MÔ HÌNH TÍNH TOÁN SỰ BIẾN HÓA ĐỘ MẶN DỌC ĐƯỜNG ĐI Nƣớc mặn sau khi vào cửa sông không ngừng bị nƣớc sông từ thƣợng nguồn đƣa về pha loãng. Càng về thƣợng lƣu độ mặn càng giảm dần. Nếu gọi : S – Độ mặn tại một vị trí bất kỳ nào đó trong khu triều thì:   dS  = KS [1]    dx  Vế trái công thức [1] mang dấu âm (-) vì độ mặn dọc đƣờng đi luôn giảm dần về thƣợng lƣu nên gradient độ mặn phải mang dấu (-) Hoặc : Tích phân hai vế ta có : dS = −KS dx LnS = -KX + C Ln(SC 1 ) = -KX C 1 S = e -kx [2] Ở đây : C 1 – Hằng số tích phân chúng ta có thể dùng điều kiện biên để xác định. Khi X = 0 (tại cửa sông) thì S = S 0 Thay vào [2] ta có : C 1 S 0 = 1 C 1 = 1/S 0 Do đó : S/S 0 = e -KX Hoặc : S x = S 0 e -KX [3] Ở đây : K – là hệ số khuyếch tán của độ mặn. Vi ệ c x á c định hệ số kh u y ếc h tán c ó t h ể t i ế n h à nh t h e o 2 c á c h: A – Từ tài liệu thực đo để tìm ra K Từ công thức [ 3 ] ta có : lgS = lgS 0 – KXlge K = lg S o − lg S K = 1 lg  S o  [4] X lg e 0.434X  S  B – Xuất phát từ lý luận chảy rối để xác định K Giải thiết I : Cho rằng cƣờng độ rối động của nƣớc mặn và nƣớc ngọt là nhƣ nhau. Nghĩa là sự tồn tại của độ mặn không ảnh hƣởng lớn đến cƣờng độ chảy rối. Giả thiết II : Tác dụng rối động theo phƣơng thẳng đứng bằng phƣơng nằm ngang tức K Y = 1   K X . K = T = γ(H - y) I T  γ  dv      g dy [5] Ở đây : T – Lực cắt tới hạn I – Độ dốc mặt nƣớc    γ – Tỷ trọng riêng của nƣớc K = g ( H − y ) I  dv    [6  dy  Kỷ yếu hội nghị Khoa học Môi trường và Công nghệ sinh học năm 2 Giả thiết III : Thời gian chuyển triều là vô cùng ngắn ngũi, tác dụng rối động cũng nh ƣ khuyếch tán phát sinh mạnh mẽ nhất khi tồn tại dòng chảy một chiều, đồng thời sự biến hóa tốc độ theo phƣơng thẳng đứng trên cơ bản phục tùng qui luật.    dv  = U *  dy  χy   Thay vào [ 6 ] vào [ 5 ] ta có : K = g ( H − y ) χ Iy U * Hệ số khuyếch tán trung bình trên đƣờng thủy trực là: [7] K = gI χ ⋅ 1 H y(H − y)dy [8] CP U H ∫ 0 K = gI χ ⋅ 1  ∫ Hydy − ∫ y 2 dy  CP U H   0 0   Vì U * = K = gI χ ⋅ H * 6 gHI (U * - tốc độ động lực) [9] Nếu lấy hệ số Karmand χ = 0.40, g = 9.81 ta sẽ có: K = gI χ . H = U * 6 gI χ H 2 . gHI 6 Ở đây: I: độ dốc mặt nƣớc K = 3.14 × 0.4 0 H HI 6 K = 0, 209H HI [10] H: độ sâu trung bình của mặt cắt tính toán Sau khi xác định đƣợc hệ số khuyếch tán chúng ta rất dễ dàng tìm đƣợc độ mặn tại bất kỳ đoạn sông nghiên cứu nào tính từ cửa biển đi ngƣợc về thƣợng lƣu. Ý nghĩa của việc nghiên cứu độ mặn dọc đƣờng đi Từ công thức trên có thể giúp chúng ta: - Xác định phạm vi sử dụng nƣớc hợp lý phục vụ cho các đối tƣợng : + Nƣớc sinh hoạt + Tƣới cho nông nghiệp + Nuôi trồng thủy sản - Vấn đề bồi lấp cửa sông * H * U C 2 2 (%) 35 30 25 S x 20 = S 0 e − kx 15 10 1990 (Sau khi 5 có hồ Dầu 1983 (Trước khi có hồ 0 VŨNG TÀU ĐỖ HÒA NHÀ BÈ THỦ THIÊM LÁI THỦ DẦU Hình 1. Diễn biến độ mặn lớn nhất dọc đƣờng đi trƣớc và sau khi có hồ Dầu Tiếng – Trị An S ‰ X X X X 18‰ Hình 2. Sử dụng độ mặn vào các mục đích khác nhau Bây giờ chúng ta lần lƣợt xem tại sao bùn cát gặp phải nƣớc mặn lại là nguồn gốc của việc bồi lấp các cửa sông? Nhƣ chúng ta đã biết: bùn cát cũng giống nhƣ hạt keo, mà xung quanh hạt keo trong tầng hấp phụ đƣợc bao quanh bởi hai lớp điện tử âm và dƣơng mà trong nƣớc mặn thành phần NaCl chiếm chủ yếu mà NaCl lại có những ion trái dấu với những ion của hạt keo (Na + , Cl - ). Do đó khi nƣớc mặn gặp phải bùn cát thì làm cho bùn cát phát sinh dính cục có nghĩa là làm tăng thêm độ lớn của chất lắng chìm, từ đó dẫn đến tốc độ lắng chìm tăng nhanh. Qua kết quả nghiên cứu nhiều thí nghiệm khi S ≥1 o / oo thì lực hút tĩnh điện giữa những hạt keo và nƣớc biển hoàn toàn phát huy tác dụng; mà hàm lƣợng muối trong nƣớc bể thƣờng vào khoảng ≤ 35 o / oo cho nên đại bộ phận nƣớc mặn ở cửa sông hoàn toàn có thể làm cho bùn cát phát sinh dính cục và đông tụ. Kết quả dính cục sẽ làm cho đƣờng kính hạt cát (d) tăng lên và tốc độ lắng chìm cũng từ đó gia tăng vì: 3 5 7 1 W = 4.58 d [11 ] Ở đây: W: là tốc độ lắng chìm (m/s) d: là đƣờng kính của hạt cát (mm) Qua nhiều thí nghiệm cho ta thấy: quá trình dính cục và đông tụ đều tỉ lệ thuận với số lƣợng bùn cát trong một đơn vị thể tích cũng tức là lƣợng ngậm cát. Vì vậy những dòng sông nào mà nhiều bùn cát đặc biệt là bùn cát mịn thì việc tồn tại những bãi bồi, ghềnh cạn nói riêng và bồi lắng ở cửa sông nói chung là điều không thể nào tránh khỏi… TÀI LIỆU THAM KHẢO Hoàng Hƣng (1975) Nêm mặn với vấn đề bồi lấp cửa sông. Tạp chí KHKT của UBKHKT 4: 106. Hoàng Hƣng (1976) Công thức tính toán sự biến hóa độ mặn dọc đƣờng đi. Tạp chí KHKT của Viện Khoa học Việt nam 1:115. . MÔ HÌNH TÍNH TOÁN SỰ BIẾN HÓA ĐỘ MẶN DỌC ĐƯỜNG ĐI Nƣớc mặn sau khi vào cửa sông không ngừng bị nƣớc sông từ thƣợng nguồn đƣa về pha loãng. Càng về thƣợng lƣu độ mặn càng giảm. HÒA NHÀ BÈ THỦ THIÊM LÁI THỦ DẦU Hình 1. Diễn biến độ mặn lớn nhất dọc đƣờng đi trƣớc và sau khi có hồ Dầu Tiếng – Trị An S ‰ X X X X 18‰ Hình 2. Sử dụng độ mặn vào các mục đích khác nhau Bây. rằng cƣờng độ rối động của nƣớc mặn và nƣớc ngọt là nhƣ nhau. Nghĩa là sự tồn tại của độ mặn không ảnh hƣởng lớn đến cƣờng độ chảy rối. Giả thiết II : Tác dụng rối động theo phƣơng