BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Thuỷ lợi TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐẶNG ĐÌNH ĐOAN Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Vũ Minh Cát TS Phạm Quang Sơn Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Thọ Sáo Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Đại học Quốc gia Hà Nội Phản biện 2:PGS.TS Đinh Văn Mạnh Viện Cơ học Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI KHU VỰC CỬA SƠNG THU BỒN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG BẤT LỢI PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI Chuyên ngành: Chỉnh trị sông bờ biển Mã số: 62 44 94 01 Phản biện 3:PGS.TS TRần Văn Sung Trường Đại học Xây dựng Hà Nội Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp trường tại: Trường Đại học Thủy lợi Vào hồi……… giờ………ngày…… Tháng ……năm 2014 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - Năm 2014 Có thể tìm hiểu luận án thư viện:……………………………… Mở đầu Cửa sông Thu Bồn cửa sông quan trọng không Quảng Nam, mà cửa ngõ từ phía biển cho hoạt động kinh tế xã hội miền Trung Vùng cửa sông hàng ngày diễn nhiều hoạt động kinh tế xã hội vận tải thủy, đánh bắt nuôi trồng thủy sản, sản xuất nơng nghiệp, xây dựng cơng trình sở hạ tầng cho dân sinh, du lịch, dịch vụ v.v… Tuy nhiên, năm gần vùng cửa sông nghiên cứu dải ven biển lân cận cửa sơng có nhiều diễn biến phức tạp Đó tượng xói, bồi lấp cửa dịch chuyển cửa sơng xói bồi đường bờ biển, bãi biển ven bờ phía biển xói bờ sơng phía Thêm vào đó, đảo hình thành tồn lâu phía cửa sơng, có tượng xói di chuyển chậm chạp phía cửa Tất tượng cản trở lớn cho hoạt động kinh tế xã hội, đặc biệt thời kỳ triều thấp Cửa sông nối trực tiếp với biển, nơi chịu tác động tổng hợp yếu tố thủy thạch động lực sông - biển hoạt động kinh tế xã hội người nguyên nhân gây diễn biến phức tạp vùng cửa sông Việc đánh giá thực trạng bồi xói, xác lập qui luật diễn biến lượng hóa mức độ ảnh hưởng yếu tố giúp đề xuất giải pháp hợp lý nhằm ổn định vùng cửa sông, kiểm soát giảm thiểu tác động bất lợi phục vụ phát triển kinh tế xã hội bền vững Xuất phát từ lý trên, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu diễn biến hình thái khu vực cửa sông Thu Bồn đề xuất giải pháp giảm thiểu tác động bất lợi phục vụ phát triển kinh tế xã hội” để nghiên cứu Mục tiêu luận án - Nghiên cứu tương tác yếu tố thủy thạch động lực, làm sáng tỏ nguyên nhân lượng hóa mức độ ảnh hưởng gây diễn biến hình thái khu vực cửa sơng Thu Bồn - Đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tác động bất lợi đến trình diễn biến hình thái khu vực cửa sông phục vụ phát triển kinh tế xã hội khu vực Nội dung luận án - Thu thập, khảo sát bổ sung, chỉnh lý tư liệu, số liệu phục vụ nội dung nghiên cứu - Phân tích, đánh giá yếu tố ảnh hưởng tới diễn biến hình thái vùng cửa sơng Thu Bồn - Ứng dụng phương pháp viễn thám, GIS mơ hình tốn để xác định quy luật diễn biến phát triển vùng cửa sông Thu Bồn - Đề xuất giải pháp khoa học công nghệ có tính định hướng nhằm ổn định vùng cửa sông Thu Bồn phục vụ phát triển kinh tế, xã hội bảo vệ môi trường Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án Đối tượng nghiên cứu luận án bao gồm trình thủy động lực, vận chuyển bùn cát, q trình xói lở, bồi tụ bờ sông, bờ biển, cửa sông, biến động địa hình đáy vùng phía cửa sơng đáy biển ven bờ trước cửa sông tổ hợp nghiên cứu khác Phạm vi không gian nghiên cứu luận án giới hạn sau: - Phía sơng: Từ Giao Thủy điểm hợp lưu sông Thu Bồn sông Quảng Huế đến cửa sơng - Phía ngồi biển: Nằm giới hạn độ sâu đến 10m nước gồm cửa sông đáy biển ven bờ đường bờ biển mở rộng 20 km từ cửa sơng phía bắc nam Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp (i) phân tích thống kê từ tài liệu lịch sử, tài liệu quan trắc, (ii) viễn thám, GIS phương pháp mô hình tốn sử dụng để đánh giá mơ định lượng diễn biến hình thái khu vực nghiên cứu Cấu trúc luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận kiến nghị, luận án cấu trúc thành chương sau: Chương 1: Tổng quan nghiên cứu diễn biến cửa sông vùng ảnh hưởng triều Chương 2: Đặc điểm tự nhiên, trạng, nguyên nhân nhân tố ảnh hưởng đến diễn biến hình thái vùng cửa sơng Thu Bồn Chương 3: Nghiên cứu diễn biến vùng cửa sông Thu Bồn phương pháp viễn thám, GIS mơ hình tốn Chương 4: Đề xuất định hướng giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ xói lở, bồi tụ vùng cửa sơng, ven biển Những đóng góp luận án 1) Luận án phân tích, đánh giá yếu tố tác động, làm sáng tỏ nguyên nhân chế gây diễn biến hình thái vùng cửa sơng Thu Bồn 2) Luận án xác lập xu diễn biến đường bờ biển, cửa sông cách định lượng chi tiết cho tiểu vùng theo chiều dọc bờ ngang bờ phục vụ xây dựng định hướng quy hoạch chỉnh trị 3) Bước đầu đề xuất “hành lang lũ” cho vùng phía cửa sơng làm sở cho việc đề xuất giải pháp định hướng phịng chống xói lở, bồi tụ, ổn định bờ sơng cửa sơng, tăng khả lũ thơng luồng vào cảng phía sơng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN CỬA SÔNG ẢNH HƯỞNG TRIỀU 1.1 Tình hình nghiên cứu cửa sơng giới Các nghiên cứu vùng cửa sông ven biển quan tâm từ kỷ XIX, phát triển mạnh từ năm thập kỷ 30 đến thập kỷ 60 kỷ thứ XX nước Âu Mỹ với nghiên cứu nhà khoa học Du Boys (Pháp) chuyển động bùn cát, Barrede Saint – Venant dịng khơng ổn định; L Fargue hình thái đoạn sơng uốn khúc Các nhà khoa học Liên Xô Lotchin V.M, Bernadski N.M, Gontrarop V.N có cơng trình vận chuyển bùn cát; Antunin S.T, Grisanin K.B, Kariukin S.N có nghiên cứu chỉnh trị sơng Các cơng trình nghiên cứu theo hướng thủy động lực vùng cửa sông ven biển mối tương tác sơng - biển, có xét đến tác động người điển hình cơng trình N.Ya Danilevxki, I.V Xamoilov, T Elliot, A Volker Nghiên cứu động lực vận chuyển bùn cát, bồi tụ, xói lở vùng cửa sơng ven biển tác giả Bijker E.W, Engelund F E Hansen, MeyerPeter E R Muller, Van Rijn L C, Yang C T … Các nghiên cứu sử dụng công cụ viễn thám GIS để đánh giá xói lở, bồi tụ, thay đổi đường bờ, xác định vùng ngập nước bão, nước dâng giúp cho nhà quản lý hoạch định kế hoạch sử dụng đất đai phát triển kinh tế cho dân cư ven bờ biển Những năm gần nhiều mô hình số trị thủy thạch động lực, vận chuyển bùn cát diễn biến hình thái phát triển Ban đầu mơ hình chiều MIKE11, HEC-RAS để mơ q trình mang tính bình qn hóa mặt cắt Khi nhu cầu tính tốn phân bố theo không gian yếu tố thủy thạch động lực khơng theo chiều dịng chảy, mà cịn cần độ sâu mơ hình 2D, 3D đời chẳng hạn mô hình DELFT3D (Hà Lan), MECCA (Mỹ), Đây xem bước tiến dài khoa học công nghệ việc mô xây dựng tranh đầy đủ biến đổi thủy động lực, hình thái lịng dẫn, bờ bãi sơng biển dự báo biến đổi hạn vừa dài Nhiều nghiên cứu ứng dụng cho việc lập dự án xây dựng cầu, cống, cơng trình chỉnh trị sơng, tính xói phổ biến hay xói cục 26 số 58 cửa sông Mỹ xây dựng hệ thống kè hướng dòng, ngăn cát chống sa bồi luồng vào cửa sơng xói lở bên bờ liền kề cửa sông Ở Nhật Bản, 72 số 139 cửa sông có luồng tàu xây dựng đê chắn cát hay cửa sông Dunai, người ta xây dựng đê chắn cát song song phía luồng, kéo dài bar chắn cửa đến độ sâu 6,5m, cắt đoạn sơng q cong nạo vét trì độ sâu luồng chống bồi lấp luồng tàu vào cảng cửa sơng v.v Tóm lại, đạt tiến vượt bậc nghiên cứu vùng cửa sông, nhà khoa học khẳng định “Khơng có lời giải chung cho cửa sông mà tùy thuộc đặc thù cửa sông mà có lời giải riêng”, hay nói cách khác ngồi yếu tố địa đới nét riêng khu vực cần nghiên cứu để áp dụng riêng cho cửa sơng 1.2 Các nghiên cứu biến đổi cửa sông Việt Nam Các cơng trình nghiên cứu điển hình cho sơng phải kể đến tác Vũ Tất Uyên, Lưu Cơng Đào, Nguyễn Văn Cư, Lê Ngọc Bích, Hồng Hữu Văn, Trịnh Việt An, Nguyễn Bá Quỳ, Đỗ Tất Túc, Phạm Thị Hương Lan, Lê Ngọc Bích, Lương Phương Hậu, Nguyễn Ân Niên, Nguyễn Sinh Huy, Hoàng Văn Huân, Lê Mạnh Hùng, Lê Xuân Thuyên…Có nhiều đóng góp nghiên cứu thủy động lực diễn biến sơng ngịi Các nghiên cứu diễn biến cửa sông, ven biển, biến hình lịng dẫn dự báo xói lở tác giả Ngơ Đình Tuấn, Đỗ Tất Túc, Lương Phương Hậu, Trần Văn Túc, Lưu Cơng Đào, Lê Ngọc Bích, Hồng Hữu Văn Các nghiên cứu diễn biến hình thái quan điểm địa chất - địa mạo có cơng trình điển hình tác giả Lê Xn Hồng, Lê Văn Ân, Trần Đức Thạnh … Các nghiên cứu nhiễm vùng ven bờ có tác giả Lê Phước Trình, Nguyễn Tác An, Phạm Văn Ninh, Nguyễn Xn Dục, Lưu Văn Diệu … Các cơng trình đề cập tới nguy ô nhiễm cố tràn dầu, nguồn thải từ sông biển, biến động môi trường biển xử lý ô nhiễm môi trường biển ven bờ Các nghiên cứu hệ sinh thái rừng ngập mặn có tác giả Phan Nguyên Hồng; Nguyễn Hồng Trí…Các nghiên cứu đề cập tới vai trị rừng ngập mặn, phân bố thảm thực vật ven biển Việt Nam vai trò giải pháp mềm tới việc bảo vệ cơng trình sở hạ tầng ven biển, thành phố khu kinh tế xây dựng dọc theo ven biển Việc ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp với phương pháp đồ GIS nghiên cứu biến động vùng bờ biển phát triển cửa sông thực vào thập kỷ gần có đóng góp có ý nghĩa Trong năm gần đây, với tiến vượt bậc khoa học, công nghệ với phát triển máy tính tốc độ cao, việc phát triển ứng dụng nhiều phần mềm để mơ q trình thủy thạch động lực, vận chuyển bùn cát, diễn biến hình thái nhiều quan khoa học, nhà khoa học ứng dụng phổ biến có nhiều thành cơng đáng khích lệ 1.3 Các nghiên cứu khu vực cửa sông Thu Bồn Do số cửa sơng miền Trung đóng vai trò to lớn đến phát triển kinh tế Quảng nam - Đà Nẵng xét mặt khoa học cửa sơng Thu Bồn kiểu cửa sông đặc biệt nên năm gần đây, nhà nước Bộ, ngành đầu tư đáng kể cho dự án điều tra bản, đề tài nghiên cứu nhằm đánh giá tình trạng diễn biến, nhân tố tác động để có giải pháp hợp lý phục vụ cho ổn định cửa sông dải bờ biển kề cận 1.3.1 Các dự án điều tra - Dự báo tượng xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sơng giải pháp phịng tránh, thuộc chương trình KC – 09 - 05 “Điều tra nghiên cứu ứng dụng công nghệ biển”, Viện Địa lý thực từ năm 2005 - Dự án điều tra trạng cửa sông Thu Bồn kiến nghị giải pháp bảo vệ (Dự án 47) Viện Khoa học Thuỷ lợi thực (2009-2010) Mục tiêu dự án điều tra thu thập số liệu có, phân tích, chỉnh lý, hệ thống hóa sở đề xuất khảo sát, đo đạc bổ sung số liệu thủy thạch động lực cần thiết phục vụ cho nghiên cứu nhằm phát qui luật xói lở, bồi tụ, diễn biến hình thái cửa Thu Bồn Những số liệu khảo sát tài liệu quý phục vụ cho nghiên cứu, đặc biệt cho hiệu chỉnh, kiểm định mơ mơ hình tốn 1.3.2 Các chương trình KHCN Nhà nước đề tài nghiên cứu KHCN Các nghiên cứu khoa học khu vực cửa Thu Bồn tư liệu có giá trị khoa học thực tiễn phục vụ cho xây dựng kế hoạch phát triển kinh tế xã hội khu vực cửa sông - Đặng Văn Bào, Nguyễn Vi Dân, 1996 thực đề tài “Lịch sử phát triển địa hình dải đồng Huế - Quảng Ngãi” công bố kết nghiên cứu tạp chí Khoa học- Chuyên san Địa lý 1996 - Đại học Quốc gia Hà Nội - Vũ Văn Phái, 1996 trình bày kết nghiên cứu địa mạo khu bờ biển đại Trung Bộ Việt Nam luận án PTS khoa học địa lý - địa chất đại học quốc gia Hà nội - Phạm Quang Sơn nnk, 1996 công bố kết “Đặc điểm động thái vùng cửa sông Thu Bồn khu vực phố cổ Hội An” tuyển tập Địa chất tài nguyên -Tập I, Trung tâm Khoa học tự nhiên công nghệ quốc gia - Báo cáo đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu nguyên nhân biện pháp chống xói lở sơng miền Trung” 1999-2000 Trường Đại học Thủy lợi thực - Báo cáo “Qui hoạch phát triển bảo vệ tài nguyên nước lưu vực sông Vu Gia- Thu Bồn”, 1999 - 2001 Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội - Nghiên cứu giải pháp lũ, phịng tránh xói lở bồi lấp cửa sông Vu Gia - Thu Bồn PGS TS Vũ Minh Cát chủ trì thực năm 2007 - Tác giả Vũ Tuấn Anh công bố kết “Nghiên cứu động lực hình thái vùng biển cửa sông Thu Bồn” luận án tiến sĩ địa lý năm 2009 Các nghiên cứu Đặng Văn Bào, Vũ Văn Phái Nguyễn Vi Dân dựa quan điểm địa chất, địa mạo; Vũ Tuấn Anh lại dựa trình địa chất, thủy thạch động lực từ phía biển để lý giải hình thành phát triển cửa sông thuộc khu vực trung trung bộ, có cửa sơng Thu Bồn Nghiên cứu Phạm Quang Sơn sử dụng phương pháp viễn thám, GIS đồ khoảng thời gian dài (từ 1965 đến 1996), để phân tích ước tính biến động theo phương ngang vùng cửa sông Thu Bồn Kết nghiên cứu lượng hóa diễn biến mặt ngang, nhiên không trực tiếp phát nguyên nhân diễn biến hình thái cửa sơng, đường bờ biển Các nghiên cứu Trường Đại học Thủy lợi lại tập trung lý giải vai trò yếu tố thủy động lực từ phía lục địa biến đổi chế độ mưa, dòng chảy; khai thác bề mặt lưu vực xây dựng hồ chứa thủy lợi, thủy điện, khai thác rừng, bề mặt lưu vực làm thay đổi chế độ bùn cát tới cửa sông, mà chưa có nghiên cứu từ phía ngồi biển 1.3.3 Các dự án khu vực cửa sông - Dự án kè bảo vệ bờ An Luơng kè bảo vệ bờ biển Tam Thanh Viện Khoa học Thủy lợi năm 2003- 2005; Dự án nạo vét thoát lũ khẩn cấp sông Trường Giang dự án nghiên cứu sạt lở bờ sông hệ thống sông Vu Gia Thu Bồn Viện KHTL Việt Nam năm 2012 Tuy nhiên, dự án chưa đặt tổng thể qui luật diễn biến vùng cửa sơng, có dự án thành cơng, song có dự án thất bại 1.4 Những hạn chế nghiên cứu hướng tiếp cận luận án Như phân tích trên, khu vực cửa sơng Thu Bồn có số đề tài, dự án nghiên cứu xói lở, bồi tụ đạt kết định Tuy nhiên có nghiên cứu quan tâm đến q trình từ phía biển, số nghiên cứu khác lại tập trung vào ngun nhân từ phía lưu vực Vì vậy, luận án sử dụng cách tiếp cận tổng hợp với việc phân tích tài liệu lịch sử, sử dụng cơng cụ viễn thám, GIS mơ hình tốn để nghiên cứu mô mối tương tác yếu tố thủy, thạch, động lực, bùn cát có xét tới tác động hoạt động kinh tế xã hội gây nên diễn biến đường bờ CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, HIỆN TRẠNG, NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN DIỄN BIẾN HÌNH THÁI VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN 2.1 Khái quát đặc điểm địa lý tự nhiên khu vực nghiên cứu 2.1.1 Vị trí địa lý Lưu vực sông Thu Bồn giới hạn từ 140 54 đến 16013 vĩ Bắc 107013 đến 108044 kinh Đơng Phía Bắc giáp tỉnh Thừa Thiên - Huế, phía Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi, phía Tây giáp tỉnh Kon Tum nước Cộng hoà dân chủ nhân dân Lào, phía Đơng biển Đơng Diện tích tự nhiên lưu vực 10035 km2 gồm địa phận tỉnh Quảng Nam phần tỉnh Kon Tum Sông Thu Bồn bắt nguồn từ vùng biên giới tỉnh Quảng Nam, Kon Tum Quảng Ngãi độ cao 2.000m chảy theo hướng Nam - Bắc, đến Phước Hội sông chảy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc đến Giao Thuỷ sông chảy theo hướng Tây - Đông đổ biển cửa Đại 2.1.2 Đặc điểm khí hậu - Gió: Lưu vực nghiên cứu nằm vùng nhiệt đới gió mùa năm có loại gió: Gió mùa đơng gió mùa hạ Vào mùa đông từ tháng X, XI đến tháng III, IV năm sau có gió Đơng Đơng Bắc chủ yếu Vào mùa hạ từ tháng IV,V đến tháng IX, X có gió Đơng Nam Tây Nam chủ yếu Tốc độ gió bình qn hàng năm vùng núi đạt 0,8 1,7m/s, vùng đồng ven biển đạt 1,3  3,7m/s - Mưa: Với đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa năm hình thành hai mùa rõ rệt: - Mưa năm: Vùng mưa lớn 2.000  4.000mm chủ yếu vùng núi cao Trà My, Tiên Phước vùng đồng ven biển 1.700 2.200mm - Mùa mưa từ tháng IX đến tháng XII hàng năm Lượng mưa mùa mưa chiếm 70 80% tổng lượng mưa năm - Mùa khô từ tháng I đến tháng VIII hàng năm, với lượng mưa chiếm 3035% tổng lượng mưa năm 2.1.3 Đặc điểm thủy văn - Dòng chảy: Căn vào tài liệu thực đo trạm lưu vực sông thuộc vùng nghiên cứu từ năm 1977 đến năm 2012, tính tốn đặc trưng dịng chảy bảng Bảng 2-1 : Các đặc trưng dịng chảy sơng Thu Bồn Flv X0 Y0 Q0 M0 W0 Sơng Tính đến (km2) (mm) (mm) (m3/s) (l/s/km2) (109m3) S.Thu Nông Sơn 3150 3300 2686 268.3 85,2 8,461 Bồn Giao Thuỷ 3825 2370 2390 234.0 61,2 7,378 2.1.4 Các yếu tố hải văn Vùng ven biển Quảng Nam - Đà Nẵng có chế độ thủy triều phức tạp, vùng chuyển tiếp chế độ bán nhật triều khơng phía Bắc chế độ nhật triều khơng phía Nam, trung bình tháng có 10 ngày nhật triều Theo số liệu quan trắc trạm thuỷ văn Hội An độ lớn triều thay đổi theo tháng, nhỏ vào tháng (116cm) lớn vào tháng XI (201cm) 2.2 Hiện trạng diễn biến hình thái cửa sơng Thu Bồn Đoạn hạ lưu sơng Thu Bồn có chiều dài khoảng 32 km Trong nghiên cứu này, vào đặc điểm hình thái chia thành đoạn sau: - Đoạn từ Giao Thủy tới Câu Lâu dài 23,8km, đặc điểm bật khu vực lịng sơng uốn khúc mạnh với nhiều đảo cát, bãi ngầm bãi bồi hai bên bờ lịng dẫn - Đoạn sơng từ Câu Lâu tới Hội An dài 7,6 km, đặc điểm bật tượng tiếp tục phân chia nhánh tạo bãi bồi lớn Hiện tượng xói lở bồi tụ diện rộng xảy hai phía bờ sơng - Đường bờ bãi biển ngồi cửa sơng nghiên cứu có chiều dài khoảng 20 km bên cửa Đại Các số liệu quan trắc cường độ biến động đường bờ phía bờ Bắc bờ Nam cửa sông không Đoạn bờ biển phía Bắc xói, bồi xen kẽ, đoạn phía Nam bị xói phần sát cửa sơng, đoạn cách xa cửa sơng lại bồi 2.3 Nguyên nhân nhân tố ảnh hưởng 2.3.1 Các nguyên nhân nội động lực Điều kiện địa hình, địa mạo: Vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng hoạt kiến tạo với số hệ thống đứt gãy theo phương Tây Bắc - Đơng Nam góp phần hình thành đồng Quảng Nam; Hệ thống đứt gãy phương Đông Bắc Tây Nam, phân chia lưu vực sông Thu Bồn sông Hàn hệ thống đứt gãy vĩ tuyến biểu kéo thẳng đoạn hạ lưu sông Thu Bồn Điều kiện địa chất, thổ nhưỡng: Khu vực nghiên cứu có đầy đủ nhóm đất dính, đất rời nhóm đất có thành phần tính chất đặc biệt, nhiên nhóm không nằm riêng lẻ mà phân bố xen kẽ tạo nên kiểu cấu trúc bờ khác với mức độ kháng xâm thực không giống chia thành nhóm: Nhóm đất rời nhóm đất dính có nguồn gốc sông - biển Holocen (amQ2 2) phân bố dọc bờ sông Thu Bồn đoạn từ Giao Thủy đến Cửa Đại có liên quan trực tiếp đến trình xói - bồi sơng Thu Bồn hạ lưu Điều kiện địa chất thuỷ văn: Do cấu tạo địa chất tuyến bờ chủ yếu cát pha, bở rời, bão hoà nước sau trận mưa dài ngày nên mực nước hệ thống sông lên, xuống nhanh làm gradient thuỷ lực nước ngầm lớn Bên cạnh đó, thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, thay đổi trạng thái áp lực nước mặt (do dao động mực nước sóng) thảm thực vật kề cận bờ sông nguyên nhân làm cho địa chất tuyến bờ ngày yếu dễ sạt lở 2.3.2 Các nguyên nhân thủy động lực Chế độ mưa: Sông Thu Bồn bắt nguồn từ vùng mưa lớn với tâm mưa Trà My có lượng mưa trung bình 4000mm, lượng mưa ngày lớn vượt 700 mm, cộng thêm với địa hình dốc tạo vận tốc dòng chảy lớn, thời gian truyền lũ ngắn, trình tập trung lũ xảy nhanh, cường suất lũ cao (24m/ngày), tạo lưu tốc lớn nguyên nhân gây xói lở vùng nghiên cứu Chế độ thủy văn: Do vùng thượng lưu sông hẹp, dốc đột ngột mở rộng xuống đồng khơng có trung lưu Do chế độ thuỷ văn thượng hạ lưu Thu Bồn tương phản sâu sắc Thượng lưu, sông dốc (độ dốc tới 35  60 m/km) thung lũng hẹp, lũ đột ngột với dòng chảy xiết có vận tốc vượt  m/s Ngược lại hạ lưu lịng sơng mở rộng, uốn khúc quanh co, độ dốc thấp (J = 0,0002) Đặc điểm hội lưu, phân lưu hệ thống sông khu vực nghiên cứu có tác động lớn q trình xói - bồi lịng sơng Chế độ hải văn: Các sóng gió hướng Bắc, Đơng Bắc Đơng tạo với đường bờ góc khoảng 45o tác động mạnh tới trình vận chuyển bùn cát dọc bờ có khả phá huỷ đường bờ lớn tần suất chiều cao sóng lớn Vào nửa cuối mùa đơng gió mùa Đông Bắc hoạt động với tần suất yếu hơn, dịng chảy sơng q nhỏ, bùn cát sơng đưa nên dịng sóng hướng vng góc với cửa sơng có vai trị trội kết bar cát ngầm tiếp tục vun cao lên phía trước cửa di chuyển chậm xuống phía Nam 2.3.3 Các nguyên nhân người Phá rừng: Phá rừng làm suy giảm độ che phủ khả điều tiết dòng chảy, đồng thời gia tăng xói mịn đất khối lượng vật liệu phù sa đưa vào sông suối Các hoạt động phá rừng dân phát rẫy làm nương; đốt rừng lấy than bán hay chặt rừng lấy gỗ, củi; khai thác khống sản trái phép thượng nguồn sơng Thu Bồn, đặc biệt khai thác vàng khu rừng nguyên sinh cần bảo tồn Phước Sơn, Trà My Xây dựng cơng trình sở hạ tầng: Hệ thống đường giao thơng chắn ngang dịng chảy từ dãy Trường Sơn chảy biển giống đập, đê làm dâng cao mực nước thượng lưu điểm giao cắt; Xây dựng cơng trình thủy lợi, cơng trình dân dụng nhà ở, nhà xưởng, cơng trình cơng cộng khơng theo qui hoạch gây ảnh hưởng tiêu cực tới hệ thống sông, làm gia tăng tình trạng xói lở nhiều đoạn sơng, gây cắt dịng khu vực phía hạ lưu Vận hành cơng trình thủy điện: Các hồ chứa thủy điện lưu vực sơng Thu Bồn khơng có dung tích phòng lũ lũ hồ tranh thủ tích nước mực nước hồ đạt mực nước dâng bình thường xả lũ với lưu lượng lưu lượng nước đến tự nhiên làm cho mực nước hạ lưu thay đổi đột ngột, gây ngập lụt, xói lở bờ sơng Vận hành tích - xả hồ chứa chưa hợp lý làm cho mực nước hạ lưu dao động lớn, gây xói lở nghiêm trọng đáy bờ sông hạ lưu đập Các hoạt động kinh tế xã hội khác: Khai thác cát phục vụ xây dựng khơng có qui hoạch làm biến đổi lịng sơng Khai thác nước đất từ giếng khoan sát bờ sông ngưỡng cho phép canh tác khơng có qui hoạch tăng sụt lún nền, dẫn tới sạt lở bờ sông, bờ biển CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN BẰNG PHƯƠNG PHÁP VIỄN THÁM, GIS VÀ MƠ HÌNH TỐN 3.1 Nghiên cứu diễn biến hình thái phương pháp viễn thám ,GIS Phương pháp viễn thám có ưu trội thông tin bao quát không gian rộng lớn thời điểm Trên sở ảnh vệ tinh, máy bay, thông qua kỹ thuật khác nhau, tiến hành nắn chỉnh đưa ảnh khu vực xác định hệ tọa độ để so sánh đánh giá lớp thông tin khác thể ảnh Sau đó, sử dụng phần mềm chuyên dụng chồng ghép ảnh đánh giá thay đổi đường bờ sông, bờ biển mặt Trong luận án, việc nghiên cứu sử dụng tài liệu ảnh từ năm 1973 đến năm 2013 Sơ đồ logic phương pháp nghiên cứu 3.2 Diễn biến khu vực cửa sơng Thu Bồn qua phân tích thơng tin viễn thám Từ kết phân tích chuỗi ảnh viễn thám từ năm 1973 đến 2013 cho thấy, đoạn sông Thu Bồn phía hạ lưu từ Giao Thủy đến Cửa Đại diễn biến mạnh Tại khu vực này, dịng sơng bị xói bồi xen kẽ thường xuyên xảy tượng uốn khúc cắt dịng để đoạn sơng trở lên thẳng Điều làm chế độ thủy động lực sông bất thường hơn, kéo theo thay đổi tượng bồi xói 3.2.1 Khu vực từ Giao Thủy đến Câu Lâu Đây đoạn sông diễn biến phức tạp có nhiều đoạn sơng cong gấp tiềm ẩn nguy cắt dòng, sạt lở mạnh Các điểm sạt lở thơn Hịa Thạch, Giao Thủy với tốc độ sạt lở 30m/năm So sánh ảnh năm 2013 với ảnh năm 1990 cho thấy vị trí bờ trái sông Thu Bồn đoạn nằm cách bờ trái năm 1990 tới 320m Đoạn sông khu vực thơn Nhị Dinh có chiều dài 2670 m, từ năm 1973 đến năm 1990, khoảng cách dịch chuyển 302 m; đến năm 2001 402m đến năm 2013 594m lên hướng Bắc hay từ 1991 đến 2001 100 m từ 2001 đến 2013 192m Tại thơn Nhị Dinh, xói lở xảy phía bờ tả, nhiên phía sau cầu đường sắt phía hạ lưu thơn Nhị Dinh giáp ngã ba sơng Vĩnh Điện dịng sơng có xu hướng bồi bên phía bờ tả xói bên phía bờ hữu 10 Đoạn ven biển phía Bắc cửa Đại: Bờ biển huyện Điện Bàn thành phố Hội An, tượng xói lở xảy liên tục thời gian dài Xói lở vào tới chân cồn cát cao số đoạn cắt qua đỉnh cồn cắt đứt tuyến tỉnh lộ 603, đường giao thơng ven biển Chiều dài đoạn xói lở khoảng km đoạn xói mạnh kéo dài khoảng 6km thuộc địa phận xã Cẩm Hà (thành phố Hội An), với độ rộng vùng xói lở trung bình khoảng 80m lớn tới 200m Các trọng điểm xói lở gồm đoạn bờ thuộc xã Điện Dương (Điện Bàn) với cường độ xói 60 m/năm thành phố Hội An 32 m/năm 3.2.2 Khu vực từ Câu Lâu đến Cửa Đại Qua phân tích date ảnh từ năm 1973 đến năm 2013 cho thấy xói lở bờ phải sông thuộc địa phận xã Duy Nghĩa (huyện Duy Xuyên) xảy chiều dài tới gần 5km Đoạn xói mạnh nằm kề cửa sông, đường bờ bị dịch chuyển xuống phía Nam thời gian từ 1973 đến 2007 khoảng 550m hàng trăm hécta đất bãi bồi thuộc xã Duy Nghĩa bị nước trôi Trận lũ năm 2009 làm thay đổi chủ lưu dịng chảy Trong khu vực này, sơng rẽ nhánh nhiều, nên hình thành đảo dịng sơng Các đảo bị xói phía thượng lưu trơi chậm chạp phía cửa sơng Hình 3- Diễn biến đoạn cửa Đại năm 1999 đến 2013 qua ảnh vệ tinh Đoạn bờ biển phía Nam cửa Đại: Diễn biến bờ biển phía Nam ùng nghiên cứu 15 km chia thành đoạn có chiều dài khác với q trình xói - bồi – xói - bồi xen kẽ Bắt đầu đoạn kề cận với cửa sơng có chiều dài nhỏ km liên tục bị biến động mạnh với dịch chuyển doi cát ngầm trước cửa sông; đoạn sau với chiều dài khoảng km trạng thái ổn định, có xu bồi nhẹ; đoạn thứ có chiều dài khoảng 3km lại bị xói nhẹ phần lại tương đối ổn định suốt ba chục năm qua 3.3 Nghiên cứu diễn biến hình thái phương pháp mơ hình tốn 3.3.1 Lựa chọn mơ hình Hiện có nhiều phần mềm nghiên cứu biến đổi đường bờ MIKE 21, LIPACK (Đan Mạch), GENESIS (Mỹ), DELFT3D (Hà Lan),… Mỗi phần mềm mạnh riêng, hạn chế Do tính chất phức tạp hệ thống nghiên cứu để phát huy mạnh phần mềm, luận án tác giả sử dụng mô hình MIKE với module MIKE21-FM để mơ diễn 3.2.3 Khu vực ven biển cửa Đại 11 12 biến đáy sông đáy biển trước cửa sông; module LITLINES mô diễn biến đường bờ mặt module LITPROF mơ diễn biến địa hình đáy biển dọc theo đường bờ phía cửa sơng Thu Bồn Kết mô kiểm nghiệm với tài liệu lịch sử phương pháp viễn thám - GIS 3.3.2 Mô diễn biến đáy sông, đáy biển trước cửa sông MIKE21 Để mô chi tiết đáy sông, biển trước cửa sơng tiết kiệm thời gian tính toán, luận án sử dụng kỹ thuật lưới lồng Do tài liệu cần thiết để hiệu chỉnh kiểm định mơ hình hạn chế, nên luận án phải sử dụng đồng thời số liệu khảo sát thực tế khu vực nghiên cứu Các tài liệu khác lấy từ số liệu tồn cầu Kết mơ từ lưới lớn sử dụng làm số liệu đầu vào lưới nhỏ để mô chi tiết địa hình khu vực nghiên cứu Mơ hình hiệu chỉnh kiểm định mực nước, trường lưu tốc, trường sóng địa hình đáy khu vực phía ngồi cửa sơng Với kết hiệu chỉnh kiểm định, chọn thông số mơ hình để tính tốn 3.3.3 Kết mơ theo kịch Các kịch mô sau: a) Mô trận lũ tháng 10/1999 không xét đến điều tiết hồ chứa (Kịch A) - Mô lũ tháng 10/1999 không xét ảnh hưởng nước biển dâng (A1) - Mô lũ 10/1999 có xét tới ảnh hưởng nước biển dâng 50cm (A2) b) Mơ trận lũ tháng 10/1999 có xét đến điều tiết hồ chứa (Kich B) - Lũ 1999 điều tiết không xét ảnh hưởng tượng nước biển dâng (B1) - Lũ 1999 điều tiết có xét tới ảnh hưởng nước biển dâng 50cm (B2) c) Mơ hình dịng chảy mùa cạn (7/1999) (Kịch C) - Dòng chảy từ đến 18/7/1999, không xét ảnh hưởng nước biển dâng (C1) - Dịng chảy từ đến 18/7/1999, có xét ảnh hưởng nước biển dâng 50cm (C2) Kết mơ nhóm kịch A Hình 3- 37 Biến đổi địa hình đáy MC1 Hình 3- 30 Biến đổi địa hình đáy MC3 Hình 3- 29 Biến đổi địa hình đáy MC4 Hình 3- 41 Biến đổi địa hình đáy MC5 Từ hình vẽ 3-37 3- 38 thấy mực nước biển dâng lên thêm 50cm đoạn sơng có độ rộng lớn, lớp bùn cát bồi lắng dày mực nước ngồi biển cao hơn, hay lý giải độ dốc mặt nước nhỏ lưu lượng biên không thay đổi Hiện tượng không rõ ràng đoạn sông sát cửa với mức co hẹp đáng kể, lưu tốc có giảm đi, lớn nhiều lưu tốc khơng lắng nên xói khơng khác nhiều kịch Đối với mặt cắt hình vẽ 3-39 3-41 cho kết đáy biển phía ngồi cửa sơng bồi sau trận lũ, mức độ bồi mặt cắt khác Sự khác phụ thuộc vào hướng độ lớn sóng mực nước biển, mức độ bồi đáy biển phía ngồi cửa khơng Kết mơ nhóm kịch B Các kết trung gian mô bao gồm q trình lũ có xét tới điều tiết, cắt lũ hồ chứa thượng lưu cầu Câu Lâu, mực nước biên phía biển, trường sóng trường lưu tốc mơ từ mơ hình triều, sóng dịng chảy Dưới xin trích số kết đánh giá biến đổi địa hình đáy mặt cắt điển hình từ hình 3-42 đến 3-46 Hình 3- 38 Biến đổi địa hình đáy MC2 13 14 Thời gian mơ từ đến 18/7/1999 thời kỳ dòng chảy sông nhỏ, số liệu mô MIKE11 Câu Lâu thời kỳ có trị số lưu lượng 50m3/s dẫn tới vận tốc dòng chảy khu vực cửa nhỏ phổ biến 0,20 (m/s), lớn 0,4(m/s) Hình 3- 42 Biến đổi địa hình đáy MC1 Hình 3- 43 Biến đổi địa hình đáy MC2 Hình 3- 48 Địa hình đáy – Kịch C1 Hình 3- 45 Biến đổi địa hình đáy MC3 Hình 3- 44 Biến đổi địa hình đáy MC4 Hình 3- 46 Biến đổi địa hình đáy MC5 Về diễn biến đáy sông, đáy biển mặt cắt chọn giống với nhóm kịch A, lớp bồi mặt cắt 1,3,4 và lớp xói mặt cắt nhỏ trường hợp kịch tương ứng nhóm kịch A Đáy biển phía ngồi cửa sơng bồi bùn cát mang từ sông qui luật bồi phù hợp với điều kiện thủy động lực biển, mực nước biển dâng lên, độ lớn sóng tăng lên, hướng sóng khơng thay đổi dẫn tới lớp bùn cát lắng động tạo thành bar ngầm phía ngồi mỏng Kết mơ nhóm kịch C Hình 3- 49 Địa hình đáy – Kịch C2 Sự biến đổi địa hình đáy khơng nhiều, lớn khoảng 12 cm, phổ biến khoảng cm Phía ngồi biển doi cát ngầm bị phá vỡ mực nước biển dâng lên lý do sóng dịng chảy ven bờ tác động gây nên Khu vực phía cửa sơng tượng bồi lớn hơn, doi cát lên khỏi mặt nước mở rộng mực nước biển tăng lên 3.3.4 Mô thay đổi đường bờ biển LITPACK Trước mô phỏng, luận án tiến hành hiệu chỉnh kiểm định Việc hiệu chỉnh, kiểm định thực với việc so sánh ảnh viễn thám năm 2000, 2002, 2004, 2006, 2008 với kết mô Kết cho thấy, đoạn đường bờ mô phù hợp với Bảng 3-3 khoảng lệch lớn đường bờ mô với tài liệu ảnh viễn thám 15 16 Bảng 3-3: Sai lệch lớn đường bờ tính tốn hiệu chỉnh TT Năm hiệu chỉnh Chênh lệch ∆L lớn (m) Năm 2000 17 Năm 2002 15 Năm 2004 12 Năm 2006 12 Năm 2008 a) Mô diễn biến đường bờ modul LITLINES a-1 Tập kịch - Đường bờ sau 10 năm với điều kiện thủy động lực bùn cát (D1) - Đường bờ biển sau 10 năm với điều kiện thủy động lực tại, nguồn bùn cát cung cấp cho cửa sơng cịn 70% bị giữ lại hồ chứa (D2) - Đường bờ sau 20 năm với điều kiện thủy động lực bùn cát (D3) - Đường bờ biển sau 20 năm với điều kiện thủy động lực tại, nguồn bùn cát cung cấp cho cửa sông 70% bị giữ lại hồ chứa (D4) - Đường bờ biển sau 10 năm với điều kiện thủy động lực bùn cát tại, bố trí đập hướng dịng cửa sơng dài 700m để ổn định cửa sông (D5) - Đường bờ biển sau 10 năm với điều kiện thủy động lực tại, nguồn bùn cát cung cấp cho cửa sơng cịn 70%, bố trí đập hướng dịng cửa sông dài 700m để ổn định cửa (D6) - Đường bờ biển sau 20 năm với điều kiện thủy động lực bùn cát tại, bố trí đập hướng dịng cửa sơng dài 700m để ổn định cửa (D7) - Đường bờ biển sau 20 năm với điều kiện thủy động lực tại, nguồn bùn cát cung cấp cho cửa sơng cịn 70%, bố trí đập hướng dịng cửa sông dài 700m để ổn định cửa (D8) a-2 Kết mô diễn biến đường bờ modul LITLINES Các kết mơ phân tích tiến hành theo cặp kịch +) Với cặp kịch D1 D2: Kết mô cho thấy: - Khoảng 21 km đường bờ ổn định động có xu bồi với tốc độ trung bình 1m đến 1.5m/năm Khơng thấy có khác biệt nhiều nguồn bùn cát cấp từ sông khác Điều chứng tỏ ảnh hưởng bùn cát sông cho đoạn bờ xa cửa không đáng kể - Đoạn bờ từ Km21 đến Km26 bị xói nhẹ kịch D1 D2 với tốc độ xói trung bình khoảng 2,5 m/năm lớn lên tới 5m/năm Hiện tượng xói chủ yếu hướng sóng NE tác động vào đường bờ làm lượng bùn cát chuyển động dọc bờ vào đoạn nghiên cứu nhỏ lượng bùn cát khỏi, không liên quan tới nguồn bùn cát cung cấp từ sơng 17 Hình 3- 53: Đường bờ biển sau 10 năm Đường màu đỏ: Đường bờ Đường màu hồng: Đường bờ sau 10 năm theo kịch D1 Đường màu xanh: Đường bờ sau 10 năm theo kịch D2 - Đoạn bờ từ km26 đến km29 bồi đáng kể; khu vực cửa sông (từ km 27+200 đến km28+300) bồi từ 300 đến 500m 10 năm Vai trò nguồn bùn cát từ sơng có ý nghĩa định tới q trình mở rộng phía biển cửa sơng Nếu lấy điểm lịng sơng làm trục tượng bồi dường có xu bồi lệch phía Nam - Đoạn bờ từ km29+200 đến km30+600 lại đoạn bờ bị xói nhẹ với tốc độ khoảng m/năm - Đoạn bờ phía Nam từ km31 đến km58: Hiện tượng bồi, xói nhẹ xen kẽ chiếm ưu khẳng định tượng diễn biến đường bờ khu vực có nguyên nhân chủ yếu vận chuyển bùn cát dọc bờ tác động sóng hướng đường bờ +) Với cặp kịch D3 D4: Diễn biến đường bờ 10 năm hay 20 năm kể từ thời điểm thể hình 3-54 Hình 3- 4: Đường bờ biển sau 20 năm 18 - Đường màu đỏ: Đường bờ - Đường màu xanh: Đường bờ sau 20 năm theo kịch D3 - Đường màu hồng: Đường bờ sau 20 năm theo kịch D4 - Về bản, hình đường bờ sau 20 năm khơng thay đổi nhiều so với sau 10 năm Các đoạn xói bồi xen kẽ nằm đoạn bờ trình bày trường hợp 10 năm - Tại khu vực cửa sơng, sau 20 năm khơng thấy có tượng tiếp tục bồi ra, có lẽ giới hạn xa phía biển độ sâu nước vùng so với mực nước biển trung bình lớn 8m, đoạn bờ tiếp giáp phía Bắc bồi nhẹ đoạn bờ phía Nam cửa sơng lại bị xói độ dài khoảng 1km +) Với cặp kịch D5 D6 Kết mô đường bờ áp dụng đập hướng dịng cửa sơng chắn cát, ổn định cửa phục vụ lũ giao thơng thủy thể hình vẽ 3-55 Hình 3- Đường bờ biển sau 10 năm, có đập hướng dòng cửa - Đường màu đen: Đường bờ - Đường màu xanh: Đường bờ sau 10 năm theo kịch D5 - Đường màu đỏ: Đường bờ sau 10 năm theo kịch D6 - Về bản, diễn biến đường bờ giống trường hợp chưa áp dụng đập hướng dịng cửa sơng Khoảng 21 km từ điểm A hình 3-51, đường bờ ổn định có xu bồi với tốc độ trung bình - 1.5m/năm - Đoạn bờ từ Km21 đến Km26 bị xói nhẹ trường hợp với tốc độ xói trung bình khoảng 2.5 m/năm lớn lên tới 5m/năm Hiện tượng xói chủ yếu bùn cát vận chuyển dọc bờ, không liên quan tới nguồn bùn cát cấp từ sông - Đoạn bờ từ Km26 đến Km29 bồi đáng kể Khu vực cửa sông từ km 27+200 đến km28+300 bồi từ 300m đến 500m 10 năm Ở đoạn này, nguồn bùn cát cấp từ sơng có ý nghĩa định tới q trình kéo dài phía biển cửa sơng Nếu lấy điểm lịng sơng làm trục tượng bồi dường có xu bồi lệch phía Nam - Ngay đoạn bờ bồi từ km29+200 đến km30+600 lại đoạn bờ bị xói nhẹ với tốc độ khoảng m/năm - Đoạn bờ phía Nam từ km31 đến km58 tượng bồi xói nhẹ xen kẽ chiếm ưu khẳng định tượng diễn biến đường bờ khu vực có nguyên nhân chủ yếu vận chuyển bùn cát dọc bờ tác động sóng hướng đường bờ +) Với cặp kịch D7 D8 - Diễn biến đường bờ 10 năm hay 20 năm kể từ thời điểm thể hình 3-56 Hình 3- Đường bờ biển sau 20 năm, có đập hướng dòng cửa - Đường màu đen: Đường bờ - Đường màu xanh: Đường bờ sau 20 năm theo kịch D7 - Đường màu đỏ: Đường bờ sau 20 năm theo kịch D8 - Về bản, hình đường bờ sau 20 năm không thay đổi nhiều so với sau 10 năm Các đoạn xói bồi xen kẽ nằm đoạn bờ trình bày trường hợp 10 năm - Tại khu vực cửa sông, sau 20 năm không thấy có tượng tiếp tục bồi ra, có lẽ giới hạn bồi xa phía biển độ sâu nước vùng lớn 8m so với mực nước biển trung bình, đoạn bờ tiếp giáp phía Bắc bồi nhẹ đoạn bờ phía Nam cửa sơng lại bị xói độ dài khoảng 1km b) Mô diễn biến đường bờ, đáy biển modul LITPROF b-1 Tập kịch mô Kịch E – Mơ nhóm kịch đường bờ tự nhiên E1: Mực nước biển lấy giá trị mực nước biển trung bình E2: Mực nước biển dâng cao thêm 50 cm Kịch F - Mơ nhóm kịch đường bờ gia cố Căn vào kết mô modul LITLINES thấy số đoạn bờ thuộc thành phố Hội An lên phía Bắc bị xói giải pháp lựa chọn 19 20 chống xói cho đoạn bờ kè hộ bờ (kiểu tường đứng mái nghiêng) Trong nghiên cứu này, luận án mô theo kịch bản: F1: Mực nước biển lấy giá trị mực nước biển trung bình F2: Mực nước biển dâng cao thêm 50 cm Trong miền tính tốn chọn mặt cắt chiết xuất kết tính tốn để minh họa phân tích diễn biến đáy biển thông qua mặt cắt ngang chọn Sơ đồ mặt cắt điển hình vẽ 3-57 b-2: Kết mơ nhóm kịch đường bờ tự nhiên - Kết mô cho thấy mặt cắt nước biển dâng cao thêm 50 cm đường bờ bị xói sâu vào thêm 25m so với đường bờ ban đầu - Mặt cắt bị xói 20 m theo phương ngang nước biển dâng thêm 50cm - Vùng bị xói lở nhỏ 200 m theo phương ngang tính từ đường mép nước b-3: Kết mơ nhóm kịch đường bờ gia cố Kết luận án tổng hợp từ mô sau: - Khi đường bờ kè tượng xói ngang sâu vào đất liền (các đụn cát) dừng lại, tác động dòng chảy tổng cộng triều, sóng gió đáy biển phía trước chân kè bị xói - Giá trị xói trung bình < 100 cm xảy trước chân cơng trình - Vùng xói nhiều khoảng 50m kể từ chân cơng trình, vùng ảnh hưởng xói mở rộng tới 120 m tính từ chân cơng trình - Khi mực nước dâng lớn độ sâu xói tăng lên, vùng xói mở rộng Xin minh họa thay đổi địa hình đáy có kè mặt cắt bảng 3-6 Bảng 3-6: Kết mô mặt cắt với kịch nước biển dâng có kè Cao độ đáy kịch Cao độ đáy kịch KC KC Hiện trạng F1 F2 Hiện trạng F1 F2 1.50 120 -0.93 -0.87 -0.82 10 0.00 0.00 -0.45 130 -0.98 -0.91 -0.87 -0.13 -0.13 -0.84 140 -1.03 -0.95 -0.92 -0.24 -0.53 -0.71 150 -1.07 -1.00 -0.97 -0.30 -0.80 -0.67 160 -1.11 -1.04 -1.02 50 -0.37 -0.73 -0.65 170 -1.15 -1.08 -1.08 60 -0.44 -0.71 -0.65 180 -1.18 -1.13 -1.13 70 -0.51 -0.72 -0.66 190 -1.21 -1.17 -1.17 80 -0.60 -0.74 -0.68 200 -1.23 -1.21 -1.21 90 -0.69 -0.77 -0.73 210 -1.26 -1.24 -1.24 100 -0.77 -0.81 -0.76 220 -1.28 -1.27 -1.27 110 21 1.50 40 Hình 3-59: Diễn biến cao độ đáy MC3 ứng với kịch E1, E2 1.50 30 Hình 3-58: Diễn biến cao độ đáy MC2 ứng với kịch E1, E2 20 Hình 3- 57 Các mặt cắt trích xuất miền tính mơ hình Litprof Diễn biến mặt cắt thể hình vẽ 3-58, 3-59 -0.86 -0.83 -0.78 230 -1.31 -1.30 -1.29 CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÁC ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP PHÒNG TRÁNH, GIẢM NHẸ XĨI LỞ, BỒI TỤ VÙNG CỬA SƠNG, VEN BIỂN 4.1 Nhóm giải pháp phi cơng trình Xuất phát từ đặc điểm, nguyên nhân xu diễn biến xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sơng Thu Bồn, giải pháp phi cơng trình bao gồm: - Tổ chức theo dõi diễn biến xói lở hay bồi lấp bờ biển, bờ sông, cửa sông - Xây dựng sở liệu kiểm sốt xói lở, bồi tụ vùng nghiên cứu 22 - Thông tin cảnh báo, dự báo phải thông báo kịp thời đến người dân phát lệnh cấp báo trường hợp khẩn cấp - Xây dựng phương án ứng cứu cố bất thường, chuẩn bị tốt sở vật chất kỹ thuật nhân lực ứng cứu - Điều chỉnh qui hoạch phát triển kinh tế xã hội sở kết dự báo diễn biến cửa sông kết tính tốn chi phí - lợi ích - Tăng cường bảo vệ khôi phục rừng đầu nguồn: - Cần tiếp tục xem xét hệ thống hồ chứa xây dựng quan điểm hồ chứa phải có qui trình vận hành - Xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sơng có nguồn gốc tự nhiên, nên can thiệp giải pháp cơng trình thật cần thiết 4.2 Nhóm giải pháp cơng trình 4.2.1 Giải pháp cho đoạn sông từ Giao Thủy tới Cửa Đại Giải pháp thân thiện với mơi trường sử dụng cỏ thích hợp để chống xói lở bờ sơng Giải pháp kè lát mái: Đây giải pháp công nghệ dùng loại vật liệu bền vững làm lớp áo phủ phía ngồi, giữ cho đất bờ khơng bị xói trơi, bảo vệ trực tiếp mái lở Cơng trình chuyển hướng dịng chảy: Chỉ áp dụng đoạn sơng có chiều rộng tương đối lớn bảo vệ bờ lõm đoạn cong Theo tính tốn độ rộng sơng tối thiểu đảm bảo lũ cho đoạn sông từ Giao Thủy đến Câu Lâu 750m, đoạn từ Câu Lâu tới cửa sông 1000m Đây gọi hành lang thoát lũ tuyệt đối không áp dụng giải pháp công trình hành lang này, chí lịng sơng tự nhiên số đoạn lớn giới hạn này, khơng sử dụng vào mục đích phục vụ cho dân sinh, kinh tế Ở phần cuối gần cửa sơng, có nhiều đảo nổi, làng mạc, dân cư tồn lâu đời, cần áp dụng giải pháp kè bờ để ổn định lâu dài 4.2.2 Giải pháp cho cửa sông bờ biển kề cận bên cửa sông - Giải pháp cho cửa sơng: Xây dựng đập hướng dịng phía cửa sông xuôi thuận với trục động lực sông vng góc với bờ biển Thiết kế đập hướng dòng nhằm mục tiêu: (i) Chặn dòng bùn cát vận chuyển dọc bờ mang đến tích tụ trước cửa sơng; (ii) Chắn hướng sóng chủ yếu, đảm bảo lặng sóng cho tàu thuyền vào việc vận hành cảng đặt phía cửa sơng (iii) lũ thiết kế qua cửa sơng Thiết kế chi tiết cần vào định hướng - Giải pháp cho bờ biển: Vì khu vực phía bắc cửa sông nghiên cứu khu du lịch, nên giải pháp tốt hiệu gia cố bờ kè lát mái Phía sau kè nên bố trí dải xanh khoảng 50m, tiếp đến đường ven biển phía qui hoạch không gian cho hoạt động kinh tế - xã hội Phía bờ nam cần chống xói cho khoảng < 3km sau cửa sơng phía cảng Đoạn bờ dường ổn định, nên cần sử dụng giải pháp trồng chắn cát bay ổn định đường bờ biển KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận án đánh giá thực trạng diễn biến xói lở, bồi tụ bờ sông, cửa sông dải bờ biển khu vực nghiên cứu yếu tố dịng chảy sơng, sóng, vận chuyển bùn cát ven bờ đóng vai trị chủ yếu đến diễn biến vùng cửa sông Các nghiên cứu dòng chảy lũ điều kiện địa chất bở rời vùng hạ lưu nguyên nhân gây trình uốn cong - cắt thẳng - uốn cong đoạn sơng phía cửa Tuy nhiên, q trình diễn biến diễn phạm vi đứt gãy kiến tạo lưu vực sông Trên sở tư liệu viễn thám hệ thông tin địa lý (GIS), luận án phân tích, tính tốn xác lập q trình diễn biến bờ sơng, bờ biển qua giai đoạn khác từ năm 1973 đến 2013 Các trình diễn biến phù hợp với số liệu lịch sử có khu vực nghiên cứu Các kết định lượng cho phép đề xuất giải pháp định hướng phù hợp đoạn sông, hay đoạn bờ biển khác Luận án ứng dụng mơ hình MIKE21- FM để mơ q trình thủy động lực,q trình vận chuyển bùn cát cho đoạn sơng hạ lưu lượng hóa mức độ bồi xói đáy sông đáy biển trước cửa sông Bộ phần mềm LITLINES LITPROF tỏ hữu hiệu việc mơ lượng hóa q trình xói, bồi bình đồ, xói sâu (xói mặt cắt) theo kịch giả định khác Thông qua mô cho phép dự báo xu diễn biến vùng cửa sông, ven biển Luận án đề xuất định hướng giải pháp phịng tránh xói lở - bồi tụ, ổn định bờ, cửa sông, đường bờ biển sở kết nghiên cứu tổng hợp nguyên nhân xói lở, bồi tụ, sử dụng phương pháp viễn thám phương pháp mơ hình tốn Kiến nghị Để phát triển nghiên cứu diễn biến cửa sông, đề xuất giải pháp có hiệu cao, nhà nước nên có chương trình thu thập liệu có tính đồng bộ, có độ xác tin cậy xây dựng sở liệu dùng chung cho nghiên cứu liên quan Trước sử dụng kết luận án vào thực tế sản xuất cần lập báo cáo đánh giá tác động môi trường tính tốn hiệu kinh tế cho giải pháp cơng trình 23 24 CÁC BÀI BÁO ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ CỦA NGHIÊN CỨU SINH Vũ Minh Cát, Đặng Đình Đoan (2013), Nghiên cứu chế độ thủy lực vùng cửa sông Thu Bồn đề xuất giải pháp chống bồi lấp, tạo luồng vận tải thủy thoát lũ, Tiểu ban KTTV động lực học Biển Hội nghị KH CN biển toàn quốc lần thứ V, 2011 Nguyễn Hồng Sơn, Trần Thanh Tùng, Ngơ Lê Long, Dương Quốc Huy, Đặng Đình Đoan (2013), Ứng dụng Viễn thám GIS nghiên cứu diễn biến lòng dẫn lưu vực sông Vu gia Thu Bồn đề xuất giải pháp giám sát xói lở -Tạp chí Hội địa lý Việt Nam NXB Đại học Thái Nguyên Đặng Đình Đoan, vũ Minh Cát (2013), Nghiên cứu diễn biến đường bờ biển khu vực cửa sông Thu Bồn, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi Mơi trường - Trường Đại học Thủy Lợi, 2013 Vũ Minh Cát, Đặng Đình Đoan (2013), Mơ vận chuyển bùn cát biến đổi địa hình đáy khu vực cửa sơng Thu Bồn, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi Môi trường - Trường Đại học Thủy Lợi, 2013 25 ... gây diễn biến hình thái khu vực cửa sông Thu Bồn - Đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tác động bất lợi đến q trình diễn biến hình thái khu vực cửa sơng phục vụ phát triển kinh tế xã hội khu vực. .. sốt giảm thiểu tác động bất lợi phục vụ phát triển kinh tế xã hội bền vững Xuất phát từ lý trên, tác giả chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu diễn biến hình thái khu vực cửa sơng Thu Bồn đề xuất giải pháp giảm. .. hình tốn để xác định quy luật diễn biến phát triển vùng cửa sông Thu Bồn - Đề xuất giải pháp khoa học cơng nghệ có tính định hướng nhằm ổn định vùng cửa sông Thu Bồn phục vụ phát triển kinh tế,