Chế độ vận chuyển bùn cát vùng ven biển, bên ngoài các cửa sông Mekong và Đồng Nai

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 />