Kỷ niệm 55 năm thành lập Đại học Thủy lợi 468 NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THOÁT LŨ CHO KHU NEO ĐẬU TÀU THUYỀN TRÁNH TRÚ BÃO CỬA TAM QUAN, BÌNH ĐỊNH Trần Thanh Tùng 1 , Nguyễn Thành Luân 2 1 Khoa Kỹ thuật biển, Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội. Email: tunghwru@gmail.com 2 Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia về Động lực học Sông Biển. Email: thanhluance@gmail.com 1. GIỚI THIỆU CHUNG Cửa Tam Quan thuộc xã Tam Quan, huyện Hoài Nhơn tỉnh Bình Định, nơi ra/vào thường xuyên của 1.400 tàu thuyền là cảng cá lớn nhất tỉnh Bình Định và là một trong những cảng tấp nập nhất miền Trung, nằm trong Quy hoạch xây dựng các khu neo đậu tránh trú bão cho tàu thuyền đến năm 2010 và tầm nhìn đến năm 2020 được Thủ tướng chính phủ phê duyệt năm 2005 [2]. Trong khoảng 15 năm gần đây luồng dẫn vào khu neo đậu tàu thuyền cửa Tam Quan thường xuyên bị bồi lấp nghiêm trọng khiến tàu thuyền khi ra/vào cửa dễ bị sóng lớn đầy vào đê chắn sóng làm vỡ, hư hỏng. Nhiều tàu thuyền công suất lớn không còn dám ra vào khu neo trú Tam Quan nữa, đặc biệt là khi có gió mùa đông bắc mạnh. Mặc dù năm 2003, tỉnh Bình Định đã đầu tư hơn 80 tỷ đồng cải tạo, nâng cấp khu neo trú bão tại Tam Quan Bắc với việc xây dựng một đê chắn sóng tại bờ nam dài 850m, nhưng vẫn không hạn chế được hiện tường bồi lấp cửa và luồng vào. Liên tục từ năm 2010 đến nay, khu vực cửa và luồn vào cửa Tam Quan thường xuyên bị bồi lấp nghiêm trọng từ tháng 12 đến tháng 4 hàng năm, gây rất nhiều khó khăn cho tàu thuyền ra vào cửa. Theo số liệu thống kê của Sở NN&PTNT tỉnh Bình Định, từ 2010 tới nay đã có 4 tàu bị mắc cạn và bị sóng đánh chìm, 14 tàu khác cũng bị mắc cạn bị gãy chân vịt, bánh lái khi ra vào cửa biển này. Để khắc phục tạm thời hiện tượng bồi lấp cửa và tạo điều kiện cho tàu thuyền ra vào cửa biển an toàn, nhất là trong mùa mưa bão, tỉnh Bình Định đã cho phép nạo vét đình kỳ tại khu vực luồng và cửa vào với khối lượng nạo vét khoảng 10.000m 3 [3] Hiện tượng bồi lấp cửa vào và luồng ra/vào khu neo đầu tàu thuyền còn làm gia tăng nguy cơ gây ngập lụt vùng dân cư và khu neo đậu ở bên trong cửa Tam Quan, ảnh hưởng trực tiếp tới các hoạt động đánh bắt, khai thác và dịch vụ hậu cần nghề cá của tỉnh Bình Định. Để làm rõ hơn các tác động, ảnh hưởng của dòng chảy lũ tới cửa Tam Quan, bài báo trình bày các kết quả nghiên cứu chế độ thủy động lực cửa Tam Quan bằng mô hình MIKE 21FM và tính toán kiểm tra khả năng thoát lũ và phạm vi ngập lụt tại khu vực cửa Tam Quan. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô hình toán thông qua việc ứng dụng mô hình MIKE 21FM để mô phỏng chế độ thủy đông lực và tính toán khả năng thoát lũ cửa Tam Quan. Đây là một phần mềm được sử dụng khá phổ biển ở Việt Nam và trên thế giới và không ngừng được hoàn thiện trong hơn 20 năm qua. Việc ứng dụng mô hình MIKE21FM cho kết quả đáng tin cậy và đã được kiểm chứng thông qua hàng nghìn dự án trên phạm vi toàn thế giới. Mô hình MIKE21FM thích hợp với việc mô hình hoá các chế độ thuỷ động lực và các quá trình có liên quan xảy ra ở hồ, sông, cửa sông, vịnh, vùng ven biển và biển [1]. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Nghiên cứu đã tiến hành mô phỏng trận lũ thiết kế 5%. Kết quả mô phỏng mực nước và lưu tốc dòng chảy tại thời điểm đỉnh lũ được trình bày tại các Hình 1 đến Hình 5. Kết quả mô phỏng cho thấy có sự khác biệt rất lớn về mực nước phía trong và ngoài cửa sông khi xuất hiện đỉnh lũ. Về vận tốc, dòng chảy tập trung ở tuyến luồng và khi đi ra cửa, dòng chảy áp sát Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2014. ISBN: 978-604-82-1388-6 469 vách núi phía Bắc hơn và có xu hướng lệch lên phía Bắc khi ra khỏi cửa. Để xem xét sự biến đổi mực nước và lưu tốc khu vực nghiên cứu, trong báo cáo này chọn và trích tại 4 điểm đại diện trong miền tính như Hình 1. Điểm P1 là điểm ở giữa cửa sông đoạn phía trong. Mực nước tại thời điểm định lũ là 1,12m, vận tốc đạt 1,51m/s. Điểm P2 là điểm đầu cửa cửa sông, đầu tuyến luồng. Mực nước tại thời điểm đỉnh lũ là 0,77m, vận tốc đạt 2,27m/s. Hình 1: Vị trí các điểm trích mực nước và vận tốc Hình 2: Đường quá trình mực nước và vận tốc tại điểm P1 Hình 3. Đường quá trình mực nước và vận tốc tại điểm P2 Hình 4: Đường quá trình mực nước và vận tốc tại điểm P3 So sánh hai điểm P1, P2 cho thấy mực nước và vận tốc có sự thay đổi đáng kể. Trong một phạm vi, khoảng cách từ điểm P1 đến P2 là 610m. Mực nước tại P1 lớn hơn P2 là 0,35m, nhưng vận tốc thấp hơn 0,76m/s. Có sự chênh lệch này tại hai điểm vì khi lượng lũ từ trong sông đổ ra tại P1 bắt đầu vào khu vực co hẹp nước lũ dồn ra kết hợp sự dồn dâng lên đầu khu vực co hẹp làm cho mực nước cao hơn, lưu tốc nhỏ hơn P2. Điểm P2 tại vị trí đầu cửa, nên dòng chảy lũ thoát ra mạnh hơn do vậy lưu tốc lớn hơn P1. Với lưu tốc như vậy, tàu bè đi lại khi có lũ xảy ra sẽ rất nguy hiểm, khó đảm bảo sự an toàn. Mực nước đạt lớn nhất 1,12m không thể làm ngập công trình kè đầu cửa Tam Quan do cao trình kè +3,0m lớn hơn rất nhiều. Hình 5: Đường quá trình mực nước và vận tốc tại điểm P4 Điểm P3 là điểm đầu kè. Mực nước tại thời điểm đỉnh lũ là 0,77m, vận tốc đạt 0,094m/s. Điểm P4 là điểm phía Bắc cửa sông. Mực nước tại thời điểm đỉnh lũ là 0,77m, vận tốc đạt 0,57m/s. So sánh về mực nước giữa P3, P4 cho thấy 2 điểm này, mực nước tương đương nhau. Về lưu tốc có sự chênh lệch đáng kể, điểm P4 lớn hơn rất nhiều so với P3. Xảy ra điều này là vì dòng chảy lũ trong sông đi ra có sự thay đổi hướng lệch lên phía Bắc cửa, do vậy điểm P4 có lưu tốc lớn hơn và sẽ gây ảnh hưởng đến việc đi lại của tàu bè nhiều hơn khi qua lại vị trí này trong thời điểm có lũ xảy ra. Kỷ niệm 55 năm thành lập Đại học Thủy lợi 470 Hình 6: So sánh đường quá trình lưu tốc tại 4 điểm Hình 7: Đường quá trình lưu lượng tại 2 vị trí đầu cửa sông Qua kết quả mô phỏng Hình 7, cho thấy với kịch bản tính toán lũ thiết kế 5%, triều cường, lưu lượng lũ trong sông chỉ thoát được lớn nhất 704 m 3 /s qua mặt cắt MC1, do dòng triều quá lớn làm cản trở dòng chảy lũ sông. Chính vì vậy, tại thời điểm đỉnh lũ, nước lũ đã tràn lên khu vực phía tây cầu Trường Xuân Đông, Trường Xuân Tây và dọc theo sông do địa hình khu vực này thấp. Điểm ngập sâu nhất khoảng 2,4m gần đường 1A (Hình 8). Điều này phản ánh đúng hiện trạng địa hình tự nhiên của khu vực. Phía Tây, Tây Bắc của khu neo đậu có địa hình thấp hơn nhiều so với địa hình phía Đông. Do vậy trong toàn bộ quá trình lũ khu vực phía Đông (Tam Quan Bắc) không bị ngập. Hình 8: Phạm vi ngập lụt tại khu vực cửa Tam Quan 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết quả mô phỏng trận lũ thiết kế 5% tại cửa Tam Quan cho thấy khả năng thoát lũ lớn nhất của cửa Tam Quan với phương án hiện trạng là 700 m 3 /s. Dòng chảy lũ thiết kế qua cửa có lưu tốc khá mạnh, đặc biệt là phía đầu tuyến luồng, đạt 2,27m/s gây nguy hiểm cho tàu bè đi lại qua tuyến luồng này. Kết quả mô phỏng cũng cho thấy mực nước lũ không vượt quá cao trình đỉnh kè chắn sóng. Tuy nhiên phần cửa vào của luồng có dòng xoáy, dễ gây nguy hiểm cho tàu thuyền. Nghiên cứu cũng đã xây dựng bản đồ ngập lụt cho khu vực cửa Tam Quan với điểm ngập sâu nhất khoảng 2,4m gần đường 1A và khu vực phía Tây và Tây Bắc là vùng bị ngập sâu hơn so với khu vực doi cát ven biển thuộc xã Tam Quan Bắc. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. DHI, Manual’Mike 21 Flow Model FM. [2]. Quy hoạch chi tiết các khu neo đậu tránh trú bão đến năm 2010 và tầm nhìn đến năm 2020, Thủ tướng chính phủ duyệt tại Quyết định số 288/2005/QĐ-TTg ngày 08/11/2005. [3]. Trần Thanh Tùng, 2014, Báo cáo chuyên đề, Xác định tuyến luồng và khả năng thoát lũ qua cửa Tam Quan. Đại học Thủy lợi, Hà Nội. . niệm 55 năm thành lập Đại học Thủy lợi 468 NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THOÁT LŨ CHO KHU NEO ĐẬU TÀU THUYỀN TRÁNH TRÚ BÃO CỬA TAM QUAN, BÌNH ĐỊNH Trần Thanh Tùng 1 , Nguyễn Thành Luân 2. các khu neo đậu tránh trú bão cho tàu thuyền đến năm 2010 và tầm nhìn đến năm 2020 được Thủ tướng chính phủ phê duyệt năm 2005 [2]. Trong khoảng 15 năm gần đây luồng dẫn vào khu neo đậu tàu. chảy lũ tới cửa Tam Quan, bài báo trình bày các kết quả nghiên cứu chế độ thủy động lực cửa Tam Quan bằng mô hình MIKE 21FM và tính toán kiểm tra khả năng thoát lũ và phạm vi ngập lụt tại khu