ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


NGUYỄN TRUNG QUÂN

MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ THỦY ĐỘNG LỰC
HỌC VÀ SỰ THAY ĐỔI HÌNH THÁI KHU
VỰC CỬA SƠNG GÀNH HÀO, CÀ MAU

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng – Năm 2020


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


NGUYỄN TRUNG QUÂN

MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ THỦY ĐỘNG LỰC
HỌC VÀ SỰ THAY ĐỔI HÌNH THÁI KHU
VỰC CỬA SƠNG GÀNH HÀO, CÀ MAU

Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy
Mã số: 8580202

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. VÕ NGỌC DƯƠNG
GS.TS. LÊ MẠNH HÙNG

Đà Nẵng - Năm 2020


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu và kết quả tính tốn đưa ra trong luận văn là trung thực và chưa
từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn

Nguyễn Trung Quân


LỜI CẢM ƠN
Qua quá trình nỗ lực phấn đấu học tập và nghiên cứu của bản thân cùng với sự giúp
đỡ tận tình của các thầy cơ giáo Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng và các bạn
bè đồng nghiệp, luận văn thạc sĩ: “Mô phỏng chế độ thủy động lực học và sự thay đổi
hình thái khu vực cửa sông Gành Hào, Cà Mau” đã được tác giả hồn thành.

Để có được thành quả này, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGSTS Võ Ngọc Dương và GS-TS Lê Mạnh Hùng đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và cung
cấp các thơng tin khoa học cần thiết trong q trình thực hiện luận văn. Tác giả xin
chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Khoa Xây dựng Thủy lợi - Thủy điện của
trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng đã giảng dạy và tạo điều kiện giúp đỡ
tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa học và
kinh nghiệm thực tế của bản thân tác giả nên luận văn không thể tránh khỏi những
thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được ý kiến địng góp và trao đổi chân thành, giúp tác

giả hoàn thiện hơn đề tài của luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.......................................................................... 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.................................................................................. 3
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU....................................................... 3
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.................................................................................. 3
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................................... 3
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN............................................................. 3
7. CẤU TRÚC LUẬN VĂN...................................................................................... 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU....................................... 5
1.1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN..................................................................................... 5
1.1.1. Vị trí địa lý................................................................................................... 5
1.1.2. Đặc điểm địa hình........................................................................................ 5
1.1.3. Đặc điểm khí tượng..................................................................................... 6
1.1.3.1. Chế độ gió............................................................................................. 6
1.1.3.2. Chế độ mưa........................................................................................... 6
1.1.3.3. Bốc hơi.................................................................................................. 7
1.1.3.4. Chế độ nhiệt.......................................................................................... 7
1.1.3.5. Chế độ nắng.......................................................................................... 7
1.1.3.6. Độ ẩm................................................................................................... 7
1.1.4. Đặc điểm thủy văn, bùn cát.......................................................................... 8
1.1.4.1. Chế độ thủy triều................................................................................... 8
1.1.4.2. Đặc trưng chế độ thủy văn, thủy lực..................................................... 9
1.1.4.3. Đặc trưng chế độ bùn cát.................................................................... 10
1.1.4.4. Tài liệu khảo sát thủy văn, bùn cát bổ sung........................................10
1.2. ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI..................................................................... 13

1.2.1. Dân số........................................................................................................ 13
1.2.2. Kinh tế - xã hội.......................................................................................... 14
1.3. CHẾ ĐỘ THỦY ĐỘNG LỰC VÀ CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY.........15
1.3.1. Các nghiên cứu về chế độ dịng hồn lưu trên biển Đơng..........................15
1.3.1.1. Các nghiên cứu sử dụng số liệu quan trắc hải văn..............................15
1.3.1.2. Các nghiên cứu sử dụng số liệu quan trắc từ vệ tinh........................... 17
1.3.1.3. Các nghiên cứu sử dụng cơng cụ mơ hình tốn................................... 17
1.3.1.4. Nhận xét đánh giá............................................................................... 17


1.3.2. Chế độ thủy động lực Đồng bằng sông Cửu Long [1]...............................18
1.3.3. Xu hướng vận chuyển bùn cát [2].............................................................. 19
1.3.4. Chế độ thủy động lực vùng nghiên cứu (ven biển Cà Mau).......................20
1.3.5. Chế độ sóng biển vùng cửa sơng Gành Hào.............................................. 21
1.4. HIỆN TRẠNG DỮ LIỆU KHU VỰC NGHIÊN CỨU.................................... 22
1.4.1. Đặc điểm sông, rạch khu vực..................................................................... 22
1.4.2. Một số khu vực sạt lở bờ sông, rạnh nghiêm trọng....................................23
1.4.3. Nhận định diễn biến sạt lở bờ sông Gành Hào........................................... 24
CHƯƠNG 2................................................................................................................. 26
MƠ HÌNH TỐN THỦY ĐỘNG LỰC HAI CHIỀU NGANG.................................. 26
2.1. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ MƠ HÌNH TỐN................................................. 26
2.2. CÁC LOẠI MƠ HÌNH THỦY LỰC HIỆN CĨ............................................... 26
2.2.1. Bộ chương trình VRSAP........................................................................... 26
2.2.2. Mơ hình HEC-RAS.................................................................................... 27
2.2.3. Mơ hình KOD01........................................................................................ 27
2.2.4. Mơ hình TL1, TL2..................................................................................... 27
2.2.5. Bộ mơ hình MIKE..................................................................................... 27
2.2.5.1. Mơ hình thủy văn NAM...................................................................... 28
2.2.5.2. Mơ hình 1 chiều MIKE 11.................................................................. 28
2.2.5.3. Mơ hình 2 chiều MIKE 21.................................................................. 29

2.3. SO SÁNH LỰA CHỌN MƠ HÌNH THỦY LỰC............................................. 30
2.4. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MƠ HÌNH 2 CHIỀU MIKE 21 FM...............................30
2.4.1. Cơ sở toán học....................................................................................... 30
2.4.2. Phương pháp số......................................................................................... 34
CHƯƠNG 3................................................................................................................. 38
ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TỐN MƠ PHỎNG CHẾ ĐỘ THỦY ĐỘNG LỰC HỌC KHU
VỰC CỬA SÔNG GÀNH HÀO, CÀ MAU................................................................ 38

3.1. XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỦY ĐỘNG LỰC................................................. 38
3.1.1. Tài liệu sử dụng......................................................................................... 39
3.1.1.1. Tài liệu địa hình.................................................................................. 39
3.1.1.2. Mực nước triều................................................................................... 41
3.1.1.3. Số liệu sóng........................................................................................ 43
3.1.1.4. Số liệu thủy văn.................................................................................. 43
3.1.1.5. Số liệu trường gió, áp suất nền............................................................ 44
3.1.1.6. Số liệu bùn cát.................................................................................... 44


3.2. HIỆU CHỈNH, KIỂM ĐỊNH MƠ HÌNH.......................................................... 45
3.2.1. Cơ sở hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình.................................................... 46
3.2.1.1. Phương pháp....................................................................................... 46
3.2.1.2. Cơ sở xây dựng................................................................................... 46
3.2.2. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô phỏng mực nước tổng hợp...............47
3.2.3. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mơ phỏng dịng chảy (lưu lượng các cửa
sơng, dịng chảy tổng hợp)................................................................................... 48
3.2.4. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô phỏng vận chuyển bùn cát...............49
3.2.5. Nhận xét, đánh giá..................................................................................... 50
3.3 ÁP DỤNG MÔ HÌNH TỐN........................................................................... 50
3.3.1. Đánh giá chế độ thủy động lực khu vực..................................................... 50
3.3.2. Chế độ sóng............................................................................................... 53

3.3.3. Kết quả diễn biến hình thái cho một năm khí hậu...................................... 54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................... 56
I. KẾT LUẬN.......................................................................................................... 56
II. KIẾN NGHỊ........................................................................................................ 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 58


MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ THỦY ĐỘNG LỰC HỌC VÀ SỰ THAY
ĐỔI HÌNH THÁI KHU VỰC CỬA SƠNG GÀNH HÀO, CÀ MAU
Học viên: Nguyễn Trung Quân

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình thủy

Mã số:

Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng

Khóa: 37

Tóm tắt: Hiện trạng sạt lở khu vực đồng bằng sông Cửu Long đang diễn ra rất nghiêm
trọng trong những năm gần đây, dưới tác động của suy giảm dòng chảy thượng nguồn,
hàm lượng phù sa thay đổi, kết hợp với sự phát triển cơ sở hạ tầng... dẫn tới tốc độ sạt
lở ngày càng nhanh và phức tạp hơn. Một trong những khu vực trọng điểm gây xói lở
mạnh cũng như gây ra những khó khăn trong việc xử lý là cửa Gành Hào, Cà Mau.
Cần thiết phải nghiên cứu, đánh giá các tác động của dịng chảy cũng như chế độ thủy
động lực học sơng, biển; dòng bùn cát nhằm đề xuất những giải pháp ứng phó là cần
thiết. Việc nghiên cứu đánh giá chế độ thủy động lực biển và sự thay đổi hình thái
đường bờ sử dụng mơ hình Mike 21 FM cơ bản đã mô phỏng được chế độ thủy thạch
động lực và diễn biến đường bờ phù hợp với một số thời điểm hiệu chỉnh và kiểm định
mơ hình (năm 2014 và năm 2017). Đề tài cũng đã đánh giá được diễn biến hình thái

cho 1 năm khí hậu điển hình; chế độ sóng và chế độ thủy động lực khu vực cửa sông
Gành Hào. Bộ thông số và kết quả mơ hình là dữ liệu quan trọng trong việc đánh giá
tác động và đề xuất các giải pháp cần thiết nhằm tăng cường khả năng chống chịu dưới
những tác động của thiên tai và BĐKH.
Từ khóa: Thiên tai, biến đổi khí hậu, thủy động lực, mơ hình, dịng chảy.
Abstract: The current situation of landslide in the Mekong Delta is taking place very
seriously in recent years, under the impact of the decline in upstream flows, the
sediment content changes, combined with the development of infrastructure. floors ...
leading to faster and more complicated landslides. One of the key areas causing strong
erosion as well as causing difficulties in handling is Ganh Hao, Ca Mau. It is necessary
to study and evaluate the impacts of flow as well as the hydrodynamic regime of rivers
and seas; Sediment flow to propose coping solutions is necessary. The study and
evaluation of the marine hydrodynamic regime and shoreline morphology using the
basic Mike 21 FM model simulated the hydrodynamic regime and shoreline changes in
accordance with some time difference. model adjustment and testing (2014 and 2017).
The thesis also assessed the morphological changes for a typical climate year; wave
regime and hydrodynamic regime in Ganh Hao estuary area. Model parameters and
results are important data in impact assessment and propose necessary solutions to
increase resilience under the impacts of natural disasters and climate change.
Key words: Natural disasters, climate change, hydrodynamics, patterns, flows.


DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Phân bố gió mùa hàng năm........................................................................... 6
Bảng 1.2: Độ ẩm trung bình tháng, năm tỉnh Cà Mau................................................... 7
Bảng 1.3: Đặc trưng thủy triều tại các trạm Gành Hào, Năm Căn................................9
Bảng 1.4: Thống kê các khu vực sạt lở bờ hệ thống sông, rạch trên địa bàn tỉnh Bạc Liêu
23

Bảng 3.1: Chỉ tiêu đánh giá mơ hình (Wang và đồng nghiệp, 2012)...........................47

Bảng 3.2. Kết quả đánh giá hệ số Nash và hệ số tương quan mực nước (7/2014).......47
Bảng 3.3. Kết quả đánh giá hệ số Nash và hệ số tương quan mực nước (2/2007).......48
Bảng 3.4. Kết quả đánh giá hệ số Nash và hệ số tương quan vận tốc (6/2017)...........49
Bảng 3.5. Kết quả đánh giá hệ số Nash và hệ số tương quan nồng độ bùn cát (6/2017)
50


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1: Hiện trạng sạt lở ở đồng bằng Sơng Cửu Long (nguồn dangcongsan.vn) ........
Hình 2: Sạt lở nghiêm trọng tuyến đường trên Quốc lộ 91 đoạn đi qua xã Bình Mỹ, An
Giang. Ảnh: TTXVN .......................................................................................................
Hình 3.

Hiện trạng sạt lở đê sơng Gành Hào, Cà

Hình 4.

Hiện trạng sạt lở đê biển Gành Hào, Cà

Hình 1.1: Vị trí địa lý sơng Gành Hào ............................................................................
Hình 1.2: Đường q trình mực nước thực đo -trạm Gành Hào ..................................
Hình 1.3: Đường quá trình lưu lượng trạm Gành Hào .................................................
Hình 1.4: Đường quá trình lưu tốc Vtb, Vmax trạm Gành Hào ...................................
Hình 1.5: Đường quá trình hàm lượng bùn cát lơ lửng thực đo ...................................
Hình 1.6. Phân bố độ mặn bề mặt biển Đông, các mũi tên biểu thị hướng của dịng hải
lưu: hình trái ứng với tháng 8, bên phải ứng với tháng 2 (Nguồn: Tomczak và Godfrey,
1994) .............................................................................................................................. 16

Hình 1.7. Phân bố trường dòng chảy lớp mặt ở biển Đông vào mùa đông (trái) và mùa
hè (phải), Aw, Bw, Bs, và Cs biểu thị các dịng xốy (Nguồn: Xu và nnk, 1982). ......

Hình 1.8: Xu thế tích tụ trầm tích và vận chuyển trầm tích .........................................
Hình 1.9: Hoa sóng tại vùng sát đường bờ biển tỉnh Cà Mau ......................................
Hình 1.10: Khu vực sạt lở bờ sông Gành Hào, xảy ra ngày 24/6/2013........................
Hình 1.11: Khu vực sạt lở bờ cửa sơng Gành Hào, huyện Đầm Dơi ảnh chụp tháng
01/2017 ..........................................................................................................................
Hình 2.1. Sơ đồ mưa - dịng chảy .................................................................................
Hình 2.2: Miền lưới mơ phỏng trong Mike 21 FM ......................................................
Hình 3.1: Phần vùng nghiên cứu mơ hình ....................................................................
Hình 3-2: Địa hình biển Đơng ......................................................................................
Hình 3.3. Địa hình vùng nghiên cứu chi tiết Gành Hào ...............................................
Hình 3.4. Vị trí các trạm đo mực nước quốc gia ven biển Đồng bằng sông cửu long . 41

Hình 3-5. Vị trí các điểm tính tần suất thủy triều theo Đinh Văn Mạnh và nnk (2010)
....................................................................................................................................... 42
Hình 3-6. Đường tần suất mực nước triều tại điểm 101 (Vĩnh Hậu, Vĩnh Lợi, Bạc Liêu)
và điểm 105 (Tân Tiến, Đầm Dơi, Cà Mau) (theo Đinh Văn Mạnh và nnk, 2010) ......

Hình 3.7: Biên trường gió, áp suất nền .........................................................................
Hình 3.8. Đường quá trình hàm lượng bùn cát theo thời gian tại các trạm khảo sát trong
đề tài này ........................................................................................................................

Hình 3.9. Vị trí lấy mẫu bùn cát đáy (D50) tại khu vực trọng điểm Gành Hào ...........
Hình 3.10: Sơ đồ hiệu chỉnh mơ hình thủy động lực HD .............................................


Hình 3.11. So sánh mực nước tính và mực nước thực đo tại trạm Gành Hào.............47
Hình 3.12. So sánh mực nước mô phỏng và thực đo trạm Gành Hào năm 2007.........48
Hình 3.13. So sánh Q mơ phỏng và thực đo tại trạm Gành Hào.................................48
Hình 3.14. So sánh vận tốc tính tốn và thực đo tại trạm Gành Hào.......................... 48
Hình 3.15. So sánh nồng độ bùn cát mô phỏng và thực đo tại trạm Gành Hào..........49

Hình 3.16. Phân bố trường lưu tốc khu vực sông Gành Hào thời điểm triều lên mùa lũ
(21h 4/11/2009)........................................................................................................... 51
Hình 3.17. Phân bố trường lưu tốc khu vực sông Gành Hào thời điểm triều rút mùa lũ
(9h 4/11/2009)............................................................................................................. 52
Hình 3.18. Phân bố trường sóng vùng nghiên cứu chi tiết sơng Gành Hào đặc trưng cho
mùa gió Tây Nam ( trái) và mùa gió Đơng Bắc (phải) (phía dưới lần lượt là các biểu đồ
chiều cao sóng có nghĩa tại các vị trí P1 có thể hiện thời điểm trích xuất trường sóng
tương ứng ở trên)......................................................................................................... 53

Hình 3.19. Hoa gió tại vị trí P1................................................................................... 53
Hình 3.20. Phân bố xói bồi vùng nghiên cứu chi tiết sơng Gành Hào tại các thời điểm
cuối tháng 8, cuối tháng 10 ( thời kỳ gió mùa Tây Nam)............................................ 54
Hình 3.21. Phân bố xói bồi vùng nghiên cứu chi tiết sơng Gành Hào tại các thời điểm
cuối tháng 1, giữa tháng 4 ( thời kỳ gió mùa Đơng Nam)............................................ 55


1

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Khu vực Đồng bằng sơng Cửu Long (ĐBSCL) có bờ biển dài, nhiều sông, là
tiềm năng, lợi thế lớn để phát triển kinh tế (Berg 2002; Tong 2017). Tuy nhiên, vấn đề
sạt lở bờ biển Đồng bằng sông Cửu Long trong những năm qua đã trở thành đề tài
nóng hổi và được sự quan tâm đặc biệt của các cấp lãnh đạo cũng như các nhà khoa
học trong và ngoài nước (Anthony et al. 2015; Hung et al. 2014).

Hình 1: Hiện trạng sạt lở ở đồng bằng Sơng Cửu Long (nguồn dangcongsan.vn)

Hình 2: Sạt lở nghiêm trọng tuyến đường trên Quốc lộ 91 đoạn đi qua xã Bình Mỹ, An
Giang. Ảnh: TTXVN



2
Hiện trạng sạt lở đồng bằng sông Cửu Long hiện đang rất nghiêm trọng, trong
những năm gần đây, dưới tác động của suy giảm dòng chảy thượng nguồn, hàm lượng
phù sa thay đổi, kết hợp với sự phát triển cơ sở hạ tầng... dẫn tới tốc độ sạt lở ngày
càng nhanh và phức tạp hơn. Thống kê năm 2010, Đồng bằng sơng Cửu Long chỉ có
99 điểm xói lở và sạt lở; đến năm 2019 con số này đã lên đến 681 điểm, tăng gấp 7 lần.
Trong đó, từ cuối năm 2018 đến đầu năm 2019, tỉnh An Giang xuất hiện 78 điểm sạt lở
với trên 91,2 km bờ sông và tỉnh Đồng Tháp xuất hiện 52 điểm sạt lở dọc sông Tiền,
sông Hậu, với tổng chiều dài và diện tích sạt lở là 28,5 km và 17,98 ha. Các điểm sạt
lở này ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của người dân, gây cản trở giao thông cũng
như phát triển kinh tế xã hội của địa phương.

Hình 3. Hiện trạng sạt lở đê sông Gành Hào, Cà Mau (Báo Cà Mau online)

Hình 4. Hiện trạng sạt lở đê biển Gành Hào, Cà Mau (nguồn Huỳnh Sử/TTXVN)


3
Một trong những khu vực trọng điểm gây xói lở mạnh cũng như gây ra những khó
khăn trong việc xử lý là cửa Gành Hào, Cà Mau. Tại đây xói lở bờ biển diễn biến ngày
một phức tạp, gây ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống nhân dân cũng như tác động đến sự
phát triển kinh tế xã hội của các địa phương ven biển. Trước đây dưới tác động của chế độ
thủy thạch động lực biển Đông, kè chống sạt lở bờ trái cửa Gành Hào đã bị hư hỏng
nghiêm trọng. Những diễn biến này càng phức tạp của biến đổi khí hậu, nước biển dâng,
lún sụt đất….tạo ra những nguy cơ bất ổn cho khu vực (Trần et al. 2016).

Để có cái nhìn tổng thể đến chi tiết chế độ thủy thạch động lực học khu vực cửa
sông Gành Hào, Cà Mau và xác định nguyên nhân, cơ chế xói lở khu vực này từ đó

giúp cho việc đưa ra các giải pháp tổng thể chống xói lở phù hợp cho khu vực. Bên
cạnh đó, đề tài xác định các thông số thủy động lực cực đoan làm tài liệu tham khảo
thêm trong q trình thiết kế cơng trình ở khu vực này.
2.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
-

Phân tích chế độ thủy động lực học khu vực cửa sông Gành Hào, Cà Mau;

- Đánh giá diễn biến hình thái khu vực cửa sông Gành Hào,

à Mau.

3.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Chế độ thủy động lực học khu vực cửa sông Gành Hào, Cà Mau và vùng
lân cận.
4.NỘI DUNG NGHIÊN CỨ
Xây dựng mơ hình thủy lực 2 chiều ngang khu vực cửa sơng Gành Hào, Cà
Mau;
Áp dụng mơ hình thủy lực 2 chiều ngang mô phỏng chế độ thủy động lực học
khu vực Gành Hào, Cà Mau trong các điều kiện cực đoan;
-

Đánh giá diễn biến hình thái khu vực Gành Hào, Cà Mau.

5.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đề tài sẽ sử dụng các phương pháp nghiên cứu:
-

Phương pháp phân tích tài liệu;


-

Phương pháp kế thừa các kết quả nghiên cứu liên quan;

-

Phương pháp mơ hình hóa;

-

Phương pháp nghiên cứu trường hợp điển hình;

-

Phương pháp thống kê khách quan .

6.Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN


Cung cấp cho các cơ quan chức năng những thông tin hữu ích về chế độ thủy
động lực học và diễn biến hình thái khu vực cửa sơng Gành Hào;


4
Căn cứ để cơ quan chức năng bố trí quy hoạch dân cư cũng như các giải pháp cho
khu vực hợp lý.
7.CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Cấu trúc luận văn gồm 3 phần: Mở đầu, 3 chương và phần kết luận & kiến nghị.
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về khu vực nghiên cứu

1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu
1.2. Kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu
1.3. Chế độ thủy động lực khu vực và các nghiên cứu trước đây
1.4 Hiện trạng dữ liệu khu vực nghiên cứu
Chương 2 : Mơ hình tốn thủy động lực hai chiều ngang
2.1. Lý thuyết chung về mơ hình tốn
2.2. Các loại mơ hình thủy lực hiện có
2.3. So sánh lựa chọn mơ hình thủy lực phù hợp
Chương 3: Ứng dụng mơ hình tốn mơ phỏng chế độ thủy động lực học khu
vực cửa sông Gành Hào, Cà Mau
3.1. Xây dựng mô hình thủy động lực
3.2. Hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình
3.3 Áp dụng mơ hình tốn
Kết luận và kiến nghị


5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN
1.1.1. Vị trí địa lý
Sơng Gành Hào là tên gọi một con sông chảy qua hai tỉnh Cà Mau và Bạc Liêu
Bắt đầu từ thành phố Cà Mau bởi dòng nước từ các kênh Phụng Hiệp, kênh xáng Cà
Mau-Bạc Liêu và sông Giống Kè hợp lưu. Sông Gành Hào đổ về hướng nam, đến ngã
ba ranh giới giữa thành phố Cà Mau, huyện Đầm Dơi và huyện Cái Nước sông đổi
sang hướng đông làm thành ranh giới tự nhiên giữa hai huyện Đầm Dơi và Đông Hải
(Bạc Liêu) và đổ ra Biển Đơng tại cửa Gành Hào. (Hình 1.1)

Hình 1.1: Vị trí địa lý sơng Gành Hào
(nguồn Google)

Tại địa phận thành phố Cà Mau, sông sâu chừng 4m-5m, rộng chừng 100m. Càng
đi về phía biển sơng càng rộng và sâu, đến cửa Gành Hào sông rộng chừng 300m và
sâu khoảng 19m. Toàn bộ chiều dài 55 km.
Với những đặc điểm này, sông Gành Hào là một trong những đầu mối giao thông
của Cà Mau và một phần Bạc Liêu, là nơi tập trung đi lại của các phương tiện đường
thủy cùng với các chợ nổi trên sông.
1.1.2. Đặc điểm địa hình
Sơng Gành Hào thuộc vùng giáp ranh giữa địa phận 2 tỉnh Bạc Liêu và Cà Mau,
có đặc điểm địa hình chung từng khu vực như sau:
Bạc Liêu có địa hình tương đối bằng phẳng, chủ yếu nằm ở độ cao trên dưới 1,2 m
so với mặt biển, còn lại là những giồng cát và một số khu vực trũng ngập nước quanh


6
năm. Địa hình có xu hướng dốc từ bờ biển vào nội đồng, từ Đông Bắc xuống Tây
Nam, với chiều dài bờ biển 56 km. Trên địa bàn tỉnh Bạc Liêu chỉ có hai con sơng tự
nhiên nằm ở phía bắc và phía nam, cịn lại trên địa bàn tỉnh là các kênh đào.
Cà Mau là vùng đồng bằng, có nhiều sơng rạch, có địa hình thấp, bằng phẳng và
thường xuyên bị ngập nước. Độ cao bình quân 0,5 m đến 1,5 m so với mặt nước biển.
Hướng địa hình nghiêng dần từ bắc xuống nam, từ đông bắc xuống tây nam.
1.1.3. Đặc điểm khí tượng
1.1.3.1. Chế độ gió
Hàng năm vùng nghiên cứu có hai mùa gió chính: gió mùa Đơng Bắc và gió mùa
Tây Nam.
Gió mùa Đơng Bắc thường bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, với hướng
gió chủ đạo là Đơng Bắc, Đơng và Đơng Nam, trong đó hướng gió Đơng và Đơng Bắc
là chủ yếu. Vận tốc gió trung bình đạt khoảng 8-10 m/s, cao nhất là từ 12- 14 m/s. Với
tần suất xuất hiện và tốc độ gió lớn hơn nhiều so với gió mùa Tây Nam.
Gió mùa Tây Nam thường bắt đầu từ tháng 5 và kéo dài đến hết tháng 9, với hướng
gió thịnh hành là Tây Nam, Tây Tây Nam và Tây, trong đó hướng gió Tây Nam chiếm tới

80%. Vận tốc gió trung bình theo hướng này từ 4-6 m/s, tốc độ lớn nhất vào khoảng
8-10 m/s.

Bảng 1.1: Phân bố gió mùa hàng năm
Chuyển

Mùa khơ

I

II

III

Gió mùa Đơng
Bắc (gió chướng)

IV
Chuyển

tiếp

Mùa khơ

Mùa mưa

tiếp

V


VI

VII

VIII

Gió mùa Tây Nam

IX

X

XI

XII

Gió mùa
Đơng Bắc

1.1.3.2. Chế độ mưa
Mưa là nhân tố khí hậu phân bố theo mùa rõ rệt nhất và là yếu tố khí tượng thủy
văn tác động mạnh nhất đối với sản xuất. Hàng năm, mưa bắt đầu từ tháng 5 và kết
thúc vào khoảng tháng 10; tháng 11 đến tháng 4 năm sau là mùa khô.
Trong năm, lượng mưa phân bố không đồng đều. Mùa mưa trùng với mùa gió
Tây Nam. Lượng mưa mùa mưa chiếm từ 86 đến 90% lượng mưa năm và khá ổn định
qua các năm (hệ số Cv nhỏ).
Lượng mưa trung bình năm ở khu vực tỉnh Bạc Liêu-Cà Mau khoảng 2360
mm.
Tháng có lượng mưa cao nhất trong năm thường từ tháng VIII đến tháng X.
Số ngày mưa trung bình trong năm khoảng 107 ngày, chiếm 35% số ngày trong

năm. Các trận mưa liên tục lớn hơn 300 mm không nhiều. Trong mùa mưa, xen kẽ có


7
những ngày khơng mưa, hoặc có mưa nhưng lượng mưa nhỏ hơn 5 mm. Những ngày ít
mưa kéo dài liên tục 5 ngày trở lên hoặc liên tục 5 ngày liền nhưng lượng mưa nhỏ
hơn 25 mm thì được gọi là những đợt ít mưa (hạn khí tượng).
Mùa khơ gắn liền với mùa gió mùa Đơng Bắc độ ẩm thấp. Lượng mưa mùa khô
chỉ chiếm từ 10% đến 14% tổng lượng mưa cả năm và có sự biến động khá lớn qua các
năm.
1.1.3.3. Bốc hơi
Vùng nghiên cứu (Bạc Liêu- Cà Mau) là nơi quanh năm nền nhiệt độ cao, nên
lượng bốc hơi hàng năm khá lớn khoảng 1022 mm. Trong năm lượng bốc hơi lớn nhất
thường xảy ra vào tháng III (140 – 160 mm). Mùa mưa, lượng bốc hơi giảm nhiều,
nhất là tháng X (60 – 70 mm).
1.1.3.4. Chế độ nhiệt
Chế độ nhiệt vùng Bạc Liêu -Cà Mau có nhiệt độ trung bình hàng năm vào
0
khoảng 26,5 C, nhiệt độ trung bình cao nhất trong năm là vào tháng IV khoảng
0
0
27,6 C, nhiệt độ trung bình thấp nhất vào tháng I khoảng 25 C. Biên độ nhiệt độ trung
0
bình trong 1 năm là 2,7 C. Tuy nhiên do tính chất biến động của khí hậu, nên trong
từng năm cụ thể có sự xê dịch của tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất.
1.1.3.5. Chế độ nắng
Hàng năm vùng nghiên cứu có thời kỳ dài 6 - 7 tháng mùa khơ ít mây nên rất dồi
dào về ánh sáng. Số giờ nắng trung bình khá cao, thời gian nắng trung bình 2.200
giờ/năm. Từ tháng XII đến tháng IV, số giờ nắng trung bình 7,6 giờ/ ngày; từ tháng V
đến tháng XI, trung bình 5,1 giờ/ ngày. Lượng bức xạ trực tiếp cao, với tổng nhiệt

0

khoảng 9.500 đến 10.000 C.
1.1.3.6. Độ ẩm
Độ ẩm quan hệ mật thiết với chế độ mưa và chế độ gió mùa khu vực. Độ ẩm biến
đổi theo mùa rõ rệt. Độ ẩm tương đối trung bình cao hàng năm vào khoảng từ 82,2 –
87,5%. Tháng IX, X độ ẩm tương đối trung bình cao nhất vào khoảng 86,0 -89,0%.
Tháng I và II độ ẩm tương đối trung bình thấp nhất vào khoảng 75,6 – 83,2%. Bảng 1
2 thống kê độ ẩm trung bình các tháng và trung bình năm tỉnh Cà Mau.
Bảng 1.2: Độ ẩm trung bình tháng, năm tỉnh Cà Mau

I

II
83,2

81,1


8
1.1.4. Đặc điểm thủy văn, bùn cát
1.1.4.1. Chế độ thủy triều
Khu vực sông Gành Hào chịu tác động của chế độ bán nhật triều không đều biển Đông.

Triều biển Đông có biên độ triều lớn (300cm-350cm), biên độ dao động mực nước
chân triều lớn (160-300 cm), biên độ dao động mực nước đỉnh triều nhỏ hơn (80-100cm),
khoảng thời gian duy trì mực nước cao dài hơn khoảng thời gian duy trì mực nước thấp và
đường mực nước bình quân ngày nằm gần với đường mực nước đỉnh triều;

Triều có đặc điểm là biên độ tăng dần, song thời gian xuất hiện đỉnh và chân triều

chậm dần. Chính vì thế, các pha truyền triều vào các nhánh sơng phía Bắc sớm hơn
những nhánh sơng phía Nam. Mặt khác, trong vùng biển này thủy triều có dạng bán
nhật triều khơng đều (hai lần lên, hai lần xuống trong ngày), mực nước của hai đỉnh và
hai chân không bằng nhau;
Chu kỳ triều ngày: Trong một ngày có hai dao động, biến thiên với chu kỳ 24 giờ
50’. Thời gian nước lên và xuống bằng nhau và bằng 12 giờ 25’;
Chu kỳ triều nửa tháng: Trong một chu kỳ triều nửa tháng có một kỳ triều cường
và một kỳ triều kém. Ngày triều cường nhất (đỉnh đạt cao nhất, chân đạt thấp nhất)
xuất hiện vào thời kỳ khơng trăng hoặc trăng trịn. Ngày triều kém nhất (biên độ triều
nhỏ nhất) xuất hiện vào những ngày thượng hoặc hạ huyền (khoảng 7 và 23 âm lịch).
Trong chu kỳ triều nửa tháng đỉnh triều cao và chân triều cao biến động tương đối nhỏ;
còn đỉnh triều thấp và chân triều thấp biến đổi lớn hơn (chân triều thấp có thể dao động
lớn hơn 2m). Trong kỳ triều cường, hai đỉnh chênh lệch nhau nhỏ nhưng hai chân
chênh lệch nhau cực đại. Ngược lại, trong kỳ triều kém hai đỉnh chênh lệch nhau đạt
cực đại, hai chân triều chênh lệch đạt cực tiểu;
Chu kỳ tháng: trong mỗi tháng âm lịch có hai kỳ triều cường và hai kỳ triều
kém;
Chu kỳ nhiều năm: thủy triều có một chu kỳ dài là 18,6 năm, nhưng độ chênh
lệch thủy triều này tương đối nhỏ.
+ Mực nước cao nhất theo chu kỳ đường bao đỉnh triều trong tháng lên cao
trong những ngày sóc vọng (trăng trịn hoặc khơng trăng) gọi là triều cường và
xuống thấp trong những ngày hạ huyền (triều kém) tạo thành 24,5 chu kỳ
trong năm với biên độ 0,5m-1,0m. Trong năm lên cao vào tháng 11, 12 và
xuống thấp vào tháng 6, 7 với chênh lệch khoảng 0,5m.
+ Mực nước thấp nhất theo chu kỳ đường bao chân trong tháng xuống thấp
vào các ngày sóc vọng. Biên độ dao động của chân triều 0,5-2,0m. Trong năm
xuống thấp nhất vào các tháng 6, 7 và tháng 12, 1 và lên cao vào các tháng 3,
4, 9, 10, chênh lệch nhau khoảng 0,5-2m.



9
+ Mực nước trung bình gần mực nước cao nhất hơn vì chênh lệch hai chân lớn,
2
đỉnh nhỏ nên số giờ mực nước cao nhiều hơn. Trong tháng mực nước trung
bình lên xuống theo chu kỳ của chân triều với biên độ giao động khoảng 0,2m0,5m. Trong năm, mực nước trung bình theo xu thế của mực nước cao nhất,
xuống thấp nhất vào các tháng 6, 7 và lên cao nhất vào tháng 11, 12, chênh
nhau khoảng 0,5m.
+ Mực nước trung bình: Mực nước trung bình có giá trị trong khoảng từ -12 11cm. Mực nước trung bình năm có giá trị cao vào các tháng cuối mùa mưa và
đầu mùa khô (từ tháng 10 năm trước tới tháng 1 năm sau). Thời kỳ này dọc theo
bờ biển chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của hiệu ứng nước dâng do gió mùa Đơng Bắc
gây ra nên mực nước trung bình có giá trị khá lớn. Tháng 11 có giá trị mực nước
trung bình cao nhất là 11cm, giá trị cực tiểu trung bình cả năm là -14cm.
Các tháng mùa mưa (từ tháng 4 đến tháng 9) có mực nước trung bình khá
thấp, tháng 7 có giá trị trung bình mực nước thấp nhất là -35cm, trong tháng
này mực nước trung bình dao động từ 18 đến -35cm.

Mực nước cực đại: Giá trị mực nước cực đại trong năm đạt 112 - 155cm. Tháng 9
có mực nước cực đại lớn nhất là 155cm, mực nước cực đại trung bình là 118cm. Mực
nước cực đại các tháng trong năm tập trung khoảng từ tháng 9 đến tháng 12;
Mực nước cực tiểu: Các tháng gió mùa Tây Nam có mực nước cực tiểu thấp nhất.
Giá trị mực nước cực tiểu thấp nhất cả năm là -309 cm và giá trị trung bình là -246 cm.
Bảng 1.3: Đặc trưng thủy triều tại các trạm Gành Hào, Năm Căn
Trạm
Gành Hào
Năm Căn
1.1.4.2. Đặc trưng chế độ thủy văn, thủy
lực a. Mùa khô
Trong mùa khô, chế độ thủy văn thủy lực bị chi phối chủ yếu bởi chế độ thủy
triều biển Đơng, đường mặt nước trung bình nằm gần với đường mặt nước bình quân
đỉnh triều.

b. Mùa mưa
Vào mùa mưa, chế độ thủy văn thủy lực trong vùng chịu ảnh hưởng đồng thời của cả
chế độ lũ ở phía Bắc và chế độ mưa trong vùng. Vào tháng VIII, mực nước trong các kênh
rạch khu vực phía Bắc vùng bán đảo Cà Mau gia tăng nhanh bởi nước từ vùng Tứ giác
Long Xuyên chuyển xuống và từ sông Hậu chuyển vào. Trong khi đó, ở phía biển Tây, do
ảnh hưởng gió mùa Tây Nam nên xuất hiện lượng mưa lớn nhất trong năm từ 300÷350mm
làm cho mực nước gia tăng nhanh. Nhiều nơi bị ngập từ 0,30÷0,40m, nơi


10
đất trũng thường bị ngập từ 0,50÷0,75m. Đơn cử như trong đợt triều cường tháng I và
tháng II năm 2000 vùng đất trũng thuộc phía Bắc Tp. Cà Mau ngập từ 0,50÷0,75m,
thời gian ngập kéo dài khoảng 2 tháng.
Vùng U Minh Hạ, phần lớn diện tích bị ngập úng trong mùa mưa, độ sâu ngập từ
0,50÷0,75m, thời gian ngập từ 2,0÷3,0 tháng, khu vực đất cao ven biển Tây và ven
sơng Ơng Đốc thời gian ngập từ 1,5÷2,0 tháng, độ sâu ngập từ 0,30÷0,50 m. Rạch Tiểu
Dừa và sơng Ơng Đốc là trục tiêu chính của vùng này.
1.1.4.3. Đặc trưng chế độ bùn cát
Chế độ phù sa lơ lửng vùng nghiên cứu phụ thuộc vào chế độ phù sa của
sông
Mekong. Sông Mekong hàng năm cung cấp một lượng phù sa khoảng 150 triệu tấn,
chủ yếu vào mùa lũ (trung bình vào mùa lũ nồng độ phù sa trên sông Tiền và Hậu
khoảng 200g/m3). Một phần lượng phù sa này lắng đọng trong đồng, sông, phần khác
chuyển ra biển bồi lắng ở các cửa sông và các vùng ven biển.
Theo kết quả khảo sát của một số đề tài, dự án trong vùng nghiên cứu (tỉnh Cà
Mau, Bạc Liêu) do Viện KHTL miền Nam thực hiện hàm lượng phù sa lơ lửng các
sông, kênh rạch ở khu vực gần biển trung bình vào khoảng 15g/l-20g/l; các sơng kênh
rạch nội đồng nhỏ hơn trung bình vào khoảng 10g/l;
Thành phần hạt cát đáy chủ yếu là loại bùn sét lẫn cát màu xám xanh, hạt sét có
đường kính d<0,002 mm chiếm tỷ lệ lớn khoảng từ 40% -50%;

Thành phần hạt trung bình (50%) có đường kính trung bình khoảng từ
D50=0,005-0,01mm.
1.1.4.4. Tài liệu khảo sát thủy văn, bùn cát bổ sung
Do phạm vi nghiên cứu của đề tài tập trung vào việc đánh giá chế độ thủy động
lực học và diễn biến hình thái sông Gành Hào, việc thu thập, khảo sát bổ sung các tài
liệu về thủy văn dịng chảy (sơng, biển) và bùn cát là hết sức cần thiết. Kế thừa kết quả
từ các dự án khảo sát thủy văn, bùn cát trạm Gành Hào do Viện Khoa học Thủy lợi
miền Nam thực hiện năm 2017, tác giả nhận định một số kết quả như sau:
a.Nội dung khảo sát
-

Tên trạm: Gành Hào;

-

Thời gian đo trong vòng 4 ngày từ ngày: 26/06/2017-29/06/2017;

-

Chế độ đo:
+ Lưu lượng, lưu tốc dòng chảy: 24 lần/ ngày đêm (1 giờ đo một lần);
+ Mực nước dòng chảy: 24 lần/ ngày đêm (1 giờ đo một lần);
+ Bùn cát lơ lửng (mẫu nước): 12 lần/ ngày đêm (2 giờ đo một lần);
+ Bùn cát đáy: lấy 10 mẫu.


11
b.Kết quả khảo sát
-


Thủy văn - dịng chảy

Đường q trình, mực nước, lưu lượng, lưu tốc dòng chảy các ngày đo từ 7 giờ
sang ngày 26/6/2017 đến 4 giờ sáng ngày 29/6/2017, được thể hiện trên các hình từ
Hình 1.2 đến Hình 1.4. Trong khoảng thời gian đo tại Gành Hào:
Trạm Gành Hào, chế độ triều thuộc triều biển Đông chiếm ưu thế, bán nhật triều
khơng đều, một ngày có hai lần lên, hai lần xuống, biên độ triều của đỉnh lớn khoảng
3,66 m, đỉnh nhỏ khoảng 1,78m. Mực nước Hmax = + 1,69m, Hmin= -1,97m;
3

Lưu lượng lớn nhất khi triều xuống Qmax= + 3.517 m /s; lưu lượng lớn nhất khi
3
triều lên Qmax= -3.456 m /s;
Lưu tốc lớn nhất khi triều xuống: Vmax = + 169,41 cm/s, khi triều lên Vmax = -141
cm/s;

Lưu tốc trung bình mặt cắt khi triều xuống: V max = +129,3 cm/s, khi triều lên
Vmax
= -108,5 cm/s.

Hình 1.2: Đường quá trình mực nước thực đo -trạm Gành Hào


12

Hình 1.3: Đường quá trình lưu lượng trạm Gành Hào

Hình 1.4: Đường quá trình lưu tốc Vtb, Vmax trạm Gành
Hào - Bùn cát lở lửng
Trên cơ sở tài liệu đo đạc bùn cát lơ lửng tại các trạm (Gành Hào, Cà Mau, Sơng

Đốc, Năm Căn) thống kê vẽ q trình theo thời gian Hình 1.5 cho thấy:
+ Trạm Gành Hào (Sơng Gành Hào) có hàm lượng bùn cát lớn nhất, trong
khoảng thời gian khảo sátTB= 248.1mg/l,max= 560.0mg/l;
+ Trạm Năm Căn (sơng Cửa Lớn) có hàm lượng bùn cát trong khoảng thời
gian khảo sátTB= 76.0mg/l,max= 312.0mg/l;
+ Trạm Sông Đốc (sông Đốc) có hàm lượng bùn cát trong khoảng thời gian
khảo sátTB= 33.2mg/l,max= 140mg/l;


13
+ Trạm sông Cửa Lớn, huyện Cà Mau (sông Cà Mau) có hàm lượng bùn cát
trong khoảng thời gian khảo sátTB= 26.5mg/l,max= 58.8mg/l.

Hình 1.5: Đường quá trình hàm lượng bùn cát lơ lửng thực đo
-

Bùn cát đáy:
+ Khu vực sông Gành Hào thành phần hát bùn cát đáy các mẫu chủ yếu là
loại Á sét màu xám nâu, xám tro, xám đen. Đường kính hạt cát trung bình các
mẫu D50 =0.017mm;
+ Khu vực sông Cà Mau thành phần hát bùn cát đáy các mẫu chủ yếu là Sét
màu xám nâu, xám đen. Đường kính hạt cát trung bình các mẫu D50
=0.031mm;
+ Khu vực sông Đốc thành phần hát bùn cát đáy các mẫu chủ yếu là Sét màu
xám nâu, xám đen. Đường kính hạt cát trung bình các mẫu D50 =0.072mm;
+ Khu vực sông Cửa Lớn thành phần hát bùn cát đáy các mẫu chủ yếu là Á sét
màu xám nâu, xám đen. Đường kính hạt cát trung bình các mẫu D50 =0.013mm.

1.2. ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI
Sông Gành Hào là địa giới của huyện Đông Hải, tỉnh Bạc Liêu và huyện Đầm

Dơi, tỉnh Cà Mau, đổ ra biển bằng cửa biển Gành Hào tại khu vực thị trấn Gành Hào.
1.2.1. Dân số
a.Huyện Đơng Hải
Huyện Đơng Hải có diện tích tự nhiên là 579,63 km², dân số năm 2016, dân số
tồn huyện là 149.056 người, trong đó: dân tộc Kinh 145.158 người; dân tộc Hoa 237
người; dân tộc Khmer 3.818 người; dân tộc khác 20 người. Dân số 2018 là 149.814