Đánh giá đặc trưng trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông ven biển hải phòng

Đánh giá hiện trạng trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng: phân bố TTLL Trầm tích lơ lửng theo thời gian, đặc điểm TTLL khu vực các sông Hải Phòng, đặc điểm TTLL khu vực

Đánh giá đặc trưng trầm tích lơ lửng khu vực

cửa sông ven biển Hải Phòng

Trần Anh Tú

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Hải dương học; Mã số: 60 44 97

Người hướng dẫn: GS TS Đinh Văn Ưu

Năm bảo vệ: 2012

Abstract: Tổng quan vấn đề nghiên cứu và điều kiện tự nhiên khu vực Hải

Phòng Nghiên cứu tài liệu và phương pháp qua địa hình, khí tượng, thủy hải văn, trầm tích lơ lửng, mô hình thủy động lực, mô hình lan truyền trầm tích lơ lửng Đánh giá hiện trạng trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng: phân bố TTLL (Trầm tích lơ lửng) theo thời gian, đặc điểm TTLL khu vực các sông Hải Phòng, đặc điểm TTLL khu vực xa bờ Hải Phòng Mô phỏng trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông ven biển Hải

Phòng bằng mô hình delft3d

Keywords: Hải dương học; Trầm tích; Cửa sông ven biển; Hải Phòng

Content

Các hiện tượng sa bồi luồng cảng, cửa sông, xói lở-bồi tụ bờ biển, độ đục trong nước gia tăng làm ảnh hưởng đến chất lượng nước các bãi tắm, khu nuôi trồng thủy sản đều liên quan đến trầm tích lơ lửng (TTLL) Ngoài ra, những khu vực có giá trị hàm lượng TTLL cao làm ảnh hưởng tới tầm nhìn xuyên suốt của khối nước, sự quang hợp của thực vật và sự sống của các loài sinh vật trong môi trường nước

Thành phố cảng Hải Phòng mỗi năm đều có sự đóng góp quan trọng của hai ngành kinh tế đặc trưng là dịch vụ cảng biển và du lịch Tuy nhiên, do đặc thù địa lý của vùng cửa sông, khu vực ven biển thành phố Hải Phòng chịu ảnh hưởng nặng nề của dòng vật chất từ lục địa đưa ra qua các hệ thống sông Thái Bình, sông Hồng Trong các dòng vật chất đó, dòng trầm tích lơ lửng có cơ chế rất phức tạp do cả nguyên nhân tự nhiên (dòng chảy, sóng, xói lở bờ) và con người (nạo vét luồng, khai hoang lấn biển, phá rừng ngập mặn nuôi trồng thủy sản) gây ra Sa bồi luồng vào cảng Hải Phòng đang có xu hướng gia tăng đi kèm việc chi phí cho việc nạo vét luồng lạch rất tốn kém Theo thống kê của Cảng

vụ Hàng hải Hải Phòng (2005), khối lượng nạo vét luồng vào cảng Hải Phòng năm 2003

và 2004 tương ứng là 2.394.000m3

và 2.854.000m3 [29] Mặt khác, quá trình nạo vét ở các luồng vào cảng diễn ra thường xuyên khiến cho bùn cát và các vật chất ô nhiễm đã lắng xuống lại bị đưa lên, hòa tan trong nước làm gia tăng các nguy cơ gây ô nhiễm đến môi trường nước và các hệ sinh thái xung quanh [2] Mặt khác, dòng vật chất này làm ảnh hưởng đến chất lượng các bãi tắm Đồ Sơn và khu nuôi trồng hải sản đảo Cát Bà làm

giảm hiệu quả đáng kể về mặt kinh tế Ngoài ra hiện nay thành phố Hải Phòng có kế hoạch thực hiện dự án đê quai lấn biển phục vụ xây dựng Sân bay Quốc tế vùng tại ven

bờ Tiên Lãng Việc này ít nhiều sẽ làm thay đổi cơ chế dòng chảy, vận chuyển trầm tích

lơ lửng của các sông Văn Úc và Thái Bình nói riêng và vùng cửa sông ven bờ Hải Phòng nói chung [5] Bởi vậy, việc đánh giá TTLL vùng cửa sông ven biển Hải Phòng là điều cần thiết Với mục tiêu của luận văn là mô phỏng hiện trạng trầm tích lơ lửng theo mùa khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng Học viên đã đánh giá và lựa chọn số liệu thu thập được từ các tài liệu nghiên cứu từ trước đến nay về trầm tích lơ lửng làm số liệu đầu vào cho mô hình tính

Nội dung chính của luận văn được trình bày thành 04 chương:

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu và điều kiện tự nhiên khu vực Hải

Phòng

Chương 2: Tài liệu và phương pháp

Chương 3: Đánh giá hiện trạng trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông ven biển Hải

Phòng

Chương 4: Mô phỏng trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông ven biển Hải

Phòng bằng mô hình delft3d

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC HẢI PHÒNG

I.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

I.1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Nghiên cứu sự phân bố trầm tích lơ lửng vùng cửa sông ven biển đã được các nhà khoa học ngoài nước quan tâm từ hàng trăm năm nay và đạt được rất nhiều thành tựu quan trọng Các kết quả nghiên cứu này đã được áp dụng phục vụ cho việc bảo vệ các công trình ven bờ và phát triển môi trường bền vững Những nghiên cứu lý thuyết về trầm tích (vận chuyển) đáng kể như các công 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)

Theo hướng mô hình hóa có 2 loại mô hình: Mô hình vật lý và mô hình toán Những trung tâm, viện hàng đầu về nghiên cứu, tính toán, dự báo các quá trình thủy-thạch động lực, có thể kể đến là: Trung tâm Thủy lực Hà Lan (Delft Hydraulics) với bộ các phần mềm DELFT3D, UNIBEST; Viện Thủy lực Đan Mạch (Danish Hydraulic Instiute-DHI) nổi tiếng với các phần mềm: MIKE 21, MIKE 3, hay Trung tâm Nghiên cứu Công trình Ven bờ thuộc Quân đội Mỹ (Coastal Engineering Research Center-CERC) có các mô hình GENESIS, SBEACH; mô hình TELEMAC (Pháp), đều ứng

dụng tốt cho tính toán dòng chảy, sóng, vận chuyển bùn cát, biến động địa hình đáy biển, đường bờ, bồi lấp cửa sông Ngoài ra, một số các mô hình có mã nguồn mở như COHERENS (Bỉ), SHYFEM (Italia) cũng phát triển không kém các phần mềm nói trên

I.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Vấn đề nghiên cứu trầm tích lơ lửng và các quá trình động lực bằng mô hình hóa ở Việt Nam đã được bắt đầu phát triển từ khoảng đầu năm 1980 [10] và được tiếp tục chú trọng trong Chương trình Biển KT.03 (1991-1995); KHCN.06 (1996-2000); TTLL liên quan đến xói lở bờ biển còn được đặt ra trong khuôn khổ đề tài độc lập cấp nhà nước và trong chương trình biển giai đoạn 2001-2005 Ngoài ra nhiều đề tài, dự án liên quan đến TTLL được thực hiện tại các cấp Các tác giả Trần Hồng Thái [18], Đinh Văn Ưu [28], Nguyễn Thọ Sáo [16] đã ứng dụng và phát triển một số phương pháp và mô hình tính toán động lực và vận chuyển trầm tích cho một số vùng cửa sông ven biển (Cửa Ông-Quảng Ninh, Cửa Tùng-Ông-Quảng Trị, Hải Phòng) Việt Nam Các tác giả thuộc Viện Hải dương học, Nha Trang, tiêu biểu Bùi Hồng Long đã 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 [14] Trong những năm gần đây Nhà nước đã cho triển khai nhiều đề tài nghiên cứu, ứng dụng về các quá trình thủy-thạch động lực và xói lở, bồi tụ chẳng hạn như: Ứng dụng các mô hình WAM, STWAVE để dự báo sóng trong đề tài KC.09.04; Các đề tài KT.03.14, KHCN.06.08 (1996-2000), KC.09.05 (2001-2005) tiến hành nghiên cứu, dự báo quá trình xói lở-bồi tụ bờ biển và cửa sông Việt Nam; dự án Việt Nam-Thụy Điển (2004-2007): nghiên cứu xói lở bờ biển Hải Hậu, Nam Định, dự án

đã ứng dụng nhiều mô hình về sóng, vận chuyển bồi tích; Đề tài cấp nhà nước

KHCN-06-10 ”Cơ sở khoa học và các đặc trưng đới bờ phục vụ yêu cầu xây dựng công trình biển ven bờ” do Viện Cơ học chủ trì Các đề tài trên ngoài việc đo đạc thực địa đã xây dựng

và áp dụng các mô hình nhằm tính toán các quá trình sóng, dòng chảy, vận chuyển trầm tích, biến đổi địa hình bãi, đường bờ, nhằm lý giải các nguyên nhân gây ra các tác động môi trường trên Các tác giả thuộc Viện TN&MTB đã ứng dụng mô hình DELFT3D để nghiên cứu các vấn đề có liên quan đến TTLL ở các khu vực khác nhau như Quảng Ninh [20], Hải Phòng [1], Thái Bình và Nam Định [23] Các nghiên cứu này đã giúp cho các nhà quản lý địa phương nói trên có cách nhìn một cách tổng thể về mối quan hệ giữa phát triển kinh tế - xã hội, quản lý tổng hợp dải ven bờ và bảo vệ môi trường biển Vấn đề nghiên cứu trầm tích lơ lửng vùng cửa sông Hải Phòng cũng đã có một số kết quả nhất định [21, 26, 28] Tuy nhiên những kết quả này được nhận định của các chuyên gia về đặc trưng trầm tích lơ lửng ở một phạm vi hẹp mà chưa có cách nhìn một cách tổng quan

về phạm vi không gian cũng như biến đổi theo thời gian (hàng chục năm)

I.2 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu

Thành phố Hải Phòng nằm ở bờ tây vịnh Bắc Bộ thuộc phía đông vùng duyên hải Bắc Bộ Chế độ khí hậu khu vực về cơ bản có thể chia thành hai mùa: mùa đông có đặc

điểm lạnh, khô và mưa ít trong khi mùa hè có đặc điểm nóng, ẩm và mưa nhiều Nhiệt độ không khí trung bình năm ở khu vực này dao động trong khoảng từ 22,5-30,00C Lượng mưa trung bình nhiều năm ở vùng ven biển Hải Phòng khá lớn với giá trị từ 1.600 - 2.000mm Tuy nhiên, lượng mưa phân bố không đều mà chủ yếu tập trung vào các tháng mùa hè, cao nhất vào tháng 8 đạt trên 200mm.Chế độ gió khu vực ven biển Hải Phòng thể hiện rõ rệt sự ảnh hưởng hoàn lưu chung của khí quyển và thay đổi theo mùa Về mùa đông thịnh hành gió hướng bắc và đông bắc, vận tốc gió trung bình dao động trong khoảng 3,2-3,7m/s, mạnh nhất có thể đạt tới 25-30m/s Vào mùa hè, chế độ gió ở khu vực này chịu sự chi phối của hệ thống gió mùa tây nam, hướng gió chủ yếu là đông nam và nam, tốc độ gió trung bình khoảng 3,5-4,0 m/s, cực đại đạt 20 - 25m/s Khu vực Hải Phòng trong giai đoạn 1945-2007, có 53 cơn bão ảnh hưởng trực tiếp và các tỉnh/thành lân cận

Khu vực nghiên cứu chịu tác động trực tiếp từ nguồn cung cấp nước và trầm tích của các sông chính chảy vào Các sông này đều là phần hạ lưu cuối cùng trước khi đổ ra biển của hệ thống sông Thái Bình, gồm các sông Bạch Đằng, Cấm, Lạch Tray, Văn Úc

và Thái Bình Thủy triều vùng ven biển Hải Phòng là nhật triều thuần nhất, với biên độ dao động mực nước từ 2 - 4 m Dòng chảy ven bờ Hải Phòng là dòng chảy tổng hợp, gồm các thành phần dòng chảy triều, gió, sóng, dòng chảy sông và cả những tính chất của dòng chảy vịnh Bắc Bộ Dòng chảy ở các khu vực cửa sông thường chịu ảnh hưởng mạnh của sông, trong khi ở phía ngoài biển dòng chảy tầng mặt chủ yếu do gió gây ra Trong trường gió đông bắc, dòng chảy tầng mặt dọc bờ có hướng thống trị là từ bắc xuống nam còn trong trường gió đông nam, dòng chảy tầng mặt dọc bờ thể hiện nhiều hướng khác nhau tùy thuộc vào cườ ng đô ̣ dòng chảy các sông và đ ịa hình của bờ biển Sóng ven biển Hải Phòng chủ yếu là sóng truyền từ ngoài khơi đã bị khúc xạ và phân tán năng lượng do

ma sát đáy Độ cao sóng chiếm tần suất lớn nhất trong khoảng 0,25 - 1,0m, chủ yếu là sóng hướng đông và đông bắc Sóng có độ cao từ 3-4m chiếm tần suất nhỏ 0,15% [1, 2, 12] Trầm tích lơ lửng ở khu vực cửa sông ven biển khu vực nghiên cứu do nhiều nguồn cung cấp khác nhau nhưng nguồn chủ yếu là từ các sông đưa ra Hàm lượng trầm tích lơ lửng trong các sông biến thiên trong khoảng rất rộng, từ 10 đến 1.000g/m3 trong năm

CHƯƠNG II TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP II.1 Tài liệu

- Địa hình: số liệu độ sâu và đường bờ của khu vực ven biển thành phố Hải Phòng được

số hoá từ các bản đồ địa hình UTM tỷ lệ 1: 50.000 do Cục Đo đạc Bản đồ xuất bản, đây

là những bản đồ mới xuất bản trong những năm gần đây với hệ tọa độ nhà nước

VN-2000

- Khí tượng: trong quá trình tính toán, đã sử dụng số liệu gió của tháng 3 năm 2010 và tháng 8 năm 2010 được quan trắc tại trạm Khí tượng Thủy văn Hòn Dấu

- Thủy hải văn: những số liệu về lưu lượng sụng được lấy từ chuỗi quan trắc từ cỏc trạm

cố định trờn cỏc sụng Hải Phũng, ngoài ra số liệu dũng chảy đó được tham khảo từ cỏc kết quả khảo sỏt và đỏnh giỏ của cỏc đề tài [4, 23, 24, 25] Học viờn đó sử dụng chương trỡnh dự bỏo thuỷ triều của Đài Thiờn văn Quốc gia Nhật Bản NAO (National Astronomical Observatory) để tớnh cho vựng vịnh Bắc Bộ, sau đú trớch xuất mực nước tại biờn lỏng của khu vực nghiờn cứu để tớnh trường dũng chảy

- Trầm tớch lơ lửng: số liệu quan trắc và phõn tớch về trầm tớch lơ lửng của cỏc đề tài [1,

3, 4, 6, 11, 12] đó được sử dụng để đỏnh giỏ hiện trạng và làm tư liệu tham khảo cho sự

mụ phỏng trầm tớch lơ lửng khu vực cửa sụng ven biển Hải Phũng

II.2 Phương phỏp

II.2.1 Mụ hỡnh thủy động lực

Cơ sở toỏn học của mụ hỡnh thuỷ động lực là giải phương trỡnh Navier Stokes với chất lỏng khụng nộn được trong nước nụng và phương phỏp xấp xỉ Boussinesq Sự biến đổi của thành phần vận tốc thẳng đứng trong phương trỡnh động lượng được bỏ qua Với

mụ hỡnh 3 chiều, thành phần vận tốc thẳng đứng được tớnh toỏn từ phương trỡnh liờn tục [30]

Theo phương nằm ngang, tuỳ thuộc vào cỏc điều kiện cụ thể tại mỗi khu vực tớnh, một trong cỏc hệ toạ độ chủ yếu sau cú thể được sử dụng:

- Hệ toạ độ Đề cỏc (Cartesian): (x,y) Dựng cho cỏc vựng tớnh cú địa hỡnh và đường bờ đơn giản

- Hệ toạ độ cong trực giao: (,) Sử dụng cho những khu vực cú địa hỡnh và đường bờ phức tạp như cỏc vựng cửa sụng, ven biển, cỏc vũng vịnh v.v

- Hệ toạ độ cầu: (,) Áp dụng cho những khu vực rộng lớn, trải dài trờn nhiều kinh - vĩ

độ khỏc nhau

Phương trỡnh liờn tục (viết trong hệ toạ độ cong trực giao):

Q G V d G G

G U d G G







































) ( 1

) (

Với Q thể hiện sự thờm vào hay mất của nguồn nước, sự bốc hơi và mưa trờn một đơn vị diện tớch:

E P d q q H

Q  in  out  





0

1

) (

trong đú: , là các hệ số trong hệ toạ độ cong trực giao



 G

G , là cỏc hệ số chuyển đổi từ hệ toạ độ Đề Cỏc sang hệ tạo độ cong trực giao

d là độ sâu tại điểm tính (độ sâu của nước dưới đường chuẩn (0 hải đồ))

 là mực nước tại điểm tính (mực nước trên một đường chuẩn)

U, V lần lượt là các thành phần vận tốc theo các hướng ,

qin và qout lần lượt là nguồn nước đưa vào và ra trên 1 đơn vị thể tích

H là độ sâu tại điểm tính (H=d + )

P, E lần lượt là lượng mưa và bốc hơi

Phương trình bảo toàn động lượng theo hướng  và  ( toạ độ cong trực giao):

fv G

G G

v G

G G

uv u

d

u G

v u G

u t



































































2







u v d

F P



























1 1

fu G G

G

u G

G G

uv v

d

v G

v v G

u t



































































2







v v d

F P



























1 1

Phương trình viết cho thành phần vận tốc theo phương thẳng đứng:

) (

) ( 1

) ( 1

out

in q q H G

v d G G

G u d G G

















































(4)

II.2.2 Mô hình lan truyền trầm tích lơ lửng

Cơ sở toán học của mô hình vận chuyển trầm tích là phương trình lan truyền và khuyếch tán vật chất:





































































C u z

C D z C u y

C D y C u x

C D x t

C

z z

y y

x

Nếu tính cả nguồn đưa từ ngoài vào thì:

) , (C t F C u z

C D z C u y

C D y C u x

C D x

t

C

z z

y y

x



































































(7)

Trong các phương trình (6, 7) trên: Dx, Dy, Dz là các hệ số khuyếch tán theo các phương x, y, z ; F(C, t) là nguồn vật chất thêm vào hoặc mất đi; C: hàm lượng vật chất

Đối với mô hình lan truyền trầm tích lơ lửng, giả thiết rằng hàm lượng trầm tích lơ lửng trong cột nước giảm khi xảy ra quá trình lắng đọng trầm tích Mặt khác quá trình xói (tái lơ lửng-resuspension) xảy ra khi hàm lượng trầm tích lơ lửng trong cột nước tăng lên Quá trình lắng đọng trầm tích phụ thuộc vào ứng suất xung quanh bề mặt (ambient shear stress-Tau) và ứng suất tới hạn cho quá trình lắng đọng (Taucrsed) Nếu ứng suất xung quanh thấp hơn ứng suất tới hạn, thì diễn ra quá trình lắng đọng trầm tích

Dòng trầm tích lắng đọng (Sedimentation flux)= Psed x Vsed x (IM1) (g/m2/ngày) Trong đó : Vsed là : vận tốc lắng đọng trầm tích

IM1 là : nồng độ vật chất vô cơ

Psed là : khả năng lắng đọng và được tính theo công thức :











 sed

cr Tau

Tau

1 , 0 max (8)

Ngược lại, quá trình xói xảy ra khi ứng suất xung quanh cao hơn ứng suất tới hạn cho quá trình tái lơ lửng (Taucr

res

):

Dòng tái lơ lửng (Ressuspension flux) = Pres x Zres

(g.m2/ngày)

Trong đó: Zres là: tỷ lệ tái lơ lửng ban đầu

Pres là: khả năng tái lơ lửng và được tính theo công thức:











1 ,

0 max

Tau

Tau cr res

(9)

Trong đó: IM1 là hàm lượng trầm tích lơ lửng; Psed- xác suất xảy ra quá trình lắng đọng trầm tích; Vsed- Vận tốc lắng đọng; Tau-ứng suất xung quanh; Taucrsed-ứng suất tới hạn cho quá trình lắng đọng trầm tích; Taucrres-ứng suất tới hạn cho quá trình tái lơ lửng;

Pres-xác suất xảy ra quá trình tái lơ lửng; Zres- tốc độ tái lơ lửng từ bề mặt đáy Ứng suất

xung quanh (Tau) phụ thuộc vào các quá trình động lực sóng, gió, dòng chảy, mực nước,

độ nhám đáy

CHƯƠNG III ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG TRẦM TÍCH LƠ LỬNG KHU

VỰC CỬA SÔNG VEN BIỂN HẢI PHÒNG III.1 Phân bố TTLL theo thời gian

Dựa trên chuỗi số liệu quan trắc trong giai đoạn 1996-2010 (15 năm), học viên đã phân tích và đánh giá sự biến đổi của TTLL khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng: giá trị TTLL trung bình năm của các năm 1996, 1997, 2001, 2006, 2007, 2008, 2009 vượt từ

1,04 đến 2,54 lần cho phép so với QCVN10: 2008/BTNMT Trong 10 năm trở lại đây nồng độ TTLL trung bình của khu vực Đồ Sơn cho thấy: tầng mặt có giá trị xấp xỉ GHCP

và tầng đáy vượt GHCP so với QCVN10: 2008/BTNMT So với các khu vực khác ven

bờ biển Bắc Bộ như Trà Cổ, Cửa Lục, Sầm Sơn, Cửa Lò, khu vực nghiên cứu có giá trị TTLL trung bình lớn hơn, chỉ thấp hơn khu vực cửa Ba Lạt Về giá trị trung bình của tầng đáy lớn hơn tầng mặt, giống xu thế chung của các khu vực khác

III.2 Đặc điểm TTLL khu vực các sông Hải Phòng

Theo [4] cho thấy TTLL trung bình ngày đêm tại các sông đều có giá trị tầng mặt lớn hơn tầng đáy trong cả hai mùa (mưa và khô) Tuy nhiên, khu vực cửa sông Thái Bình

có xu thế ngược lại, tầng đáy có giá trị TTLL lớn hơn tầng mặt Tại cửa sông Văn Úc giá trị TTLL trung bình ngày đêm giữa tầng đáy và tầng mặt chênh nhau không đáng kể Giá trị TTLL trung bình ngày lớn nhất là 133 mg/l quan trắc được tại tầng đáy khu vực sông Cấm và nhỏ nhất là 18 mg/l tại tầng mặt khu vực sông Bạch Đằng Các sông (Bạch Đằng, Cấm, Lạch Tray) phía bắc bán đảo Đồ Sơn giá trị TTLL tầng đáy lớn hơn tầng mặt, trong khi đó các sông khu vực phía nam bán đảo Đồ Sơn có đặc điểm ngược lại tầng mặt lớn hơn tầng đáy

Vào mùa mưa cho thấy giá trị trung bình tại tầng mặt khu vực sông Bạch Đằng và cửa sông Thái Bình lớn hơn tầng đáy Tuy nhiên tại các khu vực cửa sông Cấm, Lạch Tray và Văn Úc có xu thế ngược lại, giá trị TTLL tầng đáy lớn hơn tầng mặt Giá trị TTLL trung bình ngày lớn nhất là 427 mg/l quan trắc được tại tầng đáy khu vực sông Cấm và nhỏ nhất là 36 mg/l tại tầng đáy khu vực sông Thái Bình

III.3 Đặc điểm TTLL khu vực xa bờ Hải Phòng

Trong khuôn khổ Dự án [12] hợp tác giữa thành phố Hải Phòng và thành phố Brest-Pháp có tiến hành thu mẫu và phân tích TTLL tại khu vực xa các cửa sông ven bờ biển Hải Phòng Theo số liệu này cho thấy hàm lượng TTLL trong nước còn thấp hơn GHCP

so với QCVN10: 2008/BTNMT Hàm lượng TTLL trung bình trong nước ven biển Hải Phòng trong đợt khảo sát năm 2009 dao động từ 28,05 - 99,1 mg/l trong mùa mưa và từ 20,26 - 68,34mg/l trong mùa khô Hàm lượng TTLL trong nước biển năm 2009 khu vực Hải Phòng có xu hướng tăng cao trong nước tầng đáy, mùa mưa lớn hơn mùa khô Xét theo các mặt cắt, nhận thấy sự phân bố hàm lượng TTLL theo các mặt cắt khá phức tạp, không tuân theo quy luật chung là giảm từ bờ ra khơi Điều này cho thấy sự vận chuyển trầm tích lơ lửng vùng ven biển Hải Phòng khá phức tạp, ngoài nguồn do sông đưa ra còn chịu ảnh hưởng của chế độ triều, chế độ dòng chảy sông và các chế độ thuỷ động lực khác Theo bảng 3.2 cho thấy vào mùa mưa mặt cắt 3 có giá trị TTLL trung bình lớn nhất (62,14 mg/l) sau đó đến các mặt cắt 5, mặt cắt 4, mặt cắt 1, mặt cắt 2 (34,78 mg/l) Vào mùa khô mặt cắt 5 có giá trị TTLL trung bình lớn nhất (43,08 mg/l) sau đó đến các mặt cắt 1, mặt cắt 4, mặt cắt 3, mặt cắt 2 (26,41 mg/l)

Khu vực phía bắc quần đảo Long Châu có giá trị TSS trung bình tầng mặt bằng 26,15 mg/l và trung bình tầng đáy bằng 27,25 mg/l trong mùa mưa Khu vực bãi tắm Cát

Cò I (đảo Cát Bà) có giá trị TSS tầng mặt và tầng đáy lần lượt bằng 27,8 và 30,2 mg/l Phía tây nam đảo Cát Bà có giá trị TSS tầng mặt và tầng đáy lần lượt bằng 37,6 và 38,3 mg/l Nhìn chung, giá trị hàm lượng TTLL khu vực xa bờ Hải Phòng còn thấp hơn GHCP

so với QCVN10: 2008/BTNMT

Dựa trên các số liệu quan trắc trung bình tầng đáy và tầng mặt, bức tranh về phân

bố TTLL theo không gian trong mùa khô khu vực trung tâm có giá trị 30 mg/l, phía đông bắc có giá trị trong khoảng 35-40 mg/l, các vùng cửa sông (Cấm Bạch Đằng) phía bắc mũi Đồ Sơn có giá trị trong khoảng 35-80 mg/l và phía nam (cửa sông Văn Úc, Thái Bình) mũi Đồ Sơn có giá trị trong khoảng 35-60 mg/l Trong mùa mưa, khu vực trung tâm có giá trị 30-35 mg/l, phía đông bắc có giá trị trong khoảng 40-45 mg/l, khu vực cửa sông Cấm-Bạch Đằng có giá trị trong khoảng 45-120 mg/l (Hình 3.10) Đây là những giá trị làm cơ sở cho việc tiến hành mô phỏng TTLL (chương IV) khu vực nghiên cứu theo đặc trưng mùa

CHƯƠNG IV MÔ PHỎNG TRẦM TÍCH LƠ LỬNG KHU VỰC CỬA

SÔNG VEN BIỂN HẢI PHÒNG BẰNG MÔ HÌNH DELFT3D

IV 1 Triển khai mô hình thủy động lực

Phạm vi miền tính của mô hình

 Mô phỏng dao động mực nước khu vực vịnh Bắc Bộ:

- Số liệu đường bờ được sử dụng từ bản đồ địa hình UTM tỷ lệ 1: 25000 (Cục Đo đạc Bản đồ), đây là những bản đồ với hệ tọa độ nhà nước VN-2000 Những bản đồ đó đã được quét vào máy tính, số hoá và xử lý bằng các phần mềm Acview, MapInfo

- Số liệu độ sâu được lấy từ nguồn cơ sở dữ liệu địa hình ETOPO5 (Earth Topography - 5 Minute) của Trung tâm Tư liệu Địa vật lí Quốc gia Mỹ NGDC (National Geophysical Data Center) và GEBCO -1 (General Bathymetric Chart of the Ocean (GEBCO) one minute) của Trung tâm tư liệu hải dương học vương quốc Anh (British Oceanographic Data Centre-BODC)

- Số liệu đầu vào tính toán cho khu vực vịnh Bắc Bộ được lấy từ bộ hằng số điều hòa toàn cầu FES2004 của dự án Topex/ Poseidon với độ phân giải 1/8 độ và tham khảo tài liệu của Takashi TAKANEZAWA, 2000 [17]

 Mô phỏng trường dòng chảy khu vực nghiên cứu:

Mô hình thuỷ động lực cho khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng sử dụng hệ lưới cong trực giao Phạm vi vùng tính của mô hình bao gồm các vùng nước của các cửa sông Bạch Đằng, Cấm, Lạch Tray và phần phía ngoài các cửa sông này mở rộng ra phía ngoài biển đến độ sâu khoảng 11 đến 12 mét Miền tính được chia thành 185 x 356 ô lưới (M =

185, N = 356), trải dài từ 106o68E - 106o98 E, 20o65N - 20o948N (Hình 4.1b) Kích thước các ô lưới biến đổi từ 48,24 đến 158,3 mét

Thời gian tính toán

- Mùa khô (từ ngày 01 đến ngày 31 tháng 3 năm 2010)

- Mùa mưa (từ ngày 01 đến ngày 31 tháng 8 năm 2010)

Bước thời gian chạy của mô hình thủy động lực là 0,5 phút

Hiệu chỉnh và kiểm nghiệm các kết quả của mô hình

Sau lần hiệu chỉnh cuối, các kết quả tính toán cho thấy sai số bình phương trung bình của mực nước tính từ mô hình và bảng dự báo thủy triều trong mùa mưa và khô lần lượt

là 0,29 m và 0,37 m

Dao động mực nước tính từ mô hình với mực nước thực đo cho thấy có sự phù hợp nhất định cả về pha triều và độ lớn (Hình 4.1) Các kết quả sau lần hiệu chỉnh cuối cùng cũng đã cho thấy sự phù hợp tương đối giữa tính toán và số liệu quan trắc thực tế

a) Tháng 3 năm 2010

b) Tháng 8 năm 2010

Hình 4.1 Đường quá trình mực nước giữa thực đo và kết quả tính từ mô hình tại

Trạm Hòn Dấu

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

thời gian

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

thời gian