Nghiên cứu vận chuyển bùn cát khu vực cảng lạch huyện

B

GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR

B
NG

NÔNG NGHI P VÀ PTNT

I H C THU L I

NGUY N THANH TÂM

NGHIÊN C U V N CHUY N BÙN CÁT KHU V C C NG L CH
HUY N
Chuyên ngành: Xây d ng công trình bi n
Mã s : 60.58.02.03

LU N V N TH C S K THU T

Hà N i - 2014


B

GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR

B
NG

NÔNG NGHI P VÀ PTNT

I H C THU L I

NGUY N THANH TÂM

NGHIÊN C U V N CHUY N BÙN CÁT KHU V C C NG L CH
HUY N
Chuyên ngành: Xây d ng công trình bi n
Mã s : 60.58.02.03

LU N V N TH C S K THU T
Ng

ih

ng d n khoa h c: TS. Nghiêm Ti n Lam

Hà N i - 2014


L IC M N
Tr

c tiên tác gi xin g i l i c m n đ n Tr

thu t Bi n, Phòng ào t o

ng

i h c Th y l i, Khoa K

i h c và Sau đ i h c đã t o m i đi u ki n thu n l i cho

tác gi trong th i gian h c t p, nghiên c u và hoàn thành Lu n v n.
V i lịng kính tr ng và bi t n sâu s c, tác gi xin g i l i c m n t i th y giáo
h

ng d n TS. Nghiêm Ti n Lam đã luôn t n tình giúp đ tác gi t nh ng b

đ u tiên xây d ng ý t

c đi

ng nghiên c u, c ng nh trong su t quá trình nghiên c u và

hoàn thi n Lu n v n. Th y đã luôn ng h , đ ng viên và h tr nh ng đi u ki n t t
nh t đ tác gi hoàn thành lu n v n.
Tác gi xin g i l i c m n chân thành t i các th y, cô giáo trong khoa K
Thu t B Bi n, các b n cùng l p cao h c 20BB đã t o m i đi u ki n thu n l i và
giúp đ tác gi trong th i gian h c t p và nghiên c u.
Cu i cùng, tác gi xin g i l i c m n t i b , m , các anh ch và các em, nh ng
ng

i thân u trong gia đình đã ln

bên c nh tác gi , đ ng viên tác gi v v t

ch t và tinh th n đ tác gi v ng tâm hoàn thành lu n v n c a mình.

TÁC GI …

.

Nguy n Thanh Tâm


B N CAM K T

H và tên h c viên: Nguy n Thanh Tâm
Tên đ tài lu n v n: “ Nghiên c u v n chuy n bùn cát khu v c c ng L ch
Huy n”.
Tôi xin cam đoan đ tài lu n v n c a tôi hồn tồn là do tơi làm. Nh ng k t
qu nghiên c u, tính tốn là trung th c, khơng sao chép t b t k ngu n thông tin
nào khác. N u vi ph m tơi xin hồn tồn ch u trách nhi m và ch u b t k hình th c
k lu t nào c u Khoa và Nhà tr

ng.

TÁC GI …...

Nguy n Thanh Tâm


1

M CL C
M C L C ................................................................................................................... 1
DANH M C HÌNH .................................................................................................... 3

DANH M C B NG ................................................................................................... 5
M

U ..................................................................................................................... 6

Tính c p thi t c a đ tài ........................................................................................... 6
M c tiêu c a đ tài ................................................................................................... 7
i t ng và ph m vi nghiên c u ........................................................................... 7
Ph ng pháp nghiên c u ......................................................................................... 7
Ch

ng 1

GI I THI U CHUNG V KHU V C NGHIÊN C U ........................ 9

1.1.
i u ki n t nhiên ......................................................................................... 9
1.1.1. V trí đ a lý, đ a hình và đ a ch t ............................................................ 9
1.1.2. M ng l i sơng chính ........................................................................... 10
1.1.3.
c đi m khí t ng .............................................................................. 12
1.1.4.
c đi m th y v n ................................................................................ 12
1.1.5.
c đi m h i v n .................................................................................. 13
1.1.6. S phân b tr m tích đáy ...................................................................... 14
1.2.
c đi m kinh t xã h i ............................................................................... 16
1.3. M ng l i quan tr c..................................................................................... 17
1.4. Hi n tr ng sa b i lu ng c a L ch Huy n .................................................... 18

1.5. K t Lu n ...................................................................................................... 20
Ch

ng 2

T NG QUAN V PH

NG PHÁP MÔ HÌNH TỐN..................... 21

2.1. T ng quan v mơ hình th y đ ng l c .......................................................... 21
2.2. T ng quan v mơ hình sóng ........................................................................ 22
2.3. T ng quan v mơ hình v n chuy n bùn cát ................................................. 24
2.4. Mơ hình EFDC ............................................................................................ 27
2.4.1. Gi i thi u chung ................................................................................... 27
2.4.2. C u trúc mơ hình EFDC ....................................................................... 28
2.4.3. C s lý thuy t c a mơ hình th y đ ng l c EFDC .............................. 29
2.4.4. C s lý thuy t v n chuy n bùn cát mô hình EFDC ............................ 30
2.4.5. Cách gi i quy t bài tốn trong mơ hình EFDC .................................... 37
2.4.6. M t s đ c đi m tính n ng c a ph n m m ........................................... 42
Ch ng 3
NG D NG MÔ HÌNH EFDC MƠ PH NG BI N
I A HÌNH
KHU V C C NG L CH HUY N ......................................................................... 47
3.1. Tính hình s li u .......................................................................................... 47
3.1.1. Tài li u đ a hình .................................................................................... 47
3.1.2. S li u th y v n .................................................................................... 48
3.1.3. S li u bùn cát....................................................................................... 48


2

3.2. Thi t l p mơ hình th y l c .......................................................................... 48
3.2.1. Thi t l p mi n tính tốn ........................................................................ 48
3.2.2. Thi t l p đ a hình .................................................................................. 51
3.2.3. Thi t l p đi u ki n biên ........................................................................ 52
3.2.4. Thi t l p đi u kiên ban đ u ................................................................... 53
3.3. Hi u ch nh và ki m đ nh mơ hình th y l c ................................................. 53
3.3.1. Th i k tính tốn ................................................................................... 54
3.3.2. Thi t l p thơng s mơ hình th y l c ..................................................... 54
3.3.3. K t qu hi u ch nh mơ hình th y l c.................................................... 55
3.3.4. K t qu ki m đ nh mơ hình th y l c .................................................... 57
3.4. Mơ hình tính tốn bùn cát ............................................................................ 58
3.4.1. Các k ch b n tính tốn .......................................................................... 58
3.4.2. Thi t l p mơ hình bùn cát trên mơ hình EFDC .................................... 59
3.5. K t lu n........................................................................................................ 62
Ch

ng 4

PHÂN TÍCH CÁC K CH B N VÀ SO SÁNH K T QU ................ 64

4.1. Phân tích di n bi n bùn cát trong đi u ki n t nhiên .................................. 64
4.1.1. Th y đ ng l c ....................................................................................... 64
4.1.2. V n chuy n bùn cát............................................................................... 70
4.2. Phân tích di n bi n bùn cát khi có cơng trình ............................................. 72
4.3. K t lu n........................................................................................................ 74
K T LU N VÀ KI N NGH .................................................................................. 75
K t lu n .................................................................................................................. 75
Ki n ngh ................................................................................................................ 75
TÀI LI U THAM KH O......................................................................................... 76

3

DANH M C HÌNH
Hình 0.1: M t b ng T ng th c ng L ch Huy n ...........................................................6
Hình 1.1: V trí khu v c nghiên c u trên b n đ đ a ch t.............................................9
Hình 1.2: S phân b tr m tích đáy ............................................................................15
Hình 1.3: Phân tích các h t qua sang c a m u tr m tích đáy

lu ng Nam Tri u .....16

Hình 1.4: Phân tích các h t qua sang c a m u tr m tích đáy

lu ng L ch Huy n....16

Hình 1.5: S đ V trí các tr m quan tr c ...................................................................18
Hình 1.6: Kh i l

ng sa b i l y k hàng n m t i các v trí d c lu ng ......................19

Hình 1.7: Kh i l

ng sa b i l y k trong 5 n m .......................................................19

Hình 1.8: Bi n thiên đ sâu t i đ

ng tim lu ng ........................................................20

Hình 2.1: C u trúc c b n mơ hình EFDC ..................................................................28

Hình 2.2: C u trúc mơ hình th y đ ng l c h c EFDC ...............................................28
Hình 2.3: S đ v n chuy n bùn cát do dịng ch y.....................................................36
Hình 2.4: Mi n l

i d ng Uniform Grid .....................................................................43

Hình 2.5: Mi n mơ hình t o d ng Expanding Grid ....................................................44
Hình 2.6: Mi n mơ hình t o d ng Centerline Dominant ............................................44
Hình 2.7: L

i cong đ

c t o theo tùy ch n Equi-Distance Widths ..........................45

Hình 2.8: B ng tính th i gian s d ng mơ hình ..........................................................46
Hình 3.1 :

a hình khu v c tính tốn .........................................................................47

Hình 3.2 S h a mi n tính tốn ..................................................................................49
Hình 3.3 Mơ Hình Delft3D ........................................................................................50
Hình 3.4 Giao di n làm vi c chính c a Delft 3D .......................................................50
Hình 3.5
Hình 3.6 L
Hình 3.7

aL

i vào mơ hình EFDC .....................................................................51

i tính tốn trong mơ hình EFDC ...........................................................51
a hình mi n tính tốn trong EFDC ..........................................................52


4

Hình 3.8: V trí các biên tính tốn ..............................................................................52
Hình 3.9: V trí hi u ch nh mơ hình ............................................................................54
Hình 3.10: Giá tr đ nhám .........................................................................................55
Hình 3.11:

ng quá trình m c n

c th c đo và tính tốn t i C a C m. ...............56

Hình 3.12:

ng quá trình m c n

c th c đo và tính tốn t i Do Nghi .................56

Hình 3.13:

ng quá trình m c n

c th c đo và tính tốn t i C a C m .................57

Hình 3.14:

ng quá trình m c n

c th c đo và tính tốn t i Do Nghi .................57

Hình 3.15 B trí cơng trình c ng L ch Huy n ............................................................59
Hình 3.16 V trí các h khoan tr c bùn cát .................................................................61
Hình 3.17 D li u bùn cát đáy t i m t h khoan trong mơ hình EFDC .....................62
Hình 4.1 V trí các đi m và m t c t tính tốn .............................................................64
Hình 4.2 K t qu m c n

c vào mùa khô t i khu v c L ch Huy n...........................65

Hình 4.3 K t qu giá tr m c n

c vào m a m a t i khu v c L ch Huy n ...............65

Hình 4.4 K t qu tr

ng dịng ch y vào mùa khơ t i L ch Huy n (tri u lên) ...........67

Hình 4.5 K t qu tr

ng dịng ch y vào mùa khơ t i L ch Huy n (tri u rút) ............67

Hình 4.6 K t qu tr

ng dòng ch y vào mùa m a t i L ch Huy n (tri u lên) ..........68

Hình 4.7 K t qu tr

ng dòng ch y vào mùa m a t i L ch Huy n (tri u rút) ...........68

Hình 4.8 Phân b n ng đ bùn cát vào mùa m a (g/ml) ............................................70
Hình 4.9 Phân b n ng đ bùn cát vào mùa khơ (g/ml) .............................................70
Hình 4.10 K t qu tính tốn b i xói ............................................................................71
Hình 4.11 MC 1 t i th i đi m ban đ u........................................................................71
Hình 4.12 MC 1 sau m t n m tính tốn ......................................................................71
Hình 4.13 MC 2 t i th i đi m ban đ u........................................................................71
Hình 4.14 MC 2 sau m t n m tính tốn ......................................................................71
Hình 4.15 K t qu tính tốn b i xói khi có cơng trình ...............................................72


5

DANH M C B NG
B ng 3.1 Danh sách các tr m s d ng ........................................................................48
B ng 3.2 B ng ch giá tr đánh giá sai s hi u ch nh mơ hình ....................................57
B ng 3.3 B ng giá tr đánh giá sai s ki m đ nh mơ hình ..........................................58
B ng 3.4 B ng tham s mơ hình cho các l p bùn cát .................................................61
B ng 4.1 S li u trích xu t đ đ c (mg/l) ...................................................................72


6

M

U

Tính c p thi t c a đ tài
Trong nh ng n m g n đây, vi c m r ng và phát tri n các vùng kinh t ven
bi n đang là m t trong nh ng u tiên hàng đ u c a n

c ta.

H i Phòng là thành ph có n n kinh t bi n phát tri n nh t trong khu v c B c
B . Tuy nhiên hi n nay v i l u l

ng hàng hóa ngày m t t ng vào khu v c kinh t

B c B , c ng H i Phịng đang có d u hi u q t i.
đ phát tri n c a khu v c trong t

i u này làm nh h

ng đ n t c

ng lai. H n n a lu ng tàu vào c ng H i Phòng

hi n nay đang b b i l p nhanh chóng do s v n chuy n bùn cát trên sơng B ch
ng. Chính vì v y, d án xây d ng c ng L ch Huy n ra đ i nh là gi i pháp nh m
gi m t i cho c ng H i Phòng và giúp t ng c

ng s phát tri n cho vùng kinh t tr ng

đi m B c B .

Hình 0.1: M t b ng T ng th c ng L ch Huy n
Tuy nhiên, Khu v c H i Phòng là n i t p trung nhi u c a sông đ ra bi n
mang theo hàm l

ng phù sa r t l n, t c đ b i l ng nhanh. D n đ n m t câu h i là

sau khi xây d ng c ng thì ch đ th y v n, quá trình v n chuy n bùn cát, đ c bi t là
s bi n đ i đ a hình t i vùng c a sông L ch Huy n s b tác đ ng ra sao. Cùng v i đó
là m c đ tác đ ng c a nó đ n s thay đ i h sinh thái, và nh h
c a sông L ch Huy n.

ng t i môi tr

ng


7

Vì v y vi c nghiên c u đánh giá bi n đ i đ a hình vùng c a sông và khu v c
c ng L ch Huy n theo các ph

ng án b trí cơng trình là r t c n thi t.

M c tiêu c a đ tài
nh h

ng đ

c hi n tr ng và thay đ i c a các y u t th y đ ng l c, v n

chuy n bùn cát khi b trí cơng trình.
it

ng và ph m vi nghiên c u
it

ng nghiên c u: th y đ ng l c, v n chuy n bùn cát, bi n đ i đ a hình.

Ph m vi nghiên c u: Khu v c c ng L ch Huy n.
Ph

ng pháp nghiên c u
 Ph

ng pháp

K th a các k t qu nghiên c u v khu v c đã đ

c th c hi n tr

c đây. K

th a, áp d ng có ch n l c các ki n th c và công c mơ hình v th y đ ng l c h c,
v n chuy n bùn cát hi n có trên th gi i và trong n
S d ng các ph

c.

ng pháp phân tích s li u và ph

ng pháp mơ hình hóa đ

phân tích, đánh giá và t ng h p so sánh.
 Thu th p và phân tích s li u
Các s li u c n thi t ph i thu th p:

-

H th ng sơng ngịi, c a sông, b bi n và h i đ o.

-

S li u đ a hình

-

H th ng các tr m đo

-

S li u khí t

-

S li u h i v n (sóng, th y tri u)

-

S li u bùn cát (bùn cát l l ng, đ

ng và th y v n (m c n

c, v n t c dòng ch y…)

ng c p ph i h t …)

Phân tích s li u đã thu th p: m c đích là đ đánh giá thông tin s b v b s li u
đã thu th p, có b c tranh ban đ u v quá trình di n bi n c a khu v c, đ ng th i xác
đ nh đ

c nh ng v n đ và y u t cịn ch a rõ và c n mơ ph ng và xác đ nh b ng

mơ hình tốn.


ng d ng mơ hình tốn đ mơ ph ng, phân tích và đánh giá th y đ ng l c,
v n chuy n bùn cát theo hi n tr ng và các ph

ng án b trí cơng trình.

C n c vào s li u thu th p và m c đích nghiên c u ta xác đ nh:


8

-

Thi t l p đ

c mi n tính tốn, l

-

Thi t l p đi u ki n ban đ u, đi u ki n biên (biên trên, biên d

-

Hi u ch nh, ki m đ nh mơ hình.

i tính, các tr m ki m tra.
i).

 Phân tích, đánh giá k t qu mơ ph ng
-

Phân tích hi n tr ng ch đ th y đ ng l c, v n chuy n bùn cát và di n
bi n c a khu v c nghiên c u.

-

Xác l p các ph

ng án b trí cơng trình và các tr

tích, đánh giá nh h

ng c a các ph

ng h p tính tốn. Phân

ng án b trí cơng trình t i th y đ ng

l c, v n chuy n bùn cát t i khu v c c ng L ch Huy n.
 Công c s d ng
Khai thác, s d ng b ph n m m EFDC mô ph ng th y đ ng l c h c, v n
chuy n bùn cát và các công c x lý s li u khác.

9

Ch
1.1.

ng 1

GI I THI U CHUNG V KHU V C NGHIÊN C U

i u ki n t nhiên

1.1.1. V trí đ a lý, đ a hình và đ a ch t
Khu v c nghiên c u n m trong kho ng t a đ 20.5 – 20.9 đ v B c và 106.5
– 107.1 đ kinh

ông, vùng bi n ven b vùng tây v nh B c B , rìa

ơng B c c a

châu th sông H ng thu c thành ph H i Phòng, cách Hà N i 120 km v phía đơng.
Khu v c kh o sát thu c đ o Cát H i, cách trung tâm thành ph H i Phịng 13 km v
h

ng ơng.

Hình 1.1: V trí khu v c nghiên c u trên b n đ đ a ch t
(Trích t b n đ đ a hình Vi t Nam – Lào – Campuchia 1971)
C ng L ch Huy n n m

phía b Nam c a đ o Cát H i – là phía cu i c a khu

v c đ ng b ng châu th Sơng H ng. Có kh i l

ng l n đ t và cát di chuy n vào khu

v c t phía Nam Tri u và sơng L ch Huy n t o thành l p sa b i sét d o. Trên đ t
li n, cát phân b ch y u
th /giáp xác s ng d

đ o Cát H i và khu v c lân c n và đ ng v t nhuy n

i l p cát đáy th

ng d t vào b n B n Gót c a đ o Cát H i.

a

hình đáy c a V nh H i Phịng t B n Gót đ n Km 37 + 500, có các doi cát r ng và


10

cao h n khu v c phía Tây.

d c đáy bi n là khá tho i, khu v c có đ sâu trên –

10.0 m thì đ d c đáy là 1/1500 và t đ sâu -10 m tr xu ng đ d c là 1/600.
d c đáy ngoài kh i có th s ch n dịng bùn cát n ng đ cao

Khu v c này đ
bi n h n h p.

l i ngoài kh i.

c t o thành b i các q trình đ ng l c sơng, bi n và sơng

ây là vùng bi n có ch đ n nh t tri u đ u v i biên đ tri u l n, l i

n m trong vành đai khí h u nhi t đ i m gió mùa, nên vai trò đ ng l c th y tri u và
th c v t a m n đóng vai trò quan tr ng cho s thành t o và s phát tri n

đây. M t

khác, do ho t đ ng giao thông th y, quai đê l n bi n, khai thác tài nguyên thiên
nhiên

vùng c a sông c a con ng

i c ng làm cho đ ng l c phát tri n c a đ a hình

khu v c nghiên c u thêm ph c t p. B bi n ven bi n H i Phịng có d ng đ

ng cong

lõm c a b tây v nh B c B , th p và khá b ng ph ng, c u t o ch y u là bùn cát do
các c a sơng đ ra.

a hình vùng c a sơng ven bi n H i Phịng có đ sâu không l n,

đ d c nh .
T ng đá g c c a đ o Cát Bà là đá vơi phong hóa. Tuy nhiên, theo các k t qu
kh o sát tr

c đây thì khu v c kh o sát L ch Huy n là có t ng đá g c là sét/b t k t.

Nh v y ngh a là sông L ch Huy n ch y d c theo ranh gi i đ i t ng ho c đ i ch t
gi a đ o Cát Bà và đ o Cát H i.
1.1.2. M ng l

i sơng chính

Các sơng chính n m trên đ a bàn thành ph H i Phòng đ u là ph n h l u c a
h th ng sông H ng và sơng Thái Bình sau khi đã qua đ a ph n t nh H i D

ng.

Sơng chính c a H i Phịng là nh ng sơng nhánh c p I, c p II c a h th ng sông
chung. T ng s sơng c a tồn vùng là h n 50; theo th ng kê có 13 con sơng có chi u
dài trên 10 km, cịn l i ph n l n là các sông nh ng n và d c, đ
rìa phía ơng Nam và
Có th nói, m ng l

c phân b ch y u

ph n gi a và rìa c a phía Tây Nam.
i sơng chính c a H i Phịng bao g m 6 sơng chính: Thái

Bình, V n Úc, Kinh Th y, B ch

ng, L ch Tray, Lu c.

- Sơng Thái Bình: thu c lo i sông l n c a thành ph , sau khi ch y qua t nh
H iD

ng vào H i Phịng, sơng h p l u v i sơng Lu c t i Quý Cao và đ ra bi n t i

xã Vinh Quang, huy n Tiên Lãng, có chi u dài 30 km.

phía h l u đ d c đáy sông

nh nên t c đ ch y y u, sơng u n khúc quanh co, nh ng nhìn chung v n ch y theo


11

h

ng Tây B c –

ông Nam. Ph n l n l

ng n

c c a sơng Thái Bình đ

c phân

l u vào sông V n Úc qua sông M i – m t sơng có đ c đi m là khá th ng, đ d c l n.
Do v y,

phía h l u sơng Thái Bình, sau phân l u sơng M i, t c đ ch y càng nh ,

s b i l ng c ng t ng lên, đ sâu trung bình ch cịn 2 m, ch r ng nh t 200 m, ch
h p nh t 50m.
- Sông V n Úc: là sông nhánh c p II c a sơng Thái Bình qua H i D
H i Phịng t i ngã ba Kênh
trung bình, đ sâu t

ng vào

ng (ngã ba V n Úc – L ch Tray), có đ d c đáy sông

ng đ i l n, ch sâu nh t có th t i 45 m (v ng La), sơng u n

khúc, có n i t o thành v ng xốy n

c nh v ng Ơng

sơng c ng hình thành các doi bãi l n nh bãi Kênh
ch y ch y u là Tây B c –

khu v c Câu Th

ng. Trong

ng, bãi phà Khuy n. H

ng

ông Nam, đ ra bi n t i xã Vinh Quang huy n Tiên

Lãng dài 41 km.
Sông Kinh Th y: ph n h l u t ngã ba Xi M ng ra đ n c a sông C m, thu c
đ a ph n H i Phòng t ngã ba Kinh Th y – sông Hàn, đ ra bi n t i c a C m v i
chi u dài 37 km. Sơng có chi u r ng t
bình 0.7 m. So v i các sông khác
nh nh t (1.19). H

ng đ i l n, trung bình là 400 m, đ sâu trung

H i Phịng thì sơng Kinh Th y có đ u n khúc

ng ch y ch y u Tây B c –

ông Nam. D c theo đo n sông t

phà Ki n tr xu ng có c ng l n và nhi u b n bãi ph ; s ho t đ ng t p n p c a t u
thuy n ph n nào có nh h
- Sơng B ch

ng t i ch đ dòng ch y trong sơng.

ng: đo n th

ng l u cịn đ

c g i là sông

á B c, vào đ a

ph n H i Phòng t i D m Dê, đ ra bi n t i c a Nam Tri u dài 42 km. H
ch y u là Tây B c –
Ru t l n có h

ng ch y

ơng Nam, đo n gi a t trên phà R ng 4 km đ n ngã ba sông

ng ch y B c-Nam. Chi u r ng vào lo i l n nh t c a sông H i Phịng,

trung bình 1.000 m, ch r ng nh t đ n 1.800 m, đ sâu trung bình 10 m sơng có r t
nhi u nhánh ph đ vào, nhánh l n nh t là sông Giá. Hai bên b phía th
th

ng l u

ng có nhi u dãy núi đá vơi, phía h l u l i có bãi tri u r t r ng, có n i thành

r ng sú v t.
- Sông L ch Tray: Là sông nhánh c a sông V n Úc đ
Kênh

c tách ra t ngã ba

ng, đ ra bi n t i Tràng Cát, qu n H i An, dài 43 km, đ sâu trung bình 4.0

m chi u r ng trung bình 120 m v i đ u n khúc 1.44, vào lo i l n nh t c a sơng ngịi

12

H i Phòng. H

ng ch y ch y u là Tây B c –

r ng. Sông L ch Tray là tuy n đ

ơng Nam, hai bên b có bãi tri u

ng giao thông th y quan tr ng c a thành ph .

- Sông Lu c: N i li n sơng H ng v i sơng Thái Bình-hai h th ng sông l n
mi n B c. H ng n m, sông Lu c chuy n m t l

ng n

c đáng k t h th ng sông

H ng sang h th ng sơng Thái Bình. Sơng Lu c đi vào đ a ph n H i Phòng t
Chanh Ch , nh p l u v i sơng Thái Bình t i Quý Cao, dài 18 km, chi u r ng trung
bình 4.0 m. Sơng u n khúc và b i l ng m nh m .
c đi m khí t

1.1.3.

ng

i v i H i phịng, ngồi 2 h
B c 12.70% thì m t vài h

Nam 12.59% và gió

ơng Nam 18.33% và

ơng

ng gió khác c ng xu t hi n v i t n xu t đáng k nh gió

ơng 9.09%.

thành ph ven bi n nên th

ng gió chính là

i u này có th gi i thích đ

c do H i phịng là

ng xun có gió bi n – đ t. Gió bi n th i vào đ t li n t

9 – 10 gi đ n 20 – 24 gi , sau n a đêm gió th i t đ t li n ra bi n. Chính các h
th ng gió bi n – đ t này là nguyên nhân d n đ n s phân tán các h
Phòng h n so v i các thành ph khác.

ng gió

H i

ây là s khác bi t rõ nét gi a ch đ gió

vùng ven bi n nói chung và H i phịng nói riêng. M t m t khác do c nh bi n nên t c
đ gió

H i phịng c ng l n h n, đ c bi t là gió

đ n tháng 3 n m sau) khu v c ch u nh h
bi n tính đ

ơng Nam. Mùa đơng (tháng 11

ng ch y u c a kh i không khí c c đ i

c hình thành t vùng Siberia (Nga) tràn v phía nam. H

hành là đơng b c, b c và đơng, các h

ng gió th nh

ng khác chi m t n su t r t nh . V n t c gió

trung bình đ t 3.2 – 3.7 m/s. Hàng tháng trung bình có 3 – 4 đ t gió mùa đơng b c,
kéo dài t 5 – 7 ngày, gây ra m a nh , v n t c gió nh ng ngày đ u đ t đ n c p 5 – 6
(t

ng đ

ng 8 – 13 m/s), v n t c gió l n nh t

các đ o có th đ t t i 25 – 30 m/s,

sau đó gi m d n. Mùa hè (tháng 5 đ n tháng 9), khu v c nghiên c u ch u nh h
c a các lu ng khơng khí nóng và m t phía Tây và Nam tràn qua. H

ng

ng gió th nh

hành ch y u là ông, ông Nam và Nam.
c đi m th y v n

1.1.4.
L

ng n

c c a vùng châu th sông H ng nh h

ng b i gió mùa Tây Nam

(mùa hè), xoáy thu n nhi t đ i (mùa thu). Th i k dòng ch y l n nh t trên sơng xu t
hi n vào tháng VIII, dịng ch y nh nh t xu t hi n vào tháng III.


13

Hàng n m, h th ng sông H ng – sơng Thái Bình cung c p kho ng 120 t m3
n

c và 114 tri u t n phù sa cho vùng ven b . L

sơng chính: B ch
C và

ng v t ch t này ch y u qua 9 c a

ng, C m, L ch Tray, V n Úc, Thái Bình, Trà Lý, Ba L t, Ninh

áy. Trong đó vùng c a sông L ch Huy n ch u tác đ ng tr c ti p c a các

sông B ch

ng, C m. Ch

đ dịng ch y

các sơng này c ng nh các sông khác

thu c h th ng sông H ng – Thái Bình có đ c đi m là bi n đ ng m nh theo mùa.
Phân tích t các chu i s li u nhi u n m cho th y l

ng n

c h ng n m t p trung

ch y u vào các tháng mùa m a (t tháng 6 – 9) h ng n m. Trong khi đó các tháng
cịn l i l

ng ch y h u nh r t nh . Trong mùa m a. L u l

ng ch y trung bình c a

các sông ra bi n bi n đ i trong kho ng 300 – 2200 m3/s, trong khi các tháng mùa
khô, l u l
1.1.5.

ng n

c trung bình ch dao đ ng quanh giá tr 50 – 300 m3/s.

c đi m h i v n
c tr ng th y tri u: th y tri u vùng ven bi n và đ o H i Phòng là nh t tri u

thu n nh t v i biên đ dao đ ng l n. Thông th
(n

c l n) và m t chân tri u (n

ng trong ngày xu t hi n 1 đ nh tri u

c rịng). Trung bình trong m t tháng có 2 k tri u

c

ng (spring tide), m i chu k kéo dài 11 – 13 ngày v i biên đ dao đ ng m c

n

c t 2.0 – 4.0 m. Trong k tri u kém (neap tide) tính ch t nh t tri u gi m đi rõ

r t, tính ch t bán nh t tri u t ng lên: trong ngày xu t hi n 2 đ nh tri u (cao, th p). Xu

th bi n thiên m c n

c trên các đ a đi m c a vùng bi n H i Phòng khá gi ng nhau;

th i gian tri u rút l n h n tri u dâng trung bình

Hịn Dáu và m i

S n là

2gi 16’, B ch Long V - 1gi 43’, c a Nam Tri u - 1gi 15’, c ng H i Phòng - 1gi
05’. H ng n m th y tri u có biên đ l n vào các tháng 5, 6, 7 và 10, 11, 12, biên đ
nh vào các tháng 3, 4 và 8, 9. Mùa đông tri u th p vào ban ngày, mùa hè tri u th p
vào ban đêm.
c đi m v dòng ch y: Dòng ch y ven b khu v c là dòng t ng h p, có các
thành ph n dịng ch y tri u, gió và sóng. Trong đó, dịng ch y tri u và thành ph n
nh t tri u có vai trò quy t đ nh. Dòng nh t tri u có đ l n áp đ o g p 5 – 20 l n dòng
bán nh t và l n h n nhi u l n dịng 1/4 ngày. Vì v y, dịng ch y có tính thu n ngh ch
và ph thu c nhi u vào đ a hình b , đ nh h

ng theo lu ng l ch, c a sông ho c song


14

song v i đ

ng b . Dòng ch y ch y u do dòng tri u, m nh vào các tháng 6, 7, 12

và 1, y u vào các tháng 3, 4, 8 và 9 trong n m.

c đi m v sóng bi n: Do nh h

ng c a đ a hình và h

ng b , sóng bi n

khu v c Cát Bà nói chung khơng l n, tr vào nh ng d p đ c bi t có sóng bão. Trên
toàn vùng ven bi n, ch y u các sóng h
cịn các sóng h

ng b c, đơng b c th ng tr vào mùa đông,

ng đông, đông nam và nam th ng tr vào mùa hè. Phân tích tính

tốn v i chu i s li u quan tr c sóng t i Hịn D u trong giai đo n 2000 – 2011 cho
th y h

ng sóng th nh hành ch y u là h

ng đông E v i tân su t xu t hi n 25%,

h

ng b c N v i t n su t xu t hi n 35%, h

h

ng đông b c 4.5%, h

ng đông nam SE v i t n su t 15%,

ng nam S 4.5%. Tuy nhiên, sóng h

0.2 mét, trong khi đó theo h

ng b c ch y u d

i

ng sóng đơng, đơng nam l i đa s dao đ ng trong

kho ng 0.2 – 1.0 m. Trong đó sóng l n h n 1.0 m chi m kho ng 13%.
1.1.6. S phân b tr m tích đáy
T nh ng n m 1990 đ n nay, tr m tích đáy đã đ

c l y m u nhi u l n, nh

v y là có đ thong tin c n thi t đ nghiên c u thành ph n tr m tích đáy c a V nh H i
Phòng.
T ng h p v các c

h t, t c là v t l ph n tr m b t phù sa/sét (<63

micromet BS) t o lên sa b i đáy n m 2000, đ

c trình bày trong Hình 1.2. Trong khu

v c lu ng L ch Huy n, t l này th hi n đi u ki n c a khu v c ban đ u tr
n o vét lu ng L ch Huy n đ ch ra hình d ng các doi cát ban đ u.

c khi


15

Hình 1.2: S phân b tr m tích đáy
(kh o sát trong d án nâng c p c ng H i Phòng 2)
V nh H i Phòng và các khu v c sông l n khác b b i t b i sét, b t phù sa, cát
min và các tr m tích khác. Hi m có h t bùn cát v i đ

ng kính l n h n 250

micromet.
Theo k t qu l y m u tr m tích đáy t i khu v c Nam Tri u ngay t i c a Sơng
C m, tr m tích đáy

đây có n ng đ bùn cao và ch y u có c h t < 63 micromet.

Hình 1.3 cho th y k t qu c a phân tích c h t qua sàng t i khu v c này. K t qu
phân tích c h t qua sàng t i khu v c L ch Huy n đ

c th hi n trong Hình 1.4. D50

là kho ng 0.01 mm, l n h n c h t tr m tích đáy lu ng Nam Tri u.


16

Hình 1.3: Phân tích các h t qua sang c a m u tr m tích đáy

lu ng Nam Tri u

Hình 1.4: Phân tích các h t qua sang c a m u tr m tích đáy

lu ng L ch Huy n

1.2.

c đi m kinh t xã h i
c tính dân s c a 6 xã có nh h

L ch Huy n là 15993 ng

ng nhi u nh t b i d án xây d ng c ng

i (4045 h ), trên t ng s 29797 ng

i c a Huy n Cát H i

(tính đ n n m 2010). T l h nghèo c a 6 xã là t 7.4% (xã Phù Long) đ n 10% (th
tr n Cát H i).
Ngu n thu nh p chính c a các xã c a huy n Cát H i ch y u là t vi c s n
xu t mu i, nuôi tr ng và đánh b t cá. Theo các h làm mu i thì s n l
gi m d n do s ngày m a t ng d n. Vi c gi m s n l

ng mu i b

ng này có tác đ ng khơng t t

lên kinh t c a các h gia đình, nh t là trong khi chi phí sinh ho t l i t ng lên. S n

xu t nông nghi p và ch n nuôi là lo i hình kinh t có th th y

các xã này, tuy nhiên


17

đây là hình th c t s n t tiêu. H u h t các ho t đ ng kinh t chính

6 xã này đ u

ph thu c vào đi u ki n t nhiên và b tác đ ng b i s thay đ i c a môi tr

ng nh

th i ti t, nh ng cơng trình xây d ng quy mô l n, nh ng ho t đ ng s n xu t kinh
doanh quy mô l n.
Ngo i tr vi c ch a có h th ng cung c p n
t ng xã h i c b n khá đ y đ . M ng l
v v n t i b ng phà và tàu cao t c th

iđ

c máy, cịn l i các cơng trình h

ng b đ

ng xuyên cho phép ng

ti p c n v i các d ch v xã h i và ho t đ ng giao th

gi a các bên liên quan c a 6 xã b

c nâng c p, phát tri n, d ch

nh h

i dân

nh ng xã này

ng c n thi t. Các cu c h p

ng t d án cho th y vi c cung c p n

c

máy t thành ph H i Phòng qua c u Tân V – L ch Huy n là nhu c u c p thi t nh t
c a ng

i dân Cát H i.
M i n m có h n 1300 l

t tàu vào làm hàng t i c ng H i Phòng. T t c nh ng

tàu này đ u ph i đi trên lu ng tàu đã n o vét và có phao tiêu báo hi u. Giao thơng
trên lu ng th

ng t p trung vào th i gian lu ng có m c n

c cao. Ngồi ra, trong s

tàu thuy n đi trên lu ng có r t nhi u sà lan các c t i vài tr m t n.

ây là các sà lan

t hành ho c sà lan có tàu lai d t. Sà lan có th đi thành t ng đ i t i 4 chi c. Khi có
tàu l n đi trên lu ng đ vào c ng, sà lan có th chuy n sang s d ng h th ng sông
n i v i sông C m, và do có m n nơng nên sà lan có th đi trên lu ng đã n o vét ho c
đi
1.3.

ngoài lu ng.
M ng l

i quan tr c

Khu v c c ng L ch Huy n thu c h l u c a h th ng sông h ng. T i l u v c
sơng H ng có m ng l

i các tr m quan tr c t

ng đ i t

ng đ i nhi u, đa ph n là

v n còn ho t đ ng v i chu i s li u khá dài. Tuy nhiên, vi c thu th p đ

c s li u t i

đây còn g p nhi u khó kh n, nên trong tính toán tác gi s d ng m t s tr m đi n

hình nh B n Bính, C a C m, Do Nghi, Hòn D u, Cao Kênh… S đ v trí các tr m
th y v n trên l u v c đ

c th hi n trong (Hình 1.5)


18

Hình 1.5: S đ V trí các tr m quan tr c
1.4.

Hi n tr ng sa b i lu ng c a L ch Huy n
u tiên, lu ng L ch Huy n hi n t i đ

c đào t m t đ t t nhiên xu ng cao

đ đáy 7.8 – 8.0 m trong khuôn kh d án c i t o nâng c p c ng H i Phòng giai đo n
2 đ s d ng làm lu ng tàu d n vào c ng H i Phòng thay vì lu ng Nam Tri u. Cơng
tác n o vét c b n đã hoàn thành cu i n m 2005. Theo s li u kh o sát đo sâu đ nh
k c a 5 n m sau khi n o vét c b n, hi n t

ng sa b i lu ng L ch Huy n đ

c t ng

giai đo n lu ng trong có m c đ sa b i

h p trong Hình 1.6.

th này cho th y

không đáng k , nh ng

giai đo n lu ng ngồi, gi a lý trình Km 36 – Km 42 có sa

b i c c b , n i k t thúc doi cát d c lu ng.


19

Hình 1.6: Kh i l

ng sa b i l y k hàng n m t i các v trí d c lu ng

Và Hình 1.7 cho th y kh i l
kh i l

ng sa b i tích l y trong 5 n m. Có th th y rõ,

ng sa b i c a n m đ u tiên là l n h n so v i r t nhi u so v i n m th 2 và

sau đó.
Hình 1.8 cho th y s bi n đ i c a đ

ng tim lu ng theo tr c d c. Theo đó, có th

th y rõ t i lý trình Km 33 – Km 41 lu ng đ

c n o vét quá m c so v i cao đ thi t

k là t 1 đ n 2 m.

Hình 1.7: Kh i l

ng sa b i l y k trong 5 n m


20

Hình 1.8: Bi n thiên đ sâu t i đ
1.5.

ng tim lu ng

K t Lu n
i u ki n t nhiên và xã h i n i đây, cùng v i nhu c u v v n t i th y c a đ t

n

c, thì vi c xây d ng c ng n

thành s đáp ng đ

c sâu L ch Huy n là r t tri n v ng. khi d án hoàn

c nhu c u c a đ t n

c.

Tuy nhiên khu v c c ng L ch Huy n thu c l u v c h th ng sông H ng nên

hàng n m l

ng bùn cát t th

ng l u đ ra khu v c c a sông C m – B ch

ng là

r t l n v i di n bi n khá ph c t p. Trong khi đó v i các cơng trình c ng thì vi c sa
b i t i lu ng d n và khu v c c ng là nh h

ng r t nghiêm tr ng t i n ng su t c ng.

Vì v y, t i các n i dung ti p theo c a lu n v n, tác gi s đi sâu vào phân tích di n
bi n bùn cát t i khu v c.


21

Ch
2.1.

ng 2

T NG QUAN V PH

NG PHÁP MƠ HÌNH TỐN

T ng quan v mơ hình th y đ ng l c
Hi n nay, v i s phát tri n c a công ngh thông tin c ng nh khoa h c k

thu t nói chung, các mơ hình tốn ng d ng ngày càng đ

c phát tri n nhanh. Các

mô hình tốn v i các u đi m nh cho k t qu tính tốn nhanh, giá thành r , d dàng
thay đ i các k ch b n bài tốn, v.v... đang tr thành m t cơng c m nh, ph c v đ c
l c trong nhi u l nh v c, trong đó có l nh v c qu n lý tài nguyên và môi tr

ng.

V n đ xây d ng mơ hình tốn h c th y v n khơng ph i là hồn tồn m i.
Ngay t khi b t đ u phát tri n c a th y l c h c đã có s liên h ch t ch v i c s
toán - lý trong s t o thành nh ng mô hình tốn c b n c a hàng lo t các q trình
th y l c. Có th coi mơ hình v dịng th m c a Green-Amp (1911), đ
Sherman (1932) và ph
nh ng b

ng pháp t

ng đ n v

ng quan h p tr c c a Linsley (1949) là s

c đi đ u tiên trong mơ hình hố. Ngày nay các mơ hình t t đ nh và ng u

nhiên đã thu đ

c r t nhi u thành t u. Các mơ hình này đã góp ph n đáng k trong

các bài tốn tính tốn và d báo th y v n, th y l c. Tuy nhiên do s ph c t p c a các
quá trình th y v n, do thiêu nh ng tài li u th c nghi m và các khái ni m v t lý chu n
xác cùng v i s phát tri n ch a đ y đ c a các công c toán h c và ph
nên nhi u bài toán th y l c thi u c s v t lý-tốn. M t h

ng pháp tính

ng khác đ mơ ph ng các

q trình th y l c là mơ hình hoá h th ng đã ra đ i cho phép mơ hình hố nó mà
khơng c n bi t chi ti t các quá trình v t lý x y ra bên trong h th ng.
Vi c ra đ i c a máy tính và ph

ng pháp tính làm t ng m i quan tâm đ n vi c

xây d ng các mơ hình tốn th y v n, th y l c và đ a nó vào s n xu t. Trong nh ng
n m g n đây nó đã t o m t h
pháp riêng. Nh ng bài tốn tr
khơng n đ nh (h ph

ng nghiên c u đ c l p, có các bài tốn và ph
c đây nh gi i h ph

ng

ng trình vi phân chuy n đ ng

ng trình Saint Venant) ph i đ n gi n hố thì ngày nay có th

gi i đ y đ b ng các mơ hình m t chi u, hai chi u, ba chi u. Vi c gi i h th ng Saint

Venant đã thu hút c các nhà toán h c, nh ng ng
c a ph

ng pháp gi i b ng s các ph

i quan tâm đ n ng d ng th c t

ng trình vi phân c ng nh các nhà th y v n