Tóm tắt Luận án Một số đặc trưng thủy động lực học và môi trường vùng cửa sông Tây nam Việt Nam

 VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM 
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 
--o0o-- 
NGUYỄN CHÍNH KIÊN 
MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG THỦY ĐỘNG LỰC HỌC 
VÀ MÔI TRƯỜNG VÙNG CỬA SÔNG 
TÂY NAM VIỆT NAM 
Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật 
Mã số : 62 52 01 01 
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ KỸ THUẬT 
HÀ NỘI – 2016 
 Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 
Người hướng dẫn khoa học: 
1. PGS.TS Đinh Văn Mạnh 
2. PGS.TS Hoàng Văn Lai 
Phản biện 1:  
Phản biện 2:  
Phản biện 3:  
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp tại Học 
viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ 
Việt Nam vào hồi  giờ ..’, ngày  tháng  năm 2016. 
Có thể tìm hiểu luận án tại: 
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ 
- Thư viện Quốc gia Việt Nam 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 
[1] Nguyễn Chính Kiên, Đinh Văn Mạnh, Nguyễn Thanh Cơ, 
Đánh giá sự lan truyền nước dâng do sóng dài vào trong hệ thống 
sông bằng mô hình kết nối 1-2D, tạp chí Khoa học và công nghệ 
Biển, T13(2013), số 1, Trang 95-104. 
[2] Nguyễn Chính Kiên, Đinh Văn Mạnh và Hoàng Văn Lai, 
Đánh giá xâm nhập mặn vùng ven biển Tây Nam Việt Nam, tạp chí 
Khoa học và công nghệ Biển, T14(2014), số 4, Trang 299-309. 
[3] Nguyễn Chính Kiên, Đinh Văn Mạnh và Hoàng Văn Lai, 
Evaluation of salinity intrusion in the Southwest coastal zone of 
Vietnam, ICEMA3 2014, Trang 140-145. 
[4] Nguyêñ Tiến Cường, Nguyễn Bá Hưng, Nguyêñ Chińh 
Kiên, Ứng duṇg phương pháp loc̣ Kalman tuyến tính để nâng cao 
chất lươṇg dư ̣báo lũ của mô hình thủy văn phân bố, Tuyển tâp̣ công 
triǹh Hôị nghi ̣ khoa hoc̣ Thủy khi ́toàn quốc, 2010, Trang 109 - 116. 
Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ - 
1 
MỞ ĐẦU 
1. Tính cấp thiết của đề tài luận án 
Vùng biển Tây Nam Việt Nam có tầm quan trọng đặc biệt trong 
sự phát triển kinh tế – xã hội và an ninh quốc phòng của nước ta, tuy 
nhiên mức độ nghiên cứu ở đây còn tương đối ít và riêng lẻ. Bên 
cạnh đó tại vùng cửa sông Tây Nam, số liệu đo đạc ít, không đầy đủ, 
liên tục. Vì vậy việc sử dụng mô hình số (trên cơ sở các số liệu đã có 
để hiệu chỉnh, kiểm tra) giúp ta có thể nghiên cứu chi tiết hơn cho 
vùng cụ thể này với chí phí ít tốn kém hơn. 
2. Mục đích nghiên cứu của luận án 
Mục đích của luận án là nghiên cứu các đặc trưng thủy động lực 
học và môi trường của vùng cửa sông Tây Nam Việt Nam để đưa ra 
các thông số đặc trưng nhằm xây dựng các công trình quốc phòng và 
dân sinh để bảo toàn lãnh thổ nước ta, phục vụ việc phát triển kinh tế 
bền vững của vùng, hạn chế việc ô nhiễm môi trường và các ảnh 
hưởng xấu khác tới con người. 
3. Đối tượng của luận án 
a. Nghiên cứu chế độ thủy động lực và môi trường vùng cửa sông 
Tây Nam Việt Nam, 
b. Phát triển phần mềm 1-2D áp dụng tính toán quá trình thủy động 
lực và các yếu tố môi trường vùng cửa sông Tây Nam Việt Nam. 
4. Phạm vi nghiên cứu 
Vùng biển ven bờ Tây Nam, từ Cà Mau đến Kiên Giang và vùng 
Tứ Giác Long Xuyên. 
5. Phương pháp nghiên cứu 
a. Thừa kế: Trên cơ sở phần mềm đã được xây dựng. 
b. Phân tích, thống kê và tính toán các tư liệu thu thập được. 
2 
c. Mô hình hóa số trị tính toán thủy động lực học và môi trường 
bằng việc phát triển chương trình tính toán ngôn ngữ Fortran. 
6. Bố cục của luận án 
Luận án gồm phần mở đầu, năm chương và phần kết luận với 113 
trang, 75 hình vẽ và đồ thị. Chương I trình bày tổng quan tình hình 
nghiên cứu; đặc điểm vùng nghiên cứu. Chương II khái quát về các 
dữ liệu thu thập được và các phương pháp được sử dụng để phân 
tích, xử lý. Chương III trình bày về cơ sở khoa học, phương pháp 
giải cũng như các kỹ thuật xử lý; kiểm tra, thử nghiệm qua một số 
bài toán mẫu, bài toán giả định cũng như bài toán thực tế. Chương 
IV trình bày việc ứng dụng mô hình số trị cho vùng cửa sông Tây 
Nam Việt Nam. Chương V trình bày các kết quả tính toán số liệu 
thực đo cũng như thử nghiệm các bài toán giả định để đưa ra đặc 
trưng thủy động lực học, môi trường cũng như dự báo xu thế. Phần 
Kết luận trình bày các kết quả đã đạt được, điểm mới, điểm cần phát 
triển tiếp của Luận án. 
CHƯƠNG I. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÙNG CỬA SÔNG 
TÂY NAM VIỆT NAM 
1.1 Nghiên cứu trong và ngoài nước về thủy động lực học và môi 
trường vùng cửa sông 
1.1.1 Ngoài nước 
Trên thế giới, việc nghiên cứu thủy động lực và môi trường vùng 
cửa sông được tiến hành từ lâu (những năm đầu thế kỷ 19) và bằng 
nhiều phương pháp khác nhau như quan trắc, phân tích thống kê và 
gần đây nhất, nhờ sự phát triển của ngành khoa học máy tính với 
nhiều ưu điểm về mặt chi phí, phương pháp số trị đã được sử dụng 
rộng rãi và đạt nhiều kết quả. Các phần mềm thương mại mô phỏng 
thủy động lực, môi trường được sử dụng rộng rãi trên thế giới và 
3 
Việt Nam có thể kể đến: SOBEK, DUFLOW, ISIS, MIKE11, 
MOUSE, HYDROWORKS, CE-QUAL-W2, WAQUA, DUCHESS, 
TELEMAC, TIDEWAY, DELFT và TRIWAQ,  
1.1.2 Trong nước 
Đã có nhiiều công trình nghiên cứu trong lĩnh vực này của các 
nhóm, cơ quan nghiên cứu khác nhau, được thực hiện cho các vùng 
nghiên cứu như Biển Đông, vùng ven biển, vùng cửa sông, trong 
vịnh và trong sông. Có thể kể đến một số tác giả trong nước sau: 
Đinh Văn Ưu, Nguyễn Tất Đắc, Phạm Văn Ninh, ... hay các đơn vị 
Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Viện Cơ học, Viện Quy hoạch 
Thủy Lợi, Viện Hải Dương học Nha Trang,  
1.1.3 Tình hình áp dụng mô hình số trị ứng dụng cho vùng nghiên 
cứu 
Các đề tài khác nhau áp dụng cho toàn dải ven bờ biển Việt Nam, 
trong đó có vùng nghiên cứu cửa sông Tây Nam, đã chỉ ra các đặc 
trưng chế độ về gió, dòng chảy các tầng, thủy triều, sóng như Đề tài 
KHCN.06.10 do GS.TSKH. Phạm Văn Ninh làm chủ nhiệm, Đề án 
“Điều tra địa chất và tìm kiếm khoáng sản rắn ven bờ Việt Nam” do 
TSKH. Nguyễn Biểu chủ nhiệm. Đặc biệt gần nhất là đề tài 
KC.09.02/06-10 “Nghiên cứu điều kiện tự nhiên và môi trường vùng 
biển Tây Nam, phục vụ phát triển kinh tế và bảo vệ an ninh chủ 
quyền quốc gia”, PGS. TS. Đỗ Ngọc Quỳnh đã có được cơ sở dữ 
liệu đầy đủ và tin cậy về chế độ khí tượng thủy văn, động lực, vận 
chuyển bùn cát, biển động địa hình đáy và bờ biển, môi trường, cấu 
trúc địa chất, trầm tích đáy, địa mạo và tài nguyên sinh vật của vùng 
biển Tây Nam cũng như đưa ra các đặc trưng chế độ của các quá 
trình nói trên. 
1.2 Điều kiện tự nhiên của vùng cửa sông Tây Nam Việt Nam 
4 
1.2.1 Đặc điểm địa hình 
Vùng biển Tây Nam là một phần của Biển Đông, nơi đây nằm 
giáp với Vịnh Thái Lan. Biển Tây tương đối cạn, độ sâu trung bình 
là 45m và sâu nhất là 80m. Hai tỉnh giáp Biển Tây Việt Nam là Kiên 
Giang và Cà Mau với hàng trăm hòn đảo trải rộng trên một diện tích 
hàng chục nghìn km2 biển. 
Vùng Tứ Giác Long Xuyên là một vùng đất hình tứ giác, trên địa 
phận của ba tỉnh Kiên Giang, An Giang và Cần Thơ, có diện tích tự 
nhiên khoảng 489,000 Ha, địa hình trũng, tương đối bằng phẳng với 
độ cao từ 0.4 đến 2m trên mực nước biển. 
1.2.2 Đặc trưng thủy văn và hải văn 
Tổng hợp các đặc trưng về gió, nhiệt độ, bão, độ ẩm không khí, 
mưa, sương mù, độ mặn, nồng độ ôxy hòa tan. 
1.2.3 Đặc điểm động lực học 
Tổng hợp các đặc trưng về chế độ thủy triều, chế độ dòng chảy, 
chế độ sóng, chế độ vận chuyển bùn cát của vùng biển Tây Nam; đặc 
trưng dòng chảy kênh sông của vùng Tứ Giác Long Xuyên. 
1.2.4 Đặc trưng về môi trường 
Tổng hợp các đặc trưng về độ mặn trên kênh sông vùng Tứ Giác 
Long Xuyên cùng như vùng ven bờ Tây Nam Việt Nam: chịu sự ảnh 
hưởng của thủy triều và khả năng tải nước của hệ thống sông. 
Kết luận chương I 
Trong chương I đã trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu trong 
và ngoài nước về thủy động lực học và môi trường vùng cửa sông 
cũng như tình hình áp dụng mô hình số trị cho vùng cửa sông Tây 
Nam Việt Nam. Bên cạnh đó, cũng đã đưa ra các nét chung về đặc 
điểm địa hình, thủy văn, hải văn và môi trường vùng nghiên cứu. 
CHƯƠNG II. THU THẬP, PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU 
5 
2.1 Số liệu thu thập được 
2.1.1 Số liệu địa hình 
Đối với vùng đất liền, thu thập thông tin về số lượng các kênh 
sông, tọa độ của chúng với các mối liên kết, cũng như lòng dẫn (mặt 
cắt ngang) và khoảng cách trắc dọc. Các thông tin này được sử dụng 
để xây dựng mạng sông 1 chiều. 
Đã thu thập bản đồ độ sâu đáy biển vùng Tây Nam từ các nguồn 
tài liệu khác nhau. 
2.1.2 Số liệu thủy văn, hải văn 
a. Số liệu thủy văn 
Các trạm đo lưu lượng và mực nước có trong vùng Tứ Giác Long 
Xuyên được tổng hợp để làm điều kiện biên và đối chiếu (hiệu chỉnh 
và kiểm định). Tuy nhiên không phải tất cả các trạm này có đầy đủ 
số liệu đo cũng như các chuỗi thời gian đo là khác nhau. 
b. Số liệu hải văn 
Các số liệu hải văn thu thập được của vùng biển Tây Nam chủ 
yếu được lấy từ đề tài KC.09.02. 
2.1.3 Số liệu môi trường 
a. Độ mặn 
Các trạm đo mặn có trong vùng Tứ Giác Long Xuyên rất ít nên số 
liệu thu thập được cũng hạn chế, chỉ có 02 trạm có số liệu là Rạch 
Giá và Kiên Lương. 
Đối với các yếu tố môi trường trên vùng biển Tây Nam, cũng như 
số liệu về hải văn, các số liệu chủ yếu có được qua Đề tài 
KC.09.02/06-10. 
2.2 Phương pháp phân tích, xử lý số liệu 
2.2.1 Phương pháp phân tích điều hòa 
Từ độ cao mực nước thủy triều sử dụng phương pháp phân tích 
6 
điều hòa xác định được pha và biên độ của các phân triều. 
2.2.2 Khái toán mặt cắt 
 Chia mặt cắt theo các đường song song với trục thẳng đứng z (yi 
= const), từ các giá trị đo của mặt cắt ngang sẽ tính ra các thông số 
địa hình khác. 
2.3 Kết quả phân tích, xử lý số liệu 
2.3.1 Số liệu vùng biển Tây Nam 
Các mảnh bản đồ giấy được quét thành file ảnh, gắn tọa độ, dùng 
ArcGis để số hóa thành các lớp (đường bờ, các bãi, đường đẳng sâu, 
điểm độ sâu) và được chuyển đổi sang khuôn dạng của phần mềm 
Surfer để xử lý tạo file độ sâu cho mô hình. 
Từ số liệu đo của hai trạm hải văn Cà Mau và Chandaburi, sử 
dụng phương pháp phân tích điều hòa ta có được các giá trị hằng số 
điều hòa, kết hợp với số liệu các hằng số điều hòa từ vệ tinh, sử dụng 
phép nội suy sẽ cho ta các giá trị tại các điểm trên biên của miền tính. 
2.3.2 Số liệu sông 
Với các dữ liệu về mặt cắt ngang của sông, sử dụng module khái 
toán mặt cắt, có được các cặp giá trị độ rộng lòng, diện tích theo 13 
cấp của từng mặt cắt; kết hợp với các giá trị về khoảng cách trắc dọc, 
thu được số liệu nhánh sông đã được xử lý để làm đầu vào cho mô 
hình số trị. 
Kết luận chương II 
Chương II khái quát về các nguồn dữ liệu được thu thập, số lượng 
theo không gian và thời gian cũng như các phương pháp được sử 
dụng để phân tích, xử lý dữ liệu để làm đầu vào cho mô hình tính sau 
này. 
CHƯƠNG III. PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH 1-2 CHIỀU THỦY 
ĐỘNG LỰC HỌC VÙNG CỬA SÔNG 
7 
3.1 Cơ sở toán học của mô hình 
3.1.1 Hệ phương trình 1D 
Hệ phương trình Saint Venant 1D mô tả quá trình thủy lực: 
q
x
Q
t
H
B 




 (3.1) 
0
2






fS
x
H
gA
A
Q
xt
Q
 (3.2) 
Trong đó: t - thời gian; A - diện tích ướt mặt cắt ngang của sông; 
B - chiều rộng của mặt cắt; H - cao trình mực nước, H=z+h, với z là 
cao trình đáy, h là độ sâu của sông; Q - lưu lượng của dòng chảy; β- 
hệ số hiệu chỉnh động lượng (β≈1); q - lưu lượng bổ sung hoặc mất 
đi trên một đơn vị độ dài; R - bán kính thủy lực. Sf - độ dốc ma sát: 
Sf = g|Q|Q/C2R. 
3.1.2 Hệ phương trình 2D 
Hệ phương trình sử dụng trong mô hình 2D tính toán thủy động 
lực có dạng: 
0
ud vd
t x y
   
  
 (3.5)
2 2 2 2
2 2
x
h
u u u u u v u u
u v g f v D
t x y x d d x y
     
     
  
(3.6) 
2 2 2 2
2 2
y
h
v v v v u v v v
u v g f u D
t x y y d d x y
     
     
  
(3.7)
3.1.3 Lan truyền chất 
3.1.3.1 Phương trình 1D 
Phương trình khuếch tán mô tả quá trình lan truyền mặn 1 chiều 
có dạng: 
8 
∂AtC
∂t
+
∂QC
∂x
=
∂
∂x
(𝐴𝑡𝐷
∂C
∂x
) + 𝐺(𝐶) 
3.1.3.2 Phương trình 2D 
 Phân bố nồng độ và sự lan truyền của một số chất hoà tan có thể 
được mô tả bằng phương trình bảo toàn vật chất 2 chiều ngang như 
sau: 
)()(
C)(
CGCdF
n
C
dD
ns
C
dD
s
vdC
y
udC
xt
d
Dns 














 (3.9) 
3.2 Phương pháp giải số 
3.2.1 Đối với hệ phương trình 1 chiều 
Phương pháp sai phân hệ phương trình 1D: Sử dụng sơ đồ sai 
phân ẩn 4 điểm của Preissman. 
3.2.2 Đối với hệ phương trình 2 chiều 
Phương pháp sai phân hệ phương trình 2D: Sơ đồ sai phân hiện 
leap-frog, lưới sai phân xen kẽ, áp dụng kỹ thuật ghép lưới. 
3.2.2 Phương pháp đánh giá độ tin cậy của mô hình 
Để phân tích và đánh giá độ chính xác từ các kết quả của mô hình 
toán với các số liệu thực đo, NCS sử dụng chỉ số hiệu quả Nash-
Sutcliffe (NSE). 
3.3 Kỹ thuật ghép nối lưới tính 
3.3.1 Ghép lưới miền 2 chiều 
Trong nghiên cứu này sẽ áp 
dụng phương pháp ghép lưới theo 
sơ đồ trong Hình 3.5. Tất cả các 
giá trị của u và v nằm trên đường 
giới hạn của lưới mịn sẽ được xác Hình 3.5 Sơ đồ ghép 2 lưới. 
u
v

9 
định bằng phép nội suy. Đường lưới thứ 2 kể từ biên vào của lưới 
mịn sẽ trùng với đường lưới của lưới thô. Trên các đường lưới này 
cần phải xác định u (nếu đường lưới song song với trục x) và v (nếu 
song song với trục y). 
3.3.2 Kết nối 1-2D 
Tại điểm ghép lưới các điều kiện bảo toàn về động lượng và liên 
tục về mực nước được đảm bảo. 
3.4 Kỹ thuật tính toán song song và đồ họa 
3.3.1 Kỹ thuật tính toán song song 
NCS lựa chọn kỹ thuật song song sử dụng OpenMP cho vùng 2D 
tại một số vòng lặp chính và thử nghiệm trên 2 loại CPU: Intel Atom 
Z3740 4 lõi với tốc độ 1.8GHz và Intel Core i7 3770 4 lõi với tốc độ 
4.2GHz. 
Kết quả mọi bước 
tính của phương pháp 
song song phải đảm 
bảo không có sai khác 
với phương pháp tính 
tuần tự. 
Việc song song 
phần mềm tính toán 
để tận dụng tất cả các lõi của 01 CPU cũng mang lại hiệu quả đáng 
kể như Hình 3.12, giảm thời gian tính xuống chỉ còn 60% - 70%. 
3.4.2 Liên kết bản đồ GIS 
Để hỗ trợ người dùng đánh giá các kết quả tính và đưa ra các 
quyết định điều chỉnh kịp thời, NCS lựa chọn MapWindow là một hệ 
mã nguồn mở cho GIS trên nền hệ điều hành Windows cho phép xử 
lý, phân tích và hiển thị dữ liệu và các thuộc tính của dữ liệu theo 
Hình 3.12 So sánh thời gian (s) tính tuần tự 
và song song của của phương án tính 30h. 
10 
chuẩn định dạng của GIS để ứng dụng vào mô hình. 
3.5 Xây dựng chương trình 1-2D tính toán thủy lực và các yếu tố 
môi trường 
Hình 3.13 Sơ đồ khối của chương 
trình tính. 
Hình 3.14 Sơ đồ khối của 
module tính truyền tải khuếch 
tán. 
3.6 Tính toán kiểm tra qua một số bài toán mẫu 
Chương trình được kiểm định qua các bài toán mẫu 1D, bài toán 
2D có ghép lưới cũng như áp dụng tính cho cửa biển vùng Cửa Ba 
Lạt (miền bao gồm hệ thống sông Hồng – Thái Bình kết nối với vịnh 
Bắc Bộ). Kết quả thu nhận được phù hợp cả về mặt định tính và định 
lượng, khá trùng với các phần mềm thương mại khác. 
Kết luận chương III 
11 
Chương III trình bày về cơ sở khoa học, phương pháp giải cũng 
như các kỹ thuật xử lý, sơ đồ khối chương trình  ... ọn để kiểm định mô hình. 
Năm Mùa Triều tại Rạch Giá Bắt đầu Kết thúc 
2010 Mùa khô Triều cường 8/2/2010 17/2/2010 
Triều kiệt 7/4/2010 16/4/2010 
Mùa lũ Triều cường 4/10/2010 13/10/2010 
Triều kiệt 11/11/2010 20/11/2010 
2011 Mùa khô Triều cường 20/3/2011 29/3/2011 
 Triều kiệt 25/4/2011 4/5/2011 
 Mùa lũ Triều cường 26/10/2011 4/11/2011 
 Triều kiệt 10/9/2011 19/9/2011 
0
10
20
30
5
/6
/2
0
0
8
5
/6
/2
0
0
8
5
/7
/2
0
0
8
5
/7
/2
0
0
8
5
/8
/2
0
0
8
‰
Rạch Giá tính
14 
Hình 4.10 Giá trị mực nước (m) tính và thực đo tại trạm Rạch Giá 
mùa khô triều cường 2010. 
So sánh kết quả tính toán 8 phương án tại 3 trạm Rạch Giá, Long 
Xuyên, Châu Đốc với số liệu thực đo cho thấy kết quả kiểm định 
tương đối tốt, các chỉ số NSE đều đạt mức cao cỡ 0.85, đủ độ tin cậy 
để sử dụng bộ số liệu này áp dụng cho các phương án tính các năm 
khác. 
b. Đối với xâm nhập mặn 
Hiện tại trong vùng Tứ Giác Long Xuyên, trạm đo giá trị độ mặn 
mà NCS thu thập chỉ có tại Rạch Giá, các giá trị đo cũng bị ngắt 
quãng nên chỉ thực hiện một số kiểm định tại trạm này theo một số 
khoảng thời gian được chọn trong các năm có số liệu đo. 
Hình 4.26 Giá trị mặn ‰ tính và thực đo tại trạm Rạch Giá mùa 
khô triều cường 2005 
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
2
/7
/2
0
1
0
2
/9
/2
0
1
0
2
/1
1
/2
0
1
0
2
/1
3
/2
0
1
0
2
/1
5
/2
0
1
0
2
/1
7
/2
0
1
0
2
/1
9
/2
0
1
0
m
Rạch Giá tính Rạch Giá thực đo
0
10
20
30
3
/6
/2
0
0
5
3
/6
/2
0
0
5
3
/7
/2
0
0
5
3
/7
/2
0
0
5
3
/8
/2
0
0
5
‰ Rạch Giá tính Rạch Giá thực đo
15 
Hình 4.27 Giá trị mặn ‰ tính và thực đo tại trạm Rạch Giá mùa 
khô triều cường 2011 
Kết luận chương IV 
Chương IV trình bày việc ứng dụng mô hình số trị cho vùng cửa 
sông Tây Nam Việt Nam bằng bộ phần mềm CHB14. Qua nhiều 
phương án tính với phép Thử-Sai để hiệu chỉnh, đã rút ra được bộ 
tham số đủ tốt để áp dụng tính kiểm định. Việc kiểm định cũng được 
thực hiện với nhiều phương án tính tại nhiều điểm đo. Các kết quả 
thủy lực nhận được đều có mức độ chính xác tốt, phần lớn chỉ số 
Nash-Sutcliffe đều > 0.9, còn một số ít trạm cho kết quả trung bình. 
Bên cạnh đó, kết quả về chất lượng nước (ở đây chỉ có số liệu độ 
mặn để so sánh) khi kiểm định chỉ ở mức trung bình. 
CHƯƠNG V. MỘT SỐ KẾT QUẢ ỨNG DỤNG CHO VÙNG 
CỬA SÔNG TÂY NAM VIỆT NAM 
5.1 Kết quả tính toán một số đặc trưng thủy động lực học 
5.1.1 Ảnh hưởng của thủy triều vào hệ thống sông 
Các khoảng thời gian của các phương án tính được lựa chọn như 
trong phần hiệu chỉnh và kiểm định mô hình. 
Bảng 5.1 Các phương án tính 
PA Năm Mùa Triều Bắt đầu Kết thúc 
PA01 2005 Mùa khô Triều cường 1/3/2005 10/3/2005 
PA02 2005 Mùa khô Triều kiệt 16/4/2005 25/4/2005 
0
10
20
30
3
/2
3
/2
0
1
1
3
/2
3
/2
0
1
1
3
/2
4
/2
0
1
1
3
/2
4
/2
0
1
1
3
/2
5
/2
0
1
1
3
/2
5
/2
0
1
1
‰ Rạch Giá tính Rạch Giá thực đo
16 
PA03 2008 Mùa khô Triều cường 3/5/2008 12/5/2008 
PA04 2008 Mùa khô Triều kiệt 13/4/2008 22/4/2008 
PA05 2010 Mùa khô Triều cường 8/2/2010 17/2/2010 
PA06 2010 Mùa khô Triều kiệt 7/4/2010 16/4/2010 
PA07 2010 Mùa lũ Triều cường 4/10/2010 13/10/2010 
PA08 2010 Mùa lũ Triều kiệt 11/11/2010 20/11/2010 
PA09 2011 Mùa khô Triều cường 20/3/2011 29/3/2011 
PA10 2011 Mùa khô Triều kiệt 25/4/2011 4/5/2011 
PA11 2011 Mùa lũ Triều cường 26/10/2011 4/11/2011 
PA12 2011 Mùa lũ Triều kiệt 10/9/2011 19/9/2011 
Hình 5.2 Biên độ dao động mực nước cực trị trên kênh Rạch Giá - 
Long Xuyên. 
Đánh giá biên độ dao động mực nước cực trị: Do đặc điểm địa 
hình vùng, đầu kênh chịu ảnh hưởng của dao động mực nước sông 
Hậu cuối các kênh ảnh hưởng bởi dao động mực nước biển Tây nên 
tại hai đầu kênh có biên độ dao động là lớn hơn tại giữa kênh. Qua 12 
phương án tính tại 03 kênh (Tri Tôn-Hòn Sóc; Rạch Giá-Long 
Xuyên; Cái Sắn), rút ra đặc trưng: Biên độ dao động mực nước tại 
cửa sông giảm tới giá trị nhỏ nhất khi vào sâu trong đất liền khoảng 
20km (thời điểm triều cường, vị trí này tiến sâu hơn triều kiệt khoảng 
10km), sau đó lại tăng dần do ảnh hưởng của biên thượng lưu. 
0
2
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
m
m
Kênh Rạch Giá - Long Xuyên
PA01 PA02 PA03 PA04 PA05 PA06
PA07 PA08 PA09 PA10 PA11 PA12
17 
5.1.2 Ảnh hưởng của gió 
Hình 5.6 Mực nước cực đại trên kênh Cái Sắn trong phương án có và 
không có ảnh hưởng của gió. 
Nhận xét: Ảnh hướng của gió tác động làm cho mực nước cực trị 
trong sông dâng cao khoảng 0,1m tại cửa biển và giảm dần khi vào 
sâu trong đất liền. Qua tính toán tại 3 kênh được xét (Tri Tôn-Hòn 
Sóc; Rạch Giá-Long Xuyên; Cái Sắn), giá trị chênh lệch này gần như 
không đáng kể tại vị trí cách cửa biển 60-70km ví dụ như trong Hình 
5.6 tại Cái Sắn cũng như các kênh khác. 
Xét tại điểm thuộc miền 2D nối với cửa sông tại Rạch Giá, thử 
nghiệm 3 phương án: Chỉ có tác động của thủy triều; Có tác động của 
thủy triều và gió; Có tác động của thủy triều, của gió và của dòng 
chảy từ sông. 
Hình 5.9 Vận tốc dòng chảy tại điểm cửa sông Rạch Giá trong các 
thử nghiệm số. 
0
0.5
1
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000
m
m
Không tính gió Có tính gió
18 
Kết quả tính toán thử nghiệm số cho thấy: dòng chảy do gió có 
đóng góp đáng kể đến trường dòng chảy chung khu vực cửa sông, có 
những thời điểm dòng chảy gió chiếm đến 20-25% giá trị vận tốc 
dòng chảy (xem Hình 5.9). Trong khi đó, dòng chảy từ sông đổ ra 
khá nhỏ nên ảnh hưởng không đáng kể đến bức tranh dòng chảy 
chung ở khu vực cửa sông. 
5.2 Kết quả tính toán một số đặc trưng môi trường 
5.2.1 Đánh giá mức độ xâm nhập mặn 
Để đánh giá xâm nhập mặn theo pha triều: lựa chọn kết quả tại 
các thời điểm: đỉnh triều, triều rút, chân triều, triều dâng của phương 
án tính triều cường mùa khô năm 2008. 
Hình 5.10 Phân bố độ mặn tại thời 
điểm đỉnh triều. 
 Hình 5.11 Phân bố độ mặn tại 
thời điểm chân triều. 
Kết quả tính toán diện tích ảnh hưởng bởi độ mặn >4‰ cho thấy, 
tại thời điểm đỉnh triều là 133,346 Ha, tại thời điểm triều rút là 
117.471 Ha, tại thời điểm chân triều là 103.425 Ha và tại thời điểm 
triều dâng là 116.320 Ha. 
Để đánh giá ảnh hưởng lớn nhất của triều với việc xâm nhập mặn, 
2 kịch bản được đưa ra: Lưu lượng biên trên được lấy vào mùa khô 
năm 2008, tại cùng thời điểm với mực nước tại cửa biển tương ứng 
với thời gian triều cường; Lưu lượng biên trên giống với trường hợp 
1, mực nước tại biển tương ứng với thời gian triều kiệt. 
19 
Hình 5.12 Vùng ảnh hưởng bởi 
nước mặn >4‰ với kịch bản 
triều cường. 
Hình 5.13 Vùng ảnh hưởng bởi 
nước mặn >4‰ với kịch bản 
triều kiệt. 
Qua kết quả tính cho thấy trong thời kỳ triều cường, nước mặn lấn 
sâu vào trong đất liền. Vùng diện tích bị ảnh hưởng bởi nước mặn 
4‰ là lớn nhất, khoảng 162,909.3 Ha. Trong thời kỳ triều kiệt, nước 
mặn xâm nhập ít hơn, vùng diện tích bị ảnh hưởng bởi nước mặn 4‰ 
khoảng 119,150.42 Ha. Xét ví dụ tại kênh Tri Tôn – Hòn Sóc, tính 
khoảng cách từ biển vào, nước mặn 4‰ có thể xuất hiện cách cửa 
biển 18.8 km trong khi đó với trường hợp triều kiệt, khoảng cách này 
chỉ là 6.78 km. 
Hình 5.14 Mực nước (m), vận 
tốc (m/s) và độ mặn (‰) tính 
toán tại Rạch Giá. 
Hình 5.15 Giá trị mặn tại một 
số điểm quan sát trên kênh Tri 
Tôn – Hòn Sóc. 
20 
Hình 5.14 cho thấy giá trị mặn đồng pha với mực nước, cho thấy 
sự lan truyền mặn chủ yếu qua quá trình tải, ảnh hưởng ít của quá 
trình khuếch tán. Khi vận tốc dòng tăng đẩy nước ra biển, giá trị mặn 
giảm tương ứng. Hình 5.15 thể hiện giá trị mặn theo thời gian tại các 
điểm quan sát trên cùng một nhánh sông, với khoảng cách tăng dần 
từ cửa biển, dao động giá trị mặn cũng thay đổi cả về biên độ giá trị 
và dáng điệu. 
5.2.2 Bài toán phát thải 
Với số liệu thu thập được rất ít, chỉ có giá trị BOD và DO trong 
vùng Tứ Giác Long Xuyên tại một số điểm, NCS thử nghiệm bài 
toán phát thải để đánh giá ảnh hưởng đến môi trường vùng. 
Hình 5.16 Giá trị BOD cực đại 
trên hệ thống sông theo phương 
án mức xả năm 2008. 
Hình 5.17 Giá trị DO cực đại 
trên hệ thống sông theo phương 
án mức xả năm 2008. 
Hình 5.18 Giá trị BOD trên 
vùng 2D theo phương án mức 
xả năm 2008. 
Hình 5.19 Giá trị DO trên 
vùng 2D theo phương án mức 
xả năm 2008. 
21 
Kết quả tính được chỉ ra tại các Hình 5.16-5.19: tại vùng 1D, các 
giá trị nồng độ BOD và DO vẫn dưới ngưỡng tiêu chuẩn cho phép 
theo QCVN. Hình 5.16 cho thấy vùng diện tích ảnh hưởng bởi giá trị 
nồng độ BOD > 0.5mg/L, và không có vùng diện tích nào ảnh hưởng 
bởi nồng độ BOD >1 mg/L. Điều này cho thấy tại đây, các yếu tố 
môi trường vẫn trong tiêu chuẩn phạm vi cho phép, thậm chí vẫn còn 
khá tốt. Miền 2D gần như không có thay đổi đáng kể. 
5.3 Dự báo xu thế 
NCS dựa vào các chỉ số tăng dự kiến về kinh tế - xã hội từ năm 
2015 đến 2020 với tốc độ 15% mỗi năm, giả thiết lượng chất thải ra 
môi trường cũng tăng tương ứng. 
Hình 5.20 Giá trị BOD cực đại 
trên hệ thống sông trong 
phương án tính xả dự báo. 
Hình 5.21 Giá trị DO cực đại 
trên hệ thống sông trong 
phương án tính xả dự báo. 
Qua Hình 5.20, 5.21 cho thấy khi tăng lưu lượng nguồn xả BOD, 
DO, giá trị nồng độ trên toàn miền tăng lên đáng kể, dù các giá trị 
này vẫn nằm trong ngưỡng tốt theo QCVN nhưng xuất hiện nhiều 
vùng có các giá trị cao hơn so với với các vùng khác một cách rõ rệt. 
Do đó, bài toán quy hoạch vùng là cấp thiết được đặt ra cho dù các 
chỉ số môi trường vẫn đang ở mức tốt ở thời điểm hiện tại. 
Khi tăng giá trị các nguồn xả trong vùng 1D, tại vùng 2D, số 
lượng cửa sông bị tác động rõ nét tăng cả về số vùng và giá trị. 
22 
Tại vùng vịnh Rạch 
Giá, do vận tốc dòng 
chảy ở đây yếu nên các 
yếu tố môi trường phân 
tán chủ yếu xung quanh 
vị trí xả thải, còn tại các 
vị trí khác, do ảnh 
hưởng của dòng chảy, 
các yếu tố này phân tán 
theo chiều dòng chảy tác 
động. 
Kết luận chương V 
Qua một số phương án tính với các số liệu đo cũng như các điều 
kiện giả định, mô hình đã đưa ra được đặc trưng về biên độ dao động 
mực nước cực trị dọc theo 3 tuyến kênh lớn; đã chỉ ra sự ảnh hướng 
của gió mùa tác động tới mực nước cực trị trong sông; đưa ra được 
một số đặc trưng xâm nhập mặn của vùng nghiên cứu: theo mùa, theo 
quá trình triều, theo pha triều,; đưa ra một số kết quả về bức tranh 
phân bố BOD và DO trong khu vực cũng như dự báo xu thế biến đổi 
của chúng khi mức phát thải tăng dựa trên các chỉ số tăng dự kiến về 
kinh tế, xã hội. 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 
Trên cơ sở kế thừa các kết quả nghiên cứu của các đề tài, dự án đã 
có, cũng như kế thừa các kết quả trước đây của các cá nhân và các 
tập thể nghiên cứu, luận án đã thu được những kết quả chính như sau: 
 Phát triển chương trình kết nối 1-2D tính thủy lực và môi trường: 
+ Xây dựng module tính toán chất lượng nước và chu trình dinh 
dưỡng trong hệ thống sông (1D) và kết nối với thủy vực (2 chiều). 
+ Hoàn thiện việc xử lý các điều kiện biên và kết nối 1-2D: cho 
phép sử dụng các điều kiện biên khác phụ thuộc vào hiện trạng số 
liệu có được. 
Hình 5.22 Giá trị BOD trên vùng 2 chiều 
trong phương án tính xả dự báo. 
23 
 Chuyển đổi sang tính toán song song: Sử dụng kỹ thuật song song 
OpenMP, chương trình chạy được trên mọi máy tính cá nhân đa lõi 
sử dụng hệ điều hành Windows. Việc song song hóa đã giúp chương 
trình giảm được thời gian tính toán xuống còn khoảng 60%. 
 Xây dựng phần giao diện đồ họa Winform bằng ngôn ngữ Fortran 
và module có khả năng liên kết với GIS: phần mềm đáp ứng được 
tương tác giữa phần giao diện và tính toán, có thể vừa tính toán vừa 
vẽ đồ thị, Phần mềm sử dụng mã nguồn mở MapWinGIS để trình 
diễn trực tiếp các kết quả tính toán trên nền bản đồ GIS. Bên cạnh đó, 
xây dựng được các module phụ hữu ích cho việc chuẩn bị số liệu 
tính, trình diễn các kết quả tính được từ mô hình theo nhiều tiêu chí. 
 Tiến hành tính toán kiểm tra chương trình tính qua các bài toán 
mẫu và bài toán thực tế kết nối 1-2D vùng cửa Ba Lạt. 
 Thiết lập mô hình số trị và áp dụng tính cho vùng cửa sông Tây 
Nam Việt Nam: 
+ Thu thập khối lượng lớn các số liệu 1-2D, xử lý các số liệu này 
thành dữ liệu đầu vào chạy mô hình. 
+ Hiệu chỉnh, kiểm tra mô hình và so sánh với các số liệu thực 
đo, cho kết quả chấp nhận được. 
+ Tính toán một số đặc trưng thủy động lực học và môi trường 
+ Tính toán một số phương án theo kịch bản phát triển kinh tế xã 
hội đến năm 2020. 
 Qua kết quả tính toán, đã đưa ra một số nhận xét về đặc trưng 
thủy động lực học và môi trường của vùng: 
Thủy lực: Dọc theo các kênh hướng từ sông Hậu ra đến cửa sông, 
biên độ dao động mực nước tại cửa sông giảm tới giá trị nhỏ nhất 
khi vào sâu trong đất liền khoảng 20km (lúc triều cường, vị trí này 
tiến sâu hơn lúc triều kiệt khoảng 10km), sau đó lại tăng dần do 
ảnh hưởng của biên thượng lưu. Vào mùa kiệt, khi triều cường, 
điểm có biên độ dao động mực nước nhỏ nhất cách cửa sông 
khoảng 25 km, trong khi đó điểm có biên độ dao động mực nước 
24 
nhỏ khi triều kiệt cách cửa sông khoảng 15km. Vào mùa lũ, điểm 
có biên độ dao động mực nước nhỏ nhất cách cửa sông khoảng 20 
km, trong khi đó điểm có biên độ dao động mực nước nhỏ khi 
triều kiệt cách cửa sông khoảng 10km. 
Xâm nhập mặn: Vào mùa lũ, các phương án tính đều đưa ra rằng 
xâm nhập mặn là không đáng kể. Vào mùa khô, nước mặn lấn sâu 
vào trong đất liền, có sự sai khác rõ nét giữa triều cường và triều 
kiệt cả về diện tích ảnh hưởng lẫn khoảng cách từ cửa biển vào 
đất liền. Diện tích ảnh hưởng mặn cũng thay đổi đáng kể theo pha 
triều, tăng giảm tương đối khác biệt giữa đỉnh triều, chân triều, 
triều dâng và triều rút. Sự lan truyền mặn chủ yếu qua quá trình 
tải, ảnh hưởng ít của quá trình khuếch tán, càng vào sâu đất liền, 
độ mặn giảm dần giá trị và biên độ dao động. Xâm nhập mặn lan 
truyền mạnh qua một số cửa sông kênh chính như từ đầm nước 
mặn Đông Hồ, sông Kiên, nhóm rạch tại Kiên Lương, 
Kết quả dự báo xu thế: khi tăng lưu lượng nguồn xả tương ứng 
với tỉ lệ tăng kinh tế xã hội, vùng diện tích ảnh hưởng tăng lên 
đáng kể so với hiện tại, bên cạnh đó, tuy vẫn trong tiêu chuẩn cho 
phép nhưng xuất hiện nhiều vùng có các giá trị tăng không phải 
tuyến tính mà cao hơn so với các vùng khác một cách rõ rệt. 
Các vấn đề cần nghiên cứu tiếp 
Với số liệu ít hiện có, luận án chỉ mới đưa ra được một số kết quả 
tương ứng. Trong hướng phát triển tiếp, NCS sẽ thu thập, tìm kiếm 
và bổ sung các số liệu liên quan đến thủy lực và môi trường, đặc biệt 
là về nguồn thải trong khu vực, cũng như số liệu các kịch bản cực 
đoan (triều được xác định tại thời điểm có giá trị lớn nhất trong chu 
kỳ 19 năm, lưu lượng thượng nguồn được xác định theo giá trị nhỏ 
nhất trong quá khứ), kịch bản biển đổi khí hậu và các kết quả dự báo 
biến động của các yếu tố thủy lực và môi trường, để từ đó có được 
bức tranh đánh giá thủy động lực học và môi trường vùng ven biển 
cửa sông Tây Nam một cách rõ nét hơn nữa.