mô hình tính toán sự biến hóa độ mặn dọc đường đi

MÔ HÌNH TÍNH TOÁN SỰ BIẾN HÓA ĐỘ MẶN DỌC ĐƯỜNG ĐI Nước mặn sau khi vào cửa sông không ngừng bị nước sông từ thượng nguồn đưa về pha loãng.. Nghĩa là sự tồn tại của độ mặn không ảnh hưởn

MÔ HÌNH TÍNH TOÁN SỰ BIẾN HÓA ĐỘ MẶN DỌC ĐƯỜNG

ĐI

Nước mặn sau khi vào cửa sông không ngừng bị nước sông từ thượng nguồn đưa về

pha loãng Càng về thượng lưu độ mặn càng giảm dần

Nếu gọi : S – Độ mặn tại một vị trí bất kỳ nào đó trong khu triều thì:



dS







dx



Vế trái công thức [1] mang dấu âm (-) vì độ mặn dọc đường đi luôn giảm dần về thượng

lưu nên gradient độ mặn phải mang dấu (-)

Hoặc :

Tích phân hai vế ta

có :

dS

=

−KS dx LnS = -KX +

C Ln(SC1) = -KX

C1S = e-kx

[2]

Ở đây : C1 – Hằng số tích phân chúng ta có thể dùng điều kiện biên để xác định

Khi X = 0 (tại cửa sông) thì S = S0

Thay vào [2] ta có :

C1S0

= 1

C1 = 1/S0

Hoặc : Sx = S0 e-KX

[3]

Ở đây : K – là hệ số khuyếch tán của độ mặn

Vi

ệ c x á c định hệ số kh u y ếc h tán c ó t h ể t i ế n h à nh t h e o 2 c á c h:

A – Từ tài liệu thực đo để tìm ra K

Từ công thức [ 3 ] ta có :

lgS = lgS0 – KXlge

K = lg So − lg S

K = 1

lgSo  [4]

B – Xuất phát từ lý luận chảy rối để xác định K

Giải thiết I : Cho rằng cường độ rối động của nước mặn và nước ngọt là như nhau Nghĩa

là

sự tồn tại của độ mặn không ảnh hưởng lớn đến cường độ chảy rối

Giả thiết II : Tác dụng rối động theo phương thẳng đứng bằng phương nằm ngang tức KY =

1





K =

T = γ(H - y) I

T



γdv 

  g dy

[5]

Ở đây : T – Lực cắt tới

hạn

I – Độ dốc mặt nước

  

γ – Tỷ trọng riêng của nước

K = g ( H

− y ) I 

dv 

  [6



dy



Kỷ yếu hội nghị Khoa học Môi trường và Công nghệ sinh học năm

2

Giả thiết III : Thời gian chuyển triều là vô cùng ngắn ngũi, tác dụng rối động cũng như

khuyếch tán phát sinh mạnh mẽ nhất khi tồn tại dòng chảy một chiều, đồng thời sự biến hóa tốc độ theo phương thẳng đứng trên cơ bản phục tùng qui luật

 dv U =

*



dy 

χy

  Thay vào [ 6 ] vào [ 5 ] ta có :

K = g ( H − U y ) χ Iy

*

Hệ số khuyếch tán trung bình trên đường thủy trực là:

[7]

K = gI χ

⋅ 1 H

y(H − y)dy

[8]

CP

K = gI χ

⋅ 1





CP



Vì U* =

⋅ H

gHI (U* - tốc độ động lực)

[9]

Nếu lấy hệ số Karmand χ = 0.40, g = 9.81 ta sẽ có:

K = gI χ

H =

gI χ H 2

Ở đây: I: độ dốc mặt

nước

K =3.14 × 0.4 0 H 6 HI

K = 0, 209H HI [10]

H: độ sâu trung bình của mặt cắt tính toán

Sau khi xác định được hệ số khuyếch tán chúng ta rất dễ dàng tìm được độ mặn tại bất kỳ

đoạn sông nghiên cứu nào tính từ cửa biển đi ngược về thượng lưu

Ý nghĩa của việc nghiên cứu độ mặn dọc đường đi

Từ công thức trên có thể giúp chúng ta:

- Xác định phạm vi sử dụng nước hợp lý phục vụ cho các đối tượng :

+ Nước sinh hoạt

+ Tưới cho nông nghiệp

+ Nuôi trồng thủy sản

- Vấn đề bồi lấp cửa sông

*

H

*

U

C

2

2

35

30

20

= S0e−kx

15

10

1990 (Sau khi

1983 (Trước khi có hồ

0

VŨNG TÀU ĐỖ HÒA NHÀ BÈ

THỦ THIÊM LÁI THỦ DẦU

Hình 1 Diễn biến độ mặn lớn nhất dọc đường đi trước và sau khi có hồ Dầu Tiếng – Trị An

S ‰

X X

18‰

Hình 2 Sử dụng độ mặn vào các mục đích khác nhau

Bây giờ chúng ta lần lượt xem tại sao bùn cát gặp phải nước mặn lại là nguồn gốc của việc bồi lấp các cửa sông? Như chúng ta đã biết: bùn cát cũng giống như hạt keo, mà xung quanh hạt keo trong tầng hấp phụ được bao quanh bởi hai lớp điện tử âm và dương mà trong nước mặn thành phần NaCl chiếm chủ yếu mà NaCl lại có những ion trái dấu với những ion của hạt keo (Na+, Cl-)

Do đó khi nước mặn gặp phải bùn cát thì làm cho bùn cát phát sinh dính cục có nghĩa là làm tăng thêm độ lớn của chất lắng chìm, từ đó dẫn đến tốc độ lắng chìm tăng nhanh Qua kết quả nghiên cứu nhiều thí nghiệm khi S ≥1 o/oo thì lực hút tĩnh điện giữa những hạt keo và nước biển hoàn toàn phát huy tác dụng; mà hàm lượng muối trong nước bể thường vào khoảng ≤ 35o/oo cho nên đại bộ phận nước mặn ở cửa sông hoàn toàn có thể làm cho bùn cát phát sinh dính cục và đông tụ

Kết quả dính cục sẽ làm cho đường kính hạt cát (d) tăng lên và tốc độ lắng chìm cũng từ đó gia tăng vì:

1

W = 4.58 d

[11 ]

Ở

đây: W: là tốc độ lắng chìm (m/s)

d: là đường kính của hạt cát (mm)

Qua nhiều thí nghiệm cho ta thấy: quá trình dính cục và đông tụ đều tỉ lệ thuận với số lượng bùn cát trong một đơn vị thể tích cũng tức là lượng ngậm cát Vì vậy những dòng sông nào mà nhiều bùn cát đặc biệt là bùn cát mịn thì việc tồn tại những bãi bồi, ghềnh cạn nói riêng và bồi lắng

ở cửa sông nói chung là điều không thể nào tránh khỏi…

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Hoàng Hưng (1975) Nêm mặn với vấn đề bồi lấp cửa sông Tạp chí KHKT của UBKHKT 4: 106 Hoàng Hưng (1976) Công thức tính toán sự biến hóa độ mặn dọc đường đi Tạp chí KHKT của Viện Khoa học Việt nam 1:115