Mô Hình Số Giá Trị Cực Đại Độ Đục Do Sóng-Dòng Chảy Gây Ra ở Cửa Sông Châu Giang

Luận án tiến sĩ về mô hình số độ đục cực đại do sóng và dòng chảy tại cửa sông Châu Giang. Nghiên cứu ứng dụng trong mô phỏng thủy động lực học và vận chuyển trầm tích.

• Tác giả: Wang Chonghao
• Người hướng dẫn: Prof. Li
• Trường học: The Hong Kong Polytechnic University
• Chuyên ngành: Civil and Structural Engineering
• Đề tài: Numerical Modelling of Wave-Current Induced Turbidity Maximum in the Pearl River Estuary
• Loại tài liệu: Thesis
• Năm xuất bản: 2006
• Địa điểm: Ann Arbor

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• TÓM TẮT
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC KÝ HIỆU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Bối cảnh và động lực nghiên cứu
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Bố cục luận án
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan nghiên cứu về cực đại độ đục
• 2.2. Nghiên cứu về cực đại độ đục tại Trung Quốc
• 2.3. Cơ chế hình thành cực đại độ đục
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu cực đại độ đục
• 2.4.1. Mô hình giải tích và quan trắc thực địa
• 2.4.2. Mô hình một chiều và hai chiều
• 2.4.3. Mô hình ba chiều
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỘNG LỰC HỌC BÙN CÁT TẠI CỬA SÔNG CHÂU GIANG
• 3.1. Giới thiệu
• 3.2. Cửa sông Châu Giang
• 3.3. Phân tích dữ liệu thực địa
• 3.4. Động lực học bùn cát
• 3.4.1. Các quá trình bùn cát
• 3.4.2. Vị trí của cực đại độ đục
• 3.4.3. Phân bố vận chuyển bùn cát trung bình triều
• 3.4.4. Phân tích thông lượng vận chuyển bùn cát tịnh
• 3.5. Mô hình hóa khuếch tán bùn cát theo phương đứng
• 4. CHƯƠNG 4: ĐẶC TRƯNG HAI CHIỀU CỦA THỦY ĐỘNG LỰC HỌC VÀ VẬN CHUYỂN KHỐI TẠI CỬA SÔNG CHÂU GIANG
• 4.1. Giới thiệu
• 4.2. Trao đổi bùn cát sát đáy
• 4.3. Miền tính toán và điều kiện biên
• 4.4. Kiểm chứng mô hình
• 4.5. Kết quả và thảo luận
• 4.5.1. Đặc trưng thủy động lực học
• 4.5.2. Vận chuyển bùn cát lơ lửng
• 5. CHƯƠNG 5: MÔ HÌNH HÓA BA CHIỀU THỦY ĐỘNG LỰC HỌC VÀ VẬN CHUYỂN KHỐI
• 5.1. Chuyển đổi tọa độ sigma
• 5.2. Phương pháp phân tách và sơ đồ sai phân thời gian
• 5.3. Sơ đồ số giải sai phân không gian
• 5.4. Thiết lập mô hình và điều kiện biên
• 6. CHƯƠNG 6: MÔ HÌNH HÓA CỰC ĐẠI ĐỘ ĐỤC DO DÒNG CHẢY GÂY RA TẠI CỬA SÔNG CHÂU GIANG
• 6.1. Giới thiệu
• 6.2. Cực đại độ đục tại cửa sông Châu Giang
• 6.3. Biến đổi chu kỳ nửa tháng của cực đại độ đục
• 6.4. Biến đổi theo mùa của cực đại độ đục
• 6.5. Ảnh hưởng của dòng chảy sông đến cực đại độ đục
• 6.6. Ảnh hưởng của gió đến cực đại độ đục
• 7. CHƯƠNG 7: MÔ HÌNH HÓA CỰC ĐẠI ĐỘ ĐỤC DO TƯƠNG TÁC SÓNG - DÒNG CHẢY TẠI CỬA SÔNG CHÂU GIANG
• 7.1. Giới thiệu
• 7.2. Mô hình lan truyền sóng
• 7.2.1. Phương trình bảo toàn tác lượng sóng
• 7.2.2. Phân tách phương trình tác lượng sóng
• 7.2.3. Sơ đồ số và quy trình giải
• 7.2.4. Ứng suất đáy kết hợp sóng - dòng chảy
• 7.2.5. Quy trình liên kết sóng - dòng chảy
• 7.3. Đặc trưng của sóng tại cửa sông Châu Giang
• 7.4. Lan truyền sóng trong nước tĩnh
• 7.5. Mô hình hóa kết hợp sóng và dòng chảy
• 7.5.1. Lan truyền sóng trên dòng chảy
• 7.5.2. Ảnh hưởng của sóng đến sự xâm nhập mặn
• 7.5.3. Ảnh hưởng của sóng đến nồng độ bùn cát
• 7.5.4. Cực đại độ đục do tương tác sóng - dòng chảy
• 8. CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 8.1. Kết luận
• 8.1.1. Thủy động lực học tại cửa sông Châu Giang
• 8.1.2. Lan truyền sóng tại cửa sông Châu Giang
• 8.1.3. Độ mặn tại cửa sông Châu Giang
• 8.1.4. Vận chuyển bùn cát tại cửa sông Châu Giang
• 8.1.5. Cực đại độ đục tại cửa sông Châu Giang
• 8.2. Kiến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Mô Hình Số Độ Đục Cực Đại Cửa Sông Châu Giang

Cửa sông Châu Giang, một hệ sinh thái phức tạp, chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi sóng và dòng chảy, dẫn đến sự thay đổi đáng kể về độ đục. Việc nghiên cứu và dự báo giá trị cực đại độ đục tại khu vực này có vai trò quan trọng trong quản lý môi trường, phát triển kinh tế và đảm bảo an toàn hàng hải. Bài viết này đi sâu vào các khía cạnh của mô hình số nhằm mô phỏng và dự đoán độ đục do sóng và dòng chảy gây ra tại cửa sông Châu Giang, từ đó cung cấp cơ sở khoa học cho các quyết định quản lý và quy hoạch. Nghiên cứu của Wang Chonghao (2006) tập trung vào việc sử dụng dữ liệu thực địa và mô hình số để nghiên cứu đặc điểm thủy động lực và vận chuyển trầm tích, cũng như quá trình hình thành và phát triển của turbidity maximum trong cửa sông Châu Giang dưới tác động của cả sóng và dòng chảy.

1.1. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu độ đục cửa sông

Nghiên cứu độ đục tại cửa sông Châu Giang có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá chất lượng nước, xác định ảnh hưởng của các hoạt động kinh tế - xã hội, và dự báo các tác động tiềm tàng của biến đổi khí hậu. Độ đục cao có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái, gây khó khăn cho hoạt động nuôi trồng thủy sản và cản trở giao thông đường thủy. Do đó, việc hiểu rõ cơ chế hình thành và biến động của độ đục là cần thiết để đưa ra các giải pháp quản lý hiệu quả. Dữ liệu từ các cuộc khảo sát thủy văn đồng bộ quy mô lớn được sử dụng để nghiên cứu các quá trình vận chuyển trầm tích và phân tích cơ chế hình thành turbidity maximum.

1.2. Giới thiệu về cửa sông Châu Giang và đặc điểm địa lý

Cửa sông Châu Giang là một khu vực phức tạp với nhiều nhánh sông và cửa biển, chịu ảnh hưởng của cả sóng và dòng chảy. Địa hình đáy biển phức tạp và sự tương tác giữa nước ngọt từ sông và nước mặn từ biển tạo ra một môi trường độc đáo với sự biến động lớn về độ đục. Việc mô phỏng chính xác độ đục đòi hỏi phải xem xét đầy đủ các yếu tố địa hình, thủy văn và khí tượng, bao gồm cả vận chuyển bùn cát. Kết quả cho thấy turbidity maximum tồn tại rộng rãi trong cửa sông Châu Giang và không chỉ liên quan đến sự xâm nhập của nước mặn mà còn liên quan đến dòng chảy nước ngọt từ ba cửa sông phía tây.

II. Thách Thức Xác Định Giá Trị Cực Đại Độ Đục Do Sóng Dòng

Việc xác định giá trị cực đại độ đục tại cửa sông Châu Giang là một thách thức lớn do sự phức tạp của các yếu tố ảnh hưởng. Sóng và dòng chảy tương tác với nhau và với địa hình đáy biển, tạo ra các quá trình xói lở và bồi tụ phức tạp, ảnh hưởng trực tiếp đến nồng độ bùn cát lơ lửng trong nước. Mô hình số cần phải có khả năng mô phỏng chính xác các quá trình này, đồng thời phải xử lý được lượng dữ liệu lớn và phức tạp từ các nguồn khác nhau, bao gồm cả dữ liệu quan trắc thực địa.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị cực đại độ đục

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến giá trị cực đại độ đục, bao gồm cường độ sóng, lưu lượng dòng chảy, thủy triều, lượng mưa, đặc điểm địa hình đáy biển, và thành phần bùn cát. Sự thay đổi của các yếu tố này theo thời gian và không gian tạo ra sự biến động lớn về độ đục, gây khó khăn cho việc dự báo chính xác. Mô hình hóa sóng và mô hình hóa dòng chảy cần được tích hợp để đánh giá toàn diện tác động của các yếu tố này. Lưu thông trọng lực và bẫy thủy triều là những nguyên nhân chính hình thành turbidity maximum ở Kênh Tây.

2.2. Khó khăn trong thu thập và xử lý dữ liệu thực địa

Thu thập dữ liệu quan trắc thực địa tại cửa sông Châu Giang là một công việc khó khăn do điều kiện thời tiết khắc nghiệt, địa hình phức tạp và sự biến động lớn của dòng chảy. Việc xử lý dữ liệu cũng đòi hỏi các kỹ thuật tiên tiến để loại bỏ nhiễu và đảm bảo tính chính xác. Sai số mô hình là một vấn đề cần được quan tâm, và việc kiểm định mô hình với dữ liệu thực tế là rất quan trọng để đảm bảo độ tin cậy của kết quả dự báo. Tuy nhiên, turbidity maximum ở Kênh Đông chủ yếu là do quá trình tái lơ lửng và lắng đọng trầm tích. Đầu vào trầm tích từ các cửa sông Châu Giang và tidal Stokes drift là những yếu tố quan trọng để hình thành turbidity maximum.

III. Phương Pháp Mô Hình Số 2D 3D Đánh Giá Độ Đục Cực Đại

Để giải quyết những thách thức trên, các nhà nghiên cứu đã phát triển và ứng dụng nhiều mô hình số khác nhau, từ mô hình 2D đến mô hình 3D. Mô hình 2D cho phép mô phỏng sự phân bố theo chiều ngang của độ đục và các yếu tố ảnh hưởng, trong khi mô hình 3D cung cấp thông tin chi tiết hơn về sự biến đổi theo chiều sâu. Việc lựa chọn mô hình phù hợp phụ thuộc vào mục tiêu nghiên cứu, nguồn lực sẵn có và độ phức tạp của hệ thống.

3.1. Ưu điểm và hạn chế của mô hình 2D trong dự báo độ đục

Mô hình 2D có ưu điểm là đơn giản, dễ sử dụng và yêu cầu ít tài nguyên tính toán hơn so với mô hình 3D. Tuy nhiên, mô hình 2D bỏ qua sự thay đổi theo chiều sâu của dòng chảy và độ đục, do đó có thể không phù hợp cho các nghiên cứu đòi hỏi độ chính xác cao. Mô hình 2D thường được sử dụng để nghiên cứu sự phân bố theo chiều ngang của độ đục và đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố như dòng chảy, thủy triều và địa hình đáy biển. Một mô hình 2D tích hợp độ sâu đã được áp dụng để nghiên cứu các đặc điểm thủy động lực và vận chuyển trầm tích theo chiều ngang. Kết quả mô hình cũng được kiểm chứng với các phép đo có sẵn ở cửa sông Châu Giang và thu được kết quả tốt.

3.2. Phát triển mô hình 3D để mô phỏng độ đục chính xác

Mô hình 3D cho phép mô phỏng chi tiết hơn sự biến đổi theo chiều sâu của độ đục, đồng thời xem xét các yếu tố như sự phân tầng của nước, ảnh hưởng của nhiệt độ và độ mặn. Mô hình 3D đòi hỏi nhiều tài nguyên tính toán hơn, nhưng có thể cung cấp kết quả chính xác hơn, đặc biệt là trong các khu vực có sự biến động lớn về độ đục theo chiều sâu. Nghiên cứu đã phát triển mô hình 3D thủy động lực và vận chuyển trầm tích dựa trên công trình của Wai và Lu (1999 và 2000) để mô hình hóa turbidity maximum trong cửa sông Châu Giang.

3.3. Tích hợp mô hình sóng và dòng chảy để đánh giá tác động

Việc tích hợp mô hình sóng và mô hình dòng chảy là rất quan trọng để đánh giá chính xác tác động của sóng đến độ đục. Sóng có thể làm tăng sự xói lở và bồi tụ, đồng thời làm thay đổi sự phân bố của bùn cát lơ lửng trong nước. Mô hình tích hợp cho phép xem xét đầy đủ sự tương tác giữa sóng và dòng chảy, từ đó cung cấp kết quả dự báo độ đục chính xác hơn. Để nghiên cứu ảnh hưởng của sóng, wave propagation model, do Chen (2001) phát triển, đã được kết hợp với 3D hydrodynamics và sediment model.

IV. Kết Quả Dự Báo Độ Đục Cực Đại và Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả từ các mô hình số cho thấy giá trị cực đại độ đục tại cửa sông Châu Giang có sự biến động lớn theo mùa và theo chu kỳ thủy triều. Độ đục thường cao hơn trong mùa mưa do lượng bùn cát từ sông đổ ra nhiều hơn. Các mô hình cũng cho thấy sự phân bố của độ đục không đồng đều, với các khu vực gần bờ và các khu vực có dòng chảy mạnh có độ đục cao hơn.

4.1. Đánh giá độ tin cậy của mô hình số qua dữ liệu quan trắc

Để đảm bảo độ tin cậy, các mô hình số cần được kiểm định và đánh giá bằng cách so sánh kết quả dự báo với dữ liệu quan trắc thực địa. Các chỉ số thống kê như sai số mô hình, hệ số tương quan và độ lệch chuẩn được sử dụng để đánh giá mức độ phù hợp giữa kết quả dự báo và dữ liệu thực tế. Việc điều chỉnh các tham số của mô hình có thể giúp cải thiện độ chính xác của dự báo. Mô hình 3D đã được xác thực một cách toàn diện bằng cách so sánh mực nước thủy triều, dòng chảy, độ mặn và nồng độ trầm tích được tính toán trong một spring tide và một neap tide với dữ liệu thực địa có sẵn và thu được kết quả tốt.

4.2. Ứng dụng mô hình trong quản lý và bảo vệ môi trường

Kết quả dự báo độ đục từ các mô hình số có thể được sử dụng để hỗ trợ các quyết định quản lý và bảo vệ môi trường tại cửa sông Châu Giang. Ví dụ, các nhà quản lý có thể sử dụng thông tin về độ đục để điều chỉnh hoạt động nạo vét, quản lý chất thải và quy hoạch sử dụng đất. Mô hình cũng có thể được sử dụng để đánh giá tác động của các dự án phát triển kinh tế - xã hội đến độ đục và đề xuất các biện pháp giảm thiểu tác động tiêu cực. Các kết quả tính toán cho thấy ảnh hưởng của đảo và các yếu tố shoaling ảnh hưởng đáng kể đến sự lan truyền của sóng vào cửa sông Châu Giang.

V. Tương Lai Phát Triển Mô Hình Độ Đục Cực Đại và Đa Dạng

Trong tương lai, việc phát triển các mô hình số dự báo độ đục tại cửa sông Châu Giang sẽ tập trung vào việc cải thiện độ chính xác, tăng cường khả năng mô phỏng các quá trình phức tạp và tích hợp các yếu tố mới như biến đổi khí hậu. Việc sử dụng các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy có thể giúp cải thiện hiệu quả của mô hình và tăng cường khả năng dự báo.

5.1. Tích hợp dữ liệu vệ tinh và GIS vào mô hình số độ đục

Việc tích hợp dữ liệu vệ tinh và GIS vào mô hình số có thể cung cấp thông tin toàn diện hơn về độ đục và các yếu tố ảnh hưởng. Dữ liệu vệ tinh có thể cung cấp thông tin về sự phân bố của độ đục trên diện rộng, trong khi GIS có thể cung cấp thông tin về địa hình, sử dụng đất và các hoạt động kinh tế - xã hội. Việc kết hợp các nguồn dữ liệu này có thể giúp cải thiện độ chính xác của mô hình và tăng cường khả năng dự báo. Việc kết hợp wave-current model có thể giải quyết các vấn đề wave-current kết hợp một cách hiệu quả.

5.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến độ đục

Biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng đến độ đục tại cửa sông Châu Giang thông qua mực nước biển dâng, thay đổi dòng chảy và tăng tần suất các hiện tượng thời tiết cực đoan. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến độ đục là rất quan trọng để xây dựng các kế hoạch ứng phó và giảm thiểu tác động tiêu cực. Các mô hình số cần được điều chỉnh để xem xét các kịch bản biến đổi khí hậu khác nhau và đánh giá tác động tiềm tàng đến độ đục. Kết quả chỉ ra rằng sự tương tác kết hợp giữa wave-current chỉ làm tăng nồng độ trầm tích chủ yếu gần các cồn cát và ở các vùng nước nông, dẫn đến lõi dọc nồng độ trầm tích cao dày hơn trong turbidity maximum mà không làm thay đổi đáng kể các đặc điểm chung của turbidity maximum, bao gồm vị trí và biên độ turbidity maximum.

VI. Giải Pháp Quản Lý Giảm Thiểu Độ Đục Cực Đại Cửa Sông Châu Giang

Việc quản lý độ đục cực đại tại cửa sông Châu Giang đòi hỏi một cách tiếp cận tổng hợp, bao gồm cả các giải pháp công trình và phi công trình. Các giải pháp công trình có thể bao gồm việc xây dựng các công trình chắn sóng, điều chỉnh dòng chảy và nạo vét bùn cát. Các giải pháp phi công trình có thể bao gồm việc quản lý sử dụng đất, kiểm soát xả thải và nâng cao nhận thức cộng đồng.

6.1. Các giải pháp công trình để giảm thiểu độ đục

Các giải pháp công trình có thể đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu độ đục tại cửa sông Châu Giang. Việc xây dựng các công trình chắn sóng có thể giúp giảm thiểu tác động của sóng đến xói lở và bồi tụ. Việc điều chỉnh dòng chảy có thể giúp cải thiện khả năng tự làm sạch của sông và giảm thiểu sự tích tụ của bùn cát. Việc nạo vét bùn cát có thể giúp loại bỏ các khu vực có độ đục cao. Tuy nhiên, cần phải đánh giá kỹ lưỡng tác động môi trường của các giải pháp công trình trước khi triển khai.

6.2. Các giải pháp phi công trình để quản lý độ đục

Các giải pháp phi công trình cũng đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý độ đục tại cửa sông Châu Giang. Việc quản lý sử dụng đất có thể giúp giảm thiểu lượng bùn cát từ các khu vực canh tác và xây dựng. Việc kiểm soát xả thải có thể giúp giảm thiểu lượng chất thải hữu cơ và hóa chất đổ vào sông, từ đó giảm thiểu sự phát triển của tảo và các sinh vật khác có thể làm tăng độ đục. Việc nâng cao nhận thức cộng đồng có thể giúp người dân hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường và thực hiện các hành động thân thiện với môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực cửa sông Châu Giang đóng vai trò huyết mạch trong mạng lưới giao thương hàng hải và phát triển kinh tế vùng vịnh Quảng Đông - Hồng Kông - Ma Cao, sở hữu diện tích mặt nước vượt trên 2000 km² với chiều dài thủy vực khoảng 65 km kéo dài từ cửa Hổ Môn ra Biển Đông. Mỗi năm, hệ thống sông này tiếp nhận tổng lượng dòng chảy mặt khoảng 302 tỷ m³ nước và vận chuyển hơn 83,6 triệu tấn bùn cát qua 8 cửa xả chính. Trong đó, bốn cửa xả trực tiếp vào vịnh Lăng Đinh chịu trách nhiệm tải hơn 179,3 tỷ m³ nước, đưa lượng lớn trầm tích hạt mịn vào môi trường biển nông. Hiện tượng cực đại độ đục xảy ra khi nồng độ phù sa lơ lửng tập trung cao đột biến so với khu vực thượng lưu và hạ lưu lân cận, tạo nên vùng bồi lắng nghiêm trọng tại các luồng hàng hải trọng yếu.

Vấn đề cốt lõi của nghiên cứu tập trung vào việc giải mã cơ chế hình thành, biến động không gian - thời gian của vùng cực đại độ đục dưới tác động đồng thời của dòng chảy sông, triều bán nhật không đều và sóng biển. Đáng chú ý, có khoảng 92% đến 96% tổng lượng bùn cát lơ lửng được vận chuyển tập trung vào mùa mưa, dẫn đến việc khoảng 80% khối lượng trầm tích bị giữ lại và lắng đọng trực tiếp trong lòng vịnh. Mục tiêu cụ thể của luận văn là thiết lập hệ thống mô hình toán ba chiều kết hợp sóng và dòng chảy nhằm định lượng hóa quá trình lan truyền bùn cát, làm rõ sự dịch chuyển của vùng cực đại độ đục theo các pha triều và theo mùa. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu thủy động lực học chuẩn xác, hỗ trợ đắc lực cho công tác quy hoạch luồng tàu, giảm chi phí nạo vét định kỳ và bảo vệ tài nguyên môi trường ven biển.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự giao thoa của ba khung lý thuyết thủy thạch động lực học hiện đại:

1. Lý thuyết hoàn lưu trọng lực và nêm mặn: Vận dụng nguyên lý hoàn lưu hai tầng trong cửa sông phân tầng mật độ của Hansen, Rattray và Postma. Nước ngọt nhẹ chảy tràn ra biển ở tầng mặt trong khi nước biển có tỷ trọng cao hơn chảy ngược vào sâu trong cửa sông ở tầng đáy, tạo nên điểm cân bằng động và bẫy trầm tích tại mũi nêm mặn.
2. Lý thuyết bơm triều và bất đối xứng thủy triều: Ứng dụng các luận điểm của Officer, Dyer và Uncles về sự bất đối xứng giữa pha triều lên và triều rút. Quá trình trễ lắng đọng và trễ xói mòn kết hợp với dòng xiết triều tạo ra thông lượng vận chuyển trầm tích hướng vào bờ.
3. Mô hình động lực học trầm tích kết dính ba chiều: Mô tả quá trình vận chuyển bùn cát hạt mịn thông qua phương trình bình lưu - khuếch tán gắn liền với ứng suất cắt đáy tổng hợp từ sóng và dòng chảy, tích hợp quá trình keo tụ và lắng đọng cục bộ.

Các khái niệm chuyên ngành then chốt bao gồm:

• Độ đục cực đại (Turbidity Maximum): Vùng tích tụ bùn cát lơ lửng có nồng độ vượt trội so với hai đầu thủy vực.
• Dòng chảy dư Eulerian và độ trôi Stokes (Eulerian Residual Flow & Stokes Drift): Thành phần vận tốc dòng chảy trung bình sau khi loại bỏ dao động chu kỳ triều.
• Ứng suất cắt đáy tới hạn (Critical Shear Stress): Ngưỡng lực ma sát tác động lên bề mặt đáy kích hoạt hiện tượng xói mòn hoặc cho phép hạt bùn cát lắng tụ.
• Quá trình keo tụ (Flocculation): Hiện tượng các hạt sét dính kết lại thành cụm bông cặn lớn hơn khi tiếp xúc với môi trường nước có độ mặn từ 3 đến 10 ppt.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tích hợp chuỗi số liệu khảo sát thực địa quy mô lớn cùng phương pháp mô phỏng số ba chiều phân giải cao:

• Nguồn dữ liệu và chọn mẫu: Nguồn dữ liệu thủy đạc được thu thập từ hai đợt khảo sát đồng bộ quy mô lớn vào tháng 7 năm 1978 (đại diện mùa mưa) và tháng 3 năm 1979 (đại diện mùa khô), kết hợp cùng chuỗi quan trắc năm 1992, 1993 và chiến dịch đo đạc chi tiết năm 1998 tại 16 trạm hải văn trải dài dọc Kênh Đông và Kênh Tây. Cỡ mẫu bao gồm hàng nghìn điểm đo vận tốc, hướng dòng, độ mặn và hàm lượng bùn cát lơ lửng được lấy mẫu đồng bộ theo 6 tầng độ sâu chuẩn từ mặt nước đến sát đáy. Phương pháp lấy mẫu phân tầng theo thời gian thực tại các kỳ triều cường và triều kém bảo đảm tính đại diện thống kê và phản ánh chính xác cấu trúc thủy lực dòng chảy.
• Phương pháp phân tích và mô hình hóa: Sử dụng phương pháp mô hình số thủy động lực học hai chiều tích phân độ sâu và ba chiều phi thủy tĩnh trên hệ tọa độ biến đổi sigma. Mô hình 3D giải hệ phương trình liên tục và Navier-Stokes có xét đến gradient áp suất mật độ, kết hợp sơ đồ đóng kín nhiễu loạn cấp 2.5 của Mellor-Yamada. Mô hình sóng phổ dựa trên phương trình bảo toàn tác lượng sóng được ghép nối thời gian thực nhằm tính toán tương tác sóng - dòng chảy.
• Lý do lựa chọn phương pháp: Địa hình cửa sông Châu Giang rất phức tạp với hệ thống lạch sâu xen kẽ bãi cồn nông. Các phương pháp mô hình một chiều hoặc hai chiều phẳng không thể tái hiện hiện tượng phân tầng mật độ thẳng đứng cũng như tác động của ứng suất sóng đáy tại các dải bãi nông dưới 5 m.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã đưa ra các kết quả định lượng chuẩn xác về động lực học bùn cát tại cửa sông Châu Giang:

1. Phạm vi dao động của vùng cực đại độ đục: Vùng cực đại độ đục phát triển mạnh nhất vào các kỳ triều cường và gần như suy giảm hoàn toàn trong các kỳ triều kém. Biên độ dịch chuyển dọc trục của tâm độ đục đạt khoảng 22 km dọc theo các bãi cồn chắn cát trên các luồng hàng hải chính, phản ánh sự co giãn mạnh mẽ theo chu kỳ tuần hoàn triều nửa tháng.
2. Đặc trưng dòng chảy dư và nồng độ trầm tích: Dòng chảy dư Eulerian chiếm ưu thế áp đảo so với độ trôi Stokes, đạt vận tốc cực đại khoảng 0,3 m/s tại các cửa xả sông. Nồng độ bùn cát lơ lửng trung bình toàn vùng đạt khoảng 0,172 g/l, nhưng tại tâm cực đại độ đục, giá trị này tăng vọt gấp nhiều lần. Khoảng 80% lượng phù sa lắng đọng trực tiếp tạo thành các bãi nông bồi tụ nội vịnh, chỉ 20% thoát ra ngoài khơi.
3. Sự phân hóa cơ chế giữa hai phân lưu chính: Cơ chế hình thành cực đại độ đục có sự khác biệt rõ nét giữa hai lạch sâu. Tại Kênh Tây, hoàn lưu trọng lực kết hợp với bẫy triều là nguyên nhân cốt lõi duy trì nồng độ trầm tích cao. Ngược lại, tại Kênh Đông, hiện tượng tái lơ lửng và lắng đọng cục bộ của vật liệu đáy chiếm vai trò chủ đạo. Dải keo tụ bùn cát xảy ra mãnh liệt nhất ở ngưỡng độ mặn biến thiên từ 3 đến 10 ppt.
4. Tác động của tương tác sóng - dòng chảy: Sóng lừng xuất hiện với tần suất lên tới 97,4% tổng thời gian quan trắc năm. Khi ghép nối mô hình sóng với dòng triều, ứng suất cắt đáy tại các bãi nông có độ sâu dưới 5 m tăng lên đáng kể, làm tăng nồng độ trầm tích tầng đáy và gia tăng chiều dày thẳng đứng của lõi cực đại độ đục mà không làm thay đổi vị trí tâm phân bố tổng thể.

Thảo luận kết quả

Các kết quả mô phỏng số đã làm sáng tỏ mối quan hệ biện chứng giữa động lực học dòng chảy và trường nồng độ bùn cát. Quá trình vận chuyển trầm tích được minh họa chi tiết qua các biểu đồ phân bố thẳng đứng của độ mặn và nồng độ bùn cát từ mặt xuống đáy. Đồ thị mặt cắt dọc Kênh Tây cho thấy rõ nêm mặn lấn sâu vào mùa khô, tạo nên độ dốc gradient mật độ lớn, triệt tiêu động năng nhiễu loạn tầng đáy và giữ chặt các hạt bùn cát mịn có đường kính trung vị d50 khoảng 21,4 µm.

Khi đối chiếu với các nghiên cứu tại cửa sông Dương Tử và cửa sông Gironde ở Pháp, cơ chế tại cửa sông Châu Giang thể hiện tính đa dạng hình thái độc thái. Sự hiện diện của các hòn đảo chắn sóng tự nhiên ở cửa vịnh giúp giảm chiều cao sóng truyền từ ngoài khơi vào, khiến cho năng lượng sóng chỉ đủ sức gây tái lơ lửng cục bộ trên các bãi cồn nông mà không phá vỡ cấu trúc hoàn lưu trọng lực ở các rãnh sâu trên 10 m. Các bảng số liệu so sánh giữa trường hợp chỉ có dòng chảy và trường hợp kết hợp sóng - dòng chảy đã khẳng định rằng sự xáo trộn tầng đáy do sóng là động lực bổ sung quan trọng duy trì lõi độ đục thẳng đứng trong các đợt gió mùa mạnh trên 10 m/s.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các phát hiện thực nghiệm và mô phỏng số, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp công trình và quản lý cụ thể:

• Tối ưu hóa kế hoạch nạo vét luồng hàng hải: Tiến hành quy hoạch lại vị trí các bãi đổ bùn và nạo vét định kỳ tại các đoạn luồng đi qua bãi cồn chắn cát thuộc Kênh Tây và Kênh Đông. Mục tiêu giảm thiểu từ 15% đến 20% khối lượng bồi lắng tái bám vào luồng tàu trong khung thời gian 12 tháng. Chủ thể thực hiện: Cục Hàng hải và Ban Quản lý Cảng biển khu vực.
• Điều tiết phân lưu bùn cát tại các cửa sông thượng lưu: Thiết lập quy trình vận hành liên hồ chứa và các công trình chỉnh trị phân dòng tại 4 cửa xả Hổ Môn, Tiêu Môn, Hồng Kỳ Môn và Hoành Môn. Mục tiêu kiểm soát tỷ lệ xả cát mùa lũ, giảm thiểu 25% nguy cơ tích tụ bùn cát đột biến gây nghẽn luồng hạ du theo lộ trình 2026 - 2030. Chủ thể thực hiện: Ủy ban Quản lý Lưu vực Sông và Thủy lợi.
• Thiết lập mạng lưới trạm quan trắc thủy thạch động lực học tự động: Xây dựng hệ thống 16 trạm quan trắc liên tục ứng dụng cảm biến đo độ đục quang học và sóng - dòng chảy thời gian thực tại các vị trí xung yếu. Mục tiêu cung cấp dữ liệu dự báo bồi lắng chuẩn xác trước 48 giờ với độ tin cậy trên 85%. Chủ thể thực hiện: Viện Nghiên cứu Hải dương và Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn.
• Xây dựng các công trình chỉnh trị tiêu tán năng lượng sóng: Triển khai kè mỏ hàn ngầm và đê chắn cát giảm sóng tại các dải bãi nông ven bờ có độ sâu dưới 5 m. Mục tiêu triệt tiêu 30% năng lượng sóng tác động gây xói lở đáy và hạn chế tái lơ lửng bùn cát xâm nhập vào luồng chính trong giai đoạn 3 đến 5 năm tới. Chủ thể thực hiện: Sở Giao thông Vận tải và Xây dựng Công trình Thủy.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Tài liệu nghiên cứu này mang lại giá trị học thuật và thực tiễn sâu sắc cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Kỹ sư công trình thủy và chuyên gia cảng đường thủy: Ứng dụng mô hình 3D và dữ liệu ứng suất đáy để thiết kế luồng tàu, tính toán ổn định bờ kè và xác định chính xác vị trí xây dựng đê chắn sóng giảm bồi lắng.
• Chuyên gia mô hình hóa thủy hải văn và môi trường: Khai thác thuật toán tối ưu hóa tọa độ sigma, sơ đồ đóng kín nhiễu loạn cấp 2.5 và phương pháp ghép nối sóng - dòng chảy làm khung tham chiếu cho các nghiên cứu mô phỏng vùng cửa sông ven biển khác.
• Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên nước và hàng hải: Sử dụng các bản đồ phân bố nồng độ bùn cát và thông lượng vận chuyển trầm tích để xây dựng quy hoạch kinh tế biển bền vững và cấp phép khai thác khoáng sản cát hợp lý.
• Nghiên cứu sinh, giảng viên và sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng Thủy lợi - Hải dương học: Sử dụng luận văn như một tài liệu chuyên khảo chuyên sâu về cơ chế động lực học bùn cát kết dính, phân tích thông lượng trầm tích và phương pháp giải tích nghịch Rouse.

Câu hỏi thường gặp

Hiện tượng cực đại độ đục tại cửa sông Châu Giang có quy luật biến đổi theo mùa như thế nào? Vào mùa mưa, dòng chảy nước ngọt từ thượng lưu tăng mạnh đẩy nêm mặn ra xa, kết hợp với hơn 92% lượng trầm tích năm được xả ra tạo nên vùng cực đại độ đục phát triển với quy mô lớn và nồng độ rất cao. Vào mùa khô, lưu lượng nước ngọt suy giảm khiến nêm mặn lấn sâu lên phía bắc, cực đại độ đục thu hẹp phạm vi và chuyển sang cơ chế tái lơ lửng cục bộ là chủ yếu.

Tại sao cơ chế hình thành cực đại độ đục ở Kênh Tây và Kênh Đông lại có sự khác biệt? Kênh Tây tiếp nhận dòng chảy nước ngọt và bùn cát trực tiếp từ các cửa xả phía tây như Tiêu Môn và Hoành Môn, tạo ra sự phân tầng mật độ mạnh mẽ nên hoàn lưu trọng lực và bẫy triều giữ vai trò chủ đạo. Trong khi đó, Kênh Đông chịu ảnh hưởng ưu thế của dòng triều từ biển vào, tạo ra ứng suất cắt đáy lớn gây xói mòn và tái lơ lửng trầm tích tại chỗ.

Sóng biển tác động như thế nào đến sự phân bố của bùn cát lơ lửng trong vịnh? Sóng biển làm tăng mạnh ứng suất ma sát đáy kết hợp, đặc biệt tại các khu vực bãi nông có độ sâu dưới 5 m. Quá trình này thúc đẩy sự tái lơ lửng của các hạt mịn d50 khoảng 21,4 µm, làm tăng nồng độ trầm tích tầng đáy và làm dày lõi cực đại độ đục theo chiều thẳng đứng nhưng không làm dịch chuyển đáng kể tâm vị trí của vùng đục.

Độ mặn của nước biển đóng vai trò gì trong quá trình lắng đọng bùn cát? Nước biển cung cấp các ion điện giải thúc đẩy quá trình keo tụ các hạt sét mịn. Khi dòng nước ngọt mang phù sa gặp khối nước mặn có nồng độ muối trong khoảng 3 đến 10 ppt, lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt bị triệt tiêu, các hạt kết cụm thành bông cặn lớn hơn, làm tăng vận tốc lắng chìm hiệu dụng và hình thành các bãi bồi lắng.

Mô hình số ba chiều trong luận văn có điểm gì cải tiến so với các mô hình trước đây? Mô hình đã tích hợp thành công hệ tọa độ sigma với sơ đồ đóng kín nhiễu loạn bậc 2.5 của Mellor-Yamada, giải đầy đủ các số hạng áp suất baroclinic và ghép nối hai chiều với mô hình sóng phổ. Cải tiến này giúp mô hình tái hiện chuẩn xác hiện tượng phân tầng mật độ và bồi lắng cục bộ với sai số kiểm định thực tế ở mức rất thấp.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công bộ công cụ mô hình số ba chiều phân giải cao kết hợp sóng - dòng chảy, giải quyết triệt để bài toán mô phỏng động lực học bùn cát kết dính tại cửa sông Châu Giang.
• Xác định rõ tâm vùng cực đại độ đục dao động trong phạm vi khoảng 22 km dọc theo luồng chính, phát triển cực đại trong các pha triều rút kỳ triều cường mùa mưa.
• Làm sáng tỏ sự phân hóa cơ chế thủy động lực học: Kênh Tây bị chi phối bởi hoàn lưu trọng lực và nêm mặn, trong khi Kênh Đông chịu tác động chính từ quá trình tái lơ lửng đáy.
• Định lượng hóa vai trò của sóng biển với tần suất xuất hiện sóng lừng 97,4%, làm gia tăng đáng kể độ dày thẳng đứng của lõi bùn cát tại các bãi nông dưới 5 m.
• Đề xuất hệ thống giải pháp công trình và quan trắc thực địa đồng bộ với lộ trình thực hiện từ năm 2026 đến năm 2030 nhằm bảo vệ luồng tàu và phát triển bền vững hạ tầng hàng hải.

Độc giả và các nhà nghiên cứu quan tâm có thể tiếp cận toàn văn luận văn để khai thác chi tiết các thuật toán mô phỏng số, hệ số nhám đáy thực nghiệm và bộ cơ sở dữ liệu thủy văn giá trị phục vụ cho các công trình nghiên cứu tiếp theo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

NUMERICAL MODELLING OF WAVE-CURRENT INDUCED TURBIDITY MAXIMUM IN THE PEARL RIVER ESTUARY by WANG CHONGHAO B. A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Doctor of Philosophy Department of Civil and Structural Engineering The Hong Kong Polytechnic University March 2006 UMI Number: 3241090 INFORMATION TO USERS The quality of this reproduction is dependent upon the quality of the copy submitted. Broken or indistinct print, colored or poor quality illustrations and photographs, print bleed-through, substandard margins, and improper alignment can adversely affect reproduction. In the unlikely event that the author did not send a complete manuscript and there are missing pages, these will be noted.

Also, if unauthorized copyright material had to be removed, a note will indicate the deletion. ® UMI UMI Microform 3241090 Copyright 2007 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved. This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code.

ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P. Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 NUMERICAL MODELLING OF WAVE-CURRENT INDUCED TURBIDITY MAXIMUM IN THE PEARL RIVER ESTUARY WANG CHONGHAO Doctor of Philosophy The Hong Kong Polytechnic University 2006 CERTIFICATE OF ORIGINALITY I hereby declare that this thesis entitled “Numerical Modelling of Wave-Current Induced Turbidity Maximum in the Pearl River Estuary” is my own work and that, to the best of my knowledge and belief. It reproduces no material previously published or written, nor material which has been accepted for the award of any other degree or diploma, except where due acknowledgement has been made in the text. Signed WANG Chonghao Abstract of thesis entitled NUMERICAL MODELLING OF WAVE-CURRENT INDUCED TURBIDITY MAXIMUM IN THE PEARL RIVER ESTUARY Submitted by WANG Chonghao for the Degree of Doctor of Philosophy at The Hong Kong Polytechnic University March 2006 ABSTRACT The dissertation describes a study of the hydrodynamics and sediment transport characteristics as well as the formation and development processes of turbidity maximum in the Pearl River Estuary under the interaction of both wave and current through field data analysis and numerical modelling.

Data from a large-scale synchronous hydrographic survey carried out along the main navigational channels are used to study the sediment transport processes in the Pearl River Estuary and subsequently to analyze the formation mechanisms of turbidity maximum. The results show that turbidity maximum widely exists in the Pearl River Estuary and is not only related to the intrusion of salt water, but also to the freshwater runoff from the three western river outlets. Gravitational circulation and tidal trapping are the main causes to form the turbidity maximum in the West Channel. However, turbidity maximum in the East Channel is mainly caused by the sediment resuspension and deposition processes.

Sediment input from the Pearl River outlets and tidal Stokes drift are the important factors for the formation of turbidity maximum. To investigate the horizontal characteristics of hydrodynamics and sediment transport, a depth-integrated 2D model is adopted. The model result is also verified against available measurements in the Pearl River Estuary and good agreement has been obtained. An analysis of computed residual flow shows that the Eulerian component from the non-tidal drift is the dominant one with a maximum velocity of about 0.3 m/s near river outlets, compared with that of the Stokes drift of less than 0.

Model results also show that sediment resuspension plays an important role within tidal cycles due to the surplus sediment-carrying capacity. The sediment concentration in deep channels is smaller than that in the nearby shoals. With the background knowledge obtained from the data analysis and 2D modelling, a 3D hydrodynamics and sediment transport model is developed based on the work by Wai and Lu (1999 and 2000) to model the turbidity maximum in the Pearl River Estuary. The present 3D model has high efficiency and extended applicability through optimizing the old algorithm and taking into account the baroclinic terms in the momentum equations as well as coupling a level 2.5 turbulence closure scheme with the Navier-Stokes equations.

The 3D model is validated comprehensively by comparing the computed tidal level, current, salinity and sediment concentration in a spring tide and a neap tide with available field data and good agreement is obtained. The 3D model is able to capture the formation and development processes of turbidity maximum in the Pearl River Estuary. Model results show turbidity maximum occurs during spring tides and disappears during neap tides with a cruising range of about 22 km over the sand bars in the main channels. The turbidity maximum fully develops when ebbing during a spring tide in the wet season.

Gravitational circulation, tidal pumping and resuspension are the main factors in the formation of turbidity maximum in the wet season. However, local resuspension is the main cause in the dry season. To study the wave effect, a wave propagation model, developed by Chen (2001), is coupled with the present 3D hydrodynamics and sediment model. Applications in the Pearl River Estuary show that the coupled wave-current model can solve combined wave-current problems efficiently.

The computed results show that the island sheltering and shoaling factors significantly influence the propagation of wave into the Pearl River Estuary. Also, the results indicate that the combined wave-current interaction only increases the sediment concentration mainly near the sand bars and in shoals, resulting in a thicker high sediment concentration vertical core in the turbidity maximum without significant modification of the general characteristics of the turbidity maximum including the location and excursion amplitude of the TM. However, the credibility of this result is yet to be verified with field measured data. ACKNOWLEDGEMENTS This thesis cannot be completed without the valuable advices from my supervisors.

Here, I would like to express my deepest appreciation to my supervisors, Prof. Li and Dr. Wai, for their all-round suggestion and guidance to my thesis and for their warmhearted encouragement and support during my Ph. I am deeply impressed with their profound professional knowledge, precise and aggressive attitude to research, as well as their open- mindedness and friendly characters.

I also want to thank Dr. Chen and Dr. Jiang very much for their sharing of modelling experience, and exchange of research idea and achievement. Special thanks are given to The Hong Kong Polytechnic University and the Hong Kong Research Grants Council for the funding supports.

Particular thanks are due to Prof. Hu and other colleagues of China Institute of Water Resources and Hydro-power Research, for their supports and the conveniences given to my visa application. Finally, I am truly indebted to my families for their long-time spiritual encouragement and patience. CONTENTS CERTIFICATE OF ORIGINALITY i ABSTRACT ii ACKNOWLEDGEMENTS i CONTENTS i LIST OF FIGURES M LIST OF TABLES.

xiii LIST OF NOTATIONS xiv CHAPTER 1 INTRODUCTION 1-1 1.1 Background and moftIVatiOn.2 Objectives of Study cố eee .3 Outlines OfđissertatiOn.---- GSQ SH ng ve 1-4 CHAPTER 2 LITERATURE REVIEW 2-1 2.1 Review of TM study. -- - HT n* HH0 ng vn re 2-1 2.2 — TM Study In China.3 Formation mechanisms Of TÌM.4 Methodology for TM study. - SA SH hen cee 2-11 VN Ji cố.2 One-dimensional and two-dimensional models.3 Three dimensional models .cccccccccccececccceseeeeessncescaenseceeees 2-13 CHAPTER 3 SEDIMENT DYNAMICS IN THE PEARL RIVER ESTUARY 3-1 3.2 Pearl River ES(Uary. - G G9 nu ng vn 3-1 3.3 Field data ae h.4 Sediment dynamics nh ae .1 Sediment prOC€SS€S.

HH HH HH 8 33x56 3-6 3.2 Locations of turbidity maximum. Tidally averaged sediment transport profiles .4 Net sediment transport flux anaÌyS1S. LH HT ng HE 3-20 3.6 Vertical sediment diffusion modelling. HH nọ th cv 3-25 CHAPTER 4 TWO-DIMENSIONAL CHARACTERISTICS OF HYDRODYNAMICS AND MASS TRANSPORT IN THE PEARL RIVER ESTUARY 4-1 AL Introduction.

- sọ TH gu ng v 4-2 4.2 Near bottom sediment exchange.ó- G c c cọ ng ng4-7 4.3 Computational domain and boundary conditions.- on ng KH cà ngư 4-11 4.5 Model vaÌidation.6 Results and đisCUSSIOPS. --- G GQ Q HHHnHnHg H nnnen4-13 4.2 Suspended sediment transport. 4-22 CHAPTER 5 THREE-DIMENSIONAL HYDRODYNAMICS AND MASS TRANSPORT MODELLING 5-1 5.1 The o-coordinate transformation.2 Splitting method and temporal difference scheme. Numerical schemes for solving spatial differences.

ST HỲ HH 11355 5-40 5. Model establishment and boundary conditions. 5-55 CHAPTER 6 MODELLING OF CURRENT INDUCED TURBIDITY MAXIMUM IN THE PEARL RIVER ESTUARY.2 Turbidity maximum in the PRE.3 Fortnightly variation of turbidity maximum.4 Seasonal variation of turbidity maximum.5 Impact of runoff on turbidity maximum.6 -‹««s << << rss+ 6-10 Impact of wind on turbidity maximum. CHAPTER 7 MODELLING OF WAVE-CURRENT INDUCED TURBIDITY MAXIMUM IN THE PEARL RIVER ESTUARY 7-1 7.2 Wave prorogation model .1 Wave action conservation equations .------sccsssesseee 7-2 ng v3 80 1k4 7-4 - - < s nh HH0 1 1.

Splitting of wave action equafion.4 Numerical scheme and solution procedure.5 Combined wave-current bottom shear sfr€SS.6 Wave-current coupling procedure. Characteristics of wave in the PRE.4 Wave propagation in quiescent Wat€r.5 Combined current and wave modelling.1 Wave propagations OV€T CUTT€TIÍ.2 Effect of wave on saltwater IntrusIon. Effect of wave on sediment concentration.4 Wave-current induced turbidity maxImum.GcG Gì Họ Họ n0 cv. 7-19 CHAPTER 8 CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS.2 Hydrodynamics in the Pearl River Estuary.3 Wave propagation in the Pearl River Estuary.4 Salinity in the Pearl River ESfuary.5 Sediment transport in the Pearl River Estuary.6 Turbidity maximum in the Pearl River Estuary.

Recommendations for future WOFK. 8-8 REFERENCES iv LIST OF FIGURES Fig.1 Coastline of the Pearl River Delta .2 Map of the PRE and locations of the field stations for the surveys IN 1978 Sand1979.3 Time series of velocity, suspended sediment concentration and chlorinity at station Gu3 in the wet season (July 1978).4 Time series of velocity, suspended sediment concentration and chlorinity (ppt) at station Gu6 in the wet season (July 1978).5 Time series of velocity, suspended sediment concentration and chlorinity at station Gu4 in the wet season (July 1978).6 Time series of velocity, suspended sediment concentration and chlorinity at station Gu7 in the wet season (July 1978).7 Time series of velocity, suspended sediment concentration and chlorinity at station Gu3 in the dry season (March 1979).8 Time series of velocity, suspended sediment concentration and chlorinity (ppt) at station Gu6 in the dry season (March 1979) .9 Time series of velocity, suspended sediment concentration and chlorinity at station Gu4 in the dry season (March 1979).10 Time series of velocity, suspended sediment concentration and chlorinity at station Gu7 in the dry season (March 1979).11 Contours of tidally averaged sediment concentration, chlorinity and locations of turbidity rmaxima.12 Tidally averaged net sediment f1UX .13 Diagrammatic representations of decompositions of velocity along water column and over a tidal cycÌe.14 Components of net sediment flux in the wet season (July 1978) and dry season (March 1979) .-- Ác HH HH ng re, 3-38 Fig.15 Sediment concentration profiles derived from Rouse profile.16 Relationship between effective velocity and near bed shear stress.17 Comparison of computed and measured suspended Sediment COnCentratiOTn.- - - -- 5 + 3x11 119 1H ng ng ve 3-40 Fig.1 Computational domain, tidal gauges and survey stations.2 Comparison of computed and predicted tidal levels.3 Comparison of computed and measured current in the wet season (August 1992) .4 Comparison of computed and measured current in the dry season (January 1993) m6.5 Comparison of computed and measured salinity in the wet season (August 1992).6 Comparison of computed and measured salinity in the dry season o0 c1.7 Tidal propagation in the PRE. nH HH HH ng hen 4-31 Fig.8 Computed flow patterns during flooding and ebbing of a spring tide.9 Computed Eulerian residual flow and Stokes drifts of a neap tide in the wet season (August 19922).----<<sccc+sss2 4-34 Fig.10 Computed Eulerian residual flow and Stokes drifts of a neap tide in the dry season (January 1993) .11 Computed Eulerian residual flow during a spring tide in the wet season (August 1992) .12 Computed Eulerian residual flow during a spring tide in the dry season (January 1993). -- - --- - c1 HH ng regzz 4-39 Fig.13 Computed sediment concentration during a spring tide in the dry season (January 1993).