KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br />
<br />
CHẾ ĐỘ VẬN CHUYỂN B ÙN CÁT VÙNG V EN BIỂN B ÊN NGOÀI<br />
CÁC CỬA SÔN G MEKO NG V À ĐỒ NG NAI<br />
<br />
TS. Nguyễn Duy Khang, TS. Trần Bá H oằng<br />
Viện Khoa học Thủy lợi m iền Nam<br />
<br />
Tóm tắt: Bài báo nà y trình bày kết quả nghiên cứu chế độ vận chu yển bùn cá t vùng ven biển<br />
bên ng oài cá c cửa sông Meko ng và Đồng Nai. Bộ mô hìn h họ MI KE 1D và 2D đã được sử<br />
dụng cho các m ô hình tỉ lệ khác nhau th eo h ướng tiếp cận từ tổng th ể đến chi tiết. Nghiên<br />
cứu tậ p trun g và o vận chuyển bùn cát hạt m ịn (b ùn là chủ yếu) trong đó các quá trình ven<br />
biển được quan tâm hơn các q uá trình cửa sông. Kết quả mô phỏng vận chu yển bùn cát đã<br />
chứng minh nhận đ ịnh: tron g m ùa gió Tâ y Nam, chủ yếu xảy ra quá trình bồi tụ bùn cát trên<br />
vùng cửa sông ven b iển ; trong mùa gió Đông Bắ c, bùn cát bồ i tụ trong m ùa gió Tây Nam bị<br />
đào xới, lơ lửng h óa và vận chu yển về ph ía Nam, đây cũng là h ướn g vận chuyển bùn cát thực<br />
trong khu vực. Có thể nhận đ ịnh là kết quả mô phỏng thủ y động lực và vận chuyển bù n cá t<br />
trong ngh iên cứu nà y có đ ộ tin cậ y cần th iết và có thể sử dụng làm số liệu đầu vào ch o cá c<br />
nghiên cứu ch i tiết hơn.<br />
Summ ary: This paper presents the results of the study on sed im ent transpo rt regim e in coasta l<br />
area o ff M ekong and Dong Nai river system estua ries. MI KE modelling family (1 D and 2D) wa s<br />
used fo r th e multi-sca le (from regional to loca l scale) models. This research fo rcu s on th e fin e<br />
sedim ent fraction transpo rt in the coastal a rea rather than in the estuaries. Th e m odel simulation<br />
results confirm that the d eposition p rocess of fine sed iment is dom inant in the south west<br />
m onsoon period. In contrast, the disposited sedim ent in southwest m onsoon is resusp ended b y<br />
strong wave a ction in the no rtheast monsoon period and transported south wa rd by the nearshore<br />
current. This is th e direction of net sed iment tran sport in th e area. It can b e suppo sed that th e<br />
m odel sim ulation results in this research a re reasonable and can be u sed as the input for further<br />
local studies.<br />
<br />
*<br />
1. MỞ ĐẦU biển ... chịu sự chi phối của các yếu tố: ( i)<br />
chế độ dòn g chảy /bùn cát trên các hệ thốn g<br />
Vùng ven biển bên n goài các cửa sô ng<br />
sông Mekon g và Sài Gòn -Đồng Nai, (ii) ch ế<br />
Mekon g và Đồn g Nai tron g n ghiên cứu n ày<br />
độ th ủy triều biển Đôn g, ( iii) chế độ són g v à<br />
được h iểu là kh u vực cửa sôn g ven biển trải<br />
dòn g chảy ven bờ.<br />
dài từ vịnh Gàn h Rái đến Bạc Liêu. Chế độ<br />
vận chuy ển bùn cát và các quá trìn h liên Nằm trong kh u v ực khí hậu nhiệt đới gió<br />
quan tại khu vực trên, là một trong những m ùa với hai m ùa gió chính là gió m ùa Tây<br />
yếu tố quy ết định đến vấn đề bảo vệ bờ biển, Nam v à Đông Bắc, tươn g ứng là hai mùa<br />
quản lý bến cản g và luồng tàu, nuôi trồn g và thủy văn (m ùa lũ và m ùa kiệt) phía thượn g<br />
khai thác th ủy hải sản, hệ sin h thái ven nguồn, nên các chế độ v ận chuy ển bùn cát<br />
trong v ùng nghiên cứu cũng có qui luật biến<br />
độn g tươn g ph ản th eo m ùa. Nh iều n ghiên<br />
Người phản bi ện: PGS.TS Lê Mạnh Hùng cứu trước đã đưa ra nhận định rằn g tron g<br />
Ngày nhận bài : 19/ 12/ 2014 thời kỳ gió m ùa Tây Nam -m ùa lũ, hiện<br />
Ngày thông qua phản bi ện:06/ 01/2015<br />
Ngày duyệt đăn g: 05/ 02/2015 tượn g bồi t ụ xảy ra ở kh u vực cửa sôn g ven<br />
<br />
TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 1<br />
KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br />
<br />
biển ĐBSCL (ph ía biển Đôn g). Ngược lại, tiết hơn, nh ư là vấn đề sa bồ i của các luồn g<br />
trong m ùa gió Đôn g Bắc, bùn cát ở kh u vực tàu t ại các cửa sôn g.<br />
này được só n g đào xới, lơ lửn g hóa và v ận<br />
2. SƠ LƯỢ C ĐẶC ĐIỂM TH ỦY VĂN BÙN<br />
ch uyển v ề phía Nam bởi dòn g hải lưu v en<br />
C ÁT SÔ NG M EKO NG VÀ ĐỒ NG NAI<br />
bờ, gây ra xó i lở bờ bãi biển tron g k h u vực<br />
(W olansk i et al., 19 96, 199 8; Trần Nh ư Hối, 2.1. Đặc điểm thủy văn dòng chảy và bùn<br />
2002; Tam ura et al., 201 0; Lê Mạnh Hùn g et cát sông Mekong<br />
al., 2011 a, Hein et al., 2013 ). Tổng lượng dòn g chảy năm trung bình nhiều<br />
Bài báo n ày trình bày kết quả ngh iên cứu năm của đồng bằn g châu thổ sông Mekon g<br />
bằng mô hình to án mô phỏng đồn g thời các khoảng 500 tỷ m3, trong đó khoảng 30 tỷ m 3<br />
quá trình dòn g chảy- gió-són g và v ận chuyển được h ình thành trong v ùn g lưu vực phía<br />
bùn cát để x ây dựn g lại bức tranh, h ay nó i Cam puchia và ĐBSCL, 470 tỷ m3 xuất phát từ<br />
cách khác là để khẳng địn h qui luật lặp như trung thượn g lưu sông Mekon g (KHKTTV &<br />
trên của h ệ thốn g. Ngh iên cứu này tập tr ung MT, 2010).<br />
ch ủ yếu quá trình động lực v ận ch uy ển, xói Tương ứng với phân bố lượng mưa không đều<br />
lở bồ i tụ của bùn cát hạt mịn (bùn là chủ hàng năm, dòn g chảy trên sôn g Mekong cũn g<br />
yếu) trên kh u vực thềm nôn g với n guồn cung phân bố theo m ùa rất rõ rệt. Mùa lũ hàng năm<br />
cấp ch ính là từ các h ệ thốn g sôn g Mekon g và thường xuất hiện từ thán g 7 - 11 ( Hình ).<br />
Đồng Nai. Hệ thốn g các m ô hình 1D và 2D Lượn g dòn g ch ảy mùa lũ chiếm khoảng 70 ÷<br />
(MIKE11 và MI KE21FM) đã được sử dụng 85 % lượng dòn g chảy năm . Mùa khô từ thán g<br />
cho các m ục đích nói trên. Trong n ghiên cứu 12 đến thán g 6 năm sau, lượn g dòn g chảy mùa<br />
này, các quá trình ven biển được quan tâm khô chiếm khoảng 15 ÷ 30 % dòn g chảy năm ,<br />
hơn các quá trình cửa sông. Kết quả của 3 tháng liên tục có dòng chảy nhỏ nhất xuất<br />
nghiên cứu này có thể sử dụng làm điều kiện hiện vào các tháng 2-4 hay 3-5.<br />
biên cho các n ghiên cứu cho các v ùng ch i<br />
<br />
<br />
Dòng chảy ra<br />
khỏi hồ (m3)<br />
<br />
<br />
MÙA KHÔ<br />
MÙA<br />
KHÔ<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Lưu lượ ng TB năm (1924‐2006) Dòng chảy vào<br />
Q =13,600 m3/s hồ (m3)<br />
Thời đoạn lũ<br />
MÙA MƯA<br />
<br />
<br />
<br />
(a) (b)<br />
Hình 1. Biểu đồ lưu lượng dòng chả y sông Mekong tạ i trạm Kratie và lưu lượng vào ra<br />
hồ Tonle Sap từ tài liệu thực đo trạm Prek Kdam giai đoạn 7/1960-6/1973<br />
(Nguồn: Viện KHTLM N và MRC, 2005).<br />
<br />
<br />
2 TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015<br />
KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 2. Quá trình lưu lượng và hàm lượng bùn cát lơ lửng th ực đo<br />
tại trạm Tân Châu (trái) và Châu Đố c giai đoạn 2008 - 2010.<br />
<br />
Theo các nghiên cứu trước đây (Milliman và 300 mg/l. Tổng lượng bùn cát trung bình 03<br />
Meade, 1983; ICEM, 2010, Walling, 2005; Lu năm 2008 - 2010 tại các trạm Tân Châu, Châu<br />
và Siew, 2006, W ang et al.,2011), tổng lượng Đốc lần lượt là 46.2 và 5.6 triệu m 3, tươn g<br />
bùn cát hàng năm từ sông Mekon g cung cấp đươn g khoảng 76.2 và 9.2 triệu tấn (Lê Mạnh<br />
cho v ùng đồng bằn g châu thổ tại Kratie là Hùn g và nnk, 2013). Con số này nhỏ hơn<br />
khoảng 145 - 165 triệu tấn, chủ yếu tập trung nhiều so với ước tính của các n ghiên cứu trước<br />
vào m ùa lũ. Phân bố bùn cát trên đồn g bằng đề cập ở trên.<br />
Mekong gắn bó khá chặt chẽ với phân bố dòng 2.2. Đặc điểm thủy văn dòng chảy, bùn cát<br />
chảy lũ. Với khoảng 15 - 20% tổng lượn g lũ sông Sài Gòn-Đồng Nai<br />
được điều tiết bởi hồ Tonle Sap thông qua<br />
Hệ thốn g sô ng Đồng Nai là hệ thống sôn g<br />
dòng chính và dòn g chảy tràn bờ dọc sông<br />
lớn thứ ba của Việt Nam, sau h ệ thống sôn g<br />
Tonle Sap, m ột phần bùn cát đã được v ận<br />
Hồn g-Thái Bìn h và sông Meko n g. Lưu vực<br />
chuyển vào hồ và lắng đọn g trong lòng hồ,<br />
nằm gần trọn tron g lãnh thổ nên được biết<br />
m ột phần lắng đọn g trên v ùn g n gập lũ dọc đến n hư là hệ thốn g sôn g nộ i địa lớn nhất<br />
sôn g Tonlesap. Juh a và nnk (2010) sử dụng nước. Khí hậu tr ên toàn lưu vực phân ho á<br />
m ô hình toán 2D và 3D đã ước tính lượng bùn theo 2 m ùa rõ rệt tron g năm là m ùa mưa v à<br />
cát từ sông Mekon g vào hồ Tonle Sap là m ùa khô tươn g tự nh ư trên sôn g Mekon g.<br />
khoảng 5.1 triệu tấn/năm trong khi lượng bùn Lượn g mưa bình quân hàng năm trên toàn<br />
cát ra khỏi hồ là khoản g 1.4 triệu tấn/năm, lưu v ực kho ản g 2,1 00 mm , tập tr ung ch ủ yếu<br />
đồng n gh ĩa lượn g bùn cát bồ i lắng trong hồ và vào m ùa mưa. Lượng bốc hơi bình quân năm<br />
vùng n gập lũ là khoảng 3.7 triệu tấn. trên lưu v ực đạt từ 600-1,3 50 mm . Dòn g<br />
Biểu đồ phân bố hàm lượn g bùn cát lơ lửng chảy trên hệ thốn g sôn g Sài Gòn -Đồn g Nai<br />
trên các trạm Tân Châu và Châu Đốc (Hình) chủ yếu là do m ưa nên dòng chảy cũng được<br />
cho thấy sự biến độn g r ất rõ của bùn cát trên phân ch ia th ành h ai m ùa r õ r ệt là m ùa lũ v à<br />
dòng chín h sông Cửu Lon g theo mùa. Nồn g độ m ùa kiệt, với m ùa lũ thường ch ậm hơn m ùa<br />
bùn cát lơ lửn g tại Tân Ch âu trong m ùa lũ từ m ưa 1-2 tháng và m ùa kiệt thườn g tr ùn g với<br />
200 - 500 mg/l và đạt giá trị lớn nhất tại trong m ùa khô.<br />
khoảng thời gian đỉnh lũ, trong khi đó vào m ùa Hệ thống sông Đồn g Nai bao gồm dòn g chính<br />
kiệt chỉ khoảng 30 - 100 m g/l. Nồng độ bùn Đồn g Nai và 4 sôn g nhánh là La Ngà, sôn g Bé,<br />
cát lơ lửn g tại Châu Đốc trong m ùa lũ thấp Sài Gòn và Vàm Cỏ. Địa hình phía thượn g lưu<br />
hơn nhiều so với tại Tân Châu, chỉ từ 100 - lưu v ực Đồn g Nai nhìn ch ung có độ dốc tươn g<br />
<br />
TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 3<br />
KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br />
<br />
đối lớn, đặc biệt là sô ng chín h Đồ n g Nai, lắng đọn g phần lớn trong các hồ chứa. Kết quả<br />
hìn h thành n ên đặc trưn g lũ của lưu vực là quan trắc trong các dự án điều tra cơ bản trước<br />
lên nh an h v à xuống nhanh, kh ác hẳn với lũ ( Viện QHTLMN, 2005) tại m ột số vị trí trên<br />
ĐBSCL là lên chậm v à x uốn g chậm . Hiện sông Đồng Nai và Sài Gòn được trình bày<br />
nay, dòn g ch ảy trên các dò n g chín h phía trên. Tại trạm Tà Lài phía thượng lưu đập Trị<br />
thượn g lưu đã được điều tiết bởi h ệ thống An có thể thấy qui luật hàm lượng bùn cát mùa<br />
3<br />
các h ồ chứa nước th ủy lợi và các bậc thang lũ (80 - 100 g/m ) cao hơn nhiều so với mùa<br />
3<br />
thủy điện (x em) nên lũ p hía h ạ du lưu v ực kiệt (10 - 30 g/m ), thường thì hàm lượng bùn<br />
(ph ía hạ lưu các h ồ chứa Dầu Tiến g, Tr ị cát có giá trị cao nhất vào đầu mùa lũ. Tuy<br />
An ) đã giảm rất nhiều. Điều này đã làm cho nhiên, tại trạm Thiên Tân ngay sau đập thì<br />
dòng chảy trên dòn g chính ph ía h ạ du bị ch i hàm lượng bùn cát rất nhỏ, phần lớn chỉ dưới<br />
3<br />
phối bởi yếu tố triều là chính, và sự biến 10 g/m kể cả trong mùa m ưa lũ.<br />
động theo m ùa của lưu lượn g dòn g chảy<br />
trong kh u vực này là k há m ờ nhạt trình bày<br />
lưu lượn g xả của hồ Dầu Tiếng (sô ng Sài<br />
Gò n) và Trị An ( sô n g Đồn g Nai) , cũn g như<br />
lưu lượn g tại trạm Ph ước Hòa (trên sông<br />
Bé, trước kh i xây hồ ).<br />
<br />
<br />
Hình 4. Quá trình lưu lượng xả của hồ Dầu<br />
Tiếng, Trị An và quan trắc tạ i trạm Phước<br />
Hòa các năm 2000-2004.<br />
<br />
Trên sôn g Sài Gòn, tại các vị trí Thủ Dầu Một,<br />
ngã tư Bình Phước, hàm lượn g bùn cát phần<br />
lớn đều nhỏ hơn 50 g/m 3. Trên sôn g Đồn g Nai<br />
hàm lượng bùn cát tại Biên Hòa thậm chí còn<br />
nhỏ h ơn nữa. Nh ư vậy, hàm lượn g bù n cát trên<br />
Hình 3. Sơ đồ bậ c thang cá c hồ chứa trên các hệ thống sôn g Đồn g Nai là thấp hơn nhiều so<br />
dòng chính sông Đồng Nai ( Viện QHTLMN). với sôn g Cửu Lon g. Từ đó có thể nh ận định :<br />
nguồn bùn cát hiện tại cho vùn g ven biển kh u<br />
Việc xây dựn g các hồ ch ứa phía thượn g nguồn vực n ghiên cứu ch ủ yếu là do sông Mekon g<br />
không ch ỉ làm thay đổi chế độ thủy v ăn dòng cung cấp, n guồn bùn cát từ hệ thống sôn g<br />
chảy mà còn làm suy giảm nghiêm trọng Đồn g Nai là không đán g kể.<br />
nguồn bùn cát phía dưới hạ du khi bùn cát bị<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
4 TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015<br />
KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 7. Hàm lượng bùn cát lơ lửng<br />
quan trắc tại các trạm trên các sông<br />
Sài Gòn và Đồng Nai giai đoạn 1999-2004<br />
(Viện QHTLMN, 2005).<br />
<br />
<br />
3. PH ƯƠ NG PH ÁP NG HIÊN CỨU m ô phỏn g độc lập (MI KE 11, MI KE2 1) hoặc<br />
được nố i kết với nhau (MIKE FLOOD) t ùy<br />
Hình minh họa cách t iếp cận chung v ề v iệc<br />
theo từn g m ục đích khác nhau. Mô hình<br />
sử dụn g các mô hình tỉ lệ kh ác n hau tro ng<br />
MIKE FLOOD (MI KE 11 /MI KE21 Co upled<br />
nghiên cứu này theo hướn g từ tổn g thể đến<br />
với các mo dule HD) được sử dụng để xây<br />
chi tiết.<br />
dựn g biên thủy lực (lưu lượng dòn g chảy)<br />
Mô hình 1 là m ô h ình th ủy độn g lực v ùng cho các mô hình vận chuy ển bùn cát và diễn<br />
cho to àn bộ biển Đông v à biển Tây . Mô hình biến hình thái 1 D (ch o h ệ thống sôn g chính<br />
sử dụn g cho vùn g n gh iên cứu này là MIKE phía thượn g n guồn) và 2 D (cho v ùng cửa<br />
21 Co up led FM với các m odule HD (th ủy sông, ven biển ) độc lập. Mô hình 1D độ c lập<br />
độ ng lực) , SW (phổ són g). Mục đích của mô được sử dụn g để xây dựn g biên bùn cát phía<br />
hình 1 là mô phỏng ch ế độ dòng chảy (thủy các cửa sôn g cho m ô h ình vùn g 2 D m ở rộn g,<br />
triều, dòn g chảy ven bờ) và ch ế độ só ng m ô hình sẽ chỉ gồm các sông k ênh ch ính. Mô<br />
nhằm cun g cấp biên m ở p hía biển cho các hình 2D độ c lập được dùng để nghiên cứu<br />
m ô hình với ph ạm vi nhỏ h ơn (nhóm mô chế độ thủy độn g lực v à v ận ch uyển bùn cát<br />
hình 2). vùn g cửa sông ven biển trên phạm vi rộn g<br />
Nhóm mô hình 2 bao gồm các m ô hình: (i) trải dài từ Bạc Liêu đến Bà Rịa- Vũng Tàu.<br />
1D cho h ệ thốn g sôn g k ênh M ekong và Sài Đối với các mô hình 1D độc lập, các module<br />
Gòn - Đồng Nai, và (ii) 2D ch o v ùng ngh iên được sử dụn g sẽ là MIKE 11 HD, AD. Đố i<br />
cứu m ở rộng ph ía biển từ Bạc Liêu đến Ph an với m ô h ình 2D độ c lập, các mo dule sử dụn g<br />
Thiết. Hai loại m ô hình này sẽ th ực h iện các sẽ là MI KE 21 FM HD, SW v à MT.<br />
<br />
<br />
<br />
TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 5<br />
KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 8. Cách tiếp cận mô hình của nghiên cứu<br />
<br />
4. HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH khăn hơn nhiều. Lý do là cho tới hiện tại lý<br />
thuyết tất địn h nhằm m ô tả các quá trình vật lý<br />
Kết quả m ô phỏng thủy động lực của mô hình đã<br />
của bùn cát, đặc biệt là bùn cát dín h, m ang tính<br />
được m ô hình đã được kiểm định bởi số liệu thực<br />
đo tại các trạm thủy văn quốc gia cũng như kết quy luật tự nhiên vẫn chưa được xây dựng bởi vì<br />
quả khảo sát của các dự án và đề tài nghiên cứu có vô số ngoại lực đồng thời tác động đến các<br />
quá trình vật lý rất phức tạp đó. Các m ô tả toán<br />
trước. Tuy vẫn còn một số khác biệt nhưng từ các<br />
học về quá trình xói lở/bồi tụ hiện tại chỉ mang<br />
kết quả kiểm định có thể kết luận rằng mô hình<br />
tính kinh ngh iệm , cho dù chún g được xây dựn g<br />
m ô phỏng chế độ thủy động lực học vùn g nghiên<br />
dựa trên các cơ sở “được cho” là mang tính qui<br />
cứu với độ chính xác khá tốt. Báo cáo đầy đủ và<br />
chi tiết về việc hiệu chỉnh và kiểm định m ô hình luật vật lý. Các công thức kinh nghiệm này<br />
m ô phỏng thủy động lực được trình bày trong các thường kèm theo rất nhiều các tham số liên quan<br />
đến đặc điểm của các lớp trầm tích như phân bố<br />
nghiên cứu trước cũng như trong khuôn khổ đề<br />
bề dày của các lớp trầm tích, thành phần hạt<br />
tài cấp nhà nước "Nghiên cứu biến động của chế<br />
trầm tích đáy, trầm tích lơ lửng, ứn g suất đáy tới<br />
độ thủy thạch động lực vùng cửa sôn g ven biển<br />
hạn xói/bồi, ... Tuy nhiên, các số liệu khảo sát<br />
chịu tác động của Dự án đê biển Vũn g Tàu - Gò<br />
Công" do Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam thực đo thì rất hạn chế nên những tham số trên<br />
thực hiện (Lê Mạnh Hùng et al., 2011b; Nguyễn lại phải xem xét như thông số hiệu chỉnh m ô<br />
hình. Ngay cả biên bùn cát của mô hình, hầu hết<br />
Duy Khang và nnk, 2012 và 2013).<br />
cũng được xây dựng từ các chuỗi số liệu thực đo<br />
So với việc hiệu chỉnh các mô hình mô phỏng rất rời rạc, và cũng phải được xem xét như m ột<br />
thủy động lực học (dòng chảy, sóng), việc hiệu thông số hiệu chỉnh mô hình. Với những lý do<br />
chỉnh và kiểm định mô hình mô phỏng vận đề cập ở trên, m ô hình vận chuyển bùn cát, diễn<br />
chuyển bùn cát vùng nghiên cứu thường khó biến hình thái luôn tiềm ẩn n hữn g phép sai số<br />
<br />
6 TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015<br />
KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br />
<br />
lớn. Do vậy, dù bất kể mô hình đã được kiểm xem xét đánh giá kết quả m ô phỏng có phù hợp<br />
định hay không, thì người sử d ụng luôn phải với (xu thế) thực tế hay không.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 9. So sánh nồng độ bùn cát mô phỏng với tài liệu thực<br />
đo năm 2009 tại các vị trí cửa sông Cửu Long.<br />
<br />
Trong nghiên cứu này, bên cạnh việc hiệu chỉnh mô bùn cát vùng cửa sông ven biển theo không gian<br />
hình bằng các số liệu nồng độ bùn cát lơ lửng tại một giữa kết quả phân tích từ ảnh vệ tinh của dự án<br />
số trạm quan trắc ở cửa sông ven biển vốn được thực Kalicotier và kết quả m ô hình tại các thời điểm<br />
hiện trong khoảng thời gian ngắn, việc hiệuchỉnh mô khác nhau trong thời kỳ gió mùa Tây Nam<br />
hình còn được thực hiện bằng việc so sánh kết quả (11/06/2009) và Đông Bắc (06/12/2009 và<br />
tính toán mô hình về phân bố bùn cát ven biển Nam 24/02/2010). Mô hình dự báo khá hợp lý xu thế<br />
Bộ với kết quả phân tích từ ảnh vệtinh. vận chuyển bùn cát trong cả mùa gió Tây Nam và<br />
Đông Bắc. Từ đây có thể nhận định là mô hình<br />
Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình với các số<br />
m ô phỏng các quá trình động lực dòng chảy và<br />
liệu thực đo tại các trạm cửa sông Cửu Long của<br />
các dự án điều tra cơ bản năm 2009 ( Viện bùn cát với độ tin cậy chấp nhận được. Kết quả<br />
KHTLMN, 2009a,b) được thể hiện trên Hình . Có m ô phỏng cũng cho thấy việc bao gồm đồng thời<br />
các quá trình vật lý thủy động lực-sóng-vận<br />
thể thấy vẫn còn một số sự khác biệt giữa số liệu<br />
chuyển bùn cát đóng vai trò rất quan trọng trong<br />
thực đo và kết quả mô hình, nhưng nhìn chung là độ<br />
m ô phỏng chế độ vận chuyển bùn cát và diễn biến<br />
chính xác của mô hình là chấp nhận được.<br />
hình thái vùng nghiên cứu dưới tác động của các<br />
Hình ÷ Hình lần lượt trình bày so sánh phân bố m ùa khí hậu khác biệt trong năm.<br />
<br />
TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 7<br />
KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 10. Phân bố bùn cát tạ i thời điểm 10h 11/06/2009 (m ùa gió Tây Nam )<br />
theo phân tích ảnh vệ tinh (trái) và kết quả mô phỏng (phải).<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 11. Phân bố bùn cát tại thời điểm 10h 06/12/2009 (mùa gió Đông Bắc)<br />
theo phân tích ảnh vệ tinh (trái) và kết quả mô phỏng (phải).<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 12. Phân bố bùn cát tại thời điểm 10h 24/02/2010 (mùa gió Đông Bắc)<br />
theo phân tích ảnh vệ tinh (trái) và kết quả m ô phỏng (phải).<br />
<br />
8 TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015<br />
KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br />
<br />
5. Q UI LUẬT VẬN CHUYỂN BÙN C ÁT tháng 7- 10 được coi là thời kỳ cung cấp bùn cát<br />
VEN BIỂN VÙNG NGHIÊN C ỨU chủ yếu cho vùn g ven biển. Đồn g thời hướng gió<br />
m ùa này ngược với h ướng mở của đường bờ<br />
Như đã đề cập ở trên, chế độ vận chuy ển bùn<br />
vùng nghiên cứu nên vai trò của sóng trong các<br />
cát ở khu vực cửa sôn g ven biển ĐBSCL<br />
tương quan mật thiết với chế độ thủy văn quá trình ven bờ mùa này là yếu. Điều này được<br />
thượng n guồn sông Mekon g. Việc mô phỏng m inh họa khá rõ nét trên biểu đồ phân bố són g<br />
và ứng suất tiếp đáy tổng hợp gây ra bởi dòn g<br />
m ô hình vì vậy sẽ được thực hiện v ới m ột năm<br />
chảy và sóng trên Hình 14. Trong thời kỳ này,<br />
khí hậu trọn vẹn, từ 5/2009 – 4/2010. Đây là<br />
bùn cát từ các cửa sôn g ra đã hình thành các<br />
năm m à lũ ph ía thượn g n guồn sông Mekon g là<br />
luồng bùn cát (sediment flum e) trên khu vực<br />
trung bình, điều kiện khí hậu trong v ùng<br />
nghiên cứu cũng bình thườn g. thềm nông. Trong thời kỳ từ tháng 6 đến giữa<br />
tháng 10, dòng dư do gió có hướng Tây Nam -<br />
Hình 14 thể hiện tương quan giữa diễn biến bùn Đông Bắc (Hình 13a) nên hướng vận chuyển<br />
cát phía cửa sông ven biển với điều kiện khí hậu, bùn cát chính cũn g th eo hướng này, đến cuối<br />
chế độ thủy văn thượng nguồn ( dòng chảy và tháng 10, hướng vận ch uyển bắt đầu ngược lại<br />
bùn cát), và chế độ thủy động lực phía biển do tác động của dòn g ven bờ do gió m ùa Đôn g<br />
(sóng, ứng suất tiếp đáy) với chu kỳ m ột năm Bắc. Kết quả m ô phỏng về phân bố bùn cát và<br />
khí hậu. Thời kỳ gió mùa Tây Nam cũng là mùa diễn biến hình thái (Hình 15, Hình 16) cho thấy<br />
m ưa lũ, là mùa có nguồn ph ù sa từ các sông dồi trong thời kỳ này quá trình bồi tụ bùn cát chiếm<br />
dào nhất trong năm, trong đó thời kỳ m ùa lũ từ ưu thế, các hiện tượng xói lở ít khi xảy ra.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 13. Kết quả mô phỏng phân bố dòng chảy trung bình (a) tháng 8/2009<br />
(thời kỳ gió mùa Tây Nam ) và (b) tháng 1/2010 (thời kỳ gió mùa Đông Bắc).<br />
<br />
Trong thời kỳ gió mùa Đông Bắc, gió thường thổi m ùa Đông Bắc là hướn g gió chi phối chính đến<br />
theo hướng: Đông Bắc, Đông Đông Bắc và quá trình xói lở của bờ biển trong khu vực. Ứng<br />
Đông, trong đó chủ yếu là hướng Đông Bắc và suất tiếp đáy trong thời kỳ này lớn hơn nhiều so<br />
Đông Đông B ắc. Với tần suất xuất hiện vượt trội, với thời kỳ gió m ùa Tây Nam. Chính vì lý do này<br />
tốc độ gió cũng là lớn hơn nh iều so với các hướng m à mặc dù là thời kỳ mùa kiệt, dòng chảy và<br />
khác, hướng gió gần như trực diện với đường bờ nguồn bùn cát từ các sông đổ ra là thấp nhất<br />
biển m ở phía biển Đông, nên có thể xác định gió nhưng hàm lượng bùn cát lơ lửng ven biển thì vẫn<br />
<br />
TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 9<br />
KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br />
<br />
rất cao (Hình 15). Bên cạnh đó, dòng dư (hoàn Nam , tạo ra dòng chảy ven bờ, cùng với dòng<br />
lưu) trong thời kỳ này có hướng Đông Bắc - Tây triều và dòng hải lưu vận chuyển bùn cát về phía<br />
Nam cũng có cường độ mạnh hơn nhiều so với Nam . Đây chính là hướng di chuyển bùn cát thực<br />
thời kỳ gió m ùa Tây Nam (Hình 13). Đây là trên dải ven biển từ Tp. Hồ Chí Minh đến Cà<br />
những minh chứng cho n hận định là sóng gây ra Mau. Trong thời kỳ này, một phần bùn cát theo<br />
bởi gió mùa Đông Bắc đào xới và làm tái lơ lửng dòng triều ngược vào các cửa sông và gây ra bồi<br />
phần lớn bùn cát được bồi tụ trong m ùa gió Tây lắng tại các cửa sông (Hình 16).<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 14. Tương quan biến động bùn cát phía cửa sông ven b iển với các mùa khí hậu,<br />
thủy văn th ượng nguồn (dòng chảy, bùn cát), thủy động lực ph ía biển<br />
(sóng, ứng suất tiếp đá y) với chu kỳ năm khí hậu.<br />
<br />
<br />
10 TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015<br />
KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 15. Phân bố bùn cát trên vùng nghiên cứu tại các thời điểm tháng 8 (a),<br />
tháng 10 (b), tháng 11 (c), tháng 1 (d), tháng 4, và tháng 6 ( c).<br />
<br />
<br />
TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 11<br />
KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Hình 16. Phân bố xói bồi vùng ven b iển tại các thời điểm (a) cuối tháng 7,<br />
(b) tháng 10, (c) tháng 11, và (d) cuối tháng 4<br />
6. KẾT LUẬN phía Nam, đây cũn g là hướng vận ch uyển bùn<br />
cát thực trong kh u vực. Có thể nhận định là kết<br />
Mô hình toán đã được ứn g dụn g để mô phỏng<br />
khá thành công chế độ vận chuy ển bùn cát và quả mô phỏng thủy động lực và vận ch uyển<br />
xói bồi kh u vực cửa sôn g ven biển Nam Bộ từ bùn cát trong n ghiên cứu này có độ tin cậy cần<br />
thiết và có thể sử dụn g làm biên cho các m ô<br />
Bà Rịa - Vũn g Tàu đến Bạc Liêu. Phân bố<br />
hình ngh iên cứu chi tiết hơn.<br />
hàm lượn g bùn cát theo không gian mô phỏng<br />
bởi m ô hình là khá phù hợp với thực tế theo Tuy nhiên, hạn chế của ngh iên cứu này là mới<br />
các thời kỳ khí hậu khác nhau theo chu kỳ tập trung vào các quá trình ven biển, chưa xem<br />
năm. Kết quả mô phỏng vận ch uyển bùn cát đã xét nhiều đến các quá trình cửa sông. Để khắc<br />
chứng minh nhận định: trong m ùa gió Tây phục hạn ch ế này, phạm vi của mô hình tại các<br />
Nam, chủ yếu xảy r a quá trình bồi tụ bùn cát cửa sôn g cần ph ải được mở rộng đủ xa về phía<br />
trên vùng cửa sông ven biển; trong m ùa gió thượng n guồn mà tại đó các quá trình biển ít<br />
Đông Bắc, bùn cát bồi tụ trong m ùa gió Tây chi phối, lý tưởng nhất là tại các vị trí có các<br />
Nam bị đào xới, tái lơ lửng và v ận ch uyển về trạm đo thủy văn và bùn cát, chẳng hạn nh ư<br />
<br />
<br />
12 TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015<br />
KHOA HỌC CÔNG NG HỆ<br />
<br />
Cần Thơ trên sông Hậu và Mỹ Thuận trên bao gồm trong mô phỏng mô hình, thay vì chỉ<br />
sôn g Tiền. Bên cạnh đó, bức tranh về diễn thành phần bùn như trong n ghiên cứu này. Các<br />
biến hình thái kh u v ực n ghiên cứu chỉ đầy đủ hạn chế này sẽ được kh ắc phục trong các<br />
khi các quá trình v ận chuy ển cát cũn g được nghiên cứu sau.<br />
<br />
TÀI LIỆU TH AM KHẢO<br />
<br />
[1] Brunier, G., Anthony, E., Provancal, M., an d Dusso uillez, P., 2012. Morpholo gical<br />
evolution of Mekong channel in the delta area: natural or disr upted f unctioning?<br />
WW F/MRCS Workshop on " Kno wledge of sediment transport and discharges in relation<br />
to fluvial geom orpholo gy for detecting the impact of large- scale hy dropo wer project", 22-<br />
23rd May, 2012, Phnom Penh, Cam bo dia.<br />
[2] Hein H., Hein B., Pohlmann T., 2013. Recent sedim ent dynamics in the region of Mekon g<br />
water influence. Global an d Planetary Change 110, 183–194.<br />
[3] Juha S., Jorma K., Hannu L., Markk u V., an d Kum mu, M., 2010. Origin, fate an d role of<br />
Mekong sedim ents. Mekong River Comm ission, Inform ation an d Kno wledge Management<br />
Program me (IKMP).<br />
[4] Kum mu, M. and Var is, O., 2007. Sediment-related impacts due to up stream reservoir<br />
trapping, the lo wer Mekon g River. Geom orphology, 85, pp. 275–293.<br />
[5] Lê Mạnh Hùng, Đinh Côn g Sản, Nguy ễn Duy Khan g, v à cộn g sự, 2013. Báo cáo đề tài độ c<br />
lập cấp nh à nước ĐTĐL.2010T/29 "Ngh iên cứu ảnh h ưởn g hoạt độn g khai thác cát đến<br />
thay đổi lòn g dẫn sôn g Cửu Long (sôn g Tiền, sôn g Hậu) và đề x uất giải ph áp quản lý, quy<br />
hoạch khai thác hợp lý". Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam .<br />
[6] Lê Mạnh Hùn g, Nguyễn Duy Khang, và cộn g sự, 2011a. Báo cáo tổn g kết đề tài cấp Bộ<br />
"Nghiên cứu xác định n guyên nhân gây sạt lở và đề xuất giải pháp bảo vệ khu vực bờ biển<br />
từ cửa Tiểu đến cửa Soài Rạp tỉnh Tiền Gian g". Viện Khoa học thủy lợi miền Nam .<br />
[7] Lê Mạnh Hùn g, Nguy ễn Duy Khan g, Tăng Đức Thắn g, 2011 b. Mô phỏn g sóng kh í hậ u<br />
trên biển Đông: k ết quả kiểm định m ô hình MI KE 21 SW FM. Tạp chí Khoa học và Côn g<br />
nghệ Thủy lợi, 3, 15-21.<br />
[8] Milliman, J. D. an d Meade, R.H. 1983. World- wide delivery of river sediment to the<br />
oceans. Journal of Geology, 91, 1–21.<br />
[9] Nguyễn Duy Khan g, Trần Bá Hoằng, và cộn g sự, 2012. Báo cáo ch uyên đề "Hiệu chỉnh v à<br />
kiểm định mô hình tổng thể toàn vùng biển Đông". Đề tài độc lập cấp nhà nước<br />
ĐTĐL.2011-G/39 "Nghiên cứu biến độn g của chế độ thủy thạch độn g lực vùng cửa sôn g<br />
ven biển chịu tác độn g của dự án đê biển Vũng Tàu - Gò Côn g". Viện Khoa học Thủy lợi<br />
miền Nam.<br />
[10] Tam ura, T., Horaguch i, K., Saito, Y., Nguyen, V.L., Tateishi, M., Ta, T.K.O., Nanay ama,<br />
F., Watanabe, K., 2010. Monsoon-influen ced variations in morphology an d sedim ent of a<br />
mesotidal beach on the Mekong River delta coast. Geomorphology 116 (1–2), 11–23 (1 5<br />
Mar 2010).<br />
<br />
<br />
TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 13<br />
CHUY ỂN GIAO CÔNG NG HỆ<br />
<br />
[11] Viện KHKTTV & MT (Viện Khoa họ c Khí tượn g th ủy văn và Môi trường), 2010. Báo cáo<br />
kết quả dự án "Tác độn g của biến đổ i khí hậu lên tài n guyên nước và các biện pháp thích<br />
ứng đồn g bằng sôn g Cửu Lon g".<br />
[12] Viện QHTLMN ( Viện Qui hoạch Th ủy lợi Miền ), 2005. Báo cáo tổng kết dự án “Điều tra<br />
cơ bản diễn biến chất lượn g n ước vùn g hạ lưu hệ thống sôn g Đồng Nai và sôn g Sài Gòn”.<br />
[13] Vũ Kiên Trun g, Nguyễn Hữu Nh ân, và cộn g sự, 2011. Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ<br />
"Nghiên cứu đề xuất giải pháp tổng hợp khai thác bền vữn g các bãi bồi ven biển kh u vực<br />
từ cửa Tiểu đến cửa Định An". Trườn g Đại học thủy lợi Hà Nội.<br />
[14] Wallin g DE. 2005. Evaluation an d analysis of sediment data from the Lo wer Mekon g<br />
Riv er, Report prepared for the Mekon g River Comm ission, 61 pp.<br />
[15] Wang, J.J., Lu, X. X., Kum mu, M. 2009. Sedim ent Load Estim ates an d Variation s in the<br />
Lower Mekong River. Riv er Research an d Applications. John W iley & Son s, Lt d.<br />
[16] Wolanski, E., Ngoc Huan, N., Trong Dao, L., Huu Nhan, N., Ngoc Thuy, N., 1996. Fin e<br />
sediment dynam ics in the Mekon g Riv er estuary, Vietnam. Estuar. Coast. Shelf Sci. 43 (5) ,<br />
565–582.<br />
[17] Wolanski, E., Nguyen, H.N., Spagnol, S., 1998. Sediment dyn amics durin g lo w f lo w<br />
conditions in the Mekong Riv er Estuary, Vietnam . J. Co ast. Res. 14, 472–482.<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
14 TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015<br />