BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Phạm Thu Hương NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC CHO VIỆC ĐỀ XUẤT
GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH CỬA ĐÀ RẰNG, TỈNH PHÚ YÊN
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Phạm Thu Hương. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các nội dung và kết quả nghiên cứu trong Luận án là trung thực và chưa được ai công
bố trong bất kỳ công trình khoa học nào.

TÁC GIẢ Phạm Thu Hương
LỜI CẢM ƠN

Trước tiên tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Thủy lợi, Khoa Thủy
văn và Tài nguyên nước, Khoa Kỹ thuật Biển, Phòng Đào tạo Đại học và Sau đại học
đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành
Luận án.
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới hai thầy
giáo hướng dẫn PGS. TS. Nguyễn Bá Quỳ và PGS. TS. Lê Đình Thành đã tận tình
giúp đỡ tác giả từ những bước đi đầu tiên xây dựng ý tưởng nghiên cứu, cũng như
trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện Luận án. Hai thầy đã luôn ủng hộ, động
viên và hỗ trợ những điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thành luận án.
Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS. Ngô Trí Viềng, PGS.TS.
Bùi Xuân Thông, GS.TS. Vũ Thanh Ca, PGS.TS. Nguyễn Văn Lai, GS.TS. Đỗ Tất
Túc, PGS.TS. Vũ Minh Cát là những thành viên hội đồng cơ sở, đã đóng góp rất nhiều


Hình 2. 8: Phân vùng khu vực cửa Đà Rằng 59

Hình 2. 9a: Độ sâu khu vực cửa Đà Rằng tháng 10/2007 60
Hình 2.10a: Biến động địa hình đáy khu vực cửa Đà Rằng (10/2007 - 07/2008) 62

Hình 2.11b: Vị trí các hồ thủy điện đã có trên lưu vực sông Ba 67

Hình 2. 12: Kè bờ bắc và cầu Hùng Vương thượng lưu cửa Đà Rằng 70

Hình 2. 13: Đầm nuôi tôm sát ngay cửa Đà Rằng 70

Hình 2. 14: Phần trăm độ che phủ của các đối tượng 71
Hình 3. 1. Các module mô hình MIKE21/3 FM COUPLED 77

Hình 3. 2. Mạng lưới thuỷ lực MIKE 11 sông Đà Rằng 78

Hình 3. 3. Đường quá trình mực nước lũ XI/1988 (tính toán và thực đo) tại trạm Củng Sơn. 80

Hình 3. 4. Đường quá trình mực nước lũ XI/1988 (tính toán và thực đo) tại trạm Phú Lâm 80

Hình 3. 5. Đường quá trình mực nước lũ X/1993 (tính toán và thực đo) tại trạm Củng Sơn 80

Hình 3. 6. Đường quá trình mực nước lũ X/1993 (tính toán và thực đo) tại trạm Phú Lâm 81

Hình 3. 7. Đường quá trình mực nước lũ IX/2005 (tính toán và thực đo) tại trạm Củng Sơn. 81

Hình 3. 8. Đường quá trình mực nước lũ IX/2005 (tính toán và thực đo) tại trạm Phú Lâm 81

Hình 3. 9. Đường quá trình mực nước lũ XI/2008 (tính toán và thực đo) tại trạm Củng Sơn. 82

Hình 3. 25. Trường dòng chảy vào mùa khô tại cửa Đà Rằng (triều lên) 91

Hình 3. 26. Trường dòng chảy vào mùa khô tại cửa Đà Rằng (triều xuống) 92

iv Hình 3. 27. Dòng chảy tại luồng giữa cửa sông Đà Rằng vào mùa khô 92

Hình 3. 28. Trường dòng chảy vào mùa mưa tại cửa Đà Rằng (triều lên) 93

Hình 3. 29. Trường dòng chảy vào mùa mưa tại cửa Đà Rằng (triều xuống) 93

Hình 3.30. Dòng chảy tại luồng giữa cửa sông Đà Rằng vào mùa lũ (11/2008) 94

Hình 3.31. Sơ đồ mặt cắt khu vực nghiên cứu 95

Hình 3.32. Biến đổi địa hình đáy khu vực cửa Đà Rằng (mùa khô) 95

Hình 3.33. Biến đổi địa hình đáy khu vực cửa Đà Rằng (mùa mưa) 96

Hình 3. 34. Biến đổi địa hình đáy cửa Đà Rằng tháng 6 năm 2008 97

Hình 3. 35. Biến đổi địa hình đáy cửa Đà Rằng tháng 11 năm 2008 98

Hình 3. 36. Sơ đồ phân vùng tính toán bồi xói 100

Hình 3. 37. Trường sóng trong bão MAYSAK tại biển Đông (11h 8/11/2008) 101
Hình 3. 38. Trường sóng trong bão NOUL tại biển Đông (18h 16/11/2008) 102



Hình 4. 13. So sánh biến động địa hình đáy mặt cắt ngang cửa sông khi có bão 116v
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1. 1. Bảng đánh giá trạng thái ổn định cửa sông 9
Bảng 2. 1: Tần suất (%) và hướng gió thịnh hành khu vực Phú Yên 42

Bảng 2. 2: Khả năng xuất hiện lũ lớn nhất năm tại một số trạm (%) 44

Bảng 2. 3: Mực nước lớn nhất trạm Phú Lâm (mm) 47

Bảng 2. 4: Số cơn bão và ATNĐ đổ bộ vào Nam vĩ tuyến 17°N và tỉnh Phú Yên 48

Bảng 2. 5: Đặc trưng thời tiết khi có bão tại Tuy Hòa (Phú Yên) 48

Bảng 2. 6. Phân phối dòng chảy bình quân nhiều năm tuyến Củng Sơn (1977-2009) 50

Bảng 2. 7. Độ đục trung bình nhiều năm tuyến Củng Sơn, sông Ba 51

Bảng 2. 8. Độ đục và lưu lượng bùn cát lơ lửng của sông Ba 52

Bảng 2. 9. Trung bình số ngày nhật triều của các tháng ít ảnh hưởng lũ trạm thủy văn Phú
Lâm 53



KÝ HIỆU VIẾT TẮT

ADCP Máy đo lưu tốc, lưu lượng (Acoustic Doppler Current Profiler)
ATNĐ Áp thấp nhiệt đới
E Hướng đông (East)
DGPS Máy định vị vệ tinh (Differential Global Positioning System)
MC Mặt cắt
N Hướng Bắc (North)
NE Hướng Đông Bắc (North East)
NW Hướng Tây Bắc (North West)
PA Phương án
S Hướng Nam (South)
SE Hướng Đông Nam (South East)
SW Hướng Tây Nam (South West)
W Hướng Tây (West)
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iii

DANH MỤC CÁC BẢNG v

KÝ HIỆU VIẾT TẮT vi


1.1.1. Các hướng nghiên cứu về cửa sông 6
1.1.2. Các phương pháp nghiên cứu diễn biến cửa sông 9
1.1.3. Các giải pháp nhằm ổn định cửa sông 23
1.2.

Các nghiên cứu và giải pháp công trình đã áp dụng ở Việt Nam và miền Trung 29

1.2.1. Phân loại cửa sông miền Trung 30
1.2.2. Các nghiên cứu về cửa sông Việt Nam và miền Trung 31
1.2.3. Các giải pháp công trình đã áp dụng ở miền Trung 35
1.3.

Các kết quả nghiên cứu liên quan đến cửa Đà Rằng (cửa sông Ba) 38

1.4.

Kết luận chương 1 40

Chương 2. Phân tích các yếu tố động lực chính ảnh hưởng đến diễn biến cửa Đà Rằng 41

2.1.

Đặc điểm địa lý tự nhiên lưu vực sông Ba và cửa Đà Rằng 41

2.1.1. Vị trí địa lý 41
2.1.2. Đặc điểm địa hình 41
2.1.3. Đặc điểm khí hậu 42
2.1.3.1. Gió 42
2.1.3.2. Mưa 43
2.1.3.3. Bão và áp thấp nhiệt đới 48

Chương 3. Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định quy luật diễn biến cửa Đà Rằng 75

3.1.

Bài toán nghiên cứu diễn biến cửa Đà Rằng 75

3.2.

Mô hình toán ứng dụng cho cửa Đà Rằng 75

3.2.1. Lựa chọn mô hình 75
3.2.2. Giới thiệu các module toán mô hình MIKE21/3 FM COUPLE 77
3.3.

Ứng dụng mô hình MIKE nghiên cứu diễn biến vùng cửa sông Đà Rằng 78

3.3.1. Úng dụng mô hình MIKE11 tính toán thủy lực dòng chảy sông 78
3.3.1.1. Các số liệu đầu vào 78
3.3.1.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE11 79
3.3.2. Ứng dụng mô hình MIKE 21/3FM COUPLED cho cửa Đà Rằng 82
3.3.2.1. Thiết lập mô hình cho vùng cửa sông Đà Rằng 82
3.3.2.3. Các trường hợp tính toán 87
3.3.2.4. Kết quả tính toán trong điều kiện thường 88
3.3.2.5. Kết quả tính toán trong điều kiện bão 101
3.3.2.6. Phân tích, đánh giá kết quả tính toán 103
3.4.

Kết luận chương 3 106

Chương 4. Định hướng và đề xuất giải pháp ổn định cửa Đà Rằng 107


Những điểm mới của luận án 121

Kiến nghị 122

TÀI LIỆU THAM KHẢO 123

Các ấn phẩm trong nước 123

Các ấn phẩm ngoài nước 125

CÁC BÀI BÁO ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ CỦA NGHIÊN CỨU SINH 127
MỞ ĐẦU
Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, có đường bờ biển khoảng 3260
km (chưa kể bờ các đảo) của 29 tỉnh và thành phố, có mật độ lưới sông vào loại lớn
trên thế giới, với mức trung bình 1 km/km
2
, và cứ 20 km bờ biển có một cửa sông.
Diện tích vùng ven biển của Việt Nam là 136.700 km
2
(chiếm 41% diện tích cả
nước), với dân số tính đến năm 2010 là khoảng 42 triệu người (chiếm 48% cả nước).
Các ngành kinh tế biển và ven biển như khai thác dầu khí, khoáng sản biển, đánh
bắt và nuôi trồng thủy sản, vận tải đường thủy, du lịch,… có vai trò rất quan trọng
và chiếm tỷ lệ đáng kể trong nền kinh tế của Việt Nam. Hàng năm kinh tế vùng ven
biển đóng góp khoảng 30% GDP và 50% tổng thu nhập xuất khẩu của cả nước
(VNICZM Project, 2005)[34].

đã có những thành công như làm cho độ sâu luồng lạch qua cửa sông tăng lên đáng
kể, nhưng cũng có không ít những trường hợp chỉ nhận được bài học từ thất bại.
Nghiên cứu chỉnh trị một cửa sông lớn, có khi kéo dài đến hàng trăm năm hoặc hơn
nữa và không bao giờ được coi là kết thúc.
Cửa sông miền Trung có đặc điểm xói lở vào mùa mưa lũ, bồi lấp vào mùa khô,
do vậy giải pháp chủ yếu là chống xói lở và ngăn chặn bồi lấp. Các nguyên nhân bồi
lấp, xói lở rất phức tạp nhưng chủ yếu là do các điều kiện khí tượng, thủy hải văn và
động lực sông biển là chính. Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu và các công trình
thực tế về các giải pháp để bảo vệ và ổn định các cửa sông miền Trung và đã thu
được những kết quả có giá trị về khoa học và thực tiễn, góp phần đáng kể vào việc
chỉnh trị cửa sông, bờ biển, giảm nhẹ thiên tai.
Đà Rằng là một cửa sông quan trọng của tỉnh Phú Yên. Cửa sông được dùng làm
bến cảng cá và nơi neo đậu của gần 900 tàu khai thác hải sản xa bờ và câu cá ngừ
đại dương thuộc phường 6 và phường Phú Lâm, thành phố Tuy Hoà và là trung tâm
mua bán cá ngừ đại dương lớn nhất duyên hải miền Trung. Từ cuối mùa mưa năm
2006 đến nay, do nhiều năm liền không có lũ lớn nên cửa sông Đà Rằng liên tục bị
cát bồi lấp nghiêm trọng, gây khó khăn cho tàu thuyền ra vào cửa. Trong những
ngày biển động, sóng lớn đã làm cho cửa sông tiếp tục bị cát bồi lấp nghiêm trọng
khiến cho hàng trăm tàu thuyền không thể xuất bến đi khai thác hải sản hoặc khi trở
về bị mắc cạn ở phía ngoài cửa sông, không thể vào cảng. Tình trạng bồi lấp cửa
biển làm cho lòng dẫn bị thu hẹp, dòng chảy từ thượng nguồn đổ về với cường suất
3 lớn, tốc độ mạnh, khiến nhiều tàu đánh cá bị trượt neo trôi tự do ra biển. Sóng lớn
làm các tàu va đập mạnh, đã có tàu bị vỡ và chìm (tháng 3/2008) gây thiệt hại hàng
trăm triệu đồng.
Để đối phó với thực trạng bồi lấp cửa sông Đà Rằng, hàng năm cần đến khoảng
600 triệu đồng để hút cát, nạo vét thông cửa sông tuy nhiên khi biển động, sóng lớn,
doi cát bồi lấp cửa cách bờ biển hơn 100 mét không cho phép tiến hành nạo vét

cửa Đà Rằng (cửa sông Ba thuộc tỉnh Phú Yên).
Cửa Đà Rằng có đặc điểm dòng chảy thay đổi theo mùa trong năm nên từ nguồn
số liệu đo đạc khảo sát của đề tài nhà nước KC08.07/06-10, kết hợp với những tài
liệu thu thập từ nhiều năm trước, luận án tập trung nghiên cứu sự biến đổi hình thái
đường bờ và khu vực cửa sông trong giai đoạn từ 2007 đến 2009 vào mùa mưa và
mùa khô, trong điều kiện bình thường và đặc biệt khi có bão.
0.4. Cấu trúc của luận án
Trên cơ sở các nội dung nghiên cứu để đạt mục tiêu đề ra và đảm bảo tính logic
và chỉnh thể của vấn đề nghiên cứu, ngoài phần mở đầu và phần kết luận và kiến
nghị, luận án được cấu trúc gồm các chương sau đây:
Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu diễn biến cửa sông. Trong chương này đề cập
đến những khái niệm cơ bản, tình hình nghiên cứu cửa sông trên thế giới, ở Việt
Nam và tại vùng ven biển miền Trung và cửa Đà Rằng.
Chương 2: Phân tích các yếu tố động lực chính ảnh hưởng đến diễn biến cửa Đà
Rằng. Các yếu tố động lực sông và biển là những yếu tố chính ảnh hưởng đến diễn
biến cửa Đà Rằng, bao gồm: thủy triều, sóng, dòng chảy sông và vận chuyển bùn
cát. Trong chương này, luận án tập trung phân tích các yếu tố chính và mức độ ảnh
hưởng của các yếu tố này đến diễn biến khu vực cửa sông và đường bờ.
Chương 3: Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định quy luật diễn biến cửa Đà Rằng.
Trong chương này, luận án phân tích, lựa chọn mô hình toán để ứng dụng phù hợp
cho vùng cửa sông theo các điều kiện thông tin, số liệu sẵn có cho mô hình. Mô
hình thủy động lực MIKE 21 FM được chọn và ứng dụng để nghiên cứu các quy
luật động lực liên quan đến diễn biến cửa Đà Rằng, trong đó có vấn đề chuyển tải
bùn cát giữa sông – biển và dọc bờ, vấn đề thoát lũ,…
5 Chương 4: Định hướng và đề xuất giải pháp ổn định cửa Đà Rằng. Những cơ sở
khoa học và thực tiễn được tổng hợp từ những nghiên cứu ở các chương 2 và
chương 3. Từ đó ứng dụng mô hình toán và các phân tích đánh giá tổng hợp để đưa

nguyên thông qua việc xây dựng các công trình cảng phục vụ giao thương. Lịch sử
phát triển của ngành hàng hải với các phát triển của các đội tàu buôn bán, các cảng
biển đã gắn liền với sự phát triển của nền văn minh nhân loại, phục vụ cho việc mua
bán, trao đổi của cải, xâm chiếm lẫn nhau của các đế quốc lớn. Chính sự phát triển
của các đội tàu đã đặt ra yêu cầu cần có các hải cảng ngày càng lớn với các tuyến
luồng vào ra an toàn. Nhiều dấu vết của các công trình cảng cổ xưa vẫn còn tồn tại
đến ngày nay hoặc được miêu tả trong sử sách. Như vậy có thể nói nghiên cứu xây
dựng công trình biển trong quá khứ chủ yếu tập trung vào việc xây dựng các cảng
biển, chỉ có một số rất ít là các công trình liên quan tới công trình bảo vệ cửa sông
và bờ biển.
Có thể nói Địa Trung Hải là cái nôi của các cảng biển từ thời cổ xưa với những
công trình nổi tiếng như cảng Alexandria của đế chế La Mã, cảng và đê chắn sóng
xây dựng tại cửa sông Nile vào khoảng 2500 năm trước Công nguyên. Người La
Mã cũng đã tiến hành nạo vét luồng vào ra các cảng và tận dụng trường sóng phản
xạ để hạn chế hiện tượng sa bồi các luồng lạch.
Sự ra đời của những loại tầu biển có trọng tải lớn, yêu cầu mớn nước lớn hơn đã
gặp phải trở ngại là các dải cát ngầm chắn ở cửa sông và sự không ổn định trên mặt
bằng của tuyến lạch sâu đi qua cửa sông. Trở ngại đó buộc con người phải tìm cách
chỉnh trị cửa sông, những nghiên cứu về cửa sông và chỉnh trị cửa sông bằng công
trình hoặc kết hợp nạo vét với công trình chỉnh trị mới xuất hiện vào đầu thế kỷ XX.
Những nghiên cứu ban đầu này chủ yếu là xây dựng cơ sở lý thuyết cơ bản, phương
pháp luận và khái quát hóa các quy luật diễn biến cửa sông dựa trên những số liệu
đo đạc các đặc trưng cơ bản về dòng chảy và hình dạng cửa.
Các cửa sông và cửa lạch triều (tidal inlet) trên thế giới khi đạt tới trạng thái cân
bằng ổn định về mặt hình thái đều tuân theo một quy luật về tương quan giữa diện
7 tích mặt cắt ngang của cửa (gọi tắt là diện tích chảy) với các đặc trưng của dòng
chảy qua cửa. Có thể kể ra 3 hướng nghiên cứu tiêu biểu về cân bằng ổn định của


phía hạ lưu của cửa sông. Trong quá trình này bùn cát bị dịch chuyển đi qua lòng
dẫn của lạch triều tại cửa phía ngoài biển và đi qua delta triều xuống. Quá trình và
tốc độ chuyển cát qua cửa sông chịu sự chi phối và khống chế mạnh mẽ của các quá
trình động lực xảy ra ở khu vực này. Đã có nhiều nghiên cứu thí điểm về vấn đề này
được công bố. Một trong những người đi tiên phong trong nghiên cứu trường vận
chuyển bùn cát tổng quát dẫn tới hiện tượng chuyển cát tại các cửa biển là Bruun và
Gerritsen (1959) và sau này là nghiên cứu của Fitzgerald (1982, 1988).
Theo Bruun và Gerritsen (1959), có hai nguyên lý cơ bản làm dịch chuyển bùn
cát qua cửa sông dưới các tác động của tự nhiên, được mô tả như sau: (a) hiện
tượng chuyển cát qua cửa sông thông qua các dải cát ngầm ngoài cửa và (b) hiện
tượng chuyển cát qua cửa sông do tác động của dòng triều. Cơ chế chuyển cát thứ
nhất xảy ra khi dải cát ngầm phía ngoài cửa hoạt động như một “cầu nối”, chuyển
cát từ thượng lưu cửa về hạ lưu cửa theo hướng của dòng ven. Trong khi đó, cơ chế
chuyển cát thứ 2 xảy ra khi bùn cát bị lắng đọng bên trong lạch triều dưới tác dụng
của dòng triều lên, bị vận chuyển trở lại xuống vùng hạ lưu của cửa sông dưới tác
dụng của dòng triều xuống.
Bruun và Gerritsen (1960) đã giới thiệu chỉ số đánh trạng thái ổn định chung của
các cửa sông, cửa lạch triều bằng tỷ số (P/M
tot
) giữa thể tích lăng trụ triều P và
lượng bùn cát tổng cộng vận chuyển dọc bờ M
tot
. Bruun đã chỉ ra rằng, sự ổn định
của một cửa sông, cửa lạch triều phụ thuộc là khả năng mang bùn cát bồi tụ ở cửa
của dòng triều, biểu thị bằng thể tích lăng trụ triều P, và lượng bùn cát do sóng,
dòng chảy mang tới gây bồi lấp cửa, biểu thị bằng M
tot
. Nếu dòng triều đủ lớn để
mang hết bùn cát do sóng, dòng chảy do sóng đưa tới cửa thì cửa ở trạng thái ổn

(1979)[42]; Niemeyer (1990), nghiên cứu về cơ chế gây bồi lấp, dịch chuyển cửa
của FitzGerald et al. (1978); FitzGerald (1982, 1988) và FitzGerald et al. (2001)[41].
Các nghiên cứu của FitzGerald đã đưa ra các mô hình dịch chuyển bồi lấp cho các
dạng cửa sông khác nhau với các yếu tố động lực sóng, triều và dòng chảy sông. Mô
hình phát triển kéo dài của doi cát chắn cửa vào mùa kiệt và phá vỡ vào mùa lũ đã
được nghiên cứu áp dụng cho các cửa sông miền Trung Việt Nam trong nghiên cứu
của Trần Thanh Tùng (2009)[46].
1.1.2. Các phương pháp nghiên cứu diễn biến cửa sông
Trong nghiên cứu diễn biến cửa sông hiện nay trên thế giới, có rất nhiều phương
pháp khác nhau. Những phương pháp sau đây được sử dụng khá rộng rãi:
Phương pháp khảo sát, điều tra và đo đạc thực địa vùng nghiên cứu: Nhằm
đánh giá định tính và định lượng các đặc trưng động lực vùng cửa sông ven biển
thông qua đo đạc địa hình khu vực cửa sông theo các mùa trong một số năm để so
sánh và đánh giá diễn biến. Đồng thời, đo một số yếu tố thủy, hải văn để bổ sung số
liệu đầu vào cho việc áp dụng mô hình toán vì thực tế số liệu quan trắc thủy, hải văn
ở vùng cửa sông ven biển miền Trung còn rời rạc, thiếu đồng bộ và khó khăn cho
nghiên cứu diễn biến cửa sông. Đây là phương pháp được sử dụng sớm nhất, hiện
nay đã được nâng cấp nhờ hiện đại hóa, chính xác hóa các thiết bị đo, như máy đo
10 lưu tốc, lưu lượng ADCP, máy định vị vệ tinh DGPS, thiết bị đo sóng, đo bùn cát,
đo độ mặn v.v, và nhờ các kỹ thuật tin học, vi tính trong chỉnh lý, phân tích số
liệu để đưa ra những kết quả mang tính sát thực tế hơn. Tuy nhiên mức độ chính xác
của phương pháp này hoàn toàn phụ thuộc vào số liệu đo đạc, mà độ chính xác của
số liệu đo là do phương pháp đo và thiết bị đo.
Phương pháp thống kê: Với phương pháp này một số yếu tố tự nhiên ảnh hưởng
đến các vùng cửa sông được phân tích nghiên cứu nhằm xác định quy luật thống kê
để áp dụng vào các nghiên cứu đề xuất định hướng các giải pháp khoa học công
nghệ.

trường cửa sông Tại vị trí lòng sông cần đo đạc bùn cát bồi lắng, người ta đào một
hố dài khoảng 200 ÷ 300m, rộng 50m, sâu 1m. Trong khoảng thời gian cần đo đạc,
tiến hành đo chiều sâu hố để xác định lượng bùn cát bồi - xói tại vị trí lòng dẫn.
Phương pháp này thường được áp dụng để xác định lượng bùn cát bồi lấp sau khi
nạo vét lòng dẫn trong giao thông thủy.
Phương pháp mô hình toán: Mô hình toán dùng để mô phỏng và xác định các
quy luật liên quan đến diễn biến cửa sông như vận chuyển bùn cát, quá trình diễn
biến đường bờ, diễn biến mực nước, thủy triều và sóng biển khu vực ngoài khơi và
vùng cửa sông. Với sự phát triển của các phương pháp tính và sự tiến bộ vượt bậc
của ngành công nghệ thông tin, đã mở ra cơ hội cho hướng nghiên cứu các diễn
biến bằng mô hình toán. Các công cụ nghiên cứu xói lở, bồi tụ, dịch chuyển cửa
sông, bờ biển bằng mô hình toán động lực hình thái 2 chiều, 3 chiều mô phỏng diễn
biến hình thái của các cửa sông, lạch triều ngày càng được hoàn thiện và cho phép
mô phỏng chi tiết hơn các hiện tượng diễn biến trong tự nhiên sát thực hơn với thời
đoạn mô phỏng ngày càng dài hơn.
Để nghiên cứu diễn biến vùng cửa sông, ven biển, hiện nay các mô hình đang
được sử dụng là (i)- các mô hình tính sóng; (ii)- các mô hình tính nước dâng và
(iii)- các mô hình tính vận chuyển bùn cát và biến đổi đường bờ.
a) Mô hình tính sóng
Một mô hình đầy đủ có tính đến tất cả các tính chất vật lý của sóng gió và có thể áp
dụng cho tất cả mọi trường hợp là quá phức tạp. Do vậy, để chọn một mô hình thích
hợp nhất cần phải hiểu tính quan trọng tương đối của các quá trình vật lý. Battjes
(1994) đã phân loại các mô hình trong đó miền áp dụng được chia thành 4 dạng:
12 - Nước sâu, ảnh hưởng của đáy là có thể bỏ qua.
- Vùng sóng biến dạng (vùng chuyển tiếp) – miền giữa nước sâu và nước nông.
- Miền nước nông mà tại đó hiệu ứng nước nông là quan trọng.
- Cảng mà tại đó cần phải tính đến tương tác giữa sóng và một công trình nào


y
V
x
U
t

(1.1)
Phương trình động lượng theo phương ngang (x, y):
)(
1
x
b
x
s
w
a
w
x
P
h
x
gfV
y
U
V
x
U
U
t

w
a
w
y
P
h
y
gfU
y
V
V
x
V
U
t
V















1
y
b
y
s
w
y
ghfU
t
V









(1.5)
0








y

b

,
-
các thành phần ứng suất ma sát đáy.
Thành phần ma sát mặt liên quan đến các thành phần ứng suất gió bão. Vì vậy
phải xác định các thành phần này thông qua một mô hình phân bố gió bão. Mô hình
phân bố khí áp và gió bão được áp dụng trong các tính toán này là mô hình khí áp
Jelesnhianski. Để có thể xác định được các đại lượng U, V, ξ trong hệ phương trình
trên, ta cần phải sử dụng các điều kiện ban đầu và điều kiện biên:
- Điều kiện ban đầu: tại thời điểm ban đầu t = 0 cho U = 0, V = 0, ξ = 0.
- Điều kiện biên: Tại bờ biển sử dụng điều kiện không thấm, vận tốc theo
phương pháp tuyến với đường bờ V
n
= 0. Tại biên ngoài khơi và biên phía
bắc và phía nam miền tính toán được xác định bằng các giá trị gần đúng.
c) Mô hình vận chuyển bùn cát
Các phương trình thuỷ động lực học vùng cửa sông ven biển có thể được mô
hình hoá bởi hệ phương trình nước nông 2 chiều bao gồm:
- Phương trình liên tục mô tả quy luật bảo toàn vật chất:
14 



uh vh
q
t x y



 
  
         
   
(1.9)
Trong đó:
t biến thời gian (s)
x, y các toạ độ De Cartes trên mặt phẳng nằm ngang (m)
η cột nước phía trên mặt chuẩn (m)
d độ sâu nước phía dưới mực chuẩn (m)
h độ sâu tổng cộng, h = d + η (m)
u, v các thành phần vận tốc trung bình theo độ sâu theo các phương x và y (m/s)
q nhập lưu (m³/s/m²)
f hệ số Coriolis (tần số quán tính) (1/s)
g gia tốc trọng trường (m/s²)
n hệ số nhám Manning (m
-1/3
s)
ρ
a
mật độ không khí (kg/m³)
ρ mật độ của nước (kg/m³)
P
x
,P
y
các thành phần biến đổi áp suất