ĐIỀU TRA NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG BỒI LẤP CỬA SÔNG NHẬT LỆ VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHỊNG CHỐNG A THƠNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Lập Dân Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Địa lý - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Các cá nhân tham gia thực đề tài: PGS.TSKH Nguyễn Văn Cư; TS.Nguyễn Lập Dân; PGS.TS Nguyễn Bá Quỳ; PGS.TS Nguyễn Văn Lai; TS Đỗ Xuân Sâm; TS Nguyễn Thị Thảo Hương; TS Hoa Mạnh Hùng; TS Vũ Ngọc Quang; TS Vũ Thu Lan; TS Lê Văn Cơng; NCS Đào Đình Châm; ThS Bùi Thị Mai; ThS Phan Thanh Hằng; KS Hồng Thái Bình; KS Lê Đức Hạnh; KS Nguyễn Quang Thành; ThS Nguyễn Thái Sơn; CNCĐ Nguyễn Văn Muôn; CN Nguyễn Quang Minh; PGS TS Phạm Thị Minh Châu; CN Nguyễn Hoài Thư Hương; CN Đào Minh Huệ; CN Nguyễn Thị Lan Hương; CN Lê Thị Thoa; CN Nguyễn Thị Huế; CN Trần Thị Ngọc Ánh; CN Nguyễn Thị Lịm; ThS Nguyễn Trung Đức; KS Lê Thị Hải Yến; KS Trần Thanh Tùng; ThS Doãn Hà Phong; CN Nguyễn Ngọc Thành; KTV Trần Thị Thuyết; KTV Nguyễn Minh Châu Mục tiêu đề tài: - Xác định trạng, nguyên nhân biến hình lịng dẫn bồi lấp cửa sơng Nhật Lệ - Đề xuất giải pháp khoa học kỹ thuật; xử lý, phịng chống xói lở, bồi tụ cửa sơng thơng luồng Nhật Lệ Phương pháp nghiên cứu đề tài: Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu truyền thống kết với phương pháp đại, là: - Phương pháp phân tích hệ thống kế thừa tài liệu có nhằm thống kê, phân tích đánh giá tác nhân gây xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sơng - Phương pháp khảo sát đo đạc ngồi trường theo tuyến, điểm đặc trưng nhằm bổ sung tài liệu kiểm tra kết nghiên cứu - Phương pháp viễn thám, đồ hệ thống tin địa lý (GIS) nhằm theo dõi, đánh giá trạng diễn biến xói lở - bồi tụ bờ biển, cửa sơng tồn dải - Phương pháp chun gia - Phương pháp mơ hình số trị thuỷ động Bố cục đề tài: Ngoài phần mở đầu kết luận, đề tài gồm có chương: - Chương 1: Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội ảnh hưởng chúng đến trình xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sơng Nhật Lệ - Chương 2: Hiện trạng xói lở - bồi tụ bờ biển, cửa sơng biến động lịng dẫn khu vực cửa sông Nhật Lệ lân cận - Chương 3: Phân tích, xác định nguyên nhân đề xuất giải pháp phịng chống xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sông Nhật Lệ B NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA ĐỀ TÀI MỞ ĐẦU Nghiên cứu xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sông hầu giới quan tâm Ở Việt Nam, xói lở bờ biển, cửa sông dạng thiên tai nặng nề xảy ba miền, diễn biến phức tạp, gây thiệt hại lớn người của; để lại hậu lâu dài kinh tế - xã hội môi trường sinh thái Đứng trước thiên tai xói lở, bồi tụ, Nhà nước số địa phương cho triển khai đề tài, dự án nhằm xác định nguyên nhân tìm biện pháp phịng chống hữu hiệu Các cơng trình nghiên cứu thu nhiều kết có giá trị mặt khoa học thực tiễn; góp phần khơng nhỏ vào việc chỉnh trị cửa sông, bờ biển, giảm nhẹ thiên tai xói lở - bồi tụ Song nhiều nguyên nhân khách quan chủ quan nên gắn kết vùng hạn chế, nhiều vấn đề quy luật diễn biến cửa sông, bờ biển, chế q trình bồi tụ, xói lở chưa giải thỏa đáng Cửa Nhật Lệ cửa sơng sơng Kiến Giang Sơng Kiến Giang có diện tích lưu vực 2.650km2, nằm vùng trũng dun hải Trung Bộ Địa hình lưu vực sơng Kiến Giang chủ yếu đồi núi thấp, độ cao bình quân lưu vực đạt 234m độ dốc đạt 20,1% Lưu vực có dạng hình trịn, tập hợp nhánh sông Kiến Giang Đại Giang Bề mặt lưu vực bị chia cắt mạnh nên mạng lưới sông suối phát triển với mật độ lưới sông 0,84 km/km2 Phần hạ lưu sông thuận lợi cho việc tập trung nước nên dễ bị úng ngập mùa mưa Trong năm gần đây, cửa sông bị bồi lấp doi cát phía Nam cửa sơng phát triển gây cản trở giao thơng, lũ gây xói lở phía bờ trái; uy hiếp cơng trình dân sinh kinh tế thành phố Đồng Hới Trước lý nêu trên, việc tiến hành đề tài: “Nghiên cứu trạng, xác định nguyên nhân đề xuất giải pháp phịng chống bồi lấp cửa sơng nhằm khai thơng luồng Nhật Lệ, Quảng Bình” mang tính xúc, có ý nghĩa khoa học thực tiễn to lớn Chương ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN XÓI LỞ BỜ BIỂN, BỒI LẤP CỬA SÔNG NHẬT LỆ Vị trí địa lý Cửa Nhật Lệ thuộc địa phận thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình, có toạ độ địa lý 17 29' vĩ độ Bắc 106038' kinh độ Đông Trước đổ biển, đoạn cửa sông Nhật Lệ từ Quán Hàu thành phố Đồng Hới, có hướng gần Á kinh tuyến đổ biển, cửa sơng có hướng Đơng Bắc, cịn đường bờ biển khu vực cửa sơng có hướng Tây Bắc - Đơng Nam Đặc điểm địa hình Địa hình khu vực nghiên cứu nhìn chung thấp dần từ Tây sang Đơng, chân sườn phía Đông dãy Trường Sơn tiếp giáp với biển Đông Đồi núi chiếm 85% diện tích tồn tỉnh bị chia cắt mạnh Đặc điểm phân bố trầm tích tầng mặt đại khu vực ven biển, cửa sông Nhật Lệ Trên sở điều tra khảo sát ngồi trường kết phân tích mẫu vật qua đợt khảo sát Viện Địa lý khu vực cửa sông Nhật Lệ cho thấy: Trầm tích đại tầng mặt khu vực nghiên cứu gồm có sạn, cát thơ - cát trung, cát trung, cát trung cát nhỏ, cát nhỏ, cát bột, bột, bột sét , phần lớn trầm tích đại tầng mặt khu vực bờ biển cửa sông Nhật Lệ có nguồn gốc biển, gió biển, sơng biển sơng Các trầm tích hạt thơ (sạn, cát thơ - cát trung, cát trung, cát trung - cát nhỏ) phân bố dải ven bờ dạng cồn, val cát độ sâu 6m, cịn trầm tích hạt mịn (cát nhỏ, cát bột, bột, bột sét ) phân bố lịng dẫn sơng đáy biển độ sâu 6m nước Trầm tích đại dải ven biển cửa sông Nhật Lệ phân bố diện hẹp, kéo dài phương với đường bờ biển Trầm tích cát trung, cát nhỏ, bột có chiếm từ 50 - 90%, trầm tích chuyển tiếp cát thô - cát trung, cát trung - cát nhỏ, cát - bột cấp hạt chiếm từ 30 - 40% Trầm tích tầng mặt đại đa phần có độ chọn lọc (S o) tốt, giá trị So đạt từ - 2, riêng trầm tích sét bột độ chọn lọc với giá trị S o đạt từ 2,7 - Trầm tích dải ven biển có đường kính trung bình (M d) thay đổi từ 0,1 - 1,1mm, có màu trắng, trắng xám, trắng nhạt vàng trắng Đối với trầm tích sơng, có lẫn thành phần hữu nên thường có màu xám xanh nâu xám, giá trị M d thay đổi từ 0,003 - 0,1mm Biến động hình thái địa hình vai trị trầm tích đại tầng mặt vùng ven biển, cửa sơng Nhật Lệ 4.1 Biến động hình thái địa hình vùng ven biển, cửa sơng Nhật Lệ Địa hình bờ biển, cửa sông Nhật Lệ chủ yếu dạng cồn, val, bãi có nguồn gốc biển, biển gió Đường bờ biển kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam, bờ biển chủ yếu thành tạo cồn, val cát kéo dài phương với đường bờ Trên sở so sánh phân tích hình thái địa hình, đường bờ, lịng dẫn đoạn cửa sông ven biển đồ qua năm nhận thấy đường bờ biển khu vực cửa sơng Nhật Lệ có diễn biến phức tạp Các q trình bồi - xói xảy mạnh, tượng xói lở thường xảy đoạn bờ phía Bắc cửa sơng giáp với đường giao thơng đạt tốc độ xói từ - 10m/năm Ngược lại, đoạn bờ phía Nam lại bồi với tốc độ bồi đạt khoảng 0,5 m/năm Trong thực tế, trình xói - bồi thường xảy bãi ven bờ biển biến động theo mùa nên đường bờ biển gọi bờ biển xói lở - tích tụ Trục lịng dẫn khu vực cửa sơng Nhật Lệ có xu hướng dịch chuyển phía Bắc, nói tượng dịch chuyển cửa sơng làm cho đoạn bờ phía Bắc cửa sơng bị xói lở mạnh khu vực phía Nam cửa xuất nhiều bar, doi cát chạy song song với đường bờ biển Vào mùa mưa lũ, lũ lớn xuất hiện, cửa sông mở rộng dòng chảy lũ kết hợp với dòng triều rút phá huỷ bar, doi cát chắn ngang cửa, trình bồi lấp cửa lại xảy sau kết thúc đợt lũ 4.2 Vai trò động lực trầm tích tầng mặt phát triển thành tạo địa hình vùng ven biển cửa sông Nhật Lệ Trên quan điểm đánh giá tổng hợp hệ thống vai trò động lực yếu tố thuỷ thạch động lực, chế độ thuỷ hải văn, địa hình, địa chất, đề tài có nhận định sau: - Khu bờ biển đại cửa sơng Nhật Lệ thuộc loại bờ biển mài mịn - tích tụ, sườn bờ ngầm có độ dốc lớn, đường bờ thường có vách xói lở sườn cồn, đụn cát, vai bờ cửa sơng phát triển dạng liman Vai trị động lực q trình gió, ngồi việc tác động kết hợp với sóng chúng cịn đóng vai trị vận chuyển, di chuyển vun cao dần val cát để tạo nên val bờ đụn cát có độ cao phổ biến từ 15m khu bờ biển - Khu vực nghiên cứu thường xuyên chịu ảnh hưởng gió mùa Đơng Bắc vào mùa đơng, gió mùa Tây Nam vào mùa hè hướng gió Đơng năm Phần lớn hướng sóng năm có điều kiện phát triển mạnh, tác động tới khu bờ biển cửa sông Đặc biệt vào ngày có dơng, bão vai trị sóng gió có tính phá huỷ bờ biển nghiêm trọng Đó nhân tố tạo áp lực sóng vỗ bờ dòng chảy ven bờ, nguyên nhân quan trọng đóng vai trị việc hình thành bờ biển mài mịn - tích tụ Kết trình thành tạo val, cồn, doi cát kéo dài dọc theo đường bờ biển lấp đầy đoạn bờ lõm khu vực cửa sông dải ven biển Nhật Lệ - Đối với nhân tố thuỷ văn khu vực, tuỳ theo thời gian cường độ mưa lũ lưu vực mà mức độ phá huỷ, biến động lòng dẫn cửa sơng bị thay đổi nhanh hay chậm Q trình biến động luồng lạch vùng cửa sông Nhật Lệ thường xảy tương đối nhanh Cho nên nói khu vực ven biển cửa sông khu vực nghiên cứu nhân tố sóng, dịng chảy gió đóng vai trị q trình phát triển bar ngầm, bãi bồi ven biển, cửa sơng - Hình thái địa hình đường bờ biển phần lớn có dạng vách, bậc đoạn bờ nhơ biển cịn dạng tích tụ val, doi đoạn bờ lõm Độ dốc sườn bờ ngầm cộng với mặt biển thoáng, chế độ thuỷ văn sông mạnh vào mùa lũ phản ánh vai trị động lực sóng biển khu bờ biển, cửa sông Nhật Lệ Tại đây, sóng dịng ven áp sát vào bờ để xâm thực, vận chuyển, xếp lại vật liệu dạng val, cồn, doi cát kéo dài dọc theo đường bờ biển, đặc trưng cho kiểu bờ biển mài mịn - san bằng, lấp đầy có kiểu cửa sơng thẳng (liman) - Vật liệu trầm tích tầng mặt đại khu vực nghiên cứu phần sơng mang tích tụ cửa sơng, cịn phần lớn q trình mài mịn, xâm thực bờ chỗ Đặc điểm địa chất kiến tạo Vùng cửa sông ven biển Nhật Lệ thành tạo chủ yếu trầm tích Đệ Tứ có nguồn gốc gió biển, biển, sơng biển sơng Thành phần lý trầm tích cồn, đụn cát ven biển bao gồm cát hạt mịn, hạt nhỏ màu xám trắng, xám vàng có nguồn gốc biển gió thành phần cấp hạt đồng nhất, cấp hạt 0,1 - 0,5mm chiếm ưu tuyệt đối, độ mài trịn chọn lọc tốt Trầm tích biển đại có cấp hạt từ mịn đến thơ: Cát hạt mịn, hạt trung chiếm phần lớn trầm tích bãi biển đại Cát hạt vừa đến thơ phân bố hạn hẹp đoạn bờ sát cửa sơng Trầm tích nguồn gốc sơng biển sơng thường phân bố đồng lòng dẫn khu vực đoạn lịng dẫn gần cửa sơng dạng địa hình đồng ven trũng sơng, bãi bồi, doi cát Cát hạt mịn chiếm phần lớn bãi, bột, bột sét phân bố khu vực luồng lạch lòng dẫn Theo kết nghiên cứu địa chất cho thấy, phạm vi khu vực nghiên cứu có thành tạo địa chất sau: 5.1 Địa tầng - Giới Paleozoi, gồm: Hệ Ocdovic thượng - Silua hạ, hệ tầng Long Đại; Hệ Silua thượng - Devon hạ, hệ tầng Đại Giang (S2-D1 đg) - Giới Kainozoi, gồm: Hệ Neogen: hệ tầng Đồng Hới (N đh); Hệ Đệ Tứ 5.2 Các đứt gãy kiến tạo Các hệ thống đứt gãy có ảnh hưởng đến động lực phát triển khu vực nghiên cứu hệ thống đứt gãy Tây Bắc - Đông Nam 5.3 Địa chất cơng trình Theo kết nghiên cứu cơng bố tác giả Cao Thị Lụa nnk cho thấy, khu vực nghiên cứu lớp đất từ xuống có đặc điểm sau: - Lớp 1: Đất lấp đất sét pha màu nâu đỏ, nâu vàng lẫn dăm sạn, cứng - Lớp 2: Cát hạt nhỏ - trung màu xám vàng, nâu vàng, ẩm - bão hoà nước, chặt vừa - Lớp 3: Đất cát pha màu xám tro, xám ghi, xám đen, trạng thái dẻo - chảy - Thấu kính 3a: Sét pha lẫn tàn tích thực vật màu xám tro, xám đen, trạng thái dẻo chảy - Lớp 4: Cát hạt trung bình màu xám trắng, xám ghi, xám đen, bão hoà nước, chặt vừa - Lớp 5: Đất dăm sạn lẫn sét pha màu nâu xám, cứng Đặc điểm khí hậu Nhìn chung, khí hậu Quảng Bình khắc nghiệt Điều thể qua chế độ nhiệt, ẩm tính chất chuyển tiếp khí hậu Mùa mưa trùng với mùa bão Tần suất bão nhiều vào tháng (37%) Bão thường xuất từ tháng kết thúc vào tháng 11 Bão kèm theo mưa lớn lãnh thổ lại hẹp ngang, độ dốc lớn nên thường gây lũ quét, lũ bùn đá ngập lụt, ảnh hưởng nhiều đến hoạt động sản xuất, đời sống đặc biệt gây xói lở bờ biển nghiêm trọng, bồi lấp cửa sông làm ảnh hưởng đến vấn đề giao thông thuỷ thoát lũ khu vực nghiên cứu Đặc điểm thuỷ văn khu vực nghiên cứu 7.1 Đặc điểm dịng chảy a Đặc điểm mạng lưới sơng suối lưu vực sơng Kiến Giang Dịng sơng Kiến Giang có chiều dài 96km với diện tích lưu vực 2.650km 2, có hướng chảy Tây Nam - Đơng Bắc phần thượng du chuyển hướng chảy Đông Nam - Tây Bắc chạy song song với đường bờ biển ngăn cách với biển dãy đụn cát cao phần hạ du, đổ biển qua cửa Nhật Lệ Mạng lưới sông suối lưu vực sông Kiến Giang gồm: Nhánh Đại Giang; sơng Kiến Giang cịn có phụ lưu cấp I có chiều dài lớn 10km diện tích lớn 100km Hải Trung, Cẩm Ly, Rào Lệ Kỳ b Tiềm nguồn nước lưu vực sông Kiến Giang Hàng năm, lưu vực sinh 5,29 tỷ m nước chảy vào mạng lưới sơng suối Nếu tính trung bình cho tồn diện tích lưu vực lớp dịng chảy 1.996mm, tương ứng với moduyn dòng chảy 63,3 l/s.km hệ số dòng chảy đạt cao α = 0,73 So với toàn lãnh thổ Việt Nam, khu vực có tiềm nguồn nước mặt vào loại phong phú Đặc điểm hải văn Các yếu tố hải văn bao gồm: thuỷ triều, sóng, dịng chảy biến đổi theo chu kỳ khác kết hợp với điều kiện địa hình khu vực tạo nên chế độ động lực đặc thù vùng ven biển cửa sông Nhật Lệ Đặc điểm kinh tế - xã hội ảnh hưởng chúng đến xói lở bờ biển bồi lấp cửa sơng Nhật Lệ Ngồi đặc điểm tự nhiên, trình phát triển, phân bố dân cư hoạt động kinh tế xây dựng sở hạ tầng lãnh thổ vùng nghiên cứu có ảnh hưởng định đến xu động lực phát triển tượng bồi - xói bờ biển, bồi lấp cửa sông Tác động người giữ vai trị quan trọng, thúc đẩy làm sâu sắc thêm thiệt hại cho người Có thể nói người góp phần trực tiếp gián tiếp vào trình xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sơng Nhật Lệ Chương HIỆN TRẠNG XÓI LỞ - BỒI TỤ BỜ BIỂN, CỬA SƠNG VÀ BIẾN ĐỘNG LỊNG DẪN VÙNG CỬA SÔNG NHẬT LỆ VÀ LÂN CẬN Ứng dụng phương pháp viễn thám nghiên cứu biến động lòng dẫn đường bờ biển, cửa sông Nhật Lệ Phương pháp viễn thám sử dụng đề tài giải đoán thông tin ảnh vệ tinh, đồ địa hình tài liệu khác có liên quan thời gian khác để phân tích tình hình diễn biến lịng dẫn cửa sơng biến động bờ biển, cửa sơng Nhật Lệ Tóm tắt quy trình xử lý thơng tin từ ảnh đồ địa hình theo sơ đồ tóm tắt hình với việc sử dụng phần mềm xử lý ảnh Hệ thơng tin địa lý (GIS) Từ kết phân tích, xử lý ảnh vệ tinh năm 1985, 1992, 1999 2006 cho thấy: - Đường bờ biển đoạn cửa sơng Nhật Lệ phía Nam tương đối ổn định, mức độ biến đổi đường bờ không đáng kể - Tại bờ trái phía sơng khu vực cửa sông Nhật Lệ, xảy tượng bồi lấp chủ yếu, tốc độ bồi lấp bờ trái cửa sông Nhật Lệ giai đoạn 1985 - 2006 trung bình hàng năm 0,75 m/năm Ngược lại, phía bờ phải, đường bờ biển giai đoạn 1985 1999 tương đối ổn định đến thời kỳ từ 1999 - 2006 đường bờ mũi Mỹ Cảnh bị xói mạnh với tốc độ trung bình khoảng - m/năm - Lịng dẫn đoạn sơng Nhật Lệ từ cửa sơng đến cầu Nhật Lệ có biến đổi tương đối rõ rệt Trong thời kỳ từ 1985 - 1992, lịng dẫn đoạn sơng có xu hướng dịch chuyển dần phía bờ phải, tốc độ dịch chuyển trung bình khoảng 2,5 m/năm Giai đoạn từ 1992 - 1999, lịng dẫn đoạn sơng dịch chuyển nhanh phía bờ trái, tốc độ dịch chuyển lịng dẫn trung bình khoảng 7,0 m/năm Giai đoạn từ 1999 - 2006, lịng dẫn đoạn sơng có dịch chuyển dần bờ trái không đáng kể Tuy nhiên, cửa sông Nhật Lệ xuất nhiều bãi chắn, cao triều rút bị ngập triều lên Các bãi ngầm trước cửa sơng có xu phát triển kéo dài từ bờ phải chạy lấn dần phía bờ trái làm cho trục lịng dẫn sơng chạy lệch áp sát bờ trái gây xói lở mạnh bờ biển từ khách sạn Phong Nha đến khách sạn Hoa Hồng Lịng dẫn sơng Kiến Giang đoạn từ cầu Nhật Lệ đến cầu Quán Hàu tương đối ổn định qua thời kỳ nghiên cứu Hiện trạng xói lở-bồi tụ bờ biển, bờ sơng biến dạng lòng dẫn khu vực nghiên cứu 2.1 Hiện trạng xói lở - bồi tụ bờ biển Quảng Bình dài khoảng 116km, có khoảng 32 đoạn bờ bị xói lở, với tốc độ chiều dài đoạn có khác nhau: Bố Trạch: 10 đoạn bị xói lở; Quảng Trạch: đoạn bị xói lở; Quảng Ninh: đoạn bị xói lở; Lệ Thuỷ: đoạn bị xói lở; Thành phố Đồng Hới: đoạn bị xói lở 2.2 Hiện trạng sạt lở bờ sông Kiến Giang - sông Nhật Lệ Qua kết nghiên cứu cho thấy: Xói lở sông Đại Giang diễn mạnh mẽ liên tục Chiều dài đoạn bị xói lở xảy tương đối lớn, xuất xã Hiền Ninh dài khoảng 4.500m, đoạn sông thuộc xã Xuân Ninh dài khoảng 3.500m Hàng chục hộ dân phải di dời nơi khác nhiều hộ dân nằm khu vực có nguy sạt lở mạnh - Bờ sơng Kiến Giang xói lở xảy tương đối mạnh đoạn sông thuộc địa bàn xã Duy Ninh, Hiền Ninh huyện Quảng Ninh phía thượng nguồn sơng thuộc huyện Lệ Thuỷ xã: Mỹ Thuỷ, Xuân Thuỷ, Lộc Thuỷ, An Thuỷ Tổng chiều dài sạt lở lên đến 10.000m - Trên sơng Nhật Lệ, tình hình sạt lở bờ diễn mạnh năm gần hai bên bờ sông, từ năm 2004 đến sạt lở gây thiệt hại nặng nề đất đai, nhà cửa sở hạ tầng 2.3 Biến động địa hình đáy trục lịng dẫn vùng ven biển, cửa sơng Nhật Lệ qua đợt khảo sát đo đạc thực tế Qua đợt khảo sát cho thấy: Vào mùa mưa lũ, địa hình đáy biển phía trái cửa sơng bị xói mạnh, phía bên phải bồi đáng kể tạo thành bãi thấp nằm song song với đường bờ Ngược lại vào mùa khơ, đáy biển phía trái cửa sông bồi tụ nhẹ tạo thành bãi cát cao thấp nằm sát bờ vài luống cát nằm song song với đường bờ biển Phía phải cửa sơng có tượng xói yếu dịng cát dọc bờ vận chuyển lên phía Bắc, nhìn chung địa hình đáy khu vực biến động không nhiều - Vùng ven biển hai bên cửa sông, vào mùa lũ xuất số bar cát ngầm nằm khu vực gần bờ khu vực ngang trước cửa sơng lệch phía trái luồng Vào mùa khơ, bar cát có xu chuyển dần vào luồng phía trước khu vực cửa sông xuất thêm dải cát ngầm nằm rải rác bên phải luồng - Địa hình đáy luồng vùng cửa sơng Nhật Lệ xảy tượng bồi lấp mạnh mẽ vào mùa mưa, trùng với thời kỳ hoạt động gió mùa Tây Nam Trong mùa mưa lũ xảy tượng bồi, xói xen kẽ song thiên xói Ngược lại, đoạn lịng dẫn từ cửa sơng cầu Nhật Lệ bị xói đáy mạnh vào mùa mưa lũ bồi nhẹ vào mùa khơ - Trục lịng dẫn có dịch chuyển phức tạp lúc chuyển sang trái, lúc sang phải, nhận thấy trục lòng dẫn biến động theo mùa Vào mùa mưa lũ, trục lịng dẫn dịch chuyển phía phải luồng, vào mùa khơ trục lịng dẫn có xu hướng dịch dần phía bờ trái Biên độ dịch chuyển lớn đạt 400m Tốc độ dịch chuyển lớn phía ngồi cửa sơng, có nơi đạt đến 260m/năm, ngưỡng cửa sơng tốc độ có giảm Càng vào sâu sơng, trục lịng dẫn có xu ổn định Chương PHÂN TÍCH, XÁC ĐỊNH NGUYÊN NHÂN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP PHỊNG CHỐNG XĨI LỞ BỜ BIỂN BỒI LẤP CỬA SƠNG NHẬT LỆ Những nhận định nguyên nhân xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sông Nhật Lệ Nguyên nhân xảy xói lở - bồi tụ tổng hoà yếu tố tác động liên quan đến tiến hố tự nhiên dải ven biển cửa sơng tác động người với ba nhóm nguyên nhân: Ngoại sinh, nội sinh nhân sinh, tổ hợp nguyên nhân - Nguyên nhân nội sinh: Là tác động hoạt động tân kiến tạo chuyển động đại gây nên chuyển động nâng, hạ, tách dãn, trượt lớp mảng đất đá dẫn tới xói lở bồi tụ khu bờ - Nguyên nhân ngoại sinh: Là địa hình - địa mạo, gió, sóng (sóng bão, sóng gió), bão, biến đổi mực nước (mực nước dâng tồn cầu, mực nước dâng bão gió mùa, mực triều), dịng chảy (dịng triều, dịng gió, dịng sơng dịng sóng) - Ngun nhân nhân sinh: Là hoạt động kinh tế - xã hội xây dựng cơng trình ven biển đa dạng, phần lớn có tác động thúc đẩy mức độ khác q trình xói lở bờ biển, bờ sơng bồi lấp cửa sông Nhật Lệ Nguyên nhân trực tiếp gây xói lở - bồi tụ bờ biển bồi lấp cửa sơng Nhật Lệ 2.1 Sóng dịng chảy - Sóng: Khu vực nghiên cứu có hướng sóng chủ yếu gây tác động trực tiếp lên bờ biển cửa sông Nhật Lệ Bắc (B), Đông Bắc (ĐB), Đông (Đ) Đông Nam (ĐN) Do bar, đảo che chắn nên sóng nước nồng có độ cao lớn Vào mùa đơng, sóng ngồi khơi có hướng B vào gần bờ chuyển thành hướng ĐB, nên hướng sóng ĐB chiếm tần suất lớn Do khu vực nghiên cứu có hướng đường bờ NĐN - BTB nên sóng ĐB tác động trực tiếp có hướng gần vng góc với đường bờ nên chúng có sức phá huỷ lớn bờ biển, cửa sơng Nhật Lệ - Dịng chảy sóng: Qua kết tính tốn đề tài cho hướng sóng đặc trưng ĐB, ĐN khu vực nghiên cứu cho thấy: Trong mùa đơng, dịng chảy sóng ven bờ có tốc độ lớn đạt từ 1,1 - 1,4 m/s có hướng Tây Bắc - Đơng Nam Vào mùa hè, dịng chảy sóng ven bờ có tốc độ lớn đạt từ 0,8 - 0,9 m/s có hướng Đơng Nam - Tây Bắc Nói chung, tốc độ dịng chảy giảm dần từ phía ngồi biển vào ven bờ, hướng dịng chảy sóng ổn định dọc bờ theo hướng sóng tác dụng Dịng chảy sóng ven bờ gió mùa Đơng Bắc lớn gió mùa Tây Nam nên khu vực ven biển Nhật Lệ vào mùa đông mức độ biến động đường bờ địa hình đáy mạnh mùa hè nhiều - Dòng chảy thuỷ triều: Thuỷ triều dòng triều tác động gián tiếp đường bờ thơng qua cộng hưởng với dịng sóng dịng chảy sơng Tuy nhiên, xảy cộng hưởng yếu tố bất lợi triều cường, sóng lớn gió mùa Đơng Bắc, tác động xói lở, biến động lòng dẫn lớn Dao động mực nước trung bình cửa sơng Nhật Lệ 1,6 - 1,8m vào thời kỳ triều cường, 0,5 - 0,6m vào thời kỳ triều Trong sơng biến trình mực nước mùa lũ mực nước cực đại lên đến 2m - Dòng chảy tổng hợp: Dòng chảy tổng hợp khu vực cửa sông Nhật Lệ chủ yếu tương tác dòng triều dịng chảy sơng Trong mùa lũ, dịng chảy sơng ngịi tăng lên nhanh, tỷ lệ thời gian chảy ngược chảy xi giảm mạnh biến hồn tồn có dòng lũ lớn, dòng chảy tổng hợp dòng chảy lũ định Ngược lại, mùa cạn dòng chảy sơng ngịi giảm thấp dịng chảy tổng hợp khu vực cửa sơng lại dịng sóng dịng triều định - Vận chuyển bùn cát: Ở khu vực ven biển cửa sơng Nhật Lệ, ngồi dịng bùn cát sơng đưa cịn tồn hai loại dịng bùn cát khác là: dịng vận chuyển bùn cát dọc bờ dịng vận chuyển bùn cát vng góc với bờ (dịng bùn cát ngang) Ở vùng biển cửa sông Nhật Lệ chế độ vận chuyển bùn cát tn theo quy luật hồn lưu dịng chảy sóng Ở vùng cửa sơng từ ngưỡng cửa sơng đến Quán Hàu, ngã ba Kiến Giang Đại Giang đến đập Mỹ Trung hai mùa xảy tượng xói, bồi xen kẽ Vận chuyển bùn cát đoạn sông từ ngưỡng cửa sông đến cầu Nhật Lệ dòng triều định mùa kiệt dòng chảy triều cộng với lũ định mùa lũ Đoạn từ cầu Nhật Lệ đến cầu Quán Hàu dòng sa bồi dòng triều chi phối mạnh mùa kiệt dòng chảy lũ với triều mùa lũ Đoạn từ cầu Quán Hàu lên đến ngã ba Kiến Giang Đại Giang đập Mỹ Trung dòng triều dòng chảy mùa kiệt định mùa kiệt dòng chảy lũ định mùa lũ 2.2 Đánh giá ảnh hưởng đập Mỹ Trung cầu Nhật Lệ đến trình xói lở, bồi tụ cửa sơng Nhật Lệ mơ hình HEC - RAS Đề tài sử dụng mơ hình tốn thuỷ văn HEC-RAS (HEC-River Analysis System) Hiệp hội kỹ sư quân Hoa Kỳ để đánh giá ảnh hưởng đập Mỹ Trung cầu Nhật Lệ đến q trình xói lở, bồi tụ cửa sơng Nhật Lệ - Đánh giá ảnh hưởng đập Mỹ Trung đến diễn biến bồi - xói: Kết cho thấy khơng có đập Mỹ Trung, lượng nước sông Kiến Giang đổ vào sông Nhật Lệ khoảng 40%, sông Long Đại 60% Vào mùa lũ, lượng nước dễ dàng chảy từ thượng nguồn chảy qua sông Kiến Giang sông Long Đại nhập vào sông Nhật Lệ đổ biển Do địa hình phía đập Mỹ Trung thấp rộng, bề rộng lịng sơng hẹp lưu lượng giảm dần vận tốc tăng dần nên vào mùa lũ thường bị ngập úng với diện tích khoảng 90km2 Nhìn chung, sơng Nhật Lệ có chênh lệch vận tốc dịng chảy có đập, tốc độ dòng chảy lũ giảm từ 0,10 - 0,35 m/s tuỳ theo mặt cắt Như vậy, đập Mỹ Trung làm giảm mức độ xói đáy ngưỡng cửa sông Song mức độ ảnh hưởng không lớn - Đánh giá ảnh hưởng cầu Nhật Lệ đến diễn biến bồi - xói: Qua điều tra khảo sát tính tốn cho thấy, tồn mặt cắt ngang cầu Nhật Lệ lịng độ xói sâu mố cầu đạt từ 3,8 - 4,67m lớn nhiều so với độ xói vị trí hai bên lòng dẫn khu vực gần bờ sơng Kết tính tốn đề tài phù hợp với kết tính TEDI Ngun nhân mức độ xói lịng có độ sâu vận tốc dòng nước lớn so với hai bên cầu Theo kết tính tốn cho thấy, pha triều dâng pha triều rút có cầu Nhật Lệ lưu lượng vận tốc dịng nước có thay đổi không lớn Đề xuất giải pháp phịng chống xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sơng Nhật Lệ Giải pháp KHCN phịng chống xói lở bờ biển bao gồm nhóm giải pháp chính: phi cơng trình cơng trình - Các giải pháp phi cơng trình: Trước hết tuyên truyền, giáo dục, nâng cao nhận thức cho người dân tai biến thiên tai nguyên nhân (trong có tác nhân người) gây xói lở, bồi tụ để họ có ý thức thực nghiêm chỉnh luật: Luật bảo vệ Môi trường, Luật bảo vệ phát triển rừng, Luật Tài nguyên nước Xuất phát từ đặc điểm, nguyên nhân xu diễn biến xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sơng giải pháp phi cơng trình cho khu vực nghiên cứu, bao gồm: + Tổ chức theo dõi diễn biến xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sông quy mô, cường độ, hướng dịch chuyển theo định kỳ không theo định kỳ với tình bão, lũ xảy Xây dựng sở liệu kiểm sốt xói lở, theo địa bàn huyện, tỉnh + Thông tin cảnh báo, dự báo phải thông báo kịp thời đến người dân phát lệnh cấp báo trường hợp khẩn cấp thông qua hệ thống thông tin quản lý kiểm sốt xói lở kết mạng quan quản lý, quan nghiên cứu khoa học cộng đồng dân cư + Điều chỉnh quy hoạch phát triển trước hết điều chỉnh quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội theo huyện, theo vùng lãnh thổ Cần khoanh vi vùng có nguy xói lở với cấp khác nhau: mạnh, trung bình, yếu nhằm bố trí hợp lý tụ điểm dân cư, cơng trình dân sinh, kinh tế Tổ chức di dời dân cư khỏi khu vực nguy hiểm hình thức di dời vĩnh viễn theo kế hoạch quy hoạch; di dời tạm thời có cảnh báo di dời khẩn cấp có cấp báo - Các giải pháp cơng trình: Khu vực ven biển cửa sông Nhật Lệ vùng có chế độ thuỷ hải văn phức tạp, cơng trình bảo vệ khó đạt hiệu gia cố trực tiếp mái bờ, cho dù cơng trình có kiên cố đến đâu Bãi biển bị cân tải cát, ngày bị xâm thực bị hạ thấp cao trình mặt bãi, làm cho cơng trình gia cố bờ bị sập xuống, đẩy đường bờ lùi dần vào lục địa gây tượng biển lấn Trong trường hợp này, cần dùng giải pháp chống xâm thực bãi biển, kết hợp gia cố bờ cơng trình chống xâm thực bãi Để chống xói lở bờ, bãi biển người ta thường sử dụng giải pháp sau: + Trồng rừng ngập mặn chống sóng, giữ cát phía ngồi bãi biển + Ni bãi nhân tạo cách đưa cát từ nơi khác (từ bãi bồi cửa sơng từ phía ngồi đới sóng vỡ độ sâu 10m) đến bồi đắp vào vùng bãi bị xói + Đê chắn sóng từ ngồi bờ song song với đường bờ dạng đê nhô đê ngầm + Hệ thống mỏ hàn ngăn dòng bùn cát dọc bờ + Hệ thống mỏ hàn hình chữ T nhằm ngăn dịng bùn cát dọc bờ giảm sóng dịng bùn cát từ bờ đưa phía biển sâu (cơng trình tổng hợp) Đối với khu vực ven biển cửa sông Nhật Lệ lân cận, bờ biển hở, áp lực sóng lớn, dịng chảy tiêu lớn nên đề tài kiến nghị nên sử dụng cơng trình tổng hợp hệ thống mỏ hàn hình chữ T cơng trình mỏ hàn kết hợp với đê chắn sóng phía ngồi cách bờ từ 150 - 180m * Giải pháp cơng trình chống bồi lấp cửa sơng: Sử dụng kè hướng dòng, tập trung dòng chảy phía ngồi cửa sơng kè áp mái phía cửa sơng nhằm mục đích: Tập trung dịng chảy, tăng khả tự xói đáy, ổn định bờ luồng, lịng dẫn cửa sơng; Thốt lũ tốt, khơng gây ngập lụt vùng cửa sông, đẩy bùn cát xa cửa sơng - Giải pháp cơng trình chống xói lở bờ biển bồi lấp cửa sông Nhật Lệ + Phương án chống xói lở bờ biển khu vực cửa sông Nhật Lệ: Đề tài kiến nghị nên sử dụng giải pháp cơng trình tổng hợp hệ thống mỏ hàn hình chữ T + Phương án chống bồi lấp cửa sông Nhật Lệ: Để chống bồi lấp khu vực cửa Nhật Lệ, đề tài đề nghị sử dụng giải pháp xây dựng đập hướng dòng chắn cát, giảm sóng K1 K2 bờ Bắc bờ Nam cửa sơng kéo dài phía biển đến cao trình -3m Theo tính tốn sơ đặc trưng thuỷ thạch động lực địa hình đáy khu vực, thiết kế cơng trình K1, K2 song song với nhau, cách khoảng 400m, hợp với đường bờ (N - B) góc 600, có chiều dài kết cấu tương tự Xây dựng sở liệu xói lở - bồi tụ khu vực ven biển cửa sông Nhật Lệ - Quản lý tai biến xói lở - bồi tụ khu vực ven biển cửa sông Nhật Lệ công nghệ hệ thông tin địa lý - Xây dựng sở liệu xói lở - bồi tụ khu vực ven biển cửa sông Nhật Lệ, bao gồm thành lập sở liệu GIS; Ứng dụng chương trình AutoCAD, Micro Station, PC Arc/Info, ArcView, MapInfo số chương trình tiện ích khác; Xây dựng sở liệu xói lở - bồi tụ vùng ven biển cửa sông Nhật Lệ phục vụ công tác nghiên cứu trạng, xác định nguyên nhân đề xuất giải pháp phòng chống bồi lấp cửa sông KẾT LUẬN Nghiên cứu quy luật bồi tụ - xói lở bờ biển, cửa sơng dự báo phát triển đường bờ đới ven biển cửa sơng Nhật Lệ có ý nghĩa khoa học, thực tiễn lớn Kết nghiên cứu đề tài năm 2005 - 2007 làm sáng tỏ đặc điểm, trạng xói lở - bồi tụ, nguyên nhân bồi - xói bờ biển, bồi lấp cửa sông Nhật Lệ, nơi chịu tác động nhân tố nội ngoại sinh với tác động thường xuyên hoạt động người Cấu trúc địa chất, địa hình đặc trưng thạch học loại đất đá khu vực bờ biển, cửa sông Nhật Lệ yếu tố định phạm vi phân bố hoạt động bồi - xói bờ biển, cửa sơng Các nhóm trầm tích trẻ, bở rời trước tác động sóng dịng chảy thường gây biến động luồng lạch, lòng dẫn khu vực cửa sơng Hình thái đường bờ biển, cửa sơng phân chia đới ven biển Quảng Bình thành cung đoạn bờ độc lập có chế độ thuỷ - thạch động lực đặc điểm bồi - xói khác Ngoài ra, đề tài làm rõ điều kiện tự nhiên khác khu vực nghiên cứu như: Khí hậu - khí tượng, thuỷ văn, hải văn, hoạt động kinh tế – xã hội ảnh hưởng chúng đến xói lở bờ biển bờ sơng, bồi lấp cửa sơng Nhật Lệ Hoạt động bồi tụ, xói lở bờ biển, cửa sông đới ven biển Quảng Bình nói chung khu vực cửa sơng Nhật Lệ nói riêng xảy mức độ trung bình Hoạt động xói lở chiếm ưu vào mùa gió mùa Đơng Bắc, cịn hoạt động bồi tụ xảy vào mùa hè (gió mùa Tây Nam) Nguyên nhân xói lở - bồi tụ bờ biển, cửa sông Nhật Lệ tổng hoà yếu tố tác động liên quan đến tiến hoá tự nhiên dải ven biển cửa sông tác động người Ở đoạn bờ cụ thể, với cấu trúc địa chất thành phần đất xác định tượng xói lở hay bồi tụ xảy nhóm nguyên nhân: Ngoại sinh, nội sinh nhân sinh tổ hợp nhóm nguyên nhân Hệ thống sơng khu vực nghiên cứu có tổng lượng bùn cát tải khu vực cửa sông không lớn so với lượng bùn cát từ biển mang vào, chế độ dòng chảy chênh lệch mùa lũ mùa kiệt năm Thời gian hoạt động mạnh sóng B, ĐB thường trùng với mùa mưa lũ khu vực nên hoạt động dòng chảy sơng chi phối hoạt động bồi - xói biến động lịng dẫn khơng vùng cửa sơng mà cịn khu bờ biển lân cận gây xói lở bờ bồi đáy Đề tài xem xét đánh giá ảnh hưởng đập Mỹ Trung cầu Nhật Lệ đến trình bồi - xói vùng cửa sơng Nhật Lệ mơ hình HEC - RAS theo kịch có đập khơng có đập, có cầu khơng có cầu hai mùa lũ, kiệt Kết tính tốn cho thấy, đập Mỹ Trung làm cho tốc độ dòng chảy lũ sông Nhật Lệ giảm từ 0,10 0,35 m/s tuỳ theo mặt cắt Đập Mỹ Trung làm giảm tốc độ xói đáy ngưỡng cửa sơng mùa lũ tăng tốc độ bồi vào mùa kiệt Mức độ ảnh hưởng không lớn Cầu Nhật Lệ gây tượng dềnh mực nước phía trước mố cầu xói sâu phía sau chân mố tạo q trình xói sâu cục lan truyền xói sâu xuống hạ du cầu Trong tương lai, ảnh hưởng dâng lên mực nước biển phát triển kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu, q trình xói lở bờ biển, cửa sông xảy với xu mạnh so với Kết tính tốn cân bùn cát cửa sơng cho thấy cửa Nhật Lệ phát triển theo chế lấp cửa kiểu liman Phần lớn bãi bồi cửa sông cửa Nhật Lệ có xu bồi tụ, song tốc độ phát triển không lớn bị biến động theo mùa Đây nguyên nhân phát triển bào mịn san tích tụ q trình động lực sơng - biển vùng ven biển cửa sông Nhật Lệ Việc nắn chỉnh hướng dịng chảy sơng biển giảm bớt lượng bùn cát từ biển mang vào gây bồi lấp cửa sơng với việc ngăn chặn xói lở bờ biển, cửa sơng việc làm cấp bách, có ý nghĩa thực tiễn lớn vùng cửa sông Nhật Lệ 7 Xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sơng thiên tai nguy hiểm Nó khơng gây thiệt hại sinh mạng, tiền của, đất đai, tài sản mà cịn tác động mạnh đến mơi trường sinh thái, ảnh hưởng đến dân sinh - kinh tế, đe dọa phát triển bền vững vùng ven biển cửa sông Nhật Lệ lân cận Đề tài đề xuất giải pháp cơng trình nhằm chống xói lở bờ biển thuộc phường Hải Thành, xã Quang Phú, xã Bảo Ninh bồi lấp cửa sông Nhật Lệ sở tài liệu trước công bố, đặc biệt kết điều tra nghiên cứu, đánh giá trạng, xác định nguyên nhân xói lở bờ biển bồi lấp cửa sông đề tài thực Phương án khả thi đề xuất xây dựng đập hướng dòng, chắn cát chống bồi lấp cửa sơng kết hợp với cơng trình kè chữ T giảm sóng, ngăn cát chống xói lở bờ biển phía Bắc (3 kè chữ T) phía Nam (2 kè chữ T) cửa sông Nhật Lệ Tổng thuật: Nguyễn Đăng Tuấn