ỨNG DỤNG MÔ HÌNH (VNU MDEC) TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ THỦY ĐỘNG LỰC VÀ VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN HẢI PHÒNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHẠM VĂN TIẾN

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH (VNU/MDEC) TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ THỦY
ĐỘNG LỰC VÀ VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH VÙNG CỬA SÔNG
VEN BIỂN HẢI PHÒNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Phạm Văn Tiến

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH (VNU/MDEC) TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ THỦY
ĐỘNG LỰC VÀ VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH VÙNG CỬA SÔNG
VEN BIỂN HẢI PHÒNG

Chuyên ngành: Hải dương học
Mã số: 60 44 97

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. Đinh Văn Ưu

HÀ NỘI – 2012

HÀ NỘI – 2012

Lời cảm ơn

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ ..................................................................................... 4
Luận văn này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn trực tiếp của

DANH MỤC BẢNG .......................................................................................... 7

GS. TS. Đinh Văn Ưu. Bên cạnh đó còn có sự đóng góp ý kiến quý báu

ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 8

của các Thầy, Cô trong khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, các

Chương 1. TỔNG QUAN ................................................................................ 10

anh chị cùng lớp và các đồng nghiệp trong Trung tâm Nghiên cứu Biển

1.1. Tổng quan về mô hình thủy động lực và vận chuyển trầm tích ............. 10

và Tương Tác Biển -Khí quyển.
Trước tiên em xin chân thành cảm ơn GS. TS. Đinh Văn Ưu người
trực tiếp chỉ dạy, giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong khoa Khí tượng
Thủy văn và Hải dương học đã dạy và giúp đỡ em hoàn thành khóa học.

1.1.1. Các nghiên của nước ngoài .......................................................... 10
1.1.2. Các nghiên cứu trong nước .......................................................... 15
1.2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ........................................................ 17

2.2.1. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 17

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Trung tâm Nghiên

2.2.2. Đặc điểm khí tượng, thủy - hải văn............................................... 17

cứu Biển và Tương tác Biển – Khí quyển, lãnh đạo Viện Khoa học Khí

2.2.3. Đặc điểm trầm tích ....................................................................... 24

tượng Thủy văn và Môi trường đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi

Chương 2. MÔ HÌNH VNU/MDEC................................................................. 26

cho tôi hoàn thành khóa học, các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi trong

2.1. Mô hình thủy động lực ......................................................................... 26

thời gian tôi học tập.

2.1.1. Hệ các phương trình động lực biển nguyên thủy........................... 26
Luận văn được hoàn thành trong khuôn khổ tham gia đề tài
QGTĐ 04-11. Tác giả cảm ơn vì sự hỗ trợ này.

2.1.2. Phương pháp biến đổi tọa độ cong σ ............................................ 30
2.1.3. Điều kiện biên trong mô hình........................................................ 32
2.1.4. Điều kiện biên hở cửa sông có triều áp đảo.................................. 34

Phạm Văn Tiến

2.2. Mô hình lan truyền trầm tích lơ lửng.................................................... 35
2.2.1. Hệ phương trình lan truyền và khuếch tán vật chất ...................... 35
2.2.2. Mô hình biến đổi độ dày lớp trầm tích đáy lỏng ........................... 39
2.3. Các phương pháp tham số hóa của mô hình ......................................... 40
2.3.1. Phương pháp thể tích hữu hạn...................................................... 40
2.3.2. Sơ đồ lưới tính Arakawa C rời rạc hóa theo không gian............... 41

2


2.2.3. Phương pháp tách mod ( mode- splitting)..................................... 44
2.3. Số liệu đầu vào ..................................................................................... 46
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................. 47
3.1. Triển khai mô hình ............................................................................... 47

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Hoa gió trạm Hòn Dáu tháng 1 (a) và tháng 7 (b).................. 18
Hình 2.2. Sơ đồ lới 3D Arakawa C ....................................................... 42
Hình 2.3. Địa hình khu vực nghiên cứu ................................................ 46

3.1.1. Các phương án tính toán .............................................................. 47
3.1.2. Điều kiện tính toán ....................................................................... 50
3.1.3. Kết quả hiệu chỉnh mô hình .......................................................... 51
3.2. Kết quả tính toán chế độ thủy động lực ................................................ 52

Hình 3.1. Vị trí các điểm, các mặt cắt ................................................... 51
Hình 3.2. Biến trình mực nước tính toán và thực đo tại điểm P5........... 52
Hình 3.3. Trường mực nước tại thời điểm 35h khi chỉ tính đến thủy triều
..................................................................................................................... 52

3.2.1. Trường dòng chảy và mực nước triều ........................................... 52
3.2.2. Trường dòng chảy và mực nước tổng hợp 1 (khi tính đến thủy
triều và lưu lượng sông) .............................................................................. 55
3.2.3. Trường dòng chảy và mực nước tổng hợp 2 (khi tính đến thủy
triều, lưu lượng sông và gió theo 2 mùa) ..................................................... 59
3.3. Kết quả tính toán vận chuyển trầm tích lơ lửng .................................... 63

Hình 3.4. Trường mực nước và hoàn lưu tầng mặt tại thời điểm 102h khi
chỉ tính đến thủy triều................................................................................... 53
Hình 3.5. Trường mực nước và hoàn lưu tầng mặt tại thời điểm 115h khi
chỉ tính đến thủy triều................................................................................... 53
Hình 3.6. Biến trình mực nước vận tốc dòng chảy tại cửa Nam Triệu và
Lạch Huyện khi chỉ tính đến thủy triều......................................................... 54

3.3.1. Vận chuyển trầm tích lơ lửng dưới tác động của thủy triều .......... 63
3.3.2. Vận chuyển trầm tích lơ lửng dưới tác động của dòng chảy tổng
hợp 1 ........................................................................................................... 67
3.3.3. Vận chuyển trầm tích lơ lửng dưới tác động của dòng chảy tổng

Hình 3.7. Trường mực nước và hoàn lưu tầng mặt tại thời điểm 44h khi
chỉ tính đến thủy triều................................................................................... 55
Hình 3.8. Trường mực nước và hoàn lưu tầng mặt tại thời điểm 50h khi
tính đến thủy triều và lưu lượng sông cực tiểu.............................................. 57

hợp 2 ........................................................................................................... 70
3.4. Ảnh hưởng của các cửa sông Lạch Tray, Nam Triệu đến chế độ thủy
động lực và vận chuyển trầm tích trong khu vực .............................................. 74
KẾT LUẬN...................................................................................................... 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 78

3

Hình 3.9. Trường mực nước và hoàn lưu tầng mặt tại thời điểm 66h khi
tính đến thủy triều và lưu lượng sông cực đại ............................................... 57
Hình 3.10. Biến thiên vận tốc dòng chảy tầng mặt tại điểm P2 gần cửa
Lạch Tray khi chỉ tính đến triều (HP01), khi tính đến thủy triều và lưu lượng
sông cực tiểu (HP02) và khi tính đến thủy triều và lưu lượng sông cực đại
(HP03) ......................................................................................................... 58

4


Hình 3.11. Biến thiên vận tốc dòng chảy tầng mặt tại điểm P5 gần cửa
Nam Triệu khi chỉ tính đến triều (HP01), khi tính đến thủy triều và lưu lượng
sông cực tiểu (HP02) và khi tính đến thủy triều và lưu lượng sông cực đại
(HP03) ......................................................................................................... 58
Hình 3.12. Trường mực nước và hoàn lưu tầng mặt tại thời điểm 102h
khi tính đến thủy triều, lưu lượng sông cực tiểu và gió hướng Đông ............ 60
Hình 3.13. Trường mực nước và hoàn lưu tầng mặt tại thời điểm 122h
khi tính đến thủy triều, lưu lượng sông mùa kiệt và gió hướng Bắc.............. 60
Hình 3.14. Trường mực nước và hoàn lưu tầng mặt tại thời điểm 141h
khi tính đến thủy triều, lưu lượng sông mùa lũ và gió hướng Đông Nam...... 61
Hình 3.15. Trường mực nước và dòng chảy tầng mặt tại thời điểm 341h
khi tính đến thủy triều, lưu lượng sông mùa lũ và gió hướngNam ................ 61
Hình 3.16. Biến thiên vận tốc dòng chảy tầng mặt tại điểm P2 khi tính
đến thủy triều, lưu lượng sông cực tiểu và gió hướng Đông (HP04); khi tính
đến thủy triều, lưu lượng sông cực và gió hướng Bắc (HP05); khi tính đến
thủy triều, lưu lượng sông cực đại và gió hướng Đông Nam (HP06); khi tính
đến thủy triều, lưu lượng sông cực đại và gió hướng Nam........................... 62

Hình 3.17. Biến thiên vận tốc dòng chảy tầng mặt tại điểm P5 khi tính
đến thủy triều, lưu lượng sông cực tiểu và gió hướng Đông (HP04); khi tính
đến thủy triều, lưu lượng sông cực tiểu và gió hướng Bắc (HP05); khi tính
đến thủy triều, lưu lượng sông cực đại và gió hướng Đông Nam (HP06); khi
tính đến thủy triều, lưu lượng sông cực đại và gió hướng Nam (HP07) ........ 62
Hình 3.18. Nồng độ trầm tích lơ lửng khi tính đến thủy triều và nồng độ
trầm tích trên biên nhỏ nhất trong mùa kiệt .................................................. 64
Hình 3.19. Nồng độ trầm tích lơ lửng lửng khi tính đến thủy triều và
nồng độ trầm tích trên biên lớn nhất trong mùa lũ ........................................ 65

Hình 3.21. Nồng độ trầm tích lơ lửng tính toán dọc các mặt cắt khi tính
đến thủy triều và nồng độ trầm tích trên biên lớn nhất trong mùa lũ ............. 67
Hình 3.22. Nồng độ trầm tích lơ lửng tính toán khi tính đến thủy triều,
lưu lượng sông nhỏ nhất và nồng độ trầm tích trên biên nhỏ nhất trong mùa
kiệt ............................................................................................................... 68
Hình 3.23. Nồng độ trầm tích lơ lửng tính toán khi tính đến thủy triều,
lưu lượng sông lớn nhất và nồng độ trầm tích trên biên lớn nhất trong mùa lũ
..................................................................................................................... 68
Hình 3.24. Nồng độ trầm tích lơ lửng tính toán dọc các mặt cắt khi tính
đến thủy triều, lưu lượng sông lớn nhất và nồng độ trầm tích trên biên lớn
nhất trong mùa lũ ......................................................................................... 69
Hình 3.25. Nồng độ trầm tích lơ lửng tính toán khi tính đến thủy triều,
lưu lượng sông nhỏ nhất, nồng độ trầm tích trên biên nhỏ nhất trong mùa kiệt
và gió hướng Đông....................................................................................... 70
Hình 3.26. Nồng độ trầm tích lơ lửng tính toán khi tính đến thủy triều,
lưu lượng sông nhỏ nhất, nồng độ trầm tích trên biên nhỏ nhất trong mùa kiệt
và gió hướng Bắc ......................................................................................... 71
Hình 3.27. Nồng độ trầm tích lơ lửng tính toán khi tính đến thủy triều,
lưu lượng sông lớn nhất, nồng độ trầm tích trên biên lớn nhất trong mùa lũ và
gió hướng Đông Nam................................................................................... 72

Hình 3.28. Nồng độ trầm tích lơ lửng tính toán khi tính đến thủy triều,
lưu lượng sông lớn nhất, nồng độ trầm tích trên biên lớn nhất trong mùa kiệt
và gió hướng Nam........................................................................................ 73
Hình 3.29. Nồng độ trầm tích lơ lửng tính toán dọc các mặt cắt khi tính
đến thủy triều, lưu lượng sông lớn nhất, nồng độ trầm tích trên biên lớn nhất
trong mùa kiệt và gió hướng Nam ................................................................ 73

Hình 3.20. Nồng độ trầm tích lơ lửng tính toán tại điểm P4 khi tính đến
thủy triều và nồng độ trầm tích trên biên lớn nhất trong mùa lũ.................... 66

5

6


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Vận tốc gió và độ cao sóng trung bình nhiều năm tại trạm Hòn
Dáu .............................................................................................................. 23
Bảng 1.2. Kích thước các loại hạt trầm tích [8]..................................... 25
Bảng 3.1. Các phương án tích toán ....................................................... 47

ĐẶT VẤN ĐỀ
Vận chuyển bùn cát vùng cửa sông ven biển là một quá trình động lực phức
tạp, đa chiều, nhiều quy mô. Mô hình hóa mô tả cả trầm tích và các chuyển động
của môi trường xung quanh (nước) và tương tác giữa chúng. Nhiều vấn đề phát sinh
từ bản chất đa quy mô tự nhiên của những vấn đề được nghiên cứu: mô hình ven
biển thường được phát triển với quy mô ít nhất hàng chục mét, lớn hơn nhiều so với
các quá trình vật lý xảy ra như rối, tương tác trầm tích-trầm tích và tướng tác trầm
tích với chất lỏng. Các hiệu ứng 3D quan trọng xuất hiện ở các vùng với độ nghiêng

lớn, tạo ra dòng chảy thứ cấp giữ vai trò quan trọng cho sự tích tụ trầm tích dọc cửa
sông. Trong thực tế, khi không có gradient mật độ lớn, vận tốc chìm lắng và sự
tương tác đáy-nước tạo ra gradient thẳng đứng của trầm tích lơ lửng. Vì vậy,
phương pháp tiếp cận mô hình 3D là phương pháp đầy đủ nhất cho các mục đích
mô tả vận chuyển trầm tích. Ngày nay, cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học
máy tính đã đem lại nhiều thuận lợi trong các tính toán khoa học nói chung và
ngành khoa học biển nói riêng. Việc ứng dụng các mô hình chạy trên các máy tính
trong nghiên cứu, tính toán đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới và ở Việt Nam.
Các mô hình được ứng dụng phổ biến trong hải dương học có thể kể đến như:
MIKE, SMS, DELFT, ROM, POM, GHER, ECOMSED…
Việt Nam là quốc gia có vùng biển lớn ở khu vực Đông Nam Á. Nhiều
ngành, nhiều lĩnh vực kinh tế mũi nhọn của Việt Nam đều gắn với biển như dầu khí,
nuôi trồng, khai thác và chế biến thủy sản, hàng hải và du lịch biển… Việt Nam có
vùng biển đặc quyền kinh tế rộng hơn 1.000.000 km2, gấp 3 lần diện tích đất liền,
có hơn 3000 đảo lớn, nhỏ. Việt Nam có vị trí địa - kinh tế và địa - chiến lược đặc
biệt, nằm trên các tuyến giao thông hàng hải quốc tế chủ yếu của thế giới. Nước ta
có trên 3.260 km bờ biển, với nhiều hệ thống cảng biển như: Của ông, Cái Lân, Hải
Phòng, Đình Vũ, Nghi Sơn, Hòn La, Vũng Áng, Chân Mây, Dung Quất, Vân
Phong, Thị Vải... đủ điều kiện vận chuyển hàng trăm triệu tấn hàng hóa thông quan
mỗi năm, đồng thời đảm bảo cho ngành sửa chữa, đóng mới phương tiện thủy và

7

8


các ngành dịch vụ biển phát triển cả trong hiện tại và tương lai. Dọc bờ biển Việt

Chương 1. TỔNG QUAN

Nam, trung bình cứ 20 km đường bờ biển sẽ có 1 cửa sông, với nhiều vũng, vịnh
ven biển. Đây là những điều kiện thuận lợi cho việc phát triển hàng hải và kinh tế

1.1. Tổng quan về mô hình thủy động lực và vận chuyển trầm tích
1.1.1. Các nghiên của nước ngoài

biển nói chung.
Hải Phòng là thành phố ven biển trực thuộc trung ương, là trung tâm kinh tế

Vận chuyển trầm tích được nghiên cứu từ rất sớm như ở Trung Quốc cổ đại,

của khu vực Đông Bắc Bộ. Cho đến nay, kinh tế cảng vẫn là ngành kinh tế đóng vai

Lương Hà, Hy Lạp và Đế quốc La Mã. Nghiên cứu bằng phương pháp lý thuyết và

trò chính trong nền kinh tế. Hải Phòng có 2 cảng biển lớn là cảng Hải Phòng và

thực nghiệm sớm nhất được thực hiện bởi nhà khoa học DuBuat (1738-1809) người

cảng Đình Vũ. Vùng biển Hải Phòng có 5 cửa sông đổ ra là cửa Bạch Đằng, Cấm,

Pháp. Ông xác định vận tốc dòng chảy gây ra xói mòn đáy, trong đó có xem xét đến

Lạch Tray, Văn Úc, Thái Bình. Chế độ thủy thạch động lực học ở đây rất phức tạp

sự khác nhau của vật liệu đáy. DuBuat đã phát triển khái niệm ma sát trượt. Hagen

do chịu tác động đồng thời của cả sông và biển. Việc nghiên cứu, tính toán chế độ

(1797-1884) người Đức và Dupuit (1804-1866) người Pháp mô tả về chuyển động

thủy động lực và vận chuyển trậm tích trong khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng

dọc theo đáy và chuyển động lơ lửng của trầm tích. Brahms (1753) đề xuất một

là rất cần thiết. Nghiên cứu sẽ cung cấp bức tranh chung về trường dòng chảy,

công thức tính vận tốc tới hạn trên đáy với vật liệu là đá. Công thức vận tải đáy đầu

những đặc điểm cơ bản của quá trình vận chuyển trầm tích trong khu vực giúp công

tiên dựa vào độ dốc và độ sâu được DuBoys (1847-1924) người Pháp đề xuất, Ông

tác quản lý, quy hoạch tuyến luồng tàu, tính toán sa bồi luồng nhằm đóng góp một

khái quát quá trình vận chuyển như chuyển động của các hạt trầm tích trong một

phẩn nhỏ cho các yêu cầu thực tế đặt ra. Mô hình số trị hoàn toàn có thể đáp ứng

loạt các lớp.

được các mục đích trên, mô tả chi tiết của trường thủy động lực và diễn biến quá
trình lan truyền trầm tích trong khu vực.

Đến khoảng năm 1900, mô hình biến đổi đáy đầu tiên được Fargue (18271910) người Pháp và Reynolds (1892-1912) người Anh xây dựng. Cơ sở nghiên cứu

Với những lý do trên học viên đã lựa chọn đề tài luận văn là: “Ứng dụng mô
hình (VNU/MDEC) tính toán chế độ thủy động lực và vận chuyển trầm tích khu
vực cửa sông ven biển Hải Phòng”.

vận chuyển trầm tích trong các máng thí nghiệm được bắt đầu bởi Engels (18541945) người Đức và Gilbert (1843-1918) người Mỹ.
Lý thuyết vận chuyển trầm tích được viết bởi Forchheimer (1852-1933) và

Nội dung chính của luận văn được trình bày trong 3 chương:

Schoklitsch (1888-1969) người Đức. Đến năm 1914, phát triển phương trình tích
ứng suất trượt đáy tới hạn (bắt đầu chuyển động của một hạt) theo chiều dọc của

Chương 1: Tổng quan

đáy dốc. Phương trình tương tự cho một hạt dừng chuyển động theo chiều ngang
Chương 2: Mô hình VNU/MDEC

một đáy dốc được Leiner đề xuất năm 1912. Năm 1936, Shields có một đóng góp

Chương 3: Kết quả nghiên cứu

quan trọng liên quan đến ứng suất trượt đáy tới hạn cho sự khởi đầu chuyển động
của các hạt trầm tích. Các đường cong được đề xuất gọi là đường cong “Shislds”.
Các nghiên cứu đầu tiên liên quan đến động lực học chất lỏng và vận chuyển
bùn cát được thực hiện bởi Bagnold năm 1936, 1937. Đến năm 1950, Einstein và

9

10


các cộng sự nhờ vào sự phát triển của năng lực tính toán, biến các mô hình toán vận

Li và cộng sự, 1994 phát triển mô hình 2DV tích hợp giữa mô hình thủy

chuyển bùn cát thành một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực khoa học ven biển. Năm

động lực học và mô hình vận chuyển bùn cát cho cửa sông Gironde nước Pháp,

1967, Robert P. Apmann và Ralph R. Rumer nghiên cứu quá trình phát tán các hạt

trong đó có sử dụng mô hình khép kín rối để tính hệ số nhớt rối và hệ số khuếch tán,

trầm tính do khuếch tán rối trong dòng chảy bất đồng nhất dựa trên mô hình toán.

mô hình có tính đến quá trình trao đổi trầm tính đáy. Năm 2002, Wen-Cheng Liu,

Thí nghiệm được tiến hành trong một máng dài với 3 lớp trầm tích. Hệ số khuếch

Ming-Hsi Hsu và Albert Y. Kuo áp dụng mô hình hai chiều trung bình độ sâu

tán được xác định là một hàm của đặc trưng trầm tích và vận tốc dòng chảy.

nghiên cứu đặc điểm thủy động lực và vận chuyển bùn cát lơ lửng trong cửa sông

Một trong những nghiên cứu đầu tiên liên quan đến điều kiện bùn lỏng được

của hệ thống sông Tanshui Rivers, Đài Loan.

thực hiện bởi Einstein và Chien năm 1955, hai quá trình kết bông và cố kết đáy đã

Beckers, 1991, trong một nghiên cứu dòng chảy tổng hợp vùng biển Tây Địa

được nghiên cứu. Tác giả đã nhận định rằng độ mặn tối thiểu 1‰ là giới hạn khởi

Trung Hải trong điều kiện mùa đông điển hình bằng mô hình GHER-3D, cho rằng

đầu cho quá trình kết bông.

mô hình có thể khôi phục các quá trình vật lý và xu hướng chính của dòng chảy

Odd và Owen, 1972 sử dụng mô hình 1D xem xét tốc độ xói mòn và lắng

tổng hợp trong khu vực. Năm 1994, Beckers và cộng sự nghiên cứu thủy động lực

đọng dựa trên công thức đề xuất của Krone 1962 và Partheniades 1965. Smith và

học vùng biển Tây Địa Trung Hải bằng mô hình 3D. Trong nghiên cứu này, các tác

Kirby, 1989 đã ứng dụng các mô hình 1D để mô phỏng vận chuyển bùn cát và thay

giả đã sử dụng 2 mô hình: mô hình “metagnostic” (định hướng hệ thống) và mô

đổi hình thái quy mô lớn ở các sông De Vries, trong kênh thủy triều Dyer và Evans,

hình chuẩn đoán (định hướng quá trình), được chạy đồng thời và có tính đến tương

mô phỏng quá trình hình thành “lutocline” ở các cửa sông Ross và Mehta.

tác. Nghiên cứu chỉ ra quá cấu trúc và sự bất ổn định của dòng Algeria.

Năm 1971, O'Connor trình bày mô hình 2D tích phân theo độ sâu. Ariathurai

O'Connor và Nicholson, 1988 cung cấp một mô hình 3D đầy đủ, bao gồm

và Krone, 1976 đã trình bày một mô hình phần tử hữu hạn áp dụng các yếu tố hình

một mô hình vận chuyển bùn lỏng, có tính đến sự kết bông và cố kết. Katopodi và

tam giác với một xấp xỉ bậc hai cho nồng độ và phương pháp trọng số thặng dư

Ribberink 1992 đã phát triển một mô hình tựa 3D cho vận chuyển bùn cát lơ lửng

Galerkian. Mô hình sử dụng các công thức cổ điển xác định quá trình xói mòn và

trên cơ sở của phương trình bình lưu khuếch tán cho dòng chảy và sóng, phân tích

lắng đọng trầm tích. Quá trình keo tụ được tính toán bằng cách xác định vận tốc

độ nhạy của các tham số sóng và dòng chảy. Các mô hình (nghiêng áp) thuỷ động

chìm lắng trên mỗi phần tử lưới là một hàm của thời gian. Mulder và Udink 1991 áp

lực và vận chuyển trầm tích đã được phát triển và áp dụng cho các vùng ven biển

dụng mô hình 2D cho cửa sông Western Scheldt có tính đến thủy triều và sóng gió.

(De Kok và cộng sự, 1995).

Mô hình giải một phương trình cân bằng tác động phổ, nội suy độ cao và chu kỳ

Năm 1994, Leonor Cancino và Ramiro Neves mô tả và ứng dụng hệ thống

sóng tính toán theo các thời kỳ triều khác nhau để xác định vận tốc quỹ đạo và

mô hình thuỷ động lực và vận chuyển trầm tích 3D (dạng nghiêng áp, sử dụng

thành phần ứng suất trượt đáy do sóng. Sử dụng các công thức thực nghiệm để tính

phương pháp sai phân hữu hạn). Mô hình thủy động lực dựa trên xấp xỉ thuỷ tĩnh và

toán xói mòn và lắng đọng trầm tích và sử dụng các giá trị đồng nhất cho ứng suất

xấp xỉ Boussinesq, sử dụng tọa độ sigma kép cho chiều thẳng đứng với lưới so le và

trượt tới hạn của quá trình xói mòn, lắng đọng và vận tốc chìm lắng.

sơ đồ bán ẩn bậc hai. Ngoài phương trình động lượng và phương trình liên tục, mô
hình giải hai phương trình vận chuyển nhiệt độ, độ muối và một phương trình trạng

11

12


thái có tính đến hiệu ứng nghiêng áp. Mô phỏng quá trình vận chuyển trầm tích gắn

Guy Simpsona, Sebastien Castelltort, 2005 trình bày mô hình coupled giữa

kết được thực hiện bằng cách giải các phương trình bảo toàn, bình lưu - khuếch tán

mô hình dòng chảy mặt, vận chuyển trầm tích và diễn biến hình thái. Mô hình sử

3D, trong cùng một lưới sử dụng trong mô hình thủy động lực. Qúa trình cố kết, xói

dụng các phương trình nước nông cho dòng chảy, bảo toàn nồng độ trầm tích, hàm

mòn và lắng đọng của trầm tích được biểu diễn bằng các công thức thực nghiệm.

thực nghiệm cho ma sát đáy, xói mòn và lắng đọng. Quá trình xói mòn và lắng đọng

Các mô hình đã được thử nghiệm và hiệu chỉnh bằng cách mô phỏng dòng triều và

được xử lý độc lập và tác động đến thông lượng trầm tích thông qua trao đổi vuông

vận chuyển bùn cát lơ lửng ở các cửa sông. Hai ứng dụng ở cửa sông Western

góc với biên đáy của dòng chảy.

Scheldt (Hà Lan) và Gironde (Pháp) cho thấy sự phù hợp tốt giữa kết quả tính toán
và đo đạc thực địa.

Năm 2008, John C. Warner, Christopher R. Sherwooda, Richard P. Signel,
Courtney K. Harris và Hernan G. Arangoc phát triển mô hình 3D couple sóng, dòng

Năm 2003, Changsheng Chen và Hedong Liu phát triển mô hình 3D tính

chảy và vận chuyển bùn cát bằng công cụ MCT (Model Coupling Toolkit) và áp

hoàn lưu khu vực ven biển và cửa sông. Mô hình dựa trên hệ phương trình nguyên

dụng tính toán cho vịnh Massachusetts. Mô hình là sự kết hợp giữa mô hình hoàn

thủy 3 chiều gồm các phương trình động lượng, liên tục, nhiệt, muối, mật độ và sử

lưu ven biển ROM v3.0 và mô hình tính sóng vùng nước nông SWAN. Ứng suất

dụng mô hình khép kín rối bậc 2,5 của Mellor và Yamada. Mô hình sử dụng hệ tọa

sóng 2 chiều được đưa vào phương trình động lượng, cùng với hiệu ứng của sóng

độ chuyển đổi sigma cho phương thẳng đứng, phương ngang sử dụng lưới cấu trúc

mặt. Vận chuyển trầm tích được xem xét trong nhiều lớp, mỗi lớp có các đặc điểm

hình tam giác. Mô hình toán sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn, thể tích hữu

riêng như đường kính hạt, mật độ, vận tốc lắng đọng, ứng suất tới hạn cho quá trình

hạn và phần tử hữu hạn. Mô hình đã được áp dụng cho biển Bột Hải, cửa sông

xói mòn. Vận chuyển trầm tích lơ lửng trong cột nước được tính giống thuật toán

Satilla River.

bình lưu khếch tán và bổ sung thuận toán giải theo chiều thẳng đứng mà không phụ

Năm 2004, Wahyu W. Pandoe và Billy L. Edge ứng dụng mô hình

thuộc vào tiêu chuển CFL. Ngoài ra, còn có mô hình lớp biên đáy tính toán tương

ADCIRC-3D tính toán dòng chảy và vận chuyển bùn cát dọc bờ biển vịnh Mexico

tác sóng - dòng chảy, làm tăng ứng suất đáy, tạo điều kiện thuận lợi cho vận chuyển

và dọc bờ biển Texas, kết quả cho thấy mô hình cho kết quả tốt khi áp dụng cho các

trầm tích và làm tăng ma sát đáy, tạo ra tác động ngược trở lại dòng chảy.

khu vực cửa sông có độ dốc nhỏ.

Năm 2008, Idris Mandang và Tetsuo Yanagi áp dụng mô hình 3D

Năm 2005, C.H. Wang, Onyx W.H. Wai và C.H. Hu phát triển mô hình tính

ECOMSED được phát triển bởi HydroQual (2002) vào tính toán vận chuyển trầm

toán vận chuyển trầm tích cho vùng cửa sông Pearl River (vịnh Lingding). Mô hình

tích khu vực cửa sông Mahakam, phía Đông Kalimantan, Indonesia. Mô hình có sử

sử dụng kỹ thuật tách để giải các phương trình chủ đạo: giải các số hạng bình lưu

dụng phép xấp xỉ Bousinesq và xấp xỉ thủy tĩnh. Mô phỏng qúa trình vận chuyển

bằng phương pháp Eulerian-Lagrangian, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn cho

trầm tích dựa trên cơ sở giải đồng thời các phương trình bình lưu – khuếch tán – bảo

các số hạng khuếch tán theo phương ngang và phương pháp sai phân hữu hạn cho

toàn 3 chiều.

số hạng khuếch tán theo phương thẳng đứng. Sơ đồ khép kín rối bậc 2,5 của MellorYamada được sử dụng kết hợp để xác định tham số nhớt rối thẳng đứng.

Năm 2009, M. Radjawane và F. Riandini sử dụng mô hình 3D vào mô phỏng
hoàn lưu và vận chuyển bùn cát gắn kết từ 3 cửa sông Angke, Karang và Ancol vào
trong vịnh Jakarta, Indonesia. Đánh giá ảnh hưởng của thủy triều, gió và dòng chảy

13

14


sông đến quá trình lan truyền trầm tích trong vinh.

đến như năm 2003, Các kết quả phát triển và ứng dụng mô hình ba chiều (3D) thuỷ

1.1.2. Các nghiên cứu trong nước

nhiệt động lực biển ven và nước nông ven bờ Quảng Ninh. Năm 2005, Phát triển
mô hình tính toán vận chuyển chất lơ lửng đối với vùng biển vịnh Hạ Long và khả

Ở Việt Nam, các nghiên cứu liên quan đến vấn đề thủy động lực và vận
chuyển bùn cát bắt đầu được nghiên cứu từ những năm 60 của thế kỷ trước. Cho
đến nay các vấn đề liên quan đến thủy động lực và vận chuyển trầm tích tại các
vùng ven biển Việt Nam đang là mối quan tâm của nhiều nhà khoa học và các cơ
quan nghiên cứu. Một số cơ quan nghiên cứu tiêu biểu trong lĩnh vực này như Khoa
Khí tượng Thủy văn Hải dương học, ĐHKHTN-ĐHQGHN, Viện Khoa học Thủy
lợi, Viện Cơ học, Viện Hải dương Học Nha Trang, Viện Tài nguyên và Môi trường
biển Hải Phòng, ... Các khu vực xói lở và bồi tụ tiêu biểu có thể kể đến như Cát Hải

năng ứng dụng trong việc xây dựng hệ thống mô hình monitoring và dự báo môi
trường biển và Ứng dụng mô hình dòng chảy ba chiều (3D) nghiên cứu quá trình

lan truyền chất lơ lửng tại vùng biển ven bờ Quảng Ninh. Năm 2006, Phát triển và
ứng dụng mô hình tính toán vận chuyển chất lơ lửng và biến động trầm tích đáy
cho vùng biển Vịnh Hạ Long. Năm 2009, Mô hình vào tính toán vận chuyển trầm
tích và biến động địa hình đáy áp dụng cho vùng biển cửa sông cảng Hải Phòng.
Năm 2012, Tiến tới hoàn thiện mô hình ba chiều (3D) thủy động lực cửa sông ven
biển.

(Hải Phòng) Văn Lý, Hải Triều, Hải Hậu (Nam Định), Ngư Lộc, Hậu Lộc (Thanh
Hóa ), Cảnh Dương (Quảng Bình), Phan Rí, La Gi, Phan Thiết (Bình Thuận), Cần

Năm 2005, Nguyễn Thị Bảy, Mạnh Quỳnh Trang, ứng dụng mô hình 2 chiều

Thạnh (Thành phố Hồ Chí Minh), Gò Công Đông (Tiền Giang), Hồ Tàu, Đông Hải

tính toán chuyển tải bùn cát dính vùng ven biển dựa vào lời giải hệ phương trình

(Trà Vinh), Cửa Tranh Đề (Sóc Trăng), Ngọc Hiển (Bạc Liêu), ... Quá trình vận

Reynolds, kết hợp với hệ phương trình chuyển tải bùn cát, lấy trung bình theo chiều

chuyển trầm tích được nghiên cứu trong Chương trình Biển KT.03 (1991-1995),

sâu, có tính đến hàm số nguồn, mô tả tốc độ bốc lên hay lắng xuống của hạt. Mô

KHCN.06 (1996-2000), ngoài ra nó cũng được nghiên cứu trong các đề tài độc lập

hình tính được kiểm tra với nghiệm giải tích, và so sánh với số liệu thực đo đối với

cấp nhà nước và trong chương trình biển giai đoạn 2001-2005. Ngoài ra nhiều đề

vùng biển Cần Giờ.

tài, dự án liên quan đến trầm tích lơ lửng được thực hiện tại các cấp, cùng nhiều
công trình nghiên cứu được công bố trong các tạp chí khoa học trong nước.
Đinh Văn Ưu (2003 – 2012), nghiên cứu các quá trình thủy động lực, lan

Năm 2009, Nguyễn Kỳ Phùng, Đào Khôi Nguyên, đánh giá biến đổi đáy ven
bờ biển Rạch Giá do dòng chảy khi xây dựng đảo nhân tạo Hải Âu. Nghiên cứu dựa
trên mô hình 2 chiều, có tính đến ứng suất gió bề mặt và ứng suất dáy do dòng chảy.

truyền vật chất bằng mô hình 3D (MDEC). Trong thời gian này, tác giả đã phát triển

Năm 2010, Nguyễn Thọ Sáo, Nguyễn Minh Huấn, Ngô Chí Tuấn và Đặng

và hoàn thiện dần mô hình cho mục đích nghiên cứu thủy động lực, vận chuyển

Đình Khá phân tích đánh giá biến động trầm tích lơ lửng, trầm tích đáy và diễn biến

trầm tích và lan truyền chất gây ô nhiễm môi trường. Mô hình sử dụng hệ phương

hình thái khu vực cửa sông Bến Hải và vùng ven bờ Cửa Tùng trên cơ sở số liệu 2

trình bình lưu khuếch tán đầy đủ đối với các tính toán thủy động lực và nồng độ

đợt khảo sát do khoa KT-TV-HDH thực hiện 8/2009 và 4/2010 và thu thập của

trầm tích lơ lửng và phương trình bảo toàn khối lượng để tính toán sự biến đổi của

Công ty Tư vấn GTVT (TEDI) năm 2000. Trần Hồng Thái, Lê Vũ Việt Phong,

độ dày lớp đáy lỏng. Một số kỹ thuật tính toán mới đã được phát triển và áp dụng

Nguyễn Thanh Tùng, Phạm Văn Hải ứng dụng mô hình toán 2 chiều RMA2 và

cho phép linh hoạt hơn trong quá trình thiết lập các điều kiện biên có mực nước và

SED2D để mô phỏng quá trình vận chuyển bùn cát trong sông - biển từ những

lưu lượng biến đổi phức tạp như các cửa sông. Các công trình tiêu biểu có thể kể

nguồn ô nhiễm khác nhau do Dự án xây dựng Nhà máy nhiệt điện Mông Dương gây

15

16


nên. Vũ Thanh Ca, áp dụng mô hình 2 chiều tính toán dòng chảy tổng hợp và vận

mùa và đặc điểm riêng của vùng ven biển có nhiều hải đảo. TP. Hải Phòng có chế

chuyển bùn cát kết dính vùng ven bờ. Vũ Thanh Ca, Nguyễn Quốc Trinh, áp dụng

độ nhiệt thuộc loại trung bình của dải ven biển Bắc Bộ, lượng bức xạ đạt giá trị lớn

phương pháp tính sóng có năng lượng tương đương vào tính toán vận chuyển bùn

nhất trong mùa hè và đạt giá trị nhỏ nhất trong mùa đông, trung bình mỗi năm có

cát dọc bờ khi nghiên cứu về nguyên nhân xói lở bờ biển Nam Định.

khoảng 1.670-1.680 giờ nắng. Chế độ gió khu vực Hải Phòng chịu sự chi phối của

Năm 2011, Nguyễn Mạnh Hùng, Dương Công Điển, Nguyễn Vũ Thắng tính
biến động bờ biển khu vực huyện Hải Hậu tỉnh Nam Định dưới tác động đồng thời

chế độ gió mùa Đông Nam Á, tại đây hoàn lưu tín phong của vùng cận chí tuyến bị
nhiễu loạn và thay thế bằng một dạng hoàn lưu phát triển theo mùa.

của sóng và dòng chảy bằng cách chạy đồng thời các mô hình tính dòng chảy và
sóng. Các mô hình được sử dụng gồm ADCIRC, CMS-M2D, SWAN và
STWWAVE. Phạm Sỹ Hoàn và Lê Đình Mầu áp dụng mô hình ECOMSED tính
toán vận chuyển vật chất lơ lửng tại dải ven biển cửa sông Mê Công. Mô hình sử
dụng phương trình liên tục, phương trình cân bằng thỷ tĩnh, các phương trình bảo
toàn nhiệt-muối, phương trình vận chuyển vật chất, kỹ thuật phân tách dạng dao
động do Simons (1974), Madala và Piacsek (1977) phát triển, so đồ MPDATA cho
quá trình bình lưu và sơ đồ khép kín rối bậc 2 do Mellor và Yamada đề xuất năm
1982.
a.

1.2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu

b.
Hình 1.1. Hoa gió trạm Hòn Dáu tháng 1 (a) và tháng 7 (b)

2.2.1. Phạm vi nghiên cứu
Khu vực nghiên cứu được giới hạn từ 106.7-107.00E và 20.65-21.850N,
vùng cửa sông ven biển được bao bọc bởi đảo Cát Bà, Cát Hải, bán đảo Đồ Sơn,
Đình Vũ. Trong vùng có 3 cửa sông là cửa Nam Triệu, Lạch Tray và Lạch Huyện.
Chế độ thủy thạch động lực học ở đây rất phức tạp do chịu tác động đồng thời của

cả sông và biển. Địa hình khu vực khá phức tạp do bị chia cắt mạnh bởi các cửa
sông, đảo và bán đảo, vùng ven bờ tồn tại các khu rừng ngậm mặn và lộ bãi khi

Theo số liệu quan trắc tại trạm Hòn Dáu từ 1960-2002 cho thấy, trong các
tháng mùa đông (từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau), thời kỳ hoạt động mạnh của gió
mùa cực đới khô - lạnh, các hướng gió thịnh hành bao gồm Bắc, Đông Bắc và
Đông, với tần suất mỗi hướng tương ứng khoảng 18%, 12% và 36%; gió các hướng
còn lại có tần suất nhỏ dưới 6%. Tốc độ gió trung bình các tháng mùa đông đạt 4,5
m/s, cực đại đạt 24 m/s. Trong các tháng mùa hè (từ tháng 5-10), gió chủ yếu có
hướng Nam, Đông Nam và Đông, tần suất tương ứng các hướng đạt 15%, 16% và

triều xuống.

15%; các hướng gió còn lại có tần suất nhỏ. Tốc độ gió trung bình các tháng mùa hè
2.2.2. Đặc điểm khí tượng, thủy - hải văn

đạt 5,1 m/s, cực đại đạt 45 m/s trong điều kiện có bão. Hình 1.1 trình bày hoa gió

2.2.2.1. Đặc điểm khí hậu-khí hậu

trạm Hòn Dáu tháng 1 và tháng 7.

Khí hậu khu vực Hải Phòng mang đặc điểm chung của khí hậu nhiệt đới gió

17

Chế độ nhiệt của Hải Phòng được phân ra hai mùa nóng, mùa lạnh rõ rệt và

18

chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của chế độ gió mùa, nhiệt độ biến thiên rất mạnh trong

Thanh hóa ngày 27-30/9/2005.

năm. Do sự luân phiên tranh chấp của các khối không khí có bản chất khác nhau

2.2.2.2. Đặc điểm thủy văn

nên thời tiết và khí hậu khu vực Hải Phòng thường xuyên biến động, sự biến động
này được thể hiện qua biến động của nhiệt độ không khí. Trong mùa đông, nhiệt độ
trung bình các tháng là 21,5oC, nhiệt độ thấp là nhất 6,7oC, cao nhất là 32,3oC.
Chênh lệch nhiệt độ trong ngày có thể đạt trên 10oC. Trong mùa hè, nhiệt độ trung
bình các tháng là 27,7oC, nhiệt độ thấp nhất giảm tới 15,3oC, cao nhất là 37,9oC.

TP. Hải Phòng có nhiều sông lớn chảy qua, các sông đều là phần hạ lưu cuối
cùng trước khi đổ ra biển của hệ thống sông Thái Bình. Hướng chảy của các dòng
sông chủ yếu là Tây Bắc - Đông Nam, độ uốn khúc lớn, bãi sông rộng, hàm lượng
phù sa cao. 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 Bắc Bộ.

Cũng giống như các tỉnh trong khu vực Đông Bắc Bộ, Hải Phòng có chế độ

Càng gần cửa sông, lòng sông càng mở rộng.

mưa mùa tập trung trong mùa hè, mùa đông khô lạnh ít mưa. Tổng lượng mưa cả
năm dao động trong khoảng 1.600 – 2.000mm nhưng phân bố không đều theo mùa.
Lượng mưa cao nhất rơi vào tháng 8 (có thể đạt tới 235mm), thấp nhất vào tháng
12, khoảng 16mm (số liệu thống kê tại trạm Hòn Dáu). Tổng số ngày mưa trong
năm đạt 100 - 150 ngày, tập trung chủ yếu vào các tháng mùa hè.

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 thường bắt đầu chậm hơn mùa mưa một
tháng (vào tháng 6 - 10), mùa cạn từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Trong mùa lũ,
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 -

Độ ẩm tương đối trong không khí khu vực TP. Hải Phòng khá cao, độ ẩm

27%, có khi tới 35% lưu lượng nước cả năm. Trong mùa lũ, các sông ở phía bắc

trung bình năm đạt 84,2%, trong đó hai tháng III và IV độ ẩm đạt tới 90,2% do ảnh

(Bạch Đằng, Văn Úc, Lạch Tray) chịu ảnh hưởng của chế độ lũ sông Thái Bình

hưởng của mưa phùn. Hai tháng đầu mùa đông (tháng 11, 12) có độ ẩm thấp nhất,

mạnh hơn, trong khi đó các sông phía nam (Luộc, Hoá, Thái Bình, Mới) chịu ảnh

khoảng 77,5% và 77,8%. Đây là thời kỳ thịnh hành thời tiết khô hanh do gió mùa

hưởng chế độ lũ của sông Hồng mạnh hơn. Mùa cạn, lượng nước từ thượng lưu về

Đông Bắc lạnh và khô mang lại.

ít, nguồn nước trong sông chủ yếu do nước ngầm và thủy triều, lưu lượng nước chỉ

Hải Phòng nằm trong vùng có bão và áp thấp nhiệt đới đổ bộ nhiều, chiếm

chiếm 15 - 20% cả năm.

31% tổng số cơn bão đổ bộ vào nước ta hàng năm, trung bình mỗi năm có 1 - 2 cơn

Hàng năm, lưu lượng nước nhỏ nhất thường xuất hiện vào tháng 3. Sông

bão và áp thấp đổ bộ trực tiếp, 3 - 4 cơn bão và áp thấp khác gián tiếp ảnh hưởng

Kinh Thầy (trạm Cửa Cấm) lưu lượng trung bình mùa cạn 115m3/s, lưu lượng kiệt

đến vùng ven biển và đảo. Thời kỳ bão đổ bộ trực tiếp vào Hải Phòng tập trung

nhất trung bình 47,2m3/s, trong đó lưu lượng kiệt nhất là 0,1m3/s; sông Văn Úc

trong các tháng 7 đến tháng 9 với tổng tần suất 78%, trong đó tháng 7 là 28%, tháng

(trạm Trung Trang) có lưu lượng trung bình mùa cạn là 193m3/s, lưu lượng kiệt

8 là 21% và tháng 9 là 29%. Trong lịch sử đã có nhiều cơn bão đổ bộ vào Hải

nhất trung bình 63,2m3/s, lưu lượng nhỏ nhất 52,5m3/s; sông Mới (trạm sông Mới)

Phòng hoặc khu vực lân cận gây ra nhiều thiệt hại cả về người và tài sản. Có thể kể

lưu lượng trung bình mùa cạn là 82,6m3/s, lưu lượng kiệt nhất trung bình 53,0m3/s,

đến các cơn bão điển hình sau: cơn bão KATE đổ bộ vào Hải Phòng ngày

lưu lượng kiệt nhất là 48.2m3/s; sông Thái Bình (trạm Cống Rỗ) lưu lượng trung

26/9/1955, bão WENDY đổ bộ vào Hải Phòng ngày 09/9/1968, bão SARAH đổ bộ

bình mùa cạn là 16.4m3/s, lưu lượng kiệt nhất trung bình đạt 1.1m3/s, lưu lượng kiệt

vào Hải Phòng ngày 21/07/1977 và cơn bão số 7 đổ bộ vào các tỉnh Ninh Bình -

19

20


nhất xấp xỉ bằng 0.

vào nhỏ.

Độ đục trong các sông ở Hải Phòng biến thiên trong khoảng rất rộng, từ 10

Nước mặn xâm nhập từ biển vào sông phụ thuộc rất nhiều vào chế độ thuỷ

đến 1000g/m3 trong năm. Hàm lượng bùn cát thay đổi theo khu vực và theo mùa.

triều và chế độ nước từ thượng lưu. Nồng độ muối trong nước sông luôn luôn biến

Về mùa mưa, độ đục trung bình ở các trạm thay đổi trong khoảng 53 - 215g/m3, trên

đổi theo thời gian và không gian, thường khá cao vào các tháng mùa cạn, cao nhất

3

sông Bạch Đằng và phía ngoài cửa Nam Triệu có giá trị khá nhỏ 80 - 100g/m , độ

là tháng 3, tuy nhiên cực đại độ mặn này có thể bị xê dịch do phụ thuộc vào nhiều

đục cực đại đạt tới 700 - 964 g/m3 trên luồng Cửa Cấm. Mùa khô, độ đục trung bình

yếu tố khác. Trong nhiều năm, độ mặn có biến động lớn, và có liên quan chặt chẽ

3

3

biến đổi trong khoảng 42 - 94g/m , cực đại đạt 252 - 860g/m tập trung ở vùng cửa

tới lượng chảy sông từng năm.

sông phía ngoài do tác động khuấy đục đáy của sóng và dòng triều.

2.2.2.3. Đặc điểm hải văn

Lượng bùn cát trong các sông ở Hải Phòng chủ yếu từ thượng lưu hệ thống

a. Thủy triều

sông Thái Bình chuyển về và một phần từ Sông Hồng chuyển sang qua Sông Đuống
ở phía trên và Sông Luộc ở phía dưới. Trong năm, lượng bùn cát tập trung chủ yếu
vào những tháng mùa lũ, chiếm tới 90% lượng bùn cát cả năm. Tháng 8 thường có
tổng lượng bùn cát lớn nhất, chiếm từ 35 - 40% tổng lượng bùn cát trong năm,
lượng bùn cát nhỏ nhất thường là vào tháng 3 chỉ từ 0,5 - 1% tổng lượng bùn cát cả

Thủy triều trong khu vực Hải Phòng có chế độ nhật triều đều thuần nhất. Đây
là vùng có biên độ triều khá cao của miền Bắc. Thời gian trung bình triều dâng 1112h, thời gian triều rút 13-14h. 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
cao, mỗi chu kỳ kéo dài 11 - 13 ngày với biên độ dao động mực nước có thể đạt tới

năm.

2,0 m. Trong kỳ triều thấp, tính chất nhật triều giảm đi rõ rệt, tính chất bán nhật
Các sông chính ở Hải Phòng đều chịu sự tác động mạnh mẽ của chế độ triều
trong khu vực. Điều này thể hiện rõ qua dao động mực nước hàng ngày trong các

triều tăng lên, trong ngày xuất hiện 2 đỉnh triều. Hàng 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.

thời kỳ triều. Những dao động triều ở ngoài biển được truyền vào sông về cơ bản
vẫn phù hợp với quy luật triều ngoài biển. Tuy nhiên, càng vào sâu trong sông thủy

b. Dòng chảy

triều càng bị biến dạng do ảnh hưởng của nhiều yếu tố như lượng nước thượng lưu

Chế độ dòng chảy vùng ven biển và đảo khu vực Hải Phòng rất phức tạp, thể

dồn về, ma sát đáy sông, hình dạng, kích thước lòng sông và độ uốn khúc lớn nhỏ.

hiện qua mối quan hệ tương tác giữa thuỷ triều, sóng, gió, dòng chảy sông, địa hình

Càng vào sâu, sự biến động của sóng triều càng lớn, đến một ranh giới nhất định thì

khu vực. Dòng chảy ven bờ trong khu vực là tổng hợp của các dòng chảy triều,

thủy triều không còn ảnh hưởng trong sông.

dòng chảy sóng ven bờ, dòng chảy gió, dòng chảy sông, trong đó dòng triều có vai

Tổng lượng nước từ biển do thuỷ triều dồn vào sông biến đổi theo mùa.
Trong mùa kiệt, lượng nước từ thượng lưu về ít nên tổng lượng nước do thuỷ triều
truyền vào biến đổi theo ngày, phụ thuộc vào chu kỳ và biên độ thuỷ triều. Mùa lũ,
nguồn nước thượng lưu lớn, dòng triều bị đẩy lùi nên tổng lượng nước do thuỷ triều

trò chính, quy định tính chất của dòng tổng hợp. Dòng triều mang tính chất thuận
nghịch, elíp triều dẹt, định hướng theo luồng, lạch, cửa sông hoặc song song với
đường bờ. Dòng triều mạnh vào các tháng 6, 7, 12, 1 và yếu vào các tháng 3, 4, 8, 9
trong năm. Kết quả phân tích điều hoà các thành phần dòng triều cho thấy, dòng
toàn nhật có độ lớn áp đảo, gấp 5 - 10 lần dòng bán nhật và lớn hơn nhiều dòng

21

22


triều 1/4 ngày. Dòng chảy tổng hợp có giá trị vận tốc khá lớn, thường nằm trong

chênh lệch từ 2 – 4oC, giá trị trung bình toàn vùng là 16oC. Trong các tháng mùa hè,

khoảng 0,4 - 1,0m/s. Hướng chảy thường song song với đường bờ, trừ các khu vực

nhiệt độ nước biển trung bình cao hơn 25oC, nhiệt độ nước biển cao nhất đạt 35oC

cửa sông hướng dòng chảy thay đổi phụ thuộc vào các luồng lạch chính. Trường

vào tháng 7. Nhiệt độ nước biển có xu thế giảm dần từ bờ ra khơi.

dòng chảy ổn định trong mùa đông hướng tây nam, tốc độ trung bình 20 - 25cm/s,

e. Độ muối nước biển

trong mùa hè hướng đông bắc, tốc độ trung bình 15 - 20cm/s. Khi triều lên dòng
chảy thường có hướng từ nam lên bắc, khi triều xuống dòng chảy có hướng ngược

Vào mùa đông, độ muối tầng mặt trên toàn vùng biển Hải Phòng gần như
đồng nhất với giá trị khoảng 31‰, từ tháng 2 đến tháng 4 độ muối đạt tới giá trị cao

lại.

nhất là 32‰. Độ muối có xu thế tăng dần từ bờ ra khơi.
c. Sóng
Mùa hè, nước các sông ngòi đổ ra mạnh, độ muối giảm dần; tháng 8 độ muối
Chế độ sóng khu vực biển Hải Phòng phụ thuộc chặt chẽ vào chế độ gió và

giảm xuống thấp nhất, có thể tới 5‰ ở các khu vực gần cửa sông. Tại vùng phía

đặc điểm địa hình và hình dạng đường bờ. Sóng ven biển Hải Phòng chủ yếu là

nam cửa Nam Triệu có một lưỡi nước độ muối thấp, hướng tây bắc - đông nam và

sóng truyền từ ngoài khơi đã bị khúc xạ và phân tán năng lượng do ma sát đáy.

trên vùng biển phía bắc cũng có một lưỡi nước độ muối thấp hướng đông bắc - tây

Theo số liệu sóng tại trạm Hòn Dáu từ 1960 – 2002 cho thấy, trong mùa đông sóng

nam; hai lưỡi nước này phát triển mở rộng dần và hoà vào nhau tại vùng đảo Trà

có các hướng chính là hướng Đông, Đông Bắc, tần suất tương ứng là 40%, 12%. Độ

Bản. Theo chiều thẳng đứng, hiện tượng phân tầng độ muối phát triển suốt trong

cao sóng trung bình các tháng mùa đông là 0,64 m, độ cao sóng cực đại đạt 2,8 m.

mùa hè, mạnh nhất vào tháng 8. Sự dao động của độ muối trong ngày chủ yếu do

Trong mùa hè sóng thịnh hành là hướng Nam và Đông Nam, với tần suất tướng ứng

thủy triều gây ra, với biên độ khoảng từ 0,6 - 4‰.

là 27% và 37%. Độ cao sóng trung bình 0,72 m, độ cao sóng cực đại đạt 5,6 m.
2.2.3. Đặc điểm trầm tích

Bảng 1.1. Trình bày các đặc trưng sóng, gió nhiều năm tại trạm Hòn Dáu.
Bảng 1.1. Vận tốc gió và độ cao sóng trung bình nhiều năm tại trạm Hòn Dáu

Trầm tích khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng chủ yếu được cung cấp từ 5
con sông trong khu vực là sông Bạch Đằng, sông Cấm, sông Lạch Tray, sông Văn

Tháng

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12 TBNN

Gió
(m/s)

4,7 4,5 4,4 4,6 5,3 5,7 5,8 4,6 4,3 4,7 4,5 4,4

4,8

Sóng
(m)

0,7 0,7 0,7 0,8 0,9 0,9 1,0 0,8 0,8 0,8 0,7 0,7

0,8

Úc và sông Thái Bình. Hàm lượng trầm tích lơ lửng thay đổi tùy theo từng khu vực,
theo mùa và chịu chi phối của chế độ thủy động lực trong vùng. Khu vực ven bờ
gần các cửa sông có hàm lượng trầm tích lớn hơn khu vực xa bờ. Nồng độ trầm tích

d. Nhiệt độ nước biển

lơ lửng trong các tháng mùa lũ lớn hơn các tháng mùa kiệt.
Các nghiên cứu [1, 6, 8] đã chỉ ra rằng, nồng độ trầm tích nồng độ trầm tích

Theo số liệu tại trạm Hòn Dáu từ 1960 – 2002 cho thấy, trong các tháng mùa

lơ lửng tại cửa sông ven biển Hải Phòng biến thiên từ 10-1000 mg/l trong năm. Mùa

đông, nhiệt độ nước biển thường thấp hơn 25oC, nhiệt độ trung bình thấp nhất trong

lũ, nồng độ trầm tích lơ lửng biến thiên từ 53-215 mg/l, trên sông Bạch Đằng và

o

năm thường xuất hiện vào tháng 2, nhiệt độ nước biển thấp nhất 13,5 C. Vùng biển

phía ngoài cửa Nam Triệu có giá trị khá nhỏ khoảng 80-100 mg/l, cực đại đạt trên

phía tây nam có nhiệt độ trung bình cao hơn nhiệt độ nước biển vùng đông bắc,

luồng Cửa Cấm với 700-964 mg/l. Mùa khô, nồng độ trầm tích lơ lửng biến thiên từ

23

24


42-94 mg/l, cực đại đạt 252-860 mg/l tập trung ở vùng cửa sông phía ngoài do ảnh

Chương 2. MÔ HÌNH VNU/MDEC

hưởng khuấy đục đáy của sóng và dòng triều. Hàm lượng trầm tích lơ lửng ở sông
Cấm có giá trị lớn nhất, sau đó đến sông Lạch Tray, Văn Úc, Thái Bình và Bạch

Mô hình thủy động lực ba chiều (3D) VNU/MDEC được phát triển tại Trung
tâm Động lực học Thủy khí Môi trường - ĐQGHN trên cơ sở mô hình quy mô biển

Đằng.

ven GHER của Đại học Liege. So với mô hình GHER, mô hình MDEC đã được
Theo kết quả nghiên cứu [8], phân bố kích thước hạt các loại trầm tích đáy

hoàn thiện hơn cho phép mô phỏng các quá trình quy mô nhỏ và vừa. Trong đó sơ

biển khu vực Hải Phòng biến đổi từ lớn hơn 1m đến 0,001mm (Bảng 1.2). Trầm

đồ tham số hóa hệ số nhớt rối được triển khai khác nhau theo phương ngang và

tích cát nhỏ phân bố chủ yếu ở các khu vực ven biển và các doi cát hai bên cửa Nam

phương thẳng đứng. Mô hình tính đến tác động của sóng trên mặt biển bằng cách sử

Triệu và Lạch Huyện: ven biển Đồ Sơn, các xã Tân Tiến, Tân Thành, Văn Phong,

dụng mô hình tương tác sóng-gió và mô hình lớp biên đáy [12-18, 22, 32].

Phù Long, Hiền Hào, Xuân Đán, chương Hoàng Châu và chương Hàng Dày. Trầm
tích bột lớn phân bố bao quanh khu vực trầm tích cát nhỏ, tập trung nhiều nhất ở
khu vực ven biển Cát Bà trải rộng hết chương Hàng Dày. Trầm tích bùn bột nhỏ
phân bố tập trung ở khu vực giữa Hòn Dáu - Đồ Sơn, Cát Hải và chương Hàng Dày,

Mô hình VNU/MDEC đã được kiểm chứng qua các tính toán áp dụng cho
toàn Biển Đông, cho Vịnh Bắc Bộ, vùng biển Đông Nam Bộ và vùng biển Quảng
Ninh, Hải Phòng trong Đề tài QGTD 07.94 và nhiều công trình nghiên cứu của GS.
Đinh Văn Ưu. Các công trình này nghiên cứu trường dòng chảy, nhiệt độ, độ muối

xen kẽ giữa các vùng trầm tích bột lớn.

và quá trình lan truyền chất lơ lửng, dầu nhiều pha trong nước và trầm tích lơ lửng
Bảng 1.2. Kích thước các loại hạt trầm tích [8]
TT

Loại trầm tích

d50
0,1-1,0 m

với các quy mô thời gian tháng và mùa.
Trong báo cáo này, học viên tập trung tính toán, phân tích các kết quả thu

1

Khối, tảng

2

Sỏi trung

2,5-5,0 mm

3

Sỏi nhỏ

1,0-2,5 mm

4

Cát lớn

0,5-1,0 mm

5

Cát nhỏ

0,1-0,25 mm

6

Bột lớn

0,05-0,1 mm

Mô hình thủy động lực biển ven bờ bao gồm mô hình hệ các phương trình

7

Bùn bột nhỏ

0,01-0,05 mm

động lực biển nguyên thủy, mô hình tác động trên mặt, mô hình lớp biên đáy và kỹ

8

Bùn sét bột

0,007-0,01 mm

9

Bùn sét

được đối với trường dòng chảy, mực nước và trường trầm tích lơ lửng vùng cửa
sông ven biển Hải Phòng. Đánh giá vai trò và các tác động của các sông đến chế độ
thủy động lực và vận chuyển trầm tích lơ lửng trong khu vực.
2.1. Mô hình thủy động lực

thuật xử lý điều kiện biên hở cửa sông có triều áp đảo.

0,001-0,007 mm

2.1.1. Hệ các phương trình động lực biển nguyên thủy

25


.v  0

(2.1)



 
u  
 v . u  fe 3  u   h q  .
t

(2.2)

26



T 
 v .T  .FT
t

(2.3)


S 

 v . S   .FS
t

(2.4)

với ln(x3) là một hàm của khoảng cách tính từ biên đáy (x3).
Số Richardson thông lượng phụ thuộc vào mức độ phân tầng mật độ và phân


k 
u
 v.k  ~
t
x3

2

~ b

 b
 0 
x3
x

 ~k k 
 

 x 

lớp vận tốc (độ trượt-shear):

~
b N 2
Rf  ~ 2
M 0

(2.5)

(2.9)

Trong đó N và M tương ứng là các tần số Brunt-Vaisailia và Prandtl.
q
 b
x3

Trong
b

đó:

(2.6)
 
 
 
  e1
 e2
 e3
;
x1
x 2
x3

 
 
 h  e1
 e2
;
x1
x2

 

v  u  u3e3 ;

(2.10)

Đối với hệ số nhớt rối ngang ta sử dụng hệ thức thông thường:

  0
~
~
g ; f = 2 cos ;  k - hệ số khuếch tán động năng rối,  b - hệ số khuếch
0

tán rối theo phương thẳng đứng của lực nổi, q 

1


u u  2
M     

   x  x  

p
 gx3   ; ~ - hệ số nhớt rối
0

~1  ~2  ll 2 M .

Thành phần tản mát năng lượng rối  được đánh giá theo tương quan của
Kolmogorov phụ thuộc vào k.

(theo phương thẳng đứng),  - lực thế triều,  - mật độ nước (0 mật độ quy chiếu),
  
 , FT , FS : thông lượng rối riêng phần của động lượng, nhiệt lượng và lượng muối;

hạng thức năng lượng bổ sung từ các quy mô vừa và nhỏ 0 sẽ bị triệt tiêu khi mô
phỏng hoàn lưu tổng hợp với quy mô thời gian hàng giờ trở lên.



kk 2
với k 1
16~

(2.11)

Sau khi tính toán được hệ số nhớt rối, các hệ số khuếch tán rối được đánh giá
thông qua các hệ số phi thứ nguyên i – có bậc đại lượng O(1). Đối với hệ số

Sơ đồ tham số hóa hệ số nhớt rối được triển khai khác nhau theo phương

khuếch tán theo phương thẳng đứng có tính đến mối phụ thuộc vào độ phân tầng
thông qua số Richardson thông lượng Rf :

ngang và phương thẳng đứng.
Đối với phương thẳng đứng z(x3) sử dụng công thức kinh điển của

~
 b   b~;

 b ~  1 R f ;

 ~ 1,1  1,4

Kolmogorov:
Mô hình tương tác sóng-gió trong lớp biên khí quyển sát mặt phục vụ tính
1
~3  ~   k 1 / 4 k l m ;
2

(2.7)

toán các đặc trưng sóng cũng như ứng suất gió trong điều kiện có sóng, theo đó ứng
suất gió bao gồm hai thành phần: do rối thuần túy  at và do tác động sóng  aw :

Trong đó mật độ động năng rối k thu được từ phương trình (2.5), quãng đường

 a  CD  au 210   au*2   at   aw

xáo trộn rối lm được xác định theo lý thuyết lớp biên chất lỏng phân tầng:

lm = (1 -Rf)ln(x3)

(2.8)

27

(2.12)

Các tác động này được tham số hóa thông qua hệ số ma sát của mặt biển CD

28


xem hệ số này như một hàm của vận tốc gió tại khoảng cách z từ mặt biển. Vận tốc

Đối với ứng suất do sóng, ta có thế sử dụng công thức:

gió tại khoảng cách z lại chịu tác động của tham số nhám trong các điều kiện không
 w  C w v 2 

có sóng z 0 cũng như có sóng z e (Jansen, 1992):
uz 

1
f w u 2 w
2

(2.18)

Với các hệ thức tính hệ số ma sát sóng fw, biên độ dao động Ab và vận tốc uw

u  z  z e  z 0 

ln 
 
ze


(2.13)

Trong đó z e và z 0 được xác định theo các công thức bán thực nghiệm phụ
thuộc vào tỷ số giữa vận tốc sóng và vận tốc gió: c/V hay c/u* (Đinh văn Ưu, 1981).
Mô hình lớp biên đáy cho phép tính toán ứng suất tổng cộng của dòng nước
lên đáy. Giá trị của ứng suất này cũng bao gồm hai thành phần: rối thuần túy do
hiệu ứng trượt vận tốc dòng chảy và do chuyển động sóng (Grant và Madsen, 1979,

rút ra từ lý thuyết sóng tuyến tính :
2.1.2. Phương pháp biến đổi tọa độ cong σ
Theo các nghiên cứu trước đây và nghiên cứu của Leonor Cancino và
Ramiro Neves, 1999 chứng minh việc sử dụng tọa độ kép sigma làm tăng tính ổn
định của mô hình tại các khu vực bãi triều và có thể tổng quát cho một số lượng lớn
các miền sigma [19, 23, 30].
Phương pháp biến đổi tọa độ z theo  cho ta hệ tọa độ tựa cong bằng cách

WAMDI,1988):
 b  Cb v 2   c   w  Cc v 2  C w u 2 w  u 2 cw   u 2 *c  u 2 *w 

(2.14)

thay cho biến độ sâu bằng biến không thứ nguyên  . Để chuyển đổi biến độ sau

sang tọa độ mới chúng ta sử dụng biểu thức liên hệ tọa độ  với độ sâu biển h và

1

1

tọa độ z trong dạng đơn giản sau đây:

  2
  2
trong đó u*c   c  , u*w   w  .





Đối với ứng suất dòng chảy thuần túy, có thể sử dụng công thức sau:
 c  C c v 2 ,

Cc 

1
2
fc 
2
ln( 30 z / k bc ) 2

(2.15)

(2.19)

Trong đó  - độ cao mặt biển,  = 1 khi z=

 và

 = 0 khi z= -h (đáy biển),

H là độ dày tổng cộng của cột nước.

Trong đó kbc là tham số nhám thực tế được tính từ kết quả tổng hợp các tác
động của cả dòng lẫn sóng trong lớp biến đáy:
 u* A 
k bc  k b 24 cw b 
uw Kb 


zh zh

H
 h

Tuy nhiên, việc áp dụng phương pháp này cũng gặp phải những vấn đề cần
giải quyết đặc biệt đối với điều kiện biên tại đáy biển, sự tương thích trong khai
triển các gradient tại những vùng có biến đổi độ sâu đột ngột. Trong trường hợp này



(2.16)

dẫn tới gradient ngang trong mô hình có giá trị gần với gradient thẳng đứng. Như

vậy tại các miền có sự biến đổi lớn của độ sâu như các bờ biển dốc, việc sử dụng

Trong điều kiện không có sóng: k bc

z
 k b  0 và hệ số ma sát dòng sẽ là:
30

lưới tính tựa cong theo địa hình có thể dẫn tới sai số đáng kể. Để khắc phục nhược
điểm này mô hình MDEC3D đã đưa ra phương pháp biến đổi tọa độ  kép. Bằng

1
2
Cc  f c 
2
ln( z / z 0 )2

(2.17)

cách này đã giải quyết được những nảy sinh khi gradient độ sâu lớn. Trong trường
hợp thay thế độ dốc lớn bằng tường thẳng đứng sẽ cho phép giảm số điều kiện biên

29

30


xuống chỉ còn điều kiện biên đáy.

  x3  min( h, h1 ) 

1
, khi x3   min( h, h1 ),   (  min( h, h1 ))
L
L
    min( h, h1 ) 
xˆ3  
L  1  x3  h1 , khi x   h ,   1 (h  h )
3
1
1
 
h  h1 ) 
L
 

Trên hình Hình 2.1 cho ta sơ đồ lưới trong tọa độ sigma kép phân bố theo
chiều thẳng đứng tại mặt cắt AB. Trong mô hình này phân bố thẳng đứng được
phân thành hai vùng Region I và Region II, ranh giới giữa hai vùng được xác định

Theo cách chuyển đổi này, tại mặt tiếp giáp giữa hai lớp sẽ có sự phá vỡ tính

bằng HLIM, trong bài toán này sử dụng HLIM=1,86m. Đối với lớp nước mặt (Region
I) và lớp nước bên dưới ( Region II) giá trị σ được chọn như sau:
Region I

Region II

0

0

1

0,25

(2.20)

liên tục của ma trận chuyển đổi. Tuy nhiên điều này sẽ không gây ảnh hưởng tới kết
quả vì mô hình 3D được giải riêng biệt cho từng lớp và hai lớp đó được kết nối theo
điều kiện liên tục của các thông lượng theo hướng pháp tuyến.
2.1.3. Điều kiện biên trong mô hình

0,5

Trong mô hình sử dụng 4 kiểu điều kiện biên cơ bản: Tại biên mặt và đáy

0,75

biển sử dụng điều kiện không trao đổi vật chất qua biên; Tại biên đất sử dụng điều

1

kiện không thấm; Tại biên biển sử dụng gradien theo hướng pháp tuyến bằng 0;

Với sự lựa chọn phân vùng ở trên, theo chiều thẳng đứng mô hình gồm 5

Biên cửa sông sẽ được mô tả trong một mục khác.

tầng, 1 tầng ở lớp nước mặt và 4 tầng ở lớp nước bên dưới. Sự lựa chọn này đảm
bảo thể hiện được các quá trình hoàn lưu trong khu vực một cách tỷ mỉ và các kết

Trong bộ mô hình MDEC3D, có hơn 100 file là các chương trình con chuyên
xử lý các loại điều kiện biên thuộc hai loại: chủ động và thụ động.

quả đưa ra được phân bố thẳng đứng của các yếu nghiên cứu.
Điều kiện biên trên mặt tiếp giáp giữa biển- khí quyển
Trên mặt phân cách biển – khí quyển, cần đảm bảo tính liên tục của các
thông lượng trao đổi từ hai môi trường có kể đến sự khác biệt về mật độ của nước
và không khí. Thông thường các thông lượng này đều do quá trình trao đổi rối quyết
định.
 Đối với ứng suất rối:

u 
~
0
x3

Hình 2.1. Các điểm lưới tính trong hệ toạ độ cong sigma dọc mặt cắt AB

 Động năng rối:

Công thức định nghĩa tọa độ chuyển đổi kép tọa độ z theo  có thể viết như
 k

sau:

31

(2.21)

~
k
  3 / 2 D 1
x3

(2.22)

32



kb  B11 / 3  b , B1=16,6

 Thông lượng rối nhiệt và muối:
~ y
y
Fy
x 3

(2.23)

(2.28)

 Đối với các thông lượng nhiệt và muối:
Không có trao đổi qua đáy, các thông lượng cho bằng 0.

Điều kiện biên trên đáy
Điều kiện biên lỏng
 Đối với vận tốc:
Điều kiện biên lỏng được xây dựng theo nguyên lý đảm bảo sự liên kết giữa


u 
~
 b
x3

trong và ngoài miền tính. Sử dụng phương pháp thể tích hữu hạn cho phép dễ dàng
(2.24)

Trong đó:

hơn việc triển khai đối với cả hai điều kiện giữ nguyên giá trị hoặc thông lượng qua
biên. Việc xây dựng các điều kiện biên cần đảm bảo không những tính liên tục của

 

 b  0CD  b  b

thông lượng mà có khả năng thể hiện miền ngoài như một hệ tích cực áp đặt lên hệ
(2.25)

Với CD - hệ số ma sát đáy, đại lượng này có thể tính theo quy luật phân bố

trong hoặc như hệ thụ động chịu tác động của hệ trong.
Điều kiện biên cứng

logarit trong lớp biên:
Tương tự như ở đáy, đối với các biến vô hướng, các thông lượng theo hướng
2

CD  k / ln zb / z0 

(2.26)


ở đây zb là khoảng cách tính từ đáy nơi có vận tốc    b , z0 là tham số
3

pháp tuyến của các biến vô hướng đều bị triệt tiêu và cho bằng 0, còn với vận tốc
thì áp dụng luật ma sát biên:

2

nhám, z 0 ~ 10  10 cm. Khi có hiệu ứng biến đổi hướng vận tốc trong lớp biên ta



có thể đưa thêm hệ số hiệu chỉnh R vào công thức (17) và chuyển về trong dạng

 
   
(n  (n  u ))  C DC u u
n

(2.29)

với C DC là hệ số ma sát.

sau:

 

 b  R.C D  b  b

(2.27)

Tại những nơi mà lớp biên đáy không xác định thì có thể lấy gần đúng

Tại các cửa sông thì điều kiện biên riêng được áp dụng không tuân thủ điều
kiện biên cứng.
2.1.4. Điều kiện biên hở cửa sông có triều áp đảo

CD~0,026.

Trong [20] GS. Đinh Văn Ưu đã đưa ra phương pháp sử lý điều kiện biên hở

 Đối với động năng rối:
Giá trị động năng rối tại lớp biên đáy được xác định theo quy luật rối lớp
biên, trong bài toán này lớp biên đáy được mô phỏng theo quy luật logarit. Như vậy
động năng rối có thể tính theo ứng suất rối đáy, theo Blumbert và Mellor (1987) thì

cửa Nam Triệu và Lạch Tray, khu vực cửa sông có triều áp đảo. Mực nước thực tế
vùng biển cửa sông sẽ bao gồm tổng mực nước do dao động triều và gia tăng mực
nước do sông đổ ra:
(2.30)

  t  

mối tương quan này có thể viết:

33

34


Trong đó phần gia tăng mực nước do sông   sẽ bị triệt tiêu khi đi xa về phía
biển. Mối tương quan giữa đại lượng này với lưu lượng hay vận tốc tương ứng sẽ
phụ thuộc vào đặc trưng hình thái cửa sông.

biên, vì vậy chỉ cần chú ý duy nhất đến quá trình lắng đọng.
Trong nghiên cứu này, các điều kiện biên đối với các biên biển hở được cho
giá trị không đổi về nồng độ phi thứ nguyên. Đối với mặt phân cách giữa lớp nước

Đại lượng gia tăng mực nước do sông được xác định thông qua thử nghiệm
số trị và thiết lập mối tương quan với lưu lượng thông qua một đa thức bậc 2. Đối

và lớp đáy, các thông lượng trao đổi được tính thông qua quá trình bứt xói và lắng
đọng trầm tích.

với cửa Nam Triệu, giá trị gia tăng mực nước do sông có thể biến đổi đến 0,003 m

Suất lắng đọng qua biên này được tính dựa vào vận tốc chìm lắng, nồng độ

với lưu lượng sông cực đại khoảng 1000 m3/s, giá trị này bằng 0,001 m với lưu

chất lơ lửng tại chỗ và giá trị vận tốc động lực tương đối so với giá trị tới hạn cho

lượng sông trung bình khoảng 400 m3/s.

phép lắng đọng xuống đáy.

2.2. Mô hình lan truyền trầm tích lơ lửng

 u
D  ws cb 1   *
  u *d


2.2.1. Hệ phương trình lan truyền và khuếch tán vật chất
Trong mô hình vận chuyển trầm tích sử dụng phương trình 3D bình lưukhuyếch tán nồng độ trầm tích lơ lửng không biến tính (c):

2


  w c 1  
s b

 d






(2.34)

với điều kiện u* < u*d hoặc tương ứng t < td.
Giá trị của vận tốc chìm lắng của chất lơ lửng phụ thuộc một cách phức tạp

c



cu    cv    cw    cw s  
t x
y
z
z


c 
c 
c
 x
 y
 z
x x y y z z





vào đặc trưng của trầm tích và yếu tố động lực học. Van Rijn (1984) đã đưa ra một
công thức thực nghiệm sau đây tính theo kích thước hạt d, tỷ lệ giữa mật độ trầm
(2.32)

Trong đó, bên cạnh các thành phần vận tốc (u,v, w) và hệ số khuếch tán (λx,
λy, λz) theo 3 hướng, vận tốc lắng đọng ws phụ thuộc vào đặc trưng của trầm tích lơ

tích và mật độ nước, s, và độ nhớt động học, η:
ws  gd 2

s  1

(2.35)

18

Thông thường giá trị s ≈ 2,65 và η = 1,5.10-6 m2/s.

lửng.
Giá trị của d được xác định theo công thức:
Quá trình lắng đọng và bứt tách trầm tích trên đáy được kết nối với mô hình
vận chuyển trầm tích thông qua điều kiện biên đáy:
c 

cws   z z   Q  D  E



(2.33)

Trong đó Q là suất trao đổi trầm tích trên một đơn vị diện tích bề mặt do
kết quả của các quá trình lắng đọng (D) và bứt tách (E). Đối với chất lơ lửng là phù
sa - một hợp phần tựa bền vững với các nguồn xuất - nhập hầu như chỉ xẩy ra trên

35

d  1  0,011 s  1T  25d 50
1  d 84 d 50


2  d 50 d 16

Trong đó  s  

(2.36)


 là độ phân tán của kích thước hạt trầm tích  s <


2 khi trầm tích tương đối đồng nhất, T 

 b' ,c   b ,cr
là tham số ứng suất phi thứ
 b ,cr

nguyên với  b' ,c là ứng suất đáy do hòng chảy,  b' ,cr là giá trị tới hạn được tính theo

36


công thức phụ thuộc vào kích thước hạt và giá trị số Shields tới hạn:

(Pohlmann, 1994).
Cũng theo Pohlmann (1994) thì giá trị vận tốc tới hạn đối với lắng đọng có

(2.37)

 b,cr  (  s   ) gd 50 cr

thể lấy như sau:

Tham số Shields được tính theo công thức của Van Rijn:
0,24 D 1 1  D *  4
*

 cr  
0,14 D*0, 64 4  D *  10


(2.38)

u *d

trong đó kích thước hạt phi thứ nguyên đặc trưng được tính theo công thức:
 g ( s  1) 

D*  d 50 
2
 



1
5
m/ s
0,008 (m.s ) ws  5.10

 0,008  0,02c(log ws  4,3) (m.s 1 ) 5.10 5  ws  5.10 5 m / s


0,028 (m.s 1 ) ws  5.10 5 m / s


(2.42)

Trong trường hợp đáy biển có sinh vật đáy, thì quá trình lắng đọng sinh học

1/ 3

(2.39)

có thể tính như sau:

Như vậy kích thước hạt trầm tích d = d50 khi giá trị ứng suất tương đối T >

Dbio  wbio cb

(2.43)

wbio  1,15 .10 6 m / s

(2.44)

Với

25.
Nghiên cứu vận tốc chìm lắng trong điều kiện dòng triều, Portela (1997) đã
dẫn ra công thức đơn giản hơn chỉ phụ thuộc vào nồng độ chất lơ lửng:
0,002


ws  
0,02


1

c  0,1

kg / m

1

c  0,1

kg / m 3

(m.s )

Thông lượng bứt xói từ đáy có thể tính theo nhiều cách khác nhau đối với
từng loại trầm tích đáy.

3

(2.40)
(m.s )

Theo Pohlmann (1994), đối với đáy bùn thì suất bứt xói sẽ là:
E  C e (u*2  u*2e ) ton /(m 2 s )

Nồng độ chất lơ lửng gần đáy cb và c được lấy theo nồng độ tại biên dưới

cùng lớp nước hoặc giá trị trung bình cho lớp biên đáy. Giá trị của nồng độ này có
thể tính theo quy luật hàm số mũ (Mayer, 1995):
w

 s H0 
w
cb  c s H 0 1  e Av 


Av



(2.45)

Với hệ số C e  10 4 ton.s / m 4 lấy theo kết quả thực nghiệm của Puls (1984)
và Rodger et al (1985).

1

Giá trị của vận tốc động lực bứt xói tới hạn được lấy bằng 0,028 m/s.

(2.41)

Như vậy đối với mô hình vận chuyển chất lơ lửng trong toàn lớp nước, thông

với H0 là độ dày lớp nước có ảnh hưởng, thông thường độ dày này được chọn
bằng 1m và c là nồng độ trung bình trong lớp nước đó.
Hệ số khuếch tán Av đối với chất lơ lửng mịn đường kính nhỏ hơn 20 µm

lượng vật chất qua biên sẽ là tổng đại số của hai hợp phần lắng đọng D và bứt xói
E:
(2.46)

FLC b  D  E

được xem là giảm tuyến tính trong lớp sát đáy từ 3.10-10 m2/s đến 3.10-11 m2/s

37

38


thức tính vận chuyển di đáy trong dạng sau:

2.2.2. Mô hình biến đổi độ dày lớp trầm tích đáy lỏng
Sử dụng phương trình bảo toàn khối lượng để nghiên cứu biến đổi của độ
dày lớp đáy lỏng:


 .q D  E
t

(2.47)

1/ 2

  
q   g s


 



v
 

d 503 / 2 0,053
 1 / D*0,3  ' ,
  cr


v

   cr

(2.51)

Giá trị ứng suất đáy phục vụ tính tham số Shields, θ, được lấy từ kết quả mô
hình thuỷ nhiệt động lực 3D:



Với q là thông lượng vật chất vận chuyển ngang trong lớp đáy lỏng có thể

 b,o  u*2

(2.52)

xem đồng nhất với dòng vận chuyển trầm tích di đáy. Các hạng thức D và E tương

Như vậy, việc đưa mô hình lớp trầm tích đáy lỏng vào mô hình 3D thuỷ động

ứng suất lắng đọng và bứt xói trao đổi với lớp nước nằm trên.

Thông thường suất di đáy .q được tính theo véc tơ của dòng vận chuyển

trầm tích di đáy q , đại lượng này được tính theo nhiều công thức khác nhau như

Piter-Mayer, Van Rijn, v.v... phụ thuộc vào ứng suất đáy do tác động của sóng và
dòng chảy và đặc trưng của trầm tích.. .

bài toàn vận chuyển chất lơ lửng, đồng thời kết quả tính toán ứng suất đáy lại cung
cấp đầu vào cần thiết cho mô hình lớp biên đáy lỏng. Trong trường hợp phát triển
mô hình lớp biên đáy bao gồm các tầng trầm tích khác nhau, chúng ta có thể hoàn
thiện mô hình biến động đáy đáp ứng các yêu cầu về nghiên cứu bồi, xói cũng như

Công thức Piter-Mayer (1948) dạng tổng quát có thể viết như sau:

nguồn gốc, chất lượng môi trường.

1/ 2

  
q  8 g s

 


lực vừa cho phép cung ứng các điều kiện biên trao đổi chất qua biên cho phép giải

d 503 / 2 (   0,047 ) 3 / 2

(2.48)

2.3. Các phương pháp tham số hóa của mô hình
2.3.1. Phương pháp thể tích hữu hạn

Với

Trong mô hình sử dụng phương pháp phần tử hữ hạn để rời rạc hóa hệ
3/ 2
 b ,c
C
và    ' 

(  s   ) gd 50
C 

Trong đó C  18 log(

(2.49)

phương trình vi phân. Cơ sở chính của phương pháp này dựa trên việc thiết lập sự
cân bằng cho môt thể tích nào đó và tiến hành cho thể tích này giảm nhưng vẫn giữ

12 h
12 h
) và C '  18 log(
) , h là độ sâu lớp nước, ks,c là
k s ,c

d 90

tham số nhám.

giá trị khác 0. Điều này khác với phương pháp sai phân hữu hạn khi ta thay thế biểu
thức đạo hàm bằng cách phân tích vào chuỗi Taylor.
Kết quả triển khai phương pháp thể tích hữu hạn cho ta giá trị các biến cấu

Nếu bỏ qua hạng thức 0,047, công thức (2.48) trở về dạng đơn giản sau:
q

8(u*2  u*2cr ) 3 / 2
(s   )g

trúc tương đương giá trị trung bình cho toàn thể tích được hình thành bởi các gia số
nguyên tố của các tọa độ.

m .s 
2

1

(2.50)

Cùng với các giả thiết về hai lớp như trên, Van Rijn (1984) đã đưa ra công

Để minh họa sơ đồ rời rạc hóa theo phương pháp thể tích hữu hạn, chúng ta
xem xét kết quả triển khai đối với phương trình thủy-nhiệt động lực học trong dạng
tổng quát: phương trình tiến triển bình lưu-khuếch tán đối với biến tổng quát y:

39

40





y
 .( f 0y  f my  f uy )  Q y
t

(2.53)

tiêu (= 0) trên đó.

Các thông lượng trong dạng véc tơ đã được thể hiện thông qua tổng của 3






không thẩm thấu cũng được áp dụng dễ dàng không nhất thiết phải cho vận tốc triệt



véctơ thành phần: f y  f 0y  f my  f uy với véc tơ thứ nhất do bình lưu và đối lưu, véc

Đối với sơ đồ ba chiều trên các biến véc tơ vận tốc và đại lượng vô hướng

cũng được áp dụng.

tơ thứ hai do quá trình thăng giáng trong trường trọng lực, và véc tơ thứ ba do
khuếch tán.
Chúng ta có thể biến đổi phương trình đối với biến trung bình y tại bước tính
dt như sau:
y
1 x
1
1
 Qy 
( ji 1  j x ) 
( jiy1  j y )  ( jiz1  j z )
t
x
y
z

(2.54)

Như vậy đối với một tính chất y bất kỳ ta có:
j0x  j mx  (u1  m1 )(1 / S x )  ydS x , jux  k

y  y i 1
x

(2.55)

thể tích hữu hạn.

a. Xác định sơ đồ lưới Arakawa C theo b. Xác định sơ đồ lưới Arakawa C theo
phương ngang, η và các đại lượng vô phương thẳng đứng. Chú ý rằng tầng
hướng HCI(I,J,K) được xác định tại thấp nhất k=1 và tầng cao hơn k=kmaxI
trung tâm ô lưới, các điểm ; u, không nằm trong miền tính. Miền tính
HUI(I,J,K) và v, HVI(I,J,K) được xác giới hạn từ k=2, … , KSUPI=KMAXI-1

2.3.2. Sơ đồ lưới tính Arakawa C rời rạc hóa theo không gian

điểm các điểm

Sx

Trên cơ sở các công thức trên, có thể thấy rằng việc xác định các thông
lượng của các biến có ý nghĩa quyết định đối với sự thành công của phương pháp

định trên ranh giới giữa các ô tại các
,

.
Hình 2.2. Sơ đồ lới 3D Arakawa C

Do việc các thông lượng phụ thuộc chủ yếu vào vận tốc qua các bề mặt của
từng thể tích lựa chọn, nên việc xác định các giá trị vận tốc trở nên rất quan trọng.
Sơ đồ triển khai Arakawa C cho phép ta nhận được giá trị vận tốc pháp tuyến trên
mặt phân cách, vì vậy dễ dàng tính được các thông lượng thông qua biên của bề mặt

Sơ đồ rời rạc hóa theo thời gian
y

Sơ đồ giải phương trình này được xây dựng trên cơ sở phân tích Q thành hai

y

y

y

thành phần: Q = P - D , trong trường hợp đó phương trình tổng quát cần giải có thể

đó.

viết đơn giản như sau:
Trong mô hình VNU/MDEC, sử dụng phương pháp thể tich hữu hạn với sơ
đồ lưới Arakawa C hiện theo phương ngang và ẩn theo phương thẳng đứng.
Theo sơ đồ này thì các đại lượng gradient áp suất và bình lưu được tính theo

y
 P y  D y với yt=y0
t

(2.56)

Từ kết quả rời rạc hóa tuyến tính ta có:

quy tắc thông thường, còn lực Coriolis được tính trung bình. Tại các biên, điều kiện

41

42

n

y n1  (1   ) y n , với  

Py  Dy

n

n

n
n
y
 (P y  D y )
t

j 0x  u 1 y int erface ,

(2.57)





 2  ~  y

Trong đó các tham số τ và θ được chọn trên cơ sở phải đảm bảo điều kiện
phân tích Qy và các yêu cầu đối với bước tính Δt cũng từ đây có thể chọn Δt đáp

x

'
x

ứng điều kiện có lời giải cho các biến, như sau:
1 P y  D y P y  D y
 *

,
t
y y
y

lim y  y *


 




 



 2  ~  y



'

x

x

i , j 1

x

x

'
x

'
x

x

(2.60)

i, j

i , j 1

'
~'
Các tham số  x và  x là các tham số ngoại suy phụ thuộc vào vị trí các

(2.58)

t 




16 y int erface  1   x  2   x' 2  ~x'  2   x' 2  ~x' y i 1, j
 2  ~x'  x' y i 1, j 1  2  ~x'  x' y i 1, j 1 
 1    2   ' 2  ~ '  2   ' 2  ~ ' y

điểm.
Như vậy, đối với bài toán 3D sau khi ứng dụng các sơ đồ rời rạc hóa theo
không gian và thời gian ta có:
n

n

 P y

Dy
y n 1  y n   t  n (y n 1  (1   ) y n )  n ( y n 1  (1   ) y n )  
y
 y

 t xn
t yn
xn
yn

( ji 1  j ) 
( j j 1  j ) 

x
y
n
n
n
n
n 1
n 1
n 1
n 1
t

(1   ) j 0zk 1  j mz k 1  j 0z  j mz   j 0zk 1  j mz k 1  j 0z  j mz

z
n
n
n 1
n 1
t

(1   ) j uzk 1  j uzk 1   j uzk 1  j uzk 1
z







Đối với động lượng việc tính toán cũng tiến hành tương tự, nhưng lưới các
điểm chọn được dịch đi 1/2 bước theo hướng u hay v tương ứng.

 

 


2.2.3. Phương pháp tách mod ( mode- splitting)
Để triển khai mô hình, cần tiến hành lấy tích phân phương trình (2.1) theo độ
sâu trong hệ tọa độ đã chuyển đổi, ta thu được phương trình bảo toàn khối lượng:




  h .U  0
t

trong đó U là véc tơ dòng vận chuyển:

(2.59)




U   udx 3

Với 4 tham số τ, θ, α, β có thể biến đổi trong quá trình ứng dụng. Cũng từ
biểu thức trên có thể thấy tham số β cho giá trị ẩn tỷ lệ của thành phần bình lưu đối lưu còn α cho tỷ lệ ẩn của thành phần khuếch tán.
Sơ đồ bình lưu

(2.61)

(2. 62)

h

Như vậy trong mô hình tính toán thành phần sóng trọng lực trên mặt biển
vẫn được giữ lại, song điều kiện ổn định đối với sóng (liên quan tới hiệu ứng 2D) sẽ
bắt các tính toán 3D phải tuân theo. Tuy nhiên do giá trị thế năng chính áp:

Đối với các giá trị biên, mặt phân cách y không lấy theo giá trị trung bình
các giá trị xung quanh mà được ngoại suy từ giá trị cũ theo sơ đồ ngược sử dụng 4
điểm yi-1,j, yi-1,j-1, yi,j, yi,j-1 với các tham số ngoại suy tự chọn.

Q


 2   '2
1
  0 g
dS  ~ O ( g 2 H 1 )
V  S xy
2



thành phần năng lượng khác, ví dụ đối với thế năng tà áp:

Những quan hệ này thể qua các công thức sau:

43

nhỏ hơn nhiều so với các

44


P

Và động năng: K 

bước tính 3D theo bước tính lớn hơn. Bước tiếp sau của quy trình này là việc điều


1
  0  b  x 3 dV  ~ O ( bH )
V V


chỉnh vận tốc 3D tương ứng với lưu tốc đã được tính theo mô hình 2D.
2.3. Số liệu đầu vào


u 2  u '2
1
  0
dV  ~ O ( v 2 )
V V
2




Các loại số liệu được sử dụng trong luận văn bao gồm: số liệu địa hình, số

Theo đánh giá của Becker (1994) thì tỷ lệ các thành phần này có các bậc đại

liệu lưu lượng sông, số liệu nồng độ trầm tích lơ lửng tại các cửa sông, số liệu gió.
Số liệu địa hình được trích từ bản đồ số độ sâu của Bộ tư lệnh Hải quân, số

lượng như sau:
liệu

Q
P
 0(10 3  10  2 );
 0(10  2  10 3 )
K
K

trên

đất

liền

được

trích

từ

các

bản

đồ

DEM

90m

( (Hình 2.3).

Điều này dẫn tới yêu cầu xử lý riêng đối với hiệu ứng chính áp (mode
barotrop).
Tích phân phương trình chuyển động ta được biểu thức toán học của phương
pháp tách mod cho phép tính toán các hiệu ứng chính áp 2D ra khỏi tính toán 3D:
P

U
 U
  h  U   fe3  U   H h  atm  g    
t

 H
 0

~
~

 s   2bD   h ( K h .U )   h ( K '  h .U )  B



ˆ x b S~dxˆ S~dxˆ 
B     x3ˆ hb  
h 3
3
3
ˆ

x

3
D
x3

ˆ  U U  uˆuˆS~dxˆ    b   b

h
3
3D
2D

 H D




(2.63)

(2.64)

Hình 2.3. Địa hình khu vực nghiên cứu



Việc giải nhiều bước 2D (cho ta các thành phần dòng và mực nước) trước
khi đưa giá trị mực nước vào cá phép tính 3D đã tạo điều kiện cho các ảnh hưởng
chính áp kịp thích ứng với trường nhiệt-muối trong khi ảnh hưởng tà áp bị giữ lại
không đổi. Quy trình tính này đã làm mất khả năng nảy sinh các bất ổn định nhỏ.
Theo quy trình tính, đại lượng B được lấy từ điều kiện ban đầu (hoặc kết quả

Số liệu lưu lượng sông, nồng độ trầm tích lơ lửng tại các cửa sông được chọn
theo các phương án căn cứ vào kết quả của các nghiên cứu [1, 6, 8, 16] và một phần
số liệu thực đo của Viện Tài nguyên Môi trường biển Hải Phòng.
Số liệu gió là các phương án được chọn dựa trên cơ sở phân tích số liệu thực
đo nhiều năm tại trạm Hòn Dáu theo tốc độ và hướng gió đặc trưng theo hai mùa
đông và mùa mùa hè.

tính tại bước trước đó) của mô hình 3D và giữ không đổi trong quá trình mô hình
2D được tiến hành qua một số lượng bước tính quy định trước khi chuyển sang

45

46


Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Các điều kiện tại các biên cửa sông, biên mặt biển

3.1. Triển khai mô hình
3.1.1. Các phương án tính toán
Các phương án tính toán được xây dựng nhằm mục đích đánh giá được vai

Tên
TT phương
án

trò của các quá trình tương tác sông-biển tại cửa sông thông qua các phương án lưu
lượng nước, lưu lượng trầm tích từ sông đi vào biển, các đặc trưng về chế độ thủy

Giá trị gia tăng mực nước
tại các biên cửa sông (   )

Tham số trầm tích
lơ lửng tại các biên
cửa sông

Gió

Lạch
Tray

Bạch
Đằng

Lạch
Huyện

Vận
tốc

(mm)

(mm)

(mm)

(m/s)

Hướng

Lạch
Tray

Bạch
Đằng

8

HP08

0,0001

0,0001

9

HP09

0,01

0,01

10

HP10

0,1

0,0001

0,0001

hay nhiều nhân tố có ảnh hưởng đến trường dòng chảy và quá trình lan truyền trầm

11

HP11

2,5

3

1

tích trong khu vực. Các phương án được mô phỏng trong thời gian 15 ngày tính từ 0

12

HP12

0,1

0,15

0,1

5,17

giờ Mặt Trời trung bình. Nồng độ trầm tích ở đây dược tính theo nồng độ phi thứ

13

HP13

0,1

0,15

0,1

nguyên.

14

HP14

2,5

3

1

15

HP15

2,5

3

1

16

HP16

18

HP17

17

HP18

2,5

19

HP19

2,5

động lực, vận chuyển trầm tích trong khu vực nghiên cứu. Trên cơ sở các kết quả
phân tích đặc điểm tự nhiên, khí tượng, thủy – hải văn của khu vực và các số liệu
thu thập được đã xây dựng các phương án tính toán. Mỗi phương án sẽ xét đến một

Bảng 3.1. Các phương án tích toán
Các điều kiện tại các biên cửa sông, biên mặt biển
Tên
TT phương
án

Giá trị gia tăng mực nước
tại các biên cửa sông (   )

Tham số trầm tích
lơ lửng tại các biên
cửa sông

Gió

Lạch
Tray

Bạch
Đằng

Lạch
Huyện

Vận
tốc

(mm)

(mm)

(mm)

(m/s)

Hướng

Lạch
Tray

Bạch
Đằng

0,15

0,1

0,01

0,01

E

0,0001

0,0001

3,82

N

0,0001

0,0001

4,69

SE

0,01

0,01

6,33

S

0,01

3

0,01
0,001

3

4,69

SE

0,001
0,001

4,69

SE

0,001

Bảng 3.1 trình bày các phương án tính toán, cụ thể các phương án như sau:
Phương án HP01: Chỉ tính thủy triều;

1

HP01

2

HP02

0,1

0,15

0,1

3

HP03

2,5

3

1

4

HP04

0,1

0,15

0,1

5,17

E

5

HP05

2,5

3

1

3,82

N

6

HP06

0,1

0,15

0,1

4,69

SE

7

HP07

2,5

3

1

6,33

S

Phương án HP02: Tính đến thủy triều và lưu lượng sông cực tiểu trong mùa

47

kiệt;
Phương án HP03: Tính đến thủy triều và lưu lượng sông cực đại trong mùa
lũ;
Phương án HP04: Tính đến thủy triều, lưu lượng sông cực tiểu trong mùa
kiệt và gió mùa mùa đông, hướng Đông;

48