Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐỊA HÌNH VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG
DỊNG CHẢY TẠI PHÂN LƯU SƠNG HỒNG - SƠNG ĐUỐNG
SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐO SÓNG ÂM
1

Phạm Văn Chiến1, Nguyễn Văn Giang1
Trường Đại học Thuỷ lợi, email:

1. GIỚI THIỆU CHUNG

Sông Đuống là chi lưu lớn nhất của sông
Hồng và cũng là con sông lớn nhất kết nối
giữa hệ thống sông Hồng và sơng Thái Bình.
Sự phân chia dịng chảy tại vị trí phân lưu
sơng Hồng - sơng Đuống có thể ảnh hưởng
đến mực nước, vận tốc và lưu lượng dòng
chảy [1] và các quá trình vận chuyển chất
hữu cơ và lan truyền mặn trong vùng hạ lưu
của cả hai hệ thống sơng. Hơn nữa, q trình
phân chia dịng chảy tại vị trí phân lưu trên
cịn khống chế sự thay đổi hình thái của lịng
sơng hạ lưu cũng như ảnh hưởng đến các q
trình vận chuyển bùn cát, xói lở bờ sơng [2].
Do đó, nghiên cứu xác định địa hình và các
đặc trưng dịng chảy tại phân lưu sơng Hồng
- sơng Đuống không chỉ phục vụ cho việc xác
định, đánh giá các thay đổi thuỷ động lực của
dòng chảy và các q trình vận chuyển vật
chất, mà cịn hỗ trợ cho các nghiên cứu về

q trình diễn biến hình thái lịng sông và các
biện pháp chỉnh trị sông liên quan.
Bên cạnh phương pháp mơ hình vật lý và
mơ hình tốn, phương pháp đo đạc khảo sát
hiện trường cũng thường được sử dụng trong
nghiên cứu chế độ thuỷ động lực trong các
vùng ngập nước nói chung [3] và tại các phân
lưu nói riêng. Bởi vì phương pháp đo đạc
khảo sát hiện trường khơng chỉ cho phép cập
nhật dữ liệu dịng chảy thực tế đang xảy ra tại
khu vực nghiên cứu mà còn cung cấp và bổ
sung dữ liệu địa hình và bùn cát, phục vụ cho
các nghiên cứu sử dụng phương pháp mơ
hình vật lý và mơ hình tốn. Do đó, mục tiêu
chính của nghiên cứu này là ứng dụng thiết bị
đo sóng âm đa tần số kết hợp với các điều
khiển băng thơng chính xác được biết đến với


tên gọi là Sontek M9 ADCP để nghiên cứu và
xác định địa hình và các đặc trưng thuỷ động
lực của dòng chảy tại các mặt cắt ngang sông
khu vực phân lưu sông Hồng - sông Đuống.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đoạn sông nghiên cứu và vị trí các
mặt cắt khống chế
Hình 1 thể hiện đoạn sơng và vị trí 2 mặt
cắt khống chế trong nghiên cứu này. Mặt cắt
khống chế trên sông Đuống tại vị trí cửa vào,

trong khi đó mặt cắt khống chế trên sơng
Hồng tại vị trí sau phân lưu. Vị trí các mặt cắt
khống chế được xác định dựa trên các xem
xét về địa hình và dịng chảy.

Hình 1. Phân lưu sơng Hồng - sơng Đuống
và vị trí các mặt cắt khống chế
2.2. Thiết bị đo và quá trình đo đạc
Để đo đạc địa hình và các đặc trưng dịng
chảy tại các mặt cắt khống chế, thiết bị đo sóng
âm đa tần số kết hợp với các điều khiển băng
thông chính xác Sontek M9 ADCP đã được sử
dụng (Hình 2). Thiết bị bao gồm 9 cảm ứng,
trong đó có 4 cảm ứng với tần số 3.0-MHz, 4
tần cảm ứng với tần số 1.0-MHz và 1 cảm ứng
với tần số 0.5-MHz được bố trí theo phương

753


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

thẳng đứng để đo địa hình đáy [4]. Tại mỗi mặt
cắt, địa hình bề mặt đáy lịng sơng và các đặc
trưng dòng chảy đã được đo đạc một cách chi
tiết và liên tục. Thiết bị đo Sontek M9 ADCP
cho phép đo đạc địa hình và các đặc trưng
dịng chảy trong dải độ sâu lên đến 40m.
Thiết bị đo Sontek M9 ADCP được kết nối
với máy tính trong suốt quá trình đo đạc

thơng qua phần mềm River Surveyor Live
được xây dựng bởi hãng sản xuất thiết bị
Sontek. Sau khi thực hiện kết nối thiết bị với
máy tính, các thơng tin về vị trí đo đạc,
khoảng cách từ các cảm ứng đến bề mặt
thoáng (25cm), thời gian, đơn vị, nhiệt độ của
nước và độ từ thiên sẽ lần lượt được thiết lập
và thực hiện trước khi đo đạc.

Hình 2. Thiết bị đo Sontek M9 ADCP [4]
Tại mỗi mặt cắt, quá trình đo đạc được thực
hiện hai lần để tránh các sai số phát sinh trong
quá trình khảo sát. Cụ thể, thuyền được bố trí
di chuyển từ bờ trái (hoặc phải) sang bờ phải
(hoặc trái) và sau khi kết thúc quá trình đo đạc
lần 1 thì thuyền lại được bố trí di chuyển lần 2
ngay sau lần 1 theo chiều ngược lại (có nghĩa
là thuyền di chuyển từ bờ phải (hoặc trái) sang
bờ trái (hoặc phải). Kết quả của mỗi lần đo
đạc sẽ được thiết bị lưu tự động vào bộ nhớ.
2.3. Lưu trữ và xử lý dữ liệu đo đạc
Địa hình và các đặc trưng dòng chảy tại các
mặt cắt khống chế trong nghiên cứu được đo
đạc vào ngày 23 tháng 03 năm 2018. Tại mỗi
mặt cắt, kết quả của mỗi lần đo được lưu ở
dạng file có định dạng là *.riv, bao gồm tồn
bộ các thơng tin về hành trình đo đạc như
đường đi và quá trình di chuyển của thuyền,
tốc độ của thuyền, tín hiệu thu nhận được, địa
hình đáy, phân bố của các thành phần vận tốc

(bao gồm độ lớn và hướng) theo từng phương
trong không gian ba chiều, lưu lượng dịng
chảy đo đạc được. Sau đó, tồn bộ các dữ liệu

trên sẽ được chuyển từ định dạng *.riv sang
định dạng của phần mềm MATLAB có đi
dạng *.mat để thuận tiện trong việc chuyển
đổi các dữ liệu đo đạc thành các định dạng
khác như *.txt hoặc *.dat hoặc *.xlsx nhằm
phục vụ cho các mục đích sử dụng.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Phân bố vận tốc dịng chảy

Hình 3. Phân bố vận tốc dòng chảy
theo phương dọc (trên), phương ngang (giữa)
và tổng cộng (dưới) trong mặt cắt MC01
Hình 3 thể hiện phân bố vận tốc dòng chảy
theo các phương khác nhau trong mặt cắt
khống chế MC01 trên sông Hồng (của lần đo
từ bờ phải sang bờ trái, tại thời điểm 9 giờ 14
phút 58 giây). Dễ dàng nhận thấy rằng vận
tốc dòng chảy lớn xuất hiện trên bề mặt
thống trong khi vận tốc dịng chảy nhỏ xuất
hiện gần đáy sơng. Giá trị lớn nhất của vận
tốc dịng chảy tại mặt cắt khống chế trên sông
Hồng là 0.8 m/s theo phương dọc, 1.0 m/s
theo phương ngang và 1.5 m/s cho vận tốc
tổng cộng. Điểm khởi đầu đo đạc cách bờ trái
4.0m, trong khi điểm kết thúc cách bờ phải

10.0m. Độ phân giải thay đổi từ 0.06 đến
0.50m theo phương thẳng đứng và từ 0.2 đến
2.58m theo phương ngang, tùy thuộc vào
từng vị trí cụ thể trong mặt cắt.
Phân bố vận tốc theo các phương dọc,
ngang và tổng cộng trong mặt cắt khống chế
MC02 trên sông Đuống (của lần đo từ bờ trái
sang bờ phải, tại thời điểm 10 giờ 38 phút 56

754


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

giây) được thể hiện như trên Hình 4. Giá trị
lớn nhất của vận tốc dòng chảy là 2.0 m/s
theo phương dọc, 1.5 m/s theo phương ngang
và 2.5 m/s cho vận tốc tổng cộng.
Tại mặt cắt khống chế trên sông Đuống, kết
quả đo đạc còn thể hiện các trường phân bố
vận tốc dòng chảy lớn, nhỏ đan xen nhau trong
mặt cắt. Các trường phân bố vận tốc lớn, nhỏ
đan xen đó chính là hình dạng các xốy cuộn
theo phương ngang của dịng chảy sinh ra do
sự thay đổi địa hình trong mặt cắt. Mặt khác,
kết quả đo đạc địa hình đáy sơng tại mặt cắt
khống chế trên sơng Đuống cịn thể hiện xự
xuất hiện của các hố xói cục bộ với chiều sâu
từ 2.0 đến 3.0m ứng với khoảng cách từ 70
đến 80m (theo phương ngang). Điểm khởi đầu

và kết thúc đo cách bờ trái và bờ phải 7.0m.
Độ phân giải theo phương thẳng đứng thay đổi
từ 0.10 đến 0.50m, trong khi giá trị này theo
phương ngang biến đổi từ 0.14 đến 2.27m.

MC 01 là 0.31 m/s, trong khi đó giá trị vận tốc
trung bình tại mặt cắt MC 02 là 0.74 m/s. Lưu
lượng dòng chảy lần lượt là 920.93 m3/s và
783.76 m3/s tại các mặt cắt MC01 và MC02.
Lưu ý rằng chênh lệch lưu lượng dòng chảy
giữa 2 lần đo tại mỗi mặt cắt khống chế không
đáng kể (5.0 m3/s). Như vậy tỷ lệ lưu lượng
nước chảy qua mặt cắt MC02 chiếm khoảng
46% tổng lưu lượng dòng tại 2 mặt cắt MC01
và MC02. Tỷ lệ phân chia dòng chảy trên nằm
trong khoảng giá trị (từ 21.4 đến 51.8% trong
mùa kiệt) mà các nghiên cứu trước đây đã thực
hiện cho phân lưu sông Hồng - Đuống [2].
Bảng 1. Bảng tổng hợp các đặc trưng hình
học và dịng chảy tại các mặt cắt khống chế
MC

Q (m3/s) U (m/s)

B (m)

H (m)

01


920.92

0.308

298.3

8.87

02

783.76

0.741

140.0

6.57

4. KẾT LUẬN

Kết quả đo đạc tại hai mặt cắt khống chế
khu vực phân lưu sông Hồng - sông Đuống
sử dụng thiết bị đo Sontek M9 ADCP thể hiện
rằng (i) lưu lượng nước chảy qua sông Đuống
tại thời điểm đo đạc là 46% tổng lưu lượng
nước trên sông Hồng, (ii) các hố xói sâu cục
bộ với độ sâu lên đến 3.0 m xuất hiện trong
mặt cắt khống chế trên sông Đuống và (iii)
các xoáy ngang với biên độ của vận tốc lên
đến 2.5 m/s cũng xuất hiện trong mặt cắt này.

5. TÀI LIỆU THAM KHẢO

Hình 4. Phân bố vận tốc dịng chảy
theo phương dọc (trên), phương ngang (giữa)
và tổng cộng (dưới) trong mặt cắt MC02
3.2. Các đặc trưng hình học và dịng
chảy tại các mặt cắt khống chế
Bảng 1 tổng hợp các đặc trưng hình học và
một số đặc trưng dịng chảy trung bình tại các
mặt cắt khống chế. Chiều rộng và độ sâu dòng
chảy tại mặt cắt MC 01 lần lượt là 298.3m và
8.87m. Trong khi đó, mặt cắt khống chế MC02
là 140m và độ sâu dòng chảy là 6.57m. Kết
quả đo đạc dịng chảy thể hiện rằng vận tốc
trung bình mặt cắt ngang tại mặt cắt khống chế

[1] Nguyễn Ngọc Quỳnh, Đào Văn Khương,
Bùi Huy Hiếu và Nguyễn Mạnh Linh
(2013). Tác động của việc biến động tỷ lệ
phân lưu sông Hồng- sơng Đuống đến quy
hoạch phịng chống lũ và sử dụng nước hệ
thống sông Hồng. Hội nghị KHTN 2013,
Trang 119-121.
[2] Nguyễn Ngọc Quỳnh (2014). Thay đổi các
yếu tố và quan hệ hình thái trên sơng Hồng
và sơng Đuống do ảnh hưởng của các biến
động thuỷ văn - lòng dẫn. Tạp chí KH &
CNTL, 21, Trang 1-13.
[3] Phạm Văn Chiến, Phạm Thị Hương Lan
(2019). Nghiên cứu đánh giá bồi lắng lòng

hồ Đăk Uy, tỉnh Kon Tum theo phương
pháp đo đạc hiện trường. Tạp chí KHKTTL
& MT, 64, Trang 45-53.
[4] SonTek (2010). RiverSurveyor S5/M9
System Manual.

755