Nguyên nhân bồi lấp cửa tư hiền ở hệ đầm phá tam giang cầu hai (cause of enclose of tuhien inlet in tamgiang cauhai lagoon

Trần Đức Thạnh, Trần Đình Lân, Nguyễn Hữu Cử, Nguyễn Chu Hồi, Nguyễn Quang Tuấn, Phạm Văn Huấn, Phạm Văn Vỵ, 1998 Nguyên nhân bồi lấp cửa Tư Hiền hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai Tuyển tập Tài nguyên Môi trường biển, tập V, Tr.28-43 NXB Khoa học Kỹ thuật NGUYÊN NHÂN BỒI LẤP CỬA TƯ HIỀN Ở HỆ ĐẦM PHÁ TAM GIANG- CẦU HAI Trần Đức Thạnh(1), Trần Đình Lân(1), Nguyễn Hữu Cử(1), Nguyễn Chu Hồi(1) Nguyễn Quang Tuấn(1), Phạm Văn Huấn(2), Phạm Văn Vỵ(2) Mở đầu Việc bồi lấp bất thường, không định kỳ cửa Tư Hiền hệ đầm phá Tam Giang Cầu Hai, tỉnh Thừa Thiên-Huế tai biến ven bờ nặng nề gây nhiều hậu nghiêm trọng cho kinh tế - dân sinh sinh thái- môi trường khu vực [13] Đây tượng tự nhiên phức tạp, chịu tác động nhiều yếu tố, trình động lực [10,11,12] Việc hiểu rõ nguyên nhân bồi lấp cửa cho phép đề xuất giải pháp hạn chế, ngăn ngừa ứng xử thích hợp Bài viết trình bày kết nghiên cứu bước đầu nguyên nhân bồi lấp cửa Tài liệu điều tra khảo sát sử dụng từ đề tài cấp nhà nước "KT.03.11" Nghiên cứu sử dụng hợp lý hệ sinh thái tiêu biểu ven biển Việt Nam" KT.ĐL.95.09" Nghiên cứu khai thác, sử dụng hợp lý tiềm phá Tam Giang " Phân viện Hải dương học Hải Phòng thực năm 1991-1996 [5,6] Tài liệu phương pháp Tài liệu thực tế sử dụng cho nghiên cứu khảo sát vào đợt, tháng 3/1993, tháng 10/1993, tháng 11/1994 ( trước lấp cửa Tư Hiền vào tháng 12/1994) tháng 11/1995 Một khối lượng lớn hàng trăm mẫu trầm tích thu thập phân tích, hàng chục mặt cắt đo đạc, phân tích trạm quan trắc (trong có trạm cửa Tư Hiền Thuận An) thuỷ thạch động lực với ốp liên tục 24 48 thực lần trước sau thời điểm lấp cửa Các yếu tố lưu lượng bồi tích, hàm lượng bùn cát, chế độ dịng chảy, mực nước, độ mặn quan trắc, tính toán Các tài liệu lịch sử [4,7] địa chất khu vực [3], tài liệu đồ ảnh vệ tinh Landsat sử dụng Mơ hình tính tốn lưu lượng bồi tích dọc bờ phép phân tích hình thái động lực, thủy thạch động lực thực * Bài báo kết đề tài mã số 7.3.1, Chương trình nghiên cứu (1) Phân viện Hải dương học Hải Phòng (2) Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học quốc gia Hà Nội Đặc điểm hình thái động lực khu vực cửa Tư Hiền 2.1 Hình thái động lực bờ biển đầm phá Động lực hai cửa đầm phá chịu chi phối trình bờ dải bờ biển dài 102km, hướng tây bắc- đơng nam Trong bờ chắn đầm phá dài 65km Giới hạn động lực phiá bắc dải Cửa Việt, hợp lưu sơng Thạch Hãn Cam Lộ có tổng lưu luợng nước 15,6km3/năm Giới hạn phía nam mũi đá granit Chân Mây Tây, nhô 900m Dải động lực bờ chia thành hai khu vực bắc nam ngăn cách qua cửa Thuận An Cửa rộng 400-500m, có trục luồng lệch hướng tây bắc, nơi thoát lũ cửa sơng Hương, Bồ Ơ Lâu, có tổng thuỷ lượng 4,725km 3/năm, lượng bồi tích 569 nghìn tấn/năm Các dạng địa hình xâm thực dải bờ gồm cửa sông Cửa Việt: lạch cửa (lagoonal inlets) Thuận An Tư Hiền cách xa 40km; mũi nhô đá gốc Chân Mây Tây Linh Thái, thềm mài mịn viền quanh mũi Linh Thái Ngồi cịn có lạch tàn đầm Lộc Thuỷ nằm sát cửa Tư Hiền Khi cửa Tư Hiền bị đóng, khơi hai đầu để mở lối biển Các dạng địa hình tích tụ gồm có bãi biển chạy dài; đê cát dạng doi kề sát bờ đông nam cửa Thuận An bờ tây bắc cửa Tư Hiền; delta triều lên sát phía cửa Tư Hiền delta triều xuống sát phía ngồi cửa Thuận An Vùng tích tụ bờ cát có đáy biển ven bờ dốc với đường đẳng sâu 10m cách bờ thường 1,2-1,5km, nơi gần 100m Địa hình bờ thoải khoảng độ sâu 0-5m, sau dốc độ sâu 10-15m Sườn bờ ngầm đạt đến độ sâu 15m giới hạn đới sóng nhào Đường đẳng sâu 6m ứng với hai lần độ cao sóng bão phổ biến cách bờ 0,45-1km, mở rộng khoảng Linh Thái- Chân Mây Tây, phản ánh bồi tụ ngầm đoạn mạnh tập trung bồi tích dọc bờ Khu vực phía bắc dài 59km, ổn định hướng hình thái bờ Sơng Cửa Việt cắt gần vng góc với bờ Trục sơng lệch phía nam, phản ánh hướng tổng hợp dịng bồi tích dọc bờ lệch phía đơng nam Trục lịng cửa Thuận An di chuyển nhanh phía bắc tác động qn tính dịng sơng Hương áp đẩy dịng bồi tích dọc bờ hưóng tây bắc Khu vực bờ phía nam 38km, phân hố phức tạp gồm hai tiểu khu Thuận An - Linh Thái Linh Thái- Chân Mây Tây Mũi Linh Thái nhơ 200m Nếu tính bề rộng thềm mài mịn, mũi nhơ 400m Nó có vai trị phân hố động lực khu bờ, cho dịng bồi tích dọc bờ vượt qua Bằng chứng dải bãi cát hẹp 50m viền liên tục qua mũi Sự có mặt đê cát dạng doi nối cửa Tư Hiền với Chân Mây Tây thể áp đảo dịng bồi tích dọc bờ tồn khu vực phía đơng nam Hướng bờ khu vực tây bắc- đông nam Tại xảy biến đổi phức tạp theo mùa bãi biển, bồi tụ mùa gió tây nam, xói lở vào mùa gió đơng bắc Tại bãi tắm Thuận An, trung bình năm vào mùa gió đơng bắc bãi bị xói 15-20m, vào mùa gió tây nam, bãi bồi 10-15m, hàng năm bãi bị xói lấn vào khoảng 5m Cửa Thuận An mở, chủ yếu bị chi phối động lực dịng sơng Hương, bị di chuyển vị trí phía bắc hay nam theo chu kỳ dài cỡ 1-2 kỷ Ngồi cửa cịn thấy vết tích cửa lạch cổ Cửa lạch cổ Phú Thuận, tồn trước 1897 vị trí dễ bị mở lại chu kỳ dịch cửa kể từ lần cuối 99 năm, dịng chảy sơng Hương uốn khúc q lớn phía bắc; khu Phú Nhuận có bề mặt thấp, bão cực lớn, lũ tràn qua; xói lở bãi biển phía ngồi mạnh, thu hẹp dần bề ngang cồn cát Khi có lụt lớn trùng kỳ xói lở mạnh bờ biển, cửa cũ Phú Thuận bị chọc thủng Trong đó, mũi cát bồi tụ sát bờ nam cửa Thuận An dịng bồi tích dọc bờ mùa gió tây nam tiếp tục đẩy trục luồng Thuận An dịch phía bắc, làm tăng độ cong trục dịng chảy từ sơng Hương Q trình dịch chuyển trục cửa Thuận An dịch - xoay nửa phía ngồi trục dịch phía bắc, cịn nửa phía dịch phía nam Với chế vậy, khả sa bồi luồng vào cảng Tân Mỹ lớn trục luồng tàu trục luồng chảy ln lệch 2.2 Hình thái động lực cửa Tư Hiền Cửa Tư Hiền thực tế gồm vị trí cửa Vĩnh Hiền cửa phụ Lộc Thuỷ sát mũi Chân Mây Tây, hai cửa cách 3km qua lạch nằm sau cồn cát cao 2,5m Thường cửa bị lấp, nhân dân tổ chức khơi cửa phụ để có lối biển Bàn đến lấp cửa Tư Hiền nói đến cửa Vĩnh Hiền Tài liệu ghi nhận lần lấp cửa Vinh Hiền vào năm 1823, 1953, 1979 1994, lần mở vào 1811, 1844, 1959 1990 Cửa Tư Hiền (ở Vinh Hiền) rộng khoảng 200m, sâu 3m mở cửa vào 1990, rộng 50m, sâu 0,5m vào cuối tháng 10/1994 (một tháng trước lấp cửa) Khi thông mở, cửa giới hạn động lực chia tiểu khu Linh Thái- Chân Mây Tây thành đoạn Khi cửa bị đóng, giới hạn bị có thống tương đối động lực bờ tiểu khu tiểu khu Thuận An - Linh Thái, nêu, bờ hình thành nên cung lồi dài 22km, xói lở mạnh mùa gio đông bắc (cực đại 20m) bồi tụ mạnh mùa gió tây nam (cực đại 15m) Tại đây, bãi biển hẹp, dốc, bề ngang mặt bãi trước trung bình chỗ 15m, vách xói lở cao trung bình 1,0m, cực đại 1,2m Đoạn bờ từ Vinh Xuân đến Linh Thái tương đối ổn định cân trắc diện dọc ngang bờ, hình thái bờ thẳng, bãi trước rộng trung bình 30-50m, thoải Hoạt động bồi xói mức yếu, dao động theo mùa gió Tiểu khu Linh Thái- Chân Mây Tây dài 5km có hình thái bờ phức tạp thường xuyên biến động, bồi tụ mạnh mùa gió đơng bắc dịng bồi tích di chuyển vượt mũi Linh Thái sang xói lở mùa vào gió tây nam, bồi tích di chuyển dọc bờ ngược phía tây bắc Mặt trước bãi biển hẹp, trung bình 10-15m, vách xói lở cao trung bình 0,8m, cực đại 1,5 Doi cát phía bắc cửa Tư Hiền (vào 10/1994) rộng 30-35m chạy theo hướng 135o, có mặt bãi trước phía biển rộng 5-10m, sườn phía đầm phá thoải, đỉnh doi cát cao khoảng 2,5m Doi lấn từ phía bắc với tốc độ đạt 50m/năm 1990 - 1994 Nó làm hẹp, nơng dần lấp hẳn cửa Tư Hiền Khi cửa bị đóng, cửa phụ mở khơi lại dịng bồi tích di chuyển sát mũi Chân Mây Tây lấp cửa phụ Khi cửa Tư Hiền mở rộng, mùa khô, mực nước đỉnh triều cao mực nước đầm Cầu Hai 25- 35cm, dịng triều chảy qua cửa Tư Hiền tải cát vào tạo nên bãi tích tụ ngầm delta triều lên rộng đến 6000m chắn phía cửa Chứng tỏ rằng, cân dịng chảy hướng vào phía lượng bồi tích cát đáng kể đưa vào đầm phá 2.3 Dịng bồi tích đới bờ tính phương pháp thể tích Mặc dù chưa tiến hành trắc lượng lập lại nhiều mặt cắt, kết khảo sát mùa vào năm 1993, 1995 cho phép tính tốn khối lượng vận chuyển bồi tích dọc bờ nguồn cung cấp từ xói lở bãi Lượng cát giải phóng từ xói lở bờ tính gần theo cơng thức hình học (đơn vị tính mét) A = (Ah + 1/2Bh1)l l : chiều dài đoạn bãi bị xói lở A: chiều rộng bãi bi xói lở lấn vào h : độ cao trung bình mặt bãi sau B : chiều rộng mặt bãi trước h1 : độ cao vách xói lở Về mùa gió đơng bắc: Các giá trị trung bình xác định: l = 22.000m, A=10m; h = 2,5; B = 15 h 1=1m Từ tính Q = 715.000m Đây lượng bồi tích di chuyển đến nửa phía đơng nam khu bờ dài 21km Về mùa gió tây nam, giá trị xác định : l = 21.000m, A = 7,5m, h = 2,5m, B = 12m, h = 0,8m từ tính Q = 495.000m3, lượng bồi tích di chuyển phía tây bắc Tổng hợp lại, cân bồi tích dọc bờ năm di chuyển phía đơng nam 220.000m3 Những giá trị khơng tính đến di chuyển phần sườn bờ ngầm Đặc điểm thuỷ thạch động lực 3.1 Sự phân bố trầm tích đặc trưng thạch động lực Nói chung trầm tích bãi khu cửa lạch có thành phần cát trung (Md =0,250,50mm) chiếm ưu thế, cát nhỏ (Md = 0,1- 0,25mm) phổ biến, cịn cát thơ (Md = 0,51,0mm) xuất vài nơi vào dịp bãi bị xói lở (bảng 1) Bảng 1: Quan hệ tiêu thạch động lực trạng thái bồi xói bãi khu cửa Thuận An Tư Hiền Thời gian 11/1995 - Đầu mùa gió đơng bắc Địa điểm Lịng cửa sơng Hương Điền Hải (phía bắc phá) Lịng cửa Thuận An Doi cát Nam cửa Thuận,rìa - Mùa mưa Doi cát nam cửa Thuận rìa ngồi Nam cửa Thuận (Hịn Duân-Phú - Một năm Thuận) sau lấp cửa Giữa Thuận AnTư Hiền Tư Hiền (Vĩnh Xuân) (1994) Bãi lấp cửa Tư Hiền Lịng lạch TưHiền 3/1993 Lịng cửa sơng -Cuối Hương mùa gió đơng Lịng cửa Thuận bắc An -Mùa khơ Doi cát Thuận An Nam cửa Thuận Vị trí mẫu -Phía -Phía ngồi - Đỉnh cồn -Bãi biển Các số thạch động lực Md So Sk 0,269 1,22 1,00 0,298 1,29 1,00 0,313 1,40 1,10 0,34 1,40 0,99 Xâm thực lịng mạnh Tích tụ gió xơi lở - Giữa dòng 0,304 1,27 1,10 Xâm thực lòng -Bãi cao -Bãi thấp -Bãi cao Bãi thấp -Đỉnh vách xói - Bãi biển - Bãi cao - Bãi thấp 0,329 0,252 0,291 0,221 0,491 1,38 1,30 1,20 1,44 1,48 1,10 0,97 1,00 0,90 0,95 Xói lở yếu 0,543 0,265 0,287 1,4 1,26 1,25 0,99 1,00 1,00 -Bãi cao -Bãi thấp Mới đào 0,247 0,164 0,304 1,35 1,40 1,28 0,94 1,07 1,00 Bồi tụ mạnh Phía 0,170 1,41 1,10 Xâm thực yếu Hơi lệch trục 0,116 bắc Bãi mũi 0,259 1,83 1,23 Bồi tụ yếu 1,27 1,00 Bồi tụ Trạng thái bãi Bồi tụ yếu Xói lở mạnh ổn định Xâm thực yếu (Hoà Duân-Phú - Hơn Thuận) năm trước Phía bắc cửa Tư lấp cửa Tư Hiền (Linh Thái) Hiền(1994) Lòng cửa Tư Hiền Bãi chăn cửa Tư Hiền Bãi 0,350 1,52 1,16 Xói lở yếu -Bãi gần Linh Thái-`-Gần Tư 0,380 Hiền 0,291 Cũ 0,362 1,47 1,31 1,47 1,17 1,31 1,17 Xói lở ổn định Mặt 1,36 1,00 Bào mòn mặt 0,580 Xâm thực Vào đầu mùa gió đơng bắc (11/95) lạch cửa trầm tích lịng lạch cát trung với trị số Md = 0,304mm S o = 1,27-1,28 tương đương Trong cửa sông Hương, giá trị Md nhỏ (0,269-0,298mm) biểu thị động dòng yếu bãi Điền Hải (bắc phá Tam Giang) Hoà Duân- Phú Thuận, nơi bãi bị xói lở mạnh nhất, vật liệu mịn bị xói lở đưa phía tây nam, trầm tích cịn lại cát thơ (Md = 0,543mm) Từ Hồ Dn trở cửa Thuận, trầm tích chuyển dần thành cát trung cát nhỏ Từ Hồ Dn trở phía cửa Vĩnh Hiền, trầm tích mịn dần, chuyển dần từ hạt thô sang hạt trung (Md = 0,265-0,287mm) đoạn Vĩnh Xuân, sau thành cát nhỏ (Md = 0,164-0,247mm) cửa lấp Vĩnh Hiền Điều khẳng định hướng dòng bồi tích dọc bờ xuống phía đơng nam mức độ bồi tụ bãi tăng dần phía Nơi bãi nghiêng bồi tụ, giá trị Md phần thấp bãi nhỏ phần cao Trong mùa này, giá trị S o nhỏ 1,50, chứng tỏ độ chọn lọc trầm tích tốt cộng với dịng lượng mạnh có hướng ổn định Nói chung, nơi bãi ổn định (Vĩnh Xuân) So thường 1,30, nơi bãi bồi xói phức tạp So 1,30 Giá trị Sk = thường tương ứng với So thấp, thể xu cân bồi xói khả chọn lọc vật chất cao, tập trung vào khỏang cấp hạt Sk1,chỉ thị độ nghiêng cấp hạt nhỏ ngược lại Sk 1 thị độ nghiêng trầm tích cấp hạt lớn loại trầm tích Về cuối mùa gió đơng bắc (3/93), tốc độ dịng chảy sơng Hương cửa Thuận giảm đi, trầm tích nghiêng bồi tụ với Md = 0,116- 0,117mm (cát nhỏ), đồng thời hệ số chọn lọc tăng lên So = 1,41-1,83 Trong đó, bồi tụ lịng cửa Thuận An mạnh cửa sông Hương Giá trị Md giảm chút bờ đơng nam cửa Thuận An Thấy rõ xu thế, giá trị Md giảm dần từ phía đơng nam phía tây bắc Md lớn 0,580 bãi cửa Vĩnh Hiền nhỏ 0,259 rìa nam cửa Thuận An Điều chứng tỏ vào tháng 3, mùa khơ, dịng bồi tích dọc bờ bắt đầu đổi hướng lên phía bắc Tuy nhiên, cục diện hẹp, sản phẩm mùa gió đơng bắc cịn rõ nét từ Linh Thái gần Vĩnh Hiền, Md giảm dần Lòng cửa Vĩnh Hiền lúc hẹp, nên tốc độ dòng lớn Tại đây, đáy lòng cát trung (Md = 0,362m) Những khoáng vật nặng phổ biến nghiên cứu ilmenit, leucoxen, tuanmalin, kyanit, zircon, pyroxen v.v Xói lở bãi q trình chọn lọc tập trung khoáng vật nặng, khoáng vật nhẹ có tỷ trọng thấp bị dịng lượng sóng thành dịng bồi tích dọc bờ Từ cửa Thuận An đến cửa Tư Hiền hình thành nên hai dải khoáng vật nặng tập trung tương đối đối xứng cách hai cửa 1-1,5km Dải thứ phía tây bắc cửa Tư Hiền gần núi Linh Thái có chiều dài 5m, rộng 2m, dày 10cm Hàm lượng khoáng vật nặng khoảng 50% so với cấp hạt 0,2-0,063mm Điều chứng tỏ bồi tích di chuyển tập trung phía cửa Tư Hiền Dải thứ hai phía đơng nam cửa Thuận An, nơi bãi bị xói lở, vách cao 2m Dải khống vật nặng nằm chân vách dày 12mm, vát nhọn đầu phía cửa Thuận An, dài 10m, rộng 1m Hàm lượng khoáng vật nặng 20% sau giảm 1,23% gần cửa Thuận An Điều chứng tỏ sát cửa Thuận An, dịng bồi tích tổng hợp dọc bờ có xu hướng di chuyển phía bắc Phân bố khóang vật nhẹ thạch anh, fenspat mica xem xét chúng có xu hướng phân bố ngược với khống vật nặng Đặc biệt có mặt fenspat tỷ số fenspat/ thạch anh cho thấy sát cửa Tư Hiền, Thuận An, nơi xu bồi tụ mạnh, tỷ lệ phần trăm fenspat tỷ số F/T thấp Các giá trị cao hẳn nơi bãi bị xói lở Sự phân kỳ dịng bồi tích tổng hợp dọc bờ hai phía đơng nam tây bắc cung bờ Thuận An- Tư Hiền rõ ràng, thể qua phân tích tổ hợp khống vật nặng phân dị trầm tích, rõ theo số Md Điều thể rõ hình thái dạng cánh cung đường bờ chịu tác động trường gió ngược chiều vào hai mùa 3.2.Lượng bùn cát di chuyển qua cửa đầm phá Đã tiến hành quan trắc dòng chảy, độ đục đo trắc ngang lần, lần chu kỳ triều ngày cửa Thuận An- Tư Hiền, hai lần vào mùa mưa (tháng 11/1993 tháng 11/1995, lần vào mùa khô (tháng 3/1993), đại diện cho thời gian trước sau lấp cửa Vĩnh Hiền (bảng 2) Bảng : Lưu lượng bùn cát (tấn) qua cửa Thuận An Tư Hiền qua ngày triều Thời gian Mùa khô 1993 Trước lấp cửa Hướng Thuận An Tư Hiền Qua hai cửa 588 51 639 vào 732 38 770 cân -144 13 -131 Mùa mưa 1993 152 152 (Bão,nước dâng) vào 3115 99 3214 cân -3115 53 -3062 Mùa mưa 1995 2443 315 2758 sau lấp cửa vào 15 15 cân 2443 300 2743 Lần mùa mưa 1993 vào ngày có nước dâng bão, nên liên tục 24 giờ, nước bùn cát di chuyển vào đầm phá Đây tượng bất thường, không đại diện cho mùa, quan trọng cửa Tư Hiền chưa lấp (Vĩnh Hiền), cân ngày bùn cát đưa lưu lượng nhỏ Vào mùa mưa sau lấp cửa, lưu lượng bùn cát cân kênh đào tăng lên nhỏ cửa Thuận An mùa khô, cân bùn cát đưa vào 144 tấn/ngày đêm mùa mưa cân đưa 2443 tấn/ ngày đêm Nếu tạm coi giá trị trung bình ngày mùa khơ kéo dài tháng, mùa mưa tháng, ta có lượng bùn cát cân đưa cửa Thuận An 259 nghìn tấn/năm cửa Tư Hiền (một năm trước lấp cửa) 9500 tấn/năm, tổng cộng hai cửa 268 nghìn tấn/ năm Đây số khơng nhỏ, có tính chất định tính, có lẽ cịn khác xa thực tế Tuy nhiên số này, thành phần di đáy (vât liệu cát) chiếm 1/5, tức khoảng 45 nghìn tấn/năm Do hạn chế chuỗi số liệu quan trắc, số có giá trị tham khảo [6] 3.3 Lượng bùn cát di chuyển dọc bờ 3.3.1 Phương pháp tính Việc tính tốn dịng bồi tích dọc bờ thực theo phương pháp CERC [1] Các giá trị tính mơ hình phản ánh lực di chuyển nhiều lượng di chuyển thực tế Trị số tính tốn có ý nghĩa cân bồi tích (Q) hướng tổng hợp dịng bồi tích dọc bờ Thực chất, bờ biển khu vực khơng phải đồng hồn tồn hướng Nhưng hướng chung phản ánh tổng thể di chuyển bồi tích quy mơ lớn vào thời gian lâu dài đoạn bờ cụ thể, có hướng di chuyển, phân bố bồi tích cục khác với hướng chung Căn vào phân tích động lực hình thái, việc tính tốn dịng bồi tích dọc bờ thực quy mô tổng thể cho ven bờ phía ngồi đầm phá, ứng với dải động lực bờ từ Cửa Việt đến Chân Mây Tây cho trường hợp cụ thể cửa Tư Hiền với điểm tính khác nhằm xác định di chuyển bồi tích cục Phương pháp CERC cần số liêu khởi điểm địa hình (gồm định hướng đường bờ) sóng (độ cao sóng, góc đỉnh sóng, tần xuất sóng Có thể dùng số liệu tính sóng từ gió Số liệu gió từ trạm Cồn Cỏ Cửa Tùng sử dụng Kết tính tốn thực nhờ lập trình máy vi tính 3.3.2 Kết tính tốn Di chuyển bùn cát dọc ven bờ đầm phá, tính tốn theo hướng sóng với độ cao sóng cấp (h max = 4,75m) Kết tính thể bảng Bảng 3: Kết qủa tính dịng bồi tích Trường sóng Lượng vận chuyển(m3/năm) Tổng cộng(m3/năm) NW 98.996,50 NNW 26.675,28 N 1.600.015,00 Qlt = 2.012x103 NNE 67.173,91 NE 19.083,72 NE -645.053,90 ENE -64.065,39 E -756.719,10 Qrt = 1.409 x 103 ESE -23.012,72 SE -1.414,16 Chú ý dấu (-) di chuyển phía Qgros = 3.502x 103 Qnet = 522x 103 tây bắc, dấu (+) di chuyển phía đơng nam Kết tính tốn cho thấy dịng bồi tích tổng hợp ven bờ có hướng phía đơng nam với lưu lượng khoảng nửa triệu m3/năm Sóng hướng bắc có vai trị chủ đạo di chuyển bồi tích phía đơng nam, sóng hướng đơng đơng bắc có vai trị chủ đạo di chuyển bồi tích phía tây bắc hướng sóng hướng khác, sóng có độ cao ứng cấp IV thường gây hướng di chuyển lớn Để tính tốn chi tiết cho di chuyển bồi tích khu vực ven cửa Tư Hiền, sử dụng kết quan trắc sóng nhiều năm trạm Cồn Cỏ Bốn điểm chọn tính Điểm A1 sát cửa Lộc Thuỷ, điểm A3 sát phía nam cửa lấp Vĩnh Hiền, điểm A4 phía bắc cửa lấp A2 nằm Vĩnh Hiền - Lộc Thuỷ (hình1) Kết tính cho điểm tháng với 11 cấp sóng Các giá trị ghi nhận bảng Ta thấy vận chuyển bùn cát xảy mạnh mẽ vào thời kỳ mùa đơng, sóng biển phát triển độ cao khoảng 1,5-2m cao Lượng bồi tích vân chuyển vào thời gian chuyển tiếp đặc biệt mùa hè, thường nhỏ (bảng 4) Bảng : Kết tính dịng bồi tích dọc bờ (10 3m3) theo tháng khu ven bờ cửa Tư Hiền Điểm Tháng Cộng 10 11 12 A1 -394 -18 -15 12 -41 12 -5 38 -287 -566 -722 -1986 A2 -148 38 58 50 -12 -5 -18 -5 107 -41 -206 -176 A3 -279 -33 35 50 -24 -11 -11 -11 -52 -218 -508 -1056 A4 -148 38 58 50 -12 -5 -18 -5 107 -41 -206 -176 Vào tháng đơng (11,12 1), dịng bồi tích có khối lượng lớn, mang dấu trừ, tức vận chuyển lên phía bắc Vào tháng hè (5, 6, 8) dịng bùn cát có khối lượng nhỏ có hướng di chuyển phía tây bắc Chỉ vào tháng mùa chuyển tiếp (2, 3, 9, 10) dịng bồi tích chuyển xuống phía đơng nam với khối lượng khơng lớn Đó kết tác động hướng sóng thịnh hành: đông bắc vào mùa đông, đông bắc bắc- đông bắc vào cuối đông mùa chuyển tiếp, sóng hướng đơng mùa hè, sóng hướng tây bắc bắc vào mùa chuyển tiếp đầu đông Rất đáng lưu ý sóng đơng bắc tác động vào hướng bờ di chuyển khối lượng lớn bồi tích phía tây bắc đơng, góp phần định cho cân bồi tích dọc bờ đoạn Chân MâyVĩnh Hiền dồn phía cửa Vĩnh Hiền Chỉ tính riêng cho điểm A3 A4, cho thấy năm, bồi tích tập trung ven cửa Tư Hiền 880 nghìn Như tồn dải ven bờ phía ngồi đầm phá lượng bồi tích dọc bờ chuyển xuống tới phía đơng nam tới khu vực Tư Hiền-Chân Mây khoảng 500 nghìn tấn/ năm Trong đoạn Tư Hiền - Chân Mây dịng bồi tích cục có hướng tây bắc, di chuyển từ phía Chân Mây lên Cửa Tư Hiền tập trung ven cửa 880 nghìn tấn/năm Vì vậy, lâu dài, xu bồi tụ ưu cửa Tư Hiền 4.Nguyên nhân chế bồi lấp cửa Tư Hiền 4.1 Nguyên nhân sâu xa Hệ đầm phá Tam Giang -Cầu Hai hinh thành biển tiến Holoxen Ban đầu hệ có cửa Tư Hiền đến năm 1404 dòng lũ mở cửa Thuận An Kể từ đó, Tư Hiền trở thành cửa phụ bị bồi lấp lại tự mở không theo chu kỳ định [3] Đầm phá trải qua giai đoạn trẻ bước sang giai đoạn trưởng thành.Vai trò chủ đạo cửa Tư Hiền pha biến đổi sau : Pha thứ ách tắc cửa sông Phú Cam Trước sơng lớn, dịng lưu vực đổ đầm Cầu Hai qua cửa Tư Hiền [6] Sông Phú Cam ách tắc hoạt động vòm Thuỷ Thanh kết hợp với trình bồi tụ cửa Đại Giang Pha thứ hai phát triển delta triều xuống phía nam đầm Thuỷ Tú Khi sơng Phú Cam ách tắc, sơng Hương chủ lưu, dịng chảy sơng phải dồn qua quãng đường dài Thuỷ Tú, vào đầm Cầu Hai cửa Tư Hiền Sự xuất delta triều xuống phát triển thành đảo bãi bồi Nam Thuỷ Tú dần làm ách tắc đường chuyển lũ từ sông Hương cửa Tư Hiền Pha thứ ba lớn nhanh châu thổ sơng Hương điều kiện có cồn cát chắn kín phía ngồi, nhiều phù sa hướng xuất lũ tràn đoạn Thuỷ Tú bị thu hẹp nhờ bãi bồi hai bên delta triều xuống Kết dịng lũ sơng Hương chọc thủng dãy cồn cát, đối diện mở cửa Thuận An để tạo khả thoát lũ Thuận An trở thành cửa chính, trực tiếp dịng lũ từ sơng Hương Tư Hiền trở thành cửa phụ có xu bị bồi lấp Như việc bồi lấp cửa Tư Hiền kết trình tiến hoá địa chất đầm phá từ giai đoạn trẻ sang trưởng thành theo xu hẹp dần, cạn dần vai trị chủ đạo thay cửa Thuận An 4.2 Nguyên nhân trực tiếp Lấp cửa đầm phá tượng thường gặp giới, phụ thuộc vào mối quan hệ động lực dịng qua cửa dịng bồi tích dọc bờ sóng phát triển từ gió[8] Nguyên nhân trực tiếp gây bồi lấp cửa Tư Hiền thắng q trình bồi tụ động lực sóng q trình xâm thực lịng cửa động lực dịng chảy nguồn gốc dịng triều lũ Trên tồn ven bờ ngồi đầm phá Huế, sóng tạo nên dịng bồi tích tổng hợp dọc bờ di chuyển phía đơng nam tới khu vực Tư Hiền với khối lượng cân nửa triệu năm Trong phạm vi hẹp đoạn bờ Chân Mây Tây - Cửa Tư Hiền, dịng bồi tích tổng hợp dọc bờ hướng tây bắc tập trung khu vực ven cửa Tư Hiền khối lượng bồi tích 880 nghìn tấn/năm Thời gian tập trung chủ yếu vào tháng 11,12 tháng thuộc mùa gió đơng bắc Vì vậy, khu vực cửa Tư Hiền có xu nghiêng bồi tụ điều kiện đặc biệt trình bồi tụ lấp cửa Tư Hiền 4.3 Cơ chế tính bất thường mở cửa Tư Hiền Việc lấp cửa Tư Hiền kết tiến hoá tự nhiên hệ đầm phá Tuy nhiên, gần mức độ đóng mở bất thường tăng dần liên quan đến nhiễu động bất thường khí tượng, hải văn khu vực Mùa gió tây nam từ tháng đến tháng 9, gió hướng tây nam thịnh hành có ý nghĩa tạo sóng gây di chuyển bồi tích dọc bờ Mùa gió đơng bắc với hướng gió bắc đông bắc thịnh hành từ tháng 10 đến tháng năm sau Gió hướng đơng thịnh hành tháng 2-5 10-11 Tương ứng với hoạt động gió, hướng sóng thịnh hành bắc, đơng bắc đơng có ý nghĩa lớn xâm thực di chuyển bồi tích dọc bờ Bảng 5: Đặc trưng gió Hiền( Trạm Phú Bài) Hướng gió 10/1990 (mở cửa) T.xuất Vtb (m/s) SSW lượng mưa vào kỳ mở cửa(1990) lấp cửa (1994) Tư 10/1994 11/1994 12/1994 (lấp cửa) T.xuất Vtb (%) (m/s) T.xuất (%) 6,45 Vtb (m/s) 4,0 T.xuất (%) Vtb (m/s) SW 6,45 4,0 3,33 5,0 S 6,45 4,5 3,33 5,0 6,45 3,5 3,22 6,0 23,33 7,28 3,22 6,0 9,67 5,0 10,0 6,5 6,45 5,5 35,48 6,27 30,0 7,44 32,25 6,7 3,22 6,0 10,0 4,33 16,12 6,6 9,67 6,33 3,33 4,0 12,9 5,5 SE 6,45 6,5 ESE E 32,25 5,7 ENE 3,22 3,0 NE 38,70 5,91 NNE 6,45 8,0 N 6,45 7,0 NNW NW 6,45 4,5 W Lượng mưa (mm) 6,48 7,50 9,67 7.33 3,22 4,0 1047,7 436,4 6,66 4,5 9,67 5,0 12,9 4,5 559,8 419,4 Bảng : Hướng tốc độ gió cực đại vào lần lấp,mở cửa Tư Hiền (trạm Phú Bài) Thời gian Năm 1979 Năm 1990 T.3 T.4 T.9 T.10 T.11 T.10 T.11 T.12 Hướng gió SE NW NNW NE NW NNW E NE Vmax (m/s) 26 10 16- 12 10 10 Ghi Lấp cửa Mở cửa Năm 1994 Lấp cửa Vào mùa mưa lũ, mực nước đầm Cầu Hai cao mực nước biển chừng 0,5-0,7m, dịng chảy qua cửa Tư Hiền ln đủ mạnh để xâm thực, trì cửa, đẩy luồng bồi tích dọc bờ từ bắc xuống Vào mùa khơ, dịng chảy qua cửa Tư Hiền chủ đạo dòng triều, tốc độ cực đại 50-60cm/s, trung bình 30-40cm/s Tuy vậy, pha triều 25 có đến dừng chảy, tốc độ chảy 25cm/s không đủ động nặng dị chuyển vật liệu cát Mùa này, mực nước Câu Hai ln thấp đỉnh triều ngồi biển 20-30cm lượng chảy triều vào lớn chảy đem vật liệu cát từ biển vào làm cạn lạch cửa, tạo điều kiện cho thời điểm bồi lấp cửa đột ngột Bồi lấp cửa đột ngột thường vào tháng 12 đến tháng năm sau tức vào nửa sau mùa gió đơng bắc, lũ chấm dứt dịng chảy sơng vào đầm phá dần bước vào mùa kiệt (kiệt vào tháng 3-4) Đây thời gian hướng gió, hướng sóng thịnh hành chuyển từ bắc sang đông bắc chuyển sang đông, đông nam Nếu lạch cửa bị bồi hẹp, bồi cạn đáng kể (do di chuyển dọc) sức thoát nước hẳn, gặp kỳ gió hướng đơng đơng bắc thổi liên tục dài ngày với cường độ mạnh tạo sóng hướng đơng bắc mạnh có độ cao đáng kể tác động vng góc với bờ, gây di chuyển bồi tích ngang từ đáy bồi lấp cửa Đó trường hợp lấp cửa vào ngày 22/12/1994 Giáp trước đó, gió hướng đơng thổi liên tục ngày với tốc độ 8m/s, sau chuyển hướng đơng bắc thổi liên tục ngày với tốc độ 9-10m/s (tài liệu trạm Phú Bài) Chính chế bồi lấp cửa Tư Hiền, trước tháng cịn rộng 50m, sâu 0,5-1m Ngược lại, cửa bị lấp, thường xảy ngập lụt đầm phá, mực nuớc ngập cao mở cửa Tháng 10-11 đầu mùa gió đơng bắc thời gian tập trung mưa lũ năm Khi gặp sóng đông đông bắc phát triển liên tục thời gian dài với độ cao lớn gây xói lở khu bờ cửa Tư Hiền để tạo dòng bồi tích dọc bờ phía tây bắc sóng hướng bắc, bắc đơng bắc gây xói lở mạnh bãi Nếu q trình xảy trùng với có mưa lũ lớn, mực nước đầm Cầu Hai dâng cao tràn qua dải đất thấp lấp cửa, gặp thời điểm mực triều phía biển hạ thấp, dịng chảy lũ đột phá mở cửa Tư Hiền Đó trường hợp vào ngày 14-16/10/1990, lượng mưa ngày liền đạt 525mm, đồng thời hướng gió B BĐB đột ngột thổi mạnh 6-8m/s ngày Kết cửa Tư Hiền mở Tính chất đóng mở cửa đột ngột liên quan đến trùng hợp yếu tố khí hậu- thuỷ văn bất thường có xu hướng tăng biến động quy mô địa phương, khu vực tồn cầu Nhịp độ lấp cửa có xu hướng tăng có liên quan đến số tác động nhân sinh Ví dụ, hậu tàn phá rừng nặng nề chiến tranh phần làm nương rãy dẫn đến thay đổi cán cân phân bố lưu lượng nước 10 năm Sự tập trung thuỷ lượng vào đầm phá mùa lũ ngày tăng, dịng chảy sơng nhanh chóng cạn kiệt sau mùa mưa Vì thế, ngày xuất nhiều khả trùng hợp thời gian cạn kiệt dịng chảy sơng với thời gian hoạt động mạnh sóng đơng bắc vng góc với bờ, làm tăng khả bồi lấp cửa Tư Hiền Các đập thượng nguồn, hoạt động thuỷ lợi, nông nghiệp khác làm thay đổi phân bố mật độ dòng chảy đồng sau đầm phá Cân lượng chảy sông vào khu đầm Cầu Hai qua cửa Tư Hiền ngày giảm làm hạn chế khả đẩy cát sa bồi Khả lũ lụt tăng lên làm nhanh trình mở cửa sau lấp, làm cửa bi thay đổi liên tục động thái Đáng ý vào mùa khô (tháng 3) mùa mưa (tháng 12) năm 1993, cửa Tư Hiền mở, kết đo dòng chảy trạm Vĩnh Xuân (Thuỷ Tú) cho thấy lượng cân nước chảy hai mùa dồn phía cửa Thuận An với tỷ lệ đáng kể Điều làm giảm cân lượng chảy biển qua cửa Tư Hiền, góp phần làm nhanh trình lấp cửa Hiện tượng áp lực triều cửa Tư Hiền lớn cửa Thuận An Kết luận Hiện tượng bồi lấp cửa Tư Hiền có nguyên nhân sâu xa từ trình phát triển tiến hố địa chất hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai Trong đó, vai trị cửa Tư Hiền từ cửa chuyển thành cửa phụ có xu suy tàn Q trình chịu tác động động lực nội sinh ngoại sinh làm suy tàn sông Phú Cam đổ vào đầm Cầu Hai tăng cường hoạt động sông Hương dẫn đến mở cửa Thuận An vào năm 1404 Nguyên nhân trực tiếp dẫn đến bồi lấp cửa Tư Hiền yếu di dòng qua cửa, tập trung bồi tích dọc bờ khu vực cửa Cơ chế tập trung bồi tích gây bồi lấp cửa Tư Hiền dịng bồi tích tổng hợp dọc bờ hướng đông nam chuyển khỏang nửa triệu tấn/năm xuống dòng cục hướng tây bắc chuyển khỏang gần 900 nghìn từ phía Chân Mây Tây lên Dịng bồi tích cục tập trung vào khoảng tháng 12 đến tháng năm sau, lượng chảy lũ giảm hẳn Quá trình bồi lấp xảy từ từ lấp đột ngột thời điểm có trùng hợp yếu tố khí tượng thuỷ văn cần thiết Cửa mở lại sau số năm có trùng hợp pha xói lở bờ mạnh với kỳ mưa lũ lớn Từ kết nghiên cứu, tiến tới đề xuất phương án trì lâu dài cửa Tài liệu tham khảo CERC(coastal Engineering Research Center),1984.shore protection manual, Department of Army waterway exprimental station Corps of engineers, Washington Nguyễn Hữu Cử ,1996 Đặc điểm địa chất hệ đầm phá Tam Giang -Cầu Hai (Thừa Thiên- Huế) Holoxen phức hệ trùng lỗ chứa chúng Luận án Phó tiến sỹ Lê Quý Đôn 1776 Phủ biên tạp lục, Nxb Khoa Học Xã Hội Hà Nội 1977 Sơn Hồng Đức,1974 Việt Nam hình thể đồng nxb Trăm Hoa Miền Tây Nguyễn Chu Hồi, Trần Đức Thạnh nnk,1996 Nghiên cứu sử dụng hợp lý hệ sinh thái đầm phá ven bờ miền Trung Báo cáo đề tài KT.03.11 Lưu trữ Phân viện Hải dương học Hải Phòng Nguyễn Chu Hồi, Đỗ Nam, Trần Đức Thạnh, Nguyễn Miên nnk,1996 Nghiên cứu khai thác, sử dụng hợp lý tiềm phá Tam Giang Báo cáo khoa học đề tài KT.ĐL.95.09 Lưu trữ Phân viện Hải dương học Hải Phòng Krempf A 1931 Rapport sur le Fonctionnement de l'annee' 1929-1933 Notes No 15 Inst Oceanogr de L' Indochine Nichols M and Allen G, 1981 Sedimentary process in coastal lagoon Coastal lagoon reseach, Present and future UNESCO Technical papers in Marine Science No 33 11 Lê Khắc Phị, 1933.Khí hậu đồng khu vực Huế Sở văn hố thơng tin thể thao Thừa Thiên- Huế xuất 10 Hồ Ngọc Phú, 1994 Nghiên cứu tính khơng ổn định cửa Tư Hiền suy nghĩ biện pháp sử lý Kỷ yếu Hội thảo khoa học đầm phá Thừa Thiên- Huế.Hải phòng 1994 11 Trần Đức Thạnh, 1985 Cửa Thuận An Tư Hiền Những phát khảo cổ học 1985 Viện khảo cổ Hà nội 12 Trần Đức Thạnh, Trần Đình Lân Nguyễn Hữu Cử, 1995 Về tượng bồi lấp cửa Tư Hiền Tạp chí hoạt động số 13 Trần Đức Thạnh, 1977 Tác động môi trường việc lấp cửa, chuyển cửa hệ đầm phá Tam Giang- Cầu Hai Tài nguyên môi trường biển, tập IV- Nhà xuất KHKT Summary CAUSE OF ENCLOSE OF TU HIEN INLET IN TAM GIANG -CAU HAI LAGOON The intrinsic cause of Tu Hien inlet concerns the natural evolution of Tam Giang- Cau Hai Lagoon Ago, it was the unique inlet and Phu Cam river was a main one running into the south part of lagoon After that, Phu Cam River was ruined and Huong River running into the North part of lagoon become the largest one Based on the new dynamical balance, a new inlet named Thuan An was opened in 1404 in front of Huong River mouth From that Tu Hien has been being the secondary inlet and sometime is enclosed by sedimentation The last enclosing time of Tu Hien Inlet has been being from 1994 to now The direct cause of enclose of Tu Hien Inlet is the weakening of the flow passing the inlet and the violent concentration of longshore sandy drift in the inlet area The mathematical model calculation shows that a total number of 500 thousands ton sand /year are transported to Tu Hien- Chan May coastal part by the east southward wave longshore drift Meanwhile a west northward local longshore drift transports about 900 thousands ton sad/year from Chan May site to Tu Hien inlet This local concentration makes the enclose of Tu Hien Inlet from December to April, generally It falls in the time of ending the flood flow and changing the prevailing wave direction After the enclosed time from 6-11 years, the inlet can be opened at the coincidental of a heavy flood and a violent coastal erosion The opened time of inlet is from - 20 years From the studied result, the control of Tu Hien inlet enclose can be proposed 12 13 ... lên Cửa Tư Hiền tập trung ven cửa 880 nghìn tấn/năm Vì vậy, lâu dài, xu bồi tụ ưu cửa Tư Hiền 4 .Nguyên nhân chế bồi lấp cửa Tư Hiền 4.1 Nguyên nhân sâu xa Hệ đầm phá Tam Giang -Cầu Hai hinh thành... trường việc lấp cửa, chuyển cửa hệ đầm phá Tam Giang- Cầu Hai Tài nguyên môi trường biển, tập IV- Nhà xuất KHKT Summary CAUSE OF ENCLOSE OF TU HIEN INLET IN TAM GIANG -CAU HAI LAGOON The intrinsic... Kết luận Hiện tư? ??ng bồi lấp cửa Tư Hiền có nguyên nhân sâu xa từ q trình phát triển tiến hố địa chất hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai Trong đó, vai trị cửa Tư Hiền từ cửa chuyển thành cửa phụ có xu