Nghiên Cứu Đặc Điểm Vận Chuyển Trầm Tích Lơ Lửng Vùng Ven Biển Hải Phòng

• Trường học: Trường Đại Học Hải Phòng
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Vận Chuyển Trầm Tích Lơ Lửng Vùng Ven Biển Hải Phòng Bằng Mô Hình Delft3D
• Loại tài liệu: Luận Văn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hải Phòng

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tình hình nghiên cứu
• 1.1.1. Nghiên cứu ngoài nước
• 1.1.2. Nghiên cứu trong nước

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Vận Chuyển Trầm Tích Lơ Lửng Ven Biển

Vùng cửa sông ven biển Hải Phòng là một khu vực có chế độ động lực học vô cùng phức tạp. Sự tương tác giữa nước sông và biển, thủy triều, sóng, gió tạo ra những diễn biến khó lường. Khu vực này còn đóng vai trò quan trọng là cửa ngõ hàng hải của miền Bắc. Tuy nhiên, tình trạng bồi lắng diễn ra mạnh mẽ, gây khó khăn cho tàu lớn ra vào cảng. Bãi biển Đồ Sơn, một địa điểm du lịch nổi tiếng, cũng đang đối mặt với vấn đề nước đục, ảnh hưởng đến sức hấp dẫn. Các nghiên cứu trước đây về vấn đề này còn hạn chế. Do đó, nghiên cứu về đặc điểm vận chuyển trầm tích lơ lửng (TTLL) tại khu vực này là vô cùng cần thiết, góp phần làm sáng tỏ nguyên nhân gây ra hiện tượng nước đục. Đề tài này sử dụng mô hình Delft3D để phân tích các số liệu khảo sát mới nhất, nhằm mục tiêu làm rõ đặc điểm vận chuyển TTLL và vai trò của các yếu tố như thủy triều, gió, sóng.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Vận Chuyển Trầm Tích

Nghiên cứu vận chuyển trầm tích lơ lửng có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý tài nguyên và môi trường ven biển. Việc hiểu rõ quy luật vận động của trầm tích giúp dự đoán và giảm thiểu các tác động tiêu cực như bồi lắng luồng lạch, xói lở bờ biển, ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Các kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội vùng ven biển, đặc biệt là các hoạt động liên quan đến giao thông hàng hải, du lịch và nuôi trồng thủy sản.

1.2. Giới Thiệu Mô Hình Delft3D Trong Nghiên Cứu Trầm Tích

Mô hình Delft3D là một công cụ mạnh mẽ được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu vận chuyển trầm tích. Mô hình này cho phép mô phỏng các quá trình thủy động lực, sóng và vận chuyển trầm tích một cách chi tiết và chính xác. Delft3D có khả năng tích hợp nhiều yếu tố ảnh hưởng như thủy triều, gió, sóng, dòng chảy sông, địa hình đáy, giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về các quy luật vận động của trầm tích trong môi trường ven biển. Kết quả mô phỏng từ Delft3D có thể được sử dụng để dự báo các thay đổi về địa hình đáy, hàm lượng TTLL, và các tác động đến môi trường.

II. Thách Thức Đánh Giá Đúng Vận Chuyển Trầm Tích Ven Biển

Việc đánh giá chính xác vận chuyển trầm tích lơ lửng ở vùng ven biển Hải Phòng đối mặt với nhiều thách thức. Khu vực này chịu ảnh hưởng phức tạp từ nhiều yếu tố tự nhiên như chế độ thủy triều bán nhật triều, biến động mùa vụ của dòng chảy sông, tác động của gió mùa Đông Bắc và gió mùa Đông Nam. Ngoài ra, các hoạt động kinh tế - xã hội như nạo vét luồng lạch, xây dựng công trình ven biển cũng gây ra những thay đổi đáng kể đến chế độ vận chuyển trầm tích. Thách thức lớn nhất là thu thập đầy đủ và chính xác các số liệu đầu vào cho mô hình, bao gồm số liệu địa hình đáy, dòng chảy, thủy triều, gió, sóng và đặc tính của trầm tích.

2.1. Yếu Tố Thủy Văn Ảnh Hưởng Đến Vận Chuyển Trầm Tích

Chế độ thủy triều đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển trầm tích lơ lửng ở vùng ven biển Hải Phòng. Thủy triều tạo ra các dòng chảy mạnh, có khả năng khuấy động và vận chuyển trầm tích từ đáy biển lên tầng nước mặt. Ngoài ra, dòng chảy sông cũng mang theo một lượng lớn trầm tích từ lục địa ra biển. Sự tương tác giữa dòng chảy sông và thủy triều tạo ra một hệ thống dòng chảy phức tạp, ảnh hưởng đến hướng và tốc độ vận chuyển trầm tích.

2.2. Tác Động Của Gió Và Sóng Lên Quá Trình Vận Chuyển Trầm Tích

Gió và sóng là những yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến vận chuyển trầm tích ở vùng ven biển Hải Phòng. Gió tạo ra sóng, có khả năng khuấy động đáy biển và làm tăng hàm lượng TTLL trong nước. Sóng cũng có thể vận chuyển trầm tích dọc bờ biển, gây ra hiện tượng bồi tụ hoặc xói lở. Tác động của gió và sóng thường mạnh mẽ hơn trong mùa mưa bão, khi có gió lớn và sóng cao.

2.3. Ảnh Hưởng Của Địa Hình Đáy Biển Đến Trầm Tích

Địa hình đáy biển đóng vai trò quan trọng trong việc định hướng dòng chảy và phân bố trầm tích. Các khu vực có địa hình đáy phức tạp, như các rãnh sâu hoặc bãi cạn, có thể tạo ra các xoáy nước và dòng chảy rối, ảnh hưởng đến quá trình lắng đọng và tái lơ lửng trầm tích. Việc mô tả chính xác địa hình đáy biển là rất quan trọng để mô phỏng chính xác quá trình vận chuyển trầm tích.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Vận Chuyển Trầm Tích Bằng Delft3D Hiệu Quả

Để nghiên cứu vận chuyển trầm tích lơ lửng bằng mô hình Delft3D, cần thực hiện các bước sau. Đầu tiên, thu thập và xử lý các số liệu đầu vào như địa hình đáy, thủy triều, dòng chảy, gió, sóng, đặc tính trầm tích. Tiếp theo, thiết lập mô hình Delft3D, bao gồm tạo lưới tính toán, nhập số liệu đầu vào, lựa chọn các tham số mô hình phù hợp. Sau đó, tiến hành hiệu chỉnh và kiểm chứng mô hình bằng cách so sánh kết quả mô phỏng với số liệu quan trắc thực tế. Cuối cùng, sử dụng mô hình đã được hiệu chỉnh để mô phỏng các kịch bản khác nhau và phân tích kết quả.

3.1. Thiết Lập Mô Hình Thủy Động Lực Học TĐL Delft3D

Việc thiết lập mô hình TĐL trong Delft3D đòi hỏi xây dựng lưới tính toán phù hợp với khu vực nghiên cứu, đảm bảo độ phân giải đủ cao để mô tả các đặc trưng địa hình quan trọng. Các điều kiện biên như mực nước, dòng chảy cần được xác định chính xác từ số liệu quan trắc hoặc các mô hình dự báo. Các tham số mô hình như hệ số Manning, hệ số khuếch tán rối cần được hiệu chỉnh để đảm bảo mô hình mô phỏng chính xác các quá trình thủy động lực.

3.2. Xây Dựng Mô Hình Vận Chuyển Trầm Tích Lơ Lửng TTLL

Mô hình vận chuyển TTLL trong Delft3D cần được xây dựng dựa trên mô hình TĐL đã được hiệu chỉnh. Các thông số quan trọng cần xác định bao gồm đường kính hạt trầm tích, mật độ trầm tích, tốc độ lắng đọng, tốc độ xói mòn. Cần lựa chọn các công thức phù hợp để mô tả quá trình xói mòn, lắng đọng và vận chuyển trầm tích dựa trên đặc điểm của khu vực nghiên cứu.

3.3. Hiệu Chỉnh và Kiểm Chứng Mô Hình Delft3D

Hiệu chỉnh và kiểm chứng mô hình là bước quan trọng để đảm bảo độ tin cậy của kết quả mô phỏng. Cần so sánh kết quả mô phỏng của mô hình với số liệu quan trắc thực tế về mực nước, dòng chảy, hàm lượng TTLL. Các tham số mô hình cần được điều chỉnh cho đến khi kết quả mô phỏng phù hợp với số liệu quan trắc. Các chỉ số thống kê như RMSE, MAE, R2 có thể được sử dụng để đánh giá mức độ phù hợp của mô hình.

IV. Kết Quả Phân Tích Vận Chuyển Trầm Tích Lơ Lửng Ven Biển

Kết quả mô phỏng từ mô hình Delft3D cho thấy sự phân bố TTLL ở vùng ven biển Hải Phòng thay đổi theo mùa và theo chu kỳ thủy triều. Trong mùa mưa, hàm lượng TTLL thường cao hơn do lượng phù sa từ sông đổ ra biển lớn. Trong chu kỳ triều cường, dòng chảy mạnh có khả năng khuấy động và vận chuyển trầm tích từ đáy biển, làm tăng hàm lượng TTLL. Các khu vực gần cửa sông và các khu vực có hoạt động nạo vét luồng lạch thường có hàm lượng TTLL cao hơn.

4.1. Phân Bố Không Gian Của Trầm Tích Lơ Lửng TTLL

Sự phân bố không gian của TTLL chịu ảnh hưởng lớn bởi địa hình đáy biển, dòng chảy và nguồn cung cấp trầm tích. Các khu vực có địa hình đáy phức tạp thường có sự phân bố TTLL không đồng đều. Dòng chảy mạnh có thể tập trung TTLL ở một số khu vực nhất định. Các khu vực gần nguồn cung cấp trầm tích, như cửa sông, thường có hàm lượng TTLL cao hơn.

4.2. Biến Động Thời Gian Của Vận Chuyển Trầm Tích

Biến động thời gian của vận chuyển trầm tích thể hiện rõ theo chu kỳ thủy triều, mùa và các sự kiện thời tiết cực đoan. Hàm lượng TTLL thường biến đổi theo chu kỳ thủy triều, đạt đỉnh vào thời điểm triều cường. Mùa mưa thường có hàm lượng TTLL cao hơn mùa khô do lượng phù sa từ sông đổ ra biển lớn. Các sự kiện thời tiết cực đoan như bão có thể gây ra sự gia tăng đột ngột hàm lượng TTLL do sóng lớn khuấy động đáy biển.

V. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Vận Chuyển Trầm Tích Thực Tế

Kết quả nghiên cứu về vận chuyển trầm tích lơ lửng có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực thực tế. Trong lĩnh vực quản lý cảng biển, kết quả nghiên cứu có thể giúp dự báo tình trạng bồi lắng luồng lạch, từ đó đưa ra các biện pháp nạo vét hiệu quả. Trong lĩnh vực du lịch, kết quả nghiên cứu có thể giúp đánh giá tác động của TTLL đến chất lượng nước biển, từ đó đưa ra các giải pháp bảo vệ môi trường. Trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản, kết quả nghiên cứu có thể giúp lựa chọn địa điểm nuôi phù hợp, tránh các khu vực có hàm lượng TTLL quá cao.

5.1. Quản Lý Bồi Lắng Luồng Lạch Cảng Biển Hiệu Quả

Hiểu rõ quy luật vận chuyển trầm tích giúp dự báo chính xác khu vực và mức độ bồi lắng luồng lạch. Từ đó, có thể lên kế hoạch nạo vét hiệu quả, tiết kiệm chi phí và giảm thiểu tác động đến môi trường. Kết quả nghiên cứu cũng có thể giúp tối ưu hóa thiết kế các công trình cảng biển, giảm thiểu khả năng bồi lắng.

5.2. Bảo Vệ Môi Trường Du Lịch Ven Biển Bền Vững

Nghiên cứu vận chuyển trầm tích giúp đánh giá tác động của các hoạt động du lịch đến chất lượng nước biển, đặc biệt là độ trong. Kết quả nghiên cứu có thể giúp đưa ra các biện pháp quản lý du lịch bền vững, giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ các hệ sinh thái ven biển.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Vận Chuyển TTLL

Nghiên cứu vận chuyển trầm tích lơ lửng vùng ven biển Hải Phòng bằng mô hình Delft3D đã cung cấp những hiểu biết sâu sắc về quy luật vận động của trầm tích trong khu vực này. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý tài nguyên, bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế - xã hội bền vững. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến vận chuyển trầm tích, đặc biệt là tác động của biến đổi khí hậu và các hoạt động kinh tế - xã hội.

6.1. Tổng Kết Các Kết Quả Nghiên Cứu Quan Trọng

Nghiên cứu đã xác định được các khu vực có hàm lượng TTLL cao, các yếu tố thủy văn và khí tượng ảnh hưởng đến vận chuyển trầm tích, và mối liên hệ giữa vận chuyển trầm tích và các hoạt động kinh tế - xã hội. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc quản lý và sử dụng hợp lý tài nguyên ven biển.

6.2. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Trong Tương Lai

Trong tương lai, cần tập trung nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu đến vận chuyển trầm tích, bao gồm sự thay đổi của mực nước biển, tần suất và cường độ của các cơn bão. Cần nghiên cứu sâu hơn về các quá trình sinh học và hóa học ảnh hưởng đến vận chuyển trầm tích. Cần phát triển các mô hình dự báo vận chuyển trầm tích chính xác hơn để phục vụ công tác quản lý và quy hoạch.

Tổng quan nghiên cứu

Vùng cửa sông ven biển Hải Phòng là khu vực có chế độ thủy động lực phức tạp, chịu ảnh hưởng đồng thời của sóng, dòng chảy, thủy triều và dòng nước ngọt từ hệ thống sông Hồng-Thái Bình. Với diện tích mặt nước khoảng 1500 km², vùng này đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt là hệ thống cảng biển và du lịch ven bờ như bãi biển Đồ Sơn. Tuy nhiên, hiện tượng đục nước và sa bồi luồng lạch gây khó khăn cho hoạt động giao thông thủy và giảm sức hấp dẫn du lịch. Mục tiêu nghiên cứu là phân tích đặc điểm vận chuyển trầm tích lơ lửng (TTLL) trong vùng ven biển Hải Phòng, tập trung vào khu vực phía đông bắc bán đảo Đồ Sơn, trong các mùa khô và mưa năm 2009, nhằm làm rõ vai trò của các yếu tố thủy triều, gió, sóng và dòng chảy sông trong quá trình vận chuyển TTLL. Nghiên cứu sử dụng mô hình toán học tổng hợp 3 chiều Delft3D, kết hợp các module thủy động lực, sóng và vận chuyển trầm tích, dựa trên số liệu quan trắc thực tế từ các trạm khí tượng thủy văn và khảo sát hiện trường. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc dự báo biến động trầm tích, hỗ trợ quản lý bền vững vùng ven biển, giảm thiểu tác động tiêu cực đến hoạt động cảng biển và phát triển du lịch.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận chuyển TTLL vùng ven biển Hải Phòng dựa trên các lý thuyết và mô hình cơ bản của thủy động lực và cơ học chất lỏng, bao gồm:

• Phương trình Navier-Stokes cho dòng chảy chất lỏng không nén trong vùng nước nông, được giải trong hệ tọa độ cong trực giao và tọa độ thẳng đứng sigma, bỏ qua thành phần vận tốc thẳng đứng trong phương trình động lượng nhưng tính toán thành phần này từ phương trình liên tục.

• Mô hình thủy động lực 3 chiều Delft3D-Flow, giải các phương trình động lượng và liên tục, tính toán đồng thời với các module sóng (Delft3D-Wave) và vận chuyển trầm tích (Delft3D-Sed), cho phép mô phỏng tương tác sóng-dòng chảy và vận chuyển TTLL.

• Phương trình khuếch tán-bình lưu 3 chiều mô tả vận chuyển TTLL, trong đó hàm lượng TTLL biến đổi theo vận tốc dòng chảy, vận tốc lắng đọng, và hệ số khuếch tán rối.

• Mô hình sóng SWAN tích hợp trong Delft3D-Wave, mô phỏng phổ mật độ tác động sóng, tính đến các quá trình tạo sóng do gió, tiêu tán năng lượng sóng, tương tác sóng không tuyến tính và tương tác sóng-dòng chảy.

• Phương pháp Partheniades-Krone để mô hình hóa trao đổi trầm tích giữa cột nước và đáy, bao gồm các quá trình xói và bồi tụ dựa trên ứng suất đáy.

Các khái niệm chính bao gồm: trầm tích lơ lửng (TTLL), thủy triều nhật triều đều, vận chuyển trầm tích 3 chiều, tương tác sóng-dòng chảy, vận tốc lắng đọng trầm tích, hệ số Manning, và mô hình khuếch tán rối.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu sử dụng trong nghiên cứu bao gồm:

• Số liệu địa hình số hóa từ bản đồ tỷ lệ 1:50.000 và 1:25.000, cập nhật bằng số liệu đo sâu mới và cơ sở dữ liệu GEBCO.

• Số liệu khí tượng thủy văn: gió quan trắc tại trạm Hòn Dáu (1960-2011), mực nước thủy triều đo 1h/lần tại Hòn Dáu năm 2009, lưu lượng nước sông đo đạc tại các cửa sông chính (Cấm, Văn Úc, Bạch Đằng, Lạch Tray, Thái Bình).

• Số liệu nhiệt độ, độ mặn từ cơ sở dữ liệu WOA09 và các nghiên cứu trong khu vực.

• Số liệu dòng chảy và hàm lượng TTLL đo đạc tại các điểm khảo sát trong vùng cửa sông ven biển Hải Phòng.

Phương pháp phân tích bao gồm xử lý số liệu bằng GIS, thống kê, xây dựng các hàm tương quan lưu lượng nước sông, thiết lập và hiệu chỉnh mô hình Delft3D với lưới tính chi tiết (293 x 455 điểm tính, 7 lớp độ sâu), chạy mô hình theo các kịch bản mùa khô và mùa mưa năm 2009. Phương pháp phân tích kết quả dựa trên so sánh số liệu quan trắc và mô hình, đánh giá biến động không gian và thời gian của dòng chảy, mực nước, và hàm lượng TTLL, đồng thời phân tích ảnh hưởng của các yếu tố thủy triều, gió, sóng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Biến động thủy động lực theo mùa và không gian: Vận tốc dòng chảy trong vùng cửa sông ven biển Hải Phòng dao động từ 0 đến trên 1 m/s, với giá trị lớn hơn vào mùa mưa (0.4-1.0 m/s) so với mùa khô (0.2-0.7 m/s). Dòng chảy có xu hướng mạnh hơn trong pha triều xuống, đặc biệt tại các cửa sông như Lạch Huyện, Nam Triệu, Bạch Đằng và Cấm. Sự phân tầng dòng chảy theo độ sâu rõ rệt hơn vào mùa mưa và các pha triều lên, xuống, với chênh lệch vận tốc tầng mặt và tầng đáy có thể lên tới 0.8 m/s.

2. Phân bố và biến động TTLL theo mùa và pha triều: Hàm lượng TTLL dao động từ dưới 0.01 kg/m³ đến trên 0.1 kg/m³, cao hơn rõ rệt vào mùa mưa. Vào mùa khô, TTLL chủ yếu tập trung gần cửa sông và vùng trong cửa Nam Triệu, với phạm vi phát tán ra biển hạn chế. Mùa mưa, TTLL phát tán mạnh hơn, lan rộng đến khu vực giữa đảo Cát Hải - Đồ Sơn - Cát Bà, nhưng không vượt quá vùng có độ sâu 5 m. TTLL có xu hướng tăng cao vào pha triều xuống và giảm vào pha triều lên, với cực đại thường xuất hiện sau thời điểm nước ròng 1-2 giờ.

3. Ảnh hưởng của thủy triều: Thủy triều làm tăng cường sự xâm nhập nước biển vào sâu các cửa sông khoảng 1-2 km trong pha triều lên và tăng cường phát tán TTLL ra biển khoảng 4-10 km trong pha triều xuống, đặc biệt rõ rệt vào mùa mưa. Thủy triều cũng làm tăng sự khuếch tán TTLL theo chiều thẳng đứng, làm đồng nhất phân bố TTLL trong cột nước.

4. Ảnh hưởng của gió và sóng: Gió mùa với các hướng NE, E, SE tác động rõ rệt đến sự phân bố TTLL, làm tăng cường xáo trộn và phát tán TTLL lên tầng mặt và ra phía ngoài vùng cửa sông, đặc biệt trong mùa mưa. Sóng kết hợp với gió làm tăng độ đục nước ven bờ, mở rộng vùng nước có hàm lượng TTLL cao thêm 1-4 km so với trường hợp không có sóng gió. Hướng gió SE có ảnh hưởng mạnh nhất trong việc tăng độ đục tại khu vực ven bờ Đồ Sơn.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô hình cho thấy sự tương quan chặt chẽ giữa biến động mực nước thủy triều, dòng chảy và vận chuyển TTLL, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về vùng cửa sông ven biển phức tạp. Sự phân tầng dòng chảy và TTLL theo độ sâu phản ánh ảnh hưởng của cấu trúc thủy động lực 3 chiều, đặc biệt trong mùa mưa khi lưu lượng nước sông tăng cao. Ảnh hưởng của gió và sóng làm tăng cường sự khuếch tán trầm tích, đồng thời ảnh hưởng đến sự xâm nhập nước biển, điều này phù hợp với các mô hình vận chuyển trầm tích ven biển hiện đại.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, mô hình Delft3D đã thể hiện tốt khả năng mô phỏng các quá trình phức tạp trong vùng cửa sông ven biển, bao gồm tương tác sóng-dòng chảy và vận chuyển TTLL. Tuy nhiên, hạn chế về số liệu đầu vào và phạm vi thời gian mô phỏng (chủ yếu trong các mùa đặc trưng) cần được cải thiện trong các nghiên cứu tiếp theo để nâng cao độ chính xác và khả năng dự báo.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ biến động vận tốc dòng chảy theo thời gian tại các điểm khảo sát, bản đồ phân bố TTLL theo không gian và thời gian, cũng như bảng so sánh số liệu quan trắc và mô hình về mực nước, vận tốc dòng chảy và hàm lượng TTLL.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường quan trắc đồng bộ và liên tục: Thiết lập hệ thống quan trắc đa tham số (mực nước, dòng chảy, hàm lượng TTLL, gió, sóng) với tần suất cao tại các cửa sông chính và vùng ven biển để cung cấp dữ liệu đầu vào và hiệu chỉnh mô hình chính xác hơn. Chủ thể thực hiện: Trung tâm khí tượng thủy văn quốc gia, Viện Tài nguyên và Môi trường biển. Thời gian: 1-2 năm.

2. Phát triển mô hình dự báo vận chuyển trầm tích tích hợp các yếu tố thời tiết cực đoan: Mở rộng mô hình hiện tại để tính đến ảnh hưởng của bão, gió mùa mạnh và các hiện tượng thời tiết bất thường nhằm nâng cao khả năng dự báo và quản lý rủi ro. Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu khoa học biển, trường đại học. Thời gian: 2-3 năm.

3. Ứng dụng mô hình trong quản lý bền vững vùng ven biển: Sử dụng kết quả mô hình để xây dựng các giải pháp kỹ thuật giảm thiểu sa bồi luồng lạch, hạn chế đục nước tại các khu vực du lịch như Đồ Sơn, đồng thời hỗ trợ quy hoạch phát triển cảng biển. Chủ thể thực hiện: Ban quản lý cảng Hải Phòng, Sở Tài nguyên và Môi trường Hải Phòng. Thời gian: 1-2 năm.

4. Nâng cao năng lực và đào tạo chuyên sâu về mô hình thủy động lực và vận chuyển trầm tích: Tổ chức các khóa đào tạo, hội thảo chuyên sâu về ứng dụng mô hình Delft3D và các công nghệ mô phỏng hiện đại cho cán bộ kỹ thuật và nhà khoa học trong nước. Chủ thể thực hiện: Đại học Khoa học Tự nhiên, Viện Tài nguyên và Môi trường biển. Thời gian: liên tục.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà quản lý vùng ven biển và cảng biển: Hỗ trợ ra quyết định về quy hoạch, khai thác và bảo vệ môi trường vùng cửa sông ven biển, giảm thiểu tác động của sa bồi và đục nước đến hoạt động cảng và du lịch.

2. Các nhà khoa học và nghiên cứu biển: Cung cấp cơ sở dữ liệu, phương pháp và kết quả mô hình để phát triển nghiên cứu sâu hơn về thủy động lực, vận chuyển trầm tích và tương tác sóng-dòng chảy.

3. Chuyên gia môi trường và kỹ sư công trình thủy lợi, giao thông thủy: Áp dụng kết quả nghiên cứu để thiết kế các công trình chống xói lở, cải tạo luồng lạch, và đánh giá tác động môi trường trong vùng ven biển.

4. Sinh viên và học viên cao học chuyên ngành Hải dương học, Môi trường biển: Là tài liệu tham khảo học thuật, giúp hiểu rõ các phương pháp mô hình hóa phức tạp và ứng dụng thực tiễn trong nghiên cứu vùng ven biển.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình Delft3D có ưu điểm gì trong nghiên cứu vận chuyển trầm tích?
   Mô hình Delft3D là mô hình 3 chiều tích hợp thủy động lực, sóng và vận chuyển trầm tích, cho phép mô phỏng đồng thời tương tác phức tạp giữa các quá trình này. Ví dụ, mô hình có thể tính toán ảnh hưởng của sóng đến dòng chảy và ngược lại, giúp dự báo chính xác hơn sự phân bố trầm tích lơ lửng trong vùng cửa sông ven biển.

2. Tại sao vận tốc dòng chảy lại phân tầng theo độ sâu?
   Phân tầng vận tốc dòng chảy do ảnh hưởng của ma sát đáy, tương tác sóng-dòng chảy và sự phân tầng nhiệt-muối trong cột nước. Vận tốc tầng mặt thường lớn hơn tầng đáy, đặc biệt rõ rệt trong mùa mưa và các pha triều lên, xuống, do sự thay đổi động lực học và nguồn cung cấp trầm tích.

3. Ảnh hưởng của thủy triều đến vận chuyển trầm tích như thế nào?
   Thủy triều làm tăng cường sự xâm nhập nước biển vào sâu các cửa sông trong pha triều lên và tăng cường phát tán trầm tích ra biển trong pha triều xuống, mở rộng phạm vi ảnh hưởng của TTLL thêm 4-10 km, đặc biệt trong mùa mưa khi lưu lượng nước sông lớn.

4. Gió và sóng tác động ra sao đến sự phân bố trầm tích?
   Gió và sóng làm tăng cường xáo trộn và khuếch tán TTLL trong cột nước, đặc biệt làm tăng độ đục ở tầng mặt và vùng ven bờ. Hướng gió SE có ảnh hưởng mạnh nhất, làm tăng độ đục tại khu vực ven bờ Đồ Sơn và mở rộng vùng nước đục ra phía ngoài biển thêm 1-4 km.

5. Làm thế nào để cải thiện độ chính xác của mô hình?
   Cần tăng cường thu thập số liệu quan trắc đồng bộ, đa tham số với tần suất cao, mở rộng phạm vi và thời gian mô phỏng, đồng thời tích hợp các yếu tố thời tiết cực đoan như bão, gió mùa mạnh vào mô hình. Việc hiệu chỉnh mô hình dựa trên số liệu thực tế cũng rất quan trọng để nâng cao độ tin cậy.

Kết luận

• Hệ thống mô hình thủy động lực-sóng-vận chuyển TTLL Delft3D đã được thiết lập và hiệu chỉnh thành công cho vùng cửa sông ven biển Hải Phòng, phù hợp với số liệu quan trắc thực tế.
• Đặc điểm vận chuyển TTLL biến đổi mạnh theo mùa, với sự phát tán mạnh hơn vào mùa mưa và hạn chế vào mùa khô, tập trung quanh các cửa sông và vùng ven bờ.
• Thủy triều đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự xâm nhập nước biển và phát tán TTLL, đặc biệt trong mùa mưa.
• Gió và sóng làm tăng cường sự khuếch tán TTLL, ảnh hưởng rõ rệt đến phân bố trầm tích ven bờ, nhất là trong mùa mưa với các hướng gió SE, E và NE.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển mô hình dự báo vận chuyển trầm tích tích hợp các yếu tố thời tiết cực đoan, hỗ trợ quản lý bền vững vùng ven biển Hải Phòng.

Next steps: Mở rộng thu thập số liệu quan trắc, phát triển mô hình dự báo đa yếu tố, ứng dụng kết quả trong quản lý và quy hoạch vùng ven biển.

Call to action: Các nhà quản lý và nhà khoa học cần phối hợp triển khai các giải pháp kỹ thuật và nghiên cứu tiếp theo để bảo vệ và phát triển bền vững vùng cửa sông ven biển Hải Phòng.