Báo cáo nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu tính toán lan truyền mặn khu vực cửa sông Ba Lạt

Báo cáo nghiên cứu khoa học<br /> <br /> NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN MẶN KHU<br /> VỰC CỬA SÔNG BA LẠT<br /> SVTH: Đồng Thị Dung, lớp 54B2<br /> GVHD: PGS.TS Nghiêm Tiến Lam<br /> <br /> SV: Đồng Thị Dung _ Lớp:54B2<br /> <br /> 1<br /> <br /> Contents <br /> 1. <br /> <br /> 2. <br /> <br /> 3. <br /> <br /> Đặt vấn đề .............................................................................................................................................. 3 <br /> 1.1. <br /> <br /> Mục tiêu và phạm vi của nghiên cứu ......................................................................................... 3 <br /> <br /> 1.2. <br /> <br /> Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................................... 3 <br /> <br /> Giới thiệu về khu vực nghiên cứu .......................................................................................................... 4 <br /> 2.1. <br /> <br /> Vị trí địa lý ................................................................................................................................. 4 <br /> <br /> 2.2. <br /> <br /> Khí hậu ....................................................................................................................................... 5 <br /> <br /> 2.3. <br /> <br /> Thủy văn cửa sông ..................................................................................................................... 5 <br /> <br /> 2.4. <br /> <br /> Hải văn biển ............................................................................................................................... 6 <br /> <br /> 2.5. <br /> <br /> Độ mặn ....................................................................................................................................... 6 <br /> <br /> 2.6. <br /> <br /> Hiện trạng xâm nhập mặn .......................................................................................................... 6 <br /> <br /> Ứng dụng mô hình EFDC tính toán thủy động lực và xâm nhập mặn vùng cửa sông .......................... 6 <br /> 3.1. <br /> <br /> Tổng quan về mô hình toán EFDC ............................................................................................ 6 <br /> <br /> 3.2. <br /> <br /> Thiết lập mô hình EFDC cho khu vực Cửa Ba Lạt .................................................................... 7 <br /> <br /> 3.2.1. <br /> (1) <br /> <br /> Tài liệu địa hình ......................................................................................................................... 7 <br /> <br /> (2) <br /> <br /> Số liệu thủy, hải văn................................................................................................................... 8 <br /> <br /> 3.3. <br /> <br /> Thiết lập mô hình thủy động lực Cửa Ba Lạt ............................................................................ 8 <br /> <br /> 3.3.1. <br /> <br /> Thiết lập miền tính toán ......................................................................................................... 8 <br /> <br /> 3.3.2. <br /> <br /> Thiết lập điều kiện biên.......................................................................................................... 9 <br /> <br /> 3.3.3. <br /> <br /> Thiết lập điều kiện ban đầu .................................................................................................. 10 <br /> <br /> 3.3.4. <br /> <br /> Hiệu chỉnh mô hình thủy động lực....................................................................................... 11 <br /> <br /> a. <br /> <br /> Thời kỳ tính toán .......................................................................................................................... 12 <br /> <br /> b. <br /> <br /> Thiết lập thông số mô hình thủy lực ............................................................................................ 12 <br /> <br /> 3.3.5. <br /> 3.4. <br /> <br /> 4. <br /> <br /> Các số liệu cơ bản .................................................................................................................. 7 <br /> <br /> Kiểm định mô hình thủy động lực ....................................................................................... 15 <br /> Thiết lập mô hình tính toán lan truyền mặn cho khu vực Cửa Ba Lạt ..................................... 17 <br /> <br /> 3.4.1. <br /> <br /> Phạm vi miền tính toán ........................................................................................................ 17 <br /> <br /> 3.4.2. <br /> <br /> Thời gian tính toán ............................................................................................................... 17 <br /> <br /> 3.4.3. <br /> <br /> Điều kiện ban đầu ................................................................................................................ 17 <br /> <br /> 3.4.4. <br /> <br /> Điều kiện biên ...................................................................................................................... 17 <br /> <br /> 3.4.5. <br /> <br /> Hiệu chỉnh mô hình lan truyền mặn ..................................................................................... 18 <br /> <br /> 3.4.6. <br /> <br /> Kiểm định mô hình lan truyền mặn ..................................................................................... 22 <br /> <br /> Kết luận và kiến nghị ........................................................................................................................... 27 <br /> <br /> SV: Đồng Thị Dung _ Lớp:54B2<br /> <br /> 2<br /> <br /> 1. Đặt vấn đề<br /> Hiện nay, mực nước biển dâng cao do khí hậu thay đổi đang là một nguy cơ nghiêm<br /> trọng có tính toàn cầu, và nguy cơ này càng trở nên nghiêm trọng hơn đối với những<br /> nước có mật độ dân cư dày đặc ở những vùng đất thấp và ven biển như Việt Nam.<br /> Mực nước biển dâng cao làm quá trình xâm nhập mặn tại vùng cửa sông thuộc dải ven<br /> biển đồng bằng Bắc Bộ diễn biến phức tạp và càng lấn sâu vào trong đất liền, ảnh<br /> hưởng đến quá trình lấy nước phục vụ các ngành kinh tế. Vì vậy cần phải có tính toán<br /> xác định diễn biến quá trình thủy lực và xâm nhập mặn của hệ thống vùng cửa sông<br /> ven biển. Trong nghiên cứu này ta sẽ tính toán sự vận chuyển chất, lan truyền mặn cửa<br /> Ba Lạt, nơi Sông Hồng đổ ra biển.<br /> 1.1. Mục tiêu và phạm vi của nghiên cứu<br /> Nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá sự lan truyền, xâm nhập mặn tại khu<br /> vực cửa sông Ba Lạt nằm giữa hai tình Nam Định và Thái Bình.<br /> Phạm vi nghiên cứu là bài toán thủy lực và lan truyền mặn khu vực cửa Ba Lạt với<br /> ảnh hưởng của chế độ thủy triều và dòng chảy từ các sông. Vùng nghiên cứu là khu<br /> vực cửa sông ít chịu tác động của sóng, gió nên có thể bỏ qua tác động của quá trình<br /> sóng, gió.<br /> 1.2. Phương pháp nghiên cứu<br /> Nghiên cứu được thực hiện với các phương pháp nghiên cứu chính như phương pháp<br /> tiếp cận kế thừa, phương pháp phân tích tổng hợp và phương pháp mô hình toán.<br /> Nghiên cứu kế thừa các kết quả nghiên cứu về khu vực đã được thực hiện trước đây,<br /> kế thừa, áp dụng có chọn lọc các kiến thức và công cụ mô hình về thủy động lực học,<br /> lan tryền mặn hiện có trên thế giới và trong nước.<br /> Đề tài nghiên cứu khai thác, sử dụng bộ phần mềm mô hình EFDC để mô phỏng thủy<br /> chế độ thủy động lực học, chất lượng nước khu vực nghiên cứu cùng với các công cụ<br /> xử lý số liệu khác. Theo phương pháp mô hình toán, căn cứ vào các số liệu thu thập và<br /> mục đích nghiên cứu, đồ án đã thực hiện các bước:<br /> v Thiết lập miền tính toán, lưới tính, các trạm kiểm tra<br /> SV: Đồng Thị Dung _ Lớp:54B2<br /> <br /> 3<br /> <br /> v Thiết lập điều kiện ban đầu, điều kiện biên (biên trên, biên dưới)<br /> v Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình.<br /> Sau khi đã được hiệu chỉnh và kiểm định, mô hình có thể được dùng để tính toán mô<br /> phỏng phục vụ cho việc phân tích hiện trạng chế độ thủy động lực, lan truyền mặn của<br /> khu vực nghiên cứu.<br /> <br /> 2. Giới thiệu về khu vực nghiên cứu<br /> 2.1. Vị trí địa lý<br /> Hệ thống sông Hồng là một mạng lưới các con sông, tập hợp quanh con sông chính là<br /> sông Hồng, góp nước cho sông Hồng hoặc nhận nước của con sông này đổ ra Biển<br /> Đông. Hệ thống sông Hồng tạo nên phần lớn diện tích đồng bằng Bắc Bộ, một vùng<br /> bình nguyên tam giác châu thổ lớn thứ hai của Việt Nam.<br /> Cửa Ba Lạt là kết thúc của sông Hồng đổ ra biển nằm ở 20019’ độ vĩ Bắc, 106031’độ<br /> kinh Đông. Cửa Ba Lạt là nơi tiếp giáp địa giới hành chính giữa hai huyện Giao Thủy<br /> (Nam Định) và Tiền Hải (Thái Bình). Đây là khu vực ngập nước cửa sông mang ý<br /> nghĩa rất quan trọng về mặt kinh tế xã hội, sinh học cũng như nghiên cứu khoa học.<br /> <br /> Hình 1: Khu vực nghiên cứu cửa sông Ba Lạt<br /> SV: Đồng Thị Dung _ Lớp:54B2<br /> <br /> 4<br /> <br /> 2.2. Khí hậu<br /> Khí hậu mang tính chất chung của khí hậu đồng bằng Bắc Bộ, thuộc khí hậu nhiệt đới<br /> gió mùa ẩm, có 4 mùa rõ rệt (xuân, hạ, thu, đông), mùa đông khí hậu khô do chịu tác<br /> động của gió mùa đông bắc. Khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm có mùa đông lạnh từ tháng<br /> 11 đến tháng 2. Mùa hè từ tháng 5 đến tháng 9. Nhiệt độ trung bình năm khoảng 240C.<br /> Lượng mưa trung bình 1175mm với số ngày mưa khoảng 133 ngày. Hai hướng gió<br /> chính trong năm ở đây là hướng Đông Bắc từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau. Hướng<br /> Đông Nam từ tháng 4 đến tháng 9.<br /> 2.3. Thủy văn cửa sông<br /> Vùng ven biển tỉnh tỉnh Nam Định, Thái Bình có 4 cửa sông lớn, đó là cửa sông Ba<br /> Lạt (sông Hồng), cửa sông Ninh Cơ , cửa sông Đáy và cửa sông Trà Lý, sông Luộc.<br /> Mật độ sông trong vùng không cao (0,33km/km2) nên khi lũ xảy ra vẫn có hiện tượng<br /> ngập úng tạm thời tại một số vùng, đặc biệt là đối với vùng ven biển nhu cầu rửa mặn<br /> rất lớn, do đó hệ thống sông này cần phải được tăng cường bằng các kênh mương tưới<br /> tiêu.<br /> Bảng 1: Một số trạm đo thủy văn<br /> STT<br /> <br /> 1<br /> 2<br /> 3<br /> 4<br /> 5<br /> 6<br /> 7<br /> 8<br /> 9<br /> <br /> Trạm<br /> <br /> Ba Lạt<br /> Dương Liễu<br /> Vũ Thuận<br /> Hành Thiện<br /> Ngô Xá<br /> Phú Hào<br /> Nhật Tảo<br /> Tiến Đức<br /> Triều Dương<br /> <br /> Kinh độ<br /> 0<br /> <br /> ’<br /> <br /> 20 19<br /> 20020’<br /> 20023’<br /> 20020’<br /> 20023’<br /> 20025’<br /> 20035’<br /> 20035’<br /> 20038’<br /> <br /> SV: Đồng Thị Dung _ Lớp:54B2<br /> <br /> Vĩ độ<br /> 0<br /> <br /> Ghi chú<br /> ’<br /> <br /> 106 31<br /> 106024’<br /> 106018’<br /> 106018’<br /> 106016’<br /> 106013’<br /> 106007’<br /> 106024’<br /> 106005’<br /> <br /> Thủy Văn<br /> Thủy Văn<br /> Thủy Văn<br /> Thủy Văn<br /> Thủy Văn<br /> Thủy Văn<br /> Thủy Văn<br /> Thủy Văn<br /> Thủy Văn<br /> <br /> 5<br /> <br />