Vai trò các quá trình tương tác sông-biển trong mô hình tính toán và dự báo xói lở bờ biển cửa sông

Tạp chí Khoa học đhqghn, KHTN & CN, T.xxI, Số 3PT., 2005 Vai trò các quá trình t−ơng tác sông-biển trong mô hình tính toán và dự báo xói lở bờ biển cửa sông Đinh Văn Ưu, Hà Thanh H−ơng, Trần Quang Tiến Trung tâm Động lực và Môi tr−ờng Biển Tr−ờng Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội Tóm tắt: Tính toán và dự báo bồi xói bờ biển và cửa sông là một vấn đề phức tạp đòi hỏi nhiều năm nghiên cứu mới có thể xây dựng đ−ợc một quy trình tính toán đáp ứng yêu cầu đa dạng của bài toán đặt ra. Đã xây dựng quy trình tính toán ứng dụng cho vùng cửa sông Đà Rằng với việc chú trọng tới vai trò của biến đổi mực n−ớc và l−u l−ợng sông và địa hình thực tế. Các kết quả tính toán dòng vận chuyển trầm tích và biến động đ−ờng bờ đã mô phỏng đ−ợc bức tranh biến động phù hợp hơn với thực tế. Đối với các quy mô vừa và lớn gắn liền với các biến động cho khoảng thời gian tháng, mùa, năm và nhiều năm, bên cạnh việc hoàn thiện các mô hình tính toán vận chuyển trầm tích và xói lở bờ biển việc chi tiết hoá trong tính toán ổn định cửa sông có tính đến dòng trầm tích biển đ−ợc xem là một h−ớng nghiên cứu −u tiên. 1. Đặt vấn đề Các mô hình tính toán xói lở các bãi biển cũng nh− mô hình xói lở bờ sông đã đ−ợc phát triển và ngày càng hoàn thiện song việc kết hợp các quá trình t−ơng tác sông biển trong mô hình tính toán bồi xói cửa sông ven biển chỉ mới đ−ợc nghiên cứu trong những năm gần đây. Đối với những biến động hình thái có quy mô nhỏ từ một vài giờ đến một vài ngày thì nguyên nhân chủ yếu gây nên chúng là các nhiễu động lớn nh− bão, lũ, n−ớc dâng bão v.v... Quy luật biến động đó cần đ−ợc nghiên cứu một cách chi tiết hơn, thông th−ờng cần đến các mô hình 3D, 4D về cấu trúc các tr−ờng thuỷ thạch động lực đới bờ. Những mô hình loại này hiện đang trong giai đoạn nghiên cứu và thử nghiệm và có thể đ−a ra áp dụng thực tiễn nghiệp vụ trong những năm tới. Đối với các quy mô vừa và lớn gắn liền với các biến động cho khoảng thời gian tháng, mùa, năm và nhiều năm, bên cạnh việc hoàn thiện các mô hình tính toán vận chuyển trầm tích và xói lở bờ biển việc chi tiết hoá trong tính toán ổn định cửa sông có tính đến dòng trầm tích biển đ−ợc xem là một h−ớng nghiên cứu −u tiên. Phần tiếp theo giới thiệu tóm tắt quy trình tính toán và một số kết quả triển khai cho vùng cửa sông Đà Rằng. 2. Một số đặc tr−ng đầu vào Bản đồ địa hình khu vực nghiên cứu với những tỷ lệ khác nhau phục vụ cho việc triển khai tính toán theo từng quy mô của các quá trình: quy mô lớn cho bài toán tính sóng ngoài khơi, quy mô nhỏ cho tính toán vận chuyển trầm tích và bồi, xói. Bản đồ địa hình tỷ lệ nhỏ phục vụ tính sóng theo mô hình dạng WAM đối với quy mô toàn biển hoặc một phần lớn biển. Hiện tại các bản đồ địa hình số phân giải 2’ và 5’ 118 Vai trò các quá trình t−ơng tác sông-biển… 119 kinh vĩ tuyến hoàn toàn đáp ứng yêu cầu đặt ra, tuy nhiên đối với dải ven bờ có độ sâu từ 10 đến 30 mét cần có những hiệu chỉnh nhất định cho phù hợp với bản đồ tỷ lệ lớn. Bản đồ địa hình tỷ lệ lớn đảm bảo yêu cầu triển khai tính toán lan truyền sóng trong đới ven bờ cũng nh− mô tả đ−ợc diễn biến thực của đ−ờng bờ trong các điều kiện thuỷ động lực khác nhau. Khác với các bản đồ địa hình biển thông th−ờng, đối với bài toán dự báo bồi, xói các bản đồ tỷ lệ lớn cho khu vực nghiên cứu phải cho phép mô tả diễn biến đ−ờng bờ t−ơng ứng từ mực triều thấp nhất đến mực cao nhất có chú ý đến giới hạn xâm nhập của n−ớc dâng do bão và do sóng. Với yêu cầu này, việc có đ−ợc các thông tin chi tiết về địa hình toàn dải ven biển và dọc bờ sông là hết sức cần thiết, điều này tr−ớc đây chúng ta ch−a quan tâm đúng mức, đặc biệt đối với phần có độ cao trên mức “0”. Trong ví dụ thử nghiệm áp dụng quy trình cho vùng cửa sông Đà Rằng, chúng tôi sử dụng bản đồ địa hình khu vực nghiên cứu tỷ lệ 1: 10.000 (hình1) và chỉ áp dụng cho các đ−ờng bờ t−ơng ứng 3 mực biển đặc tr−ng: triều thấp nhất, trung bình và triều cực đại. Khác với các hải đồ và bản đồ địa hình thông th−ờng, ở đây không sử dụng mực “0” hải đồ mà căn cứ theo đ−ờng bờ khi mực n−ớc (triều) cao nhất. Các số liệu từ bản đồ này đ−ợc sử dụng để triển khai tính toán sóng, chế độ thuỷ thạch động lực và bồi xói theo các mặt cắt ngang bờ 1,2,3,4 và cửa sông AB. Hình 1. Địa hình khu vực nghiên cứu ứng với mực n−ớc cao nhất Với bản đồ địa hình chi tiết chúng ta có thể xác định đ−ợc đ−ờng cong trắc ngang bờ sát với thực tế hơn làm cơ sở cho các tính toán dòng vận chuyển trầm tích cũng nh− biến đổi bờ. T−ơng tự chúng ta cũng thấy mức độ biến động rất lớn của diện tích trắc ngang cửa sông trong các điều kiện mực n−ớc triều khác nhau (hình 2). Các yếu tố khí t−ợng-thuỷ văn của khu vực nghiên cứu là nhân tố quan trọng quyết định chế độ thuỷ động lực khu vực, cho phép xác định các tác động chủ yếu trong Đinh Văn Ưu, Hà Thanh H−ơng, Trần Quang Tiến 120 quá trình bồi xói bờ biển, cửa sông và từ đó lựa chọn mô hình thích hợp tính toán và dự báo hiện t−ợng bồi xói. Những yếu tố này cũng là đầu vào quan trọng cho các mô hình theo các quy mô t−ơng ứng Đối với yêu cầu tính toán và dự báo bồi xói quy mô vừa, việc thu thập, phân tích, tính toán và thiết lập chế độ khí t−ợng, thuỷ văn cho từng tháng trong năm có thể xem là hợp lý và khả thi hơn cả. 100 500 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 BA max tb min tb min max 1 3 2 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Khoảng cách (m) Hình 2. Đ−ờng cong trắc ngang cửa sông Đà Rằng AB trong các mực n−ớc triều khác nhau Khi sử dụng tr−ờng gió trên quy mô lớn để triển khai mô hình sóng ngoài khơi WAM, có thể khai thác số liệu gió từng giờ, theo ốp quan trắc hoặc trung bình ngày. Tuy nhiên với hiện trạng số liệu của khu vực nghiên cứu chúng ta có thể lựa chọn tr−ờng gió chế độ 12 tháng. Số liệu gió khu vực (địa ph−ơng) chủ yếu đ−ợc sử dụng để đánh giá và tính toán mức độ biến đổi của hoàn l−u n−ớc trong đới ven bờ và cửa sông. Mực n−ớc đ−ợc xem là một trong những yếu tố quan trọng nhất đối với quá trình bồi xói bờ biển và cửa sông có triều. Tr−ớc đây chúng ta chỉ mới chú trọng đến mực n−ớc khi xem xét khu vực cửa sông, phần bờ biển còn ít đ−ợc chú. Trong nghiên cứu này, chúng tôi quan tâm đến biến đổi mực n−ớc biển với hai mục đích: - Xác định đ−ờng bờ và địa hình đáy biển thực (theo trắc ngang) t−ơng ứng với thời gian tác động của sóng và dòng chảy nhằm chi tiết hoá diễn biến dòng v n chuyển trong to - X và thuỷ Dò trên thu các loại mực n−ớ khả năn àn dải sát bờ. ác định các đặc tr−ng thuỷ lực, dòng vận chuyển trầm tích (tại lạc vực cửa sông) đáp ứng yêu cầu tính toán ổn định của lạch sông có triề ng chảy cần quan tâm ở đây bao gồm dòng chảy th−ờng kỳ trong dả ỷ vực cửa sông. Trong dải ven bờ, bên cạnh dòng triều mang tính thu dòng chảy do sông đổ ra và dòng chảy gió có sự biến động lớn theo c (độ sâu) đặc biệt tại các khu vực bờ dốc và có các công trình bờ. Tuy g số liệu cũng nh− thực tế cách tiếp cận phổ biến hiện nay chỉ mới gậh cửa sông u. i ven bờ và ận nghịch, dao động nhiên với iới hạn cho Vai trò các quá trình t−ơng tác sông-biển… 121 các bãi biển thoải nên dòng chảy trong dải ven bờ tạm thời ch−a đ−ợc để ý đến. Dòng chảy trên thuỷ vực cửa sông sẽ đ−ợc sử dụng trong đánh giá ổn định cửa sông. Trong phần này l−u l−ợng n−ớc sông là một yếu tố quan trọng cần đ−ợc quan tâm tới. Hoàn l−u tại thuỷ vực cửa sông sẽ đáp ứng cho bài toán tính toán dự báo chi tiết xói lở cục bộ và cần đ−ợc đ−a vào quy trình trong giai đoạn tới. 3. Các đặc tr−ng sóng tại khu vực nghiên cứu Với đặc điểm khu vực nghiên cứu thuộc kiểu bãi nên sóng là yếu tố tác động chủ yếu đối với quá trình bồi xói bờ biển. Do số liệu sóng thống kê trên vùng biển ngoài khơi nằm ngay ngoài vùng nghiên cứu khó có thể đáp ứng yêu cầu tính toán, ng−ời ta đều phải sử dụng đến mô hình sóng đại d−ơng để chiết xuất các số liệu sóng theo yêu cầu. Trong nghiên cứu này đã sử dụng mô hình STWAVE để tính sóng ven bờ với dữ liệu ban đầu đ−ợc chiết từ mô hình sóng ngoài khơi. Sự t−ơng tác giữa sóng và dòng chảy đ−ợc xem xét trong hệ toạ độ quy chiếu chuyển động cùng với dòng chảy. So sánh các kết quả tính sóng trong dải ven bờ của 12 tháng trong năm ứng với ba tr−ờng hợp mực n−ớc triều thấy rằng trong tr−ờng hợp triều cực đại, năng l−ợng sóng tập trung gần bờ hơn, sóng lan truyền sâu và rộng hơn trong sông, h−ớng sóng không bị bẻ quá đột ngột nh− hai tr−ờng hợp còn lại. mực n−ớc triều cực đại mực n−ớc triều thấp Hình 3. Tr−ờng sóng tính toán t−ơng ứng với các mực n−ớc triều trong tháng 2 Do vào mùa lũ ứng với h−ớng sóng thịnh hành đông bắc, tr−ờng sóng lan truyền trong sông rất mạnh, có nơi độ cao đạt trên 1 m. Vào mùa này cửa sông th−ờng đ−ợc mở rộng và đào sâu đáng kể. Vào mùa kiệt, sóng thịnh hành h−ớng tây nam hầu nh− không ảnh h−ởng vào trong sông. Phân tích tr−ờng sóng tháng 2 theo ba ph−ơng án mực n−ớc ta thấy rằng, với cùng một độ cao sóng, bề rộng của đới sóng đổ hẹp nhất trong tr−ờng hợp mực n−ớc cực đại và biến đổi khá mạnh trong những tr−ờng hợp khác, có nơi lớn hơn 300 m. Điều này có thể giải thích bởi độ dốc cao ở phần cuối bãi, nơi sóng chỉ tác động khi mực n−ớc Đinh Văn Ưu, Hà Thanh H−ơng, Trần Quang Tiến 122 triều cao. Thấy rõ trên hình 2 khi khoảng cách ra xa bờ 50m độ sâu đã lớn hơn 1 m, trong khi biên độ triều ở đây vào khoảng 2.47m. Ngoại trừ một vài khu vực, trên phần lớn dải bờ biển độ dốc dọc theo các trắc ngang ở khoảng mực n−ớc trung bình và thấp nhìn chung không lớn đã tạo ra đới sóng đổ khá rộng. Trong các tháng mùa hè (tháng 5) do h−ớng sóng đông-nam là chủ yếu với độ cao sóng nhỏ nên đới sóng đổ chỉ xuất hiện tại một vài nơi với giới hạn hẹp. 4. Kết quả tính toán các đặc tr−ng thuỷ thạch động lực và bồi, xói đới bờ Vấn đề đặt ra đối với quy trình này là việc thiết lập các đặc tr−ng chế độ thuỷ thạch động lực cho từng tháng trong năm đối với toàn đới ven bờ tại khu vực nghiên cứu. Thay cho việc tính toán theo điều kiện sóng và mực n−ớc thực, chúng tôi cho rằng tr−ờng sóng đặc tr−ng ngoài khơi sẽ tác động lên từng dải bờ có độ sâu khác nhau trong khoảng thời gian mực triều ngập t−ơng ứng. Đối với vùng nghiên cứu chúng tôi sử dụng ph−ơng án chia toàn vùng ngập triều thành 3 cấp mực n−ớc: h < 0,25∆H, 0,25∆H ≤ h < 0,75∆H và h ≥ 0,75∆H. Trên cơ sở số liệu mực n−ớc triều có thể dễ dàng tính đ−ợc các khoảng thời gian mực n−ớc duy trì trong 3 giới hạn nêu trên t−ơng ứng t1, t2, t3 cho từng tháng. Sử dụng các kết quả tính sóng ven bờ, xác định độ cao và giới hạn đới sóng đổ t−ơng ứng, chúng tôi tiến hành tính toán dòng trầm tích vận chuyển qua các trắc ngang, sử dụng công thức tính dòng di đáy đã đ−ợc phát triển cho phép tính đến đồng thời các tác động tổng cộng của sóng, dòng chảy và tính chất trầm tích đáy. Công thức này đã đ−ợc trình bày tại Hội nghị Cơ học thuỷ khí tại Đà Nẵng năm 2003 và hoàn thiện trong luận án tiến sĩ của Trần Quang Tiến [2]: 2/12 cr 22f22/3 fb )VV(gh4 K25,0 V)C(kQ γρ ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ += , trong đó V là vận tốc dòng chảy, Vcr – vận tốc tới hạn, h độ cao sóng, γ- chỉ số sóng đổ, Kf, Cf và k là các hệ số. Công thức này có thể áp dụng cho điều kiện chỉ có dòng chảy mạnh mà không xẩy ra sóng đổ nh− trên khu vực các lạch sâu cửa sông và cảng. Dòng trầm tích tổng cộng đ−ợc tính theo quy trình thông dụng dựa vào tỷ lệ giữa dòng lơ lửng và di đáy. Với đặc điểm dải ven bờ thuộc loại bãi có dòng chảy th−ờng kỳ không đáng kể, chúng tôi chỉ tính dòng vận chuyển trầm tích do sóng. Kết quả tính toán dòng trầm tích vận chuyển trong từng tháng đối với các dải bờ theo cấp ngập triều cho từng trắc ngang (MC). Với các kết quả tính toán trên 4 trắc ngang bờ chúng ta có thể đ−a ra đánh giá và dự báo xu thế bồi xói tại 2 đoạn bờ bắc và nam cửa sông Đà Rằng. L−ợng trầm tích vận chuyển qua cửa sông sẽ đ−ợc sử dụng cho việc đánh giá ổn định lạch cửa sông. Những kết quả đánh giá theo từng cấp mực n−ớc cho phép đ−a ra xu thế bồi xói của từng dải độ sâu tính từ mép bờ cao nhất. Việc đánh giá này đ−ợc căn cứ theo lý thuyết biến đổi đ−ờng bờ đơn đ−ờng song cũng có thể cho phép xác định các khu vực trọng yếu của xói lở nhằm định h−ớng các quan trắc và tính toán chi tiết hơn. Vai trò các quá trình t−ơng tác sông-biển… 123 Kết quả đánh giá cho thấy, cùng một chế độ sóng biển khơi, sự biến đổi của mực n−ớc triều có thể đ−a đến hệ quả khác nhau của hiện t−ợng bồi, xói bờ biển. Có thể thấy điều này trên các ví dụ xẩy ra trong tháng 3 đối với đoạn bờ nam và tháng 12 đối với đoạn bờ bắc. Trong tháng 3 vào giai đoạn triều cao, cân bằng trầm tích vận chuyển đi qua các mặt cắt 3 và 4 dẫn đến hiện t−ợng bồi lắng bờ. Với cùng chế độ sóng ngoài khơi, nh−ng vào giai đoạn triều thấp và trung bình và tổng cộng trong cả tháng, tại đây lại xẩy ra hiện t−ợng xói lở bờ. Ng−ợc lại bức tranh trên là xu thế bồi xói tại đoạn bờ phía bắc trong tháng 12. Trong tháng này vào thời kỳ triều trung bình và triều thấp, tại đây xẩy ra hiện t−ợng bồi lắng, nh−ng vào giai đoạn triều cao thì bờ biển lại bị xói lở, ng−ợc với xu thế chung của cả tháng. Những kết quả này cho thấy sự cần thiết phải chi tiết hoá việc tính toán các đặc tr−ng thuỷ thạch động lực và bồi xói bờ biển, không chỉ tính với các đặc tr−ng tác động của gió và sóng mà còn phải kể đến biến đổi mực n−ớc triều nh− một yêú tố quyết định. Với các kết quả đánh giá về xu thế xói lở và bồi tụ bờ biển nh− trên, chúng tôi cũng tiến hành đánh giá định l−ợng mức độ bồi xói cho các đoạn bờ theo cán cân vận chuyển trầm tích dọc bờ qua các mặt cắt (bảng 1). Thấy rõ trong những năm không chịu tác động của bão, cả hai đoạn bờ biển bắc và nam cửa Đà Rằng đều có xu thế bồi, (bờ bắc bồi mạnh hơn bờ nam) và th−ờng xẩy ra vào các tháng mùa đông với tốc độ lấn ra biển đến hàng trăm mét trong năm. Kết quả quan trắc biến đổi đ−ờng bờ vào mùa xuân năm 2004 cho thấy rõ điều đó. Trong các tháng mùa hè, khi không có tác động của bão và n−ớc dâng bão, bờ biển ở đây ít có sự biến đổi. Bảng 1: Kết quả đánh giá xu thế và tốc độ bồi xói đ−ờng bờ biển khu vực hai phía cửa sông Đà Rằng (khoảng cách giữa các trắc ngang 2400m, độ sâu bồi xói trung bình 2.5m, ∆qi-j: l−ợng trầm tích dọc bờ từ mặt cắt i đến mặt cắt j). Bờ bắc Bờ nam Thời gian ∆q1-2 (m3) Xu thế ∆q3-4 (m3) Xu thế 1 187753.9 Bồi 38 m/tháng -11613.7 Xói 2,2 m/tháng 2 17420.8 Bồi 4 m/tháng -5594.3 Xói 1,1 m/tháng 3 9177.8 Bồi 2 m/tháng -13367.1 Xói 2,6 m/tháng 4 1858.0 Bồi không đáng kể 986.9 Bồi không đáng kể 5 0 ổn định 2544.1 Bồi không đáng kể 6 47.6 Bồi không đáng kể 4040.4 Bồi không đáng kể 7 -0.1 Xói không đáng kể 1705.0 Bồi không đáng kể 8 0 ổn định 3962.2 Bồi không đáng kể 9 -214.4 xói không đáng kể 2900.3 Bồi không đáng kể 10 77908.7 Bồi 15,6 m tháng 109146.7 Bồi 22 m/tháng 11 840402.5 Bồi 160 m tháng 662372.8 Bồi 132 m/tháng 12 1328175.0 Bồi 265 m tháng 368672.0 Bồi 74 m/tháng Đông 2460839.0 Bồi 492 m/mùa 1109616.0 Bồi 222 m/mùa Hè 1691.1 Bồi không đáng kể 16139.1 Bồi 3 m/mùa Xu thế 2462530.0 Bồi 492 m/năm 1125756.0 Bồi 225 m/năm Đinh Văn Ưu, Hà Thanh H−ơng, Trần Quang Tiến 124 Với những kết quả đánh giá trên đây, có thể cho rằng quy trình tính toán đ−ợc đề xuất cho ta kết quả t−ơng đối hợp lý đối với các đoạn bờ biển gần cửa sông Đà Rằng. Để mở rộng giới hạn áp dụng, quy trình này cần đ−ợc hoàn thiện và thử nghiệm chi tiết hơn với các yêu cầu sau: - Cần có đ−ợc bản đồ chi tiết hiện trạng địa hình, trầm tích, bao gồm cả phần d−ới n−ớc và trên bờ, theo các quy mô t−ơng ứng vào thời điểm dự tính và dự báo. - Có đ−ợc diễn biến mực n−ớc, bao gồm triều và n−ớc dâng bão. - Có đ−ợc các tr−ờng sóng ngoài khơi theo các quy mô t−ơng ứng: sóng chế độ và sóng bão. Trong tr−ờng hợp thông th−ờng cần có đ−ợc các tr−ờng gió t−ơng ứng đảm bảo triển khai dự tính, dự báo sóng theo mô hình sóng n−ớc sâu (WAM). - Có đ−ợc các tr−ờng dòng chảy khu vực cửa sông liên quan có thể bao gồm cả dòng rắn. Trong số các yêu cầu nêu trên, 2 yêu cầu đầu là tối thiểu và có thể thu đ−ợc thông qua việc thiết lập hệ thống monitoring môi tr−ờng biển tại địa ph−ơng. 4. Tính toán các đặc tr−ng thuỷ thạch động lực và độ ổn định cửa sông Với đặc điểm cửa sông của từng khu vực nghiên cứu, chúng ta có thể sử dụng các quy trình tính toán thuỷ thạch động lực các lạch cửa biển có triều để tính toán và dự báo xói lở thông qua đánh giá mức ổn định của trắc ngang cửa. Quy trình tính toán này có thể bao gồm một số nội dung sau đây: - Xác định các đặc tr−ng địa mạo, trầm tích cửa sông, lạch triều và vùng ngập triều tại hai phía sông và biển. - Tính toán các đặc tr−ng thuỷ động lực (l−u l−ợng, vận tốc trung bình và cực trị, phân bố tr−ờng dòng chảy, mực n−ớc) tại khu vực cửa sông. - Đánh giá mức độ lắng đọng và vận chuyển trầm tích trên toàn thuỷ vực có liên quan Để tính toán ổn định cửa sông thông qua đánh giá biến động diện tích trắc ngang cửa sông do tác động của các đặc tr−ng địa mạo, thuỷ động lực thuỷ vực, tr−ớc mắt có thể sử dụng các mối quan hệ thực nghiệm giữa thể tích (lăng trụ) triều và diện tích trắc ngang có tính đến ảnh h−ởng của l−u l−ợng sông và trao đổi trầm tích sông-biển cũng nh− dòng vận chuyển dọc bờ cắt ngang cửa sông. Những đặc tr−ng thủy động lực cơ bản đối với cửa sông nh− vận tốc cực đại khi triều c−ờng, triều kiệt và các l−u l−ợng t−ơng ứng trong các điều kiện không tính đến l−u l−ợng và có tính đến l−u l−ợng sông cần phải đ−ợc tiến hành theo quy trình tính toán thuỷ lực lạch triều. Trong tr−ờng hợp này đã sử dụng các quy trình đ−ợc dẫn ra trong Hydrodynamics of tide inlets của Tổng cục kỹ thuật Hải quân Hoa Kỳ [6]. Từ số liệu địa hình, chế độ triều và l−u l−ợng sông, đã tính đ−ợc vận tốc dòng chảy cực đại, l−u l−ợng n−ớc cực đại và thể tích n−ớc đi vào và đi ra khỏi vùng cửa sông (thể tích lăng trụ triều) đối với mực triều cực đại. Các tính toán đ−ợc tiến hành đối với nhật triều biên độ 2.5m, chu kỳ 24,8 giờ theo ph−ơng pháp của King. L−u l−ợng sông Vai trò các quá trình t−ơng tác sông-biển… 125 cực đại và cực tiểu đ−ợc lấy theo số liệu tại trạm Cống Sơn. Từ các kết quả trên có thể đ−a ra một số đánh giá về độ ổn định của lạch cửa sông Đà Rằng theo hai ph−ơng pháp thông dụng nh− sau: - Theo Dean (1971) thì điều kiện đảm bảo duy trì ổn định lạch cửa sông là vận tốc dòng chảy cực đại Vm phải có giá trị tối thiểu khoảng 1 m/s. Kết quả tính toán đối với cửa Đà Rằng trong điều kiện không kể đến l−u l−ợng sông cho ta giá trị Vm= 0.36 m/s. Trong tr−ờng hợp triều rút và có tính đến ảnh h−ởng của l−u l−ợng thì Vm = 0.6 m/s khi l−u l−ợng cực đại 821 m3/s và Vm = 0.4 m/s khi l−u l−ợng cực tiểu 48,8 m3/s. Các giá trị t−ơng ứng trong tr−ờng hợp triều lên là 0.1 m/s và 0.35 m/s. Thấy rõ cửa sông Đà Rằng luôn có xu thế bị thu hẹp tiết diện ngang của lạch cửa do quá trình lắng đọng trầm tích. - Czezniak (1977) đ−a ra ph−ơng pháp đánh giá mức độ ổn định lạch cửa sông căn cứ vào tỷ số giữa thể tích triều và dòng vận chuyển tổng cộng dọc bờ trong năm (P/M) là: P/M ≥ 150- điều kiện thoát n−ớc tốt, cửa ổn định; 100 ≤ P/M ≤ 150- bar cát ngầm phát triển th−ờng xuyên có lạch cắt qua; 20 ≤ P/M < 50- mọi lạch cửa đều thuộc dạng cắt ngang bar cát ngầm; P/M ≤ 20- cửa ra vào trở nên không ổn định, các lạch cửa thuộc dạng lúc ngập lúc khô. Kết quả tính toán cho thấy P/M=12, chứng tỏ cửa sông Đà Rằng thuộc loại không ổn định, có xu thế bị bồi lắng. Điều này hoàn toàn phù hợp với thực tế biến đổi của cửa sông trong thời gian qua. Để có đ−ợc những kết quả tính toán cụ thể hơn cần đ−a thêm đánh giá tốc độ lắng đọng trầm tích trên lạch cửa. Bức tranh thực của diễn biến lạch cửa sông về cả hai phía sông và biển sẽ rõ hơn nếu áp dụng mô hình mô phỏng chế độ thuỷ thạch động lực toàn bộ thuỷ vực, bao gồm sóng, dòng chảy và trầm tích. Những kết quả triển khai mô hình 3D đối với cửa sông đã khẳng định quy luật phân bố trầm tích và hoàn l−u khu vực nghiên cứu. 5. Kết luận Các kết quả xây dựng và triển khai quy trình tính toán và dự báo bồi xói bờ biển và cửa sông cho thấy sự phức tạp và khó khăn của vấn đề đặt ra, đồng thời cũng khẳng định việc phân chia theo quy mô các quá trình thuỷ thạch động lực nhằm xây dựng quy trình thống nhất là khả thi và hiệu quả. Các kết quả ứng dụng quy trình đối với quy mô vừa cho vùng bờ biển và cửa sông Đà Rằng theo h−ớng sử dụng các đặc tr−ng chế độ đã cho những kết quả định tính và định l−ợng phù hợp với chế độ thuỷ thạch động lực và xói lở xẩy ra trong thực tế. Những hạn chế về tính phổ quát, cũng nh− khả năng lý giải một số hiện t−ợng cụ thể xẩy ra trong những thời kỳ nhất định (bão, lũ, n−ớc dâng) cho thấy sự cần thiết phải có đ−ợc các số liệu địa hình, trầm tích và thủy văn thu đ−ợc thông qua monitoring môi tr−ờng biển đồng thời với việc đ−a các mô hình hiện đại dự báo, thu thập phân tích mô phỏng các tr−ờng khí t−ợng, hải văn vào quy trình này. Chúng tôi cho rằng, trong điều kiện hiện tại, việc giải quyết từng khâu của vấn đề đặt ra là khả thi và có ý nghĩa thực tiễn cao cần đ−ợc tập trung nghiên cứu và phát triển trong thời gian tr−ớc mắt. Xin chân thành cảm ơn chủ trì đề tài KC09-05 và để tài NC Cơ bản 722004 đã hỗ trợ kinh phí để thực hiện nghiên cứu này. Đinh Văn Ưu, Hà Thanh H−ơng, Trần Quang Tiến 126 Tài liệu tham khảo 1. Đinh Văn Ưu, Trần Quang Tiến, Ph−ơng pháp tính toán vận chuyển trầm tích dọc bờ biển, Tạp chí Khoa học, ĐHQG Hà Nội, 4, 1998. 2. Đinh Văn Ưu, Trần Quang Tiến, Phát triển và ứng dụng ph−ơng pháp tính dòng vận chuyển trầm tích vùng ven biển và cửa sông, Hội nghị Cơ học Thuỷ khí toàn quốc, Đà Nẵng, 7/2003. 3. Surface-Water Modeling System (SMS) version 8, User Manual, Brigham Young University, 2002. 4. Roger H. Charlier, Christian P. De Meyer, Coastal Erosion, Response and Management, Springer, 1997. 5. U.S. Army Corps of Engineers, Hydrodynamics of tide inlets, Engineering and Design EM 1110-2-1100, 1992. 6. U.S. Army Corps of Engineers, Coastal Geology, Engineering and Design EM 1110-2-1810, 1995. VNU. JOURNAL OF SCIENCE, Nat., Sci., & Tech., T.xXI, n03AP., 2005 TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTThe role of river-sea interaction in computation and prediction models of erosion in coastal and estuarine area Dinh van Uu, Ha Thanh Huong, Tran Quang Tien Marine Environment and Dynamics Centre, College of Science, VNU Computation and prediction of erosion in the coastal and estuarine area is a very complicated problem which require many years of future research to build a method to fulfill the various demands of the problem. Our results establish a computation and prediction method of erosion in coastal and estuarine area, in particular, Darang estuary. This gives us the qualitative and quantitative results which agree with the geo-hydrodynamic regime and erosion in reality. The limitation in explaining certain phenomenon happening in certain time (storm, flood) shows the need of topography, sediment and hydrological data obtaining by sea environment monitoring together with using prediction models and getting, analyzing, stimulating the Meteorology, Oceanography field in this process.