Báo cáo nghiên cứu khoa học Mô hình vận chuyển trầm tích và biến động địa hình đáy áp dụng cho vùng biển cửa sông cảng Hải Phòng

Hệ các mô hình ba chiều (3D) thuỷ động lực và biến động các đặc trưng môi trường biển đã được phát triển và ứng dụng cho khu vực cửa sông ven biển chịu tác động mạnh của thuỷ triều. Cùng với hệ các phương trình 3D thuỷ động lực biển nguyên thuỷ, hệ thống mô hình đã giải bài toán bình lưu-khuếch tán đối với hợp phần trầm tích lơ lửng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học " Mô hình vận chuyển trầm tích và biến động địa hình đáy áp dụng cho vùng biển cửa sông cảng Hải Phòng "TạpchíKhoahọcĐạihọcQuốcgiaHàNội,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ25,Số1S(2009)133‐139 Mô hình vận chuyển trầm tích và biến động địa hình đáy áp dụng cho vùng biển cửa sông cảng Hải Phòng Đinh Văn Ưu* Trung tâm Động lực và Môi trường biển, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Ngày nhận 02 tháng 01 năm 2009 Tóm tắt. Hệ các mô hình ba chiều (3D) thuỷ động lực và biến động các đặc trưng môi trường biển đã được phát triển và ứng dụng cho khu vực cửa sông ven biển chịu tác động mạnh của thuỷ triều. Cùng với hệ các phương trình 3D thuỷ động lực biển nguyên thuỷ, hệ thống mô hình đã giải bài toán bình lưu-khuếch tán đối với hợp phần trầm tích lơ lửng. Quá trình bứt tách và lắng đọng vật chất lơ lửng trên đây được tính theo các hệ thức thực nghiệm có kể đến tác động của lớp biên đáy dưới ảnh hưởng của sóng và dòng chảy. Một số kỹ thuật tính toán mới đã được phát triển cho phép linh hoạt hơn trong quá trình thiết lập các điều kiện biên có mực nước và lưu lượng biến đổi phức tạp. Hệ thống mô hình đã được hoàn thiện và thử nghiệm cho vùng cửa sông ven biển cảng Hải Phòng. Các kết quả nghiên cứu cho phép lý giải một số nguyên nhân của hiện tượng bồi xói đáy, gây đục nước Đồ Sơn và cảnh báo các vùng có nguyên cơ ngập lụt và xói lở bờ biển. Từ khoá: Mô hình ba chiều (3D) thủy động lực, cửa sông chịu tác động mạnh thủy triều, hiện tượng bồi xói đáy.1. Đặt vấn đề* tối đa có thể các tác động của sông, biển và khí quyển. Các quá trình tự nhiên liên quan đến biến Hệ thống mô hình sẽ chú trọng đến cácđộng và vận chuyển trầm tích và các chất ô tác động chủ yếu như lưu lượng sông, thuỷnhiễm trong nước chịu tác động của bình lưu, triều, gió và sóng trên mặt biển.khuếch tán và xáo trộn của toàn bộ khối nước Việc triển khai thử nghiệm mô hình đối vớicũng như động lực học của các lớp biên, đặc vùng cửa sông ven biển cảng Hải Phòng trongbiệt là lớp biên đáy. Khả năng tính toán phân bố các điều kiện thực tế của địa hình và khí tượng,vận tốc vận chuyển của nước và ứng suất đáy thuỷ văn, hải văn phức tạp cho phép hoàn thiệncho phép xác định được các thông lượng trầm hệ thống mô hình có khả năng áp dụng cho cáctích và vật chất trao đổi qua lớp biên đáy phục vùng cửa sông ven biển Việt Nam.vụ hoàn thiện mô hình biến động vật chất trongnước. Để đáp ứng yêu cầu này cần phải hoànthiện mô hình thuỷ động lực bao gồm các lớp 2. Hệ thống mô hìnhbiên mặt và đáy cho phép tính đến một cách_______ Hệ thống mô hình số bao gồm các mô hình* ĐT: 84-4-38584945. kết hợp thuỷ động lực và môi trường biển, trong E-mail: uudv@vnu.edu.vn 133134 Đ.V.Ưu/TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựNhiênvàCôngnghệ25,Số1S(2009)133‐139đó các mô hình 3D hệ phương trình nguyên Trong đó Q là suất trao đổi trầm tích trênthuỷ thuỷ động lưc và biến đổi vật chất là phần một đơn vị diện tích bề mặt do kết quả của cáccốt lõi. Mô hình 2D biến đổi lớp trầm tích trên quá trình lắng đọng (D) và bứt tách (E).đáy được ứng dụng để mô phỏng biến động địa Suất trao đổi trầm tích Q được xác địnhhình đáy. Các mô hình tác động bề mặt và lớp thông qua đặc trưng thu được trực tiếp từ môbiên đáy đóng vai trò kết nối các mô hình nêu trên hình thuỷ động lực như ứng suất đáy tổng cộngthông qua điều kiện biên giữa nước với không khí do sóng và dòng chảy u∗cw , các đại lượng nàyvà đáy biển. Liên kết giữa thuỷ vực nghiên cứu phụ thuộc vào tính chất của trầm tích như cácvới sông và biển được xử lý thông qua các điều giá trị ứng suất tới hạn lắng đọng u ∗cd và bứtkiện biên hở với những kỹ thuật phù hợp. tách u ∗ce cũng như phân bố của nồng độ vật Mô hình 3D thuỷ động lực biển kèm theocác mô hình tác động trên mặt và lớp biên đáy chất lơ lửng trong lớp biên đáy. Quy luật phânđã được mô tả chi tiết trong các công trình bố này thường được chọn trong dạng sau đâytrước đây [1,2]. Hệ thống mô hình này cho phép liên quan đến khoảng cách quy chiếu za và nồngtính đến các tác động phức tạp của sóng và gió độ quy chiếu Ca tương ứng.trên mặt biển đến quá trình thuỷ động lực học − ws / κu∗ ⎛z ⎞nước biển trong đó có lớp biên đáy. Đối với C z = Ca ⎜ ⎟ ⎜z ⎟điều kiện biên hở, đã triển khai một quy trình ⎝a ⎠mới cho phép xấp xỉ lưu lượng nước sông trên Mô hình biến động địa hình đáy được xâybiên sông-biển thông qua lượng gia tăng mực dựng trên cơ sở phương trình liên tục đối vớinước so với mực nước chung trên thuỷ vực. Kỹ ...