Luận văn thạc sĩ nghiên cứu vai trò của sét hữu cơ trong sơn chống hà

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
oo

PHẠM HẢI AN

TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG MƠ HÌNH ECOMSED TÍNH TỐN
VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH LƠ LỬNG KHU VỰC CỬA SƠNG
VEN BIỂN HẢI PHỊNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội - 2012


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
oo

PHẠM HẢI AN

TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG MƠ HÌNH ECOMSED TÍNH TỐN
VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH LƠ LỬNG KHU VỰC CỬA SƠNG
VEN BIỂN HẢI PHỊNG

Chun nghành: Hải dương học
Mã số: 60.44.97

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS. TS Nguyễn Thọ Sáo

Hà Nội, 2012


DANH MỤC NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT
-

ECOMSED Estuarine Coastal and Ocean Model System with Sediments
(HydroQual): Mơ hình mã nguồn mở về thủy động lực và lan truyền trầm
tích ba chiều

-

ECOM Estuarine Coastal and Ocean Model (USGS): Mơ hình thủy động lực
vùng cửa sơng ven biển

-

TSS Total Suspended Sediment: Trầm tích lơ lửng

-

BODC British Oceanographic Data Centre: Trung tâm tư liệu Hải dương học
Vương quốc Anh

-

TELEMAC phát triển bởi National Hydraulics Laboratory (LNH) - Pháp:
Mơ hình áp dụng cho vùng cửa sơng và ven bờ, sử dụng lưới tính dạng phần

tử hữu hạn

-

CH3D-SED: Curvilinear Hydrodynamics in 3 Dimensions Suspended
Sediment Concentration Model (USCOE-Sediment): mơ hình vận chuyển
trầm tích ba chiều.

-

BIAS (ME): Sai số trung bình (cịn gọi là điểm BIAS)

-

RMSE: Sai số căn phương trung bình bình phương

-

SED2: Mơ hình vận chuyển trầm tích trung bình theo độ sâu

-

KH&CN: Khoa học và Cơng Nghệ


DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1. Chuyển hố và lan truyền vật chất cửa sơng ven biển

01

Hình 2. Vùng cửa sơng ven biển Hải Phịng

03

Hình 3. Khu vực cửa sơng ven biển Hải Phịng

11

Hình 4. Số hóa trường độ sâu bao quanh khu vực nghiên cứu

12

Hình 5. Nhiệt độ khí trung bình tháng từ năm 1990-2007, Hịn Dấu

13

Hình 6. Xu thế nhiệt khơng khí theo tháng, tại Hịn Dấu

14

Hình 7. Tổng lượng bức xạ năm và trung bình tháng trong năm (kwh/m 2)

15

Hình 8. Lượng bức xạ trung bình tháng giai đoạn 1997-2007 (kwh/m2)

15

Hình 9. Lượng mưa thời đoạn trung bình tháng từ 1990 đến 2007 (mm)

16

Hình 10. Lượng mưa thời đoạn trung bình tháng theo các năm (mm)

17

Hình 11. Tổng lượng mưa thời đoạn theo các năm (mm)

17

Hình 12. Hoa gió thống kê trong giai đoạn 2000-2011 tại Hịn Dáu

20

Hình 13. Hoa gió trung bình mùa khơ 2000-2011 tại Hịn Dáu

21

Hình 14. Hoa gió trung bình trong mùa mưa 2000-2011 tại Hịn Dáu

21

Hình 15a. Hoa gió trong mùa khơ, 3/2009 tại Hịn Dáu

22

Hình 15b. Hoa gió trong mùa mưa, 8/2009 tại Hịn Dáu

22

Hình 16. Mực nước tính theo hải đồ khu vực Hải phịng 2004-2007

25

Hình 17. Xu thế mực nước tính theo hải đồ trong năm 2004-2007

25

Hình 18. Hoa sóng trung bình giai đoạn 2000-2011 tại Hịn Dáu

28

Hình 19. Nhiệt độ nước trung bình tháng từ năm 1993 đến 2007(oC)

28

Hình 20. Xu thế nhiệt độ nước theo tháng những năm gần đây ( oC)

29

Hình 21. Bản đồ phân bố trầm tích tầng mặt ven biển Hải Phịng sau 2008

35

Hình 22. Sơ đồ hiện trạng giới hạn địa hóa q trình ngưng keo kết bơng

35

lắng đọng trầm tích vùng cửa sơng Bạch Đằng và Lạch Huyện năm 1965
Hình 23. Hiện trạng địa hóa của q trình ngưng keo, kết bơng lắng đọng
trầm tích khu vực cửa sơng Bạch Đằng và Lạch Huyện năm 2008.

36

Hình 24. Giới hạn địa hóa của q trình ngưng keo - kết bông lắng đọng

36


trầm cửa sông Bạch Đằng và Lạch Huyện từ 1965 đến 2008.
Hình 25. Sơ đồ khối mơ hình ECOMSED

37

Hình 26. Tiến trình lan truyền trầm tích nhỏ và mịn

46

Hình 27. Tương tác Khí - Nước - Trầm tích

46

Hình 28. Ứng suất trượt tại đáy do sóng - dịng chảy

47

Hình 29. Tiềm năng xói phân lớp theo ngày

47

Hình 30. Khả năng tái lơ lửng như một hàm của ứng suất trượt đáy

48

Hình 31. Lắng đọng của trầm tích kết dính

49

Hình 32. Biểu đồ cho mơ hình trầm tích đáy

50

Hình 33. Tốc độ lắng đọng như hàm của đường kính cấp hạt trầm tích
khơng kết dính

51

Hình 34. Ảnh vệ tinh ALOS chụp ngày 01/3/2008

56

Hình 35. Phạm vi luới tính (Trạm liên tục B1, B2, B3)

57

Hình 36. So sánh kết quả tính tốn dao động mực từ mơ hình với số liệu
quan trắc tại trạm Hịn Dáu, tháng 8.2009 (mùa mưa).

59

Hình 37. So sánh kết quả tính tốn dao động mực từ mơ hình với số liệu

60

quan trắc tại trạm Hịn Dáu, tháng 3.2009 (mùa khơ).
Hình 38. So sánh kết quả dịng chảy giữa quan trắc và tính tốn trong mùa
mưa tại trạm B3

61

Hình 39. So sánh kết quả dịng chảy giữa quan trắc và tính tốn trong mùa
khơ tại trạm B2

61

Hình 40. So sánh TSS giữa quan trắc và tính tốn mùa khơ tại trạm B3

62

Hình 41. So sánh TSS giữa quan trắc và tính tốn mùa mưa tại trạm B3

62

Hình 42. Trường dòng chảy tầng mặt khu vực ven biển Hải Phịng, pha

65

triều lên mùa mưa, 12h-7.8.2009
Hình 43. Trường dịng chảy tầng đáy khu vực ven biển Hải Phòng, pha
triều lên mùa mưa, 12h-7.8.2009

65

Hình 44. Trường dịng chảy tầng mặt khu vực ven biển Hải Phòng, nước
ròng mùa mưa, 6h-8.8.2009

67


Hình 45. Trường dịng chảy tầng đáy khu vực ven biển Hải Phịng, nước

67

rịng mùa mưa, 6h-8.8.2009
Hình 46. Trường dịng chảy tầng đáy khu vực ven biển Hải Phòng, triều lên
mùa khơ, 22h-9.3.2009

69

Hình 47. Trường dịng chảy tầng đáy khu vực ven biển Hải Phịng, triều lên
mùa khơ, 22h-9.3.2009

69

Hình 48. Phân bố trầm tích lơ lửng tầng mặt khu vực ven biển Hải Phịng,

72

nước lớn mùa mưa, 14h-17.8.2009
Hình 49. Phân bố trầm tích lơ lửng tầng đáy khu vực ven biển Hải Phịng,
nước lớn mùa mưa, 14h-17.8.2009

72

Hình 50. Phân bố trầm tích lơ lửng tầng mặt khu vực ven biển Hải Phịng,
nước rịng mùa mưa, 3h-18.8.2009

74

Hình 51. Phân bố trầm tích tầng đáy khu vực ven biển Hải Phịng, nước
rịng mùa mưa, 3h-18.8.2009

74

Hình 52. Phân bố trầm tích lơ lửng tầng mặt khu vực ven biển Hải Phòng,
triều lên mùa khơ, 17h-19.3.2009

77

Hình 53. Phân bố trầm tích lơ lửng tầng đáy khu vực ven biển Hải Phịng,
triều lên mùa khơ, 17h-19.3.2009

77

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1. Tốc độ gió trung TB (m/s) tại một số trạm thuộc khu vực Hải
Phòng

18

Bảng 2. Một số đặc trưng chế độ gió ven biển

19

Bảng 3. Lưu lượng chảy trung bình của các sơng Hải Phịng, 2009

24

Bảng 4. Mực nước triều đặc trưng tại Hòn Dáu trong nhiều năm

26

Bảng 5. Đặc điểm cấp hạt của trầm tích tầng mặt cửa sơng ven biển Hải

31

Phịng
Bảng 6. Bảng tham số cho khả năng tái lơ lửng

48

Bảng 7. Hàm lượng trầm tích lơ lửng các sơng Hải Phịng năm 2009

63

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
Chƣơng 1. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

01

1.1 Đối tượng và mục tiêu

01

1.2 Tiếp cận và lựa chọn phương pháp

01

1.3 Phạm vi nghiên cứu

03

1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

03

Chƣơng 2. TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN TỰ NHIỆN TRONG KHU VỰC

10

2.1 Đặc điểm hình thái địa hình

10

2.2 Đặc điểm khí hậu, khí tượng

12

2.3 Đặc điểm thủy văn sông

23

2.4 Đặc điểm hải văn cửa sông ven biển

24

2.5 Đặc điểm mơi trường trầm tích trong khu vực

30

Chƣơng 3. MƠ HÌNH ECOMSED ĐỐI VỚI BÀI TỐN MƠ PHỎNG
LAN TRUYỀN TRẦM TÍCH

37

3.1 Mơ hình ECOMSED

37

3.2 Cơ sở hình thành mơ hình ECOMSED

38

3.3 Mơ hình thủy động lực

41

3.4 Mơ hình sóng

44

3.5 Mơ hình lan truyền trầm tích lơ lửng

45

3.6 Tiêu chuẩn ổn định của mơ hình

53

3.7 Hiệu chỉnh mơ hình

54

3.8 Triển khai mơ hình thủy động lực

56

3.9 Triển khai mơ hình lan truyển trầm tích

62

Chƣơng 4. TÍNH TỐN LAN TRUYỀN TRẦM TÍCH LƠ LỬNG KHU

VỰC CỬA SƠNG VEN BIỂN HẢI PHỊNG

63

4.1 Kết quả mô phỏng trường thủy động lực

64

4.2 Kết quả mơ phỏng trầm tích lơ lửng vào mùa mưa

70

4.3 Kết quả mơ phỏng trầm tích lơ lửng vào mùa khơ

75

KẾT LUẬN

79

TÀI LIỆU THAM KHẢO

80

PHỤ LỤC

81


MỞ ĐẦU

Khu vực cửa sơng ven biển Hải Phịng là một trong những khu vực thuộc
vùng trọng điểm phát triển kinh tế phía Bắc, có cảng biển lớn Hải Phịng và nằm
cạnh các khu vực có nhu cầu bảo vệ môi trường rất cấp bách như Khu di sản thiên
nhiên Thế giới - vịnh Hạ Long; Khu dự trữ sinh quyển Cát Bà, khu du lịch biển Đồ
Sơn. Bởi vậy mà bất cứ tương tác nào xảy ra trong phạm vi này đều có thể gây ảnh
hưởng ở mức Quốc gia và Quốc tế đối với nội tại khu vực cũng như các khu vực kế
cạnh. Bên cạnh đó, vấn đề trên còn nảy sinh và làm liên quan đến các quá trình hoạt
động dân sinh - kinh tế của các tỉnh trên lưu vực hệ thống sơng Thái Bình và sơng
Hồng.
Do đặc tính nằm ở vùng hạ lưu của hệ thống sơng Hồng và sơng Thái Bình,
vùng cửa sơng ven biển Hải Phịng có mạng lưới sơng ngịi dày đặc với mật độ
khoảng 0,6-0,8 km/km2. Trong đó có các cửa sơng chính đổ ra biển là cửa Lạch
Huyện, Nam Triệu, Cấm, Lạch Tray, Văn Úc và Thái Bình. Cùng với vị trí địa lý
thuận lợi, các sơng ở khu vực này góp phần quan trọng trong việc phát triển một số
ngành kinh tế như giao thông - vận tải, nuôi trồng khai thác thuỷ hải sản cũng như
sự phát triển kinh tế xã hội của thành phố Hải Phòng. Khu vực cửa sơng ven biển
Hải Phịng cũng có một vị trí quan trọng về sinh thái và mơi trường đối với hệ thống
ven bờ phía bắc với các hệ sinh thái đặc thù như vùng triều cửa sông, rừng ngập
mặn, thảm cỏ biển ...v.v. Tuy nhiên, trong những năm gần đây do sự phát triển mạnh
mẽ về kinh tế xã hội ở nước ta nói chung và thành phố Hải Phịng nói riêng đã làm
gia tăng lượng chất gây ô nhiễm (một phần từ nơi khác theo nước của các sơng từ
thượng nguồn đưa về, một phần do chính các hoạt động kinh tế - xã hội ở tại địa
phương) đưa vào khu vực cửa sông ven biển của Hải Phòng biến khu vực này trở
thành nơi tập trung một lượng khá lớn các chất gây ô nhiễm, gây ô nhiễm và vẩn
đục môi trường nước. Ngoài ra, việc nạo vét luồng tàu vào cảng Hải Phòng diễn ra
hằng năm cũng làm cho các chất gây ơ nhiễm tích tụ theo thời gian trong trầm tích
có điều kiện phát tán trở lại môi trường nước. Các chất gây ô nhiễm này đã gây ra
những ảnh hưởng lớn đến môi trường nước ở khu vực cửa sơng ven biển Hải
Phịng. Sự ảnh hưởng tiêu cực đó được đưa ra qua các kết quả điều tra nghiên cứu
gần đây, cho thấy mơi trường nước ở khu vực này đã có dấu hiệu ô nhiễm nghiêm

trọng với một số biểu hiện như: hàm lượng các chất lơ lửng gây vẩn đục cao, chất
dinh dưỡng trong nước tăng; lượng ơxy hồ tan trong nước ở một số nơi khá thấp,


xuất hiện một số độc tố trong cơ thể sinh vật với hàm lượng cao...v.v. Sự ô nhiễm
môi trường ở khu vực này không chỉ tác động lớn đến các hệ sinh thái, làm suy
giảm sự đa dạng và trữ lượng của nguồn lợi thuỷ sản ở khu vực cửa sông ven biển,
giảm sức hấp dẫn của các khu du lịch (Đồ Sơn, Cát Bà), ảnh hưỏng đến sức khoẻ
của con người mà còn gián tiếp ảnh hưởng tới sự phát triển kinh tế - xã hội của
thành phố.
Để tìm hiểu cơ chế và đề xuất các phương hướng khắc phục, nhằm ổn định
môi trường nước một cách bền vững, đã có nhiều đề tài nghiên cứu được tiến hành
liên quan đến mơi trường nước của khu vực. Điển hình như các đề tài “Đánh giá
mức độ ô nhiễm do nguồn thải lục địa, đề xuất giải pháp kiểm soát, quản lý ơ nhiễm
vùng biển ven bờ phía bắc” năm 2001 [3]; đề tài: “Điều tra hiện trạng môi trường
sông Rế, sông Giá và đề xuất các giải pháp bảo vệ” năm 2003 [4]; đề tài: “Điều tra,
đánh giá tình trạng ơ nhiễm và suy thối mơi trường khu vực cửa sông Cấm - Bạch
Đằng và đề xuất các giải pháp bảo vệ”, Trần Đức Thạnh và cộng sự thực hiện năm
2006 [5]. Tuy nhiên, việc đánh giá các quá trình lan truyền chất gây ơ nhiễm cho
tồn bộ khu vực cửa sơng ven biển Hải Phịng vẫn cịn rất hạn chế. Bởi trong phạm
vi nghiên cứu nhỏ ở một vùng cửa sông (phần lớn ở cửa sông Bạch Đằng), số lượng
mẫu thu thập tại nhiều điểm song chỉ lấy tức thời, không thể hiện được sự mô phỏng
và biến đổi hàm lượng của chất ơ nhiễm do dịng chảy sông đưa ra, do dao động
mực nước. Do vậy rất cần thiết phải có đánh giá tồn diện và đồng bộ các nguồn, số
lượng các chất gây ô nhiễm như trầm tích lơ lửng, hữu cơ, dinh dưỡng đi vào các
cửa sơng chính ở Hải Phịng trước khi ra biển (gồm nguồn từ thượng nguồn và từ
các nguồn thải bên bờ sông). Đồng thời, xem xét đánh giá sự lan truyền các quá
trình biến đổi của chúng trong nước vùng cửa sơng ven biển Hải Phịng để mơ
phỏng các q trình biến đổi, chuyển hố, vận chuyển và lan truyền vật chất trong
đó có các chất gây ơ nhiễm như: “Ứng dụng mơ hình 3 chiều để nghiên cứu lan

truyền trầm tích lơ lửng ở vùng biển ven bờ Quảng Ninh” Đinh Văn Ưu và nnk năm
2005 [8]; “Nghiên cứu quá trình động lực học, dự báo vận chuyển bồi lắng bùn cát
tại Lạch Huyện Nam Đồ Sơn trước và sau khi xây dựng cảng nước sâu và giải pháp
khắc phục” Nguyễn Văn Cư và nnk năm 2008 [2]; Vận chuyển trầm tích và biến đổi
địa hình đáy vùng cửa sơng ven biển Hải Phịng”, Đinh Văn Ưu năm 2009 [7];
“Nghiên cứu đánh giá sức tải môi trường và đề xuất các giải pháp phát triển bền
vững khu vực Vịnh Hạ Long - Vịnh Bái Tử Long”, Trần Đức Thạnh [6].


Nhờ đó mà các kết quả mơ phỏng cũng như các kịch bản dự báo nói trên về
diễn biến lan truyền các chất gây ô nhiễm và ảnh hưởng của chúng tới mơi trường
nước sẽ đạt độ chính xác cao hơn; là nguồn thơng tin tham khảo bổ ích cho các nhà
chuyên môn, giúp các nhà quản lý hoạch định chính sách trong việc quản lý nguồn
gây ơ nhiễm, hạn chế tác động của chúng đến môi trường sinh thái vùng cửa sơng
ven biển Hải Phịng vì các mục tiêu phát triển bền vững.
Trước thực trạng đó, trong khn khổ của một Luận văn Thạc sĩ, học viên
được Thầy hướng dẫn giao thực hiện đề tài mang tên: Triển khai ứng dụng mơ hình
Ecomsed tính tốn vận chuyển trầm tích lơ lửng khu vực cửa sơng ven biển Hải
Phịng với mục tiêu: đánh giá được lan truyền trầm tích lơ lửng ở khu vực cửa sơng
ven biển Hải Phịng. Qua đó, học viên xin chân thành cảm ơn Thầy hướng dẫn - TS.
Nguyễn Thọ Sáo, cùng các thầy cô trong khoa Khí Tượng Thủy văn Hải dương học
và Viện Tài nguyên và Môi trường biển - cơ quan nơi học viên công tác, đã cho
phép và tạo điều kiện thuận lợi cho học viên hoàn thành đúng nhiệm vụ của bản
thân trong suốt khóa học Thạc sĩ.
Nội dung chinh của Luận văn được trình bày theo bố cục sau:
Phần mở đầu: Sơ lược về nội dung, phương pháp nghiên cứu và mục tiêu.
Chƣơng 1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: cách thức tiếp cận và lựa
chọn phương pháp; tình hình nghiên cứu trong nước, ngồi nước.
Chƣơng 2. Tổng quan điều kiện tự nhiên trong khu vực nghiên cứu:
hình thái địa hình (độ sâu địa hình), khí tượng (nhiệt, bức xạ, mưa, gió),

thủy hải văn (lưu lượng sơng, thủy triều, dịng chảy, sóng), hiện trạng
mơi trường trầm tích trong khu vực nghiên cứu.
Chƣơng 3. Mơ hình Ecomsed đối với bài tốn mơ phỏng lan truyền
trầm tích lơ lửng: tổng quan về mơ hình Ecomsed; cơ sở tốn học của mơ
hình(thủy lực, sóng, trầm tích); cách thức triển khai và hiệu chỉnh mơ hình
tính tốn, mơ phỏng trầm tích lơ lửng.
Chƣơng 4. Tính tốn lan truyền trầm tích lơ lửng TSS khu vực cửa
sơng ven biển Hải Phịng: kết quả tính tốn, phân tích trường thủy
lực và lan truyền trầm tích lơ lửng cửa sơng ven biển Hải Phịng.
Kết luận.


CHƢƠNG 1
ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.1 Đối tƣợng và mục tiêu
Đặc điểm lan truyền các chất ô nhiễm khu vực cửa sơng ven biển Hải Phịng
liên quan chặt chẽ đến chế độ thủy động lực, và hàm lượng các chất gây ơ nhiễm
trong mơi trường nước. Tìm hiểu liên quan đến vấn đề trên, trong khuôn khổ của
một báo cáo Luận văn Thạc sĩ, học viên lựa chọn đối tượng: trầm tich lơ lửng cho
nghiên cứu của mình với sự tác động của các điều kiện thủy động lực khu vực với
hai mục tiêu chính như sau:
-

Hiểu được phương pháp ứng dụng mơ hình Ecomsed trong việc tính tốn vận
chuyển trầm tích lơ lửng

-

Mơ phỏng q trính vận chuyển trầm tích lơ lửng khu vực cửa sơng ven biển

Hải Phịng.

1.2 Tiếp cận và lựa chọn phƣơng pháp

Hình 1. Chuyển hố và lan truyền vật chất cửa sơng ven biển
11


Phương pháp tiếp cận hệ thống coi khu vực nghiên cứu như một hệ thống
tương đối độc lập, có dịng vật chất vào, dịng ra và dịng tích tụ. Đối với khu vực
cửa sơng ven biển Hải Phịng, dịng vào xuất phát từ mặt cắt (biên) phía trong cửa
sơng, các điểm nguồn thải dọc bờ sơng, cịn dịng ra là phía cửa sơng tiếp giáp với
biển (biên phía ngồi). Các q trình trao đổi chuyển hố của chất gây ơ nhiễm có
thể diển ra ở trong khu vực hoặc trên biên và chịu tác động chi phối của các yếu tố
động lực (sóng, dịng chảy sơng, thuỷ triều), các yếu tố môi trường (nhiệt độ, độ
mặn) và các yếu tố khác.v.v. Có thể minh hoạ mối quan hệ phân tán - tích luỹ các
chất ơ nhiễm trong hệ thống cửa sơng ven biển như hình 1. Với cách thức tiếp cận
này, cần phải xác định nguồn vật chất (trong đó có các chất gây ơ nhiễm) đi vào khu
vực, các q trình chuyển hố - biển đổi vật chất trong thuỷ vực và sự lan truyền
chất gây ô nhiễm ở khu vực cửa sơng ven biển. Trong đó nguồn vật chất đi vào khu
vực chủ yếu từ phía thượng lưu của sông và các điểm nguồn thải ở ven bờ. Sự
chuyển hoá, vận chuyển và trao đổi nước cũng như vật chất là các quá trình rất phức
tạp. Đặc biệt là ở vùng cửa sông ven biển, nơi chịu tác động đồng thời của dịng vật
chất từ sơng đưa ra và dao động của thuỷ triều nên các quá trình này biến đổi rất lớn
theo thời gian và không gian. Vì vậy việc khảo sát ở một vài vị trí trong khu vực
nghiên cứu trong khoảng thời gian nào đó sẽ khó thể hiện được các qui luật biến đổi
cũng như bản chất của quá trình lan truyền biến đổi chuyển hoá vật chất cả ở mức
độ tổng thể và chi tiết theo không gian và thời gian. Để khắc phục hạn chế này cần
thiết phải sử dụng các công cụ tốn học để mơ phỏng các q trình q trình vật lýhố học trong thuỷ vực. Mơ hình tốn học khơng chỉ thể hiện được các q trình nội
tại diễn ra trong thuỷ vực mà cịn tính tới sự tương tác lẫn nhau giữa các q trình

này theo khơng gian cũng như thời gian.
Trong Luận văn: việc mơ hình hóa các q trình thuỷ động lực, lan truyền
chất ơ nhiễm dựa trên cơ sở áp dụng mơ hình ECOMSED kết hợp với phương pháp
thu thập và tổng hợp tài liệu: địa hình, đường bờ, khí hậu, khí tượng thủy văn,
nguồn thải..v.v; phương pháp điều tra khảo sát; phân tích mẫu tại hiện trường và
phịng thí nghiệm phục vụ thiết lập và chạy mơ hình thủy động lực, lan truyền trầm
tích lơ lửng hiện trạng (mùa mưa, khơ năm 2009) khu vực cửa sơng ven biển Hải
Phịng, tiến tới tiến hành đánh giá lượng chất gây ơ nhiễm trầm tích lơ lửng vào môi
trường nước của khu vực nghiên cứu, cung cấp thơng tin hữu ích cho việc đề xuất
các giải pháp kiểm sốt, hạn chế tác động do ơ nhiễm ở khu vực nghiên cứu.


1.3 Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi khu vực nghiên cứu là tồn bộ vùng cửa sơng ven biển Hải Phịng
gồm các sơng chính đổ ra biển như Thái Bình, Văn Úc, Lạch Tray, Cấm và Bạch
Đằng, vùng biển ven bờ phía ngồi các cửa sơng đó. Các nguồn ơ nhiễm vào vùng
ven biển sẽ được xác định qua các kết quả khảo sát 2 mùa trên các mặt cắt gần các
cửa sơng và các điểm nguồn thải. Vùng tính tốn của đề tài cũng được mở rộng đến
khu vực phía đơng và đơng nam quần đảo Cát Bà. Trong đó chủ yếu tập trung phân
tích kết quả lan truyền trầm tích lơ lửng tại khu vực cửa sơng Bạch Đằng, khu vực
cửa Lạch Tray, ảnh hưởng đến khu vực Đồ Sơn, Cát Hải và đảo Cát Bà.

Hình 2. Vùng cửa sơng ven biển Hải Phịng
1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nƣớc
Ngồi nước: Khu vực cửa sơng ven biển tuy chỉ chiếm 1/10 diện tích bề mặt
đại dương thế giới (Lisitsyn, 1995) nhưng lại đóng vai trị đáng kể trong quá trình
vận chuyển vật chất. Đây được coi là màng lọc giữa lục địa và biển, là nơi giữ lại
một lượng đáng kể vật chất lơ lửng và hoà tan có nguồn gốc từ lục địa.

Q trình này phụ thuộc vào nhiều phương diện: có nơi bị ảnh hưởng bởi các
quá trình động lực từ sơng, có nơi chịu tác động mạnh do thủy triều, một số nơi
khác lại bị chi phối bởi hỗn hợp giữa nhiều q trình khác nhau. Song kiểm sốt và
ảnh hưởng nhiều phải kể đến tác động của thuỷ triều và sự phân tầng của khối nước.
Trong đó dịng chảy đóng vai trị quyết định đến sự vận chuyển trầm tích và các
chất gây ơ nhiễm từ sơng ra phía ngồi dưới tác động kết hợp của dịng triều và
dịng chảy sông (biến đổi theo mùa). Là một thành phần cơ bản và rất quan trọng ở
các vùng cửa sông ven biển đặc trưng bởi thành phần hạt - lan truyền trầm tích phụ
thuộc vào các nguồn cung cấp từ lục địa, dịng chảy sơng và các q trình thủy động
lực ven biển (tính cả tự nhiên xen lẫn những tác động và can thiệp do con người gây
ra). Trong trường hợp dòng chảy mạnh sẽ làm ứng suất đáy lớn, tăng sự vận chuyển
trầm tích cả ở lớp đáy và trầm tích lơ lửng. Ngược lại, q trình này sẽ lắng đọng ở
những thời điểm và nơi có vận tốc dịng chảy, hoạt động của sóng và thủy triều nhỏ.
Nhìn chung, tốc độ lắng đọng trầm tích phụ thuộc vào vào kích thước hạt, điều kiện
mơi trường. Bởi vậy, đây là một trong những vấn đề môi trường nhận được sự quan
tâm sâu sắc của các nhà khoa học cũng như các nhà quản lý, đặc biệt là ở các nước
Hà Lan, Đức, Mỹ, Nhật Bản, Anh, Trung Quốc. Nổi bật hơn hết là các nhóm vấn đề
như: điều tra hiện trạng mơi trường; đánh giá kiểm sốt các nguồn ô nhiễm từ lục
địa ra vùng cửa sông ven biển; nghiên cứu đánh giá cơ chế lan truyền, biến đổi chất
gây ô nhiễm ở khu vực cửa sông ven biển; đánh giá sự tích tụ chất gây ơ nhiễm ở
khu vực cửa sông; mối quan hệ giữa ô nhiễm môi trường và tài nguyên sinh vật ở
khu vực cửa sơng.
Điển hình cho các các nghiên cứu về trầm tích lơ lửng phải kể đến: Nghiên
cứu sự bồi lắng trầm tích, tích tụ chất gây ơ nhiễm ở cửa sơng Hudson; Nghiên cứu
sự lan truyền tích tụ chất gây ơ nhiễm ở vùng cửa sông Danube (Ucraina) của J.
Garnier và các cộng sự (1999); Lan truyền Phosphorus ở khu vực cửa sông Elbe
(Đức) của Béuekom và các cộng sự (1998); Mơ hình chất lượng nước 3 chiều cho
khu vực cửa sơng Humber của Falconer và các cộng sự (1997); Tính tốn biến động
đáy với việc ứng dụng mơ hình vận chuyển trầm tích trên cơ sở các cơng thức của
Engelund and Hansen (1967) thực hiện bởi Struiksma và nnk (1984); Nghiên cứu

phân bố trầm tích ở gần cửa sơng với trường hợp dịng chảy ít biến đối, Wang
(1989). Tính hữu hiệu của các nghiên cứu trên không những làm sáng tỏ nguồn gốc,
bản chất, cơ chế lan truyền biến đổi, tác động của các chất gây ơ nhiễm mà cịn


nhằm kiểm soát và hạn chế tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái ở khu vực
cửa sông mà cịn hình thành và hồn thiện các phương pháp nghiên cứu mơi trường
(khảo sát, phân tích mẫu, phân tích - xử lý số liệu, mơ hình tốn) ở khu vực, thể
hiện trong các tài liệu nghiên cứu và hướng dẫn tổng hợp của GESAMP (1987),
UNEP (1986).
Dựa trên những nghiên cứu lý thuyết về trầm tích đáng kể như các cơng trình
của H.A. Einstein (1950), Krone và Partheniades (1962, 1968), E.W. BijJker (1967,
1971), Leo C. Van Rijn (1993), J.W. Vander Meer (1990), Richard Soulsby (1997)
đã được khái qt hóa mang tính phương pháp luận, viết thành cẩm nang sử dụng
như: Động lực gần bờ và các quá trình bờ - Lý thuyết, đo đạc và các mơ hình dự
báo của Horikawa K., 1978, Động lực cát biển: Sách hướng dẫn cho các ứng dụng
thực tiễn, các nguyên lý vận chuyển trầm tích trong sơng, cửa sơng hình phễu và
biển ven bờ của Richard S., 1997, hay Các nguyên lý vận chuyển trầm tích ở sơng,
cửa sơng và ven biển của Leo C. Van Rijn, 1993. Ngày nay, vấn đề trên còn được
giải qut trên phương diện mơ hình. Sự phát triển mơ hình một chiều - nghiêng
nhiều về tính lý thuyết. Trong khi đó, sự phát triển của mơ hình hai chiều - thường
được lấy trung bình theo độ sâu khi giải quyết các vấn đề trong hệ thống thủy động
lực, có lợi thế cho kiểu phân tích các kiểu hồn lưu phức tạp và dịng chảy khơng ổn
định. Những kết quả ghi nhận cho kiểu loại này được Mc Anally trình bày năm
1986 và Van Rijn trình bày năm 1989. Từ đó thiết lập và xây dựng lên những mơ
hình hai chiều được sử dụng rộng rãi như: mơ hình Delft3D - Hà Lan có tính cho
hai chiều, mơ hình SMS (Surface Water Modeling System) phát triển bởi WES Waterwats Experiment Station và Army Crops of Engineer, Hoa Kỳ; MIKE21-3
DHI 2003 phát triển bởi Viện Thủy lực Đan Mạch, là mơ hình sai phân hữu hạn;
TABS-MD dùng trong lĩnh vực cơng trình bờ, Thomas và McAnally, 1990;
TELEMAC - áp dụng cho vùng cửa sông và ven bờ, sử dụng lưới tính dạng phần tử

hữu hạn, mơ hình GHER - thủy địa động lực nghiên cứu môi trường, MUMM,
Liege. Tuy nhiên, trở lại với hình ảnh thực tế của khu vực cửa sông ven biển và đại
dương rộng lớn, hầu hết các q trình xảy ra và lien thơng với nhau bởi một hệ
thống phức của các quá trình chứa nhiều thành phần phức tạp. Lên mô phỏng ba
chiều là sự lựa chọn cần thiết. Điều này đã được chỉ ra trong các công bố của Van
Rijn năm 1989 dựa trên việc giải hệ phương trình cân bằng khối lượng và khuếch
tán đối lưu của trầm tích (bao gồm thành phần bình lưu và đối lưu).


Mơ phỏng tốt phải nhắc tới một số mơ hình sau: mơ hình Delft3D phát triển
bởi Viện Thủy lực Delft; mơ hình SED2, CH3D-SED (Chapman, 1996); RMA10,
RMA11 (Resource Management Associates); mơ hình mã nguồn mở đại dương
POM (Princeton Ocean Model) và mơ hình ROMS (Regional Ocean Modeling
System); mơ hình mã nguồn mở COHERENS (Coupled Hydrodynamical Ecological
model for Regional Shelf) bao gồm thủy động lực và sinh thái (dòng chảy, nhiệt độ,
độ muối, sinh vật phù du, quá trình sinh địa hóa, trầm tích lơ lửng và phát tán vật
chất theo công thức của Eulerian và Lagrangian cho vùng thềm lục địa, được phát
triển bởi Luyten P. (1996, 1999); mơ hình ECOMSED tính tốn vận chuyển trầm
tích (HydroQual, 2003); mơ hình IPX-MT (In-Place Pollutant Export-Modified
Transport), mơ hình SEDZL (Sediment / Contaminant Transport Model, EPA).
Trong nước: Mang hình thái của dải đất hình chữ S - nước ta có đường bờ
biển dài hơn 3260 km bao gồm hệ thống sơng ngịi dày đặc, trung bình cứ 20 km lại
có một cửa sơng. Chỉ tính riêng 8 hệ thống sơng lớn đã chiếm phần lớn lưu vực với
khoảng 10.000 km2, như sông Hồng, sơng Thái Bình, sơng Mã,sơng Cả, sơng Thu
Bồn, sơng Ba, sơng Sài Gịn - Đồng Nai và sơng Cửu Long. Tại các vùng cửa sông
ven biển này mang một ý nghĩa rất lớn đối với phát triển kinh tế xã hội, giao thơng,
cũng như thương mại, dịch vụ, văn hố. Bởi đây chính là nơi giao lưu, tiếp nhận các
dịng vật chất từ lục địa đổ ra, thống kê cho thấy hàng năm hệ thống sông này đổ ra
biển khoảng 880 tỷ m3 nước, 300 triệu tấn bùn cát và thể hiện rõ nhất các tác động
do hoạt động của con người đến môi trường của khu vực (Đỗ Trọng Bình, 2010). Vì

vậy các vấn đề mơi trường liên quan ở khu vực đã được quan tâm nghiên cứu từ
nhiều năm qua.
Trước thực trạng đó, bên cạnh việc Cục bảo vệ Môi trường (Bộ TN&MT)
xây dựng và tiến hành quan trắc định kỳ hằng năm tại các vị trí xác định dọc bờ
biển Việt Nam, cịn có các đề tài dự án về: Động lực vùng ven biển và cửa sông Việt
Nam (Nguyễn Văn Cư, 1990); Nghiên cứu thủy thạch động lực trên số liệu quan
trắc (Nguyễn Văn Cư, 1994); nghiên cứu ô nhiễm do sông tải ra (Phạm Văn Ninh,
1995); Nghiên cứu khả năng tiếp nhận tải lượng ô nhiễm do nước thải, khả năng tự
làm sạch của các sơng Sài Gịn, Đồng Nai, Nhà Bè (Lê Trình, 1996); Nghiên cứu
các đặc trưng thủy văn, động lực học và nhiễm bẩn khu vực cửa sông Dinh tỉnh Bà
Rịa Vũng Tàu; Đề xuất các biện pháp quản lý và bảo vệ (Trương Đình Hiển);
Nghiên cứu xây dựng bản đồ phân vùng mức độ độc hại do nước thải trên


sơng Sài Gịn - Đồng Nai và xác định giới hạn, mức độ cho phép xả ra nguồn tiếp
nhận (Đỗ Hồng Lan Chi); Quản lý môi trường nước sông Cầu (Nguyễn Văn Cư,
2001); đề tài Các yếu tố khí tượng thủy văn ảnh hưởng đến chất lượng nước sơng
Sài Gịn, Đồng Nai (Phan Văn Hoặc, 2001). Tính tới cả thời điểm 2007, đề tài cấp
Viện KH&CN: Đánh giá khả năng tích tụ và phân tán các chất ơ nhiễm vùng cửa
sông ven biển Việt Nam (Cao Thị Thu Trang và nnk) vẫn chủ yếu dùng bộ số liệu
điều tra, khảo sát đánh giá được mức độ tích luỹ và phạm vi phân tán của một số
chất ô nhiễm vùng trọng điểm là cửa sông Ba Lạt. Kết quả sơ bộ cho thấy xu thế
tăng lên của các chất gây ô nhiễm trong diễn biến môi trường nước những năm gần
đây. Tuy nhiên việc số lượng mẫu quan trắc hằng năm nhỏ, lại trải dài trên một
không gian rộng, cộng thêm với phân tích đánh giá thống kê đối với tập số liệu khảo
sát ít đồng bộ, ít có sự trợ giúp của mơ hình nên những kết quả này chủ yếu vẫn
dừng lại ở mức độ giám sát, ít có tính tổng quát đặc thù cho một vùng nghiên cứu
theo quy mô cả về thời gian lẫn không gian.
Ngày nay, với sự hình thành các mơ hính số trong giai đoạn phát triển mạnh
của ngành cơng nghệ máy tính đã phần nào khắc phục được các yếu điểm kể trên.

Nhiều mơ hình đã được ứng dụng và phát triển sử dụng rộng rái hiện nay như: mơ
hình MDEC (Bộ mơn Hải dương học - ĐHKHTN), mơ hình FEM (Viện Hải dương
học Nha Trang), mơ hình SMS (Viện Cơ, KTTV và MT, Bộ mơn Hải dương
Trường), mơ hình Mike21 (Viện Địa lý, Đại học Thủy lợi, Viện KTTV và MT), mơ
hình Delft3D (Viện Tài nguyên và Môi trường biển, Đại học Thủy lợi), mơ hình
ROMS (Trung tâm Mơi trường - Viện KTTV và MT, Đại học Công Nghệ, Viện Hải
dương học Nha trang). Nhiều đề tài, dự án đã đi vào hoạt động và đem lại nhiều kết
quả khả quan trong việc mơ phỏng kết quả tính tốn ngày càng sát với khảo sát thực
tế như: các nghiên cứu thông qua chương trình Biển KT.03 (1991-1995); KHCN.06
(1996-2000); Nghiên cứu trầm tích lơ lửng liên quan đến xói lở bờ biển trong khn
khổ ĐT độc lập cấp nhà nước và chương trình biển (2001-2005); Nghiên cứu vùng
Phan Rí, Hàm Tiến, Phước Thể với mục tiêu cung cấp các thông số kỹ thuật, đưa ra
các phương án thiết kế và thi công đê, kè chống xói lở (Bùi Hồng Long, 2004); Xây
dựng mơ hình lan truyền chất ơ nhiễm cho vịnh Hạ Long và vịnh Bái Tử Long
(Trần Đức Thạnh, 2007); Vận chuyển trầm tích từ cửa sơng ra biển ở vịnh Bình
Cang - Nha Trang bằng mơ hình tốn, được xây dựng và phát triển bởi tác giả Phạm
Sỹ Hoàn (Luận văn Thạc sỹ, 2009); Đánh giá xu thế bồi tụ - xói lở khu vực Cửa


Đáy (Nguyễn Xuân Hiển và nnk, 2012). Bên cạnh đó, việc ứng dụng và phát triển
một số phương pháp và mơ hình tính tốn động lực và vận chuyển trầm tích cho
một số vùng cửa sơng ven biển như: Mơ phỏng, dự báo quá trình vận chuyển bùn
cát lơ lửng khu vực Cửa Ông (Trần Hồng Thái, 2010); Biến động trầm tích và diễn
biến hình thái khu vực cửa sơng ven bờ Cửa Tùng (Nguyễn Thọ Sáo, 2010) đã mở
ra tín hiệu tốt trong việc nghiên cứu động lực học lớp gần đáy, cải tiến phương pháp
tính bán thực nghiệm, nhằm áp dụng tính cho dịng vật liệu ven bờ. Hướng mơ hình
hóa cịn được thực hiện bởi nhóm tác giả tại Viện Cơ học trong việc tính tốn vận
chuyển bùn cát và tính biến động đường bờ, đã áp dụng tính xói lở dọc bờ biển cho
các vùng Hải Hậu, Nam Định, Hồ Tàu-Định An, Trà Vinh, Gành Hào, Bạc Liêu.
Đối với khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng, các nghiên cứu liên quan đến

vận chuyển, lan truyền trầm tích cho kết quả khá tốt bao gồm: Đánh giá mức độ ô
nhiễm do nguồn thải từ lục địa, đề xuất giải pháp kiểm sốt, quản lý ơ nhiễm nguồn
lục địa đưa ra một số khu vực cửa sông ven biển phía bắc từ Quảng Ninh đến Thanh
Hóa (Lưu Văn Diệu 2001); Nghiên cứu dự báo, phòng chống sạt lở biển Bắc Bộ từ
Quảng Ninh tới Thanh Hoá (Trần Đức Thạnh, 2001); Mơ phỏng q trình vận
chuyển và phân bố trầm tích lơ lửng khu vực cửa sơng ven biển Hải Phịng bằng mơ
hình Delft3D (Đỗ Đình Chiến, 2005); Đánh giá khả năng tích tụ và phân tán các
chất ô nhiễm vùng cửa sông ven biển Việt Nam (Cao Thu Trang, 2007); Nạo vét ở
cảng Hải Phòng và một số ảnh hưởng của nó đến mơi trường và hệ sinh thái biển
(Bùi Văn Vượng và nnk, 2007); Bước đầu đánh giá ảnh hưởng của đập Hịa Bình
đến mơi trường trầm tích ven bờ châu thổ sơng Hồng (Trần Đức Thạnh và nnk,
2008); Dự báo nguy cơ ô nhiễm và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường khu công
nghiệp Bến Rừng, Thủy Nguyên (Trần Đình Lân 2008); Báo cáo quan trắc môi
trường biển hàng năm (Cục Môi trường, 1999-2008); Đánh giá tình trạng ơ nhiễm
và suy thối mơi trường khu vực cửa sông Cấm - Bạch Đằng và đề xuất các giải
pháp bảo vệ (Trần Đức Thạnh 2008); Đánh giá sức tải môi trường đảo Cát Bà và đề
xuất các giải pháp phát triển bền vững (Cao Thu Trang, 2009); Thử nghiệm đánh giá
sức tải môi trường của sông Bạch Đằng và đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường,
phát triển bền vững (Cao Thu Trang, 2009); Mô hình vận chuyển trầm tích và biến
động địa hình đáy áp dụng cho vùng biển cửa sơng cảng Hải Phịng (Đinh Văn Ưu
2009); Đánh giá lan truyền các chất gây ô nhiễm khu vực cửa sông ven biển Hải
Phòng bằng mơ hình tốn học (Đỗ Trọng Bình, 2010), Hiện trạng môi


trường và xác định các vấn đề ưu tiên phục vụ quản lý tổng hợp vùng bờ biển Hải
Phòng (Trần Đình Lân, 2010); Biến động các thơng số độ đục, nồng độ chất rắn lơ
lửng, nhu cầu oxy sinh hóa và nhu cầu oxy hóa học trong nước biển ven bờ phía
Bắc (Lưu Văn Diệu 2010); Đánh giá trầm tích lơ lửng khu vực cửa sơng ven biển
Hải Phịng (Trần Anh Tú, 2010); Đánh giá tác động của các công trình hồ chứa
thượng nguồn đến diễn biến hình thái và tài nguyên - môi trường vùng cửa sông

ven biển đồng bằng Bắc Bộ (Nguyễn Đức Cự, 2011); Đánh giá tác động thủy thạch
- động lực của hệ thống đê quai lấn biển phục vụ xây dựng Sân bay quốc tế tại khu
vực ven bờ Tiên Lãng (Nguyễn Đức Cự 2011). Tuy nhiên, thể hiện rõ được mối
tương quan giữa các yếu tố động lực với quá trình vận chuyển trầm tích phải kể đến
các nghiên cứu: Nghiên cứu về thủy động lực, vận chuyển trầm tích, biến dạng bờ
và xói lở bờ đảo Cát Hải (Trần Đức Thạnh, 1998); Nghiên cứu điều kiện địa chấtthủy động lực- vận chuyển trầm tích xác định nguyên nhân đục nước ở bãi biển Đồ
Sơn (Nguyễn Văn Cư, 1995); Vận chuyển trầm tích và biến đổi địa hình đáy vùng
cửa sơng ven biển Hải Phịng (Đinh Văn Ưu, 2009); Nghiên cứu áp dụng mơ hình
MIKE21 để đánh giá điều kiện động lực, dự báo vận chuyển trầm tích khu vực cửa
Văn Úc và Lạch Huyện (Nguyễn Văn Cư, 2010).
Mang tính chất vùng của cửa sông ven biển và đặc thù nằm trên dải hệ thống
sơng Hồng, sơng Thái Bình: cửa sơng ven biển Hải Phòng được nhiều nhà quản lý
cũng như nhiều nhà khoa học quan tâm bởi tính phức tạp, ln xảy ra rủi ro về sự
cố môi trường, gây ảnh hưởng không những cho chính nội tại khu vực mà cịn ảnh
hưởng đến các khu vực lân cận khác (như vịnh Hạ Long, Bái Tử Long và một số
khu du lịch sinh thái khác). Do đó, trên phương diện bảo vệ mơi trường, phát triển
bền vững: cần đẩy mạnh các công tác nghiên cứu, phịng ngừa ơ nhiễm xảy ra trong
khu vực. Hướng nghiên cứu từ trước đến nay vẫn dựa trên các mơ hình thương mại
là chủ yếu, trong khi hướng nghiên cứu dựa trên mơ hình mã nguồn mở vẫn cịn khá
mới mẻ, duy có mơ hình mã nguồn mở MDEC được xây dựng và phát triển bởi
nhóm tác giả Đinh Văn Ưu song cho kết quả rất khả quan.
Bởi vậy, ngày nay với hệ thống máy tính tính tốn song song hiệu năng cao,
việc áp dụng và phát triển các mơ hình mã nguồn mở ngày càng trở lên thân thiện
và đem lại kết quả hữu hiệu, ngay cả trong sử dụng cũng như chia sẻ số liệu. Việc
áp dụng và tiếp cận phải kể đến các mơ hình nổi tiếng như mơ hình POM, ROMS
và mơ hình ECOMSED.


CHƢƠNG 2
TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU

Với vị trí địa lý thuận lợi và có nguồn tài nguyên biển phong phú, Hải Phòng
là một trong những địa phương khai thác được nhiều tiềm năng từ biển để phát triển
KTXH. Tuy nhiên, Hải Phòng cũng phải đối mặt với nhiều vấn đề liên quan đến sự
suy giảm chất lượng môi trường và thiên tai, đối mặt với các xung đột về môi
trường ở khu vực đô thị ven biển. Vì vậy ngồi các số liệu quan trắc định kỳ về khí
tượng thủy văn (KTTV) của Trung tâm KTTV quốc gia tại các trạm cố định, đã có
nhiều đề tài dự án tiến hành nghiên các vấn đề liên quan ở khu vực này trong đó có
các khảo sát về khí tượng thủy hải văn. Các số liệu khảo sát về khí tượng, thủy hải
văn ở vùng ven biển Hải Phịng khá rộng nên chúng tơi chỉ tập trung nhiều vào các
số liệu thu thập được ở vùng ven biển như Cát bà, Long châu, Đồ sơn và vùng lân
cận nơi tập trung các cửa sông Lạch Tray, Văn Úc, Ba Lạt, Thái Bình. Các số liệu
đã thu thập được ở vùng ven biển Hải Phòng bao gồm: các bảng về các đặc trưng
khí hậu, khí tượng về các yếu tố như gió, mưa, nhiệt độ khơng khí, độ ẩm và bức xạ
và các bảng số liệu về các đặc trưng thủy văn, hải văn như dao động mực nước,
sóng, dịng chảy (trong đó có các trạm đo liên tục và khơng liên tục). Các tài liệu về
khí hậu, khí tượng thủy hải văn vùng ven biển Hải Phịng nói riêng và vùng biển
Hải Phịng nói chung có thời gian quan trắc từ năm 1990 đến năm 2011. Trong đó,
phần nhiều tập trung vào những năm gần đây. Những tư liệu này tuy không đồng bộ
và hệ thống nhưng cũng đủ căn cứ và cơ sở để phục vụ các phân tích đánh giá về
đặc điểm điều kiện khí hậu, khí tượng thủy hải văn thống kê của khu vực cũng như
những ảnh hưởng của các đặc điểm đó đến mơi trường, đến sinh thái, đến các xung
đột môi trường trong phạm vi khu vực nghiên cứu.
2.1 Đặc điểm hình thái địa hình
Khu vực nghiên cứu nằm trong khoảng tọa độ 20030’39”-21001’15” độ vĩ bắc
và 106023’39”-107008’39” độ kinh đơng thuộc vùng biển ven bờ tây vịnh Bắc Bộ,
phía đơng bắc Việt Nam thuộc thành phố Hải Phịng, nằm ở rìa Đơng Bắc của châu
thổ sơng Hồng. Khu vực này được tạo thành bởi các quá trình động lực sông, biển
và sông - biển hỗn hợp. Là một vùng biển với chế độ nhật triều đều với biên độ

triều lớn, lại nằm trong vành đai khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa, cho nên vai trị động
lực thuỷ triều và thực vật ưa mặn đã đóng vai trị quan trọng cho sự thành tạo và
phát triển địa hình ở đây. Mặt khác do hoạt động giao thông thuỷ, quai đê lấn biển,
khai thác tài nguyên thiên nhiên ở vùng cửa sông của con người cũng làm cho động
lực phát triển của địa hình khu vực nghiên cứu thêm phức tạp. Bờ biển ven bờ Hải
Phịng có dạng đường cong lõm của bờ tây vịnh Bắc Bộ, thấp và khá bằng phẳng,
cấu tạo chủ yếu là bùn cát do năm cửa sơng đổ ra. Địa hình vùng cửa sơng ven biển
Hải Phịng có độ sâu khơng lớn, độ dốc nhỏ. Bề mặt đáy biển được cấu tạo bởi các
thành phần hạt mịn, có nhiều lạch sâu vốn là những lịng sơng cũ nay dùng làm
luồng lạch ra vào của tàu thuyền (Trần Đức Thạnh, 2001).

Hình 3. Khu vực cửa sơng ven biển Hải Phịng
Đối với hình thái địa hình ven bờ: thì trường độ sâu ven bờ là một trong
những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến các điều kiện thủy động lực khu vực. Trong
Luận văn, học viên đã số hóa số liệu độ sâu và đường bờ của khu vực cửa sơng ven
biển Hải Phịng từ các từ các bản đồ địa hình UTM VN 2000 tỷ lệ 1:50000 và 1:25
000 do Cục Đo đạc Bản đồ xuấtt bản năm 2005 và bổ xung thêm một số số liệu độ


sâu đo đạc trong những năm gần đây. Đối với hình thái địa hình hướng ra biển phía
ngồi, sử dụng cơ sở dữ liệu Etopo (Noaa-National Oceanic and Atmospheric
Administration) và số liệu địa hình với độ phân dải 0.5 phút Gebco-1/8 (General
Bathymetric Chart of the Ocean) cung cấp bởi Trung tâm tư liệu Hải dương học
Vương quốc Anh (British Oceanographic Data Centre-BODC) được xử lý từ ảnh vệ
tinh kết hợp với các số liệu đo sâu.

Hình 4. Số hóa trường độ sâu bao quanh khu vực nghiên cứu
2.2 Đặc điểm khí hậu, khí tƣợng
2.2.1 Nhiệt độ khơng khí

Chế độ nhiệt trong vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng rõ rệt của hai hệ thống
gió mùa: gió mùa đơng bắc khơ lạnh, gió mùa tây nam nóng ẩm. Nhiệt độ khơng
khí trung bình năm dao động trong khoảng 22,5-23,5 oC. Mùa hạ nóng, nền nhiệt độ
trung bình đạt trên 25oC kéo dài từ tháng 5 đến tháng 9, nhiệt độ cao nhất có thể đạt
35oC-40oC, thường xuất hiện vào tháng 7. Mùa đông lạnh, nền nhiệt độ hạ xuống
dưới 20oC kéo dài từ tháng 11 năm trước đến tháng 3 năm sau.


Trong mùa đông, khu vực này chịu ảnh hưởng của các đợt gió mùa đơng bắc,
nhiệt độ trung bình 18-20oC, nhiệt độ thấp nhất có thể xuống dưới 10oC.

Hình 5. Nhiệt độ khí trung bình tháng từ năm 1990-2007, Hịn Dấu
Do sự luân phiên tranh chấp của các khối không khí có bản chất khác nhau
nên thời tiết và khí hậu khu vực Hải Phòng thường xuyên biến động, được thể hiện
qua biến động của nhiệt độ khơng khí. Khi khối khơng khí lạnh tràn về, nhiệt độ sau
24 giờ có thể giảm từ 8-10oC, gây ra rét lạnh đột ngột. Mặt khác, khi áp thấp nóng
phía tây xâm lấn mạnh thì xuất hiện gió tây nam và thời tiết khơ nóng, nhiệt độ
trung bình đạt tới 30-32oC, cao nhất có thể đạt 37-40oC. Dải nhiệt độ trung bình
tháng khu vực nằm trong khoảng 17oC đến 30oC. Sự biến đổi nhiệt độ khơng khí
được thể hiện qua số liệu trung bình tháng (hình 5) từ năm 1990 kéo dài đến năm
2007, biến trình nhiệt tuân theo quá trình nhiệt, đạt các giá trị lớn rơi vào các: tháng
6 (29oC), tháng 7 (29.1oC ), tháng 8 (28.7oC). Thấp hơn vào các tháng cuối năm và
đầu năm: tháng 1 (17.5 oC), tháng 2 (18.0oC). Trong các năm gần đây, xu thế nhiệt
độ khí theo các tháng được thể hiện qua hình H6. Đặc trưng nhiệt từng tháng trong
ba năm 2005, 2006, 2007 vẫn tn theo quy trình nhiệt, khơng có điểm dị thường.
Trung bình nhiệt tháng các năm khá tương đồng, trong năm 2005 là 23.9 oC, năm
2006: 24.5oC, năm 2007: 24.4oC. Nhiệt cao nhất rơi vào tháng 7, tháng 8 có giá trị
xấp xỉ 30oC; thấp nhất vào tháng 1: 17.3 oC vào năm 2007. Nhiệt độ khơng khí độ
trung bình năm ở khu vực Cát Bà vào khoảng 23,80C, cực đại 37,80C, cực tiểu
6,90C. Về mùa đông, nhiệt độ trung bình dưới 200C kéo dài từ tháng 3-1, thấp nhất

tháng 1, trung bình 15-170C, thậm chí 4-70C. Về mùa hè, nhiệt độ trung bình trên
250C kéo dài từ tháng 5-9, cao nhất tháng 7 (28,50C), có khi 33-370C (Phạm Hải An,
2009 [1]).

Hình 6. Xu thế nhiệt khơng khí theo tháng, tại Hòn Dấu
2.2.2 Bức xạ
Phạm vi khu vực Hòn Dáu, tổng lượng bức xạ năm và trung bình tháng trong
các năm 1997-2007 được thể hiện qua hình H7, cho thấy sự phù hợp giữa yếu tố
trung bình tháng và tổng lượng bức xạ năm. Tổng lượng bức xạ cao vào các năm
1997 (1226kwh/m2, trung bình tháng là 102kwh/m2), năm 1998 (1227kwh/m2, trung
bình tháng có giá trị 102kwh/m 2). Thấp vào các năm 2006: 961kwh/m 2 - trung bình
tháng 80kwh/m2, năm 2007: 979kwh/m2 - trung bình tháng 82kwh/m2. Xu thế tổng
lượng bức xạ cũng như lượng bức xạ trung bình tháng có chiều hướng giảm từ năm
1997 cho đến năm 2007. Trong năm 2007, lượng bức xạ trung bình tháng được biểu
diễn qua hình H8, tại đây tổng lượng bức xạ biến đổi phù hợp với biến trình nhiệt
khí. Khi đó tổng lượng trung bình tháng cao vào tháng 6: 119kwh/m 2, tháng 7:
120kwh/m2. Giảm vào các tháng cuối và các đầu năm, với giá trị xấp xỉ là
65kwh/m2. Tháng 1: tổng lượng bức xạ trung bình tháng là 61kwh/m 2, tháng 2 tổng
lượng bức xạ trung bình tháng là 52kwh/m 2. Hàng năm có khoảng 1.600-1.900 giờ
nắng. Vào các tháng 5-7 nắng nhiều, tháng 2 và 3 ít nhất. Số giờ nắng trung bình
tháng 160-180 giờ vào tháng 5-9. Tổng lượng bức xạ cả năm 105-115 Kcal/cm 2, cao
nhất vào các tháng 5-8, thấp nhất vào tháng 2.


Hầu hết các tháng mùa hè có bức xạ trên 10 Kcal /cm 2, hầu hết các tháng
mùa đông 7-8 Kcal/cm2. 70% bức xạ ngày tập trung vào 10-15 giờ, cân bằng bức xạ
năm 65-70 Kcal/cm2. Độ ẩm trung bình hằng năm trong vùng biến đổi từ 82-84%, ở
sâu trong đất liền là trên 85%. Nhìn chung độ ẩm khơng khí có xu hướng tăng dần

từ bắc xuống nam và từ ngoài khơi vào bờ. Tháng 4 là tháng độ ẩm có giá trị cao
nhất khoảng 90-91%. Giá trị độ ẩm nhỏ thường xuất hiện vào các tháng 10 đến
tháng 1 khoảng 73-77%. Đây cũng là thời kỳ mưa phùn ẩm ướt trong năm.

Hình 7. Tổng lượng bức xạ năm và trung bình tháng trong năm
(kwh/m2)

Hình 8. Lượng bức xạ trung bình tháng giai đoạn 1997-2007 (kwh/m2)