Đánh giá Tình hình biến động lòng dẫn hạ lưu sông Thu bồn từ giao thủy tới cửa đại công nghệ viễn thám- gis PGS TS Vũ Minh Cát, Phòng Quản lý khoa học & HTQT Tóm tắt: Trong năm gần đây, mưa lũ ngày có xu ác liệt, thêm vào tác động ngược người gây phá rừng, hoạt động dân sinh, kinh tế chưa hợp lý gây nên biến động mạnh mẽ hạ lưu sông Thông qua việc nghiên cứu diễn biến sông công nghệ viễn thám, báo mong muốn đóng góp giải pháp nhằm hạn chế giảm nhẹ thiệt hại xói lở gây nhằm phát triển bền vững kinh tế xà hội cho khu vực Mở đầu Sông Thu Bồn bắt nguồn từ sườn núi phía đông dÃy Trường Sơn, có độ cao trung bình khoảng 200-300m, với đỉnh Gle-lang thượng nguồn dòng Thu Bồn có độ cao lớn đạt tới 1855m Trước chảy vào vùng đồng trũng thấp ven biển, sông Thu Bồn có hai nhánh Thu Bồn Vu Gia nối với sông Quảng Huế khu vực huyện Đại Lộc - tỉnh Quảng Nam, sau chảy biển miền đồng với nhánh sông Nghĩa chảy cửa Hàn nhánh Thu Bồn chảy cửa Đại Bài báo trình bày nghiên cứu biến động lòng dẫn nhánh Thu Bồn với chiều dài tới cửa Đại khoảng 40 km Các thành tạo trầm tích bề mặt đồng chủ yếu loại vật liệu bở rời (cát thô, cát nhỏ, cát pha) Dọc theo lòng dẫn hệ thống đê bao đê ngăn lũ, dòng nước lũ thường chảy tràn mặt bÃi không bị bó hẹp không gian "cứng", nên lòng dẫn có điều kiện phát triển "tự do" trình tiến hoá tự nhiên dòng sông Mùa mưa lũ vùng nghiên cứu từ tháng IX đến tháng XII với tổng lượng dòng chảy chiếm từ 70% đến 80% tổng lượng dòng chảy năm Lũ vụ xảy chủ yếu hai tháng X XI Lưu tốc dòng chảy lũ, biên độ lũ cường suất lũ lớn (Bảng 1) Bảng 1: Lưu tốc, biên độ cường suất lũ Nông Sơn Giao Thủy Trạm Nông Sơn Giao Thủy Vmax 3.74 2.95 Biên độ lũ H (m) 9.00 5.82 H/t (cm/h) 109.0 84.6 Mật độ dân số vùng đồng cao (trên 1000 người/km2), hoạt động kinh tế có xu can thiệp sâu vào vùng hoạt động dòng sông tác động không nhỏ tới chế độ dòng chảy, làm tăng thêm tính phức tạp tình hình bồi xói lòng dẫn Phương pháp thực Phương pháp sử dụng nghiên cứu giải đoán thông tin ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, đồ địa hình tài liệu khác có liên quan để phân tích tình hình diễn biến lòng dẫn Thu Bồn Có thể nêu tóm tắt qui trình xử lý thông tin từ ảnh đồ địa hình theo sơ đồ tóm tắt hình vẽ số 2, với việc sử dụng phần mềm xử lý ảnh hệ thông tin địa lý (GIS) T l iệ u n h ậ p v o ả nh m áy bay, ả n h v ệ tin h C c tư liệ u liê n q u a n k h c B ản đồ đ ịa h ìn h L ự a c h ä n ¶ n h , c h ä n lư i to đ ộ , tiề n x lý c ¸ c t­ liƯ u n h Ë p v µ o S è h o ả n h tư n g tự , n ắ n c h ỉn h h ìn h h ä c th e o l­ í i c h iÕ u U T M T r iÕ t x u Ê t th « n g tin , lậ p b ả n đ c h u y ê n đ ề , tín h to n , p h © n tÝc h k Õ t q u ¶ K Õ t q u ¶ x l ý L ­ u g i÷ In k ết q u ả Hình 2: Công cụ qui trình phân tích diễn biến lòng sông công nghệ GIS Nguồn tư liệu sử dụng ảnh vệ tinh đồ địa hình UTM ghi nhận trạng đoạn hạ lưu sông Thu Bồn thời gian khác 1965, 1981, 1988, 1996 đà quan chuyên môn nắn chỉnh đưa hệ toạ độ để so sánh biến đổi hệ thống sông qua thời kỳ khác Tình hình biến động lòng dẫn hạ lưu sông thu bồn Qua phân tích trạng lòng dẫn hạ lưu sông Thu Bồn thời kỳ khác sở ảnh vệ tinh năm 1965, 1981, 1988, 1996 tư liệu có liên quan cho hình ảnh tình hình biến động lòng dẫn hạ lưu sông Thu Bồn Tổng quan diễn biến đoạn hạ lưu từ 1965 đến 1996 thể hình Bản Bản đồ đồ biến biến động động lòng lòng dẫn dẫn sông sông thu thu bồn bồn giai giai đoạn đoạn 1965 1965 1996 1996 Tû Tû lÖ lÖ 1/100.000 1/100.000 12 Đại Hiệp Điện Điện Thắng Thắng Điện Điện Tiến Tiến Điện Điện Dương Dương Biển Biển Đông Đông 603 10 10 10 10 10 10 10 10 10 §iƯn §iƯn Nam Nam 605 -22 §iƯn §iƯn Hoµ Hoµ 20 20 20 20 20 2020 20 20 666666 666 22 2222 22 QL.1 §iƯn §iƯn Thä Thä §iƯn Điện Hồng Hồng Cẩm Cẩm Châu Châu 608 609 Đại Đại Hoà ĐạiHoà Hoà ồnn BBồồ uĐiện uĐiện Quang Quang h h TT nnngg « « SS åånn uu BB h h TT gg Duy Ph­íc Ph­íc SS««nn Duy §iƯn §iƯn Phong Phong §iƯn §iƯn Trung Trung §¹i Cưa Cửa Cửa Đại Đại Cẩm Cẩm Nam Nam Cẩm CÈm Kim Kim TT TT Nam Nam Ph­íc Ph­íc 666666 666 2222 22 22 Duy Duy Vinh DuyVinh Vinh Duy Duy Ch©u DuyCh©u Ch©u Thanh CÈm CÈm Thanh -10 An P P Minh Minh An §iƯn §iƯn Phương Phương Đại Đại Cường Cường 20 20 20 20 20 20 2020 20 -2 CÈm CÈm An CÈmAn An Cẩm Cẩm Hà Hà Điện Điện Phước Phước 609 §iÖn §iÖn An §iÖnAn An TT TT VÜnh VÜnh §iÖn §iƯn §iƯn §iƯn Minh §iƯnMinh Minh -6 TT TT ¸i ¸i NghÜa NghÜa 607 Duy Duy NghÜa DuyNghÜa NghÜa Duy Duy Hải Hải 610 40 610 Duy Duy Thành Thành 610 Duy Duy Trinh Trinh Sông Sông Bà Bà Rén Rén Duy Duy Hoà Hoà Bình Bình Dương Dương QL.1 Lòng Lòng sông sông năm năm 1996 1996 16 520 680 740 78 66 Lòng Lòng sông sông năm năm 1965 1965 80 360 50 Bình B×nh Giang Giang Ghi Ghi Chó Chó 611 192 42 280 QuÕ QuÕ Phó Phó 50 560 200 460 54 Duy Duy Trung Trung 600 19 40 58 720 60 140 260 220 24 120 18 320 Duy Sơn 300 Quế Quế Xuân QuếXuân Xu©n 20 34 -19998 Duy Phó 150 -9999 Quế Quế Cường Cường Bình Bình Nguyên Nguyên Đường Đường giao giao thông thông Đường Đường sắt sắt Bình Bình An An B×nh Phơc B×nh B×nh Minh Minh B×nh B×nh Đào Đào Thông thường vùng hạ lưu dòng sông, trình phát triển lòng dẫn diễn biến theo chu kỳ khép kín, qua giai đoạn chu kỳ sau (hình 4) - Chảy thẳng ổn định, Uốn cong hạn chế phía, Uốn cong chưa hoàn thiện, Uốn cong hoàn thiện, Chảy cắt thẳng (kÕt thóc mét chu kú n khóc) H×nh 4: Chu kỳ phát triển đoạn sông cong (1) Chảy thẳng ổn định (2) Uốn cong hạn chế phía (3) n cong ch­a hoµn thiƯn (4) n cong hoµn thiện (5) Chảy cắt thẳng Trong thực tế, nhiều trường hợp có trình uốn khúc dừng mức uốn cong hạn chế uốn cong chưa hoàn thiện (không đạt tới giai đoạn uốn cong hoàn thiện) chi phối địa hình móng địa chất nhân tố thủy văn-thuỷ lực Dựa vào đặc điểm hình thái địa mạo khác nhau, chia vùng hạ lưu sông Thu Bồn thành đoạn sau: - Đoạn sông Thu Bồn từ hợp lưu tới Câu Lâu, dài 23,8 km - Đoạn sông từ Câu Lâu tới Hội An, dài 7,6 km a Lòng dẫn sông Thu Bồn từ hợp lưu tới Câu Lâu Thời điểm năm 1965 đoạn sông xuất liên tiếp đỉnh cong, Điện Phước (1), §iƯn Quang, §iƯn Ph­íc (2), §iƯn Trung, §iƯn Minh (1), Điện Phong, Điện Minh (2) Câu Lâu hình Đoạn lòng dẫn sông Thu Bồn từ hợp lưu tới Câu Lâu có trình phát triển mạnh mẽ, gắn liền với tượng biến đổi chảy uốn khúc - cắt thẳng - uốn khúc Do địa hình vùng đồng sông Thu Bồn hệ thống đê khống chế nên trình diễn cách tuần tự, phía hạ lưu sông 1 Hình 5: Các đỉnh cong năm 1965 Hai date ảnh năm 1965 1981 cho thấy vòng 16 năm, đỉnh cong số (Điện Minh 1) đà bị cắt thẳng, đỉnh cong Điện Minh đà cắt dòng, bán kính cong đỉnh ngày nhỏ dịch phía hạ lưu Bán kính cong lớn xác định thực địa kiểm nghiệm đồ khoảng 730 m Như vậy, biên độ dịch chuyển lớn sang hai phía trục sông khoảng 1.5 km đến 2.0 km Đây biên độ dịch chuyển tối đa lòng dẫn vùng hoạt động sông Đây đoạn sông cong, bờ lõm sông cong bị xói, bờ lồi luôn bồi vận chuyển không ngừng bùn cát theo phương ngang làm cho mặt phẳng sông thay đổi Trong trường hợp phát triển tự do, bán kính cong ngày nhỏ, phát triển thành đoạn cong gấp mà điểm đầu điểm cuối đoạn cong gần (gọi eo ®Êt) ë thêi kú n­íc c¹n, mùc n­íc thÊp, dòng nước chảy theo bờ cong Tuy nhiên vào mùa lũ, mực nước sông dâng cao dần đến tràn bÃi dòng chảy bÃi có xu h­íng ®i theo ®­êng cã ®é dèc lín nhÊt hay đường ngắn nhất, tác dụng lâu dài, thường thường eo đất hình thành rÃnh nước, gặp lũ lớn điều kiện có lợi khác rÃnh phát triển thành dòng rẽ sông hình thành tượng cắt dòng tự nhiên Sau cắt dòng hình thành đoạn lòng dẫn Trên đoạn này, độ dốc lớn dẫn tới lưu tốc lớn, kéo theo sức tải cát tăng lên Mặt khác, cửa vào thường chạy sát với bờ lõm đoạn cong nên dòng nước chảy vào phần mặt mang bùn cát, đoạn sông xảy xói lở mạnh, mặt cắt mở rộng nhanh Ngược lại, đoạn sông cũ (cong) độ dốc nhỏ, lưu tốc nhỏ, sức tải cát dòng nước nhỏ, lại thêm dòng nước chảy vào thường nước mang nhiều bùn cát nên bị bồi mạnh mặt cắt giảm nhanh Đoạn sông cũ thoái hoá dần hình thành đoạn sông chết Sau sông cũ hoàn toàn ngừng chảy sông phát triển thành đoạn sông đơn cho toàn lưu lượng sông chảy qua Hình 6: Hiện tượng cắt dòng đỉnh cong Điện Minh 1&2 Đến năm 1988, đoạn sông biến đổi hình đỉnh cong Điện Minh đà hoàn thành trình cắt dòng tự nhiên vòng năm Hiện tượng tiếp tục dịch chuyển hạ lưu đỉnh cong Câu Lâu (đỉnh cong 8) Đến năm 1996 (trong vòng năm) đỉnh cong Câu Lâu đà gần bị thoái hoá hết Hình thái đoạn sông nghiên cứu đà gần chảy thẳng, đỉnh cong Điện Phước Điện Quang sau phần hợp lưu sông Thu Bồn Theo số liệu khảo sát năm 2000, đỉnh cong (Điện Quang ) đà có tượng cắt dòng Như vậy, đỉnh cong xảy tượng cắt dòng gây nên biến hình dòng sông Hình 7: Hiện tượng chảy thẳng đỉnh cong Điện Minh Hình 8: Đỉnh cong Câu Lâu Điều cho thấy rằng, lòng dẫn đoạn hạ lưu từ đoạn nhập lưu Thu Bồn đến cầu Câu Lâu dễ biến động việc hình thành đoạn sông mới, hay xoá đoạn sông tồn xảy sau trận lũ Tính linh động lòng dẫn hệ chế độ lũ khắc nghiệt, địa chất dễ rửa trôi trình trở nên khốc liệt, đẩy nhanh có tác động ngược người b Lòng dẫn sông Thu Bồn từ Câu Lâu tới Hội An Đoạn sông tiếp tục phân chia nhánh tạo bÃi bồi lớn xà Điện Phương (huyện Điện Bàn), xà Cẩm Kim, Cẩm Nam (thị xà Hội An) xà Duy Vinh (huyện Duy Xuyên) Hình 9: Diễn biến lòng dẫn đoạn cửa sông Hội An (1965 - 1996) Kết chồng date ảnh năm 1965, năm 1996 đoạn sông xói lở mạnh Hiện tượng xói lở bồi tụ diện rộng xảy hai phía bờ sông Tại khu vực khu phố cổ Hội An, biến động lòng dẫn sông Thu Bồn liên quan đến trình đổi hướng dòng chảy lòng dẫn Hậu nhiều đảo cát bồi tụ bị xói lở nghiêm trọng Có đảo lớn từ lâu đà trở thành khu dân cư quan trọng Cẩm Nam, Cẩm Kim (thị xà Hội An) đà bị xói mạnh thấy có tượng đảo cát "trôi" di chuyển tương đối mạnh tác động kết hợp dòng nước lũ thuỷ triều, gây xói lở đầu cồn cát phía thượng du bồi tụ chân cồn phía hạ du Các đảo cát "trôi" dạng có xu hướng dịch chuyển dần phiá cửa sông kết luận Qua phân tích ảnh vệ tinh khảo sát thực địa đưa số nhận xét đặc điểm diễn biến tượng xói lở, bồi tụ phát triển lòng dẫn đoạn hạ lưu sau: (a) Phần đồng sông Thu Bồn vùng tập trung dân cư công trình dân sinh kinh tế, lại phần có diễn biến phức tạp Do đặc điểm vật liệu thành tạo nên địa hình đồng sông Thu Bồn chủ yếu loại cát cát pha bở rời, dễ bị di chuyển tác động dòng nước Thêm vào lượng dòng chảy tăng lên hợp lưu hai dòng sông, hệ thống đê ngăn nước lũ nên lòng sông Thu Bồn bị thay đổi trình uốn khúc- cắt thẳng- uốn khúc Phạm vi hoạt động s«ng tíi km theo chiỊu vu«ng gãc víi trơc dòng chảy (b) Do vật liệu thành tạo nên địa hình đồng hạ du sông Thu Bồn chủ yếu loại cát cát pha bở rời, dễ bị di chuyển tác động dòng nước Biến động điển hình lòng sông tượng xói lở đỉnh uốn cong bÃi cát bồi theo dạng đảo "cát trôi" Hiện tượng xói lở, đổi dòng gây vùng xói lở cục bộ, có ảnh hưởng tới khu dân cư ven sông từ sau ngà ba đến cửa sông (c) Những biến động vùng cửa sông Thu Bồn chịu ảnh hưởng hệ thống sở hạ tầng bao gồm đường xá, công trình thuỷ lợi, nhà máy, công xưởng v.v., đặc biệt vai trò quốc lộ 1A đường sắt Bắc Nam Các kết nghiên cứu đà biến động lòng dẫn hạ lưu Thu Bồn kết tổng hợp trình tự nhiên (cấu tạo địa chất chế độ dòng chảy) tác động người ngày mạnh mẽ Với đặc điểm can thiệp nào, không xem xét cách tổng thể dẫn tới hậu dự tính Thông qua kết nghiên cứu viễn thám, GIS, đưa số định hướng nhằm hạn chế xói lở điễn biến đoạn hạ luư dòng sông Thu Bồn là: - Phải giành không gian cho sông với chiều rộng khoảng km Trong phạm vi không xây dựng công trình kiên cố, không trồng lâu năm có kế hoạch chuyển dần số dân sống không gian sông để đảm bảo an toàn tính mạng tài sản tăng khả thoát lũ Chỉ xem xét xây dựng công trình bảo vệ bờ cho đoạn sông, khu vực dân sinh, kinh tế, công trình văn hoá, xà hội quan trọng di dời - Nghiên cứu cho phép khai thác cát số đoạn để khơi thông dòng chảy, đảm bảo mặt cắt ướt thời kỳ nước thấp - Quan tâm đến qui hoạch nông thôn, đặc biệt khu vực thấp vào mùa lũ hướng dòng chảy qua gây thiệt hại người tài sản - Nghiên cứu công trình cắt ngang dòng chảy có khuyến nghị giải pháp nhằm tăng cường khả thoát lũ giảm thiểu tình hình bồi xói Giải pháp ổn định lòng sông, bờ sông nói chung, phòng chống sạt lở bờ nói riêng phối hợp cách hợp lý hai biện pháp phi công trình công trình, nhằm mục đích phòng, tránh tác hại xấu phát triển bền vững vùng hạ lưu sông Tài liệu tham khảo Báo cáo Qui hoạch phát triển bảo vệ tài nguyên nước lưu vực sông Vũ Gia- Thu Bồn phần Qui hoạch chi tiết phòng chống xói lở , 1999 - 2001 Báo cáo "Nghiên cứu giải pháp thoát lũ, phòng tránh xói lở båi lÊp cưa s«ng Vị Gia -Thu Bån" , 2001- 2003 Đặng Văn Bào, Nguyễn Vi Dân, 1996 Lịch sử phát triển địa hình dải đồng Huế-Quảng NgÃi Tạp chí Khoa học-Chuyên san Địa lý 1996-Đại học Quốc gia Hà Nội Tr 7-14 Vũ Văn Phái, 1996 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 Đặc điểm động thái vùng cửa sông Thu Bồn khu vực phố cổ Hội An Địa chất tài nguyên -Tập I Trung tâm Khoa học tự nhiên công nghệ quốc gia Nhà xuất KHKT, Hà Nội Summary: Recently hydrological regime in the studied catchment trends to become more serious In addition, negative activities such as deforestation, uncontrol planing of socio-economic activities cause a vast change of river morphology Using GIS technology, author find out the evolution of downstrean section of Thu Bon river and suggest the solutions in order to mitigate risks caused by erosion and sustainably to develop the area