NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH VÀ ĐẶC TRƯNG HÌNH THÁI SÔNG PHÂN LẠCH TRÊN SÔNG CỬU LONG

Kết quả nghiên cứu sẽ trả lời cho câu hỏi, tại sao trên sông Cửu Long lại hình thành loại dạng lòng dẫn sông phân lạch, mà không phải là ở các dạng khác. Các đặc trưng hình thái của sông phân lạch trên sông Cửu Long là như thế nào

NGHIÊN CỨU NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH VÀ ĐẶC TRƯNG HÌNH THÁI SÔNG PHÂN LẠCH TRÊN SÔNG CỬU LONG

Research on the oreation cause and the morphology characteristics of braided lower mekong river

PGS Lê Ngọc Bích PGS TS Lê Mạnh Hùng

KS Nguyễn Tuấn Long Th.S Nguyễn Đức Vượng Các cán bộ Trung tâm Nghiên cứu Chỉnh trị sông và PCTT

Tóm tắt:

Kết quả nghiên cứu sẽ trả lời cho câu hỏi, tại sao trên sông Cửu Long lại hình thành loại dạng lòng dẫn sông phân lạch, mà không phải là ở các dạng khác Các đặc trưng hình thái của sông phân lạch trên sông Cửu Long là như thế nào

Abstract:

The research results will answer the question why the lower Mekong River has been taken shape of braided but other one, and how are the braided morphology characteristics of the lower Mekong River

I ĐẶT VẤN ĐỀ:

Sông phân lạch tồn tại ở vùng hạ du của đồng bằng bồi tích Ở nước ta sông phân lạch tồn tại ở một số đoạn sông của hạ du sông Hồng, hạ du sông Đồng Nai và đặc biệt là tồn tại rộng khắp trên hệ thống sông Cửu Long, với chiều dài của các đoạn sông phân lạch chiếm tỷ lệ 60 % chiều dài của sông Cửu Long (xem hình 1)

Sông phân lạch liên quan trực tiếp đến các công trình phòng chống lũ, phòng chống thiên tai đến các công trình lấy nước, giao thông vận tải thủy, xây dựng các bến cảng, cầu đường…

Quá trình hình thành, phát triển và thoái hóa của sông phân lạch, đối với sông Cửu Long, quá trình đó, cũng chính là quá trình bồi lắng lạch phụ (lạch đang thoái hóa) xói lở lòng sông và sạt lở mái bờ sông ở lạch chính (lạch đang trong quá trình phát triển)… để biến hình, đổi dòng … Như tại các đoạn sông phân lạch: Tân Châu – Hồng Ngự; Tân Hòa Đông – Mỹ Thuận, Mỹ Thuận- Vĩnh Long… (trên sông Tiền ) và tại Châu Thành – Long Xuyên… (trên sông Hậu) Và hậu quả là đã gây nên tổn thất rất nặng nề về tính mạng và tài sản của Nhà nước và Nhân dân vùng ven sông Cửu Long

Loại dạng lòng dẫn của sông Cửu Long là sông phân lạch, đó là một tồn tại khách quan Vậy tại sao trên sông Cửu Long lại hình thành sông phân lạch Nguyên nhân gì và điều

kiện nào dẫn đến việc hình thành sông phân lạch trên sông Cửu Long Quy luật vân động và đặc trưng hình thái của loại dạng sông phân lạch trên sông Cửu Long là như thế nào? Đây là những vấn đề rất quan trọng Kết quả nghiên cứu về vấn đề này sẽ cung cấp những luận cứ khoa học cho công tác phòng chống xói lơ,û chỉnh trị ổn định dòng sông phân lạch trên sông Cửu Long là hết sức cấp thiết

Trong báo cáo này chủ yếu làm sáng tỏ các điều kiện, nguyên nhân hình thành và các đặc trưng hình thái của sông phân lạch trên sông Cửu Long

Quan hệ giữa chiều rộng đoạn sông phân lạch (Bp) với khoảng cách giữa hai nút khống chế hình thái sông (Lp) khu vực sông ảnh hưởng lũ chiếm ưu thế

Bp = 0.79Lp 0.62

R 2 = 0.84 0,00

2,00 4,00 6,00 8,00

Lp (km)

Quan hệ giữa chiều rộng đoạn sông phân lạch (Bp) với khoảng cách giữa hai nút khống chế hình thái sông (Lp) khu vực sông ảnh hưởng triều chiếm ưu thế

Bp = 0.98Lp 0.45

R 2 = 0.80

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00

Lp (km)

Khu vực sông ảnh hưởng lũ chiếm ưu thế

Bp = 0.79Lp0.67

Khu vực sông ảnh hưởng triều chiếm ưu thế

Bp = 0.98Lp0.45

II ĐIỀU KIỆN VÀ NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH SÔNG PHÂN LẠCH TRÊN

SÔNG CỬU LONG.

II.1 BẢNG PHÂN LOẠI DẠNG LÒNG DẪN VÀ ĐỊNH NGHĨA VỀ SÔNG PHÂN LẠCH [1]

Nghiên cứu loại dạng lòng dẫn sông Cửu Long là vấn đề lớn và rất phức tạp, mang tính lý luận rất sâu sắc nhằm quy nạp khái quát quy luật, đặc tính của một dòng sông

Hiện nay vấn đề phân loại dạng lòng dẫn chưa có phương pháp thống nhất Các tác giả khác nhau thường dựa vào các phương pháp và nguyên tắc sau đây để phân loại dạng lòng dẫn (xem bảng 1)

- Đặc tính thủy lực, thủy văn của dòng sông

- Điều kiện biên địa hình, địa chất của lòng sông

- Đặc trưng hình thái và đặc trưng động thái của dòng sông

- Tính ổn định của lòng dẫn

BẢNG 1: BẢNG PHÂN LOẠI DẠNG LÒNG DẪN:[1]

Konprachep H.E

(Liên Xô cũ)

Cong tự do

Cong không tự

Học viện Thủy

lợi-Thuỷ điện Vũ

Hán –Trung Quốc Uốn khúc

-Thuận thà¨ng -Hơi cong Phân lạch Du đãng Phang sung Tai

Tiền Ninh (TQ) Sông cong -Thuận thẳng-Hơi cong Phân lạch Du đãng

Lỉn Sởn Sân (TQ) Ở đỉnhSông congDi dịch -Thuận thẳng- Hơi cong Oån địnhPhân lạchDi dịch

Lane, EW

Trang Hải Jan Cong Thuận thẳng Dạng lướidốc Dạng lướithoải

KuDraep (Liên

Xô cu)

Cong tự do

Cong không tự do

Vậy sông phân lạch là như thế nào? Do việc phân loại dạng lòng dẫn có phần khác nhau nên định nghĩa về sông phân lạch cũng khác nhau

Theo I.C – Brice và Tiền Ninh cùng có định nghĩa về sông phân lạch giống nhau là:[1]

“Sông phân lạch là sông có bãi giữa, các bãi giữa có tỷ lệ kích thước nhất định so với kích thước của chiều rộng lòng sông Các phần lạch tách rời xa nhau và có vị trí tương đối cố định Ở cấp mực nước nào đó, có thể có lạch sẽ không có nước chảy qua song nó vẫn là một phần lạch hoạt động, không bị cây cối mọc phủ lấp”

Từ định nghĩa trên, đối chiếu với điều kiện thực tế của sông Cửu Long tiến hành phân tích các nguyên nhân điều kiện hình thành và đặc tính cơ bản của sông sông Cửu Long cho thấy rõ ràng là sông Cửu Long thuộc loại dạng lòng dẫn sông phân lạch

Kết quả điều tra khảo sát thực tế và phân tích tài liệu thực đo cho thấy: Dọc theo sông Tiền và sông Hậu có hàng chục đoạn sông phân lạch với các kiểu dáng hình thức và kích thước khác nhau rất phức tạp [2,3]

II.2 NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH SÔNG PHÂN LẠCH TRÊN SÔNG CỬU LONG:

Vấn đề nghiên cứu nguyên nhân hình thành sông phân lạch là vấn đề rất phức tạp Từ các kết quả nghiên cứu trên thế giới, kết hợp với điều kiện thực tế của sông Cửu Long cho thấy: Nguyên nhân hình thành sông phân lạch trên sông Cửu Long là sự tổ hợp của các điều kiện sau đây [1,2,3]

1) Nguyên nhân từ điều kiện địa chất của bờ sông.

- Cấu tạo địa chất bờ sông không đều - dễ xói:

Kết quả nghiên cứu cho thấy so với sông thuận thẳng, sông cong thì sông phân lạch hàm lượng đất dính ít, bờ sông có cấu tạo địa chất không đều, khả năng chống xói kém, phía bờ sông chống xói yếu sẽ tạo điều kiện sông phát triển theo một phía nhanh hơn dễ hình thành sông phân lạch

Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy: [1]

+ Nếu hai bên bờ sông đều dễ xói Sông mở rộng về hai phía: sông du đãng

+ Một bờ có thể bị xói, nhưng không phải dễ xói sông phát triển theo một hướng: sông cong

+ Một bên bờ chống xói tốt, một bên bờ chống xói yếu, sẽ phát triển theo một phía nhanh

hơn - dễ hình thành sông phân lạch.

- Địa chất hai bên bờ sông tồn tại các khu vực khó xói cục bộ tự nhiên hoặc nhân tạo như các khu vực có công trình cầu, phà, bến cảng, các công trình chỉnh trị sông, chỉnh trang đô thị có tác dụng điều chỉnh, khống chế tuyến sông làm cho lòng sông có thể mở rộng, co

hẹp (ở đoạn mở rộng tạo điều kiện bồi lắng, bùn cát hình thành bãi giữa từ đó hình thành sông phân lạch ) với sông Cửu Long như tại các khu vực : Tân Châu, Mỹ thuận, Cái Bè, Chợ Lách, Châu Thành Đó chính là các nút hình thái sông

Đối với sông Cửu Long ở những đoạn sông co hẹp là các nút hình thái sông, bờ sông khó xói Bờ sông được cấu tạo bởi lớp đất thịt phân bố trên mặt khá dày từ 20 –30 m, lớp đất mềm yếu, lớp cát dễ xói chôn khá sâu khoảng 25 –30m đưới mặt đất như (vùng Tân Châu, Mỹ Thuận, Cái Bè, Chợ Lách )

Ngược lại ở khu vực lòng sông mở rộng cấu tạo đất bờ sông lớp đất thịt mỏng, đất mềm yếu cát dễ xói chôn khá nông khoảng 10 – 15m dưới mặt đất như tại ( vùng Thường Thới Tiền, Sa Đéc, Long Xuyên )

Sự phân bố và số lượng tồn tại của các nút không chế hình thài sông có tác dụng không chế mãnh liệt thế sông mạnh yếu khác nhau, từ đó tạo nên các hình thức sông phân lạch tương ứng và có tính ổn định khác nhau

Nhiều kết quả nghiên cứu và phân tích tài liệu sông Cửu Long cho thấy: [1,3] (xem bảng 2)

BẢNG 2: PHÂN BỐ NÚT HÌNH THÁI SÔNG DÒNG SÔNG PHÂN LẠCH

VÀ TÍNH ỔN ĐỊNH.

TT Phân bố nút hình thái sông Tác dụng khống

chế

Dạng sông phân lạch

Tính ổn định lòng sông

1 Đối xứng hai bên bờ Mạnh nhất Thuận thẳng ổn định

2 Phân bố lệch ở hai bên bờ Vừa Hơi cong tương đối ổn định

3 Phân bố đơn lẻ một bên bờ Yếu Cong biến đổi nhiều

2) Các nguyên nhân từ điều kiện địa hình lòng sông: (xem bảng 3)

a Độ dốc lòng sông nhỏ: Đối với sông Cửu Long thậm chí là độ dốc ngược

b Ảnh hưởng của điều kiện địa chất lòng sông làm cho lòng sông mở rộng, co hẹp Ở đoạn sông phía trên đoạn co hẹp và phía dưới đoạn co hẹp bùn cát bồi lắng sẽ hình thành bãi giữa phát triển thành sông phân lạch

- Hạ du đoạn sông co hẹp thường hình thành sông phân lạch vì:

+ Lưu tốc (v) giảm nhỏ

+ Sức tải cát (o) giảm nhỏ

+ Làm cho bùn cát bồi lắng hình thành bãi nổi, sau đó bãi có tác dụng cản dòng chảy, làm cho lưu tốc (v) càng giảm nhỏ, có thế tuần hoàn

Khi bãi cát nổi lên trên mực nước kiệt, sẽ bồi lắng nhiều bùn cát hạt mịn, có lợi cho việc phát triển mọc cây cối Cây cối có tác dụng cản dòng đối với mực nước cao, càng bồi lắng nhiều bùn cát, cuối cùng phát triển thành bãi giữa và hình thành sông phân lạch: Như cù lao Long Khánh hạ du đoạn co hẹp Tân Châu, cù lao An Bình hạ du đoạn co hẹp Mỹ Thuận

- Thượng lưu của đoạn sông co hẹp thường hình thành sông phân lạch ví:

+ Do nước dâng.

+Hình thành đoạn sông rộng và cạn +Độ dốc mặt nước (I) giảm nhỏ +Lưu tốc (v) giảm nhỏ

Bạng 3: Bạng thoâng keđ caùc yeâu toâ ñaịïc tröng hình thaùi sođng phađn lách tređn sođng Cöûu Long

1 Tađn Chađu - Hoăng Ngöï (cu lao Long Khaùnh) 4,37 1,36 1,80 3,81 12,70 23,25 7,90 1,83 2,43 2,91 2,07

2 Phuù Tađn - Chôï Môùi (Cuø lao Tađy) 6,55 1,67 1,56 5,00 26,30 48,40 18,50 1,84 4,20 4,02 3,70

3 Thanh Bình - TX Cao Laõnh (Cuø lao Gieăng) 6,65 1,33 1,74 5,10 19,10 36,40 14,70 1,91 3,82 2,87 2,88

6 aẫp Phuù Hoôi - keđnh Chôï Gáo ( Tp Myõ Tho) 2,69 0,92 1,62 1,24 14,00 27,80 10,65 1,99 1,66 5,20 8,59

7 An Hoøa - Bình Ñái (cuø lao Taøo, Baø Nôû) 3,10 1,40 1,50 0,90 27,50 56,20 23,10 2,04 2,07 8,87 25,67

10 aâp Gioăng Trođm - aâp An Thôùi (Coăn Ñaât) 3,00 1,00 2,29 1,48 8,00 15,50 4,36 1,94 1,31 2,67 2,95

11 An Hieôp - aâp Myõ Thôùi (coăn löôùi Mieêu) 4,20 0,80 1,50 2,80 8,50 17,80 5,90 2,09 2,80 2,02 2,11

12 Bình Hoøaø Phöôùc - Chôï Laùch (Coăn Chôï Laùch) 2,12 0,58 1,37 1,09 7,82 15,48 5,26 1,98 1,55 3,69 4,83

13 aâp Höng Tín - Rách Thôm (Cuø lao Giại) 4,75 1,06 1,85 3,04 19,25 37,90 15,72 1,97 2,57 4,05 5,17

15 Rách Caùi Lao - Vónh Loôc (CoănVónh Töôøng) 1,23 0,34 0,54 0,55 1,72 4,64 1,12 2,70 2,28 1,40 2,04

17 TX Chađu Ñoâc - Chađu Phuù (Cuø lao Tam Bon) 3,46 0,79 1,17 2,73 11,16 21,23 8,58 1,90 2,96 3,23 3,14

18 P Myõ Bình - P Myõ Long (Cuø lao OĐng Hoơ) 4,68 1,51 1,05 2,80 9,49 17,29 5,53 1,82 4,46 2,03 1,98

19 aâp Long Chađu - aâp Thôùi Myõ (Cuø lao Thoât Noât) 3,19 1,18 1,68 1,43 16,82 33,55 14,25 1,99 1,90 5,27 9,97

20 NM xi maíng 406 - aâp Mî Chaùnh (coăn Bình Thụy) 2,20 1,50 1,60 0,60 7,30 14,50 5,60 1,99 1,38 3,32 9,33

22 aâp Phuù Nhôn - rách Ñái Ngaõi (Cuø lao Mađy) 5,04 2,39 2,16 2,40 36,00 59,80 21,92 1,66 2,33 7,14 9,13

Ghi chú:

Bmax: Chiều rộng đoạn sông phân lạch (đoạn rộng nhất kể bãi giữa)

B: Chiều rộng lòng sông của lạch chính

Bme: Chiều rộng tại vị trí bắt đầu phân lạch

b': Chiều rộng lớn nhất của bãi giữa

L: Chiều dài lạch chính tính từ điểm bắt đầu phân dòng đến điểm hợp lưu

Σl: Tổng chiều dài các lạch

l': Chiều dài bãi giữa

L

l

 : Hệ số phân lạch

max

B

Bme

m 

max

1 B

L





'

'

2 b

l



 + Sức tải cát (o) giảm nhỏ

Từ đó bồi lắng bùn cát hình thành bãi giữa, bãi giữa càng phát triền hình thành các cồn, đảo, cù lao và hình thành sông phân lạch

c Đối với đoạn sông có bãi bên phát triển:

Khi lũ lớn cắt bãi bên, làm cho một bộ phận bãi bên thành bãi giữa, từ đó hình thành sông phân lạch như đoạn sông phân lạch Châu Thành – Long Xuyên

d Sông cong phát triển ngày càng uốn cong, cuối cùng cắt cong tự nhiên

e Do điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo đã tạo nên các gò đất, đá cây cối cao ở giữa sông làm trung tâm tạo đà cho việc bồi lắng bùn cát hình thành bãi giữa từ đó phát triển hình thành sông phân lạch

3 Các nguyên nhân từ điều kiện dòng nước và dòng bùn cát.

Điều kiện dòng nước và dòng bùn cát là nguyên nhân rất quan trọng để hình thành sông phân lạch

a Quan hệ giữa dòng nước và bùn cát là ổn định, đồng bộ, đồng nhịp độ và điều hòa:

- Khi mực nước lớn, thì lượng bùn cát lớn

- Khi mực nước nhỏ, thì lượng bùn cát it

- Quan hệ giữa dòng nước và dòng bùn cát ổn định

Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy: [1]

Chỉ khi nào quan hệ giữa dòng nước, dòng bùn cát là ổn định và là sông ở trạng thái tương đối ổn định từ đó tạo điều kiện và làm gia tăng tốc độ hình thành sông phân lạch

b Lưu lượng nước và bùn cát ổn định, biến hóa ít, chậm:

- Thời gian lũ (T) kéo dài (Sông Cửu Long (T) vài ba tháng) đủ thời gian để điều chỉnh tỷ lệ phân nước, phân cát ở các lạch

- Lũ lên xuống chậm không đột ngột, điều hòa: (sông Cửu Long cường suất lũ H/t = 5 –

10 cm/ngày, lớn nhất là 30 cm/ngày)

- Hệ số Cv lũ nhỏ

- Tuyến dòng chảy ổn định, lưu tốc dòng chảy (v) tương đối nhỏ, ảnh hưởng thủy triều (sông Cửu Long Vmax =1,5 - 3 m/s)

- Vận chuyển bùn cát theo hướng dọc cân bằng không có hiện tượng xói hoặc bồi theo một chiều

- Độ dốc mặt nước (J); chiều sâu mực nước (h) lớn

- Hàm lượng bùn cát từ lưu vực về nhỏ (sông Cửu Long   0,5 kg/m3)

- Tốc độ bồi lắng bùn cát chậm, không phải bồi rất nhanh dẫn đến tình trạng bồi lắng bịt nhanh một lạch nào đó chỉ sau một vài trận lũ

Đó chính là những nguyên nhân cơ bản chỉ có khi nào hội tụ đủ các điều kiện trên mới hình thành sông phân lạch.

Các kết quả nghiên nguyên nhân hình thành sông phân lạch trên đây nó cũng đã trả lời cho câu hỏi tại sao sông phân lạch chỉ hình thành trên sông Cửu Long mà không hình thành trên các sông khác ở ĐBSCL

III HÌNH THÁI SÔNG PHÂN LẠCH TRÊN SÔNG CỬU LONG: [2,3]

Bất luận là loại dạng sông nào cũng có đặc trưng riêng của mình: Mặc dù các đặc trưng không giống nhau, nhưng việc biến đổi các đặc trưng, các yếu tố cơ bản là giống nhau, với sông phân lạch có thể biểu đạt:

- Hình thái, hình học

- Trạng thái vận động

- Trạng thái động lực

Hình thái, hình học làhình thái cơ bản nhất của dòng sông, nó bao gồm:

* Hình thái trên mặt bằng

* Hình thái trên mặt cắt dọc

* Hình thái trên mặt cắt ngang

Hình thái hình học khống chế quy luật vận động của dòng nước và dòng bùn cát chính nó làm cho ta có những nhận thức trực quan, nhận biến khái quát về dòng sông

III.1 Hình thái sông phân lạch trên mặt bằng.

Kết quả nghiên cứu bước đầu về sông phân lạch trên sông Cửu Long cho thấy, trên sông Cửu Long tồn tại nhiều loại hình sông phân lạch

Phân lạch thẳng, phân lạch cong, phân lạch kép, phân lạch đơn

- Phân lạch cong tồn tại chủ yếu trên khu vực ảnh hưởng lũ chiếm ưu thế

- Phân lạch thẳng, tồn tại chủ yếu trên khu vực ảnh hưởng của thủy triều chiếm ưu thế.

Từ bảng thống kê các yếu tố đặc trưng hình thái sông phân lạch (bảng 3) cho thấy:

* Hệ số phân lạch của phân lạch cong, phân lạch kép lớn hơn so với phân lạch thẳng và phân lạch đơn

* Hệ số mở rộng của phân lạch cong, phân lạch kép lớn hơn so với phân lạch thẳng và phân lạch đơn

* Các hệ số mở rộng, hệ số phân lạch Hệ số càng tăng lớn cáng dễ hình thành sông phân lạch

* Các đặc trưng hình thái của các đọạn sông phân lạch trên sông Tiền lớn hơn trên sông Hậu và càng về hạ du càng giảm nhỏ

* Quan hệ giữa chiều rộng đoạn sông phân lạch với khoảng cách giữa hai nút hình thái sông của sông Cửu Long theo quan hệ: ( xem hình 2)

- Sông Tiền: Bp= 0.68Lp0.67 (1)

- Sông Hậu: Bp= 1.02Lp0.45 (2)

III.2 Hình thái sông phân lạch trên mặt cắt ngang: [3]

- Hình thái mặt cắt ngang của đoạn sông phân dòng và hợp dòng có hình dạng chữ V đối xứng hoặc chữa V lệch

- Hình thái mặt cắt ngang của đoạn sông phân lạch cong hình chữ V lệch ( Hồng Ngự, Sa Đéc, Vĩnh Long, Long Xuyên)

- Hình thái mặt cắt ngang có bãi giữa dạng yên ngựa

- (B/h) lạch phụ > (B/h) lạch chính;(B/h) phân dòngï > (B/h) hợp dòng

III.3 Hình thái sông phân lạch trên mặt cắt dọc: [3]

Hình thái mặt cắt dọc sông Tiền, sông Hậu có dạng răng cưa rất phức tạp Sự sắp xếp liên tục của những vực sâu và ghềnh cạn xen kẽ, nối tiếp theo quy luật tự nhiên của một dòng sông có nhiều biến động Mức độ biến động càng lớn thì mật độ và kích thước của vực sâu và ghềnh cạn càng dày, càng lớn Lòng sông rộng nước cạn (đọan sông phân lạch), lòng sông hẹp nước sâu (đọan nut hình thái sông) Sông Tiền có tốc độ biến hình, biên độ biến hình lớn hơn sông Hậu nên mật độ và kích thước của vực sâu và ghềnh cạn dày hơn và lớn hơn sông Hậu.

Mặt cắt dọc lòng sông phân lạch (tính từ điểm phân dòng đến điểm hợp dòng) nói chung là phức tạp

Phân tích tài liệu thực đo cho thấy:

- Cao trình mặt cắt dọc lạch chính thấp hơn lạch phụ

- Mặt cắt dọc ở khu phân dòng hình thành độ dốc ngược, ở khu hợp dòng hình thành độ dốc thuận

- Độ dốc dọc lòng sông (I) ở lạch chính và lạch phụ:

- Ở khu phân dòng : Ingược phụ > Ingược chính.