u ki n th i ti t ôn hòa và
trong th i gian ng n h n (kho ng 10 ngày). Các t n xu t xu t hi n đ cao
sóng ý ngh a d a trên d li u đo đ

c t i đ sâu 20m (tr m S1), cho th y r ng

trong mùa đông, đ cao c a sóng đo đ

c cao h n trong mùa hè. Trong mùa

đông, đ cao sóng ý ngh a l n h n 1,0m chi m t i 10% , trong khi đó vào
mùa hè đ cao sóng ý ngh a l n h n 0,6m chi m t i 10% [12] .

11


Hình 1.3. T n xu t đ cao sóng ý ngh a d a trên s li u đo trong các
đ t kh o sát n m 2005 và 2006
V nh B c B n i v i bi n

ông qua c a v nh m r ng theo h

ng

ông - Nam nên các sóng l ng s x y ra trong v nh B c B khi có sóng l n
trong vùng bi n

ông. Các phép đo đ ng th i t i các tr m ven v H i H u

trong các đ t c a n m 2005 và 2006 cho th y xu t hi n sóng l ng cao h n 1m
trong đi u ki n l ng gió [14]. Nh v y, các sóng l ng phát sinh phía Nam c a
bi n ông có th truy n vào và làm nh h

ng đ n bãi bi n H i H u.

1.3. Ch đ th y tri u và n c dâng
Thu tri u đóng vai trò đ ng l c quan tr ng

khu v c ven bi n và c a

sông nói chung và khu v c đ ng b ng B c B nói riêng. Thu tri u

đây

mang tính ch t nh t tri u đ u v i đ cao tri u t i trên 3,5m. Trong n m, đ
l n tri u đ t giá tr c c đ i vào các tháng đ u n m, gi a n m và cu i n m.
Các sóng tri u truy n t Bi n

ông và m t ph n b ph n x

khu v c cu i

v nh B c B . V i đ dài 50km và đ sâu 50m, th i gian c ng h

ng trong

vinh vào c 25h [23], kho ng th i gian này x p x v i chu k c a các sóng
tri u O1, K1 d n đ n s c ng h

ng làm t ng biên đ tri u d c b bi n Vi t

Nam [10]. Dòng tri u trung bình đ t 20-30cm/s, dòng tri u l n nh t đ t

12


60cm/s và

các bãi tri u là 50cm/s (Thanh, 1997).

cao trung bình đ t

1,92m, l n nh t 3,64m (23-12-1987 đ n 01-07-1988) [15].
Hi n t
nh h

ng n

c dâng do gió mùa ch y u xu t hi n vào mùa đông do
ông B c v i t c đ cao và h

ng c a h th ng gió mùa

ng khá n

đ nh. Các k t qu phân tích các tài li u quan tr c trong 40 n m (1962 - 2002)
qua cho th y tr s n

c dâng do gió mùa

đây x p x c 50 - 80cm. Hi n t
gió mùa nh ng tr s cao và c
tác đ ng r t m nh

ng n

ông B c k t h p v i sóng l n

c dâng do bão x y ra t

ng t nh

ng đ m nh trong kho ng th i gian ng n gây

vùng ven bi n gây ra hi n t

ng phá hu , làm h h ng

đ n các công trình ven b nói chung và đê kè nói riêng. Các k t qu nghiên
c u tr

c đây cho th y n

c dâng c c đ i t i vùng bi n Nam

nh khá cao,

có th đ t trên 2m. Thí d trong c n bão s 7 ngày 27 tháng 9 n m 2005,
n

c dâng do bão v i đ cao c c đ i t i Qu t Lâm kho ng 1,90m, t i Th nh

Long trên 1,8m, k t h p v i tri u c

ng đã gây ra v đê bi n và ng p l t t i

nhi u xã [2].
1.4.

c đi m đ a m o

T t c các v trí b bi n b xói mòn t i vùng bi n Nam

nh đ u là

vùng b cát. V i các vùng b này, sóng ph i l n h n m t giá tr nào đó m i
có kh n ng gây v n chuy n cát và bi n đ i đ a hình đáy m t cách đáng k .
i v i vùng b bi n Nam

nh, các tính toán s b cho th y ch có sóng v i

đ cao l n h n 0,75 m m i có kh n ng gây v n chuy n cát m t cách đáng k
[1]

13


Hinh 1.4.

ng cong c p ph i h t t i bãi bi n Nam

nh (Vi n C

h c)
K t qu đo và phân tích các m u tr m tích t i các m t c t vuông
góc v i b c a d án SIDA

khu v c H i H u cho th y, đ

D 50 c a tr m tích có giá tr trong kho ng 0,14 - 0,18mm [12].

14

ng kính


c đi m đ a hình vùng ven b

1.5.

a hình khu v c bãi bi n h i h u có đ d c tho i, t o ra đ i r ng làm
gi m n ng l

ng sóng [17], các đ

ng đ ng sâu ch y d c theo đ

ng b .

Tuy nhiên, khu v c c a Ba L t có đ d c l n và đ a hình ph c t p t o lên s
m t tr m tích

d c trung bình tính t b đ n đ

khu v c ngoài [25].

sâu kho ng 7-8m vào kho ng 1–1,6%. Xung quanh c a Ba L t, g n các
bãi b i có đ d c kho ng 4% [25].

1.6. Ch đ dòng ch y
Các thành ph n dòng ch y ch y u trong đ i ven b bao g m dòng
ch y phát sinh do sóng, dòng th y tri u, dòng ch y gió và ch y ra t các c a
sông. Nh ng thành ph n dòng ch y t
d ng hoàn l u ph c t p [17].
h

ng

ông B c-Tây Nam, h

ng tác v i đ a hình hình t o ra các

ng b c a b bi n H i H u, ch y theo
ng sóng chi m u th trong c hai mùa đông

và mùa hè ch y u chéo so v i đ

ng b , hình thành dòng ch y sóng d c b .

T i bãi bi n H i H u, dòng ch y sóng có vai trò ch đ o gây lên v n chuy n
tr m tích và thay đ i hình thái [17].
Theo tác gi Ph m V n Ninh, v n t c dòng ch y gió t i vùng bi n ven
b Nam

nh có th đ t t i 25-30cm/s vào mùa đông và 10-15 cm/s vào mùa

hè [2].
Dòng tri u th hi n vai trò ch đ o trong quá trình hình thành bãi tri u
và l ch tri u

khu v c ven b và các đ m phá.

V nh B c B , các sóng tri u

truy n t phía Nam đ n B c, d n đ n dòng tri u h
th i gian c a pha tri u lên và h

ng lên phía B c trong

ng xu ng phía Nam trong pha tri u rút.

Dòng tri u trung bình trong khu v c g n b ,

đ sâu kho ng 5m, có v n t c

trong kho ng 25 đ n 40cm/s. V n t c t i đa có th đ t 60 đ n 80cm/s [17]. Do
s b t đ i x ng c a dòng tri u

khu v c ven b , th i gian tri u lên ng n h n

15

so th i gian tri u lên xu ng, t
tri u th c h

ng ng 42% và 58% th i gian, d n đ n dòng

ng xu ng phía Nam

khu v c ven bi n [24].

áng chú ý là d a trên d li u đo và mô hình s , Ninh, Qu nh, Vi t
Liên (2001) và Van Mar en và Hoekstra (2004) cho th y hoàn l u do gió quay
ng

c chi u kim đ ng h , trung tâm c a nó n m

gi a V nh B c B trong c

mùa gió đông và mùa hè. Do đó, trong vùng ven b bi n H i H u, dòng d
luôn h

ng v phía nam. Nh đã đ c p

trên, t c đ gió trong mùa đông là

m nh h n trong mùa hè và dòng ch y gió trong mùa đông l n h n trong mùa
hè [24].
Trong d án SIDA, đ t 4 tr m đo t i khu v c bi n ven b H i H u
trong 2 các đ t (10 ngày m i đ t) n m 2005 và 2006, tháng 2 đ c tr ng cho
mùa đông và tháng 8 đ c tr ng cho mùa hè. Ch đ dòng ch y d a trên các
đ t đo cho th y dòng d luôn h

ng xu ng phía Nam trong c mùa đông và

mùa hè, ngo i tr tr m S2. Dòng ch y trung bình trong các đ t đo kho ng
30cm/s và dòng ch y l n nh t đ t kho ng 50–80 cm/s [12].

Hình 1.5. Ch đ dòng ch y d a trên các đ t đo t i 4 tr m (2005 và 2006)

16


1.7. Di n bi n các c a sông
Sông H ng mang đ n m t l
B qua 7 c a sông. L
ràng. L

ng l n tr m tích đ

ng tr m tích đ ra bi n hàng n m thay đ i theo mùa rõ

ng m a trong mùa hè cao h n r t nhi u so v i mùa đông (kho ng

80% t ng l

ng m a hàng n m), d n đ n t i l

ng tr m tích đ

chuy n vào mùa hè chi m kho ng 91- 96% t ng t i l
l

c th i vào v nh B c

c v n

ng c a n m. T ng t i

ng tr m tích do sông H ng v n chuy n ra bi n kho ng 75-100 tri u

t n/n m. Trong đó, kho ng 30% b i
(đ sâu d
ngoài n

khu v c g n b t o thành các bãi tri u

i 2m) và các roi cát, ph n còn l i v n chuy n qua các l ch tri u ra
c sâu (đ sâu 2m đ n 30m [8], [17]... T i l

th ng sông h ng đ

ng tr m tích do h

c phân b qua các c a sông; c a V n Úc kho ng 19%,

c a Thái Bình kho ng 6%, c a Trà Lý kho ng 9%; c a Ba L t kho ng 21%;
c a L ch Giang kho ng 6%, c a

áy kho ng 19%, và 20% cho t t c các

phân l u nh h n [24]. M t s hình nh v s bi n đ i các c a sông [3];

Hình 1.6. C a sông Ba L t trong giai
đo n 1912-1965

17

Hình 1.7. C a sông Ba L t trong giai
đo n 1965-2001


Hình 1.8. C a sông áy trong giai đo n
1921-1965

Hình 1.9. C a sông áy trong giai
đo n 1965-2001

1.8. Tình hình xói l và bi n đ i đ
H u Nam nh

ng b khu v c H i

B bi n H i H u t c a sông Sò đ n c a Ninh C dài trên 27,42km đi
qua 7 xã: H i L c, H i
Th nh.

ông, H i Lý, H i Chính, H i Tri u, H i Hoà và H i

ây là đo n b s t l dài nh t, nghiêm tr ng nh t ven b châu th

sông H ng và B c Vi t Nam.

B bi n H i H u (Nam

nh) b xói s t trên đo n dài ch ng 17km, t c

đ trung bình 14,5m/n m; l n nh t 20,5m/n m.
đ

n nay, có th xác đ nh

c H i H u có 10,4 km b r t nguy hi m, do tính xung y u c a đê kè và

m t đ dân c t p trung cao [3], [15].
o n b thu c xã H i ông (dài kho ng 2,5km). Trong đó 1km đ u tiên
giáp xã H i L c, b đang b xói l m nh làm s p mái đê t o vách đ ng 2m.
Kho ng 1,5km đê thu c làng Xuân Hà hi n đang b xói l , phía tr
l ra l p bùn nâu đ .

18

c c n cát


o n b thu c xã H i Lý (dài 3km), v i 1,8km đo n phía B c giáp H i
ông ti p giáp tr c ti p v i bi n nh các c n cát, phi lao-d a d i r ng 50100m. Phía trong là đ

ng đê đ t đ p cao không kè. S t l b cát t nhiên đã

t o ra vách xói cao 0,6 – 1,0m. Kho ng 1,2km phía Nam đo n b V n Lý có
kè lát mái và kè ô vuông ch ng xói l . o n đê này hi n nay là đo n đ u tiên
xu t hi n quá trình xói l mãnh li t nh t t đ u nh ng n m 70 c a th k

tr

c. Hi n nay, tuy n đê bi n 1 t i khu v c này h u nh b phá h y hoàn

toàn. o n đê này th

ng b phá hu nghiêm tr ng

nhi u giai đo n, đ c bi t

vào mùa gió mùa ông B c và bão.
o n b thu c xã H i Chính (dài kho ng 3,4km), có 1,6km b đê tuy n
ngoài đã b phá hu g n nh hoàn toàn, ch còn 320m n n đê c sót l i
phía B c n i tuy n giáp xã H i Lý và 120m đê n i tuy n c sót l i
xã. Tuy n đê chính di n v i sóng bi n đã đ

đ u

phía B c

c kè lát mái PAM và đã hình

thành m t tuy n đê trong cách 100-250m.
o n b thu c xã H i Tri u (dài kho ng 3,6km) có 2km đ u tiên giáp xã
H i Chính c ng đang b s t l nghiêm tr ng. Tuy n đê ngoài đang b phá ho i
v ic

ng đ m nh nh t vào nh ng n m 80, vào th i k cu i nh ng n m 90

nhà th “Lái Tim” thu c xóm Quang Ph c b phá hu hoàn toàn tr

c sóng

bi n. Trong đo n này có 1,2km kè bê tông c a d án PAM và 0,8km đê đang
đ

c tu b , đ p cao và kè. Kho ng 1,5km đê còn l i phía Nam t

ng đ i n

đ nh b i phía tr

c c a tuy n đê ngoài có c n cát - phi lao r ng 100m. Tuy n

đê trong đang đ

c hình thành, cách 120m.

o n b thu c xã H i Hoà (dài kho ng 4km) có 0,5km đ u tiên giáp xã
H i Tri u. Tuy n đê ngoài đã đ

c kè bê tông theo d án PAM, phía tr

c

m t kè có c n cát phi lao th a r ng 40-70m. Tuy n đê phòng h phía trong
cách tuy n đê ngoài kho ng 200m. Trong c n bão s 7/2005 khu v c C n

19

Tròn t i đây b tràn trên chi u dài 40m, sau đó b tràn v tuy n đê chính,
chi u dài đê b tràn v

trên 300m.

o n b xã H i Th nh (dài 7km): Chi u dài 1,4km b phía B c giáp xã
H i Hoà có di c n cát-phi lao-d a d i, r ng kho ng 50-100m áp sát đê bi n.
Trong c n bão s 7/2005 đo n H i Th nh III (Th tr n Th nh Long): V chi u
dài 40m, lúc 11 gi 53 phút, sau đó l v ti p t c m r ng thêm; chi u dài
đo n đê v t i 174m, có ch sâu t i (- 2,5)m; (k p gi a 2 đê có dân c c a
làng Tân Anh - th tr n Th nh Long. (trích d n t “Báo cáo Hi n tr ng s t l
b bi n, phá ho i đê, kè bi n H i H u- Giao Thu - Nam
đây”).

Hình 1.10. Các đo n đ

20

ng b b xói

nh th i k g n


Ch

ng 2. GI I THI U CÁC MÔ UN TRONG H TH NG MÔ
HÌNH MIKE
C ÁP D NG TRONG NGHIÊN C U
C A LU N V N

2.1. S l

c v các b ch

ng trình th y đ ng l c

Hi n nay, có r t nhi u mô hình, ph n m m tính toán quá trình thu
đ ng l c đ

c xây d ng trên th gi i. M i ph n m m đ u có đ c thù riêng do

m i quan tâm c th khác nhau. Vì v y, nó c ng có nh ng u đi m và h n
ch riêng. Có th k đ n m t s ph n m m tiên ti n, gi i quy t đ

c khá đ y

đ các m i quan tâm v đ c tr ng th y đ ng l c vùng c a sông, ven bi n,
bi n đ

c áp d ng r ng rãi trên th gi i và

Vi t Nam nh sau:

Ph n m m SMS: do Trung tâm Nghiên c u và Phát tri n Công trình
Quân đ i M và Phòng Nghiên c u

ng thu và Phòng Nghiên c u Thu

đ ng l c xây d ng. Ph n m m có th tính toán dòng ch y m t chi u, hai
chi u và ba chi u n đ nh và không n đ nh. SMS đ

c có các h p ph n khác

nhau (SMS, manual, version 8.1):


RMA2, HIVEL2D và Flo2dh dùng đ tính toán dòng ch y hai chi u
cho các khu v c trong sông và vùng c a sông;



RMA10 và CH3D dùng đ tính toán dòng ch y ba chi u cho các khu
v c trong sông và c a sông;



ADCIRC và M2D dùng đ tính toán dòng ch y trong các bi n và đ i
d

ng;



CGWAVE và BOUS2D dùng đ tính toán sóng n đ nh;



STWAVE dùng đ tính toán sóng không n đ nh;



RMA4 và SED2D-WES dùng đ tính toán lan truy n ch t ô nhi m và
v n chuy n tr m tích;



HEC-RAS dùng đ tính toán dòng ch y m t chi u trong sông và trong
kênh h .

21


Ph n m m Telemac: do Phòng Th y đ ng l c và Môi tr
(LNHE) thu c C c Nghiên c u và Phát tri n, y ban N ng l
DRD) xây d ng. TELEMAC đ

c ven b . TELEMAC d a trên

nh ng k thu t ph n t h u h n áp d ng cho l

i tam giác phi c u trúc cho

ng b ph c t p và bi n đ i đ sâu. B

ng trình có th áp d ng mô ph ng đ i v i c n

ch

ng Pháp (EDF-

c thi t k đ tính toán các quá trình v t lý

di n ra trong sông, c a sông và các vùng n
phép mô t th c t v i d ng đ

ng Qu c gia

c m t và n

c ng m.

Ph n m m bao g m các mô đun sau (TELEMAC Packages, manual):


TELEMAC-2D: mô đun dòng ch y hai chi u;



TELEMAC-3D: mô đun dòng ch y ba chi u k t h p v i v n chuy n
tr m tích l l ng;



SUBIEF-2D: mô đun ch t l

ng n

c và v n chuy n tr m tích l l ng

ng n

c và v n chuy n tr m tích l l ng

hai chi u;


SUBIEF-3D: mô đun ch t l
ba chi u;



SISYPHE: mô đun v n chuy n tr m tích l l ng và dòng di đáy (không
k t dính);



ARTEMIS: mô đun tính toán th y đ ng l c cho vùng c ng;



TOMAWAC: mô đun tính sóng;



ESTEL-2D: mô đun thu đ ng l c n

c ng m hai chi u;



ESTEL-3D: mô đun thu đ ng l c n

c ng m ba chi u.

Ph n m m Delft3D: là h th ng t ng h p các mô đun thành ph n c a
Vi n Thu l c Delft – Hà Lan, bao g m nhi u mô đun khác nhau và th hi n
đ

c m i quan h gi a các mô đun đó. Ngoài ra, còn có các công c h tr

nh khác đ bi u di n k t qu tính toán, t o l

i tính toán, nh p và x lý các

s li u đ u vào (Delft3D, manual 2002).


Delft3D FLOW: tính dòng ch y không n đ nh

22




Delft3D WAVE: tính toán s lan truy n sóng ng n không n đ nh
vùng n

c nông, tính đ n tác đ ng c a gió, s tiêu tán n ng l

sát đáy, sóng v , khúc x , hi u ng n



Delft3D-WAQ: tính toán ch t l

ng do ma

c nông.

ng n

c và lan truy n v t ch t, s

phát tán, phân hu , chuy n đ i gi a các ch t ...


Delft3D-PART: đánh giá phân b n ng đ theo quá trình đ ng l c và
theo không gian và th i gian c a các h t.



Delft3D-ECO: mô hình sinh thái tính toán quá trình đ ng l c phát tri n
loài t o và ch t dinh d



ng, …

Delft3D-SED: tính toán v n chuy n tr m tích, xói l và b i l ng tr m
tích k t dính, không k t dính, h u c và vô c , l l ng và đáy.



Delft3D-MOR: tính toán bi n đ i hình thái đáy bi n do s chênh l ch
v n chuy n tr m tích, là h qu c a tác đ ng c a c dòng ch y và sóng.
Ph n m m Mike Zero: đ

tr

ng n

c

c phát tri n b i Vi n Tài nguyên và Môi

an M ch (DHI Water & Environment), MIKE Zero là tên

chung c a t t c các mô hình liên quan đ n môi tr

ng n

c c a DHI, bao

g m (Mike Zero, manual, 2008):


MIKE 11 - mô hình 1 chi u cho sông và kênh;



MIKE 21 - mô hình 2 chi u cho c a sông, vùng n



MIKE 31 - mô hình 3 chi u cho bi n sâu, vùng c a sông và ven b ;



LITPACK - mô hình cho các quá trình



MIKE SHE - mô hình th y v n cho l u v c sông.

c ven b và bi n;

vùng ven bi n, đ

ng b ;

Vi t Nam c ng có nhi u t ch c, c quan, ti n hành xây d ng các
mô hình toán tính dòng ch y và ch t l

ng n

c 2 chi u. Tuy nhiên. các mô

hình đó ch y u ph c v cho m c đích nghiên c u ch a đ t đ

c yêu c u ng

d ng trong th c ti n, k c v tính t ng, đ tin c y và s thu n ti n trong vi c
khai thác.

c bi t, các mô hình ch t l

23

ng n

c v n đang

m c đ s khai.


H u nh ch có m t s mô hình tính toán s lan truy n c a các ch t b o toàn,
nh đ m n là đ m b o đ tin c y, còn đ i v i các ch t không b o toàn nh
tr m tích (có s t

ng tác gi a n

phân hu v t ch t) thì ch a đ t đ

c và n n đáy), ch t gây ô nhi m (có s
c đ tin c y c n thi t. Ngoài ra, vi c quan

tr c và thu th p các s li u đ hi u ch nh và ki m ch ng các mô hình ch t
l

ng n

c r t khó kh n và t n kém; đi u đó c ng h n ch s phát tri n c a

các mô hình này.
M t xu h

ng ph bi n

Vi t Nam trong th p k qua là chuy n giao

và áp d ng các ph m m m th

ng m i tiên ti n trên th gi i. Vi c ti p c n

đ n các ph n m m tiên ti n nh v y đã h tr gi i quy t đ

c m t s bài toán

trong th c t (nh ki m soát l , thi t k c ng, qu n lý ngu n th i ...), đ ng
th i nâng cao n ng l c c a các chuyên gia ph n m m trong n
m m th

trên đã đ

ng m i trên th gi i li t kê

c quan khác nhau

Vi t Nam và đ

c. Các ph n

c chuy n giao cho m t s

c áp d ng cho m t s vùng c a Vi t

Nam.
Ph n m m Delft3D đã đ

c chuy n giao cho các c quan c a Vi t nam

nh : Vi n Nghiên c u và Kinh t Thu l i, Trung tâm Khí t
Vi n Nghiên c u Tài nguyên và Môi tr
t

ng Th y v n (B TN&MT) ... và đ

nh : Mô ph ng ch t l
D

ng n

nh h

ng bi n (H i Phòng), Vi n Khí

c áp d ng trong m t s nghiên c u

c H Tây (Lu n án Ti n s c a TS. Hoàng

ng Tùng - C c B o v Môi tr

Delft3D nghiên c u s

ng Thu v n,

ng; 2004); hay:

ng d ng mô hình

ng c a th y tri u đ n hình thái c a sông ven

bi n H i Phòng (ThS. Nguy n Th Ph

ng Th o - Vi n Khoa h c Thu l i,

2003).
Ph n m m Mike Zero c ng đã đ

c chuy n giao cho m t s c quan:

Vi n Quy ho ch Thu l i, Vi n Nghiên c u và Kinh t Thu l i, Vi n Thi t
k Giao thông và Công trình

ng thu , Vi n Công ngh Môi tr

24

ng ... M t

s mô đun c a ph n m m đã đ

c tính toán và áp d ng trong m t s đ tài:

Trong đ tài nghiên c u khoa h c c p nhà n

c KC08.11, Trung tâm

ng

l c Sông thu c Vi n Khoa h c Th y l i đã ng d ng Mike21C cho b n khu
v c tr ng đi m trên h th ng sông H ng và sông Thái Bình trong vi c đánh
giá nh ng bi n đ ng v th y l c, bùn cát và di n bi n lòng d n d

i nh ng

k ch b n v đ a hình, v dòng ch y khác nhau. N m 2006 - 2007, trong khuôn
kh c a đ tài c p B “Nghiên c u ng d ng công ngh m i (MIKE 21) vào
đánh giá và d báo phòng ch ng s t l b sông (mi n B c, mi n Trung, mi n
Nam)” v i 2 tr ng đi m

mi n B c đ

c l a ch n là đo n sông ngã ba Thao

- à, đã ng d ng mô hình Mike 21 vào đánh giá, d báo bi n đ ng lòng d n
2 khu v c. D án “Thi t l p quy ho ch c b n phát tri n sông H ng đo n
qua Hà N i” là m t d án quy ho ch l n có s ph i h p th c hi n gi a các
chuyên gia Hàn Qu c và Vi t Nam. M t trong nh ng n i dung quan tr ng c a
D án là s d ng mô hình toán đ đánh giá hi u qu v kh n ng thoát l và

d báo m c đ b i, xói lòng sông khi th c hi n các ph

ng án quy ho ch

tuy n đê m i và ch nh tr lòng d n trên đo n sông H ng dài 40km thu c đ a
ph n thành ph Hà N i. Sau khi phân tích các u nh

c đi m c a m t s mô

hình, D án đã l a ch n mô hình Mike 21.
Ngoài ra, mô hình MIKE 21 còn đ

c ng d ng trong nghiên c u ch

đ thu l c do Công ty Thi t k và Xây d ng C ng đ
2001; đánh giá nh h

ng thu th c hi n n m

ng c a đ p ng n m n Hà Ra, xóm Bóng đ i v i thoát

l sông Cái Nha Trang- Vi n Khoa h c Thu l i th c hi n, n m 2006.
Các ph n m m khác c ng đ

c chuy n giao cho m t s c quan và

vi n nghiên c u khác nh : Ph n m m SMS đ
Khoa h c T

nhiên Hà N i, Vi n C

chuy n giao cho Vi n C h c,

ih c

h c. Ph n m m TELEMAC đ

i h c à N ng.

25

c chuy n giao cho

c