Nghiên cứu quá trình vận chuyển trầm tích bằng mô hình số trị phục vụ quy hoạch phát triển bền vững cho khu vực cửa sông bạch đằng

Nghiên cứu lựa chọn mô hình mô phỏng trường thủy động lực vùng cửa sông chịu tác động tổng cộng của các yếu tố như: thủy triều, sóng gió, nước sông, mô hình vận chuyển bùn cát chú trọng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI■ ■ ■

T R Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C K H O A H Ọ C T ự N H IÊ N

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH BANG MÔ HÌNH s ố TRỊ

CHO KHU V ự c CỬA SÔNG BẠCH ĐẰNG

M ã số: Q G 05.33

Chủ trì: TS N gu yễn M inh H uấn

Các thành viên tham 2Ỉa: T S P h ù n g Đ ăn g H iếu

ThS Lê T hị T hanh

NC S Đ ỗ Đ ình C hiến ThS H à T hanh H ương

H À N Ộ I - 2 0 0 7

BÁ O C Á O T Ó M T Ắ T Đ Ể T À I

1 T ê n đ ề tà i: N ghiền cứu quá trình vận chuyển trầm tích bằng m ô

hình s ố trị p h ụ c vụ quy hoạch p h á t triển bền vững khu vực cửa sông Bạch

Đ ằng

2 M ã số: Q G 05.33

3 C hủ trì đề tài: TS Nguyễn Minh Huấn

4 C ác cán bộ tham gia: TS Phùng Đãng Hiếu

ThS Lê Thị Thanh NCS Đỗ Đ ình Chiến ThS H à T hanh Hương

5 M ụ c tiêu và nội dung nghiên cứu:

1 M ục tiêu: Có được quy trình sử dụng mô hình số trị, tích hợp công nghệ

GIS nghiên cứu quá trình vận chuyển trầm tích phục vụ hiệu quả công tác quy hoạch phát triển bền vững khu vực

2 N ội d u n g :

a Tìm hiểu cơ chế vận chuyển trầm tích của khu vực nghiên cứu

- Thu thập số liệu khảo sát, nghiên cứu đánh giá các đặc trưng thủy vẫn tác động lên quá trình bồi xói

- Thu thập số liệu chi tiết hiện trạng địa hình liên quan tới quá trình xói lở,bổi tụ

- Thu thập số liệu, mẫu và kết quả phân tích thành phần cơ học trầm tích, thành phần khoáng vật nặng trong trầm tích làm chỉ thị động lực di chuyển bồi tích

và lắng đọng trầm tích, đánh giá khả năng bồi tụ, xói lở bờ và đáy

b Lựa chọn mô hình mô phỏng trường thủy động lực vùng cửa sông chịu tác động tổng cộng của các yếu tố như: thủy triều, sóng gió, nước sông, chế độ khí hậu và địa hình

- Xác lập bộ thông số đầu vào cho mô hình tính toán chế độ thủy động lực,

- Hiệu chỉnh, kiểm nghiệm, và đánh giá kết quả mô phỏng và dự báo trườngthuỷ động lực tại khu vực nghiên cứu

c Lựa chọn mô hình vận chuyển bùn cát chú trọng tới khả năng mô phỏng quá trình vận chuyển đối với trầm tích bở rời kết hợp kết dính

- Nghiên cứu vai trò và ảnh hưởng của quá trình lắng chìm - lơ lửng trầmtích kết dính và bở rời trong cán cân trầm tích tổng cộng

- Nghiên cứu cấu trúc đáy đối vói trầm tích kết dính và ảnh hưởng của hiệuứng cố kết đáy (bed armoring) của trầm tích bở rời

- Kiểm nghiêm và đánh giá kết quả mô phỏng và dự báo biến động địa hình đáy tại khu vực nghiên cứu

d ứng dụng các mỏ hình đã lựa chọn tính toán thử nghiệm cho vùng cửa sông Bạch Đẳng

- Tính toán thử nghiệm xác lập các bộ thông số phù hợp với các mô hình tính toán

e Phân tích kết quả, đề xuất các kiện nghị phục vụ quy hoạch phát triển bền

6 Các kết quả đạt được:

a Đã tìm hiểu cơ chế vận chuyển trầm tích của khu vực nghiên cứu thông qua việc thu thập số liệu khảo sát, nghiên cứu đánh giá các đặc trưng thủy văn tác động lên quá trình bồi xói; thu thập số liệu chi tiết hiện trạng địa hình liên quan tới quá trình xói lở, bồi tụ

b Đã nghiên cứu tìm hiểu cơ sở lý thuyết của mô hình thủy động lực và vận chuyển trầm tích trong đó chú trọng tới vai trò và ảnh hưởng của quá trình lăng chìm - lơ lửng trầm tích kết dính và bở rời trong cán cân trầm tích tổng cộng và mô hình cấu trúc đáy đối với trầm tích kết dính và ảnh hưởng của hiệu ứng cố kết đáy (bed armoring) của trầm tích bở rời

c Nghiên cứu lựa chọn mô hình mô phỏng trường thủy động lực vùng cửa sông chịu tác động tổng cộng của các yếu tố như: thủy triều, sóng gió, nước sông,

mô hình vận chuyển bùn cát chú trọng tới khả năng mô phỏng quá trình vận chuyển đối với trầm tích kết dính;

d Mô phỏng quá trình vận chuyển trầm tích tại khu vực cửa sông Bạch Đằng bàng các mô hình số trị đã lựa chọn, xác định bộ thông số của mô hình cho khu vực nghiên cứu, xây dựng các phương án mô phỏng và đánh giá kết quả mô phỏng biến động địa hình đáy tại khu vực nghiên cứu

e Đánh giá kết quả tính toán mô phỏng và đề xuất kiến nghị phục vụ quy hoạch phát triển bền vững cho khu vực cửa sông Bạch Đằng

f Gửi đăng 02 bài báo trên Tạp chí Khí tượng Thủy văn và Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia

g Đào tạo 01 thạc sỹ hải dương học

7 Tình hình kinh phí của đề tài:

Tổng kinh phí được cấp: 60.000.000 đồng

PGS TS Phạm V ăn H uấn TS N guyễn M inh H uấn

X Á C NH ẬN C Ủ A TRƯ ỜN G

1.1 T ình hình nghiên cứu quá trình vận chuyển trầm tích

trên th ế giới và V iệt Nam

1.2 Đ ặc đ iểm điều kiện k h í tượng hải văn, phân phối nước, ị ị

bùn cát và địa hình của khu vực nghiên cứu

Chương 2. c ơ SỞ LÝ THUYẾT c ủ a m ô h ì n h t h ủ y 27

2.1 Cơ sỏ lý thuyết của m ô hình thủy động lực 272.2 Cơ sỏ lý thuyết của m ô hình vận chuyển trầm tích 322.2.1 Vai trò và ảnh hưởng của quá trình lắng chìm - lơ 32lửng trầm tích kết dính và bở rời trong cán cân trầm tích tổng

3.1 X ác định bộ thông số của m ô hình cho khu vực nghiên

cứu: địa hình vùng cửa sông Bạch Đ ằng và cấc khu

vực phụ cận

3.2 Các phương án m ô phỏng

3.3 Đ ánh giá kết quả biến động địa hình đáy tại khu vực

nghiên cứu và đề xuất kiến nghị phục vụ quy hoạch

phát triển bền vững cho khu vực cửa sông Bạch Đ ằng

MỞ ĐẨU

Trong chiến lược khai thác và phát triển tiềm năng kinh tế biển của Đảng và Nhà nước ta, Nghị quyết của Đảng đã chỉ rõ rằng: “Xây dựng quốc gia Việt Nam mạnh về biển và phát triển kinh tế biển thành một bộ phận mũi nhọn của nền kinh tế quốc dân là mục tiêu chiến lược, đồng thời là nhiệm vụ bức bách đang đặt ra cho dân tộc ta trước thử thách lớn trên Biển Đông” Nhu cầu phát triển các cảng biển, mở rộng các luồng tàu trọng tải lớn qua các vùng cửa sông ven biển đang là nhiệm vụ cấp bách và lâu dài do hệ thống cảng biển của chúng ta phân bố tương đối đều dọc ven biển, nhưng cơ

sở vật chất và kỹ thuật yếu, chưa có thương cảng cho tàu vài vạn tấn, hiệu quả sử dụng thấp lại bị sa bổi làm giảm dần độ sâu Do đó việc nghiên cứu, tính tóan dự báo quá trình vận chuyển trầm tích, diễn biến lòng dẫn vùng cửa sông ven biển phục vụ quy hoach phát triển bền vững là vấn đề khoa học mang tính thực tiễn cao và cấp bách

Hiện nay trên thế giới việc tiến hành dự báo quá trình vận chuyển trầm tích và biến động đường bờ đã đạt được nhiều thành tựu mới nhờ công nghệ tính toán và các mô hình số phát triển đã giải quyết nhiều bài toán dự báo do sự phát triển mạnh mẽ của máy tính và kèm theo nó là các thuật giải

số, các mô hình này được áp dụng đặc biệt là vào khu vực phức tạp như vùng cửa sông ven biển với diễn biến của chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tô như thủy động lực, tính chất của đoạn sông, quan hệ hình thái lòng sông vùng triều, địa chất (lòng sông, bờ biển, đáy biển) và tác động của con người, ngoài ra là các yếu tố vĩ mô như hoạt động kiến tạo, biến động môi trường toàn cầu

Tại Việt Nam, đã có những nghiên cứu diễn biến vùng cửa sồng nhằm mục đích như phục vụ thoát lũ, phục vụ giao thông thủy, phục vụ quai đê lấn biển và phục vụ bảo vệ bờ, trên các hướng nghiên cứu này đã có một sô thành tựu nhất định (Lương Phương Hậu 1992, 1996, 2000, 2001; Nguyễn Văn Cư 1988, 1997; Hoàng Xuân Nhuận 1988; Ngô Đình Tuấn; Quản Ngọc An; Trịnh Việt An, Trần Đức Thạnh, Nguyễn Đức Cự, Trần Văn Diệu, Phạm Ván Ninh, Nguyễn Mạnh Hùng, Vũ Vãn Phái, Phạm Văn Huấn, Đinh Văn

Ưu, Nguyễn Thọ Sáo, Nguyễn Minh Huấn) Việc áp dụng mô hình số vẫn còn những hạn chế nhất định do phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của các số liệu phục vụ đầu vào như số liệu đo đạc về địa hình, chế độ thủy động

lực (sóng, dòng chảy, thủy triều, dòng chảy sông, hiện tượng khí tượng, ), trầm tích (nồng độ trầm tích lơ lửng, phân bố trầm tích bể mặt đáy, cấu trúc ), khoáng v ậ t,

Thời gian gần đây, nhờ sự trợ giúp đắc lực của công nghệ tính toán, trên thế giới đã phát triển các mô hình toán dự báo ngấn hạn và dài liịn, đối với các khu vực cửa sông, đo diện tích tính toán không rộng nhưng các yếu

tố thủy động lực, trầm tích lại rất phức tạp đan xen nhau nên phổ biến sử dụng các loại mô hình hai chiều ngang, hai chiều đứng và ba chiều đầy đủ (2DH, 2DV và 3D) Với sự phát triển của công nghệ GIS việc đánh giá biến động đường bờ, địa hình đáy theo thời gian và trong không gian rộng dựa vào việc phán tích, giải đoán các ảnh vệ tinh và ảnh máy bay đã cho phép xây dựng các mô hình có độ phân giải cao và kiểm nghiệm kết quả tính toán chi tiết,

Vùng cửa sông Bạch Đằng là nơi đang diễn ra các hoạt động phát triển kinh tế xã hội sôi động cả hiện trạng và quy hoạch dẫn đến nảy sinh các vấn đề về môi trường phức tạp do tác động của con người và tác động của các quá trình tự nhiên gây tai biến Vùng cửa sông Bạch Đằng là vùng cửa sông hình phễu điển hình ở nước ta và thế giới, chứa đựng nguồn tài nguyên đa dạng, có tiềm năng lớn phát triển cảng và nuôi thủy sản nước lợ Trên thực tế tiềm năng phát triển cảng đã được khai thác mạnh mẽ từ đầu thế kỷ trước, cùng với phát triến công nghiệp và đô thị hoá, cảng Hải Phòng

là cảng lớn nhất ở Bắc Việt Nam một thời và nay tiếp tục giữ vai trò trọng yếu của nhóm cảng phía Bắc trong quy hoạch phát triển hệ thống cảng biển Việt Nam tới năm 2020 Trong tương lai, diễn biến chất lượng môi trường, biên động tài nguyên và môi trường vùng cửa sông Bạch Đằng còn tiếp tục phức tạp do tác động của các quá ữình tự nhiên đặc biệt do tác động của con người thông qua phát triển du lịch, đô thị hóa, mở rộng quy mô các khu công nghiệp của Hải Phòng (Đinh Vù, Cát Hải, Minh Đức - Bến Dừng, Quán Toan, Lê Thiện) và đặc biệt là việc nâng, cấp hệ thống cảng hiện có phát triển cảng Đình Vũ và Lạch Huyện

Các vấn đề tài nguyên và môi trường vùng cửa sông Bạch Đằng bức xúc cần giải quyết là vấn đề sa bồi luồng vào cảng, xói lở bờ biển Phù Long Cát Hải, Đình Vù, ô nhiễm môi trường nước và suy thoái mồi trường nuôi

này chủng tôi tập trung vào nội dung nghiên cứu các vấn đề liên quan tới quá trình vận chuyển trầm tích, xây dựng căn cứ khoa học, đề xuất được giải pháp dự báo hữu hiệu phục vụ hiệu quả công tác quy hoạch phát triển bền vững khu vực.

+ Loại hình cửa sông: estuary, delta hay cửa sông phẳng

+ Tính chất của đoạn sông: đoạn triều sông, đoạn triều biển, đoạn quá

độ, đoạn ngoài cửa

+ Quan hệ hình thái lòng sông vùng triều

+ Địa chất lòng sông, bờ biển, đáy biển

+ Các yếu tô' động lực và ưu thế trội của từng yếu tố: dòng chảy sông, thủy triều, sóng gió, bùn cát

+ Các yếu tố tác động của con người: xây dựng các công trình I I đắp, nạo vét, trồng rừng ngập mặn, khai hoang lấn biển

Ngoài ra còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố vĩ mô khác như hoạt động kiến tạo, động đất, biến động môi trường tòan cầu

Do đó vùng cửa sông là một đối tượng nghiên cứu rất phức tạp, khổng thể đơn thuần sử dụng một hai phương pháp nghiên cứu để giải quyết được mọi vấn đề, mỗi phương pháp, do tính chất tiếp cận chỉ xem xét được đối tượng ở một góc độ nào đó, vì vậy không thể nào hy vọng có được những kết quả chính xác hòan tòan

Nghiên cứu cửa sông ven biển, chúng ta luôn đối mặt với một vấn đề khó khán là số liệu cơ bản rất ít, không hệ thống, thiếu đổng bộ do quá trình

đo đạc vùng cửa sông ven biến trên một diện tích rộng với nhiều yếu tố xảy thường xuyên và đột xuất yêu cầu một lượng lớn thiết bị kỹ thuật cao và chi phí rất lớn, số liệu thực đo vừa mang tính cung ứng số liệu đầu vào, vừa là thông số kiểm định đầu ra cho các phương pháp nghiên cứu trong đó có phương pháp mô hình tóan

Mô hình tóan là phương pháp dùng công cụ tóan học đế mô phỏng các

Để tính tóan mô phỏng và dự báo diễn biến vùng cửa sông ven biển có thể chia ra làm hai loại:

+ Mô hình dự báo ngắn hạn: đó là mồ hình tính tóan vận chuyển bùn cát và sự biến đổi mức đáy theo một số bước thời gian hoặc một chu kỳ triều.+ Mô hình dự báo dài hạn: đây là dạng mô hình hình thái động lực tính tóan các yếu tô' sóng, dòng chảy, bùn cát và biến đổi mức đáy, sau đó dùng đáy đã biến đổi để tính tóan lại các tham số sóng, dòng chảy ci’-'g cấp các số liệu đầu vào cho bước thời gian sau

Đối với khu vực cửa sông với diện tích tính tóan rộng, quá trình thủy động lực phức tạp, có sự xáo trộn của nước sông và nước biển, tùy theo tính chất của đối tượng nghiên cứu các nhà khoa học trên thế giới đã mô phòng trường thủy động lực bằng các mô hình dạng ID, 2D và 3D Có thể liệt kê một số hệ thống mô hình tiêu biểu như sau:

Hệ thống các mô hình Mike 11, 21 và Mike3 do Viện thủy lực Đan Mạch DHI xây dựng, đây là một hệ thống phần mềm đa năng ngòai tính tóan dòng chảy còn có khả năng tính tóan sóng, vận chuyển trầm tích và nước dâng

Hệ thống các mô hình nước mặt SMS do trường Đại học tống hợp Bright Young Mỹ xây dựng và phát triển cũng bao gồm nhiều phần mềm có tính năng tính tóan dòng chảy, sóng, vận chuyên trầm tích

Ớ nước ta, do yêu cầu cấp thiết của thực tế đảm bảo hàng hải, phòng chống sa bổi trên các luồng tàu qua cửa sông, từ năm 1980 trở lại đây, các nhà khoa học nước ta đã có nhiều công trình nghiên cứu bằng mô hình tóan

để đánh giá nguyên nhân và tìm kiếm các giải pháp:

GS TS Lương Phương Hậu, Đại học Xây Dựng đã sử dụng mô hình tóan nghiên cứu dòng chảy triều, trường sóng và chuyên động bùn cát trên các cửa sông Nam Triệu, cửa Thuận An, Cửa sông Cà Ty, cửa sông Cái Phan Rang, cửa sông Xoài Rạp

TS Hoàng Xuân Nhuận đã sử dụng mô hình tóan về trường dòng chảy

có tính đến ảnh hưởng của các đê chắn sóng dọc luồng tàu tại cảng Cửa Lò - Nghệ An

Tập thể các tác giả Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh đã sử dụng

mô hình tóan mô phỏng các đặc trưng thủy thạch động lực vùng cửa Định

An - Nam Bộ

Tập thể các tác giả Viện Cơ học đã sử dụng mô hình tóan mô phỏng các đặc trưng thủy thạch động lực phục vụ chỉnh trị vùng cửa Lý Hoà - Quảng Bình

Tập thể các tác giả Viện Khoa học Thuỷ lợi đã sử dụng mô hình tóan

mô phỏng các đặc trưng thủy thạch động lực vùng cửa Thuận An - Thừa Thiên Huế

Nghiên cứu về hiện trạng xói lở bờ biển Việt Nam, Chương trình biển KT.03 đã có đề tài cấp Nhà nước KT.03.14, chương trình biển KHCN.06 đã

có đề tài KHCN.06.08 Nghiên cứu quy luật và dự đóan xu thế bồi tụ - xói lở vùng ven biển và cửa sông Việt Nam Vấn đề này còn được đặt ra trong khuôn khổ đề tài độc lập cấp nhà nước và trong các đề tài cấp bộ đang được thực hiện tại Viện Cơ học -Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Khoa học Thuỷ lợi - Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Đại học Quốc gia Hà Nội

1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐIÊU KIỆN ĐỊA HÌNH, KHÍ TƯỢNG HẢI VÃN CỦA KHU VỰC NGHIÊN c ú u

1.2.1 Đặc điểm k h í tượng hải vãn kh u vực nghiên cứu

a Chế độ gió :

Chế độ gió khu vực nghiên cứu mang đặc tính mùa rất rõ nét Mùa đông chịu sự chi phối cùa hệ thống gió mùa đông bắc ĐB với các hướng gió thịnh hành là B, ĐB và Đ Ngược lại, mùa hè chịu ảnh hưởng của hệ thống gió mùa tây nam TN biến tính khi thổi vào vịnh Bắc Bộ có các hướng chính

là N và ĐN Trong mùa chuyến tiếp hướng gió thịnh hành chủ yếu là Đ, nhưng tốc độ ít mạnh bằng các hướng gió cơ bản ở hai mùa chính

♦ Mùa đông (tháng X ỉ - ĨI) :

Các hướng gió chính là B, ĐB và Đ Vào thời kỳ đầu mùa đông hướng gió chủ yếu là B và ĐB và Đ (bảng 1.2.1) Trong mùa đông trung bình hàng tháng có tới 3 - 4 đợt giỏ mùa ĐB ( đôi khi có tới 5 - 6 đợt ); mồi

Tập thể các tác giả Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh đã sử dụng

mô hình tóan mô phỏng các đặc trưng thủy thạch động lực vùng cửa Định

An - Nam Bộ

Tập thể các tác giả Viện Cơ học đã sử dụng mô hình tóan mô phỏng các đặc trưng thủy thạch động lực phục vụ chỉnh trị vùng cửa Lý Hoà - Quảng Bình

Tập thể các tác giả Viện Khoa học Thuỷ lợi đã sử dụng mô hình tóan

mô phỏng các đặc trưng thủy thạch động lực vùng cửa Thuận An - Thừa Thiên Huế

Nghiên cứu về hiện trạng xói lở bờ biển Việt Nam, Chương trình biển KT.03 đã có đề tài cấp Nhà nước KT.03.14, chương trình biển KHCN.06 đã

có đề tài KHCN.06.08 Nghiên cứu quy luật và dự đóan xu thế bổi tụ - xói lở vùng ven biển và cửa sông Việt Nam Vấn đề này còn được đạt ra trong khuôn khổ đề tài độc lập cấp nhà nước và trong các đề tài cấp bộ đang được thực hiện tại Viện Cơ học -Viện Khoa học và Côrig nghệ Việt Nam, Viện Khoa học Thuỷ lợi - Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Đại học Quốc gia Hà Nội

1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH, KHÍ TƯỢNG HẢI VĂN CỦA KHƯ V ự c NGHIÊN c ú n

1.2.1 Đặc điểm k h í tượng hải văn khu vực nghiên cứu

a Chế độ gió :

Chế độ gió khu vực nghiên cứu mang đặc tính mùa rất rõ nét Mùa đông chịu sự chi phối của hệ thống gió mùa đông bắc ĐB với các hướng gió thịnh hành là B, ĐB và Đ Ngược ỉại, mùa hè chịu ảnh hưởng của hệ thống gió mùa tây nam TN biến tính khi thổi vào vịnh Bắc Bộ có các hướng chính

là N và ĐN Trong mùa chuyến tiếp hướng gió thịnh hành chủ yếu là D, nhưng tôc độ ít mạnh bang các hướng gió cơ bản ờ hai mùa chính

♦ Mùa đông (tháng X I - Ị Ị) :

Các hướng gió chính là B, ĐB và Đ Vào thời kỳ đầu mùa đông hướng gió chủ yếu là B và ĐB và Đ (bảng 1.2.1) Trong mùa đông trung bình hàng tháng có tới 3 - 4 đợl gió mùa ĐB ( đôi khi có tới 5 - 6 đ ợ t ); mỗi đợt thường kéo dài từ 3 - 5 ngày Tại khu vực nghiên cứu do bị đảo Cát Hải

và Cát Bà che chắn nên tốc độ gió mùa ĐB ở đây đã giảm đi nhiêu, chỉ còn khoảng 50 - 60% so với ngoài khơi Vịnh Bắc Bộ Tuy nhiên, nếu so với vùng khác nằm sâu trong đất liền hơn thì tốc độ gió ở đây cũng còn khá mạnh Ngoài hướng gió chính ĐB, trong mùa này hướng gió có ảnh hưởng đáng kể đến chế độ thủy thạch động lực còn có hướng gió ĐĐB và Đ Tuy hai hướng gió này có tần suất tập trung không cao như gió mùa ĐB nhưng

có khả năng tạo ra sóng hướng Đ đổ vuông góc với đường bờ và độ cao lớn khi tiến vào gần bờ, gây xói lở bờ

Tốc độ gió trung bình trong mùa này đạt 4,6 - 4,8 m/s Tốc độ lớn nhất đạt 34 m/s (bảng 1.2.4)

♦ Mùa hè (tháng VI - X) :

Đây là thời kỳ thống trị của gió mùa TN biến tuớng, có các hướng chính là N, ĐN và Đ với tần suất khá cao (bảng 1.2.2) Đôi khi còn xuất hiện hướng gió cơ bản của hệ thống gió này là TN và T từ đất liền thối ra (còn được gọi là gió "Lào") với đặc điểm thời tiết khô nóng Tốc độ gió trung bình mùa này đạt 4,5 - 6,0 m/s ở khu vực nghiên cứu trong mùa này thường chịu tác động mạnh của bão, dông, lốc tốc độ gió cực đại đạt tới 45 m/s (bảng 1.2.4)

Bảng 1.2.4 Đặc trưng tốc độ gió trạm Hòn Dáu (m/s)

Bảng 1.2.1 Tần suất xuất hiện gió nhiều năm trạm Hòn Dáu trong mùa đông (%)

b C h ế độ sóng :

Sóng đổ bộ vào bờ biển khu vực nghiên cứu chủ yếu là sóng được hình thành từ ngoài khơi vịnh Bắc Bộ và lan truyền vào các tham sô sóng bị thay đôi qua quá trình khúc xạ và cạn sóng do độ sâu biến động và gây ảnh hưởng khác nhau ở mỗi đoạn bờ, tại các đoạn bờ lồi có mức độ tập trung cao các tia sóng gây xói lở, các đoạn bờ lõm lại được tích tụ

Trong thời kỳ gió B và ĐB thịnh hành, ở vùng biển nghiên cứu sóng gió kém phát triển do do bị địa hình che chắn, tuy vậy vào thời gian triều cường, sóng gió vẫn có điều kiện phát triển và khúc xạ lan truyền sóng vào bờ, uy hiếp các đoạn

bờ biển Độ cao sóng trung bình đạt 0,5 - 0,6 m (bảng 1.2.8)

Trong mùa chuyển tiếp, chế độ sóng gió ở khu vực nghiên cứu có hướng thịnh hành là Đ với tần suất lặp lại từ 30% tháng V đến 56,3% tháng III (bảng 1.2.7) Độ cao sóng trung bình đạt 0,6 - 0,7 m (bảng 1.2.8)

Bảng 1.2.6 Tần suất chiều cao sóng nhiều năm (1960 - 1994)

trạm Hòn Dáu trong mùa đông (%)

0,25 - 0,50 2.76 2.30 4.08 3.05 0.38 0.05 0.03 0.32 12.950.51 -0.75 4.81 5.37 11.04 7.75 0.70 0.07 0.02 0.31 30.07

0 ,7 6 -1 ,0 0 2.63 3.19 8.56 4.29 0.19 0.02 0.00 0.1' 19.02

0 1 o 1.72 2.26 9.01 3.09 0.39 0.07 0.00 0.01 16.571,51 -2 ,0 0 0.21 0.20 1.57 0.29 0.10 0.02 0.00 0.00 2.392,01 -2 ,5 0 0.02 0.00 0.08 0.01 0.01 0,00 0.00 0.00 0.122,51 -3 ,0 0 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01

£ 18.87 12.16 13.32 34.35 18.48 1.77 0.23 0,05 0.76 100.0Bảng 1.2.7 Tần suất chiều cao sóng nhiều năm (1960 - 1994)

trạm Hòn Dáu trong mùa hè (%)

0.861.941.22

1.524.923.44

3.498.664.23

1.414.473.24

0.331.431.01

0.280.330.11

0.630.750.25

9.7724.5614.56

1,51 -2 ,0 0 0.23 0.51 0.77 1.28 2.53 0.96 0.06 0.04 6.392,01 -2 ,5 0 0.08 0.09 0.24 0.26 0.48 0.1B 0.01 0.01 1.342,51 -3 ,0 0 0.01 0.02 0.09 0.10 0.05 0.02 0,00 0.01 0.283,01 - 4,00 0.00 0.00 0.06 0.07 0.05 0.04 0.00 0.01 0.234,01 - 5,00 0.00 0.00 0.00 0.03 0.01 0.02 0.00 0.00 0.065,01 -6 ,0 0 0.00 0.00 0.01 0.02 0.03 0.01 0.00 0.00 0.06

có thể đạt tới 5,6m (Bão Winne - 3/VII - 1964)

Bảng 1.2.8 Đặc trưng độ cao sóng trạm Hòn Dáu (m)Tháng

TB 0,62 0,59 0,62 0,64 0,75 0,76 0,85 0,63 0,60 0,65 0,60 0,60Lớn nhất 2,0 2,2 2,3 2,8 2,5 4,0 5,6 5,0 5,6 4,5 2,5 2,0Chế độ sóng gió trong mùa đông và mùa hè là một trong những nhân tố quyết định đến bức tranh thuý thạch động lực khu vực, gây xói, bổi địa hình đáy, lòng dẫn các kênh hàng hải và các đoạn bờ trong khu vực nghiên cứu

Theo các số liệu thống kê nhiều năm của chế độ sóng của khu vực đảo Bạch Long Vĩ là điểm khống chế chế độ sóng ngoài khơi ảnh hưởng tới khu vực nghiên

cứu, các tham số của sóng trung bình và các sóng có độ đảm bảo 1%, 5% và 13%

được tính tóan cho các khỏang thời gian từ tháng 4 đến tháng 9 đặc trưng cho mùa

hè và từ tháng 10 đến tháng 3 đặc trưng cho mùa đông Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 1.2.9 và 1.2.10 sau

' I' /

Bảng 1.2.9 Các tham số của sóng trung bình và các sóng có độ đảm bảo 1%,

5% và 13% đặc trưng cho mùa hè

Thán g 4 - 9 đăc trưng cho mùa hèHướng

sóng

[độ]

Tầnsuất[%]

Bảng 1.2.10 Các tham sô' của sóng trung bình và các sóng có độ đảm bảo 1%, 5%

và 13% đặc trưng cho mùa đông

Tháng 1 0 - 3 đặc trưng cho mùa đôngHướng

sóng

[độ]

Tầnsuất

c Vài nét vê chê độ thuỷ triêu tro n g khu vực nghiên cứu

Thuỷ triều vùng biển khu vực nghiên cứu có đặc điểm chế độ nhật triều thuần nhất vói biên độ dao động lớn Thông thường trong ngày xuất hiện một đỉnh triều (nước lớn) và một chân triều (nước ròng) Trung bình trong một thár^ có 2 kỳ nước lớn với biên độ dao động mực nước từ 2,0 - 4,0 m; mỗi kỳ kéo dài 2 - 3 ngày

ở thời kỳ nước kém tính chất nhật triều giảm đi rõ rệt, ngược lại tính chất bán nhật

triều tăng lên: trong ngày xuất hiện 2 đỉnh triều (chân cao, chân thấp)

Theo tài liệu quan trắc mực nước nhiều năm (1930 - 1994) tại trạm Hải văn Hòn Dáu cho thấy: biên độ dao động mực nước triều lớn nhất có thể đạt 4,25m (25/X/1985) và mực nước triều thấp nhất là -0,07 m (21/XII/1964) (bảng 1.2.11) Thực tế qua khảo sát đo đạc tại khu vực nghiên cứu đã cho thấy thuỷ triều ở đây đóng vai trò quan trọng trong các quá trình thuỷ thạch động lực, đặc biệt là khi triều cường được cộng hưởng với nước dâng và sóng trong bão

Bảng 1.2.11 Đặc trưng mực nước trạm Hòn Dáu (cm)

Tháng

TB 180 176 176 177 180 183 185 186 194 204 199 189Lớn nhất 392 379 351 356 385 404 389 383 371 425 400 400

d Bão và nước dâng trong bão

Nước ta nằm trong đới chịu tác động trực tiếp của các cơn bão hình thành ớ Tây Thái Bình Dương cũng như biển Đông Bão đổ bộ vào vùng ven biến cửa sông thường gây ra sóng to, gió lớn, nước dâng làm phá vỡ đê kè, nhà cửa, biến dạng lòng dẫn và các val, bãi cát ngầm Tại khu vực nghiên cứu và lân cận có mật độ bão đổ bộ khá cao so với các tỉnh ven biển khác

Các cơn bão thường phát sinh từ Thái Bình Dương hay từ Biến Đôn*', các kết quả tính tóan thống kê cho thấy các bão xuất hiện trên Biển Đông có cường độ không mạnh bằng các bão phát sinh trên Thái Bình dương và đi vào Biển Đồng Đầu mùa (tháng V) bão có quỹ đạo parabol ngang với đầu hướng về phía tây, theo quỹ đạo này, ban đầu bão di động từ đông nam lên tây bắc sau khi vượt qua trục parabol qua điểm chuyển hướng bão đi từ phía đông nam lên đông bắc và có xu hướng chuyển động lên hướng bắc và đổ bộ vào Trung Quốc Bão bất đầu đổ bộ vào miền bắc Việt Nam từ tháng VI và từ đó dịch chuyển vào phía nam Bão trong khu vực Biển Đông có cường độ rất mạnh, một sô' cơn bão manh như Chan Chu (tháng 5, 2006) có tốc độ gió cực đại gần tâm bão khỏang 46m/s (I65km /giờ), giật

70 m/s (250km/giờ)

Bảng 1.2.12 trình bày tổng số các cơn bão trực tiếp ảnh hưởng đến nước ta trong giai đoạn từ 1961 đến 2000, có thể thấy rằng các cơn bão ảnh hưởng tới nước

ta thay đổi rất mạnh từ năm này sang năm khác Năm có nhiều bão và áp thấp nhiệt đới nhất là các năm 1964, 1978 (11 cơn) và năm 1973 (12 cơn), năm ít nhất là năm

2002 (1 cơn), tính trung bình trong tòan bộ khỏang thời gian xem xét mỗi nãm trung bình có 5,9 cơn bão và áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào nước ta

Bảng 1.2.12 Số lượng các cơn bao trực tiếp ảnh hưởng đến Việt Nam

Theo số liệu thống kê từ năm 1960 - 1994, mùa bão ở khu vực nghiên cứu thường bắt đầu từ tháng V và kết thúc vào tháng XI Tháng nhiều bão nhất là tháng VII và tháng VIII (bảng 1.2.13) Qua kết quả thống kê cho thấy, hầu hết các cơn bão đổ bộ vào khu vực đều kéo theo mưa lớn

Khi bão đổ bộ vào ven biển thường kèm theo nước dâng, phát sinh do cơ chế hiệu ứng nưóc dồn khi gió thổi mạnh và quá trình giảm khí áp xuống thấp Nước dâng trong bão là hiện tượng thiên tai nguy hiểm ở vùng ven biển Do tính chất nguy hiểm của hiện tượng nước dâng trong bão nên khi thiết kế xây dựng công trình, qui hoạch lãnh thổ ven biển đòi hỏi phải xem xét nghiêm túc vấn đề này

Bảng 1.2,13 Số lượng và tần suất bão, áp thấp nhiệt đới (ATNĐ)

_ dồ bộ vảo khu vực Hải Phòng (I960 - 1994)

ThángYếu tố

năm

Bão Số lượng 5 10 7 3 4 1 30

Tần suất [%] 13,1 27,8 19,4 8,3 12,0 3,0 83,3Khu vực Hải Phòng là một trong những nơi chịu nhiều hậu quả nặng nề của nước dâng do bão gây ra, chiếm tới 80 - 90% sô cơn bão đổ bộ Đáng lưu ý là bão

đổ bộ vào khu vực nhiều khi vẫn giữ cường độ lớn, vì vậy nước dâng do l ìo xảy ra

ở đây vẫn có thể đạt tới những trị số lém Chảng hạn, tháng IX nãm 1955 bão đổ bộ vào Hải Phồng với cường độ gió cấp 12, nước dâng do bão xảy ra ở đây đạt tới trên

2 m, nước biển đã làm ngập nhiều làng mạc của huyện An Hải, nước biển còn tràn ngập cả thành phố Hải Phòng Các đường phô ở đậy đều bị ngập nước tới 50 - 60

cm, nhiều nơi tới 100 cm Tháng 7 năm 1980, bão vào Hải Phòng VỚI cường độ cấp

12, giật trên cấp 12; nước dâng do bão đo được tại Hải Phòng đạt tới trị số 176 cm.Bão đổ bộ vào vùng ven bờ biển nước ta thường mang theo mưa lớn, gió mạnh và nước dâng gây lũ lụt khu vực đổng bằng cửa sồng Bão mạnh thường kèm theo nước dâng bão Quan hệ giữa bão, lũ, triều, nước dâng là quan hệ giữa các hiên tượng có qui luật hình thành khác nhau, nhưng kết quả của chúng lại ảnh hưởng lẫn nhau Do chưa tìm thấy mối quan hệ nhân quả giữa chúng và thực tế chúng xuất hiện (đặc biệt là bão) một cách ngẫu nhiên nên có thể coi quan hệ đó là quan hệ độc lập

Bằng tài liệu thống kê về gió, sóng gió nhiều năm tại Hòn Dáu (1960 - 1994) cho phép xác định được mực nước dâng do bão ở khu vực nghiên cứu Đó là trong 30 năm tài liệu thống kê có 52 lần xuất hiện sóng nước dâng trên1,2 m hay trung bình cứ 1 năm có gần 2 lần có sóng nước dâng hơn 1,2 m tại Đổ Sơn và vùng lân cận

1.2.2 Đặc điểm phâ n p h ố i nước và bùn cát ở các nhảnh cửa sông

Hệ thống sông Thái Bình có chế độ thủy lực đặc biệt phức tạp Phía thượng nguồn 3 con sông: Cầu, Thương và Lục Nam dòng chảy bị ảnh hưởng của bờ bãi và địa hình đáy sông, nhất là sông Cầu sự gia nhập của các con sông Cà Lổ, sông Công với chế độ nước mặt rất phức tạp Phía hạ du hệ thống là khu vực chịu ảnh hưởng đồng thời của dòng chảy lũ và thủy triều Hệ thống sông Thái Bình nhận nước của sông Hồng qua sông Đuống là chủ yếu (chiếm tới 80%) còn lại 20% là lượng nước của sông Cầu, sông Thương và sông Lục Nam Ngoài ra hệ thống sông

Thái Bình còn nhận được lượng nước bổ sung qua sông Luộc (khoảng 10% lượng nước sông Hồng) Vói lượng nước nhận vào từ sông Hồng qua sông Luộc khá ổn định (250 - 300 m3/s) sẽ được phân vào 3 nhánh: sông Hóa, sông Thái Bình và sông Mới đổ vể sông Văn úc Diễn biến của vùng này khá phức tạp lượng nước phân vào các nhánh thay đổi sau mỗi chu kỳ lũ.

a Đặc điểm phân phối nước các nhánh sông

Lượng nước và sa bồi sang sông Kinh Thày có xu hướng ngày một gia tăng, song cũng chưa vượt qua được 60% tổng lượng nước và sa bồi đầu vào Điều này phù hợp với diễn biến cửa sông ở nơi phân nhánh: cửa ra của sông Đuổng tiến gần tới cửa vào của sông Kinh Thày mặt cắt được mở rộng và xói sâu, trong khi đó sông Thái Bình lưu lượng ngày một giảm, bằng chứng là độ dốc mặt nước đoạn từ Phả Lại - Phú Lương nhỏ dần Neu trước năm 1970 tỷ lệ phân nước vào sông Kinh Thày chỉ 46.8%, thì những năm sau tăng lên 52% và hiện nay (1994) tỷ lệ này là 58%

Hàng năm có từ 80 - 95% lượng nước của sông Thái Bình chảy vào sông Gùa Điều này dẫn đến phẩn hạ lưu của sông Thái Bình sau cửa sông Gùa có xu thế ngày càng được bồi cao

Lưu lượng chảy vào sông Mía ngày càng tăng lên (khoảng 8 - 10%) cũng có nghĩa là lưu lượng sông Gùa giảm đi chút ít

Đặc điểm phân nước và sa bồi trên sông Kinh Thày như sau: Phía dưới trạm Bến Bính khoảng 10 km, sông Kinh Thày phân lưu ra thành 3 nhánh là sông Rạng, Kinh Môn và Kinh Thày

Sông Rạng chảy xuống hạ lưu vả nhập với sông Gùa và dưới nó khoảng 2km lại phân lưu thành 2 nhánh chảy ra cứa Văn úc và cửa Lạch Tray

Sông Kinh Thày chảy đến Bến Triều thì phân thành 2 nhánh : một nhánh là sông Đá Bạch chảy ra cửa Bạch Đằng, một nhánh khác nhập với nhánh Kim Môn được gọi là sông cấm

Kết quả tính toán cho thấy: lượng nước hàng năm của sông Kinh Thày đổ vào sông Rạng chỉ chiếm khoảng 18 - 20% và xu thế này có chiều hướng giảm dần ngay cả vào mùa lũ Lượng nước hàng năm chuyến vào sông Kinh Thày là 52% Phần còn lại khoảng 30% được chuyển vào sông Đá Bạch Đồng thời khi lưu

lượng nước tăng lên thì lượng nước phân vào sông Rạng giảm đi Điều này cho thấy vai trò của sông Rạng nhỏ nhất trong 3 nhánh.

Khi chưa có đập Đình Vũ, về mùa lũ nước từ thượng nguồn chảy về vùng Hải Phòng dễ dàng thoát ra biển qua 3 cửa là cửa cấm , Nam Triệu và cửa sông Chanh, v ề mùa kiệt, nước biển dễ dàng xâm nhập sâu vào trong lục địa Lượng nước chuyển qua sông Ruột Lợn chỉ chiếm 23 - 26% lượng nước chuyển qua trạm thủy văn Cửa cấm Lượng nước chuyển qua kênh Đình Vũ rồi chuyển qua cửa Nam Triệu chiếm 33 - 36%, còn lại gần 40% chảy qua Cửa cấm

Sau khi đắp đập Đình Vũ (1980) tỷ lệ chuyển nước đã thay đoi đáng kể Lượng nước lũ của sông cấm chuyển qua sông Ruột Lợn là 32 - 33% đã tăng lên khoảng 10%, còn lại là qua kênh Đình Vũ 67 - 68% tăng lên gần 35% Sự có mặt của đập Đình Vũ đã làm cho khả năng thoát lũ của sông c ấm giảm đi đáng kể 16,3% (800 m3/s) so với lưu lượng cần phải tiêu thoát (4900 m3/s)

Tác động ảnh hưởng của việc lấp của cấm đã làm thay đổi không chỉ ở sự vận chuyển nước trên các đoạn sông trong vùng mà còn thế hiện ở quá trình mực nước thủy văn cửa cấm , đỉnh triều tăng lên khoáng 30 cm, chân triều tăr 45 - 55

cm trong mùa lũ và đỉnh triều tăng 5 cm chân triều tăng 10 cm trong mùa kiệt.Mặc dù lượng nước sông Hồng chảy về Hải Phòng có xu hướng táng lên nhưng tác động của hồ chứa nước Hòa Bình trên sông Đà với sự phân phối nước của các cửa sông ở đây cũng không, lớn (chỉ làm thay đổi không quá 3%) ảnh hưởng của hồ chứa Hòa Bình đối với các cửa sông Hải Phòng thế hiện rõ hơn cả là

về mùa lũ Khi hồ cắt lũ được 1000 m3/s thì mực nước ờ các ngưỡng cửa sông Hái Phòng giảm đi từ 1 - 2 cm

b Đặc điểm phân phối bùn cát các n h án h cửa sông

Bùn cát hạ du sông Thái Bình ĩà do bùn cát của sông c ầu , Thương, Lục Nam đưa xuống và bùn cát của sông Hồng đưa sang qua sông Đuống, trong đó bùn cát của sông Hồng là chính Hàng năm lượng bùn cát sông Hồng đưa qua sông Đuổng trung bình khoảng 32 triệu tấn (tại trạm Thượng Cát), trong khi đó bùn cát tại sông Cầu (trạm Thác Bưởi) trung bình là 0,4 triệu tấn/năm, sông Thương (tại Trạm Hữu Lũng) trung bình là 0,1 triệu tấn/năm (bảng 1.2.14) Vì vậy hạ du sông Thái Bình dòng bùn cát chịu sự ảnh hưởng chi phối chính của dòng bùn cát sông Hồng, mang đặc điểm của dòng bùn cát sông Hồng Hàng năm mùa lũ từ tháng VI

- X nhưng lượng bùn cát chiếm từ 80 - 85% tổng lượng bùn cát năm, mùa kiệt từ tháng XI - V chỉ chiếm 15 - 20% tổng lượng bùn cát năm Những năm mưa nhiều thì lượng phù sa nhiều và ngược lại.

Bảng 1.2.14 Lượng bùn cát trên hệ thống sông Thái BìnhSông Trạm đo ' prnax(g/m3) Tổng lượng bùn cát

(triệu tấn/năm)

Mặt khác vùng hạ lưu sông Thái Bình là vùng chịu ảnh hưởng của thủy triều, là nơi giao thoa của nước sông và nước biển nên các quá trình diễn biến rất phức tạp và đa dạng, đặc biệt là dòng chảy bùn cát Chính vì sự phức tạp đó cùa vùng cửa sông ảnh hưởng thủy triều, tài liệu đo đạc nhất là tài liệu đo đạc bùn cát rất ít ỏi, rời rạc, không đồng bộ và độ chính xác không cao Đồng thời phía hạ du sông Thái Bình sự phân nhánh, nhập nhánh tạo thành mạng lưới sông rất phức tạp

Vì vậy việc tính toán sự bồi lắng bùn cát các khu giữa vùng cửa sông gặp khó khăn

và độ chính xác không cao Với tài liệu hiện có chỉ cho hình ảnh một cách định tính về diễn biến của sự phân bố bùn cát theo không gian và thời gian ở vùng các cửa sông nghiên cứu

Qua tài liệu đo đạc thực tế nhận thấy lượng bùn cát giảm dần về phía hạ du,

kể cả lượng ngậm cát bình quân và lượng ngậm cát lớn nhất (bảng 1.2.14) Sở dĩ như vậy vì ở hạ lưu lòng sông mở rộng, vận tốc dòng nước giảm, sức tải cát giảm tạo điều kiện cho việc lắng đọng bùn cát Đồng thời ở vùng cửa sông ảnh hưởng thủy triều, khi triều lên dòng triều mang theo bùn cát phía biển vào, do tác động ngược chiều nhau của dòng nước thượng nguồn về và dòng triều từ biển lên vận tốc dòng nước giảm, sức tải cát cũng giảm Hoặc khi dòng triều lên làm xói lòng dẫn để rồi khi triều rút tạo nên độ dốc xuôi khá lớn, tốc độ dòng chảy lớn đưa lượng bùn cát bị xói này ra cửa sông Mặt khác vùng sông ảnh hường triều xảy ra

quá trình tương tác giừa nước sông (nước ngọt) và nước biên (nước mặn) diên ra

các quá trình hóa học tạo thành bông keo gây lắng đọng bùn cát

Mùa lù lượng bùn cát qua sông Thái Bình (tại Cát Khê) so với lượng bùn

cát qua Thượng Cát trung bình là 56% (trong khi đó lượng nước qua Cát Khê

khoảng 50%), qua sông Kinh Thày (tại Bến Bính) là 42% Trên sông Gùa (nhánh

sông Thái Bình ) tại Bá Nha đo được lượng bùn cát chiếm 65 - 75% luợng bùn cát

qua Cát Khê Như vậy lượng bùn cát đã bồi lắng và chuyển xuống ngã ba Gùa khá

nhiều Tại mặt cắt Trung Trang (sông Văn úc) lượng bùn cát chủ yếu do sông Gùa

đưa về Còn sông Rạng đưa xuống một lượng nhỏ

Sau khi có đập Đình Vũ, chế độ dòng chảy đã đổi khác, mực nước trung

bình tại Bến Bính dâng cao khoảng 30 cm và chính điều này đã làm tăng khả năng

lắng đọng bùn cát trong sông,

Qua tính toán lắng đọng phù sa khu giữa và cân bằng bùn cát ở vùng cửa

sông khu vực nghiên cứu cho thấy: Hàng năm lượng bùn cát của hệ thống sông

Thái Bình chảy qua cửa Nam Triệu là 3.2 triệu tấn, ra cửa Lạch Tray là 0.7 triệu

tấn, ra cửa Văn úc là 6.4 triệu tấn Lượng bùn cát này đã gây đục nước bãi biển Đồ

Sơn nhất là vào mùa hè

1.2.3 Phân bổ độ đục

Độ đục (hàm lượng bùn cát trong nước) nước biển khu vực biến đổi rất lớn

theo không gian và theo thời gian Đe đánh giá độ đục bãi biển trong khu vực

nghiên cứu, chúng tôi đã thu thập, hệ thống hóa và xử lý các tài liệu đã có từ 1962

đến nay Sau đây là một số kết quả đã thu nhận được

- Mùa hè: Tại hầu hết các mặt cắt nồng độ sa bồi tuân theo quy luật giảm dần từ đáy lên mặt nước Quy luật này thế hiện rõ ở lớp nước sát đáy (từ đáy lên

0,4 m) Từ mặt nước đến độ sâu cách đáy 0,4 m phân bố độ đục phức tạp hơn

không còn đơn trị nừa ở một sổ mặt cắt phân bố mật độ sa bồi có dạng hình sin

Nguyên nhân của hiện tượng này là do khối nước ở tầng mặt trong mùa hè bị xáo

trộn mạnh theo các mặt cắt vuông góc với đường bờ, mật độ sa bồi giảm dần từ

trong bờ ra ngoài đến đường đẳng sâu 1,5 m sau đó lại tăng lên ở đới sóng vờ

Song quy luật này thể hiện rõ nét nhất cũng chỉ ở lóp sát đáy, còn ở lớp nước mặt

cùng khá phức tạp thể hiện sự xáo trộn mạnh cúa các khối nước Theo chiều song song với đường bờ thì nồng độ sa bồi giảm đần từ ĐB xuống TN, điều này lý giải

sự tồn tại tiểu hoàn lưu trong khu vực đi từ phía Hoàng Châu sang Đình Vũ - Cửa Cấm xuống Đồ Sơn.

Độ đục nước trong khu vực khi triều xuống có giá trị trung bình thay đổi từ

40 - 95 g/m3, cực đại đạt 300 g/m3 Trong thời gian triều lên độ đục trung bình thường thấp hơn khi triều xuống và có giá trị biến đổi từ 20 - 50 g/m3

- M ùa đông: Gió mùa ĐB có ảnh hường lớn đến quá trình động lực bãi biên

Đồ Sơn Với những đợt gió mùa kéo dài, sóng gió đã khuấy đục lớp bùn cát đáy đã làm cho nước biển Đồ Sơn hầu như lúc nào cũng đục Bức tranh phân bố độ đục như sau: Theo độ sâu độ đục tăng dần từ mặt xuống đáy và đơn trị Theo hướng vuông góc với đường bờ, nồng độ sa bồi giảm dần từ bờ ra tới đường đang sâu 1,5 m rồi tăng đột ngột ở đới sóng vỡ Theo hướng song song với đường bờ, độ đục tăng dần theo hướng ĐB xuống TN ở khu vực sát bờ và có xu hướng ngược lại

ở đới sóng vỡ, Như vậy trong mùa đông tại khu vực nghiên cứu tồn tại hai trường dòng chảy theo một hướng ĐB - TN và một theo hướng TN - ĐB

Khi dòng triều xuống độ đục trung bình thay đổi trong khoảng 45 - 95 g/m3 Khi dòng triều lên độ đục trung bình tăng lên đáng kể đạt 60 - 150 g/m3 và cực đại đạt 600 g/m3 Độ đục cao khi triều lên chứng tỏ dòng sóng ở đới sóng vỡ và sóng cồn đã làm bứt các trầm tích đáy tham gia vào quá trình chuyển động

- Mùa chuyến tiếp: Do hướng sóng gió thay đổi chậm và cường độ sóng gió

không lớn nên độ đục trong khu vực nghiên cứu nhin chung không lớn lắm, trung bình đạt 10 - 30 g/m3 Sự biến thiên độ đục theo chiều sâu tuân theo quy luật đơn trị tăng dần từ mặt xuống đáy (không có sự đột biến) lượng độ đục theo chiều song song và vuông góc với đường bờ biến động cũng không lớn lắm

p là véctớ vận tốc theo phương ngang bao gồm các thành phần (U, V) và V là toán

tử građien ngang, phương trình liên tục có dạng:

áp suất tại độ sâu z có thế xác định bằng phép tích phân thành phần thăng đứng của phương trình chuyển động từ z đến bề mặt thoáng T):

P(x, y, z, t) = p atm + g p„r}+g Ị f i x , y, z; t) d z '

giá trị áp suất khí quyển, Patm được coi là không thay đổi

Phương trình bảo toàn nhiệt muối có dạng sau:

trong đó 0 là nhiệt độ thế vị (hoặc nhiệt độ thực đối với các ứng dụng ớ vùng nước nông), s là độ muối, KH là hệ số khuếch tán rối theo chiều thẳng đứng của nhiệt độ

và độ muối

Mật độ của nước được xác định theo phương trình trạng thái có dạng hàm của nhiệt độ và độ muối:

theo Fofonoff (1962) M ật độ th ế vị p là m ật độ được xác định là hàm của

n h iệt độ th ế vị và độ muối tạ i áp su ấ t khí quyển; nó cho phép xác định chính xác những giá trị của m ật độ để tín h to án građien baroclin theo phương ngang x u ấ t hiện tro n g các th à n h p h ần građien vận tốc và dộ ổn định của cột nước trong môdul khép kín rối ngay ở vùng nước sâu nơi m à hiệu ứng của áp

su ấ t trở th à n h quan trọng

Tất cả những chuyển động do các quá trình có quy mô nhỏ không thê xác định được trên lưới tính (các quy mô dưới lưới) được tham sỏ hoá bằng các thành phần của quá trình xáo trộn theo phương ngang Các thành phần Fx, Fy, Fe và Fs trong các phương trình (2.1.1.2), (2.1.1.3), (2.1,1.6), (2.1.1.7) thể hiện các quá trình

có quy mô nhỏ, tương tự như quá trình khuếch tán phân tử có thể viết chúng dưới dạng

Hệ số xáo trộn theo chiều thẳng đứng, KM và Kh trong (2.1.1.2) '7 1.1.3), (2.1.1.6), và (2.1.1.7) được xác định theo sơ đổ khép kín rối bậc hai của Mellor và Yamada [1982], trong đó các đạc trưng rối sẽ là động năng rối, q2/2 và macroscale rối I:

w = 1 Giá trị của độ dài tỉ lệ xác định bằng biểu thức 3.2 là độ dài đặc trưng của

chuyên động rối tại một điểm bất kỳ trong không gian và thời gian Các thành phần

Fq và F| trong phương trình (2.1.1.11) và (2.1.1.12) là các đại lượng xáo trộn theo phương ngang và được tham số hoá đối với nhiệt độ và độ muối tương tự bằng phương trình (2.1.1.9)

Khi các đặc trưng của rối được xác định chi tiết, các hệ số xáo trô-> KM, K H

và Kq được xác định bằng các biểu thức sau:

2.1.3 Các điều kiện biên

a Điều kiện biên tại bề mặt thoáng, z = T|(x, y)

d u ÔV

-< f = B r K q2l = 0

W = U ^ - + V ^ + Õrỉ

(2.1.20a)

(2,1.20b) (2.1.20c) (2 ỉ.2 0 d ) (2 1.20e)

trong đó ( t ox, T ) ứng suất gió trên bể mặt, uTs vận tốc ma sát, # th ô n g lượng nhiệt

tịnh, ^ s 5 (0 )[# - Ã\l p„với [ # - tổng thông lượng nước ngọt tịnh do bay hơi giáng thủy, S(0) độ muối trên bé mặt Tại biên là tường cứng và đáy cúa thủy vực,građien theo phương pháp tuyến của 0 và s bằng không, do đó không tồn tại thông lượng đối lưu và khuếch tán nhiệt và muối qua các biên này

-b Điều kiện biên tại đáy thủy vực:

trong đó H(x, y) là cao độ địa hình đáy và uTb là vận tốc ma sát tương ứng với ứng suất ma sát đáy (TbJl, Tby) , ứng suất đáy được xác định với vận tốc tuân thủ theo qui luật phân bố lôgarìt gần biên:

Kết quả cuối cùng của (2.1.22) và (2.1.23) với giá trị của KM xác định theo

sơ đồ khép kín rối tại vùng biên đáy nếu độ phân giải đủ thoả mãn sẽ có:

có những thông tin cụ thế có thể lấy z„ = lcm theo Weatherly và Martin (1978)

2.1.4 Điêu kiện trên biên hở

a Điêu kiện biên đối với nhiệt và độ muối

Tồn tại hai dạng biên hớ — chảy vào và chảy ra, nhiệt độ và độ muối được xác định trước theo số liệu đo đạc tại biên chảy vào vùng tính, đối với biên chảy ra cần phải giải phương trình sau:

b Điều kiện biên đối với mực nước

Trong môđul hoàn lưu đại dương, điều kiện biên lỏng cho phép năng lượng của sóng dài ( thí dụ thủy triều) thâm nhập qua biên lỏng cũng như cho phép nâng lượng sóng dài bức xạ qua biên từ vùng tính Tồn tại một loạt các điều kiện biên phái xạ có thể sử dụng để phục vụ mục đích này.

b Ị Điều kiện biên mực nước

Với dạng điều kiện biên này, môđul sẽ sử dụng các giá trị mực nước dọc theo biên được xác định từ các số liệu thực đo hoặc từ các hằng số điều hoà thủy triều Tuy nhiên dạng biên này được coi là cứng không cho phép nãng lượng sóng dài (thủy triều hoặc nước dâng) thâm nhập hoặc thoát ra khỏi vùng tính

b.2 Điều kiện biên Reid và Bodỉne

Đối với sóng dài thoát ra khòi vùng tính môđul sử dụng một dạng điều kiện biên được Reid và Bodine (1968) phát triển Điểu kiện này có dạng:

trong đó TỊ là mực nước tại biên lỏng, T|0 là mực nước thủy triều tại ô lưới, un vận tốc dòng chảy vuông góc với biên, g là gia tốc trọng trường và D là độ sâu của ô

lưới tính, hệ số Lagrange \ được xác định theo mỗi bước thời gian cho phép năng

lượng phát xạ của sóng dài làm biến đổi giá trị của mực nước Đối với điều kiện biên Reid và Bodine, A,, và giá trị r|u íại ô lưới tính chứa biên lỏng sẽ làm biến đổi giá trị của đại lượng un [g / D] 1/2

2.2 C ơ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÕ HÌNH VẬN CHUYEN t r a m t í c h

Trầm tích kết dính là các trầm tích hạt mịn có đường kính nhỏ hơn 75|im trầm tích bở rời là loại trầm tích thô hơn với đường kính từ 75jam - 500nm Các loại cát và sỏi với đường kính lớn hơn 500|am sẽ dịch chuyển trên đáy dưới dạng di đáy dạng vận chuyển này không được xét tới trong mô hình do các trầm tích hạt thô chiếm một tỉ lệ nhỏ trên đáy của hệ thống cửa sông và biển

c ả hai cơ chế lơ lửng và lắng chìm trầm tích đều phụ thuộc vào ứng suất biên

dạng tiếp tuyến đáy tại bề mặt phân cách giữa trầm tích và nước Xác định giá trị ứng suất biến dạng tiếp tuyến đáy là riiột hợp phần tích hợp của quá trình tính toán vận chuyển trầm tích Quá trình lơ lửng của trầm tích từ trầm tích đáy kêt dính tuân thủ theo các phương trình đặc trưng đối với quá trình lơ lửng của trầm tích kêt dính, tạo ra một lượng trầm tích thâm nhập vào trong cộx nước Quá trình lơ lửng trầm tích từ trầm tích đáy bở rời dựa trên cơ sở lý thuyết trầm tích lơ lửng của Van Rijn (1984, 1993) Trong cả hai trường hợp, tổng lượng trầm tích lơ lửng trong cột nước

sẽ là tổng các phần tỉ lệ phân chia giữa trầm tích bở rời và kết dính dựa theo ti lộ tương ứng của chúng ở trên đáy Quá trình lắng chìm của trầm tích kết dính trong cột nước được thể hiện như là hàm của quá trình kết bông và chìm lắng, hiệu ứng của cường độ biến dạng nội và nồng độ của cột nước lên quá trình kết bông được xác định ẩn trong công thức xác định vận tốc lắng chìm Trầm tích bở rời được coi

là sẽ chìm lắng riêng rẽ không có sự tương tác giữa các hạt Một điểm á?n biệt của

mô hình là khả năng sử dụng các kết quả thực nghiệm để mô tả các thani sô trong các công thức lơ lửng và lắng chìm, bao gồm cả hiệu ứng kết bông của các hạt trầm tích kết dính

Các trầm tích tạo thành đáy trầm tích kết dính sẽ trở nên vững chắc theo thời gian, hiộu ứng này được thế hiện thông qua mô hình đáy theo chiều thảng đứng Các hàm tác động như khối lượng trầm tích biến động theo thời gian thâm nhập từ các dòng sông và nồng độ của các hạt rắn lơ lửng tại biên lỏng có thể dễ dàng thiết lập Kết quả đầu ra của mô hình bao gồm các phân bố theo khồng gian và thời gian của khối lượng tổng cộng các hạt rắn lơ lửng, nồng độ trầm tích kết dính và bở rời trong cột nước và khối lượng của trầm tích bổi tụ/xói mòn và kết quả là biến động của cao độ đáy

2.2.2 Các phương trình cơ bản

Phương trình bình lun khuếch tán ba chiểu đối với quá trình vận chuyển trầm tích thuộc phân loại k (k = 1, 2; ỉ - tương ứng với trầm tích kết dính; 2 - tương ứng với trầm tích bở rời) có dạng:

( 2 2 Ỉ )

Điều kiên biên:

và H - độ sâu đáy dưới mức chuẩn Phương trình (2.2.1) có thể chuyển đổi dễ dàng sang toạ độ cong trực giao và toạ độ sigma, nó sẽ có dạng tương tự như phương trình 2.1.55 và 2.1.56.

2.2.3 Tính toán ứng suất biên dạng tiếp tuyên đáy

Giá trị của ứng suất biến dạng tiếp tuyến đáy được xác định như sau:

trong đó K - hằng số Von Karman = 0.40; u - vận tốc dòng chảy tổng hợp sát đáy; z

- độ sâu của điểm trung tàm của lớp nước sát đáy; z() - cao độ lớp ma sát đáy

Ạ

H

V

*

Hình 2.1 Sơ đố lưới tính theo chiểu thẳng dứng

2.2.4 Quá trình lơ lửng của trầm tích kết dính

Các thực nghiệm của Parchure và Mehta (1985); Tsai và Lick (1987); Graham và nnk (1992) và các nghiên cứu hiện trường của Hawley (1991)- Amos và

nnk (1992) đã phát hiện rằng chỉ có một lượng trầm tích giới hạn có thê lơ lửng lại

từ trầm tích đáy kết dính dưới tác động của ứng suất tiếp đáy ổn định và chịu ảnh hưởng của hiện tượng cố kết đáy Khối lượng của các trầm tích hạt mịn lơ lửng lại

từ trầm tích đáy kết dính được xác định theo Gailani và nnk (1991) như sau:

n - các hằng số phụ thuộc vào môi trường bổi tụ

10UU.UU

"1 Ull.OU

ZL

lU.tìl)Ẹ3

Bottom Shear Stress (dynes cm '2)

Hình 2.2 Khối lượng trầm tích lơ lửng là hàm sô của ứng suất

đáy đối với 12 hệ thống thủy vực.[ Tsai và Lick (1987)].

Các tham số trong phương trình trên được xác định từ các thực nghiệm của Tsai và Lick (1987), các thực nghiệm ‘này được thực hiện đối với 12 hệ thống thủy vực khác nhau được thể hiện trên hình vẽ 2.2.

Các kết quả thực nghiệm cho thấy rằng khối lượng tổng cộng của thông lượng trầm tích đi vào cột nước không lơ lửng ngay lập tức mà trong một khoảng thời gian là một giờ (Tsai và Lick, 1987; MacIntyre và nnk., 1990) Tốc độ lơ lửng

và nnk 1990) Đặc trưng hoá những thông lượng trầm tích lắng chìm trong môi trường nước tự nhiên sẽ rất khó khăn Trong mô hình, tốc độ lắng chìm đối với trầm tích kết dính phụ thuộc trực tiếp vào thông lượng trầm tích đi vào đáy và khả năng của các cụm bông trầm tích gắn vào đáy, thông lượng này được xác định theo công thức của Krone (1962) như sau:

trong đó: D| - thông lượng trầm tích lắng chìm (g cm 2 s '1); W sl - vận tốc lắng chìm của các cụm trầm tích kết dính (cm s ‘); c , - nồng độ trầm tich kết dính lơ lửng (g c m '3) ở gần bể mặt phàn cách nước - trầm tích; p, - xác suất của q uá trình kết tụ

Vận tốc lắng chìm của các cụm trầm tích kết dính được đo đạc trên khoảng giá trị khá lớn của nồng độ và ứng suất (Burban và nnk., 1990) Các kết quả thực

nghiêm cho thấy rằng vận tốc lắng chìm của các cụm trầm tích kết dính phụ thuộc vào tích của nồng độ và ứng suất của cột nước mà trong đó các cụm trầm tích hình thành, vận tốc lắng chìm được xác định theo phương trình sau:

W, j = a ( C „ G ) j 3

trong đó đơn vị của Ws I là m ngày'1; C| là mg L 1 và G là dyne cm '2 Phương trình trên kết hợp ẩn hiệu ứng của ứng suất nội G lên quá trình kết bông và lắng chìm Đối với môi trường nước biển, các phân tích của Burban và nnk (1990) xác định giá trị của a = 2.42 và p = 0.22 Hình vẽ 4.3 thể hiện sự so sánh giữa phương trình 4.9 sử dụng các tham sô trên và sô liệu thực nghiệm của Burban và nnk

ứng suất nội cột nước G được xác định từ các kết quả tính toán thúy động lực

- vận tốc dòng chảy và hệ số nhớt rối thắng đứng:

G = p K lM Ị d u >

2 + ị ÕV^

2 [ d z j { 0 2 J

Ml

(2.2.10)

trong đó Km - hệ số nhớt rối thẳng đứng; p - mật độ của môi trường chứa trầm tích.Xác xuất lắng chìm (P,) tham số hoá sự ảnh hưởng của kích thước các cụm trầm tích và rối gần lớp biên lên tốc độ chìm lắng Sự tương tác tổng hợp xuất hiện tại bể mặt phân cách giữa trầm tích và nước sẽ làm cho chỉ một phần trầm tích lảng chìm sẽ kết tụ vào đáy (Krone, 1962; Partheniades, 1992) Krone (1962) là tác giả đầu tiên phát triển mối liên hệ đối với xác suất chìm lắng:

1 - — > < r t,

trong đó: Tb - ứng suất đáy (dyne cm 2)

Xác suất lắng chìm (P,) tham sô' hoá sự ảnh hưởng của kích thước các cụm trầm tích và rối gần lớp biên lên tốc độ chìm lắng Sự tương tác tổng hợp xuất hiện tại bề mặt phân cách giữa trầm tĩch và nước sẽ làm cho chỉ một phần trầm tích lắng chìm sẽ kết tụ vào đáy (Krone, 1962; Partheniades, 1992) Krone (1962) là tác giả đầu tiên phát triển mối liên hệ đối với xác suất chìm lắng:

các số liộu thực nghiệm cho thấy khoảng giá trị của Tj từ 0.6 đến 1.1 (dyne c m 2) phụ thuộc vào dạng và nồng độ trầm tích (Krone, 1962; Mehta và Partheniades, 1975).

Ct (nig L dyn cm ) Hình 2.3 Hàm vận tốc chim lắng đối với trầm tích kết dính lắng

chìm trong nước biển so sánh với giá trị trung bình của bộ sô

liệu của Burban và nnk {1990).

Partheniades (1992) đã phát triển một công thức thực nghiệm thể hiện hiệu ứng ảnh hưởng của kích thước các cụm trầm tích đối với xác suất chim lắ', •:

trong đó: Tb mjn là ứng suất đáy tới hạri khi ứng suất đáy nhỏ hơn giá trị này Pj — 1 (dyne cm'2).

Giá trị của tích phân trong biểu thức 4.12 có thể xác định bằng hàm xấp xỉ bậc ba đối với 0 < Y < 00

Tồn tại hai sự khác biệt căn bản giữa các công thức xác suất lắng chìm của Krone và Partheniades, chúng được thê hiện trên hình vẽ 4.4 Trước hết, kết quả quá trình lắng chìm của Partheniades lớn hơn nhiều so với phương pháp của Krone

ở vùng có ứng suất đáy thấp, với P| = 1 đối với ứng suất đáy lớn hơn Tb min Thứ hai, công thức của Partheniades vẩn cho phép một lượng nhỏ trầm tích lắng chìm ngay

cả trong trường hợp ứng suất đáy lớn

2.2.6 M ô hình đáy trầm tích kết dính

Để mô phỏng hiệu ứng thực tế của quá trình bổi tụ và xói mòn trầm tích tuần

tự, cũng như sự biến động các đặc trưng của đáy như độ dày và các đặc trưng của khả năng xói mòn, một mô hình cấu trúc thẳng đứng của đáy trầm tích kết dính được xây dựng như ở trên hình vẽ 2.4 Cấu trúc này được thê hiện bằng cách phân lốp trầm tích đáy thành bảy lớp, mỗi lớp được đậc trưng bằng một mật độ khô (pd), một ứng suất đáy tới hạn ( itr) và một độ dày ban đầu Đại lượng “thời gian sau khi lắng đọng” đối với mỗi lớp táng tuyến tính từ một ngày ở lớp sát bề mặt nơi trầm tích vừa lắng chìm xuống đáy tới bảy ngày ớ lớp dưới cùng Các kết quả thực nghiệm của Tsai và Lick, 1987; MacIntyre và nnk., 1990 đã cho thấy ảnh hưởng của quá trình cố kết đáy lên quá trình lơ lửng trầm tích là nhỏ nhất sau bảy ngày hoặc lâu hơn, do đó thời gian sau khi lắng đọng của trầm tích là bảy ngày hoặc lâu hơn sẽ được coi là bằng bảy ngày Phương trình tiềm năng lơ lứng lại cho thấy rằng mỗi lớp sẽ bị suy giảm theo thời gian cố kết Td thông qua thành phần (Td) m Mô hình đáy phân lớp bảo toàn khối lượng với các thông lượng lơ lửng lại và chìm lắng xuất hiện tại bề mặt đáy Trong quá trình mô phỏng, mô hình đáy sẽ tính toán sự biến động về độ dày, khối lượng của trầm tích kết dính và bở rời trong mỗi lớp là kết quả của quá trình lơ lửng lại và lắng chìm của trầm tích trên bề mặt phân cách trầm tích và nước

trong đó:

đối với

(2.2.14) (2.2.15) (2.2.16)

Hình 2.4 Sơ đổ mô hình đáy

2.2.7 Quá trình tái lơ lửng của trầm tích bở rời

Quá trình tái lơ lửng của đáy trầm tích bở rời được tính toán sử dụng các thủ tục được phát triển bởi Van Rijn (1984) Phương pháp Van Rijn đã thể hiện các kết quả tốt trong việc dự báo lượng trầm tích lơ lửng của cát mịn (Van Rijn, 1984; Garcia và Parker, 1991; Van Rijn và nnk, 1993; Ziegler và Nibest, 1994) Trong mục này chúng tôi chỉ đề cập tới những bước cơ bản nhất trong thủ tục tính toán của Van Rijn

Bước đầu tiên là so sánh vận tốc biến dạng đáy u* với vận tốc biến dạng đáy tới hạn u* trbcd dựa trên giá trị cấp hạt D50 địa phương (hình vẽ 2.5) theo tiêu chuẩn Shields dối với sự khởi đầu của chuyển động, trầm tích lơ lửng chi xuất hiên khi nếu vận tốc biến dạng đáy lớn hơn cả tiêu chuẩn Shields đối với dịch chuyên di đáy

và vận tốc biến dạng đáy tới hạn đối vófi quá trình lơ lửng u„ crs

Nếu vận chuyển lơ lửng khổng xuất hiện, giá trị cấp hạt trung bình D5() và

vận tốc biến dạng đáy địa phương được sử dụng để xác định nồng độ qui chiếu Ca

tại cao độ z = a so với bề mặt đáy

Cuối cùng giá trị địa phương của IU, D50 và Ca được sử dụng để xác định

cường độ vân chuyển trầm tích lơ lửng

Sử dụng phương pháp tính toán của Van Rijn, ta sẽ thực hiện lần lượt các thủ

ecr = 0.013 D/°'29

0,, = 0.055

D* < 4 4.0 < D* < 10

10 < D, < 4 '20 < D* < 4 D* > 150với D, tham số cấp hạt trầm tích không thứ nguyên

trong đó: s - trọng lượng riêng của trầm tích; g - gia tốc trọng trường; V - độ nhớt

động học và D50 - đường kính hạt đặc trưng của trầm tích đáy

b Xác định vận tốc biến cỉạng tới hạn đối với quá trình tới lơ lửng lại của

trầm tích

trong đó W s2 - vận tốc chìm lắng của trầm tích bở rời lơ lửng Vận tốc chìm lắng được xác định là một giá trị đầu vào, giá trị của được tính toán từ bán kính hạt hiệu dụng (Dk) của trầm tích lơ lửng sử dụng công thức của Cheng (1997)

L0 5 I 5

2 2 0 )

trong đó: D, - tham số cấp hạt không thứ nguyên và bán kính hạt hiệu dụng Dk

Mối quan hệ phụ thuộc của Ws2 và Dk được thể hiện trên hình 2.5, hình ve cho thấy tốc độ chìm lắng của các hạt cát lơ lửng ( 75 < Dk < 500|um) trong khoảng

i 1 ị

ý / /

Hình 2.5 Vận tốc chìm lắng là hàm của bán kính hạt đối với

trầm tích bở rời (Theo công thức của Cheng, 1997).

c Xác định vận ĩ ốc biến dạng tiếp đáy

Vận tốc biến dạng tiếp đáy do riêng dòng chảy gây ra được xác định trong phương trình sau

kìi

(2.2.2Ỉ) u* =

In

ku T~z \