Đề tài Nghiên cứu Khoa học: Xây dựng bản đồ (Atlas) hiện trạng và dự báo thủy động lực vùng biển và bờ biển (từ 0 – 30m nước) tỉnh Trà Vinh đến 2050

Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
ATNĐ

Áp thấp nhiệt đới

BĐKH

Biến đổi khí hậu – climate Change

CSDL

Cơ sở dữ liệu

ĐBSCL

Đồng bằng sơng Cửu Long

DHI

Digital Terrain Model

GMĐB

Gió mùa Đơng Bắc

GMTN

Gió mùa Tây Nam

HT

Hiện trạng

KTTV

Khí tượng Thủy Văn

KTXH

Kinh tế Xã hội

KVNB

Khu vực Nam bộ

NBD

Nước biển dâng

NOAA

National Ocean Atmospheric Administrative

MHT

Mơ hình tốn

PA

Phương án

VNC

Vùng nghiên cứu

VBBTV

Vùng bờ biển Trà Vinh

VNCMR

Vùng nghiên cứu mở rộng

VNCC

Vùng nghiên cứu chính

VKTB

Viện Kỹ thuật Biển

VKHTLVN

Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam

VKHTNMN

Viện Quy hoạch Thủy lợi Miền Nam

Viện Kỹ thuật Biển

i


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
MỤC LỤC
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ....................................................... I
MỤC LỤC ...................................................................................................................... II
DANH SÁCH CÁC HÌNH ............................................................................................. V
CHƯƠNG 1

ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................... 1

1.1

SỰ CẦN THIẾT THỰC HIỆN CHUYÊN ĐỀ ..................................................1

1.2

MỤC TIÊU CỦA CHUYÊN ĐỀ .......................................................................3

1.3

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................3

1.4

LỰA CHỌN PHẦN MỀM TÍNH TỐN MƠ PHỎNG ....................................5

1.4.1

Mơ hình tính sóng .......................................................................................... 5

1.4.2

Mơ hình tính dịng chảy và vận chuyển bùn cát.............................................8

1.4.3

Đề xuất mơ hình cần dùng ...........................................................................10

CHƯƠNG 2

ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI ............................... 14

ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU ..................................................................................... 14

2.1
2.1.1

Gió ................................................................................................................14

2.1.2

Chế độ nhiệt .................................................................................................26

2.1.3

Độ ẩm và bốc hơi ......................................................................................... 26

2.1.4

Mưa và hạn hán ............................................................................................ 26
CHẾ ĐỘ THỦY HẢI VĂN .............................................................................27

2.2
2.2.1

Chế độ thủy văn............................................................................................ 27

2.2.2

Chế độ hải văn .............................................................................................. 27

2.3

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH ................................................................................... 31

2.4

KINH TẾ - XÃ HỘI ......................................................................................... 32

CHƯƠNG 3

ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TỐN XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG

THỦY HẢI VĂN TRÊN VÙNG VEN BIỂN TỈNH TRÀ VINH ................................ 35
3.1

SỐ LIỆU PHỤC VỤ TÍNH TỐN MƠ PHỎNG............................................35

Viện Kỹ thuật Biển

ii


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
3.1.1

Số liệu địa hình ............................................................................................. 35

3.1.2

Số liệu lưu lượng, mực nước ........................................................................35

3.1.3

Số liệu trường gió ......................................................................................... 36

3.1.4

Số liệu trường sóng ...................................................................................... 37

3.1.5

Số liệu bùn cát .............................................................................................. 38
THIẾT LẬP MƠ HÌNH VÀ KẾT QUẢ HIỆU CHỈNH – KIỂM ĐỊNH MƠ

3.2

HÌNH 40
3.2.1

Thiết lập mơ hình tốn số .............................................................................40

3.2.2

Kết quả hiệu chỉnh – kiểm định mơ hình ..................................................... 52

3.2.2.1

Kết quả hiệu chỉnh – kiểm định mơ hình mở rộng tồn vùng biển Đơng
52

3.2.2.2
3.3

Kết quả hiệu chỉnh – kiểm định mơ hình chi tiết cho VNC chính ...........58

KẾT QUẢ MƠ PHỎNG................................................................................... 68

3.3.1

Xây dựng kịch bản ....................................................................................... 68

3.3.2

Kết quả mô phỏng trường hợp hiện trạng .................................................... 76

3.3.2.1

Chế độ thủy động lực hiện trạng .............................................................. 76

3.3.2.2

Chế độ sóng biển hiện trạng...................................................................108

3.3.2.3

Chế độ bồi xói hiện trạng .......................................................................118

3.3.3

Kết quả mô phỏng cho kịch bản NBD đến năm 2030 và 2050 ..................121

3.3.3.1

Chế độ thủy động lực .............................................................................121

3.3.3.2

Chế độ sóng biển ....................................................................................145

3.3.3.3

Chế độ bồi xói ........................................................................................156

KẾT LUẬN .................................................................................................................161
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................163

Viện Kỹ thuật Biển

iii


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 3-1. Mực nước biển dâng theo kịch bản RCP4.5 của Bộ TN&MT năm 2016 ....70
Bảng 3-2. Tổng hợp dung tích hữu ích của các hồ trên lưu vực theo các giai đoạn .....72
Bảng 3-3. Vị trí các điểm trích xuất kết quả..................................................................75
Bảng 3-4. Giá trị mực nước đỉnh triều tại các vị trí trong mùa GMĐB ........................ 79
Bảng 3-5. Giá trị mực nước đỉnh triều tại các vị trí trong mùa GMTN ........................ 81
Bảng 3-6. Vận tốc dòng chảy khi triều lên trong mùa GMĐB .....................................91
Bảng 3-7. Vận tốc dòng chảy khi triều lên trong mùa GMTN ......................................92
Bảng 3-8. Vận tốc dòng chảy khi triều xuống trong mùa GMĐB ................................ 93
Bảng 3-9. Vận tốc dòng chảy khi triều xuống trong mùa GMTN.................................94
Bảng 3-10. Vận tốc dòng chảy tại các vị trí trích xuất kết quả trong mùa GMĐB ....133
Bảng 3-11. Vận tốc dòng chảy tại các vị trí trích xuất kết quả trong mùa GMĐB .....135
Bảng 3-12. Kết quả chiều cao sóng thời điểm hiện trạng 2015 và kịch bản NBD 2030 ,
2050 .............................................................................................................................148

Viện Kỹ thuật Biển

iv

Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1-1: Các moodule sử dụng trong mơ hình MIKE21/3..........................................13
Hình 2-1.Trường gió trên biển Đơng vào 2 mùa gió mùa: gió mùa Tây Nam (a); gió mùa
Đơng Bắc (b). ................................................................................................................15
Hình 2-2. Vị trí trạm khí tượng Cơn Đảo và trạm Bạch Hổ trên biển Đơng .................16
Hình 2-3. Hoa gió trạm Bạch Hổ năm 2015 ..................................................................17
Hình 2-4. Hoa gió tại trạm Bạch Hổ trong hai mùa gió (số liệu 5/2015-3/2016) .........18
Hình 2-5. Hoa gió trạm Cơn Đảo năm 2015 .................................................................18
Hình 2-6. Hoa gió tại trạm Cơn Đảo trong hai mùa gió (số liệu 5/2015-3/2016) .........19
Hình 2-7. Hoa gió tại trạm Cơn Đảo trong hai mùa gió. (số liệu trung bình từ 2011-2013)
.......................................................................................................................................20
Hình 2-8. Hoa gió tại trạm Bạch Hổ trong hai mùa gió (số liệu trung bình từ 2011-2013)
.......................................................................................................................................21
Hình 2-9. Hoa gió trạm Bạch Hổ trong hai mùa gió (Số liệu trung bình từ 2014-2016)
.......................................................................................................................................22
Hình 2-10. Hoa gió trạm Cơn Đảo trong hai mùa gió (Số liệu trung bình từ 2014-2016)
.......................................................................................................................................23
Hình 3-1. Trường gió trong bão cấp 12 khi đổ bộ vào vùng bờ biển Trà Vinh ............37
Hình 3-2: Vị trí các trạm đo năm 2011 và năm 2014. ................................................... 38
Hình 3-3: Vị trí các điểm lấu mẫu bùn cát lơ lửng,và mẫu bùn cát đáy năm 2011[6] ..39
Hình 3-4: Vị trí các điểm lấu mẫu bùn cát lơ lửng,và mẫu bùn cát đáy năm 2014 [7] .40
Hình 3-5. Các mơ đun chạy mơ hình mở rộng tồn vùng biển Đơng ........................... 41
Hình 3-6. Lưới tính và độ sâu đáy biển mơ hình mở rộng tồn vùng biển Đơng và biển
Tây .................................................................................................................................42
Hình 3-7. Các biên của mơ hình mở rộng tồn biển Đơng............................................43
Viện Kỹ thuật Biển

v

Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
Hình 3-8. Các mơ đun được thiết lập trong mơ hình chi tiết.........................................44
Hình 3-9. Các biên trong mơ hình chi tiết trên VNC chính ..........................................44
Hình 3-10. Lưới tính và độ sâu đáy biển vùng nghiên cứu chính .................................45
Hình 3-11. Mực nước thực đo trạm nhà Bè năm 2015 .................................................. 46
Hình 3-12. Lưu lượng thực đo trạm Cần Thơ năm 2015 ..............................................46
Hình 3-13. Lưu lượng thực đo trạm Mỹ Thuận năm 2015 ............................................47
Hình 3-14. Nồng độ bùn cát lơ lửng thực đo trạm Cần Thơ năm 2015 ........................ 47
Hình 3-15. Nồng độ bùn cát lơ lửng thực đo trạm Mỹ Thuận năm 2015 ..................... 48
Hình 3-16. CSDL biên mực nước tại biên mở phía Nam của mơ hình chi tiết .............48
Hình 3-17. CSDL chiều cao sóng tại biên mở phía Nam của mơ hình ......................... 49
Hình 3-18. CSDL chu kỳ sóng tại biên mở phía Nam của mơ hình chi tiết .................50
Hình 3-19. CSDL hướng sóng tại biên mở phía Nam của mơ hình chi tiết .................. 51
Hình 3-20. CSDL trường gió điển hình trong mùa GMĐB (trái) và trong mùa GMTN
(phải) trên vùng nghiên cứu........................................................................................... 51
Hình 3-21. Vị trí các điểm hiệu chỉnh mơ hình sóng .................................................... 52
Hình 3-22. Chiều cao sóng tại điểm T1 .........................................................................53
Hình 3-23. Chiều cao sóng tại điểm T2 .........................................................................53
Hình 3-24. Chiều cao sóng tại điểm T3 .........................................................................54
Hình 3-25. Chiều cao sóng tại điểm T4 .........................................................................54
Hình 3-26. Chiều cao sóng tại điểm T5 .........................................................................54
Hình 3-27. Chu kỳ sóng tại điểm T1 .............................................................................55
Hình 3-28. Chu kỳ sóng tại điểm T2 .............................................................................55
Hình 3-29. Chu kỳ sóng tại điểm T3 .............................................................................56
Hình 3-30. Chu kỳ sóng tại điểm T4 .............................................................................56

Viện Kỹ thuật Biển

vi


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
Hình 3-31. Chu kỳ sóng tại điểm T5 .............................................................................57
Hình 3-32. Hướng sóng tại điểm T1..............................................................................57
Hình 3-33. Hướng sóng tại điểm T2..............................................................................58
Hình 3-34. Mực nước thực đo và tính tốn tại trạm Cổ Chiên......................................59
Hình 3-35. Lưu lượng dịng chảy thực đo và tính tốn tại trạm Cổ Chiên.................... 60
Hình 3-36. Vận tốc dịng chảy thực đo và tính tốn theo trục Tây →Đơng (trục x) trung
bình độ sâu tại trạm sóng 1. ........................................................................................... 60
Hình 3-37. Vận tốc dịng chảy thực đo và tính tốn theo trục Nam -> Bắc (trục y) trung
bình độ sâu tại trạm sóng 1. ........................................................................................... 61
Hình 3-38. Vận tốc dịng chảy thực đo và tính tốn theo trục Tây -> Đơng (trục x) trung
bình độ sâu tại trạm sóng 2. ........................................................................................... 61
Hình 3-39. Vận tốc dịng chảy thực đo và tính tốn theo trục Nam -> Bắc (trục y) trung
bình độ sâu tại trạm sóng 2. ........................................................................................... 62
Hình 3-40. So sánh kết quả tính tốn và thực đo độ cao sóng có nghĩa tại trạm sóng 1
.......................................................................................................................................62
Hình 3-41. So sánh kết quả tính tốn và thực đo chu kỳ sóng đỉnh phổ sóng tại trạm sóng
1. ....................................................................................................................................63
Hình 3-42. Nồng độ bùn cát lơ lửng tính tốn và thực đo tại trạm 13 .......................... 63
Hình 3-43. Nồng độ bùn cát lơ lửng tính tốn và thực đo tại trạm 16 .......................... 64
Hình 3-44. Nồng độ bùn cát lơ lửng thực đo và tính tốn tại trạm 18 .......................... 64
Hình 3-45. So sánh kết quả mực nước tính tốn và mực nước thực đo tại trạm A .......65
Hình 3-46. Vận tốc dịng chảy thực đo và tính tốn theo trục Tây -> Đơng (trục x) trung
bình độ sâu tại trạm sóng B ........................................................................................... 65
Hình 3-47. Vận tốc dịng chảy thực đo và tính tốn theo trục Nam -> Bắc (trục y) trung

bình độ sâu tại trạm sóng B ........................................................................................... 66

Viện Kỹ thuật Biển

vii


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
Hình 3-48. Chiều cao sóng có nghĩa thực đo và tính tốn tại trạm sóng B ................... 66
Hình 3-49. Chu kỳ sóng thực đo và tính tốn tại trạm sóng B ......................................67
Hình 3-50. Hướng sóng thực đo và tính tốn tại trạm sóng B ......................................67
Hình 3-51. Vị trí kè nhà máy nhiệt điện Dun Hải ..................................................... 68
Hình 3-52. Cơng trình kè nhà máy nhiệt điện huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh ..........69
Hình 3-53. Diễn biến mực nước mùa lũ qua một số năm ở Chiang Saen (trên-Thuộc Thái
Lan) và Kratie (dưới- thuộc Campuchia) [14]............................................................... 73
Hình 3-54. Diễn biến mực nước mùa kiệt qua một số năm ở Chiang Saen (Trên-thuộc
Thái Lan) và Kratie (dưới – thuộc Campuchia) [14] .................................................... 74
Hình 3-55. Vị trí trích xuất kết quả so sánh ..................................................................76
Hình 3-56. Trường mực nước thời điểm đỉnh triều trong mùa GMĐB ........................ 78
Hình 3-57. Trường mực nước thời điểm chân triều trong mùa GMĐB ........................ 79
Hình 3-58. Biến đổi mực nước đỉnh triều tại các vị trí cách bờ 1Km, 10Km, 20Km,
30Km trên các mặt cắt trong mùa GMĐB.....................................................................80
Hình 3-59. Trường mực nước thời điểm đỉnh triều trong mùa GMTN......................... 80
Hình 3-60. Trường mực nước thời điểm chân triều trong GMTN ................................ 81
Hình 3-61. Biến đổi mực nước đỉnh triều tại các vị trí cách bờ 1Km, 10Km, 20Km,
30Km trên các mặt cắt trong mùa GMTN .....................................................................82
Hình 3-62. Trường mực nước trong bão cấp 12 ............................................................ 83
Hình 3-63. Biến đổi mực nước tại các vị trí cách bờ 1Km, 10Km, 20Km. 30Km trên các
mặt cắt trong bão cấp 12 ................................................................................................ 83

Hình 3-64. Vận tốc dịng chảy khi triều lên trong mùa GMĐB ....................................84
Hình 3-65. Vận tốc dịng chảy khi triều xuống trong mùa GMĐB ............................... 85
Hình 3-66. Vận tốc dịng chảy khi triều lên trong mùa GMTN ....................................85
Hình 3-67. Vận tốc dòng chảy khi triều xuống trong mùa GMTN ............................... 86
Viện Kỹ thuật Biển

viii


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
Hình 3-68. Trường dịng chảy khi triều lên khu vực ven biển xã Trường Long Hịa ...88
Hình 3-69. Phân chia dịng chảy khi có kè nhà máy nhiệt điện Dun Hải .................. 89
Hình 3-70. Phân chia dịng chảy khi chưa xây kè nhà máy nhiệt điện Duyên Hải .......89
Hình 3-71. Trường vận tốc dòng chảy khi triều lên trong mùa GMĐB khu vực xã Dân
Thành và Đơng Hải........................................................................................................90
Hình 3-72. Vận tốc dịng chảy khi triều lên trong mùa GMĐB ....................................92
Hình 3-73. Vận tốc dòng chảy khi triều lên trong mùa gió mùa Tây Nam ................... 93
Hình 3-74. Vận tốc dịng chảy khi triều xuống trong mùa GMĐB ............................... 94
Hình 3-75. Vận tốc dòng chảy khi triều xuống trong mùa GMTN ............................... 95
Hình 3-76. Vận tốc dịng chảy khi triều lên tại các vị trí cách bờ 1km trong mùa GMĐB
và mùa GMTN ...............................................................................................................96
Hình 3-77. Vận tốc dịng chảy khi triều lên tại các vị trí cách bờ 10km trong mùa GMĐB
và mùa GMTN ...............................................................................................................96
Hình 3-78. Vận tốc dịng chảy khi triều xuống tại các vị trí cách bờ 1km trong mùa
GMĐB và mùa GMTN ..................................................................................................97
Hình 3-79. Vận tốc dịng chảy khi triều xuống tại các vị trí cách bờ 10km trong mùa
GMĐB và mùa GMTN ..................................................................................................97
Hình 3-80. Trường dịng chảy trong bão cấp 12 ........................................................... 98
Hình 3-81. Vận tốc dịng chảy tại các mặt cắt trong bão cấp 12 ...................................99

Hình 3-82. Hoa dịng chảy trung bình độ sâu tại các vị trí cách bờ 1km ....................100
Hình 3-83. Hoa dịng chảy trung bình độ sâu tại các vị trí cách bờ 10km ..................100
Hình 3-84. Hoa dịng chảy trung bình độ sâu tại các vị trí cách bờ 20km ..................101
Hình 3-85. Hoa dịng chảy trung bình độ sâu tại các vị trí cách bờ 30km ..................102
Hình 3-86. Dịng chảy dư do gió vào tháng 1 .............................................................102
Hình 3-87. Dịng chảy dư do gió vào tháng 2 .............................................................103
Viện Kỹ thuật Biển

ix


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
Hình 3-88. Dịng chảy dư do gió vào tháng 3 .............................................................103
Hình 3-89. Dịng chảy dư do gió vào tháng 4 .............................................................104
Hình 3-90. Dịng chảy dư do gió vào tháng 5 .............................................................104
Hình 3-91. Dịng chảy dư do gió vào tháng 6 .............................................................105
Hình 3-92. Dịng chảy dư do gió vào tháng 7 .............................................................105
Hình 3-93. Dịng chảy dư do gió vào tháng 8 .............................................................106
Hình 3-94. Dịng chảy dư do gió vào tháng 9 .............................................................106
Hình 3-95. Dịng chảy dư do gió vào tháng 10 ...........................................................107
Hình 3-96. Dịng chảy dư do gió vào tháng 11 ...........................................................107
Hình 3-97. Dịng chảy dư do gió vào tháng 12 ...........................................................108
Hình 3-98. Trường sóng trên vùng nghiên cứu trong mùa GMĐB .............................110
Hình 3-99. Trường sóng trên vùng nghiên cứu trong mùa GMTN .............................111
Hình 3-100. Chiều cao sóng tại các vị trí trích xuất kết quả trong mùa GMĐB .........111
Hình 3-101. Chiều cao sóng tại các vị trí trích xuất kết quả trong mùa GMTN .........112
Hình 3-102. Trường sóng trên vùng nghiên cứu trong bão cấp 12 .............................112
Hình 3-103. Chiều cao sóng trong bão cấp 12 tại các vị trí trích xuất kết quả ...........113
Hình 3-104. Trường sóng trên khu vực ven biển xã Hiệp Thạnh và Mỹ Long Nam trong

mùa GMĐB .................................................................................................................114
Hình 3-105. Trường sóng trên khu vực ven biển xã Hiệp Thạnh mà Mỹ Long Nam trong
mùa GMTN..................................................................................................................114
Hình 3-106. Trường sóng trong mùa GMĐB khu vực ven biển xã Trường Long Hịa
.....................................................................................................................................115
Hình 3-107. Trường sóng trong mùa GMTN khu vực ven biển xã Trường Long Hòa
.....................................................................................................................................116

Viện Kỹ thuật Biển

x


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
Hình 3-108. Chiều cao sóng khu vực ven biển xã Dân Thành và xã Đơng Hải trong mùa
GMĐB .........................................................................................................................117
Hình 3-109. Chiều cao sóng khu vực ven biển xã Daanh Thành và xã Đơng Hải trong
mùa GMTN..................................................................................................................117
Hình 3-110. Bề dày lớp bồi/xói sau một năm trên vùng ven biển Trà Vinh ...............119
Hình 3-111. Đường quá trình biến đổi bùn cát đáy tại điểm A và B trên VNC ..........120
Hình 3-112. Trường mực nước thời điểm đỉnh triều trong mùa GMĐB-KB NBD 2030
.....................................................................................................................................122
Hình 3-113. Trường mực nước thời điểm đỉnh triều trong mùa GMTN-KB NBD 2030
.....................................................................................................................................123
Hình 3-114. Trường mực nước thời điểm đỉnh triều trong mùa GMĐB-KB NBD 2050
.....................................................................................................................................123
Hình 3-115. Trường mực nước thời điểm đỉnh triều trong mùa GMTN-KB NBD 2050
.....................................................................................................................................124
Hình 3-116. Biến đổi mực nước đỉnh triều trong mùa GMĐB – KB NBD 2030 .......124

Hình 3-117. Biến đổi mực nước đỉnh triều trong mùa GMĐB –KB NBD2050 .........125
Hình 3-118. Biến đổi mực nước đỉnh triều trong mùa GMTN – KB NBD 2030 .......125
Hình 3-119. Biến đổi mực nước đỉnh triều trong mùa GMTN- KB NBD 2050 .........125
Hình 3-120. Trường mực nước trong bão cấp 12 – KB NBD 2030 ............................126
Hình 3-121. Trường mực nước trong bão cấp 12 – KB NBD 2050 ............................126
Hình 3-122. Biến đổi mực nước trong bão cấp 12 tại dải ven biển cách bờ 1km .......127
Hình 3-123. Biến đổi mực nước trong bão cấp 12 tại dải ven biển cách bờ 10km .....127
Hình 3-124. Biến đổi mực nước trong bão cấp 12 tại dải ven biển cách bờ 20km .....127
Hình 3-125. Biến đổi mực nước trong bão cấp 12 tại dải ven biển cách bờ 20km .....128

Viện Kỹ thuật Biển

xi


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
Hình 3-126. Trường vận tốc dịng chảy khi triều lên trong mùa GMĐB-KB NBD 2030
.....................................................................................................................................129
Hình 3-127. Trường vận tốc dịng chảy khi triều xuống trong mùa GMĐB –KB NBD
2030 .............................................................................................................................130
Hình 3-128. Trường vận tốc dòng chảy khi triều lên trong mùa GMTN – KB NBD 2030
.....................................................................................................................................130
Hình 3-129. Trường vận tốc dòng chảy khi triều xuống trong mùa GMTN – KB NBD
2030 .............................................................................................................................131
Hình 3-130. Trường vận tốc dịng chảy khi triều lên trong mùa GMĐB- KB NBD 2050
.....................................................................................................................................131
Hình 3-131. Trường vận tốc dòng chảy khi triều xuống trong mùa GMĐB – KB NBD
2050 .............................................................................................................................132
Hình 3-132. Trường vận tốc dịng chảy khi triều lên trong mùa GMTN – KB NBD 2050

.....................................................................................................................................132
Hình 3-133. Trường vận tốc dòng chảy khi triều xuống trong mùa GMTN – KB NBD
2050 .............................................................................................................................133
Hình 3-134. Vận tốc dịng chảy trên VNC khi triều lên trong mùa GMĐB – KB NBD
2030 .............................................................................................................................136
Hình 3-135. Vận tốc dịng chảy trên VNC khi triều xuống trong mùa GMTN – KB NBD
2030 .............................................................................................................................137
Hình 3-136. Vận tốc dòng chảy trên VNC khi triều lên trong mùa GMĐB – KB NBD
2050 .............................................................................................................................137
Hình 3-137. Vận tốc dịng chảy trên VNC khi triều xuống trong mùa GMTN – KB NBD
2050 .............................................................................................................................138
Hình 3-138. Vận tốc dịng chảy khu vực cách bờ 1km trong mùa GMĐB khi triều lên
ứng với các kịch bản ....................................................................................................138

Viện Kỹ thuật Biển

xii


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
Hình 3-139. Vận tốc dịng chảy khu vực cách bờ 10km trong mùa GMĐB khi triều lên
ứng với các kịch bản ....................................................................................................139
Hình 3-140. Vận tốc dịng chảy khu vực cách bờ 20km trong mùa GMĐB khi triều lên
ứng với các kịch bản ....................................................................................................139
Hình 3-141. Vận tốc dịng chảy khu vực cách bờ 30km trong mùa GMĐB khi triều lên
ứng với các kịch bản ....................................................................................................140
Hình 3-142. Vận tốc dịng chảy khu vực cách bờ 1km trong mùa GMTN khi triều xuống
ứng với các kịch bản ....................................................................................................140
Hình 3-143. Vận tốc dịng chảy khu vực cách bờ 10km trong mùa GMTN khi triều

xuống ứng với các kịch bản .........................................................................................141
Hình 3-144. Vận tốc dịng chảy khu vực cách bờ 20km trong mùa GMTN khi triều
xuống ứng với các kịch bản .........................................................................................141
Hình 3-145. Vận tốc dòng chảy khu vực cách bờ 30km trong mùa GMTN khi triều
xuống ứng với các kịch bản .........................................................................................142
Hình 3-146. Trường vận tốc trong bão cấp 12 – KB NBD 2030 ................................143
Hình 3-147. Trường vận tốc trong bão cấp 12 – KB NBD 2050 ................................143
Hình 3-148. So sánh vận tốc dịng chảy vùng cách bờ 1km trong bão cấp 12 của các kịch
bản NBD ......................................................................................................................144
Hình 3-149. So sánh vận tốc dịng chảy vùng cách bờ 10km trong bão cấp 12 của các
kịch bản NBD ..............................................................................................................144
Hình 3-150. So sánh vận tốc dịng chảy vùng cách bờ 20km trong bão cấp 12 của các
kịch bản NBD ..............................................................................................................145
Hình 3-151. So sánh vận tốc dịng chảy vùng cách bờ 30km trong bão cấp 12 của các
kịch bản NBD ..............................................................................................................145
Hình 3-152. Trường sóng trong mùa GMĐB – KB NBD 2030 ..................................147
Hình 3-153. Trường sóng trong mùa GMĐB – KB NBD 2050 ..................................147

Viện Kỹ thuật Biển

xiii


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
Hình 3-154. Trường sóng trong mùa GMTN – KB NBD 2030 ..................................148
Hình 3-155. Trường sóng trong mùa GMTN – KB NBD 2050 ..................................148
Hình 3-156. Chiều cao sóng khu vực ven biển cách bờ 1km trong mùa GMĐB ứng với
các kịch bản .................................................................................................................150
Hình 3-157. Chiều cao sóng khu vực ven biển cách bờ 1km trong mùa GMTN ứng với

các kịch bản .................................................................................................................151
Hình 3-158. Chiều cao sóng khu vực ven biển cách bờ 10km trong mùa GMĐB ứng với
các kịch bản .................................................................................................................151
Hình 3-159. Chiều cao sóng khu vực ven biển cách bờ 10km trong mùa GMTN ứng với
các kịch bản .................................................................................................................152
Hình 3-160. Chiều cao sóng khu vực ven biển cách bờ 20km trong mùa GMĐB ứng với
các kịch bản .................................................................................................................152
Hình 3-161. Chiều cao sóng khu vực ven biển cách bờ 20km trong mùa GMTN ứng với
các kịch bản .................................................................................................................153
Hình 3-162. Chiều cao sóng khu vực ven biển cách bờ 30km trong mùa GMĐB ứng với
các kịch bản .................................................................................................................153
Hình 3-163. Chiều cao sóng khu vực ven biển cách bờ 30km trong mùa GMTN ứng với
các kịch bản .................................................................................................................154
Hình 3-164. Chiều cao sóng khu vực cách bờ 1km trong bão cấp 12 ứng với các kịch
bản NBD ......................................................................................................................154
Hình 3-165. Chiều cao sóng khu vực cách bờ 10km trong bão cấp 12 ứng với các kịch
bản NBD ......................................................................................................................155
Hình 3-166. Chiều cao sóng khu vực cách bờ 20km trong bão cấp 12 ứng với các kịch
bản NBD ......................................................................................................................155
Hình 3-167. Chiều cao sóng khu vực cách bờ 30km trong bão cấp 12 ứng với các kịch
bản NBD ......................................................................................................................156

Viện Kỹ thuật Biển

xiv


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
Hình 3-168. Bề dày lớp bồi/xói sau một năm trên VNC-KB NBD 2030 ...................157

Hình 3-169. Bề dày lớp bồi/xói sau 1 năm trên VNC – KB NBD 2050 .....................158
Hình 3-170. So sánh lượng bồi xói sau 1 năm giữa các kịch bản tại các vị trí cách bờ
1km ..............................................................................................................................158
Hình 3-171. So sánh lượng bồi xói sau 1 năm giữa các kịch bản tại các vị trí cách bờ
10km ............................................................................................................................159
Hình 3-172. So sánh lượng bồi xói sau 1 năm giữa các kịch bản tại các vị trí cách bờ
20km ............................................................................................................................159
Hình 3-173. So sánh lượng bồi xói sau 1 năm giữa các kịch bản tại các vị trí cách bờ
30km ............................................................................................................................160

Viện Kỹ thuật Biển

xv


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050

CHƯƠNG 1

ĐẶT VẤN ĐỀ

SỰ CẦN THIẾT THỰC HIỆN CHUYÊN ĐỀ

1.1

Hàng năm, các tỉnh ven biển thường chịu tác động trực tiếp từ thiên tai như lũ, bão,
áp thấp nhiệt đới (ATNĐ), gây thiệt hại rất lớn về người và tài sản. Lũ, bão, ATNĐ
thường kéo theo sóng to, nước dâng làm nhiều người chết, gây xói lở hoặc bồi lấp bờ
sông, cửa sông, bờ biển, ảnh hưởng rất lớn đến đời sống, KTXH của nhân dân các tỉnh

ven biển trong đó có Trà Vinh.
Bờ biển tỉnh Trà Vinh đối diện trực tiếp với Biển Đông và chịu tác động trực tiếp,
mãnh liệt quá trình biến đổi thủy động lực của Biển Đơng và dịng chảy thượng nguồn
sơng MêKơng. Trong những năm qua, Đảng, Chính phủ và các địa phương đã có các
chính sách ưu tiên đầu tư vốn nhân lực, vật lực,… để thúc đẩy tốc độ phát triển kinh tế
cho các vùng sâu vùng xa, vùng ven biển và hải đảo. Tuy nhiên, do các yếu tố thủy thạch
động lực vùng ven biển có thay đổi làm cho vấn đề xói lở bờ cửa sơng ven biển diễn
biến phức tạp đã gây nên những tổn thất nặng nề, là mối đe doạ nghiêm trọng đến tính
mạng và tài sản của nhà nước và nhân dân, ảnh hưởng đến quy hoạch phát triển dân
sinh, kinh tế, xã hội, môi trường bền vững các địa phương trong tỉnh.
Mặt khác, Bờ biển tỉnh Trà Vinh diễn biến phức tạp, nhiều khu vực bị xói lở với
tốc độ nhanh trong thời gian qua. Đặc biệt là các khu vực: xã Hiệp Thạnh, Trường Long
Hòa và Dân Thành. Hậu quả là:
-

Hàng trăm héc ta đất canh tác ven biển bị mất.

-

Nhiều khu vực rừng phịng hộ ven biển bị xói mịn và làm suy giảm tác dụng
bảo vệ.

-

Một số bãi biển có lợi thế để phát triển du lịch dịch vụ đang bị sóng và dịng
chảy gây xói lở nghiêm trọng có nguy cơ làm thiệt hại khơng chỉ cơ sở hạ tầng
mà cịn ảnh hưởng đến chủ trương phát triển kinh tế của tỉnh Trà Vinh tại các
khu vực này.

-

Một số cơng trình đã và đang triển khai xây dựng chống sạt lở bờ biển đã phát

Viện Kỹ thuật Biển

1


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
huy tác dụng song chưa thân thiện với môi trường và kinh phí thường rất lớn
trong khi nguồn lực của tỉnh đang có hạn.
Từ năm 1961 đến nay có 18 cơn áp thấp nhiệt đới và bão đổ bộ vào vùng biển từ
Bình Thuận đến Cà Mau. Trong đó tỉnh Trà Vinh cũng chịu ảnh hưởng với các mức độ
khác nhau. Tốc độ gió lớn, sóng và nước dâng làm ngập lụt nhiều vùng ven biển, nhiều
đoạn bờ biển bị thay đổi chỉ trong thời gian ngắn, có đoạn bị bờ biển bị lấn sâu vào đến
100 m. Điển hình:
+ Bão Linda: hay còn gọi là bão số
5, xảy ra vào tháng 11/1997, đây là một
cơn bão xuất hiện khá muộn ngay trên
Biển Đông, đã đổ bộ một cách rất mau lẹ
và tàn khốc vào một phần nhỏ của Bình
Thuận tới Cà Mau ở phía nam nước ta,
một khu vực cả trăm năm qua khơng có
bão. Cơn bão này đã làm chết và mất tích
trên 3.000 người, phá hủy hơn 3.500 tàu thuyền đánh cá, tổng thiệt hại ước tính lên tới
7.000 tỷ đồng. Quá trình khắc phục thiệt hại do bão này gây ra đối với nghề cá ở phía
nam đã kéo dài trong nhiều năm.
+ Bão Durian: là một siêu bão vào
Biển Đông ngày 01/12/2006 đã làm 50

người chết, 55 người mất tích và làm bị
thương 409 người tại 12 tỉnh thành mà nó
đi qua. Ngồi ra, bão cũng đã làm sập,
đổ và tốc mái hơn 119.300 căn nhà, làm
chìm 888 tàu, thuyền (Bình Thuận chiếm
tới 820 thuyền). Trong số 12 tỉnh thành
bị ảnh hưởng của bão, Bà Rịa Vũng Tàu
vẫn là địa phương bị thiệt hại nhiều nhất về người với 28 người chết, 16 người mất tích
và 173 người bị thương. Tiếp đến là Bến Tre với 17 người chết, 1 người mất tích, 162
người bị thương (60 người thương nặng).
Viện Kỹ thuật Biển

2


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
Hơn nữa, vấn đề cấp bách cần đặt ra để bảo vệ tính mạng người dân, tài sản và
cơ sở hạ tầng, góp phần phát triển KTXH và bảo vệ môi trường tại khu vực huyện Duyên
Hải và thị xã Duyên Hải nói riêng và tỉnh Trà Vinh nói chung, đặc biệt là cơ sở khoa
học để xác định vùng an toàn khi đầu tư và xây dựng cơ sở hạ tầng, xác định cao trình
xây dựng tránh ngập, giảm năng lượng sóng đánh trực tiếp vào bờ khi xẩy ra bão lớn
trong tương lai là điều hết sức có ý nghĩa, cần phải có một nghiên cứu thấu đáo, đủ cơ
sở khoa học để giải thích và đánh giá đúng nguyên nhân và cơ chế xói lở cũng như bồi
lắng bờ biển cửa sơng KVNC, từ đó nghiên cứu đề ra các giải pháp cơng trình, phi cơng
trình phù hợp đáp ứng được yêu cầu đặt ra.
Từ các liệt kê, phân tích các cơng trình trong và ngồi nước và thực tế tại Trà
Vinh chúng ta thấy rằng mặc dù là tỉnh ven biển nhưng cho đến thời điểm hiện nay vẫn
chưa xây dựng tập bản đồ thủy động lực vùng biển tỉnh Trà Vinh phục vụ cho các ngành,
lĩnh vực quan trọng như: Xây dựng, giao thông, nông nghiệp, thủy lợi, tài ngun & mơi

trường, phịng chống thiên tai, cứu hộ cứu nạn,…
Trong bối cảnh BĐKH-NBD các tác động ảnh hưởng của nó ngày càng rõ nét.
Tỉnh Trà Vinh đã có nhiều chương trình, hành động để ứng phó với biến đổi khí hậu, do
đó việc triển khai thực hiện đề tài “Xây dựng bản đồ (Atlas) hiện trạng và dự báo thủy
động lực vùng biển và bờ biển (từ 0 – 30m nước) tỉnh Trà Vinh đến 2050” nói chung
và thực hiện chuyên đề Nghiên cứu ứng dụng mơ hình tốn để mơ phỏng xác định các
đặc trưng thủy thạch động lực: mực nước, dịng chảy, sóng, nước dâng trên khu vực
nghiên cứu là rất cấp thiết và có ý nghĩa to lớn.

1.2

MỤC TIÊU CỦA CHUYÊN ĐỀ

- Nghiên cứu mơ phỏng trên mơ hình tốn xác định các đặc trưng: Mực nước,
dịng chảy, sóng, nước dâng KVNC cho các trường hợp (Hiện trạng, 2030, 2050).
- Lập và xây dựng bản đồ Atlas từ kết quả mô phỏng trên mơ hình các yếu tố
thủy động lực vùng biển Trà Vinh

1.3

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Các phương pháp để phân tích nghiên cứu mơ phỏng trên mơ hình tốn xác định
các đặc trưng thủy thạch động lực vùng bờ biển tỉnh Trà Vinh bao gồm:
Viện Kỹ thuật Biển

3


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng

khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
•

Thu thập các dữ liệu đo đạc về khí tượng thủy hải văn, hàm lượng bùn cát, đồng
thời dựa vào các kết quả của các nghiên cứu trước đây về vận chuyển bùn cát, diễn
biến bồi xói ở thế giới nói chung và vùng ven biển đồng bằng sơng Cửu Long nói
riêng để từ đó sơ bộ xác định các yếu tố ảnh hưởng đến diễn biến bồi xói vùng
nghiên cứu

•

Việc lựa chọn và sử dụng phần mềm phù hợp với mục đích nghiên cứu khơng
những đảm bảo chất lượng kết quả mô phỏng về chế độ thủy động lực học, sóng,
vận chuyển bùn cát mà có thể giúp bài tốn được giải quyết dễ dàng và nhanh chóng
hơn.

•

Việc kết hợp cả 3 mơ đun thủy động lực, sóng và vận chuyển bùn cát để đánh giá
diễn biến bồi xói trên vùng nghiên cứu (VNC) sẽ cho kết quả đáng tin cậy vì đã
đưa đầy đủ các yếu tố gây nên tác động tới quá trình vận chuyển bùn cát. Từ đó có
thể xác định rõ được những nguyên nhân nào chính, những nguyên nhân nào phụ
ảnh hưởng tới vùng nghiên cứu.

Viện Kỹ thuật Biển

4


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng

khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050

1.4

LỰA CHỌN PHẦN MỀM TÍNH TỐN MƠ PHỎNG

Trong những thập kỷ gần đây, khoa học mơ hình tốn phục vụ nghiên cứu động
lực học cửa sông ven biển và đại dương đã có những bước phát triển vượt bậc cả trên
phương diện lý thuyết toán học về các hệ phương trình cơ bản mơ tả các q trình động
lực học cũng như lý thuyết rời rạc hóa các hệ phương trình cơ bản.
Có rất nhiều các mơ hình đã được phát triển, tuy nhiên phổ biến và được sử dụng
rộng rãi nhất phải kể đến bộ mơ hình MIKE của DHI Water & Environment, Đan Mạch
với các module như MIKE 21 HD, AD, ST, MT, SW, BW,... sử dụng để mơ phỏng các
q trình thủy động lực học 2-D, sự vận chuyển và khuếch tán của các chất hòa tan và
lơ lửng, bùn cát; sự lan truyền của sóng biển, tính tốn sa bồi ở vùng cửa sơng và ven
biển. Ngồi ra, bộ hình này cịn bao gồm các module MIKE 3 HD, MT..., cho phép tính
tốn dịng chảy và bùn theo không gian 3 chiều. Đặc biệt, trong các phiên bản gần đây
các module kể trên đã được cải tiến từ sử dụng lưới chữ nhật thông thường sang sử dụng
lưới phi cấu trúc linh động dựa trên phương pháp thể tích hữu hạn, rất thích hợp với
vùng cửa sông ven biển như ở vùng ven biển đồng bằng sơng Cửu Long.
Ngồi ra, cũng phải kể đến một số mơ hình thơng dụng khác như Delft3D - bộ
phần mềm 2D/3D mơ hình hố thuỷ lực, lan truyền chất, sóng, vận chuyển bùn cát, biến
đổi đáy của WL | Delft Hydraulics, Hà Lan, sử dụng hệ lưới cong trực giao. Một trong
những phần mềm thương mại khác là bộ phần mềm SMS 2D/3D của Aquaveo, Mỹ.
SMS cũng là tập hợp nhiều module mơ hình hố thuỷ lực, lan truyền chất, sóng, vận
chuyển bùn cát, biến đổi đáy sử dụng cả lưới phi cấu trúc dựa trên phương pháp phần tử
hữu hạn, cả lưới cấu trúc theo phương pháp sai phân hữu hạn.

1.4.1 Mơ hình tính sóng
▪

Mơ hình RCPWAVE
Đây là mơ hình tính sóng vùng ven bờ, tính đến các hiệu ứng biến dạng, khúc xạ

và nội nhiễu xạ bỏ qua thành phần phản xạ. Hiệu ứng nội nhiễu xạ sẽ làm thay đổi hàm
pha sóng do gradient đáng kể của độ cao sóng và độ cong của tia sóng. Phương pháp
RCPWAVE có nhược điểm lớn nhất là cho các kết quả tính sóng khơng được chính xác
khi các tia sóng cắt nhau phía sau các vật cản như đảo, đê chắn sóng, hoặc ngay tại các

Viện Kỹ thuật Biển

5


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
vị trí sát cơng trình. Do sử dụng phương trình truyền sóng trên vùng có độ dốc thoải
dạng parabolic, hướng truyền sóng cũng khơng được q khác so với hướng thịnh hạnh,
có nghĩa là hướng truyền sóng khơng được q chéo góc với đường bờ biển.[3]
▪

Mơ hình WAVEWATCH III
WAVEWATCH III là mơ hình sóng thế hệ thứ ba phát triển và cung cấp miễn phí

bởi NOAA/NCEP. Mơ hình được xây dựng dựa trên lý thuyết của mơ hình WAM.
WAVEWATCH III được phát triển dựa trên phương trình cân bằng mật độ phổ sóng
hoạt động với pha ngẫu nhiên cho phổ số sóng-hướng sóng.[3]
▪

Mơ hình STWAVE

STWAVE là mơ hình tính lan truyền sóng từ vùng nước sâu vào vùng ven bờ trên

cơ sở phương trình lan truyền sóng dạng elliptic đối với đáy thoải. Các tính tốn được
thực hiện với các thành phần phổ sóng theo các hướng từ π/2 đến - π/2 (phổ lan truyền
½ vịng trịn). Trường sóng được coi là ổn định và tính đến q trình trao đổi năng lượng
từ gió cho sóng trong khi truyền cũng như tương tác giữa sóng và dịng chảy.
Từ kinh nghiệm cho thấy mơ hình STWAVE cho các quả tính sóng nhỏ hơn so với
trường sóng thực tế trong các hình thế trường sóng lừng có phổ rất hẹp. Tuy vậy mơ
hình STWAVE hiện đang được sử dụng rất rộng rãi trong tính tốn động lực các vùng
cửa sơng, lạch triều và tính vận chuyển trầm tích, biến động bờ biển vì mơ hình này có
ưu điểm là tính được tương tác giữa sóng với dịng chảy và trường sóng được mơ phỏng
dưới dạng phổ.[3]
▪

Mơ hình SWAN
SWAN (Simulating Waves Nearshore) được phát triển bởi Đại học TUDelft, Hà

Lan. Đây là mô hình tính tốn sóng thế hệ ba, tính tốn phổ sóng hai chiều bằng cách
giải phương trình cân bằng tác động sóng (trong trường hợp khơng có dịng chảy có thể
dùng phương trình cân bằng năng lượng sóng) có tính tới sự lan truyền sóng từ vùng
nước sâu vào vùng nước nông ven bờ, đồng thời trao đổi năng lượng với gió thơng qua
hàm nguồn cùng với sự tiêu tán năng lượng sóng

Viện Kỹ thuật Biển

6


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050

Mơ hình SWAN cho phép tính tốn các đặc trưng sóng vùng gần bờ, trong các hồ
và vùng cửa sơng từ các điều kiện của gió, điều kiện đáy và dịng chảy. SWAN là một
trong những mơ hình tốt nhất về mơ phỏng sóng lan truyền trong vùng gần bờ. Tuy
nhiên, nó phải kết hợp với các mơ hình khác mới có thể mơ phỏng được q trình vận
chuyển bùn cát hay biến đổi hình thái.[3]
▪

Mơ hình MIKE21 SW
MIKE21 SW (Spectral Wave) cũng là mơ hình tính sóng thế hệ thứ ba phát triển

bởi DHI Water & Environment, mô phỏng q trình phát triển, suy giảm, và lan truyền
sóng do gió sinh ra và sóng cồn ở vùng biển nước sâu, đới lan truyền cũng như vùng bãi
nơng.
Mơ hình MIKE21 SW có thể áp dụng để mơ phỏng sóng bao gồm các q trình
vật lý như: (i) Sóng được phát triển bởi hoạt động của gió; (ii) Tương tác sóng-sóng phi
tuyến tính; (iii) Tiêu tán năng lượng sóng do hiệu ứng sóng bạc đầu; (iv) Tiêu tán năng
lượng sóng do ma sát đáy; (v) Tiêu tán năng lượng sóng do sóng vỡ; (vi) Khúc xạ sóng
và hiệu ứng nước nơng do sự thay đổi độ sâu; (vii) Tương tác sóng dòng chảy; và (viii)
Ảnh hưởng của sự thay đổi độ sâu và q trình ngập/khơ theo thời gian.[3]
▪

Mơ hình MIKE 21 BW
MIKE 21 BW (Boussinesq Wave) là mơ hình được sử dụng chủ yếu trong việc

nghiên cứu động lực sóng trong các cảng biển hay bến tàu và với phạm vi nhỏ, được
phát triển bởi DHI Water & Environment. Mô hình có thể mơ phỏng trường sóng với
hầu hết các hiện tượng xảy ra ở vùng nước nông, trong cảng biển và bến tàu như hiệu
ứng nước nông, khúc xạ, nhiễu xạ, và phản xạ của sóng khơng đều dài và ngắn có biên
độ giới hạn, lan truyền qua vùng địa hình phức tạp, và các hiện tượng như nhóm sóng,
cận cộng hưởng tương tác ba sóng (triad interaction)….

MIKE 21 BW được phát triển với mục đích chính là sử dụng cho các cảng và bến
tàu, tuy nhiên vẫn có thể áp dụng cho các vùng vịnh nhỏ và có địa hình phức tạp. Mơ
hình này khơng áp dụng cho các vùng biên mở.[3]

Viện Kỹ thuật Biển

7


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050

1.4.2 Mơ hình tính dịng chảy và vận chuyển bùn cát
▪

MIKE21 HD FM
Mơ hình động lực dịng chảy MIKE 21 HD FM (Hydrodynamic Flexible Mesh)

phát triển bởi DHI Water & Environment, được xây dựng dựa trên hệ phương trình nước
nơng – phương trình Reynolds cho chất lỏng khơng nén được, được dẫn xuất từ hệ
phương trình Navier-Stokes bằng việc trung bình hóa theo phương đứng. Hệ phương
trình cơ bản của mơ hình bao gồm phương trình liên tục, mơ men, vận chuyển nhiệt,
muối, và chất (đại lượng) vô hướng. Hệ phương trình sử dụng được viết cả cho hệ tọa
độ Descartes (cho các ứng dụng phạm vi nhỏ và vừa) và hệ tọa độ cầu (cho các ứng
dụng phạm vi lớn, tồn cầu hay lục địa).
Phương pháp sai phân khơng gian sử dụng trong xây dựng mơ hình là phương pháp
thể tích hữu hạn trung tâm. Mơ hình sử dụng hệ lưới phi cấu trúc linh động với các phần
tử tam giác và tứ giác. Phương pháp xấp xỉ Riemann được sử dụng trong phép sai phân
thông lượng tải, nhờ đó mà mơ hình có thể mơ phỏng các hiện tượng/q trình gián
đoạn. Mơ hình sử dụng phương pháp hiện cho phép sai phân theo thời gian.

MIKE21 HD có thể áp dụng cho rất nhiều quá trình thủy lực và các quá trình vật lý
liên quan, bao gồm thủy triều, dịng chảy do sóng và do gió, nước dâng do bão và sóng
lũ. Tuy nhiên, số liệu đầu vào của mơ hình khá phức tạp
▪

Mơ hình MIKE 21 ST FM
MIKE 21 ST FM (Sand Transport) là module chuyên về tính vận chuyển cát do

dòng chảy hay tổ hợp dòng chảy và sóng. Từ vận chuyển cát, mơ hình này sẽ tính tốn
sự biến đổi địa hình lịng dẫn cho các thời đoạn tính tốn khác nhau. Đầu ra của mơ hình
MIKE21 HD (và MIKE 21 SW nếu cần) là đầu vào của MIKE 21 ST. Đồng thời, các
thay đổi trong địa hình lịng dẫn có thể được cập nhật để tính các yếu tố thủy động lực
trong mơ hình tích hợp MIKE 21 coupled Model FM. [3]
Mơ hình được xây dựng thơng qua việc giải hệ phương trình cơ bản theo
phương pháp thể tích hữu hạn theo khơng gian trên lưới phi cấu trúc và phương pháp
tích phân trên sơ đồ hiện Euler theo thời gian. Mơ hình có thể cho phép bổ sung thành
phần dòng chảy vòng là dòng chảy thứ cấp phát sinh trên các đoạn lòng dẫn có dạng uốn
Viện Kỹ thuật Biển

8


Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
cong vào dịng chảy tổng cộng để tính vận chuyển cát và bồi xói. Mơ hình bao gồm các
lý thuyết tính vận chuyển bùn cát bán kinh nghiệm sau: Engelund and Hansen, Van Rijn,
Engelund and Fredsoe, Meyer-Peter and Muller.[3]
▪

Mơ hình MIKE 21 MT FM

MIKE 21 MT FM (Mud Transport Flexible Mesh) là mơ hình mơ phỏng các q

trình xói, vận chuyển và bồi lắng của bùn và/hoặc bùn và cát mịn hỗn hợp dưới tác động
của sóng và dịng chảy. Đầu ra của mơ hình MIKE21 HD (và MIKE 21 SW nếu cần) là
đầu vào của MIKE 21 ST. Mô hình bao gồm các q trình vật lý sau:
- Tính tốn vận chuyển bùn có nhiều thành phần (tối đa là 8);
- Tính tốn bồi xói cho đáy cấu tạo nhiều lớp (tối đa 12 lớp);
- Ảnh hưởng của tương tác sóng – dịng chảy;
- Tính đến hiệu ứng kết bông, keo tụ;
- Sự cản trở lắng đọng bùn cát;
- Vận chuyển một phần của cát mịn;
- Trượt;
- Sự đan kết các lớp bùn cát;
- Mơ hình hình thái đơn giản.
Mơ hình được xây dựng thơng qua việc giải hệ phương trình cơ bản theo phương
pháp thể tích hữu hạn theo không gian trên lưới phi cấu trúc và phương pháp tích phân
trên sơ đồ hiện Euler theo thời gian. [3]
Mơ hình có thể được áp dụng cho các vấn đề sau:
- Nghiên cứu vận chuyển của cát mịn, bùn cát dính, hoặc hỗn hợp cát mịn/bùn ở
vùng cửa sơng và ven biển;
- Bồi lắng tại các cảng, bến tàu, sông, kênh, hồ chứa;
- Nghiên cứu liên quan đến công tác nạo vét.
▪

DELFT3D-FLOW

Viện Kỹ thuật Biển

9

Đề tài NCKH: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng thủy thạch động lực, sóng, nước dâng
khu vực Trà Vinh cho trường hợp hiện trạng và kịch bản BĐKH 2030, 2050
Delft3D-FLOW là mơ hình thủy động lực dịng chảy đa chiều (2D hoặc 3D) được
phát triển bởi WL | Delft Hydraulics, Hà Lan, được sử dụng để tính dịng chảy và vận
chuyển chất gây ra bởi triều và các điều kiện khí tượng trên hệ lưới cong trực giao.
Mơ hình có thể được áp dụng cho các bài tốn sau:
- Xâm nhập mặn
- Chế độ dịng chảy trong sơng
- Dịng chảy do triều và dịng chảy do gió, như là nước biển dâng do bão
- Dịng chảy do sóng
- Phân tầng nhiệt trong hồ, biển, và hồ chứa
▪

DELFT3D-SED
DELFT3D-SED là mô hình tính vận chuyển bùn cát dính và bùn cát khơng dính,

sử dụng hệ lưới cong trực giao, có thể kết hợp với các module khác như DELFT3DFLOW và DELFT3D-WAVE để mơ phỏng diễn biến hình thái sơng, cửa sơng, và bờ
biển.
Có thể ứng dụng cho các bài tốn sau:
- Ảnh hưởng của công tác nạo vét đến môi trường;
- Lắng đọng và lơ lửng hóa chung của bùn cát;
- Vận chuyển cát

1.4.3 Đề xuất mơ hình cần dùng
Các q trình sóng, dịng chảy, vận chuyển bùn cát, bồi/ xói và cân bằng vật chất
tại vùng nghiên cứu (VNC) và lân cận nói riêng thay đổi liên tục vì chúng phụ thuộc vào
nhiều cơ chế biến động mạnh theo thời gian và khơng gian.
Theo chúng tơi, mơ hình tốn cần chọn nhằm thực hiện chun đề này phải có đủ
cơng cụ, tính năng và chức năng để giải quyết được các bài toán và vấn đề đặt ra ở trên,

đặc biệt là các vấn đề liên quan đến biên mềm và biên di động trên vùng BVB-CS. Mô

Viện Kỹ thuật Biển

10