- Triển khai ứng dụng mô hình Ecomsed tính toán vận chuyển trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông. - ven biển Hải Phòng. - Abstract: Nghiên cứu hình thái địa hình (độ sâu địa hình), khí tượng (nhiệt, bức xạ, mưa, gió), thủy hải văn (lưu lượng sông, thủy triều, dòng chảy, sóng), hiện trạng môi trường trầm tích trong khu vực. - Mô hình Ecomsed đối với bài toán mô phỏng lan truyền trầm tích lơ lửng (TSS). - Tính toán lan truyền trầm tích lơ lửng TSS khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng: kết quả tính toán, phân tích trường thủy lực và lan truyền trầm tích lơ lửng cửa sông ven biển Hải Phòng.. - Trầm tích. - Hải Phòng. - Khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng là một trong những khu vực thuộc vùng trọng điểm phát triển kinh tế phía Bắc, có cảng biển lớn Hải Phòng và nằm cạnh các khu vực có nhu cầu bảo vệ môi trường rất cấp bách như Khu di sản thiên nhiên Thế giới - vịnh Hạ Long. - Khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng cũng có một vị trí quan trọng về sinh thái và môi trường đối với hệ thống ven bờ phía bắc với các hệ sinh thái đặc thù như vùng triều cửa sông, rừng ngập mặn, thảm cỏ biển ...v.v.. - Các chất gây ô nhiễm này đã gây ra những ảnh hưởng lớn đến môi trường nước ở khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng. - đề tài: “Điều tra, đánh giá tình trạng ô nhiễm và suy thoái môi trường khu vực cửa sông Cấm - Bạch Đằng và đề xuất các giải pháp bảo vệ”, Trần Đức Thạnh và cộng sự thực hiện năm 2006 [5]. - Tuy nhiên, việc đánh giá các quá trình lan truyền chất gây ô nhiễm cho toàn bộ khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng vẫn còn rất hạn chế. - vào các cửa sông chính ở Hải Phòng trước khi ra biển (gồm nguồn từ thượng nguồn và từ các nguồn thải bên bờ sông). - Vận chuyển trầm tích và biến đổi địa hình đáy vùng cửa sông ven biển Hải Phòng”, Đinh Văn Ưu năm 2009 [7]. - “Nghiên cứu đánh giá sức tải môi trường và đề xuất các giải pháp phát triển bền vững khu vực Vịnh Hạ Long - Vịnh Bái Tử Long”, Trần Đức Thạnh [6].. - Trước thực trạng đó, trong khuôn khổ của một Luận văn Thạc sĩ, học viên được Thầy hướng dẫn giao thực hiện đề tài mang tên: Triển khai ứng dụng mô hình Ecomsed tính toán vận chuyển trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng với mục tiêu: đánh giá được lan truyền trầm tích lơ lửng ở khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng. - Tổng quan điều kiện tự nhiên trong khu vực nghiên cứu: hình thái địa hình (độ sâu địa hình), khí tượng (nhiệt, bức xạ, mưa, gió), thủy hải văn (lưu lượng sông, thủy triều, dòng chảy, sóng), hiện trạng môi trường trầm tích trong khu vực nghiên cứu.. - Mô hình Ecomsed đối với bài toán mô phỏng lan truyền trầm tích lơ lửng: tổng quan về mô hình Ecomsed. - trầm tích). - cách thức triển khai và hiệu chỉnh mô hình tính toán, mô phỏng trầm tích lơ lửng.. - Đặc điểm lan truyền các chất ô nhiễm khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng liên quan chặt chẽ đến chế độ thủy động lực, và hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong môi trường nước.. - Hiểu được phương pháp ứng dụng mô hình Ecomsed trong việc tính toán vận chuyển trầm tích lơ lửng. - Mô phỏng quá trính vận chuyển trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng.. - Đối với khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng, dòng vào xuất phát từ mặt cắt (biên) phía trong cửa sông, các điểm nguồn thải dọc bờ sông, còn dòng ra là phía cửa sông tiếp giáp với biển (biên phía ngoài). - phân tích mẫu tại hiện trường và phòng thí nghiệm phục vụ thiết lập và chạy mô hình thủy động lực, lan truyền trầm tích lơ lửng hiện trạng (mùa mưa, khô năm 2009) khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng, tiến tới tiến hành đánh giá lượng chất gây ô nhiễm trầm tích lơ lửng vào môi trường nước của khu vực nghiên cứu.. - Phạm vi khu vực nghiên cứu là toàn bộ vùng cửa sông ven biển Hải Phòng gồm các sông chính đổ ra biển như Thái Bình, Văn Úc, Lạch Tray, Cấm và Bạch Đằng, vùng biển ven bờ phía ngoài các cửa sông đó. - Trong đó chủ yếu tập trung phân tích kết quả lan truyền trầm tích lơ lửng tại khu vực cửa sông Bạch Đằng, khu vực cửa Lạch Tray, ảnh hưởng đến khu vực Đồ Sơn, Cát Hải và đảo Cát Bà.. - mô hình ECOMSED tính toán vận chuyển trầm tích (HydroQual, 2003). - Đối với khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng, các nghiên cứu liên quan đến vận chuyển, lan truyền trầm tích cho kết quả khá tốt bao gồm: Mô phỏng quá trình vận chuyển và phân bố trầm tích lơ lửng khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng bằng mô hình Delft3D (Đỗ Đình Chiến,. - Đánh giá tình trạng ô nhiễm và suy thoái môi trường khu vực cửa sông Cấm - Bạch Đằng và đề xuất các giải pháp bảo vệ (Trần Đức Thạnh 2008). - Mô hình vận chuyển trầm tích và biến động địa hình đáy áp dụng cho vùng biển cửa sông cảng Hải Phòng (Đinh Văn Ưu 2009). - Đánh giá lan truyền các chất gây ô nhiễm khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng bằng mô hình toán học (Đỗ Trọng Bình, 2010), Hiện trạng môi trường và xác định các vấn đề ưu tiên phục vụ quản lý tổng hợp vùng bờ biển Hải Phòng (Trần Đình Lân, 2010). - Vận chuyển trầm tích và biến đổi địa hình đáy vùng cửa sông ven biển Hải Phòng (Đinh Văn Ưu, 2009). - Nghiên cứu áp dụng mô hình MIKE21 để đánh giá điều kiện động lực, dự báo vận chuyển trầm tích khu vực cửa Văn Úc và Lạch Huyện (Nguyễn Văn Cư, 2010). - TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1 Đặc điểm hình thái địa hình. - Địa hình vùng cửa sông ven biển Hải Phòng có độ sâu không lớn, độ dốc nhỏ. - Đối với hình thái địa hình ven bờ: thì trường độ sâu ven bờ là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến các điều kiện thủy động lực khu vực. - Mùa hè (tháng 5 đến tháng 9), khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng của các luồng không khí nóng và ẩm từ phía tây và nam tràn qua. - Khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng chịu tác động trực tiếp từ nguồn cung cấp nước và trầm tích của 5 sông chính (Bạch Đằng, Cấm, Lạch Tray, Văn Úc và Thái Bình) nằm ở phần hạ lưu cuối cùng trước khi đổ ra biển của hệ thống sông Thái Bình. - 2.4 Đặc điểm hải văn cửa sông ven biển. - Đặc điểm về dòng chảy: Dòng chảy ven bờ khu vực là dòng tổng hợp, có các thành phần dòng chảy triều, gió và sóng. - Đặc điểm nhiệt độ nước: Nhiệt độ nước trung bình tháng khu vực nằm trong khoảng 19 o C đến 31 o C. - 2.5 Đặc điểm môi trƣờng trầm tích trong khu vực Trầm tích tầng mặt:. - Hàm lượng trầm tích lơ lửng của các cửa sông đưa ra đạt giá trị cao nhất vào lúc mực nước thấp trung bình từ 1.51.86 m (so với 0 m Hải đồ). - Hàm lượng trầm tích lơ lửng nước ven bờ các cửa sông Văn Úc, Thái Bình cao gấp hai, ba lần cửa Bạch Đằng. - MÔ HÌNH ECOMSED ĐỐI VỚI BÀI TOÁN MÔ PHỎNG LAN TRUYỀN TRẦM TÍCH LƠ LỬNG. - 3.1 Mô hình ECOMSED. - Nó là một thành phần trong mô hình ECOMSED với một lịch sử lâu dài sau những ứng dụng thành công đối với khu vực ven biển, vùng nước cửa sông và đại dương. - Mô tả trầm tích:. - Mở ra khả năng ứng dụng mô hình ECOMSED trong hoạt động nghiên cứu vận chuyển bùn cát tại nhiều khu vực như:. - 3.5 Mô hình lan truyền trầm tích lơ lửng Phương trình vận chuyển trầm tích:. - khu vực phía biển tham khảo từ GEBCO-1/8.. - Nhiệt Muối: khu vực vùng cửa sông sử dụng số liệu tham khảo đặc trưng trung bình tháng (IMER, HMDC).. - Để đánh giá và hiệu chỉnh cho mô hình thuỷ động lực khu vực của sông ven biển Hải Phòng, chúng tôi đã sử dụng kết quả tính toán mực nước của mô hình tại Hòn Dáu so sánh với mực nước trong Bảng thủy triều trong tháng 8 và tháng 3 (năm 2009).. - 3.9 Triển khai mô hình lan truyển trầm tích. - Mô hình vận chuyển và lan truyền trầm tích lơ lửng được xây dựng trên cơ sở các kết quả tính toán từ mô hình thuỷ động lực. - TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN TRẦM TÍCH LƠ LỬNG KHU VỰC CỬA SÔNG VEN BIỂN HẢI PHÒNG. - Tuy nhiên sự biến đổi theo mùa của trường gió và lưu lượng sông gây ra sự biến đổi mùa của trường dòng chảy trong khu vực nghiên cứu. - So sánh trường dòng chảy ở tầng mặt và đáy ở khu vực cửa sông Văn Úc ta thấy rõ ràng ảnh hưởng của dòng chảy sông khá lớn ở lớp nước tầng mặt trong khi ở tầng đáy khối nước mặn đi sâu vào lục địa hơn. - Ở thời điểm nước lớn, hướng dòng chảy ở khu vực ven biển Hải Phòng phân tán mạnh mẽ với giá trị vận tốc khá nhỏ, đặc biệt là vùng nước giữa Hòn Dáu, Cát Bà và Cát Hải. - cửa sông. - Mùa khô - nước ròng: Trong thời điểm nước ròng của mùa khô, trường dòng chảy khu vực ven biển Hải Phòng có vận tốc khá nhỏ và phân tán mạnh về hướng chảy. - Mùa khô - triều lên: dòng chảy trong pha triều lên vào mùa khô cho thấy sự ảnh hưởng sâu hơn vào lục địa của các khối nước biển, đặc biệt là khu vực cửa Văn Úc và Bạch Đằng. - Cũng giống như vào mùa mưa, trong mùa khô xu hướng di chuyển của các khối nước ở khu vực nghiên cứu vẫn là về phía nam và tây nam bán đảo Đồ Sơn nhiều hơn. - Mặc dù vẫn còn một số hạn chế nhưng các kết mô phỏng thuỷ động lực từ mô hình Ecomsed cho khu vực cửa sông ven biển Hải Phòng đủ tin cậy và là cơ sở trong việc thiết lập các mô phỏng và dự báo lan truyền chất gây ô nhiễm của khu vực. - biệt kể cả những vùng có chế độ động lực phức tạp như vùng cửa sông ven biển Hải Phòng. - 4.2 Kết quả mô phỏng trầm tích lơ lửng vào mùa mƣa. - Với những đặc điểm đó các kết quả mô phỏng phân bố TSS trong mùa mưa 2009 cho thấy vùng nước có hàm lượng TSS cao chủ yếu xuất hiện ở khu vực cửa Nam Triệu và của Văn Úc với sự ảnh hưởng lần lượt từ các nguồn trầm tích của sông Cấm và sông Văn Úc. - Các khu vực khác ở vùng ven biển Hải Phòng trong thời gian này đều có TSS rất nhỏ chứng tỏ sự xâm nhập mạnh của các khối nước biển vào vùng ven bờ trong pha triều này. - Tại khu vực biển nông cửa sông (ngoài vùng bãi bồi), dòng chảy bị thuỷ triều chi phối và tác động của dòng sóng trong khu vực đới sóng vỡ. - Phương chảy chính của dòng triều ở khu vực cửa sông Văn Úc là phương ĐB - TB (khi triều dâng - rút). - Trong khi đó các khu vực còn lại bị các khối nước biển với hàm lượng TSS khá nhỏ (nhỏ hơn 30mg/l). - Khu vực có hàm lượng TSS cao ngoài vùng sát các cửa sông còn xuất hiện ở vùng ven bờ bán đảo Đồ Sơn (cả phía bắc và phía nam). - Trong khi đó các khu vực như phía nam Cát Hải và Cát Bà hầu như không có hàm lượng TSS cao, điều này cho thấy dòng trầm tích lơ lửng từ các sông Hải Phòng ít có khả năng ảnh hưởng đến những khu vực đó. - Đáng chú ý là khu vực ven bờ phía bắc bán đảo Đồ Sơn hàm lượng tầm tích ở lớp nước mặt lớn hơn so với lớp đáy. - Một số khu vực khác cũng xuất hiện trầm tích lơ lửng với hàm lượng tương đối cao là ven bờ phía nam đảo Cát Hải và ven bờ phía bắc bán đảo Đồ Sơn. - Biến đổi theo thời gian của hàm lượng TSS ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng được phân tích tại 3 khu vực khác nhau là phía tây nam đảo Cát Bà, tây nam đảo Cát Hải và phía ngoài cửa Văn Úc. - Ở khu vực phía tây nam đảo Cát Bà, biến động của hàm lượng TSS theo thời gian cho thấy ở khu vực này không chịu ảnh hưởng do các nguồn trầm tích từ lục địa. - Hàm lượng TSS ở khu vực này khá nhỏ với giá trị dao động đều nhỏ hơn 20mg/l. - Với hàm lượng TSS nhỏ và ít bị tác động từ vùng cửa sông nên hàm lượng TSS ở khu vực này khá ổn định theo thời gian. - Hàm lượng TSS ở tầng mặt khu vực này có xu hướng lớn hơn tầng đáy (do các khối nước sông ở lớp trên) khoảng 10mg/l đến 40mg/l.. - 4.3 Kết quả mô phỏng trầm tích lơ lửng vào mùa khô. - Đặc điểm lan truyền và biến đổi TSS ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng trong mùa khô cũng tương tự như mùa mưa. - Tuy nhiên sự suy giảm dòng nước ngọt, trầm tích và thay đổi của hướng gió đã tạo ra những sự khác biệt riêng trong đặc điểm lan truyền TSS ở khu vực nghiên cứu vào mùa khô. - Tuy vậy, cũng như trong pha triều xuống, dòng trầm tích lơ lửng chỉ có thể ảnh hưởng rất hạn chế ở ngay phía ngoài các cửa sông. - Ở khu vực phía tây nam đảo Cát Bà, biến động của hàm lượng TSS theo thời gian cho thấy ở khu vực này tuy không chịu ảnh hưởng do các nguồn trầm tích từ lục địa nhưng có giá trị khá nhỏ so với mùa mưa. - Hàm lượng TSS ở khu vực này khá nhỏ với giá trị dao động đều nhỏ hơn 10mg/l. - Với hàm lượng TSS nhỏ, ít bị tác động từ vùng cửa sông nên TSS ở khu vực này khá ổn định theo thời gian. - Khu vực ven biển phía ngoài cửa sông Văn Úc chịu nhiều tác động do nguồn trầm tích lơ lửng của sông này đưa ra nên vào mùa khô hàm lượng TSS trong nước có giá trị khá nhỏ so với mùa mưa tương đối cao và biến đổi chủ yếu trong khoảng từ 2-25mg/l. - Hàm lượng TSS ở tầng mặt khu vực này có xu hướng lớn hơn tầng đáy (do các khối nước sông ở lớp trên) khoảng 5-10mg/l.. - vực cửa sông ven biển Hải Phòng. - Các kết quả tính toán, mô phỏng từ mô hình đã thể hiện được tính qui luật lan truyền trầm tích lơ lửng ở vùng cửa sông ven biển Hải Phòng cũng như sự phụ thuộc chủ yếu vào dao động mực nước và biến đổi mùa của tải lượng trầm tích lưu lượng nước sông đưa vào khu vực này: sự phát tán trầm tích lơ lửng từ lục địa diễn ra chủ yếu vào mùa mưa và xu hướng lan truyền chủ yếu về phía nam - tây nam nhiều hơn là đông và đông bắc. - Dòng trầm tích lở lửng từ các sông ở Hải Phòng ít ảnh hưởng đến khu vực ven bờ phía nam đảo Cát Hải và ven biển Cát Bà cả trong mùa mưa và mùa khô. - Trong khi đó vào mùa mưa, dòng trầm tích đi ra từ lục địa ảnh hưởng đến vùng ven bờ phía nam các cửa sông trong đó có khu vực bãi biển Đồ Sơn. - Các kết quả tính toán, mô phỏng lan truyền trầm tích lơ lửng ở khu vực của sông ven biển Hải Phòng cũng cho thấy sựa gia tăng của nguồn TSS từ lục địa đã có tác động nhất định đến vùng của sông ven biển Hải Phòng, tuy nhiên những tác động đó chủ yếu xuất hiện vào mùa mưa và tập trung gần các cửa sông, điểm nguồn thải ven bờ, còn khu vực ven biển Cát Bà và những khu vực khác hầu như không chịu ảnh hưởng.. - Báo cáo tài liệu khí tượng thủy văn, thủy triều, mực nước biển khu vực Hải Phòng / Dự án SEOA: Các giải pháp về xung đột môi trường ở các đô thị ven biển. - Điều tra đánh giá tình trạng ô nhiễm suy thoái môi trường khu vực cửa sông Cấm - Bạch Đằng, đề xuất các giải pháp bảo vệ.. - Nghiên cứu đánh giá sức tải môi trường và đề xuất các giải pháp phát triển bền vững khu vực Vịnh Hạ Long - Vịnh Bái Tử Long. - Vận chuyển trầm tích và biến đổi địa hình đáy vùng cửa sông ven biển Hải Phòng.. - Ứng dụng mô hình 3 chiều để nghiên cứu lan truyền trầm tích lơ lửng ở vùng biển ven bờ Quảng Ninh.