Báo cáo nghiên cứu khoa học " Ảnh hưởng của một số yếu tố khí tượng tới các quá trình thủy lực vùng cửa sông Hồng - Thái Bình "

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

110
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiện nay, vùng cửa sông đang được khai thác với nhiều mục đích khác nhau như nông nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản, giao thông vận tải... Đặc biệt vùng cửa sông Hồng - Thái Bình đang phát triển nuôi trồng thủy sản mặn - lợ rất mạnh mẽ, song việc đánh giá và dự báo biến động môi trường vùng ven bờ cửa sông còn ít được nghiên cứu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học " Ảnh hưởng của một số yếu tố khí tượng tới các quá trình thủy lực vùng cửa sông Hồng - Thái Bình "

Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 140‐144 Ảnh hưởng của một số yếu tố khí tượng tới các quá trình thủy lực vùng cửa sông Hồng - Thái Bình Phạm Văn Vỵ* Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Ngày nhận 02 tháng 01 năm 2009 Tóm tắt. Hiện nay, vùng cửa sông đang được khai thác với nhiều mục đích khác nhau như nông nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản, giao thông vận tải... Đặc biệt vùng cửa sông Hồng - Thái Bình đang phát triển nuôi trồng thủy sản mặn - lợ rất mạnh mẽ, song việc đánh giá và dự báo biến động môi trường vùng ven bờ cửa sông còn ít được nghiên cứu. Bài báo đề cập đến việc đánh giá ảnh hưởng của gió và mưa đến các quá trình thủy lực và xâm nhập mặn các cửa sông Văn Úc, Ba Lạt và Đáy. Kết quả tính toán cho thấy, vào mùa khô khi tốc độ gió 7- 10 m/s thổi ổn định từ 3-6 giờ dọc sông từ biển vào đã làm cho mực nước tăng trung bình 5-7cm, lưu lượng thay đổi 5- 8%, mặn xâm nhập sâu vào trong sông hơn 1- 1,5 km vào những ngày triều cường; với cửa Văn Úc là gió hướng đông và đông bắc, với cửa Ba Lạt là gió hướng đông nam và với cửa Đáy là gió nam. Khi có mưa trên lưu vực, với lượng mưa 20-30mm, đã làm thay đổi đáng kể bức tranh động lực và xâm nhập mặn vùng cửa sông. Từ khoá: Cửa sông, mực nước, vận tốc, lưu lượng, gió, mưa, xâm nhập mặn. 1. Đặt vấn đề ∗ lại chưa được nghiên cứu đánh giá đầy đủ, đặc biệt là khi có ảnh hưởng của gió và mưa đến các quá trình cửa sông lại rất ít được xem xét. Ở nước ta hiện nay, vùng ven bờ cửa sông Vì vậy, vấn đề được đặt ra là tính toán diến biến đang được khai thác và sử dụng một cách ồ ạt của mực nước và độ mặn ở các cửa sông Văn với nhiều mục đích khác nhau. Vùng cửa sông Úc, Ba Lạt, Đáy dưới ảnh hưởng của gió và Việt nam nói chung và vùng cửa sông thuộc hệ mưa tại lưu vực, để từ đó đề xuất giải pháp lấy thống sông Hồng - Thái Bình nói riêng đang nước ngọt cho đời sống và sản xuất nông được quy hoạch sử dụng diện tích mặt nước, nghiệp và lấy nước mặn - lợ cho nuôi trồng chuyển đổi từ diện tích trồng lúa sang nuôi thủy sản tại các vùng cửa sông này. trồng thủy sản mặn - lợ phát triển rất mạnh ở Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình, Hải Phòng. Nhưng diễn biến của các quá trình thủy lực: dao 2. Phương pháp nghiên cứu động mực nước, biến đổi lưu lượng,... cùng với những biến đổi của chất lượng nước (mặn, các a) Ảnh hưởng của gió và mưa đến các quá yếu tố dinh dưỡng...) theo thời gian (ngày đêm, trình cửa sông được tính toán theo mô hình con nước triều, mùa) và không gian (dọc sông) phân tích chất lượng nước WASP5. _______ Hệ phương trình cơ bản của mô hình gồm: ∗ ĐT: 84-4-38584943. + Phương trình chuyển động E-mail: Vypv@vnu.edu.vn 140
141 P.V. Vỵ / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 140‐144 ∂U ∂U thoát nước của sông Hồng, cửa Đáy là cửa thoát =U + ag λ + a f + awλ (1) nước của sông Đáy. Các cửa sông này đều khá ∂t ∂x rộng và địa hình vùng cửa tương đối bằng ∂U phẳng [1]. Ở đây, chế độ khí tượng thủy văn có − gia tốc địa phương; Trong đó: ∂t những đặc điểm chính như sau: ∂U Chế độ gió: Vùng nghiên cứu có chế độ gió − gia tốc đối lưu; a gλ − gia tốc do trọng U ∂x theo mùa. Gió mùa đông bắc từ tháng XI đến trường dọc theo trục kênh; a f − gia tốc do ma tháng IV năm sau, hướng gió thịnh hành là NE, N và E, vào cuối mùa có gió E và SE. Trung sát; a wλ − gia tốc do gió dọc theo trục kênh; bình mỗi tháng có từ 3-4 đợt gió với tốc độ 3-5 x − khoảng cách dọc theo trục kênh; t − thời m/s (tần suất 70-80%), tốc độ gió trên 7 m/s khá gian, U − tốc độ dòng chảy dọc theo trục kênh, phổ biến (khoảng 20%) [2]. Gió mùa tây nam từ gn2 ∂H tháng V đến tháng X, có hướng thịnh hành là S, ag λ = −g ; af = 4/3 u ⋅ u ; SE và SW. Tốc độ gió trung bình 4-5 m/s, gió ∂x R mạnh có thể đạt tới 25-30 m/s đặc biệt là trong C ρW awλ = d a . áp thấp nhiệt đới và bão. Rρw Chế độ mưa: Mưa trên vùng nghiên cứu + Phương trình liên tục: cũng theo chế độ mùa. Mùa mưa bắt đầu vào ∂A ∂Q tháng V và kết thúc vào tháng X, song cũng có =− , (2) những năm bắt sớm hơn và kết thúc muộn hơn ∂t ∂x 15 đến 30 ngày. Lượng mưa chiếm khoảng 80% Trong đó: A − diện tích mặt cắt ngang; lượng mưa cả năm, tháng mưa nhiều nhất là Q − lưu lượng. tháng VIII. Mùa khô kéo dài từ tháng XI đến Đối với kênh chữ nhật có chiều rộng B tháng IV năm sau, tổng lượng mưa chỉ chiếm không đổi, phương trình liên tục có dạng: khoảng 10-15% lượng mưa năm, tháng mưa ít nhất là tháng XII. ∂H 1 ∂Q =− (3) Chế độ dòng chảy: dòng chảy sông của các ∂t B ∂x sông thuộc hệ thống sông Hồng - Thái Bình Trong đó: B − chiều rộng kênh; H − cao hàng năm dao động theo mùa, phù hợp với mùa ∂H − tốc độ thay đổi cao trình mưa và mùa khô và có lưu lượng phân phối trinh mặt nước; ∂t không đều. Mùa lũ bắt đầu vào tháng V nhưng 1 ∂Q đôi khi có thể bắt đầu từ tháng IV và kết thúc − tỉ lệ giữa sự thay đổi dung mặt nước; B ∂x vào tháng IX hoặc tháng X, trong khoảng 4 tích nước theo quãng đường cho mỗi đơn vị tháng (tháng VI-IX) lượng nước chiếm khoảng chiều rộng. 75-85% lượng nước cả năm. Mùa kiệt vào khoảng từ tháng XI đến tháng IV năm sau. Giai b) Để thiết lập điều kiện tính toán và phân tích đoạn ổn định của mùa kiệt có lượng dòng chảy kết quả, đã thu thập, xử lý số liệu về địa hình, khá nhỏ, giai đoạn này kéo dài 3 tháng (tháng I- mực nước, lưu lượng, độ mặn vào mùa khô tại các III), lượng dòng chảy cả 3 tháng này chỉ bằng vùng cửa sông Văn Úc, Ba Lạt, Đáy. 7-8% lượng dòng chảy cả năm, đây là thời kỳ mặn có điều kiện xâm nhập sâu vào lục địa. Thủy triều: Chế độ thủy triều của vùng nghiên 3. Kết quả và thảo luận cứu thuộc chế độ nhật triều của vùng ven biển đồng bằng Bắc Bộ, trung bình trong một tháng có Sông Văn Úc là một chi lưu của sông Thái hai kỳ nước cường với độ lớn 3-4m. Bình và cửa Văn Úc hiện nay là cửa thoát nước chính của sông Thái Bình, cửa Ba Lạt là cửa Xâm nhập mặn: Xâm nhập mặn thường
142 P.V. Vỵ / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 142‐144 xuất hiện vào các tháng cuối mùa khô, khoảng 1), trên sông Hồng là 20-23 km, trên sông Đáy cách xâm nhập mặn lớn nhất vào những ngày là 15-17 km phụ thuộc vào thủy triều và lưu triều cường trên sông Văn Úc là 25-35 km (hình lượng nước sông. Hình 1. Thay đổi ranh giới mặn theo thời gian và không gian Vùng cửa sông Văn Úc từ ngày 18/12 - 27/12/1998. Số liệu đầu vào của mô hình: các vùng cửa Nghĩa Điền, biên thượng lưu là lưu lượng tại sông nghiên cứu là những vùng chịu tác động trạm Quỹ Nhất, số liệu kiểm tra lấy tại trạm mạnh của thủy triều, tính toán được tiến hành Ngọc Lâm tháng 3 năm 1996. vào mùa khô. Tốc độ gió lấy bằng 0 m/s, 5 m/s, 7 m/s và Cửa Văn Úc: độ dài 30 km với 37 mặt cắt; 10 m/s theo các hướng NE, E, SE và S. biên phía biển là mực nước và độ mặn tại trạm Lượng mưa lấy bằng 20mm và 30 mm. Ba Gian, biên thượng lưu là lưu lượng tại trạm Kết quả tính toán: Kết quả tính toán cho Cẩm Vân, số liệu kiểm tra lấy tại trạm Quang một con nước 15 ngày cho thấy vào những ngày Phục tháng 12 năm 1998. triều kém gió không có ảnh hưởng đáng kể đến Cửa Ba Lạt: độ dài 64 km với 51 mặt cắt; cửa sông. Trong những ngày triều trung và triều biên phía biển là mực nước và độ mặn tại trạm cường với trường gió thổi dọc sông từ biển vào Ba Lạt, biên thượng lưu là lưu lượng tại trạm với tốc độ 7-10 m/s ảnh hưởng của gió là đáng Nam Định, số liệu kiểm tra lấy tại trạm Ngô kể tới cửa sông. Ở cửa sông Văn Úc là gió hướng Đồng tháng 3 năm 2000. E và NE; cửa Ba Lạt gió hướng SE, cửa Đáy gió Cửa sông Đáy: độ dài 16 km với 15 mặt cắt, hướng S, mực nước thay đổi 5-7 cm, vận tốc 5-10 biên phia biển là mực nước và độ mặn tại trạm cm/s và lưu lượng biến động 5-8% (bảng 1, 2, 3). Bảng 1. Biến đổi của các yếu tố thủy lực với vận tốc gió khác nhau ở cửa Văn Úc Ngày Gió Triều trung Triều cường Mực nước Vận tốc Lưu lượng Mực nước Vận tốc Lưu lượng (m3/s) (m3/s) (m) (cm/s) (m) (cm/s) 0 m/s 1,40 59 1780 1.49 69 1810 5 m/s 1,42 60 1783 1,51 69,2 1830 10 m/s 1,45 65 1810 1,57 77,0 1867
143 P.V. Vỵ / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 140‐144 Bảng 2. Biến đổi của các yếu tố thủy lực với vận tốc gió khác nhau ở cửa Ba Lạt Ngày Gió Triều trung Triều cường Mực nước Vận tốc Lưu lượng Mực nước Vận tốc Lưu lượng (m3/s) (m3/s) (m) (cm/s) (m) (cm/s) 0 m/s 1,30 55 1815 1.37 58 1850 5 m/s 1,33 57 1822 1,40 61 1865 10 m/s 1,36 65 1841 1,45 68 1887 Bảng 3. Biến đổi của các yếu tố thủy lực với vận tốc gió khác nhau ở cửa Đáy Ngày Gió Triều trung Triều cường Mực nước Vận tốc Lưu lượng Mực nước Vận tốc Lưu lượng (m3/s) (m3/s) (m) (cm/s) (m) (cm/s) 0 m/s 1,12 40 345 1.25 50 380 5 m/s 1,14 43 349 1,26 51 391 10 m/s 1,17 47 365 1,33 58 408 Trong những điều kiện như vậy, khoảng hơn nên thời gian lấy nước mặn cũng tăng lên. cách xâm nhập mặn ở các cửa sông tăng thêm, Khi có mưa trên lưu vực, độ mặn sẽ giảm nên ở cửa Văn Úc và cửa Ba Lạt là 0,8- 1,5 km, ở thời gian lấy nước mặn giảm đi. Tùy theo diện cửa Đáy là 0,5- 1,0 km. tích đầm nuôi, vị trí khu vực nuôi và vật nuôi mà quy hoạch và thiết kế hệ thống cống máng Khi có mưa trên lưu vực với lượng mưa 20- lấy nước cho hợp lý để thỏa mãn nhu cầu cho 30 mm, mực nước tăng thêm 3-5 cm, lưu lượng từng đối tượng nuôi trồng. biến động 5-7% và khoảng cách xâm nhập mặn cũng thay đổi. Như vậy, việc lấy nước cho các mục đích sử 4. Kết luận dụng khác nhau trong vùng cửa sông thuộc hệ thống sông Hồng - Thái Bình phải căn cứ vào vị Các vùng cửa sông thuộc hệ thống sông trí, điều kiện thời tiết, vị trí trên từng cửa sông. Hồng - Thái Bình có diễn biến của các quá trình Hiện nay việc lấy nước ngọt cho sản suất nông thủy lực và độ mặn khá phức tạp, nhất là vào nghiệp, nước mặn - lợ cho nuôi trồng thủy sản mùa khô khi lưu lượng nước sông nhỏ, triều có thường thông qua các cống từ biển vào theo ảnh hưởng mạnh vào sâu trong lục địa. Mực hình thức tự chảy. Do đó chất lượng nước cần nước và độ mặn biến đổi theo từng giờ, từng sử dụng hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện ngày trong một con nước triều và dọc theo sông đóng mở cống [3]. Trong điều kiên phát triển phụ thuộc vào các quá trình thủy văn, hải văn kinh tế hiện nay, nuôi trồng thủy sản mặn-lợ ở và khí tượng; vào những ngày triều trung và vùng cửa sông ven biển thuộc Hải Phòng, Thái triều cường khí có gió mạnh thổi dọc sông từ Bình, Nam Định, Ninh Bình với các vật nuôi có biển vào khoảng cách xâm nhập mặn tăng lên, giá trị kinh tế cao. Do đó, yêu cầu đặt ra là phải còn khi có mưa trên lưu vực thì độ mặn sẽ giảm hạn chế biến động về môi trường sống của vật đi. Do vậy, để khai thác có hiệu quả nguồn nuôi [4]. Muốn vậy cần phải theo dõi sát biến nước cửa sông cho sản xuất nông nghiệp hay động của mực nước trong điều kiện bình nuôi trồng thủy sản cần phải có quy hoạch khai thường cũng như khi có gió mạnh và mưa trên thác phù hợp với từng khu vực cụ thể với vùng khu vực. Khi có gió mạnh thổi dọc sông từ biển cửa sông này. vào, độ mặn tăng lên, thời gian duy trì mặn lâu
144 P.V. Vỵ / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 1S (2009) 142‐144 Công trình được thực hiện dưới sự tài trợ [3] Phạm Văn Vỵ, Vấn đề trao đổi nước của các đầm nuôi thủy sản ở vùng cửa sông ven biển, của đề tài NCKH mã số QG-08-11. Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Phụ trương ngành Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Tài liệu tham khảo T.XIX, No1 (2003) 118. [4] Đặng Ngọc Thanh và nnk, Đặc trưng hệ sinh [1] Lương Phương Hậu, Trịnh Việt An, Lương thái vùng triều cửa sông Bắc Việt Nam và khả Phương Hợp, Diễn biến cửa sông vùng đồng năng sử dụng cho nuôi trồng thủy sản, Tuyển bằng Bắc Bộ, 2002. tập báo cáo: Hội thảo khoa học quốc gia [2] Phạm Ngọc Toàn, Phan Tất Đắc, Khí hậu Việt "Nghiên cứu và quản lý vùng ven biển Việt Nam, NXB Khí tượng Thủy văn, Hà Nội, 1993. Nam", 1993. The Influence of the wind and the rain on the estuary processes in the Red - Thaibinh rivers system Pham Van Vy Faculty of Hydro-Meteorology & Oceanography, College of Science, VNU The data collected from the surveys in the estuary and coastal area of the Red - Thaibinh rivers system is processed and canculated. The results prove that hydraulics processes, tidal propagation and salt intrusion in the Estuary area of the Red - Thaibinh rivers system (Van Uc, Ba Lat, Day) are very complex, it changes due to season in the year. In dry season, a height rate of water level in the Estuary is 3,0-4,0 m, a length of the salt intrusion is 25-35km in Van Uc estuary, 20-23km in Ba Lat estuary and 15-17km in Day estuary due to processes of river and marine. The wind and the rain have a significant influence on the processes of tidal and salt propagation in the Estuary. The water regulation for agriculture and aquaculture in the estuary and the coastal area of Red - Thaibinh rivers system is concerned. Keywords: Estuary, water level, velocity, discharge, wind, rainfall, Salinity intrusion.