Đồ án tốt nghiệp xây dựng kè chắn sóng cảng Lạch Huyện ppsx

Sóng các hướng S, SW tuy gây ảnh hưởng nhiều hơn đối với luồng tàu nhưng cũng bị suy giảm khi vượt qua vùng cửa sông Nam Triệu.Như đã trình bày ở trên, cảng cửa ngõ Lạch Huyện, Hải Phòng

Mục Lục

(3.1) 78

(3.2) 78

(3.3) 78

(3.4) 79

(3.5) 79

(3.6) 79

(3.7) 79

(3.8) 79

(3.9) 79

(3.10) 80

(3.11) 80

Bảng 4.4 Các hệ số lớp 95

(4.7) 99

MỞ ĐẦU

1 Tính cần thiết của dự án xây dựng kè chắn sóng cảng Lạch Huyện

Hiện tại hệ thống cảng biển khu vực Hải Phòng chủ yếu tập trung trên bờ sông Cấm với 17 cụm cảng trên chiều dài đường bờ sử dụng khoảng 7,8km Tổng sản lượng hàng hóa thông qua các cụm cảng năm 2004 trên 13,2 triệu tấn, chủ yếu tập trung ở cảng Hải Phòng (85%-90%)

Luồng tàu vào cảng Hải Phòng được hiểu là luồng dẫn tàu từ cầu số “0” cảng chính Hải Phòng ra đến vùng biển sâu của vịnh Hải Phòng, được giới hạn bởi bán đảo Đồ Sơn, đảo Cát Bà và đường đẳng sâu -10m (ngoài phao số 0)

Luồng tàu hiện tại đi qua cửa Nam Triệu có thể chia ra làm ba phân đoạn chính, gồm: đoạn luồng biển từ phao số 0 đến phao số 22 dài khoảng 18,0km, đoạn

luồng sông Bạch Đằng từ phao số 22 đến đầu kênh Đình Vũ dài khoảng 12,0km (riêng đoạn cửa kênh Cái Tráp đến kênh Đình Vũ dài 9km), và đoạn luồng sông Cấm tính từ đầu kênh Đình Vũ đến cầu cảng số 0 dài khoảng 8,5 km.

Sau khi hoàn thành dự án cải tạo nâng cấp cảng Hải Phòng giai đoạn II, luồng tàu vào cảng Hải Phòng sẽ được chuyển sang cửa Lạch Huyện Ngoài đoạn luồng Sông Cấm và luồng sông Bạch Đằng như hiện nay, đoạn luồng kênh Tráp dài khoảng 4,0 km và đoạn luồng biển qua cửa Lạch Huyện tính từ cửa kênh Cái Tráp (phía sông Chanh) đến phao số 0 dài khoảng 18,0 km sẽ thay thế cho đoạn luồng biển qua cửa Nam Triệu

Hiện nay với lưu lượng hàng hóa ngày một tăng vào khu vực kinh tế Bắc Bộ, cảng Hải Phòng đang co dấu hiệu quá tải Điều này làm ảnh hưởng đến tốc độ phát triển của khu vực trong tương lai Hơn nữa luồng tàu vào cảng Hải Phòng hiện nay đang bị bồi lấp nhanh chóng do sự vận chuyển bùn cát trên sông Bạch Đằng Cảng Lạch Huyện, với vị trí địa lý thuận lợi sẽ là giải pháp hợp lý nhằm giảm tải cho cảng Hải Phòng và giúp tăng cường sự phát triển cho vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ

Vị trí tuyến luồng tàu sau khi hoàn thành cải tạo nâng cấp cảng Hải Phòng chỉ ra trong hình 1

Hình 1: Sơ đồ tuyến luồng vào cảng

 Cảng Lạch Huyện hình thành nhằm đáp ứng nhu cầu bốc xếp hàng vận tải bằng đường biển ngày càng tăng của các tỉnh thành, các khu công nghiệp, khu kinh tế trọng điểm Bắc bộ, đặc biệt là của vùng tam giác kinh tế: Hà Nội

- Hải Phòng - Quảng Ninh Ngoài ra cảng Lạch Huyện còn đáp ứng nhu cầu hàng quá cảnh của các tỉnh phía Nam Trung Quốc

 Cảng Lạch Huyện có vị trí thuận lợi về hàng hải, với trang thiết bị hiện đại đảm bảo năng suất bốc xếp cao, độ sâu khu nước lớn cho phép tầu có trọng tải lớn ra vào an toàn, thuận lợi và với một hệ thống giao thông sau cảng đồng bộ cả đường bộ, đường sắt và đường thuỷ thu hút qua cảng một lượng hàng lớn, do vậy sẽ góp phần thúc đẩy kinh tế của khu vực phát triển mạnh

mẽ hơn và thu hút các nhà đầu tư vào khu vực nhiều hơn

 Riêng đối với thành phố Hải Phòng, việc hình thành và phát triển cảng Lạch Huyện sẽ tạo điều kịên thuận lợi để thành phố xây dựng và phát triển trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước theo tinh thần nghị quyết số 32/NQQ-TW ngày 5/8/2003 của Bộ Chính trị

Nhờ có đặc điểm điều kiện tự nhiên khá thuận lợi, Lạch Huyện được che chắn bởi đảo Cát Bà, Cát Hải nên ảnh hưởng của sóng đến từ hướng NE, W được giảm thiểu Sóng các hướng S, SW tuy gây ảnh hưởng nhiều hơn đối với luồng tàu nhưng cũng bị suy giảm khi vượt qua vùng cửa sông Nam Triệu.

Như đã trình bày ở trên, cảng cửa ngõ Lạch Huyện, Hải Phòng dự kiến sẽ được phát triển tại khu vực cửa Lạch Huyện (cửa sông Chanh đổ ra vịnh Hải Phòng) Lãnh thổ cảng dự kiến được tôn tạo từ hạ lưu Bến Gót hiện tại theo hướng tiến dần ra phía biển Khu nước và luồng tàu vào cảng được hình thành trên cơ sở nạo vét mở rộng luồng tàu biển Lạch Huyện hiện tại ( chiều rộng B = 100m, cao độ đáy chạy tàu -7.2m, được thiết kế thoả mãn cho tàu 10.000DWT thông qua) Công trình bảo vệ luồng được quy hoạch có tuyến song song với tim luồng nhằm mục đích giảm chiều cao sóng cho khu nước, luồng tàu và ngăn dòng bùn cát trong vịnh

từ phía Tây Nam xâm nhập và gây bồi lấp lại luồng tàu

2 Phương pháp thực hiện

Thu thập các tài liệu nghiên cứu chế độ động lực và vận chuyển bùn cát tại khu vực cửa sông Lạch Huyện, các số liệu địa hình khu vực cửa sông Lạch Huyện, tính chất địa chất của trầm tích đáy, vận tốc gió, độ cao và hướng sóng, mực nước từng giờ tại trạm mực nước khí tượng thủy văn Hòn Dấu, các trạm đo mực nước trên khu vực nghiên cứu Trên cơ sở đó phân tích các số liệu, tài liệu để xác định các điều kiện động lực, vận chuyển bùn cát, biến đổi hình thái tại khu vực nghiên cứu Đồ án sử dụng mô hình toán trong bộ tính toán thủy lực Mike để mô phỏng chế

độ thủy động lực, vận chuyển bùn cát tại khu vực cửa sông Lạch Huyện

Từ các kết quả tính toán mô phỏng thủy động lực, vận chuyển bùn cát khu vực nghiên cứu, đưa ra các giải pháp thiết kế công trình bảo vệ khu vực cửa sông, đảm bảo cho việc hình thành cảng Lạch Huyện trong tương lai

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 Điều kiện tự nhiên

- Phía Bắc đảo giáp huyện Yên Hưng (tỉnh Quảng Ninh) ngăn cách bởi kênh đào Cái Tráp

- Phía Đông là cửa Lạch Huyện

- Phía Tây là cửa sông Nam Triệu

- Phía Nam là Vịnh Bắc bộ

Hình 1.1: Khu vực nghiên cứu

Khu vực dự kiến xây dựng cảng cửa ngõ Lạch Huyện nằm bờ phải cửa sông Lạch Huyện thuộc huyện Cát Hải, Thành phố Hải Phòng Tổng chiều dài theo quy hoạch của cảng (khu thương cảng quốc tế) khoảng 10 km chạy dọc theo tuyến luồng tàu

Bờ phải của cửa sông, (nơi dự kiến xây dựng tuyến kè phía Nam) hiện là một doi cát lớn có chiều dài khoảng 6000m, chiều rộng khoảng 1000m, cao độ dao động

từ khoảng 0 đến +1,0m Bờ trái là đảo Cát Bà Đoạn cửa sông này hiện là tuyến luồng từ Cảng Hải Phòng ra biển, có chiều rộng là khá lớn, chỗ hẹp nhất (chỗ thắt hẹp phía ngoài đường dây cao thế khoảng 1000m) cũng đạt khoảng 1000m Hiện nay tuyến luồng đã được nạo vét đến chiều sâu đạt -7,8m Vùng nước từ Bến Gót trở ra khoảng 4000m có một trũng sâu, điểm sâu nhất đạt đến -12,5m Chiều rộng trũng sâu khoảng 400~500m

- Nhiệt độ không khí thấp nhất là 6,6°C (ngày 21/2/1996)

- Nhiệt độ trung bình nhiều năm là 23,9oC

- Nhiệt độ trung bình mùa đông (từ tháng 11 đến tháng 4) là 20°C

- Nhiệt độ trung bình mùa hạ (từ tháng 5 đến tháng 10) là 27,9°C

b) Độ ẩm không khí

Độ ẩm không khí trung bình nhiều năm là 85,7%, độ ẩm không khí thấp nhất

là 27% (tháng 10/1991) (Báo cáo thu thập tài liệu khí tượng thủy hải văn (Tedi- 086- Nca- TV2)

c) Lượng mưa

Lượng mưa ở Hải Phòng trung bình năm đạt từ 1600 đến 1800 mm, cao nhất

là ở Phù Liễn (Xo = 1808 mm) và thấp nhất là Bạch Long Vĩ (Xo = 1035 mm) và phân thành 2 mùa: mùa mưa và mùa ít mưa (bảng 1.1)

 Mùa ít mưa: từ tháng XI đến tháng IV năm sau, lượng mưa trung bình là

218,7 mm, lượng mưa trung bình các tháng là 30 - 40 mm (bảng 1.1) Số ngày mưa trong các tháng trung bình từ 7 - 9 ngày, có tháng 10 - 12 ngày Mưa chủ yếu là mưa nhỏ và mưa phùn, nhất là vào tháng II và III, đã làm giảm tầm nhìn xa về phía biển dưới cấp V (2 - 4 km) gây ảnh hưởng cho mọi hoạt động và giao thông trên biển

 Mùa mưa: từ tháng V đến tháng X, lượng mưa trung bình đạt 1340 mm

chiếm 80 - 85% lượng mưa năm Lượng mưa trung bình trong các tháng dao động trong khoảng 180 - 220 mm (bảng 1.1) với số ngày có mưa từ 10 - 12 ngày/tháng Lượng mưa này chủ yếu do mưa dông và bão, lượng mưa cao nhất trong một tháng của nhiều năm đạt 783,8 mm vào tháng VIII/1979 và ngày có lượng mưa cao nhất trong tháng của nhiều năm là 434,7 mm (ngày 26/VI/1966)

Bảng 1.1: Lượng mưa trung bình tháng, năm vùng Hải Phòng (mm)

Phù Liễn 24 26 44 91 193 241 274 366 292 147 32 24 1808 Hòn Dáu 26 19 39 76 152 241 214 325 265 184 33 16 1491 Hải Phòng 27 25 40 93 209 252 270 406 302 136 25 21 1796

An Hải 24 17 43 78 201 206 230 319 285 128 28 14 1563 Bạch Long Vĩ 22 15 26 47 81 119 142 264 201 100 34 25 1033

d) Gió

Chế độ gió khu vực nghiên cứu mang đặc tính mùa rất rõ nét phù hợp với đặc điểm hoạt động của hoàn lưu khí quyển

 Mùa đông (tháng XI - II): Các hướng gió chính là B, ĐB và Đ

(bảng1.2) Vào thời kỳ đầu mùa đông hướng gió chủ yếu là B và ĐB, sau đó chuyển

dần sang hướng Đ vào cuối mùa Trong mùa đông trung bình hàng tháng có tới 3 - 4 đợt gió mùa ĐB (đôi khi có tới 5 - 6 đợt), mỗi đợt thường kéo dài từ 3 - 5 ngày Ở khu vực nghiên cứu do bị đảo Cát Hải và Cát Bà che chắn nên gió mùa ĐB tác động tới khu vực nghiên cứu đã bị đổi hướng khá rõ nét và tốc độ gió mùa ĐB ở đây đã giảm đi nhiều, chỉ còn khoảng 50 - 60% so với ngoài khơi vịnh Bắc bộ Tuy nhiên, nếu so với vùng khác nằm sâu hơn trong đất liền thì tốc độ gió ở đây cũng còn khá mạnh Tốc độ gió trung bình trong mùa này đạt 4,6 - 4,8 m/s Tốc độ lớn nhất đạt 40 - 50 m/s, đôi khi đạt trên 50 m/s (bảng 1.3)

Bảng 1.2 : Tần suất xuất hiện gió nhiều năm trạm Hòn Dáu (%)

 Mùa hè (tháng VI - X): Là thời kỳ thống trị của gió mùa TN biến

tính, có các hướng chính là N, ĐN và Đ với tần suất khá cao (bảng 1.2) Đôi khi có gió TN từ đất liền thổi ra với đặc điểm khô nóng Tốc độ gió trung bình mùa này đạt 4,5 - 6,0 m/s Đặc biệt thời kỳ này có sự hoạt động mạnh của lưỡi áp cao phó nhiệt đới Tây Thái Bình Dương, bão và dải hội tụ nhiệt đới tác động mạnh tới chế

độ gió Tốc độ gió cực đại đạt tới 40 - 45 m/s (bảng 1.3) Cơn bão Wendy đổ bộ vào Hải Phòng ngày 9/IX/1968 đã gây sức gió mạnh có tốc độ cực đại quan trắc được tại Hòn Dáu là 40 m/s

Ghi chú: Tốc độ gió [m/sec], ngoại suy theo hàm Weibull.

Bảng 1.5: Số lượng bão đổ bộ ở các khu vực Hải Phòng và lân cận ( 1960 – 1994)

Một số đặc trưng đã quan sát được trong thời gian có bão là tốc độ gió cực đại tmax = 40m/s quan trắc được nhiều lần tại trạm Hòn Dấu Tuy nhiên, cá biệt tốc

độ gió đo được cơn bão Wendy (9/IX/1968) tại trạm Phù Liễn đã ghi được tmax = 50m/s

f) Sương mù và tầm nhìn

Sương mù trong năm thường tập trung vào các tháng mùa đông, bình quân năm có 21,2 ngày có sương mù; tháng 3 là tháng có nhiều sương mù nhất, trung bình trong tháng có 6,5 ngày có sương mù; các tháng mùa hạ hầu như không có sương mù

Do ảnh hưởng của sương mù nên tầm nhìn bị hạn chế, số ngày có tầm nhìn dưới 1km thường xuất hiện vào mùa đông, còn các tháng mùa hạ hầu hết các ngày trong tháng có tầm nhìn >10km.

1.1.3 Đặc điểm thủy, hải văn

a) Mực nước:

Mực nước tại Hòn Dấu thuộc chế độ nhật triều thuần khiết, trong tháng có khoảng 25 ngày có 1 lần nước lớn, một lần nước ròng Độ lớn triều ở đây thuộc loại lớn, khoảng 3÷4m Vào kỳ triều cường mực nước cao nhất đo được là 421cm (22/10/1985), mực nước thấp nhất là -3cm (2/1/1991)

Dựa vào tài liệu mực nước cao nhất năm từ 1974 đến 2004 đã tính và vẽ tần suất lý luận mực nước cao nhất cho kết quả mực nước tương ứng với các tần suất (bảng 1.6):

Bảng 1.6:Mực nước ứng với các tần suất lý luận tại Hòn Dấu (hệ tọa độ

Chế độ dòng chảy:

Chế độ dòng chảy của vùng cửa sông ven biển Hải Phòng chịu ảnh hưởng trực tiếp của các dòng sông (sông Cấm , Bạch Đằng , sông Chanh …) và dòng triều Dòng chảy sông có ảnh hưởng đặc biệt đến dòng chảy chung của vùng cửa sông Vào mùa lũ, nước thượng nguồn các sông Cầu, sông Thương, sông Lục Nam, sông Hồng qua sông Đuống và sông Luộc chảy về hoà nhập vào khối nước biển, dưới sự tương tác của dòng triều và dòng lũ, nước bị dồn ép ở pha triều lên và khi triều rút tạo nên sự cộng hưởng giữa dòng triều và dòng nước sông gây ra tốc độ dòng chảy rất lớn

Kết quả điều tra khảo sát đo đạc ở 2 cửa sông và khu vực ven biển trước đảo cho thấy: dòng chảy vùng ven biển và cửa sông Cát Hải có chế độ phức tạp thể hiện mối tương tác: nước sông - địa hình đáy - sóng - thuỷ triều

Qua phân tích cho thấy ảnh hưởng của chế độ gió và sóng gió trong mùa đông tới vùng ven biển Cát Hải không lớn: chế độ dòng chảy phụ thuộc chủ yếu vào yếu tố địa hình và dao động mực nước (do thuỷ triều) Kết quả điều tra khảo sát đo đạc ở hai cửa sông và khu vực ven biển trước đảo cho thấy, về mùa đông khi sóng, gió tương đối “yên lặng”, dòng chảy xuất hiện chủ yếu do dòng triều và sự chênh lệch mực nước do khối nước sóng triều bị dồn ép khi vào bờ Mặc dù vậy, trong những ngày nước cường có sóng gió hướng Đông và Đông Nam phát triển, dòng chảy ven bờ do sóng gây ra kết hợp với các loại dòng khác làm tăng (hoặc giảm) tốc

độ dòng chảy tổng hợp vùng ven bờ

Ở hai cửa sông Nam Triệu và Lạch Huyện, dòng chảy có thể đạt tốc độ 1m/s khi triều rút Tại vùng ven biển trước đảo Cát Hải, dòng chảy có tốc độ lớn tập trung chủ yếu ở các lạch chạy song song với bờ phiá bến Gót và Hoàng Châu, đặc biệt khi triều dâng khối nước bị dồn ép vào bờ Dòng chảy ở hai lạch này cũng không như nhau, ở lạch trương phía bến Gót có tốc độ lớn hơn vì lạch sâu và hẹp (chỗ hẹp nhất rộng 150m, sâu trung bình 2.5-3.0m) Qua quan trắc đo đạc ở đây vào giữa tháng 1/87 cho thấy rằng tốc độ dòng chảy >25cm/s chiếm ưu thế tuyệt đối, tốc

độ trung bình đạt 40-60cm/s và mạnh nhất có thể đạt >1m/s Thực tế dòng chảy với tốc độ lớn như vậy đã làm cho lòng lạch sâu bị xói sâu, thành dốc, trơ lớp sét dưới đáy Một điều lí thú xảy ra ở đây là thời gian dòng chảy có hướng về phía cửa Lạch Huyện chiếm đến 60-70%, tức là ngay cả khi triều rút vẫn có dòng chảy hướng về phía cửa Lạch Huyện Có lẽ đây là nguyên nhân làm cho lòng lạch sâu

dần về cửa Lạch Huyện và làm cho bãi bồi phía Lạch Huyện được bồi đắp bằng các loại vật liệu thô dần về phía cửa sông Hướng dòng chảy về phía cửa Lạch Huyện chiếm ưu thế có thể được giải thích như sau:

Khi triều dâng, nước bị dồn ép trước đảo cao hơn mực nước ở cửa Lạch Huyện tạo ra dòng chảy đổ vào Lạch Huyện và vào sâu trong sông Dòng này tồn tại đến thời điểm thông thường là qua thời điểm ở bến Gót đạt đỉnh triều 1-2h Sau

đó là thời điểm nước dừng tạm thời và bắt đầu rút Dòng chảy sau đó qua lạch trương có hướng ngược với ban đầu, song tốc độ nhỏ hơn Ngược lại phía cửa Lạch Huyện dòng triều rút tăng nhanh hơn khi triều dâng, đến một thời điểm nào đó tốc

độ dòng chảy mạnh phía cửa Lạch Huyện làm giảm áp lực nước đáng kể so với áp lực nước trong lạch trương Sự chênh áp lực này đã đổi hướng dòng chảy ở lạch trương về phía cửa Lạch Huyện và sau đó hướng ra biển Tương tự như vậy quá trình đó xảy ra phía cửa Nam triệu, song tốc độ dòng chảy và thời gian có khác hơn

vì ở đây lạch nông và rộng

Qua phân tích thành phần dòng chảy đo tại các cửa Nam Triệu, Lạch Huyện cho thấy thành phần chính chủ yếu là dòng chảy nhật triều (chu kỳ25h) và dòng dư dồn (do khối nước triều bị dồn ép và dòng sóng) Thành phần dòng chảy bán nhật triều(12h) và 1/4ngày (6h) mạnh dần trong những ngày nước kém, khi mà thuỷ triều tăng dần tính chất bán nhật Các elip phân bố hướng và tốc độ dòng triều có dạng rất hẹp với hướng trục lớn gần trùng với trục lòng dẫn kênh lạch và cửa sông Đặc điểm này hoàn toàn phù hợp với điều kiện tự nhiên vùng ven bờ: hướng dòng chảy chủ yếu do nước triều dâng -rút

Trong thành phần dòng chảy dư dồn của những ngày có sóng gió phát triển phải kể đến dòng sóng ven bờ, nhưng thời kỳ mùa đông khả năng xuất hiện dòng sóng nhỏ

Ngoài các dòng chính chủ yếu đã nêu trên còn có dòng trôi do gió gây ra Như trên đã phân tích gió thời kỳ mùa đông chỉ ảnh hưởng chủ yếu đối với phía Đông đảo Cát Hải ( Lạch Huyện), nơi sông mở rộng thông với vịnh Hạ Long ở phía Đông Bắc và tầng nước trên mặt khoảng 1m Dòng trôi có hướng lệch so với hướng gió trên mặt nước ( từ 0-450) và càng xuống sâu góc lệch càng lớn và có thể đạt

1800 so với hướng gió trên mặt Nhưng vận tốc dòng trôi không lớn , qua tính toán vận tốc dòng trôi chỉ đạt 20cm/s với vận tốc gió trên mặt nước 10cm/s Nhưng ở

khu vực nghiên cứu dòng trôi khi có gió thổi mạnh thực tế đã bị dòng triều và các loại dòng khác lấn át hẳn đi Ở khu vực Cát Hải dòng chảy đạt tốc độ lớn chủ yếu là

ở 2 cửa sông và các lạch triều khi triều dâng - rút Còn các khu vực khác ( Văn chấn

- Gia Lộc) dòng chảy ven bờ yếu hẳn rất nhiều so với thời kỳ mùa hè Trong những ngày triều cường ở mũi Hoàng Châu dòng chảy nhật triều có thể đạt 0,9 - 1,0m/s Ngược lại dòng bán nhật triều và dòng chảy với chu kỳ 6h chỉ đạt tốc độ 0,1 - 0,2 m/s Dòng chảy dư ( do nước sông đổ ra, dòng trôi do gió …) đạt tới vận tốc 0,2 - 0,35 m/s trong những ngày có gió to và mưa lớn Ở trong cửa sông dòng sóng ven

bờ ít đạt tốc độ nguy hiểm bằng đoạn đê kè trước biển vì đã có các van chắn cát phía ngoài che chắn làm giảm hầu hết năng lượng sóng trước khi đi vào trong sông Ngoài dòng chảy sóng, dòng trôi trên mặt kết hợp với dòng triều rút có thể tạo ra dòng chảy tổng hợp với tốc độ 1,2 - 1,3 m/s rất dễ dàng rửa trôi đưa vật liệu từ trong cửa sông ra ngoài biển

Ở đoạn bờ từ đê Văn Chấn tới trước cửa đồn công an Biên phòng số 30 dòng sóng ven bờ do sóng vỗ bờ gây ra chỉ đạt tốc độ cao khi có sóng gió hướng Đông Nam và Nam trong thời điểm nước triều cường Dòng chảy chủ yếu vùng ven bờ vẫn là dòng thuỷ triều Khi tới bờ dòng thuỷ triều phân làm 2 nhánh chảy về hai phía cửa sông tạo thành 2 tiểu hoàn lưu trước Văn Chấn và Hoà Quang Tuy cường

độ dòng chảy ở 2 tiểu hoàn lưu này không mạnh bằng thời kỳ mùa hè, song dòng ven gần bờ do bị dồn ép trong kênh hẹp tạo ra dòng chảy với tốc độ 0,8 - 0,9 m/s ở trước cửa đồn Công an biên phòng và trước đê Văn chấn, lòng kênh hẹp dòng chảy

có thể đạt tốc độ >1m/s cuốn trôi các vật liệu bở rời dưới đáy kênh, trong lòng kênh còn trơ lại chủ yếu là sét có độ kết dính tốt

Như vậy trong điều kiện khí tượng hải văn tương đối bình thường ở cuối mùa chuyển tiếp từ đông sang hè , ở cửa sông Nam Triệu dòng chảy tổng hợp (chủ yếu là dòng nhật triều) với tốc độ có thể rửa trôi trầm tích bở rời (>25 cm/s) chiếm

1 tỷ lệ cao tới 74% Dòng chảy ở trong cửa sông mang vật chất lơ lửng giảm tốc độ

ở ngoài ngưỡng cửa, đặc biệt là ở vùng tâm hai tiểu hoàn lưu Chính ở đây có điều kiện thuận lợi cho việc bồi lắng vật liệu Ngoài ra việc nạo vét thông lạch tầu đổ bùn cát sang hai bờ kênh dẫn cũng góp phần làm cho các bãi cát dọc cửa sông được tôn cao thêm và kéo dài ra

Ở trong ngưỡng cửa sông dòng chảy tổng hợp khi thuỷ triều rút có tốc độ lớn

đã rửa trôi các trầm tích bở rời dưới đáy kênh đưa ra biển, còn trơ lại dưới đáy và

sườn kênh chủ yếu là sét dẻo kết dính tốt - hiện tượng tương tự như lạch trước đồn Công an biên phòng.

Ở cửa Nam Triệu trong những năm gần đây sau khi lấp cửa Cấm chủ lưu khá tập trung về phía bờ biển Cát Hải khi đó xiên chếch bờ Cát Hải dưới một góc nhọn phía cửa kênh Cái Tráp, đã làm tăng khả năng chống xói lở bờ ở đoạn cửa Cái Tráp - Hoàng Châu và nhất là khu vực trạm Đèn biển Nam Triệu

Ở đoạn bờ từ kè Văn Chấn tới cửa đồn Công an biên phòng trong mùa chuyển tiếp không bị ảnh hưởng của sóng gió hướng Đông Bắc Riêng sóng gió hướng Đông (tần suất trung bình khoảng 50%) ít ảnh hưởng tới bờ Cát Hải, do vị trí nằm sâu trong vịnh nước nông được dãy núi đá vôi đảo Cát Bà che chắn hướng Đông Về cuối mùa, khoảng từ cuối tháng IV sóng gió hướng Đông Nam và Nam mạnh dần ; sóng vỡ bờ và dòng sóng ven bờ gây ảnh hưởng tới khu vực này trong những ngày nước triều cường Song nhìn chung mức độ ảnh hưởng yếu giữ ổn định cho đoạn bờ vùng nghiên cứu Chế độ dòng chảy trong mùa hè nhìn chung cũng tương tự hai mùa kể trên song với cường độ lớn hơn

Theo tài liệu nghiên cứu của Trung tâm nghiên cứu biển Hải Phòng - Viện Hải dương học, hệ thống dòng chảy ven bờ Cát Hải như sau:

Dòng triều:

Tại lạch Nam Triệu và Lạch Huyện dòng triều mang tính thuận nghịch Dòng nhật triều với chu kì 25 giờ có giá trị áp đảo, tốc độ đạt 1,0 m/s Tốc độ dòng triều cực đại thường ở mức triều dâng hoặc triều rút ngay qua mực nước biển trung bình Khi triều lên tốc độ dòng triều đạt cực đại xảy ra trước đỉnh triều 6-9 giờ

Dòng bán nhật triều có giá trị không lớn lắm, thường nhỏ hơn 0,1m/s

Hướng dòng triều ở bãi Hoàng Châu và Hoà Quang song song với bờ, dòng triều bãi Văn Chấn và Gia Lộc không song song mà tạo thành một góc khá lớn với

bờ cả khi triều lên và triều rút ( Hướng chảy lên 1300, chảy xuống 1500 ) Khi triều cường, hiện tượng này tạo điều kiện sóng phá huỷ mạnh hơn

Dòng dư:

+Dòng sông: ở lạch Nam Triệu, dòng chảy do sông đạt đến 0,3m/s, tốc độ cao hơn về mùa hè, nó định hướng theo lòng lạch.

+ Dòng chảy do gió: Có giá trị không lớn, với tần suất gió ưu thế 5-10 m/s, tốc độ dòng chảy chỉ 0,1-0,15 m/s Hướng của dòng chảy gió định theo hướng bờ,

ổn định hướng Tây- Tây Nam trong năm

+ Dòng sóng: Do điều kiện địa hình ( có 2 chướng cát Hoàng Châu và Hàng Dày chắn bên), độ sâu bờ ngầm nông, thoải, dòng sóng ven bờ Cát Hải đạt 0,1-0,2 m/s, có hướng ổn định và mạnh hơn vào mùa hè, dòng sóng dọc bờ phân kỳ rất rõ ở Gia Lộc định hướng chảy về 2 phía Hoàng Châu và Bến Gót

Dòng chảy tổng hợp:

Với địa hình ven bờ đảo Cát Hải có nhiều luồng lạch án ngữ cùng với vị trí của bán đảo Đồ Sơn ở phía Tây và Cát Bà ở phía Đông, kéo dài ra biển đã dần ép khối nước thuỷ triều tạo thành mặt nước không đều vùng ven bờ từ đó gây ra dòng chảy Gradien có hướng thay đổi phức tạp ở cửa Nam Triệu Dòng chảy tổng hợp gồm: Dòng nhật triều, bán nhật triều, dòng chảy, dòng sóng, dòng gradient Tốc độ tổng hợp đạt 1,0-1,2 m/s

Ở ven bờ Cát Hải, dòng tổng hợp mang đặc tính của dòng triều ở Lạch Huyện và Nam Triệu, dòng triều lên định hướng dòng chảy, tốc độ cực đại lên đến 1m/s Ở 2 lạch đầu chương cát Hoàng Châu và Hàng Dày, thời gian dòng chảy lên kéo dài 12 đến16 giờ, trong khi thời gian chảy rút chỉ 6 đến 8 giờ Tốc độ dòng chảy tổng hợp khi triều lên lớn hơn hẳn khi triều xuống, đạt cực trị 0,9m/s ở Hoàng Châu

và 0,82m/s ở Hàng Dày, trong khi tốc độ cực đại dòng tổng khi triều xuống ở đầu Hàng Dày chỉ 0,5m/s Ở gần bờ, khi triều lên dòng tổng hợp từ ngoài hướng vào phân kỳ rất rõ ở phía ngoài Gia Lộc chảy về 2 phía Hoàng Châu và Bến Gót Sự phân hoá dòng chảy tổng hợp ở ven bờ Cát Hải dọc địa hình bị ảnh hưởng của sự khác nhau giữa 2 chế độ triều Hòn Gai và triều Hòn Dấu Thời gian bắt đầu dòng triều lên hoặc xuống ở bến Gót lớn hơn 3 - 4 giờ so với Hoàng Châu

Dòng bùn cát ven bờ Cát Hải:

Hướng di chuyển của bùn cát: Hoàn lưu di chuyển của dòng bùn cát phụ thuộc vào hướng dòng chảy tổng hợp, trong đó chủ yếu là dòng triều Di chuyển bùn cát dọc bờ do sóng là quan trọng nhưng không giữ vai trò chủ đạo

- Khi triều lên, dòng bùn cát di chuyển ngang từ đáy sườn ngầm vào phía bờ, phù hợp với dòng bờ và phương truyền sóng Khi vào sát gần bờ, dòng bùn cát phân

kỳ ở phía ngoài Gia Lộc thành 2 nhánh Nhánh thứ nhất di chuyển qua lạch Hàng Dày hợp với dòng từ Lạch Huyện vào di chuyển lên bến Gót ở phía Bắc, nhánh thứ

2 di chuyển qua lạch Hoàng Châu rồi hợp với dòng từ cửa Nam Triệu lên phiá Tây Hoàng Châu

- Khi triều rút, dòng bùn cát chủ yếu di chuyển xuôi xuống theo hướng dòng triều ở lạch Huyện và Nam Triệu, sát rìa Đông chương Hàng Dày và phía tây chương Hoàng Châu Chỉ một bộ phận thứ yếu của dòng bùn cát đi lên lúc triều lên quay ngược lại qua 2 lạch đầu chương để trở về khu bờ ngầm phía ngoài Cát Hải

- Hai nhánh dòng bùn cát nói trên có xu hướng chung lệch về hướng chương Hoàng Châu, gây ra tình trạng bồi đáy ngầm phía chương Hoàng Châu bào mòn đáy lớn hơn phía chương Hàng Dày Với cơ chế hoàn lưu bùn cát như vậy, khu vực ven

bờ Cát Hải bị thiếu hụt bồi tích

Lưu lượng dòng bùn cát tổng hợp:

Kết quả tính toán theo phương pháp thuỷ thạch động lực thấy rằng:

- Lượng bùn cát hàng năm bị đưa ra khỏi ven bờ Cát Hải qua hai lạch đầu chương Hàng Dày và chương Hoàng Châu khoảng 586.000 m3 (qua lạch Hoàng Châu 442.000 m3)

- Lượng bùn cát đưa lại 227.000 m3 (qua lạch Hoàng Châu 161.000 m3)

- Lượng bồi tích thiếu hụt 341.000 m3(qua lạch Hoàng Châu 282.000 m3)

Sóng với các hướng Đông (E), Đông Nam (SE), và Nam (S) gây nguy hiểm nhất với khu vực cửa biển Nam Triệu và Lạch Huyện

Các yếu tố sóng cực trị đều quan trắc được vào ngày 3/7/1964:

Năm xuất hiện 57 73 73 58 57 59 64 62 62 57 76 76 64

Sóng tại khu vực Nam Triệu:

TEDI đã thực hiện quan trắc sóng từ ngày 12/7/2005 đến ngày 15/8/2006 bằng máy tự ghi (tại độ sâu ≈ 20m so với mực nước trung bình) ở khu vực luồng tầu Lạch Huyện Kết quả đo đạc cho thấy:

- Mùa đông (từ tháng X năm trước đến tháng II năm sau) vùng biển thuộc khu vực nghiên cứu không chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc bởi có quần đảo Cát Bà che chắn, từ tháng X năm trước cho đến tháng IV năm sau độ cao sóng có nghĩa tại khu vực thấp (H1/3 <1,25m) và chủ yếu có hướng Đông Nam (SE), riêng tháng III và tháng IV sóng có hướng phân tán

- Từ tháng V cho đến tháng IX, độ cao sóng có nghĩa tại khu vực có lúc lên đến trên 2m, chủ yếu có hướng Đông Nam (SE) do chịu ảnh hưởng của gió Đông Nam là chính Thời gian này độ cao sóng lớn nhất ghi được là 4,44m, chu kỳ 6,4s theo hướng Nam (S) vào 12 giờ ngày 17 tháng 7 năm 2006

- Kết quả đo đạc này thu được trong điều kiện thời tiết trong khu vực là khá phức tạp, đặc biệt là từ tháng VII đến tháng IX năm 2005 đã có 3 cơn bão đổ bộ vào

khu vực Hải Phòng Cơn bão số 2, số 6 và bão số 7 đã ảnh hưởng trực tiếp đến khu vực Theo số liệu của trạm khí tượng hải văn Hòn Dấu, tốc độ gió lớn nhất đo được trong bão số 6 là 15m/s theo hướng Đông và trong bão số 7 là 17m/s theo hướng Đông.

- Trong tháng VII năm 2006 có một áp thấp nhiệt đới ảnh hưởng trực tiếp đến vùng biển phía Đông Bắc nước ta tuy nhiên do áp thấp nhiệt đới này không mạnh, cộng thêm nó có đường đi cách khu vực đặt máy đo sóng khá xa cho nên không có sóng lớn xảy ra do ảnh hưởng của áp thấp trong vùng quan trắc

-Trong cơn bão số 2 ảnh hưởng trực tiếp đến vùng biển Hải Phòng, Quảng Ninh(từ 28/7 đến 1/8/2005) do máy đo sóng bị lưới quét khỏi vị trí nên máy đã không ghi được số liệu sóng trong thời gian này

- Trong cơn bão số 6 (từ 16/IX đến 18/IX/2005) máy đã quan trắc và ghi lại được số liệu sóng với độ cao sóng lớn nhất trong bão là 4,34m với chu kỳ 9.3s theo hướng Đông vào 21h ngày 18/IX/2005

- Khi cơn bão số 7 đổ bộ vào vùng biển Hải Phòng (từ 21/IX đến 27/IX/2005), độ cao sóng lớn trong bão mà máy ghi lại được là 4,76m với chu kỳ 9,2s theo hướng Đông Nam vào 0h ngày 27/IX Tuy nhiên đây có thể chưa phải là trị số cao nhất vì đến sau 0h ngày 27/IX máy bị dịch chuyển và lật nên không tiếp tục ghi được số liệu trong khi cơn bão số 7 chưa kết thúc

Bảng 1.7: Trị số sóng tính toán bất lợi nhất đến khu vực tính toán

Độ sâu (m ) 14,2 12,2 11,2 10,2 9,2 8,2 7,2 6,2 5,2 4,2Chiều cao sóng

Chiều dài sóng (m) 112,5 112,5 112,5 109,6 106,8 105,3 98,1 89,4 83,7 79,3

1.1.4 Các điều kiện địa chất khu vực xây dựng:

Dựa vào kết quả khoan địa chất và thí nghiệm trong phòng, theo thứ tự trên xuống đến độ sâu nghiên cứu địa tầng khu vực gồm các lớp đất sau:

Lớp 1: Cát hạt mịn màu xám xanh, xám đen trạng thái chặt vừa, lớp có mặt

rộng rãi trong khu vực, chiều dày thay đổi mạnh từ 0,5m đến 6,0m Lớp được thành tạo trong quá trình vận chuyển vật liệu của dòng nước chảy khu vực

Lớp 2: Bùn sét màu xám nâu, xám đen, lớp có mặt rộng khắp trong khu vực

với chiều dày thay đổi từ 6,5m đến 14,6m Đây là lớp đất không có khả năng chịu tải, chiều dày lớn

Lớp 3: Cát màu xám vàng trạng thái dẻo, chiều dày thay đổi từ 1,3m đến

2,4m

Lớp 4: Sét màu xám xanh, xám vàng trạng thái dẻo mềm, chiều dày thay đổi

từ 1,0m đến 3,7m Lớp có diện phân bố khá rộng trong khu vực

Lớp TK: Sét màu xám xanh, xám vàng trạng thái dẻo chảy, lớp này chỉ xuất

hiện dưới dạng thấu kính trong lớp 5 với chiều dày 2,0m Đây là lớp đất yếu không

có khả năng chịu tải

Lớp 5: Sét màu xám xanh, xám vàng trạng thái dẻo cứng, diện phân bố rộng

khắp trong khu vực, với chiều sâu nghiên cứu đã khoan vào lớp từ 3,0m đến 5,6m Cao độ mặt lớp thay đổi từ -11,8m đến -16,9m

Kết quả phân tích độ hạt của Phòng Thí nghiệm tổng hơp- Viện Địa lý- Viện khoa và công nghệ Quốc gia (bảng 1.9):

Cát trung

<0.001

0.005

0.001- 0.01

0.005- 0.05

0.01- 0.1

0.05- 0.25

0.1- 0.5

Các kết quả phân tích cho thấy trầm tích tại đây chủ yếu là cát bùn không chứa sạn sỏi, chủ yếu là hàm lượng cát chiếm (52 – 88%) và bùn chiếm hàm lượng thứ yếu (11 – 48%) Đặc biệt là Al2O3 rất thay đổi, mẫu cao nhất đạt tới 15%; đồng thời hệ số kation trao đổi luôn luôn đạt trên 0,85, trung bình là 1,2

Trầm tích cát bùn phân bố thành hai khu vực cách xa nhau và cũng đặc trưng cho hai giai đoạn thành tạo:

- Khu vực xa bờ, trầm tích tại đây có những tham số định lượng đặc trưng cho trường cát xa bờ là độ chọn lọc (So) trung bình, kém; S0 dao động từ 1,6 đến 2,6; đừng kính trung bình (Md ) thay đổi từ 0,02 đến 1,17 mm thuộc loại cát nhỏ Trầm tích cát bột xa bờ còn gặp dưới dạng các doi cát và cồn cát giữa lòng sông cổ phân bố rải rác trong các trường bùn cát và bùn sét

- Khu vực ven bờ trầm tích cát bùn phân bố thành 1 đới nằm kẹp giữa trầm tích cát bùn xa bờ trường bùn cát ven bờ có độ chọn lọc tốt hơn (So = 1,11 – 1,38) Trầm tích thuộc đới hoạt động sóng mạnh, song kích thước trung bình vẫn là cát hạt mịn như đới cát bột xa bờ (Md = 0,11 – 0,14 mm)

1.2 Dân sinh kinh tế

Các hoạt động kinh tế của nhân dân sinh sống trên đảo Cát Hải cũng ảnh hưởng đến sự bồi tụ của cửa sông Lạch Huyện

Dân số - lao động

Theo số liệu điều tra năm 2000:

Tổng dân số : 1914 người

Tổng số hộ : 397 hộ.

Số nhân khẩu ở tuổi lao động :947 lao động (49.5 % dân số)

Trong đó : 184 lao động chưa có việc làm ổn định (chiếm 19,4 % lao động)

Các ngành nghề chủ yếu

• Nghề nuôi trồng thủy sản 112hộ ( 28.21%)

Giao thông đường bộ

Trục giao thông chính: Đường xuyên đảo dài 31km từ Đình Vũ đến Cát Bà mặt

trải nhựa rộng 3.5 m đã hoàn thành đưa vào sử dụng từ tháng 3 năm 2002

Đường giao thông nội bộ : Đường liên thôn hiện nay là các đường cấp phối

Đường giao thông nội đồng, là các bờ đầm rộng từ 1 đến 2 m Việc đi lại không thuận tiện gây ảnh hưởng đến việc sản xuất và khó khăn sinh hoạt của nhân dân

Giao thông thuỷ : Giao thông sông- biển là thế mạnh nối Phù Long với thành phố

và các địa phương khác Hiện tại, trên địa bàn Phù Long có bến tàu thuỷ việc đi lại khá thuận tiện Các sông lạch tự nhiên như : Lạch Huyện, Lạch Cái Viềng, sông Phù Long khi được quy hoạch cải tạo sẽ là các tuyến du lịch sinh thái quan trọng cuả Phù Long

Hệ thống điện

Mạng lưới điện cao thế 35 KV đi theo đường xuyên đảo rất gần khu dự án vì vậy rất thuận lợi để cấp điện cho khu dự án

Các cơ sở hạ tầng khác

Khu trung tâm, trạm xá, trường học đã được xây dựng nhưng với quy mô nhà cấp

IV, chưa phù hợp với tiêu chuẩn và vị trí của một địa phương nằm trong khu du lịch

Hiện trạng sử dụng đất

Theo báo cáo thống kế sử dụng đất năm 2001, Xã Phù Long có 4 thôn : thôn Bắc, thôn Nam, thôn Ngoài và thôn áng Cối Tổng diện tích tự nhiên 4.715,9ha

Các đối tượng sử dụng đất

Hộ gia đình 1215.96 ha chiếm 25.78 %

Uỷ ban nhân dân xã quản lý,sử dụng 10.96 ha chiếm 0.23 %

Các đối tượng khác 4.08 ha chiếm 0.09 %

Đất chưa giao cho thuê, sử dụng 3484.9 ha chiếm 73.9 %

Cơ chế giao khoán đất sử dụng

Hợp tác xã hợp đồng giao khoán ao đầm cho người dân trực tiếp quản lý sản xuất Phương thức giao nhận khoán đầm hiện tại người lao động :

Nhận khoán ao đầm với giá khoán nộp hàng năm theo quy mô diện tích và tuỳ thuộc vị trí thụân lợi hay khó khăn của khu đầm

Tự đầu tư xây dựng cải tạo ao đầm, đầu tư các khoản chi phí sản xuất, trả tiền các dịch vụ Điều kiện đầu tư quyết định quy mô đầu tư và hình thức nuôi trồng tuỳ thuộc vào tiềm năng vốn của các chủ đầm, đơn vị thuê đất Từ nay đến năm

2010 các hợp đồng phần lớn chưa hết hạn thuê đất Đây là vấn đề cần chú ý khi phân vùng, phân đầm ở khu C

Quá trình sản xuất, người nhận khoán ( Chủ đầm) phải tự tổ chức sản xuất, tiêu thụ sản phẩm và chịu rủi ro chính

Với phương thức khoán trên sau khi đã trừ đi các khoản chi phí và giao nộp cho nhà nước, thu nhập bình quân khoảng 3 - 5 triệu đồng/lao động-năm

Hình thức nuôi

Trong vùng quy hoạch,hiện nay có các hình thức nuôi :sinh thái, quảng canh cải tiến và bán thâm canh Hình thức nuôi tự nhiên chiếm ≈ 80% diện tích

Nuôi quảng canh cải tiến,bán thâm canh chuyên tôm 254ha ( tỉ lệ 21.5 % )

Nuôi sinh thái tự nhiên (tôm, cá, cua, ghẹ) trong vùng sinh thái rừng ngập mặn là

926 ha ( tỉ lệ 78.5 % )

Hệ thống kênh cấp thoát nước:

Các lạch tự nhiên được sử dụng để cấp nước và tiêu nước Lạch Huyện và lạch Cái Viềng là trục cấp và tiêu nước chính cho nuôi trồng thuỷ sản ở Phù Long Hướng lấy nước và tiêu nước không được phân địỗng ràng vì vậy chất lượng nước không thể đảm bảo, nguy cơ lây lan bệnh dịch cao

Công trình bảo vệ :

Bằng vốn tự có, các chủ đầm đã xây dựng được trên 15 km bờ bao các khu đầm với chiều rộng mặt từ 1.5 ÷ 2 m, cao trình bờ từ 2 đến 2.5

Các cống lấy nước và tiêu nước:

Mỗi ao đầm chỉ có 1 cống chung để cấp và tiêu nước Tổng số có 48 cống khẩu

độ từ 0.45 m đến 2 m trên các bờ bao đầm.Các cống hiện nay được đầu tư bằng vốn

tự có là chính, vì vậy về quy mô, kết cấu chưa đảm bảo yêu cầu nuôi trồng và phần lớn đã xuống cấp

Đường giao thông trong các khu vực nuôi :

Hiện nay các bờ đầm được sử dụng làm đường đi lai cho sản xuất Khi cần vận chuyển khối lượng vật tư, sản phẩm năng phải dùng thuyền để chở Đây là một khó khăn lớn cho phát triển sản xuất

Năng xuất, Sản lượng:

Năng suất nuôi thủy sản năm 2002 bình quân 315 kg/ha Trong đó: Năng suất

Tôm các loại bình quân 232 kg/ ha

Sản lượng thuỷ sản toàn xã đạt 400 tấn Trong đó : Tôm các loại là 245 tấn (riêng tôm Sú nuôi QCCT đạt 50 tấn); Cá các loại là 105 tấn.

Thị trường tiêu thụ

Sản phẩm thuỷ sản chủ yếu là tiêu thụ trên thị trường trong nước hoặc bán cho

tư thương xuất sang Trung Quốc theo đường tiểu ngạch Giá trị tổng sản lượng thuỷ sản hàng năm khoảng 10 tỷ đồng

- Phù Long có tiềm năng lao động tại chỗ và khả năng thu hút lao động có sức khoẻ và kinh nghiệm nghề nuôi trồng và đánh bắt thuỷ sản và làm dịch vụ thuỷ sản Phát triển nuôi trồng thuỷ sản là phù hợp nguyện vọng của chính quyền và nhân dân Phù Long

- Giao thông đường bộ, đường biển phát triển giúp Phù Long tiếp cận với thị trường thuận lợi để tiêu thụ sản phẩm hàng hoá thuỷ sản phục vụ tiêu dùng, du lịch tại chổ,

ở thành phố và xuất khẩu

- Phù Long và Cát Bà là khu vực được thành phố xác định là một trong các trung tâm phát triển thuỷ sản Chính quyền các cấp và các cơ quan khoa học kỹ thuật luôn quan tâm

Khó khăn

- Phù Long và Cát Bà là nơi đầu sóng ngọn gió nên ảnh hưởng của bão , nước dâng

và sóng lớn luôn luôn là hiểm hoạ đối với sản xuất

- Cơ sở hạ tầng phục vụ sản xuất và đời sống còn thiếu thốn

- Nguồn nước ngọt phục vụ sản xuất, chế biến thuỷ hải sản và sinh hoạt gặp nhiều khó khăn cần được giải quyết

- Cơ chế khoán nhỏ lẻ cho các hộ gia đình với hình thức nuôi quảng canh là chính không phát huy được tiềm năng và gây khó khăn khi triển khai quy hoạch theo hướng tập trung sản xuất hàng hoá

- Vốn tự có của người dân hạn chế Các chính sách khuyến khích đầu tư chưa thật hấp dẫn để có thể huy động vốn đầu tư của các thành phần kinh tế vào nuôi trồng thuỷ sản ở Phù Long

- Trong nền kinh tế thị trường, đầu ra của sản phẩm thuỷ sản thường không ổn định Đối với người sản xuất nhỏ , tiềm năng vốn có hạn thị sự biến động của thị trường là yếu tố rất nhảy cảm đối với sự phát triển sản xuất

1.3 Phạm vi nghiên cứu

Trong đồ án có sử dụng các mô hình tính toán mô phỏng thủy động lực tại khu vực cửa Lạch Huyện Tuy vậy do cửa Lạch Huyện chịu tác động của sóng gió, dòng chảy tổng hợp của cả Vịnh Hải Phòng, do vậy nếu chỉ tách riêng cửa Lạch Huyện để mô phỏng thì sẽ có những kết quả không chính xác Các trường sóng và dòng chảy được miêu tả được tính toán đến khu vực trạm hải văn Hòn Dáu và trạm hải văn Cát Bà, do vậy yếu tố địa hình tại vịnh Hải Phòng đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu

Chính vì những lý do trên mà phạm vi nghiên cứu của đồ án là khu vực cửa Lạch Huyện trong tổng quan chung của vịnh Hải Phòng

 Vịnh Hải Phòng:

Vịnh Hải Phòng nằm trong toạ độ địa lý: 20º40’ đến 20º50’ vĩ độ Bắc và 106º43’ đến 107º00’ kinh độ Đông Phía Bắc và Đông Bắc được che chắn bởi đảo Cát Bà và hệ thống các đảo nhỏ trong vịnh Hạ Long, Bái Tử Long; phía Tây Nam

có bán đảo Đồ Sơn kéo dài đến kinh độ 106 º48’ kinh độ Đông; phía Tây Bắc của vịnh là đất liền, nơi có các cửa sông Lạch Tray, cửa sông Cấm, cửa sông Bạch Đằng

và cửa sông Chanh đổ nước ra biển Cửa vịnh Hải Phòng rộng khoảng 21 km (tính

từ mũi ngoài Đồ Sơn đến bờ đảo Cát Bà) Cửa vịnh có hướng Nam Đông Nam (gần như trùng với hướng của cửa vịnh Bắc bộ) Diện tích mặt nước của vịnh vào khoảng 260 Km2 (tính ngang với mặt nước biển trung bình +2,0m tại Hòn Dấu).

Hình 1.3 Địa hình đáy vịnh Hải Phòng, 1995

(Nguồn: Viện Địa lý)

Đáy vịnh có độ dốc i = 0,04% - 0,08% và thoải đều theo hướng Bắc Tây Bắc – Nam Đông Nam Độ sâu trung bình của vịnh Hải Phòng nhìn chung không lớn, đường đẳng sâu -6,0m (Hải đồ) chạy giăng ngang cửa vịnh nối đảo Hòn Dấu với đảo Cát Bà Tại các lòng máng gần cửa sông (sông ngầm) cao độ đáy khá sâu và có thể đạt -12,0m đến -13,0m (cửa Lạch Huyện); -7,0m đến -8,0m ở cửa Nam Triệu Các bãi cát ngầm vùng các cửa sông có cao độ dao động trong khoảng 0,0m đến +1,5m và chỉ lộ ra khi mức nước triều xuống thấp Diện tích trên mặt bằng của các bãi cát ngầm và chương cát dọc các cửa sông (phần có cao độ trên 0,0m) vào khoảng 43,0 km2 (chiếm xấp xỉ 16,5% diện tích mặt nước trung bình của vịnh Hải Phòng) Các lòng máng cửa sông chính như cửa sông Bạch Đằng (cửa Nam Triệu), cửa sông Chanh (cửa Lạch Huyện) đều có hướng gần với hướng Tây Bắc - Đông Nam Ngưỡng cạn cửa sông trong điều kiện tự nhiên đều có cao độ dao động trong

khoảng -1,0m đến -1,5m Các chương cát dọc theo cửa sông cũng thoải dần ra biển theo hướng Tây Bắc - Đông Nam

Về chế độ thuỷ – hải văn, dòng chảy và mức nước vùng vịnh Hải Phòng chịu chi phối của thuỷ triều khu vực vịnh Bắc bộ Thuỷ triều ở đây tuân theo chế độ nhật triều điển hình, biên độ triều vào khoảng 3,8m ~ 4,0m Thời gian triều xuống thường xấp xỉ hoặc ngắn hơn thời gian triều lên từ (1 ~ 2) giờ Dòng triều thuận nghịch và có tốc độ trung bình đạt 30cm/s ~ 50cm/s Dòng chảy tổng hợp trong vịnh có tốc độ lớn nhất thường xuất hiện khi triều xuống trong phạm vi các lòng máng cửa sông (tốc độ này có thể đạt 150cm/s ~ 180cm/s) Độ mặn quanh năm thường giao động trong khoảng 0,5 % ~ 2,5% Độ mặn cao thường xuất hiện vào mùa đông và thấp trong mùa mưa lũ

 Cửa Lạch Huyện:

Cửa Lạch Huyện chính là nơi sông Chanh đổ nước ra biển thông qua vịnh Hải Phòng Mặt cắt cửa sông nằm ở ngay hạ lưu Bến Gót hiện tại Chiều rộng mặt cắt cửa sông dao động trong khoảng 1.500m ~ 2.000m (tuỳ thuộc vào mức nước tính toán) Mặt cắt ngang có hình dạng gần với chữ “U“ với cao độ đáy của đường trũng sâu dao động trên dưới -12,5m Theo các kết quả nghiên cứu số liệu nhiều năm của TEDI & Viện Địa lý cho thấy vị trí mặt cắt cửa sông, chiều rộng, chiều sâu trung bình, chiều sâu lớn nhất của mặt cắt cửa sông khá ổn định Ngưỡng cát chắn cửa (bar chắn cửa) Lạch Huyện cũng có hình thái khá ổn định với cao cao độ đỉnh ngưỡng cạn dao động trong khoảng từ -1,5m đến -1,0m và nằm cách cửa sông khoảng 9.000m Tương ứng với mức nước trung bình (+2,0m Hải đồ), tỷ số độ sâu lớn nhất ổn định ở mặt cắt cửa sông và độ sâu lớn nhất ngưỡng cát ngầm chắn cửa thường giao động trong khoảng 4,1~4,8; tỷ số khoảng cách từ ngưỡng cát ngầm chắn cửa đến mặt cắt cửa và chiều rộng mặt cắt ngang cửa vào khoảng 4,5

Hướng chủ đạo của lòng máng cửa sông (sông ngầm) chạy theo hướng gần như Tây Bắc – Đông Nam (gần trùng với các hướng sóng và hướng dòng triều chủ đạo ở cửa sông Chanh) Độ dốc sườn phía trong của bar chắn cửa Lạch Huyện khá thoải i ≈ 0,12%; sườn phía biển của bar chắn cửa có độ dốc lớn hơn i≈0,18% Địa chất mặt của ngưỡng cạn phổ biến là cát có đường kính hạt trung bình d50 = 63~250microns (Theo tài liệu của Haecon)

Tương tự như với vịnh Hải Phòng, cửa sông Chanh chịu sự chi phối của thuỷ triều vùng Vịnh Bắc bộ Thuỷ triều ở đây có chế độ nhật triều điển hình với biên độ khoảng 3,8m ~ 3,9m Theo số liệu quan trắc của TEDI (trong khuôn khổ dự án

Nghiên cứu sa bồi luồng tàu vào cảng Hải Phòng do UNDP tài trợ) năm 1993 cho thấy cửa Lạch Huyện chịu sự chi phối của thuỷ triều rất lớn (xem bảng 1.10).

Bảng 1.10:Lưu lượng dòng chảy trong một con triều tại Bến Gót, Lạch Huyện

Đơn vị : triệu m3

Triều cường(4,5/II/1993)

Triều kém(11,12/II/1993)

Triều cường(15,16/VIII/1993)

Triều kém(25,26/VIII/1993)

là 1,4 triệu tấn/năm)

Với đặc điểm về địa hình, địa mạo, thuỷ - hải văn như nêu trên, nhiều nhà nghiên cứu, cơ quan nghiên cứu đều có nhận định thống nhất về cửa Lạch Huyện như sau:

- Trong điều kiện tự nhiên, cửa Lạch Huyện là một cửa sông có tính ổn định cao trên cả mặt bằng và phương đứng;

- Cửa Lạch Huyện thuộc loại cửa sông hình phễu (estuary) dựa trên cách phân loại theo hình thái địa mạo Căn cứ vào đặc điểm thuỷ triều có thể xếp cửa Lạch Huyện vào loại cửa sông triều trung bình (biên độ triều 2~4m) hoặc cửa sông

có ngưỡng cát ngầm (theo đặc điểm của khối bồi lắng vùng cửa sông)

- Ngoài các đặc điểm nêu trên, cửa Lạch Huyện có một số đặc điểm đáng chú

ý thêm như sau:

- Cửa sông đổ vào vùng vịnh được che chắn một phía (hướng Bắc & Đông Bắc có đảo Cát Bà);

- Bùn cát hình thành ngưỡng cát ngầm chắn cửa có nguồn gốc chủ yếu là bùn cát của vịnh Hải Phòng mà chủ yếu là từ phía Nam & Tây Nam đưa lên)

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THỦY LỰC

Để xác định được vị trí cũng như quy mô hợp lý của công trình đê chắn sóng bảo vệ cảng Lạch Huyện nhằm đảm bảo ổn định cửa, tạo ra vùng nước lặn trong cảng trước tác động của sóng và dòng chảy, ngăn cản bùn cát làm bồi lắng cửa cảng đồng thời không ảnh hưởng đến khả năng thoát lũ của sông Chanh qua cửa Lạch Huyện cần

mô phỏng quá trình thủy động lực và sự lan truyền của sóng vào khu vực nghiên cứu trong các điều kiện khác nhau nhằm xác định ảnh hưởng của sóng và dòng chảy đến khu vực nghiên cứu trong điều kiện tự nhiên và trong điều kiện có công trình tôn tạo

Công cụ sử dụng để mô phỏng thủy động lực và sự lan truyền của sóng, vận chuyển bùn cát được sử dụng trong đồ án nghiên cứu là mô hình Mike21, modul Mike21 Couple Fm- Mike 21/3 Integrated

2.1 Giới thiệu về modul Mike21 Couple Fm- Mike 21/3 integrated:

Mike 21/3 Coupled Model FM là 1 hệ thống mô hình động lực học thật sự được ứng dụng cho đường bờ, cửa sông và môi trường sông

Mike 21/3 Coupled Model FM được ứng dụng cho các hiện tượng thuỷ lực khác nhau trong các hồ, sông, cửa sông, vịnh, vùng bờ biển và trên biển Module được xây dựng dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn, lưới địa hình được mô phỏng tối ưu nhất với các bước lưới hình tam giác Ưu điểm của lưới này là mô phỏng chính xác nhất các đặc tính của địa hình và khu vực nghiên cứu, với nhiều tỷ

lệ mắt lưới khác nhau trên cùng một địa hình Đặc tính này không chỉ giúp mô phỏng chính xác nhất chế độ thủy lực của dòng chảy mà nó còn giúp người sử dụng tập trung tối đa vào khu vực cần nghiên cứu trong khi vẫn thể hiện được các thuộc tính lân cận mà không làm ảnh hưởng nhiều đến thời gian mô phỏng

Mike 21/3 Coupled Model FM được tạo thành bởi những môđun sau:

mô phỏng sự tương tác qua lại giữa sóng và dòng chảy là sử dụng mô hình động lực phối hợp giữa modul thuỷ lực và môđun phỏ sóng Mike 21/3 Coupled Model FM cũng bao gồm sự phối hợp động lực giữa modul vận chuyển bùn và modul vận chuyển cát và modul thuỷ lực và modul phổ sóng Từ đó, thông tin phản hồi đầy đủ của sự thay đổi địa hình đáy, sóng, dòng chảy cũng được tính đến

2.1.1 Modul dòng chảy Mike21 Fm

Mike 21 FM, do DHI Water & Enviroment phát triển, là hệ thống mô hình mới cơ bản trong cách tiếp cận mắt lưới linh hoạt Hệ thống mô hình được phát triển cho việc ứng dụng nghiên cứu hải dương học, môi trường vùng cửa sông ven biển Mô hình gồm có phương trình liên tục, phương trình mô men, phương trình mật độ, phương trình độ mặn

Mô hình Mike 21 Fm bao gồm các module sau:

• Module thủy động lực học

• Module vận chuyển tính toán vận chuyển bùn cát

• Module sinh thái

• Module giám sát chất điểm

Module thủy động lực học là thành phần tính toán cơ bản của hệ thống mô hình Mike 21 Fm, cung cấp chế độ thủy lực cơ bản cho khu vực tính toán

Mô tả sơ bộ

Modul thủy lực cơ bản trong phương pháp số của các phương trình nước nông 2 chiều- độ sâu- phương trình kết hợp Navier- Stoke lấy trung bình hệ số Renold không nén Nó bao gồm các phương trình liên tục, phương trình động lượng, nhiệt độ, độ mặn và phương trình mật độ Theo chiều nằm ngang cả hệ tọa

độ Đêcác và hệ tọa độ cầu đều được sử dụng

Hệ phương trình cơ bản của chương trình tính toán được xây dựng trên cơ sở

2 nguyên lý bảo toàn động lượng và bảo toàn khối lượng Kết quả đầu ra của nghiên cứu là tập hợp các bộ nghiệm mực nước và lưu tốc dòng chảy

Phương trình liên tục (bảo toàn khối lượng):

q y

2 2 2

=

∂

∂+

−Ω

∂

∂

−

++

∂

∂+

xx w

P x

h fVV q h

y

h

x

h C

q p gp x

gh h

pq y h

τρ

2 2 2

=

∂

∂+

−Ω+

∂

∂

−

++

∂

∂+

y xy

yy w

P y

h fVV p h

x

h y

h C

q p gp y

gh h

pq x h

τρ

ζ

(2-3)

Các ký hiệu sử dụng trong công thức:

h(x,y,t) - Chiều sâu nước (m)

ζ (x,y,t) - Cao độ mặt nước (m)

Ω(p,q) - Thông số Coriolis phụ thuộc vào vĩ độ (s-1)

Pa (x,y,t) - áp suất khí quyển (kg/m2/s)

ρw - Khối lượng riêng của nước (kg/m3)

x,y - Tọa độ không gian (m)

τxx, τxy, τyy - Các thành phần của ứng suất tiếp hiệu dụng

Mike 21 SW là module tính phổ sóng gió được tính toán dựa trên lưới phi cấu trúc Module này tính toán sự phát triển , suy giảm và truyền sóng được tạo ra bởi gió và sóng lừng ở ngoài khơi và khu vực ven bờ.

Mike 21 SW bao gồm 2 công thức khác nhau:

- Công thức tham số tách hướng

- Công thức phổ toàn phần

Công thức tham số tách hướng được dựa trên việc tham số hóa phương trình bảo toàn hoạt động sóng Việc tham số hóa được thực hiện theo miền tần số bằng cách đưa vào moomen bậc không và bậc một của phổ hoạt động sóng giống như các giá trị không phụ thuộc (theo Holtuijsen 1989) Xấp xỉ tương tự được sử dụng trong mudule phổ sóng ven bờ Mike 21 NSW Công thức phổ toàn phần được dựa trên phương trình bảo toàn hoạt động sóng, như được mô tả bởi Komen và cộng sự (1994) và Young (1999), tại đó phổ hướng sóng và sóng hoạt động là giá trị phụ thuộc Các phương trình cơ bản được xây dựng trong cả hệ tọa độ Đề Các với những áp dụng trong phạm vi nhỏ và hệ tọa độ cầu cho những áp dụng trong phạm

vi lớn hơn

Mike 21 SW bao gồm các hiện tượng vật lý sau:

 Sóng được phát triển bởi hoạt động của gió;

 Tương tác sóng- Sóng là phi tuyến;

 Ảnh hưởng của sự thau đổi độ sâu the thời gian

Việc rời rạc hóa phương trình trong không gian địa lý và không gian phổ được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp thể tích hữu hạn lưới trung tâm Sử dụng kỹ thuật lưới phi cấu trúc trong miển tính địa lý Việc tích phân theo thời gian được thực hiện bằng cách sử dụng xấp xỉ chia đoạn trong đó phương pháp hiện đa chuỗi được áp dụng để tính truyền sóng

Phương trình cân bằng năng lượng sóng ngẫu nhiên như sau:

( ) ( ) ( ) S

y

S CC

y

S CC

S v y

S v

x

S

v

b g

g y

2

1cos

ε là hệ số tiêu tán năng lượng sóng do sóng bạc đầu và sóng vỡ.

Trong phương trình, thành phần nhiễu xạ là thành phần thứ nhất bên vế phải, đạo hàm bậc hai là phương trình eliptic theo hướng trục y, do đó có thể tính sóng nhiễu xạ theo trục này Thông thường, nếu ta lấy trục y theo hướng song song với hướng sóng chính và áp dụng thuật toán giải phương trình cho phép tính toán sóng theo hướng lan truyền sóng, có thể tính toán hiện tượng nhiễu xạ sóng với độ chính xác khá cao

Trong vùng ven bờ, sóng được truyền từ khơi vào bờ Vì vậy, nếu chọn hệ

tọa độ với gốc ở ngoài khơi; trục X hướng từ khơi vào bờ; trục Y hướng song song

với bờ, ta sẽ tính được sự lan truyền sóng từ ngoài khơi vào bờ, và sự nhiễu xạ sóng theo phương song song bờ với độ chính xác cao

Vận tốc đặc trưng (vận tốc lan truyền năng lượng sóng) gồm các thành phần

x

v , v y, vθ được tính theo công thức sau:

( x, y) ω s ( Cg cos θ , Cg sin θ )

k v

C C

C n

k k k

vθ 1 ω g sinθ cosθ (2-6)Trong đó: slà vector đơn vị theo hướng

n là vector đơn vị theo hướng pháp tuyến với hướng lan truyền của sóng

h là độ sâu

g là gia tốc trọng trường

Điều kiện biên

Ở biên đất trong không gian địa lý, điều kiện biên trượt toàn phần được áp dụng Các thành phần thông lượng đi vào được gán bằng O Không có điều kiện biên cho các thành phần thông lượng đi ra

Ở các biên mở, thông lượng đi vào cần được biết Do đó, phổ năng lượng phải được xác định ở các biên mở

2.2 Áp dụng tính toán thủy lực cho khu vực của sông Lạch Huyện - Hải Phòng

2.2.1 Số liệu đầu vào

• Địa hình:

Phạm vi mô hình: Bao phủ toàn bộ khu vực nghiên cứu

Để phục vụ nghiên cứu dòng chảy tại khu vực Lạch Huyện, phạm vi nghiên cứu được mô phỏng từ vùng biển Lưới tính toán: tỷ lệ lưới tính toán tăng dần từ trong sông ra đến vịnh Bắc bộ Bước lưới cho mô hình dòng chảy được thể hiện chi tiết

và tập trung tại khu vực sông Bạch Đằng, kênh Tráp, kênh Hà Nam và cửa sông Lạch Huyện.( Hình 2.1)

Hướng mô hình: Trục OX hợp với hướng Bắc một góc 0o, trục OY hợp với hướng Bắc một góc là 90o theo chiều ngược kim đồng hồ

Mức 0 mô hình: Mức 0 hệ cao độ lục địa

Hình 2.1: Lưới tính toán mô hình

 Điều kiện biên:

 Đối với bài toán thủy lực dòng chảy:

• Biên phía Bắc: Mực nước thực đo tại các trạm mực nước H1, H2 H3 ( hình 2.2)

• Biên phía Nam: Số liệu thực đo tại trạm mực nước Hòn Dấu,Cát BàBiên mực nước trong sông được lấy từ các trạm đo mực nước(H1, H2, H3) của Tedi được bố trí như ở hình dưới: