Đánh giá tình hình xói lở và bồi lắng các dòng sông trên hệ thống sông nam thạch hãn tỉnh quảng trị

MỤC LỤC MỤC LỤC.......................................................................................................................................... 1 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.......................................................................................................... 3 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU ....................................................................................... 4 MỞ ĐẦU - GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ DỰ ÁN ........................................................................ 7 1. Tính cấp thiết của dự án ......................................................................................................... 7 2. Mục tiêu và nhiệm vụ ............................................................................................................. 9 3. Phạm vi dự án......................................................................................................................... 9 4. Cơ sở dữ liệu và phương pháp thực hiện dự án...................................................................... 9 5. Thời gian thực hiện, lực lượng cán bộ tham gia và tình hình hoạt động của dự án ............. 10 6. Các kết quả đạt được của dự án ........................................................................................... 11 7. Đánh giá chung .................................................................................................................... 12 Chương 1. CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ BỒI XÓI TRÊN LƯU VỰC SÔNG THẠCH HÃN ................................................................................................... 14 1.1. TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY CÓ LIÊN QUAN ĐẾN DỰ ÁN ..................................................................................................................................... 14 1.2. PHƯƠNG PHÁP LUẬN - CÁC QUAN ĐIỂM NGHIÊN CỨU ..................................... 19 1.2.1. Quan điểm hệ thống ................................................................................................... 19 1.2.2. Quan điểm tổng hợp ................................................................................................... 19 1.2.3. Quan điểm liên kết nghiên cứu lưu vực với cảnh quan và phát triển bền vững ......... 19 1.2.4. Quan điểm cân bằng động lực .................................................................................... 20 1.3. QUY TRÌNH ĐÁNH GIÁ BỒI XÓI LƯU VỰC SÔNG THẠCH HÃN ......................... 20 Chương 2. PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI ẢNH HƯỞNG ĐẾN BỒI XÓI TRÊN LƯU VỰC SÔNG THẠCH HÃN ........................................................................ 25 2.1. CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN ............................................................................................... 26 2.1.1. Nhóm yếu tố tạo nguồn vật chất cho xói mòn............................................................ 26 2.1.2. Nhóm yếu tố tạo dòng chảy vận chuyển vật chất ....................................................... 34 2.1.3. Nhóm yếu tố phân bố lại vật chất, dòng chảy và tạo không gian cho quá trình xói mòn và bồi tụ................................................................................................................................ 40 2.1.4. Yếu tố thực vật - cản giữ vật chất .............................................................................. 45 2.2. CÁC YẾU TỐ KINH TẾ - XÃ HỘI ................................................................................. 47 2.2.1. Dân số và dân tộc ....................................................................................................... 47 2.2.2. Hiện trạng phát triển kinh tế....................................................................................... 48 Chương 3. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG BỒI XÓI TRÊN CÁC DÒNG SÔNG LƯU VỰC SÔNG THẠCH HÃN .................................................................................................................................. 50 3.1. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG XÓI MÒN TRÊN CÁC LƯU VỰC SÔNG ........................ 50 3.1.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ đánh giá xói mòn lưu vực....................................... 50 3.1.2 Mô hình đánh giá xói mòn lưu vực ............................................................................. 55 3.1.3 Tính toán hiện trạng xói mòn các lưu vực sông tỉnh Quảng Trị ................................. 57 3.2. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG XÓI LỞ VÀ BỒI LẮNG TRÊN CÁC DÒNG SÔNG HỆ THỐNG SÔNG THẠCH HÃN ............................................................................................... 68 3.2.1 Hiện trạng xói lở bồi lắng trên hệ thống sông Thạch Hãn .......................................... 68 3.3. CÁC KHU VỰC XÓI LỞ TRỌNG ĐIỂM ....................................................................... 93 3.4. XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG BỒI XÓI ............................................................ 98 Chương 4. DỰ BÁO DIỄN BIẾN BỒI XÓI CÁC DÒNG SÔNG THUỘC HỆ THỐNG SÔNG THẠCH HÃN ĐẾN NĂM 2020 .................................................................................................... 100 4.1. LỰA CHỌN MÔ HÌNH DỰ BÁO BỒI LẮNG VÀ XÓI LỞ ........................................ 100 4.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH 1D VÀ 2D DỰ BÁO BỒI XÓI................................. 100 4.2.1 Mô hình một chiều MIKE 11 .................................................................................... 100 4.2.2 Mô hình 2D ............................................................................................................... 107 4.3 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO MÔ HÌNH ........................................................... 111 4.3.1 Thiết lập mạng lưới tính ............................................................................................ 111 1 4.3.2 Thu thập và xử lý số liệu mặt cắt .............................................................................. 115 4.3.4 Thu thập xử lý và khảo sát bổ sung số liệu khí tượng thủy văn ................................ 116 4.3.3 Thu thập và xử lý mẫu nước và đất ........................................................................... 120 4.4 HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM NGHIỆM MÔ HÌNH ............................................................. 123 4.1.1 Hiệu chỉnh và kiểm định mạng tính mô hình thủy lực 1 chiều ................................. 123 4.1.2 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình vận chuyển bùn cát ............................................. 129 4.5 ÁP DỤNG MÔ HÌNH 1D ĐỂ DỰ TÍNH XÓI LỞ VÀ BỒI LẮNG ĐẾN 2020 ............. 134 4.5.1. Xây dựng biên tính toán ........................................................................................... 134 4.5.2. Kết quả tính toán ...................................................................................................... 135 4.5.3. Nhận định và đánh giá.............................................................................................. 136 4.6 ÁP DỤNG MÔ HÌNH 2D ĐỂ DỰ BÁO XÓI LỞ VÀ BỒI LẮNG CÁC KHU VỰC TRỌNG ĐIỂM ....................................................................................................................... 139 4.6.1. Cơ sở dự báo bồi xói các khu vực trọng điểm.......................................................... 139 4.6.2. Xây dựng biên đầu vào ............................................................................................ 139 4.6.3. Kết quả tính toán trường dòng chảy 2 chiều ............................................................ 142 4.7 NHẬN XÉT CHUNG ...................................................................................................... 153 Chương 5. CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU MỨC ĐỘ BỒI XÓI TRÊN CÁC SÔNG THUỘC HỆ THỐNG SÔNG THẠCH HÃN ..................................................................................................... 155 5.1. QUAN ĐIỂM VÀ NỘI DUNG PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG CÁC DÒNG SÔNG ....... 155 5.2.1. Giải pháp phi công trình ........................................................................................... 156 5.2.1. Giải pháp Khoa học và Công nghệ........................................................................... 156 KẾT LUẬN .................................................................................................................................... 159 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................................. 161 2 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Ban chỉ huy Phòng chống lụt bão và Tìm kiếm cứu nạn BCH PCLB&TKCN Khí tượng thủy văn KTTV Đại học Khoa học Tự nhiên ĐH KHTN Đại học Quốc gia Hà Nội ĐHQG HN Ủy ban nhân dân UBND Phó Giáo sư PGS Tiến sỹ TS Tiến sỹ Khoa học TSKH Sở Tài nguyên và Môi trường Sở TN&MT Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Sở NN&PTNT Cơ sở dữ liệu CSDL Hệ thông tin địa lý GIS Mô hình số độ cao DEM 3 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1. Xói lở sau tràn của đập Trấm trên sông Thạch Hãn (Ảnh chụp 2/4/2000) [63] .............. 18 Hình 1.2. Quy trình nghiên cứu, đánh giá tải lượng bồi xói lưu vực sông Thạch Hãn .................... 21 Hình 2.1. Sơ đồ lưu vực sông Thạch Hãn ........................................................................................ 25 Hình 3.1 Mô hình số độ cao địa hình lưu vực sông Thạch Hãn ....................................................... 51 Hình 3.2 Bản đồ hệ số lớp phủ lưu vực sông Thạch Hãn xây dựng từ tư liệu ảnh viễn thám ......... 51 Hình 3.3 Sơ đồ các trạm đo mưa trên lưu vực sông Thạch Hãn ...................................................... 53 Hình 3.4 Bản đồ phân vùng lượng mưa trên lưu vực sông Thạch Hãn............................................ 53 Hình 3.5 Bản đồ đất lưu vực sông Thạch Hãn ................................................................................. 54 Hình 3.6. Quy trình đánh giá xói mòn đất N-SPECT ...................................................................... 58 Hình 3.7. Bản đồ hướng dòng chảy ................................................................................................. 59 Hình 3.8. Bản đồ độ dốc .................................................................................................................. 59 Hình 3.9. Bản đồ hệ số LS ............................................................................................................... 60 Hình 3.10 Bản đồ tích luỹ dòng chảy ............................................................................................... 60 Hình 3.11 Bản đồ tích luỹ trầm tích ................................................................................................. 60 Hình 3.12. Bản đồ đất và bảng phân loại hệ số K lưu vực sông Thạch Hãn.................................... 61 Hình 3.13. Bản đồ hệ số K lưu vực sông Thạch Hãn, Quảng Trị .................................................... 62 Hình 3.14 Bản đồ lớp phủ mặt đất lưu vực sông Thạch Hãn, Quảng Trị ........................................ 63 Hình 3.15 Bản đồ hệ số C lưu vực sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị .............................................. 65 Hình 3.16 Bản đồ xói mòn thực tế ................................................................................................... 67 Hình 3.17 Bản đồ tích tụ vật chất lưu vực sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị ................................... 68 Hình 3.18 Đoạn từ cầu Đakrông về đến Làng Cát – xã Mò Ó ......................................................... 71 Hình 3.19 Bờ phải tại Hà Vũng (xã Ba Lòng) có thành phần trầm tích chủ yếu là cát mịn lẫn bùn màu đen, mới bồi trong trận lũ 11/2009 và dễ bị sạt lở dưới tác động ngoại sinh. .......................... 71 Hình 3.20 Xen kẽ với các khối bồi xuất hiện các đoạn lở nhẹ trên mặt bãi bằng phẳng ................. 71 Hình 3.21 Đoạn từ Làng Cát - Xuân Lâm và Xuân Lâm - Hải Quy (xã Ba Lòng) .......................... 72 Hình 3.22 Đoạn từ Hải Quy về đập Trấm ........................................................................................ 73 Hình 4.23 Cống An Tiêm phân nước từ sông Thạch Hãn qua sông Vĩnh Định nhìn từ phía sông Vĩnh Định (ảnh chụp tháng 6/2009)................................................................................................. 73 Hình 3.26 Ảnh chụp khu vực sạt lở Tân Mỹ tháng 8/2010 .............................................................. 75 Hình 3.27 Toàn cảnh khu vực xói sạt lở Tân Mỹ............................................................................. 76 Hình 3.28 Đoạn bờ bồi phía bên phải phía sau đoạn xói Tân Mỹ.................................................... 76 Hình 3.29 Sơ đồ hiện trạng bồi xói đoạn TX Quảng Trị - ngã ba Gia Độ ....................................... 77 Hình 3.30 Sạt lở bờ phải sông Thạch Hãn tại thôn Tân Định xã Triệu Long, tháng 12/2006 ......... 78 Hình 3.31 Chân kè phía trước khu tưởng niệm cố Tổng Bí thư Lê Duẩn bị sạt lở và phải gia cố lại, tháng 12/2006................................................................................................................................... 78 Hình 3.32 Kè Tân Định xã Triệu Long và lớp phù sa, lớp phủ thực vật trên bề mặt kè tháng 12/2010............................................................................................................................................. 79 Hình 3.33 Kè bờ phải sông Thạch Hãn phía trước khu tưởng niệm cố Tổng Bí thư Lê Duẩn (12/2010) .......................................................................................................................................... 79 Hình 3.34 Đoạn đuôi kè Tân Định đã có dấu hiệu sạt lở (12/2010)................................................. 80 Hình 3.35 Sạt lờ chân kè Tân Định phía cuối đoạn cong thứ nhất (12/2010) .................................. 80 Hình 3.36 Bờ trái sông Thạch Hãn, đoạn từ Xuân An đến cầu An Mô ........................................... 81 Hình 3.37 Bờ trái phía thượng lưu cầu An Mô ................................................................................ 82 Hình 3.38 Bờ trái phía hạ lưu cầu An Mô, thôn Giang Hiến ........................................................... 82 Hình 3.39 Bồi nhẹ phía bờ phải sông Thạch Hãn đoạn thượng lưu cầu An Mô .............................. 83 Hình 3.40 Các điểm sạt lở nghiêm trọng trên bờ trái sông Thạch Hãn thuộc thôn Trà Liên Đông (Triệu Giang) và Cồn (Triệu Long), tháng 12/2010......................................................................... 83 Hình 3.41 Xói lở phổ biến phía bờ trái sông Thạch Hãn đoạn đầu thôn Đại Áng (trái) và thượng lưu cầu phao Lập Thạch (phải) - 12/2010 .............................................................................................. 84 Hình 3.42 Sơ đồ hiện trạng bồi xói đoạn ngã ba Vĩnh Phước – Gia Độ .......................................... 85 Hình 3.43 Xói lở phía mố cầu bờ trái, cầu phao Xuân An và thôn Xuân An (12/2010) .................. 86 4 Hình 3.44 Đoạn kè lát mái bờ trái sông Thạch Hãn, thôn Xuân An, phường Đông Lương (12/2010) .......................................................................................................................................................... 86 Hình 3.45 Xói lở bờ phải sông Thạch Hãn phía trước thôn An Gia, Triệu Độ (12/2010) ............... 87 Hình 3.46 Bờ trái và phải đoạn trước cầu Cam Tuyền..................................................................... 87 Hình 3.47 Đoạn xói Lâm Lang ........................................................................................................ 88 Hình 3.48 Bờ trái đoạn từ phường Đông Thanh về đến thành phố Đông Hà .................................. 88 Hình 3.49 Sơ đồ hiện trạng bồi xói đoạn Cam Tuyền – Gia Độ ...................................................... 89 Hình 3.50 Kè bờ trái sông phía thượng lưu cầu Cửa Việt................................................................ 90 Hình 3.51 Kè phía ngoài khu vực nuôi trồng thủy sản Bắc Phước .................................................. 91 Hình 3.52 Sơ đồ hiện trạng bồi xói đoạn Gia Độ - cầu Cửa Việt .................................................... 91 Hình 3.53 Xói lở nhẹ phía đầu bãi bồi Mai Xá (12/2010) ............................................................... 92 Hình 3.54 Hình Xói lở bờ phải sông Thạch Hãn, ngay hạ lưu ngã ba Gia Độ (12/2010) ................ 92 Hình 3.55 Vách xói bờ phải sông Thạch Hãn, đoạn Tân Mỹ, Hải Lệ............................................. 94 Hình 3.56 Vách xói bờ phải sông Thạch Hãn, đoạn Tân Mỹ, Hải Lệ............................................. 94 Hình 3.57 Bờ trái sông Thạch Hãn đoạn hạ lưu đập Trấm (nhìn từ hạ lưu lên đập)....................... 95 Hình 3.58 Xói lở bờ phải sông Thạch Hãn, thôn Trà Liên Đông 2/2007 (Nguyễn Văn Cư và nnk, 2008) ................................................................................................................................................ 96 Hình 3.59 Sạt lở mạnh bờ phải sông Thạch Hãn khu vực thôn Trà Liên Đông (12/2010) .............. 96 Hình 3.60 Kè Trà Liên Đông bắt đầu được xây dựng (tháng 12/2010) ........................................... 96 Hình 3.61 Hiện tượng bồi tụ xảy ra trên bờ phải sông Thạch Hãn đoạn đối diện cửa sông Vĩnh Phước (12/2010)............................................................................................................................... 97 Hình 3.62 Bãi bồi lớn phía bụng cong đoạn cong thứ hai, thôn Trà Liên Tây (12/2010) ................ 97 Hình 3.63 Xói lở bờ trái sông Thạch Hãn khu vực cửa sông Ái Tử ............................................... 98 Hình 3.64 Xói lở bờ trái sông Thạch Hãn khu vực cửa sông Vĩnh Phước....................................... 98 Hình 4.1. Các dạng bồi xói trong Mike 11 ..................................................................................... 104 Hình 4.2a. Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott .................................................................... 104 Hình 4.2b. Sơ đồ sai phân 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phẳng x~t ................................................ 105 Hình 4.3a. Nhánh sông với các điểm lưới xen kẽ .......................................................................... 105 Hình 4.3b. Cấu trúc các điểm lưới xung quanh điểm nhập lưu...................................................... 105 Hình 4.3c. Cấu trúc các điểm lưới trong mạng vòng ..................................................................... 106 Hình 4.4 Sơ đồ tính toán thủy lực trên 3 lưu vực sông tỉnh Quảng Trị.......................................... 112 Hình 4.5 Giao diện phần mềm tạo lưới cấu trúc GENGRID ......................................................... 113 Hình 4.6. Ví dụ về lưới tính toán ................................................................................................... 114 Hình 4.7: Miền tính và lưới tính cho Khu vực 1 ............................................................................ 114 Hình 4.8 Miền tính và lưới tính cho Khu vực tính toán 2 ............................................................. 115 Hình 4.9: Sơ đồ các trạm khảo sát mực nước, lưu lượng và phù sa ............................................... 118 Hình 4.10: Các mẫu phù sa lơ lửng được lọc bằng giấy lọc tại chỗ............................................... 120 Hình 4.11 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Đông Hà ........................................ 124 Hình 4.12 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Hiền Lương .................................... 124 Hình 4.13 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Thạch Hãn ...................................... 125 Hình 4.14 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại cầu An Mô .............................................. 125 Hình 4.15 Quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại cầu An Mô .............................................. 126 Hình 4.16 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Đông Hà ......................................... 127 Hình 4.17 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Thạch Hãn ...................................... 127 Hình 4.18 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Hiền Lương .................................... 128 Hình 4.19 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại cầu An Mô .............................................. 128 Hình 4.20 Quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại cầu An Mô .............................................. 129 Hình 4.21 Sơ đồ mạng lưới sông mô phỏng tính toán bùn cát trong mô hình Mike 11 ................. 130 Hình 4.22: Đồ thị dạng logarit biểu diễn đường quan hệ lưu lượng nước-lưu lượng bùn cát tại vị trí cầu An Mô (9/IX/2010 -15/IX/2010) ............................................................................................. 132 Hình 4.23 Đồ thị dạng logarit biểu diễn đường quan hệ lưu lượng nước-lưu lượng bùn cát tại vị trí cầu An Mô (5/X/2010 -10/X/2010)................................................................................................ 133 Hình 4.24. Biên lưu lượng tại cầu Cam Tuyền (Sông Hiếu) trong 1 mùa lũ 2009 ........................ 135 5 Hình 4.25. Biên mực nước tại Cửa Việt trong 1 mùa lũ năm 2009 ............................................... 135 Hình 4. 26. Thay đổi đường lạch sâu đoạn từ cầu Dakrông về đến Cửa Việt sau 10 năm. Hai đường phía trên là cao trình bờ phải và bờ trái. Hai đường phía dưới là hai đường lạch sâu năm đầu tiên và sau 10 năm mô phỏng................................................................................................................ 138 Hình 4.28. Đường quá trình lưu lượng, mực nước lấy từ MIKE 11 làm biên cho TREM tương ứng với hai miền tính ............................................................................................................................ 140 Hình 4.29. Quan hệ Q~Qs tại vị trí sau đập Trấm và cầu An Mô .................................................. 140 Hình 4.30. Phân chia lưu vực gia nhập trên hệ thống sông tỉnh Quảng Trị ................................... 141 Hình 4.31. Kết quả tính toán trường tốc độ lớn nhất trận lũ tháng 10/2010 khu vực 1 ứng với cấp lưu lượng 934 m3/s ......................................................................................................................... 143 Hình 4.32. Sơ họa vị trí mặt cắt trích số liệu vận tốc ..................................................................... 143 Hình 4.32. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại khu vực sông cong Tân Xuân ......................... 144 Hình 4.33. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại khu vực sông cong Như Lệ............................. 144 Hình 4.34. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại mặt cắt 135 ..................................................... 145 Hình 4.35. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại mặt cắt 155 ..................................................... 145 Hình 4.36. Phân bố tốc độ dòng chảy dọc bờ hữu, giữa dòng, bờ tả đoạn 1.................................. 146 Hình 4.37. Kết quả tính toán trường tốc độ lớn nhất trận lũ tháng 10/2010, Khu vực 2, ứng với cấp lưu lượng 1276.6 m3/s .................................................................................................................... 147 Hình 4.38. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại khu vực đầu khúc cong Trà Liên Đông .......... 148 Hình 4.39. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại mặt cắt 112 ..................................................... 148 Hình 4.40. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại mặt cắt 115 (đỉnh cong) .................................. 149 Hình 4.41. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại khu vực xói trọng điểm-Trà Liên Đông.......... 149 Hình 4.42. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại sau đoạn xói lở trọng điểm ............................. 150 Hình 4.43. Phân bố tốc độ dòng chảy dọc bờ hữu, giữa dòng, bờ tả, Đoạn 2 ................................ 150 Hình 4.44. Kết quả dự báo diễn biến lòng sông sau 6 giờ ứng với lưu lượng tạo lòng 1750m3/s . 151 Hình 4.45. Diễn biến bồi xói tại mặt cắt 116 – tại đỉnh cong ........................................................ 152 Hình 4.46. Diễn biến bồi xói tại mặt cắt 129 – sau đỉnh cong ....................................................... 153 Bảng 2.1. Trữ lượng nước hồ, đập trên lưu vực sông Thạch Hãn.................................................... 38 Bảng 3.1 Lượng mưa và số ngày mưa trung bình năm trạm KTTV trong và ngoài khu vực sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị .............................................................................................................. 52 Bảng 3.2 Bảng phân loại nhóm đất .................................................................................................. 55 Bảng 3.4. Bảng phân loại chỉ số lớp phủ thực vật trong khu vực nghiên cứu.................................. 64 Bảng 3.5 Bảng tra hệ số P theo Hội khoa học đất quốc tế .............................................................. 65 Bảng 3.6 Thống kê diện tích các cấp xói mòn thực tế của lưu vực.................................................. 66 Bảng 4.1 Danh sách các trạm KTTV hiện có trên lưu vực và khu vực lân cận ............................. 116 Bảng 4.2 Các yếu tố quan trắc tại các trạm khảo sát ..................................................................... 118 Bảng 4.3 Số liệu khảo sát Q và H trạm cầu An Mô tháng 9/2010 ................................................. 118 Bảng 4.4 Minh họa cách tính Lưu lượng trung bình mặt cắt trạm An Mô lúc 1h ngày 9/9/2010 .. 121 Bảng 4.5 Bảng minh họa cách tính Lưu lượng bùn cát trạm đo cầu An Mô lúc 1h ngày 9/9/2010 ........................................................................................................................................................ 122 Bảng 4.6 Ghi đo và tính tốc độ tại các thủy trực trạm An Mô lúc 1h ngày 9/9/2010 .................... 122 Bảng 4.7 Đánh giá sai số theo chỉ tiêu Nash ................................................................................. 123 Bảng 4.8 : Đánh giá sai số theo chỉ tiêu Nash ............................................................................... 126 Bảng 4.9 Danh sách các biên được dùng trong mô hình ............................................................... 130 Bảng 4.10 Kết quả tính toán mức độ sai số trong quá trình hiệu chỉnh ....................................... 131 Bảng 4.11 Kết quả tính toán mức độ sai số theo hai chỉ tiêu RMSE và RRMSE ........................ 132 Bảng 4.12. Cân bằng bùn cát và đánh giá xu hướng bồi xói trên từng đoạn sông giai đoạn 20102020................................................................................................................................................ 136 6 MỞ ĐẦU - GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ DỰ ÁN 1. Tính cấp thiết của dự án Theo bản đồ Địa chất 1: 200.000 của Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, khu vực nghiên cứu thuộc vào đới địa máng uốn nếp Bắc Trường Sơn và địa khối Kon Tum. Về địa hình, Quảng Trị bao gồm đồi núi Đông Trường Sơn và đồng bằng duyên hải kế cận, theo đặc điểm hình thái chia ra 4 phần khác nhau: núi, gò đ ồi trước núi, đồng bằng duyên hải và cồn đụn cát. Với địa chất và địa hình như thế nên đặc điểm mạng lưới sông ngòi khu vực này khác biệt. Hầu hết toàn bộ sông suối trên lãnh thổ nghiên cứu đều bắt nguồn từ dãy Trường Sơn và đổ ra Biển Đông với mật độ 10 – 15 km có một cửa sông. Sông ngòi đ ại bộ phận ngắn (10 – 100 km), lưu vực hẹp và được đặc trưng bởi hai bộ phận thượng lưu và hạ lưu tương phản rõ rệt. Thượng lưu sông thường dốc, thung lũng hẹp, lũ thường xuất hiện đột ngột v.v... Ngược lại, phía hạ lưu các sông, lòng sông được mở rộng, uốn khúc quanh co, độ dốc thấp và hiện tượng tách dòng, phân nhánh rất phổ biến và gây ra hiện tượng bồi xói phức tạp. Trên lưu vực các sông ngòi Miền Trung, các đặc trưng bùn cát là các yếu tố ít được quan trắc nhất. Số liệu thu thập được nói chung không đồng bộ và chỉ đại diện cho thời đoạn ngắn. Trên các con sông thuộc tỉnh Quảng Trị, đặc trưng dòng chảy phù sa lơ lửng bình quân năm đ ạt giá trị khoảng 90 – 95 g/m 3. Vào mùa mưa ũ, l đ ộ đục trên các sông có thể đạt tới 920 – 940 g/m3. Trái lại vào mùa khô cả trong những thời đoạn không mưa hàm lượng phù sa tải đi rất thấp, biến động trong khoảng 1 – 10 g/m3. Trong địa bàn Quảng Trị, xói lở sông điển hình diễn ra trên hệ thống sông Thạch Hãn. Theo nghiên cứu của Nguyễn Viên Thọ, Đại học Huế (2001) [64] triển khai trên địa bàn từ Đập Trấm về Cửa Việt trên sông Thạch Hãn và từ huyện Cam Lộ về ngã ba Gia Độ (nơi hội lưu sông Hiếu với sông Thạch Hãn) cho thấy hoạt động xói lở, bồi lấp sông xảy ra ngày càng mạnh mẽ trong những năm có ũl l ớn sau khi đập Trấm đi vào hoạt động. Các nghiên cứu gần đây của Nguyễn Văn Cư và nnk, Viện Địa lý (2008) [8] cũng cho thấy có nhiều diễn biến phức tạp của đoạn sông Thạch Hãn đoạn từ cầu Thạch Hãn đến ngã ba Gia Độ và đoạn sông gần Cửa Việt. Quá trình bồi, xói sông được phân tích bởi hàng loạt các nguyên nhân nhưng cơ bản nhất vẫn là 3 quá trình: xâm thực, vận chuyển phù sa và lắng đọng trầm tích dọc theo lòng dẫn của sông quyết định. Trong thực tế, các sơ đồ phân vùng sạt lở sông cho thấy cường độ sạt lở bờ luôn biến động theo không gian và thời gian, chịu ảnh hưởng của nhiều tác động tự nhiên và nhân tạo khác nhau. Xét về điều kiện địa chất - một yếu tố ảnh hưởng nội sinh liên quan đến thành phần thạch học, khả năng chống xói lở của đất đá, đặc điểm cấu trúc – kiến tạo và vận 7 động tân kiến tạo. Tại khu vực dự án, bờ và đáy sông miền đồng bằng chủ yếu được cấu tạo từ trầm tích Q, bao gồm sét, cát pha, bùn, đất hữu cơ, cát, cát cuội sỏi. Những thành phần như cát pha, bùn và đất hữu cơ và những loại đất rất dễ bị xói lở, phân bố tại phần thấp của cửa sông và chịu tác động trực tiếp của dòng chảy. Với tốc độ nước 0.2 – 0.3 m/s (ngay cả mùa kiệt) là đã gây nên hiện tượng xói và xuất hiện các “hàm ếch” theo bờ sông tạo điều kiện cho hiện tượng diễn ra tiếp theo là sụt lở. Điều kiện địa chất không chỉ hỗ trợ cho hoạt động xói ngang mà cả hoạt động xói sâu vào mùa lũ. Về điều kiện địa hình địa mạo, khu vực có quan hệ chặt chẽ với địa hình khối tảng – kiến tạo – bóc mòn, núi trung bình và núi thấp xen với đồng bằng tích tụ duyên hải với núi sót bóc mòn và cồn đụn cát ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động xói lở của sông suối. Do sông ngắn, dốc, lưu vực hẹp, đồi núi nằm kề ngay đồng bằng thấp, quá thoải lại bị đụn cát chắn ngang dòng chảy nên vào mùa mưa bão v ới lũ phát sinh cường suất cao, vận tốc dòng chảy 5 – 6 m/s gây sạt lở bờ, bồi lấp sông và ngập lụt sâu, dài ngày. Do tác động của bồi xói mạnh vùng duyên hải nên sông ngòi ở đây đều có độ uốn khúc lớn. Ngoài hiện tượng xói lở, hiện tượng lấp cạn luồng lạch làm thay đổi trường vận tốc dòng chảy cũng làm tăng quá trình xói b ờ, ngay cả những đoạn bờ lồi như ở đoạn Triệu Đông – Triệu Độ. Bên cạnh các yếu tố địa chất, địa hình thì các đi ều kiện khí hậu, thuỷ văn cũng có tác đ ộng mạnh mẽ đến quá trình bồi, xói. Đặc điểm tương phản đột ngột giữa địa hình đồi núi và đồng bằng và chế độ mưa bão theo mùa đã chi phối và gây biến động lớn tới các đặc trưng thuỷ văn cơ bản như mực nước, vận tốc dòng chảy, lưu lượng nước và phù sa của sông. Không có gì đáng ng ạc nhiên khi nạn sa bồi – thuỷ phá thường chỉ xảy ra vào mùa mưa lũ tại các đoạn sông vùng đồng bằng. Có thể thấy rằng Quảng Trị vẫn là trọng điểm sạt lở mạnh và rất mạnh, trong các năm gần đây với thời tiết bất thường, diễn biến quá trình sạt lở diễn ra rất phức tạp, xu thế sạt lở tăng dần. Nghiên cứu năm 2001 của Nguyễn Viên Thọ cho thấy "từ ngã ba Gia Độ sông Thạch Hãn đổ thẳng ra biển và hoạt động xói lở khu vực này diễn ra không đáng kể". Tuy nhiên đến năm 2008 theo Nguyễn Văn Cư, Viện Địa lý, về hiện tượng bồi xói hạ lưu sông Thạch Hãn phục vụ thoát lũ và thông luồng cảng Cửa Việt, cho thấy tốc độ và và diện tích xói ngang ở khu vực hạ lưu hệ thống sông Thạch Hãn diễn ra trên quy mô lớn, với cường độ mạnh, trong đó đáng chú ý àl đo ạn bờ trái thôn Đại Lộc, xã Gio Việt, Gio Linh đã bị xói mạnh trong vòng 20 năm tr ở lại đây, tốc độ trung bình khoảng 4-5m/năm. Trên sông Hiếu đoạn gần ngã ba GiaĐ ộ cũng có hiện tượng xói ở Làng Phước, Xóm Sơn, thành phố Đông Hà. Điều này càng khẳng định thêm tính phức tạp và diễn biến không mang tính xu thế của các hiện tượng bồi xói trên hệ thống sông Thạch Hãn. Tuy nhiên, kể cả các nghiên cứu trên đây, hiện chưa có một công trình nào đánh 8 giá tổng thể các quá trình từ xói mòn trên bề mặt lưu vực tạo nguồn bùn cát, vận chuyển trong lòng dẫn sông đến các hiện tượng xói lở và bồi lắng. Mặt khác, các nghiên cứu lại chủ yếu tập trung vào đoạn hạ lưu từ sau đập Trấm của sông Thạch Hãn, vì thế chưa mô tả được bức tranh tổng thể về các hiện tượng xói mòn và bồi lắng phía thượng lưu của sông Thạch Hãn. Hạn chế đó đã ảnh hưởng đến khả năng quản lý, quy hoạch và khai thác bền vững các dòng sông trong hệ thống sông Thạch Hãn cũng như dải đất ven sông vốn là nơi có mật độ dân cư tập trung và có nhiều lợi thế để phát triển kinh tế. Chính vì vậy, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng Trị kết hợp với đơn vị tư vấn là Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội lập Dự án: "Đánh giá tình hình xói lở và bồi lắng các dòng sông trên hệ thống sông Thạch Hãn tỉnh Quảng Trị" nhằm xác lập các luận cứ khoa học cho việc đề ra các giải pháp bảo vệ, phòng chống sạt lở, bồi xói nhằm bảo vệ và quy hoạch đất đai góp phần ổn định sinh hoạt của các cộng đồng dân cư và các hoạt động kinh tế xã hội trên địa bàn lưu vực sông Thạch Hãn tỉnh Quảng Trị. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ Mục tiêu : Đánh giá và dự báo tình hình bồi xói các sông trên hệ thống sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị phục vụ phát triển kinh tế xã hội và môi trường bền vững. Nhiệm vụ : - Đánh giá hiện trạng và diễn biến bồi, xói trên bề mặt lưu vực và trong lòng dẫn sông các sông thuộc hệ thống sông Thạch Hãn. - Xây dựng mô hình dự tính diễn biến bồi xói các dòng sông đến năm 2020 và - Đề xuất các giải pháp giảm thiểu 3. Phạm vi dự án Toàn bộ lưu vực hệ thống sông Thạch Hãn với diện tích 2660km2 4. Cơ sở dữ liệu và phương pháp thực hiện dự án Cơ sở dữ liệu thực hiện dự án bao gồm các cơ sở dữ liệu kế thừa từ các nghiên cứu trước đây trên khu vực, các số liệu quan trắc về Khí tượng và Thủy văn thuộc hệ thống quan trắc của Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia, các báo cáo tổng kết dự án, niên giám thống kê, các nguồn ảnh vệ tinh, ảnh hàng không, các bản đồ chuyên đề đã xây dựng… cũng như kết hợp điều tra, khảo sát, đo đạc trong quá trình thực hiện dự án. Để đạt được mục tiêu và các nhiệm vụ đề ra, trong khuôn khổ dự án này đã sử dụng kết hợp cả các phương pháp truyền thống và với các phương pháp hiện đại bao gồm: - Phương pháp thống kê và phân tích hệ thống, kế thừa các tài liệu đã có đ ể 9 đánh giá hiện trạng và các tác nhân tự nhiên và kinh tế xã hội ảnh hưởng đến bồi xói trên lưu vực hệ thống sông Thạch Hãn. - Phương pháp điều tra, khảo sát và đo đạc hiện trường theo các tuyến, các khu vực trọng điểm bổ sung cơ sở dữ liệu cũng như ph ục vụ trực tiếp việc xây dựng các mô hình tính toán và dự báo diễn biến bồi xói trên bề mặt lưu vực và hệ thống sông. - Phương pháp viễn thám, bản đồ và hệ thông tin địa lý nhằm theo dõi, đánh giá hiện trạng cũng như thể hiện một cách trực quan nhất các kết quả nghiên cứu bồi xói trên bề mặt lưu vực và các lòng dẫn trên hệ thống sông Thạch Hãn. - Phương pháp mô phỏng bằng mô hình thủy thạch động lực (tích hợp cả mô hình mô phỏng dòng chảy và vận chuyển trầm tích trong mô hình 1 chiều cho hệ thống sông, lồng ghép mô hình 2 chiều tính toán cho khu vực xói lở trọng điểm) nhằm tính toán diễn biến bồi xói lòng dẫn dòng chính sông Thạch Hãn (từ cầu Đakrông đến Cửa Việt) và sông Hiếu (từ Cam Tuyền đến Gia Độ). - Phương pháp chuyên gia, thông qua các seminar, các hội thảo khoa học lấy ý kiến các chuyên gia về các luận cứ khoa học, cách tiếp cận cũng như các vấn đề có liên quan đến bồi xói trên lưu vực sông Thạch Hãn. 5. Thời gian thực hiện, lực lượng cán bộ tham gia và tình hình hoạt động của dự án Dự án được thực hiện trong 8 tháng, từ tháng 5/2010 đến tháng 12/2010. Các thành viên chính tham gia thực hiện dự án gồm : − TS. Trần Ngọc Anh – Chủ nhiệm dự án, trực tiếp phụ trách các vấn đề tổ chức điều hành chung, đánh giá hiện trạng và diễn biến bồi xói − TS Nguyễn Tiền Giang – Thư ký khoa học và trực tiếp là trưởng nhóm xây dựng mô hình toán gồm có: o TS Nguyễn Hiệu – Trưởng nhóm địa mạo, tính toán xói lở bề mặt lưu vực o PGS. TS. Nguyễn Thọ Sáo – Tham gia nhóm xây dựng mô hình toán và đề xuất các giải pháp giảm thiểu − PGS. TS Nguyễn Thanh Sơn - Trưởng nhóm điều tra về điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực dự án − ThS. Hoàng Thái Bình - Trưởng nhóm khảo sát địa hình đáy sông, chuyên gia GIS, phụ trách thể hiện các sản phẩm bản đồ của dự án − ThS. Ngô Chí Tuấn - Thư ký đề tài, phụ trách công tác tài chính của dự án Ngoài ra trong quá trình thực hiện dự án đã huy đ ộng một số lượng lớn các 10 chuyên gia cao cấp về Địa lý, Địa mạo cảnh quan từ trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN; Viện Địa lý, chuyên gia mô hình thủy động lực từ Viện Khoa học KTTV và Môi trường, các kỹ thuật viên quan trắc từ Đài KTTV Trung Trung Bộ, các học viên cao học tại Bộ môn Thủy văn, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN cũng như một số các chuyên gia khảo sát địa phương. 6. Các kết quả đạt được của dự án a. Thu thập, xử lý và hệ thống hóa các số liệu, tài liệu có liên quan đến khu vực nghiên cứu và chủ đề nghiên cứu của dự án b. Triển khai điều tra và khảo sát tổng quan các lưu vực và lòng dẫn sông thượng nguồn, điều tra và khảo sát chi tiết và đánh giá hiện trạng bồi lắng và xói lở dòng chính sông Thạch Hãn từ cầu Đakrông (hợp lưu sông Đakrông với sông Rào Quán) đến đập Trấm, từ đập Trấm đến cầu Cửa Việt và sông Cam Lộ từ cầu Cam Tuyền đến ngã ba Gia Độ với sông Thạch Hãn : - Triển khai đo đạc các mặt cắt lòng dẫn hệ thống sông và các sông có liên quan trong mạng lưới thủy lực, tỉnh Quảng Trị sử dụng máy định vị vệ tinh hai tần số DGPS Magellan Z-Max của Pháp, máy đo sâu Sontek của Mỹ kết nối với máy định vị vệ tinh Trimble của Đức - Triển khai đo đạc chi tiết địa hình lòng dẫn đáy sông phần dưới nước khu vực xói lở trọng điểm thôn Tân Mỹ (Hải Lệ) và thôn Trà Liên Đông (Triệu Giang) với hệ thống thiết bị nêu trên - Điều tra, khảo sát và đo các mặt cắt dọc các tuyến từ Đakrong đến Cửa Việt c. Triển khai 2 đợt đo đạc các yếu tố thủy văn và phù sa phục vụ xây dựng mô hình toán trong khuôn khổ dự án cũng như có ý nghĩa quan trọng cho các nghiên cứu tiếp theo. Các đợt khảo sát đã đư ợc thực hiện trong mùa lũ (tháng 9 và tháng 10 năm 2010) nhằm thu thập số liệu với các cấp mực nước và lưu lượng khác nhau tại 3 trạm khống chế các sông chính hệ thống sông Thạch Hãn (cầu Đakrông, cầu Cam Tuyền và Cửa Việt) cùng với 1 trạm nằm trung tâm cung cấp số liệu cho các bước hiệu chỉnh, kiểm định và nâng cao độ chính xác của bộ mô hình thủy thạch động lực sử dụng trong dự án: - Số liệu lưu lượng quan trắc tại Cửa Việt sử dụng máy ADCP - Số liệu lưu lượng quan trắc tại các trạm khác sử dụng lưu tốc kế đo tại các thủy trực đo tốc độ d. Công tác phân tích mẫu vật và xử lý tài liệu thực hiện trong phòng : 11 - Nồng độ bùn cát lơ lửng và phân tích cấp hạt bùn cát đáy sông được thực hiện sấy, cân và sàng lọc trong phòng thí nghiệm e. Xây dựng mô hình tính toán xói mòn bề mặt lưu vực d. Xây dựng mô hình tính toán, đánh giá và dự báo diễn biến bồi xói các lòng sông đến năm 2020 : - Xây dựng mô hình 1 chiều cho hệ thống sông (mô hình Mike 11 HD-ST) - Xây dựng mô hình 2 chiều cho các khu vực xói lở trọng điểm (TREM) - Ứng dụng mô hình tính toán và dự báo diễn biến bồi xói đến 2020 với các điều kiện ổn định hiện trạng - Ứng dụng mô hình tính toán và dự báo diễn biến bồi xói đến 2020 với các kịch bản về sử dụng đất và công trình f. Xây dựng các bình đồ 2 khu vực xói lở trọng điểm, bản đồ chuyên đề về độ dốc lưu vực, hiện trạng và nguy cơ bồi xói tỷ lệ 1/50.000 cùng một số các sản phẩm bản đồ trung gian phục vụ công tác quản lý nhà nước của Sở TN&MT Quảng Trị g. Đề xuất các giải pháp nhằm hạn chế các tác động tiêu cực của hiện tượng bồi xói trên lưu vực sông Thạch Hãn 7. Đánh giá chung Công tác nghiên cứu xói lở, bồi lắng luôn là một đề tài khó khăn và thu hút nhiều sự quan tâm của không chỉ các nhà nghiên cứu chuyên sâu mà cả với các nhà quản lý cũng như dư luận và công chúng. Đã có nhiều những tổng quan và đánh giá cho thấy, cho dù hiện tại đã có m ột số những tiến bộ nhất định về mặt tin học, toán học và thủy thạch động lực, nhưng các kết quả nghiên cứu mới chỉ đáp ứng tốt về mặt định tính và còn nhiều khó khăn để đạt đến yêu cầu chính xác về định lượng. Dự án được thực hiện trong thời gian hạn hẹp nhưng đã huy đ ộng lực lượng chuyên gia các chuyên ngành đông đảo và đã đáp ứng được các mục tiêu đề ra của dự án cũng như đã đạt được các sản phẩm có khối lượng và yêu cầu khoa học theo yêu cầu và có tiến độ đúng theo đề cương phê duyệt. Các cơ sở tài liệu, sản phẩm của dự án sẽ là những công cụ quản lý chuyên ngành hữu hiệu của Sở TN&MT cũng như đã cung cấp những số liệu cơ bản hết sức quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo về chủ đề vận chuyển trầm tích, nghiên cứu quy luật xói lở bồi lắng trên các dòng sông hệ thống sông Thạch Hãn cũng như các dự án chỉnh trị sông ngòi trong khu vực nghiên cứu. Báo cáo tổng kết của dự án được đúc rút từ những kết quả của các chuyên đề nghiên cứu, cũng như tổng hợp các ý kiến đóng góp của các nhà khoa học, các chuyên 12 gia và các ý kiến tư vấn của địa phương. Báo cáo tổng kết ngoài phần Mở đầu, Kết luận và Tài liệu tham khảo gồm có 5 chương: Chương 1. Cơ sở phương pháp luận và phương pháp đánh giá bồi xói trên lưu vực sông Thạch Hãn Chương 2. Phân tích các yếu tố tự nhiên, kinh tế - xã hội ảnh hưởng đến bồi xói trên lưu vực sông Thạch Hãn Chương 3. Đánh giá hiện trạng bồi xói trên các dòng sông lưu vực sông Thạch Chương 4. Dự báo diễn biến bồi xói các dòng sông thuộc hệ thống sông Thạch Hãn Chương 5. Các giải pháp giảm thiểu mức độ bồi xói trên các sông thuộc hệ thống sông Thạch Hãn Trong quá trình thực hiện dự án, đơn vị tư vấn luôn nhận được sự hỗ trợ và giúp đỡ nhiệt tình và tận tâm của Lãnh đ ạo Sở TN&MT Quảng Trị, các lãnh đ ạo và chuyên viên Văn phòng UBND tỉnh, Lãnh đạo và các chuyên viên phòng Môi trư ờng, Sở TN&MT Quảng Trị, các chuyên viên sở NN&PTNT Quảng Trị, Lãnh đ ạo và chuyên viên Chi cục Thủy lợi và PCLB cùng với các ban ngành khác trong tỉnh Quảng Trị,… sự tham gia đóng góp ý kiến của các nhà khoa học, các chuyên gia trong ngành, và đặc biệt là sự tin tưởng và hỗ trợ của Ban giám hiệu, các phòng ban chức năng Trường ĐH KHTN, ĐHQG HN. Nhân dịp này tập thể các tác giả tham gia thực hiện dự án xin bày tỏ lòng biết ơn và trân trọng những giúp đỡ, hỗ trợ hết sức hiệu quả và chân thành đó. Trân trọng cám ơn. 13 Chương 1 CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ BỒI XÓI TRÊN LƯU VỰC SÔNG THẠCH HÃN 1.1. TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY CÓ LIÊN QUAN ĐẾN DỰ ÁN Tình hình bồi xói trên lưu vực liên quan đến rất nhiều các quá trình cả về nội sinh, ngoại sinh và nhân sinh. Bên cạnh đó mục tiêu chính của dự án là đánh giá tình hìn h bồi xói trên lưu vực sông Thạch Hãn phục vụ phát triển bền vững, do vậy liên quan đến khu vực nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu của dự án có rất nhiều các công trình trước đây cần được kế thừa và phát huy, và về cơ bản có thể được phân thành các hướng như sau: Quản lý và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên (tài nguyên ưn ớc và tài nguyên đất); Nghiên cứu quy hoạch lãnh thổ; Nghiên cứu bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Trong khuôn khổ dự án này đã thu th ập, phân tích, tổng hợp và kế thừa các công trình đã và đang triển khai như sau: - Quản lý và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên: Việc sử dụng hợp lý tài nguyên có ý ngh ĩa r ất quan trọng trong việc bảo vệ môi trường. Theo hướng này, trên địa bàn có một số công trình nghiên cứu tiêu biểu sau: + Ngô Đình Tuấn, 1993. Đánh giá tài nguyên nước vùng ven biển Miền Trung (từ Quảng Bình đ ến Bình Thuận). Báo cáo đề tài nhánh thuộc Đề tài cấp Nhà nước KC.12. 03. + Ngô Đình Tu ấn, 1994. Nhu cầu nước tưới vùng ven biển Miền Trung. Báo cáo đề tài nhánh thuộc Đề tài cấp Nhà nước KC.12. 03. + Ngô Đình Tuấn, 1994. Cân bằng nước hệ thống các lưu vực sông vùng ven biển Miền Trung. Báo cáo đề tài nhánh thuộc Đề tài cấp Nhà nước KC.12. 03. + Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị, Sở Khoa học Công nghệ và Môi trường, 1998. Đặc điểm khí hậu và khí hậu nông nghiệp tỉnh Quảng Trị. + Trần Thanh Xuân, 2002. Đặc điểm thủy văn tỉnh Quảng Trị. Đề tài nhánh thuộc thề tài: "Xây dựng cơ sở dữ liệu và đánh giá đặc điểm khí tượng thủy văn phục vụ phát triển kinh tế xã hội tỉnh Quảng Trị", UBND tỉnh Quảng Trị, Sở KHCN&MT tỉnh Quảng Trị. 14 + Trương Quang Học, 2003. Nghiên cứu những vấn đề kinh tế - xã hội- môi trường vùng sinh thái đặc thù Quảng Bình - Quảng Trị. Báo cáo tổng hợp đề tài cấp Nhà nước KC.08.07. + Nguyễn Văn Hợp, 2005. Hiện trạng chất lượng nước một số sông trên địa bàn tỉnh Quảng Trị. Trường Đại học Khoa học Huế. + Nguyễn Thị Nga, Nguyễn Hiệu, Nguyễn Thanh Sơn, Ngô Chí Tuấn, 2006. Đánh giá tiềm năng và hiện trạng sử dụng tài nguyên nước tỉnh Quảng Trị. Báo cáo chuyên đề công trình "Quy hoạch tổng thể tài nguyên nước Quảng Trị năm 2010 có định hướng 2020". + Nguyễn Thanh Sơn, Trần Ngọc Anh và nnk, 2009. Điều tra, đánh giá chất lượng nước sinh hoạt nông thôn tỉnh Quảng Trị. UBND tỉnh Quảng Trị, Sở TN&MT. Nhìn chung, các công trình nghiên cứu này đã xác định được tiềm năng, số lượng và trữ lượng tài nguyên hiện có cũng như kh ả năng khai thác đáp ứng nhu cầu của các hoạt động công nghiệp và các họat động dân sinh. Các tài nguyên được phân theo quy mô, chất lượng và trữ lượng một cách khá chi tiết, phục vụ tốt cho việc khai thác nhưng hầu hết các công trình này chưa đề cập đến ảnh hưởng của các họat động này đối với sự biến đổi môi trường tự nhiên, đặc biệt là tình hình xói lở và bồi lắng trên các lưu vực sông thuộc lưu vực sông Thạch Hãn. - Hướng nghiên cứu quy hoạch lãnh thổ: Đây là một hướng nghiên cứu thu hút được nhiều quan tâm. Các công trình nghiên cứu tiêu biểu bao gồm: + UBND tỉnh Quảng Trị, 1996. Báo cáo quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội tỉnh Quảng Trị thời kỳ 1996-2010. + Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 1999. Dự án quy hoạch phòng chống bão lũ và lũ quét tỉnh Quảng Trị. + Viện quy hoạch thuỷ lợi, 1999. Quy hoạch thuỷ lợi lưu vực sông Ô Lâu, hạ du Nam Thạch Hãn tỉnh Quảng trị và Thừa Thiên Huế. + Viện quy hoạch thuỷ lợi, 2000. Quy hoạch thuỷ lợi lưu vực sông Vĩnh Phư ớc Cam Lộ và sông Bến Hải. + Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị, 2000. Báo cáo bổ sung điều chỉnh quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội tỉnh Quảng Trị (đến 2010). + Viện quy hoạch thủy lợi, Bộ NN&PTNT, 2002. Chiến lược phát triển và quản lý tài nguyên nước giai đoạn 2010-2020. 15 + Nguyễn Văn Lâm, 2000. Báo cáo quy hoạch tổng thể cấp nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Quảng Trị giai đoạn đến năm 2010. + Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị. Sở Thương mại và Du lịch tỉnh Quảng Trị, 2002. Báo cáo rà soát, bổ sung, điều chỉnh quy hoạch tổng thể phát triển ngành thương mại Quảng Trị đến năm 2010. + Viện quy hoạch và thiết kế nông nghiệp, 2004. Báo cáo rà soát, điều chỉnh quy hoạch nông – lâm nghiệp, thuỷ lợi tỉnh Quảng Trị. + Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị. Sở Công nghiệp tỉnh Quảng Trị, 2004. Quy hoạch phát triển công nghiệp tỉnh Quảng Trị đến năm 2010, có tính đến năm 2020. + Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị. Sở Thuỷ sản tỉnh Quảng Trị, 2004. Báo cáo quy hoạch phát triển thuỷ sản tỉnh Quảng Trị đến năm 2010, có tính đến năm 2020. + Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị, 2004. Chiến lược phát triển lâm nghiệp tỉnh Quảng Trị giai đoạn 2004 – 2010 và định hướng đến năm 2020. + Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị, 2004. Đề án điều chỉnh, bổ sung quy hoạch tổng thể phát triển du lịch tỉnh Quảng Trị đến năm 2010 và có tính đến 2020. + Trương Quang Hải và cộng sự, 2005. Báo cáo tổng kết đề tài Điều tra và đánh giá tiềm năng lãnh thổ phục vụ quy hoạch phát triển du lịch sinh thái tỉnh Quảng Trị. + Công ty cổ phần tư vấn xây dựng VINACONEX, 2005. Dự án đầu tư hệ thống cấp nước thị trấn Cam Lộ tỉnh Quảng Trị. + Nguyễn Thanh Sơn, Ngô Chí Tuấn, 2005. Nghiên cứu thuỷ văn phục vụ quy hoạch phát triển du lịch sinh thái tỉnh Quảng Trị. Báo cáo đề mục của đề tài "Điều tra và đánh giá tiềm năng lãnh thổ phục vụ quy hoạch phát triển du lịch sinh thái tỉnh Quảng Trị". + Nguyễn Thanh Sơn, Ngô Chí Tuấn, Nguyễn Tiền Giang, 2006. Dự báo nhu cầu sử dụng và quy hoạch tài nguyên nước Quảng Trị năm 2010 và 2020, Báo cáo chuyên đề công trình "Quy hoạch tổng thể tài nguyên nước Quảng Trị năm 2010 có định hướng 2020”. + UBND tỉnh Quảng Trị, 2006. Báo cáo tổng hợp điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất đến năm 2010 và lập kế hoạch sử dụng đất 2006/2010 tỉnh Quảng Trị. Đông Hà. + Nguyễn Thanh Sơn, Trần Ngọc Anh và nnk. 2008 Quy hoạch quản lý, khai thác sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước dưới đất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị. UBND tỉnh Quảng Trị, Sở TN&MT. Nhìn chung, các công trình nghiên cứu này đã đề cập đến tiềm lực phát triển kinh 16 tế - xã hội của khu vực; hiện trạng khai thác và sử dụng lãnh thổ, những tác động tích cực và tiêu cực của các họat động này, trong đó có đề cập đến tác động của việc thực hiện đề án quy hoạch tới chất lượng môi trường. Trên cơ sở đó kiến nghị định hướng sử dụng hợp lý lãnh thổ và các giải pháp bảo vệ môi trường. Kết quả nghiên cứu của các công trình nêu trên cho phép xácđ ịnh được hướng phát triển kinh tế - xã hội trong khu vực, các ngành kinh tế mũi nhọn, kế hoạch sử dụng các tài nguyên, từ đó có thể dự báo được các tác động và nguồn chính gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên trong các công trình này vấn đề xói lở và bồi lắng do các hoạt động kinh tế xã hội trên các lưu vực chưa được quan tâm thích đáng, các khuyến cáo còn mang nặng tính chất định hướng chung. - Hướng nghiên cứu bảo vệ môi trường Tất cả các họat động dân sinh của con người ít nhiều đều có tác động đến môi trường tự nhiên nhất là các hiện tượng bồi xói. Vì vậy, công tác bảo vệ môi trường thường được tiến hành song song với các họat động phát triển kinh tế trên hầu hết ở tất cả các lĩnh vực. Hiện nay, trên địa bàn nghiên cứu có nhiều công trình nghiên cứu, đánh giá hiện trạng cũng như s ự biến đổi chất lượng môi trường. Các công trình nàyđư ợc nghiên cứu theo 2 hướng: đánh giá tổng hợp hiện trạng và sự biến đổi chất lượng môi trường và đánh giá tác động môi trường theo từng ngành, từng lĩnh vực cụ thể, riêng biệt. Các công trình nghiên cứu theo hướng bảo vệ môi trường tiêu biểu trong khu vực gồm: + Trần Văn Ý, 2001. Dự báo ngập lụt tỉnh Quảng Trị và giải pháp phòng tránh. Báo cáo tổng kết đề tài. Lưu trữ tại Viện Địa lý. + Nguyễn Viễn Thọ (2001) Nghiên cứu, dự báo, phòng chống sạt lở bờ sông hệ thống sông Miền Trung. Phần II: Hệ thống sông từ Quảng Trị đến Quảng Ngãi. Báo cáo tổng kết dự án. + Phạm Huy Tiến và nnk. (2001) Nghiên cứu, dự báo, phòng chống sạt lở bờ biển Miền Trung (từ Thanh Hoá đến Bình Thuận). Báo cáo tổng kết đề án KHCN cấp Nhà nước 5B. + Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị. Sở Khoa học Công nghệ, 2004. Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng chất lượng nước mặt trên cơ sở chỉ số chất lượng nước (WQI) ở một số vùng trọng điểm của tỉnh Quảng Trị phục vụ quản lý nguồn nước và phát triển bền vững, Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ, Sở KH&CN tỉnh Quảng Trị. + Nguyễn Văn Cư, 2006, Nghiên cứu giải pháp tổng thể bảo vệ môi trường, chống bồi lấp, nhằm thoát lũ và thông luồng vào cảng Cửa Việt, Quảng Trị. Báo cáo tổng 17 kết đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ, Sở KH&CN tỉnh Quảng Trị. + Trương Quang Học. 2007. Nghiên cứu những vấn đề kinh tế - xã hội - môi trường vùng sinh thái đặc thù Quảng Bình - Quảng Trị. KC.08.07. + Nguyễn Tiền Giang, Trần Ngọc Anh, Nguyễn Thanh Sơn và nnk. 2007. Đánh giá hiện trạng ô nhiễm nguồn nước do nuôi trồng thuỷ sản, vấn đề xâm nhập mặn tỉnh Quảng Trị và đề xuất các giải pháp góp phần phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường. Báo cáo tổng kết dự án, Sở TN&MT tỉnh Quảng Trị. + Nguyễn Thọ Sáo và cộng sự. 2010. Điều tra đánh giá xâm thực bãi tắm Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị. Dự án đang triển khai thuộc Sở TN&MT tỉnh Quảng Trị. Phần lớn các công trình ở trên đều đề cập đến các khía cạnh môi trường như ô nhiễm nuôi trồng thủy sản, xâm nhập mặn, phòng tránh thiên tai lũ lụt và chất lượng nước sông. Liên quan trực tiếp đến dự án này cần đề cập đến ở các công trình của Nguyễn Viên Thọ (2001) [65], cho thấy : trong địa bàn nghiên cứu xói lở sông điển hình diễn ra trên hệ thống sông Thạch Hãn, từ đập Trấm về Cửa Việt trên sông Thạch Hãn và từ huyện Cam Lộ về ngã ba Gia Độ (nơi hội lưu sông Cam Lộ với sông Thạch Hãn), Nói chung hoạt động xói lở, bồi lấp sông xảy ra ngày càng mạnh mẽ trong những năm có lũ lớn sau khi đập Trấm đi vào hoạt động. Dòng chảy từ đập Trấm đến xã Triệu Đông có hướng Nam Tây Nam – Bắc Đông Bắc cắt sâu vào đá gốc xen trầm tích Đệ Tứ được nén chặt. Hình 1.1. Xói lở sau tràn của đập Trấm trên sông Thạch Hãn (Ảnh chụp 2/4/2000) [63] Phạm Huy Tiến (2001) [69] cũng đã có nhiều nghiên cứu về sạt lở đường bờ biển và cửa sông vùng này. Nguyễn Văn Cư và nnk (2008) [8] đã tổ chức điều tra chi tiết, xây dựng cơ sở dữ liệu cho việc nghiên cứu hiện tượng xói lở và bồi lấp lòng dẫn đoạn từ cầu 18 đường sắt trên sông Hiếu đến Gia Độ và đoạn từ cầu Thạch Hãn trên sông Thạch Hãn đến Cửa Việt. Các dữ liệu được điều tra có hệ thống và xây dựng thành cơ sở dữ liệu trên nền GIS và là tài liệu tham khảo rất tốt trong quá trình thực hiện dự án này. Tuy nhiên, các số liệu đó mới được cập nhật đến năm 2007 và do vậy cần có những nghiên cứu tiếp theo phản ánh tình hình hiện trạng phục vụ công tác quản lý nhà nư ớc của Sở TN&MT, cũng như do mục tiêu ổn định luồng lạch cho cảng Cửa Việt nên Đề tài đã tập trung chủ yếu vào phần lòng dẫn sông mà chưa nhắc đến hiện trạng xói lở bề mặt lưu vực. Mặt khác cũng vì gi ới hạn của phạm vi nghiên cứu nên các mô phỏng diễn biến và dự báo bồi xói chỉ được xây dựng cho khu vực lân cận cảng Cửa Việt mà chưa chú trọng đến hệ thống lòng dẫn sông. Gần đây. Nguyễn Thọ Sáo (2010) [52] đang tiến hành nghiên cứu điều tra nguyên nhân xâm thực bãi tắm Cửa Tùng, với cách tiệm cận hiện đại trên cơ sở giải quyết bài toán qua các mô hình thủy động lực học rất đáng được quan tâm. 1.2. PHƯƠNG PHÁP LUẬN - CÁC QUAN ĐIỂM NGHIÊN CỨU 1.2.1. Quan điểm hệ thống Theo quan điểm này, lưu vực sông Thạch Hãn đư ợc xem như một hệ thống bao gồm các yếu tố tự nhiên và kinh tế - xã hội liên kết với nhau qua dòng trao đổi vật chất và năng lượng. Lưu vực sông Thạch Hãn như một địa hệ thống được thành tạo từ các hợp phần, các yếu tố (đá mẹ, địa hình, thổ nhưỡng, thực vật, khí hậu) và các hoạt động kinh tế - xã hội có tác động qua lại trong một mối quan hệ chặt chẽ. Áp dụng quan điểm hệ thống, đề tài đánh giá độ nhạy cảm xói mòn của cảnh quan trên lưu vực, độ bồi lắng trong sông, vịnh. 1.2.2. Quan điểm tổng hợp Hiện nay, nghiên cứu đánh giá tổng hợp được sử dụng như một công cụ đắc lực phục vụ cho việc quy hoạch lãnh thổ sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường. Quan điểm tổng hợp đòi hỏi nghiên cứu không phải một thành phần riêng lẻ, mà là toàn bộ các hợp phần của môi trường trong mối quan hệ tương hỗ. Áp dụng quan điểm tổng hợp, khi đánh giá mức độ bồi lắng của cảnh quan lưu vực sông Thạch Hãn, dự áni đã xem xét đồng thời các yếu tố tự nhiên (đá, địa hình, mưa, đ ất, lớp phủ thực vật) và các hoạt động khai thác, sử dụng tài nguyên và các hoạt động phát triển công nghiệp, đô thị hoá, phát triển du lịch và giao thông vận tải... 1.2.3. Quan điểm liên kết nghiên cứu lưu vực với cảnh quan và phát triển bền vững Lưu vực sông được coi như một hệ thống tự nhiên, tại đó có đặc trưng riêng về các điều kiện về tự nhiên, các quá trình có ảnh hưởng đến kiểu quản lý và sử dụng đất 19 đai. Sự nghiên cứu, phân tích các điều kiện phân bố và đặc điểm của các quá trình đ ịa mạo, điều kiện thuỷ văn, lớp phủ thực vật trong lưu vực sẽ cung cấp thông tin quan trọng nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng đất đai và bảo vệ môi trường. Với lãnh thổ là đồi núi, các quá trình di chuyển vật chất trên sườn mạnh có tác động trực tiếp đến việc sử dụng đất và có ảnh hưởng trực tiếp tới bồi lắng và ô nhiễm môi trường nước trong lưu vực. Theo quan điểm cảnh quan, các điều kiện tự nhiên cùng với dạng khai thác, sử dụng đất tạo thành một địa hệ (cảnh quan). Nghiên cứu cảnh quan cho phép làm rõ nguyên nhân gây xói mòn, bồi lắng và đề xuất biện pháp giảm thiểu theo không gian. Nghiên cứu xói mòn đất theo lưu vực sẽ cho phép đánh giá đúng lượng đất bị mất từ các sườn dốc và tích tụ ở các địa hình thấp trũng. Trong ph ạm vi lưu vực áp dụng nghiên cứu quan điểm cảnh quan sẽ cho phép định hướng sử dụng đất hợp lý với điều kiện thực tế nhằm giảm thiểu xói mòn đất liên quan đến hoạt động kinh tế. Quan điểm phát triển bền vững đòi hỏi phát triển kinh tế - xã hội không được mâu thuẫn với bảo vệ môi trường, và ngược lại, bảo vệ môi trường không được làm cản trở sự phát triển kinh tế xã hội. Trong quá trình phát triển kinh tế xã hội của lưu vực sông Thạch Hãn ngày càng bộc lộ rõ những mâu thuẫn giữa khai thác, sử dụng tài nguyên và vấn đề bảo vệ môi trường. Vì vậy, khi đề xuất các phương án sử dụng tài nguyên của lưu vực cần phải chú ý tới ảnh hưởng của chúng tới môi trường, ở trường hợp cụ thể này là giảm thiểu bồi lắng và ô nhiễm môi trường nước trong sông suối. 1.2.4. Quan điểm cân bằng động lực Trên thực tế, hiện tượng bồi lắng và xói lở phổ biến trong lòng dẫn chính là sản phẩm của quá trình cân bằng tổng lượng bùn cát đến và đi khỏi đoạn sông đang xét. Tuy nhiên, tại các vị trí cụ thể hiện tượng xói lở lại được quyết định bởi yếu tố động lực cục bộ (đoạn sông cong, tác động của các công trình...). Quan điểm nghiên cứu của dự án chính là tính toán cán cân bùn cát tổng cộng trong một khoảng thời gian dài nhằm đưa ra đánh giá sơ bộ về bức tranh tổng quát hiện tượng bồi lắng và xói lở trên các đoạn sông và lưu vực sông phục vụ các bước quy hoạch tổng thể cũng như quy hoạch phát triển bề mặt lưu vực. Trên cơ sở đó, sử dụng các công cụ mô phỏng thủy động lực để đánh giá các tác động cục bộ tại những khu vực nghiên cứu trọng điểm làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp cụ thể. 1.3. QUY TRÌNH ĐÁNH GIÁ BỒI XÓI LƯU VỰC SÔNG THẠCH HÃN Dưới đây trình bày quy trình chung, các quy trình chi ti ết liên quan đến đánh giá, dự báo tải lượng bồi lắng, xói mòn sẽ được trình bày trong các mục thuộc chương 3, chương 4 và chương 5. 20 Quy trình nghiên cứu, đánh giá tải lượng bồi lắng trên lưu sông Thạch Hãn gồm 10 bước chính (Hình 1.2): Bước 1. Cơ sở phương pháp luận và phương pháp đánh giá bồi xói trên các dòng sông thuộc hệ thống sông Thạch Hãn - Tổng quan về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, tài nguyên nước và dân cư trên lưu vực sông Thạch Hãn. - Tổng quan các kết quả nghiên cứu bồi xói trên hệ thống sông Thạch Hãn - Phương pháp đánh giá - Xác lập quy trình đánh giá bồi xói trên các sông hệ thống sông Thạch Hãn 1. Xác định phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 2. Điều kiện tự nhiên và điều kiện kinh tế - xã hội ảnh hưởng đến bồi lắng và xói lở lưu vực sông Thạch Hãn 3. Khảo sát, điều tra và đo đạc số liệu địa hình, thủy văn, và các điểm sạt lở 4. Đánh giá hiện trạng xói lở và bồi lắng trên các dòng sông 5. Thiết lập mô hình tính toán và dự báo bồi lắng và xói lở 6. Đánh giá cân bằng bùn cát trên các đoạn sông chính 7. Mô phỏng và đánh giá bồi xói các khu vực trọng điểm 8.Xây dựng các bản đồ chuyên đề 9. Giải pháp giảm thiểu bồi xói lưu vực s. Thạch Hãn Hình 1.2. Quy trình nghiên cứu, đánh giá tải lượng bồi xói lưu vực sông Thạch Hãn Bước 2. Phân tích các yếu tố tự nhiên và kinh tế xã hội ảnh hưởng đến tình hình xói lở và bồi lắng các dòng sông trên hệ thống sông Thạch Hãn - Các yếu tố tạo nguồn vật chất cho xói mòn (loại đất, cấu trúc đất đá) - Các yếu tố khí hậu, thủy văn (vận chuyển vật chất : gió, dòng chảy) 21 - Các yếu tố ảnh hưởng đến phân bố vật chất xói mòn (địa hình, địa mạo, độ dốc) - Các yếu tố thảm phủ ảnh hưởng đến bồi xói (rừng) - Các yếu tố nhân sinh: dân cư và nguồn thải từ sinh hoạt; sử dụng đất; phát triển đô thị và công nghiệp; phát triển nông – lâm – ngư nghiệp; hiện trạng khai thác tài nguyên; phát triển du lịch, thương mại và dịch vụ Bước 3. Thu thập, khảo sát, đo đạc và xử lý số liệu bổ sung phục vụ đánh giá tình hình xói lở và bồi lắng các dòng sông trên hệ thống sông Thạch Hãn - Thu thập và xử lý số liệu mặt cắt phục vụ tính toán thủy lực - Thu thập, khôi phục và xử lý số liệu dòng chảy phục vụ tính toán thủy lực - Thu thập và xử lý số liệu bùn cát - Khảo sát tổng quan tình hình xói lở và bồi lắng các dòng sông trên hệ thống sông Thạch Hãn tỉnh Quảng Trị (lấy mẫu đất và trầm tích sông, xác định vị trí trọng điểm bồi xói phục vụ đo đạc và khảo sát bổ sung) - Khảo sát chi tiết các khu vực bồi xói trọng yếu - Đo đạc mới và bổ sung các mặt cắt lòng sông - Đo độ sâu và xử lý tài liệu đo sâu, vẽ mặt cắt ngang - Khảo sát và xử lý số liệu dòng chảy phục vụ hiệu chỉnh và kiểm định mô hình tính toán : Đo lưu lượng, Đo mực nước và Xử lý số liệu lưu lượng, mực nước - Khảo sát và xử lý số liệu bùn cát : Lấy mẫu bùn cát, phân tích mẫu (độ đục, cấp phối hạt) và xử lý số liệu bùn cát Bước 4. Đánh giá hiện trạng xói lở và bồi lắng trên các dòng sông, hệ thống sông Thạch Hãn - Xử lý và phân tích số liệu điều tra, khảo sát, đánh giá hiện trạng xói lở và bồi lắng trên các dòng sông, tập trung vào dòng chính sông Thạch Hãn đoạn từ Đakrông đến cửa và sông Hiếu đoạn từ Cam Tuyền đến An Mô. - Điều tra, phân tích và đánh giá xác định các khu vực xói lở trọng điểm - Xây dựng bản đồ hiện trạng xói lở và bồi lắng lưu vực sông Thạch Hãn. Bước 5. Thiết lập mô hình tính toán và dự báo bồi lắng và xói lở - Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ đánh giá xói mòn lưu vực: • Cơ sở địa hình, địa mạo • Cơ sở khí hậu, thủy văn 22 • Xử lý số liệu ảnh viễn thám và hàng không - Xác lập mô hình và tính toán tải lượng, tiềm năng xói mòn bề mặt lưu vực - Xác lập mô hình tính toán và dự báo bồi xói lòng dẫn • Tổng quan, phân tích và lựa chọn các mô hình tính toán • Cơ sở lý thuyết các mô hình lựa chọn (mô hình một chiều và hai chiều) • Thiết lập mạng lưới tính mô hình 1D • Thiết lập dữ liệu địa hình phục vụ mô hình 1D, 2D • Thiết lập điều kiện biên và điều kiện ban đầu mô hình 1D, 2D • Hiệu chỉnh và kiểm định các bộ thông số của mô hình 1D, 2D Bước 6. Đánh giá cân bằng bùn cát trên các đoạn sông chính - Ứng dụng mô hình xói mòn lưu vực và mô hình 1 chiều đã xây dựng ở bước 5 để tính toán và đánh giá cân bằng bùn cát trên các đoạn sông chính - Đoạn dòng chính sông Thạch Hãn từ cầu Đakrông đến đập Trấm - Đoạn dòng chính sông Thạch Hãn từ đập Trấm đến thị xã Quảng Trị - Đoạn dòng chính sông Thạch Hãn từ thị xã Quảng Trị đến ngã ba Gia Độ - Đoạn sông Hiếu từ Cam Tuyền về thành phố Đông Hà - Đoạn sông Hiếu từ thành phố Đông Hà đến Gia Độ Bước 7. Mô phỏng và đánh giá bồi xói khu vực xói lở trọng điểm - Ứng dụng mô hình 2 chiều đã xây dựng ở bước 5 để tính toán trường thủy động lực tại khu vực xói lở trọng điểm - Đoạn Tân Mỹ (Hải Lệ) hạ lưu đập Trấm - Đoạn Trà Liên Đông (Triệu Giang) Bước 8. Xây dựng các bản đồ chuyên đề - Bản đồ độ dốc lưu vực tỷ lệ 1 : 50.000 - Bản đồ hiện trạng bồi xói các dòng sông tỷ lệ 1 : 50.000 - Bản đồ cảnh báo nguy cơ bồi xói các dòng sông tỷ lệ 1 : 50.000 - Bình đồ các đoạn sông trọng điểm bồi xói tỷ lệ 1: 500 Bước 9. Các giải pháp giảm thiểu mức độ bồi xói trên các sông - Quan điểm và nội dung phát triển bền vững các dòng sông 23 - Các kịch bản phát triển - Các giải pháp giảm thiểu mức độ bồi xói - Giải pháp Khoa học và Công nghệ - Giải pháp Pháp lý - Giáo dục và Kinh tế 24 Chương 2 PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI ẢNH HƯỞNG ĐẾN BỒI XÓI TRÊN LƯU VỰC SÔNG THẠCH HÃN Lưu vực Sông Thạch Hãn nằm trong phạm vi từ 16 018 đến 16054’ vĩ độ Bắc và từ 106036’ đến 107018’ kinh độ Đông. Phía đông giáp Biển Đông, phía tây giáp lưu vực sông SêPôn phía nam giáp lưu vực sông Ô Lâu và tỉnh Thừa Thiên Huế, phía bắc giáp lưu vực sông Bến Hải. Hình 2.1. Sơ đồ lưu vực sông Thạch Hãn Sông Thạch Hãn bắt nguồn từ dãy Trường Sơn, có chiều dài 150km. Dòng chính Thạch Hãn, đo ạn thượng nguồn (sông Đakrông) chảy quanh dãy núi Da Ban, khi về tới Ba Lòng sông chuyển hướng Đông Bắc và đổ ra biển tại cửa Việt với diện tích lưu vực 2660km2 (hình 2.1). Đặc điểm các sông của tỉnh Quảng Trị nói chung và sông Thạch Hãn 25 nói riêng là: lòng sông dốc, chiều rộng sông hẹp, đáy sông cắt sâu vào địa hình, phần đồng bằng hạ du lòng sông mở rộng, có chịu ảnh hưởng của thuỷ triều [40, 54-57]. 2.1. CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN Các yếu tố tự nhiên về địa hình, đ ịa chất, thổ nhưỡng, thảm thực vật, khí hậu, thủy hải văn được phân chia vào 4 nhóm yếu tố cơ bản sau đây: 2.1.1. Nhóm yếu tố tạo nguồn vật chất cho xói mòn 2.1.1.1. Thành phần thạch học, vỏ phong hoá và khả năng cung cấp vật liệu cho dòng chảy của lưu vực sông Thạch Hãn Lịch sử phát triển địa chất trong Kainozoi gắn liền với quá trình hình thành và phát triển địa hình và các tầng chứa nước, cách nước của khu vực, có thể chia thành hai giai đoạn lớn: Neogen và Đệ Tứ. Giai đoạn Neogen: Sau một giai đoạn yên ĩnh t ki ến tạo khá dài với quá trình Peneplen hoá vào Paleogen, đầu Miocen, do ảnh hưởng của tách giãn Biển Đông, khu vực nghiên cứu và lân cận bắt đầu chịu ảnh hưởng của chế độ chuyển động kiến tạo phân dị, hình thành các thungũng l sâu c ắt vào bề mặt san bằng Đông Dương tuổi Paleogen. Vào Miocen giữa, c ác đứt gãy phương Tây B ắc - Đông Nam hoạt động khá mạnh, kéo theo sự sụt lún dạng bậc với biên độ tăng dần ra phía biển. Các đới sụt này được lấp đầy bởi các thành tạo lục nguyên. Tính phân nhịp khá ổn định của các trầm tích Neogen trong giai đoạn này phản ánh chế độ chuyển động tân kiến tạo có tính “nhịp thở” khá điển hình. Các thời kỳ thành tạo các tập hạt mịn tương ứng với quá trình san bằng địa hình, tạo nên các bề mặt san bằng hiện phân bố trên các độ cao 800 – 1000m và 400 – 600m trong vùng núi. Chế độ sụt lún đã tạo điều kiện cho biển lấn sâu vào lục địa và đường bờ biển vào Miocen nằm ở khoảng dọc Quốc lộ I. Vào Pliocen, trũng trư ớc núi Quảng Trị về cơ bản đã được lấp đầy, chế độ nâng điều hoà tổ hợp với sự dâng lên của mực nước đại dương đã góp phần hình thành các đ ầm hồ ven biển với các tập trầm tích hạt mịn giàu vật chất than và sét caolin, tạo nên tầng chắn nước phía trên của tầng chứa nước Neogen. Tuy nhiên, do chế độ bóc mòn về sau, nhiều nơi tầng cách nước này đã bị phá vỡ. Như vậy, vào Neogen, bồn trũng ki ểu vũng v ịnh Quảng Trị – Vĩnh Linh được nối liền và c ó đặc điểm tương tự bồn trũng Đ ồng Hới đã đư ợc nhắc tới trong nhiều văn liệu địa chất. Xa hơn về phía biển đã xu ất hiện các miệng núi lửa và quá trình tích tụ lục nguyên ở đây được đan xen với các đợt phun trào Bazan. Giai đoạn Đệ Tứ: Lịch sử phát triển địa hình của giai đoạn Đệ Tứ được đặc trưng bằng sự tổ hợp của hai qúa trình khác nhau là chuyển động nâng hạ khối tảng và giao 26 động mực nước đại dương trong các chu kỳ băng hà. Mở đầu cho giai đoạn là hoạt động kiến tạo phân dị mạnh kèm theo phun trào Bazan. Các lớp Bazan Olivin này phủ lên bề mặt san bằng tuổi Pliocen trong vùng núi và các trầm tích biển – vũng vịnh tuổi Neogen tại Vĩnh Linh – Gio Linh. Sau thời kỳ phun trào Bazan rầm rộ vào đầu Pleistocen sớm (có thể bắt đầu từ cuối Pliocen), chế độ yên tĩnh kiến tạo và điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm đã thúc đẩy quá trình phong hoá laterit để tạo nên một lớp vỏ ferit và alferit với sự tích luỹ sắt và nhôm cao trên các đá Bazan giàu kiềm. Tuy nhiên, bề mặt dung nham nguyên sinh và lớp vỏ phong hoá trên được bảo không lâu. Giữa Pleistocen sớm, các đứt gãy trong phạm vi miền núi và đồng bằng Quảng Trị lại tiếp tục phá hủy mạnh, hoạt động xâm thực của sông suối dọc chúng đã t ạo nên các thung ũ l ng khá sâu, các thành t ạo tướng lòng sông đư ợc mở rộng về phía biển. Cuối thời kỳ này, sự dâng lên của mực nước đại dương đã góp phần tích tụ một tập trầm tích hỗn hợp sông biển và san phẳng địa hình bị phân cắt trước đó.Trong vùng núi, qúa trình Pediment hoá đã t ạo nên các trũng bóc mòn khá r ộng cắt vào sườn các khối núi và bình đ ồ cơ bản của chúng đã được xác định, các hoạt động về sau chỉ có tính chất chạm khắc trên bình đồ này. Chuyển động nâng khối tảng vào Pleistocen giữa đã thúc đẩy hoạt động xâm thực sâu, hình thành trầm tích tướng lòng của thềm sông bậc II. Trên dải đồng bằng ven biển, dọc đứt gãy Cửa Việt, Ba Lòng, Ô Lâu,... đã hình thành các th ung lũng khoét sâu tới 30 mét và cũng đư ợc tích tụ trầm tích hạt thô tướng lòng. Đ ầu Pleistocen muộn (khoảng 120.000 – 150.000 năm), một đợt biển tiến mới có ảnh hưởng khá lớn tới sự hình thành địa hình và trầm tích của đồng bằng Quảng Trị. Biển tiến đã đ ẩy các cửa sông vào khá sâu trong lục địa, tại các vùng cửa sông cũ đã hình thành các vũng v ịnh. Trong phạm vi các vũng vịnh này đã tích tụ trầm tích gồm chủ yếu là các thành tạo hạt mịn nằm chuyển tiếp trên các trầm tích hạt thô của thời kỳ trước biển tiến. Do biển tiến sâu, động lực lớn, hoạt động mài mòn xảy ra khá mạnh ở phần rìa vịnh, tạo nên các thềm mài mòn phân bố trên phạm vi rộng, hiện tồn tại trên độ cao 20 - 30m. Trong phạm vi các thung lũng sông suối hình thành tướng bãi bồi nằm trên tướng lòng của thềm sông bậc II. Trên các đường bờ biển cổ lấn sâu vào khối Bazan đã phát tri ển các trầm tích bãi biển tập trung khoáng vật nặng, tạo nên các thân quặng Ilmenit hàm lượng không cao. Sau biển tiến cực đại đầu Pleistocen muộn xảy ra quá trình biển thoái, song đường bờ nằm không xa và thời kỳ bóc mòn không dài, hoạt động của biển tiến vào cuối Pleistocen muộn mang tính kế thừa vào bình đ ồ cấu trúc cổ. Đáy biển được san phẳng trong thời kỳ trước tạo điều kiện cho quá trình biển tiến hình thành các bar cát (bar đảo). Các bar cát này đã l ấn dần vào bờ, vào thời kỳ biển tiến cực đại cuối Pleistocen muộn (khoảng 30.000 năm), chúng tạo nên một dải cát kéo dài liên tục từ Triệu Phong tới Đông 27 Phong Điền. Hình thái của bar cát này tương tự như bar cát Holocen kéo dài dọc bờ biển hiện đại. Các bar cát này đã tạo nên đê thiên nhiên gần như chắn kín dải đồng bằng phía Tây. Phía trong đê cát này là các ũng v v ịnh nông được tích tụ vật liệu hạt mịn giàu sét kaolin. Các cửa sông thời kỳ này được mở rộng hơn về phía hạ lưu, hình thành tầng trầm tích hỗn hợp sông biển. Dọc các thung ũng l mi ền núi và phía Tây các cửa sông hình thành các trầm tích tướng bãi bồi với thành phần hạt mịn nằm trên thành tạo hạt thô tướng lòng của thời kỳ trước biển tiến. Cuối Pleistocen muộn, một đợt biển thoái có quy mô toàn cầu đã có ảnh hưởng lớn tới khu vực. Do mực nước đại dương thấp hơn mực nước trung bình đ ến 100m đã dẫn tới sự phân cắt xâm thực sâu mạnh. Lòng sông Cam Lộ, Thạch Hãn, Ô Lâuđào khoét sâu trên 15m và được tích tụ các vật liệu hạt thô. Các bề mặt tích tụ cát biển trước đó bị phá huỷ mạnh ở vùng hạ lưu các sông. Trên bề mặt thềm cát, các máng trũng sâu trên 10m hầu hết đều được kế thừa trên các dải trũng nguyên sinh c ủa bề mặt tích tụ biển. Điều kiện khí hậu khắc nghiệt với sự xen kẽ giữa nóng khô và nóng ẩm đã dẫn tới quá trình phong hoá mạnh, tạo nên màu sắc loang lổ với sự tích luỹ sắt cao của các tầng trầm tích giàu sét và khoáng vật màu tuổi Pleistocen. Lớp cát trắng tinh khiết nằm ở phần trên cùng của mặt cắt trầm tích biển tuổi cuối Pleistocen muộn cũng được thành tạo theo phương thức phong hoá và rửa lũa các tập cát biển sạch vào cuối Pleistocen muộn - đầu Holocen. Trong thời kỳ biển tiến Flandrian, lại một lần nữa các cửa sông bị đẩy vào sâu và hầu hết đồng bằng hạ lưu các sông và dải trũng Đông Qu ảng Trị lại bị nước biển tràn ngập tạo vũng vịnh. Diện ngập nước của vũng vịnh khá rộng, chúng lấn sâu vào lục địa, tạo điều kiện cho sự tích tụ các trầm tích hạt mịn giàu sét và lấp đầy các máng trũng được hình thành do quá trình xâm thực sâu trước đó. Dọc thung lũng sông hình thành các tập hạt mịn tướng bãi bồi. Đây là thời kỳ hình thành tầng sét chất lượng cao của đồng bằng Quảng Trị. Tuy nhiên, do cấu tạo nên các bề mặt bằng phẳng trên độ cao 4 - 6m nên tầng sét này hiện đang bị hạn chế dùng cho sản xuất gạch ngói. Biển tiến cũng biến các máng trũng gi ữa các thềm cát biển cổ thành các vịnh hoặc đầm lầy với tích tụ sét giàu vật chất hữu cơ. Các vũng vịnh và đầm lầy này còn đư ợc kế thừa trong thời kỳ biển thoái để tạo các thân than bùn khá phổ biến ở Quảng Trị. Sau biển tiến cực đại, chế độ biển thoái từ Holocen trung đến nay đã thúc đẩy hoạt động xâm thực sâu, hình thành các thế hệ bãi bồi với các tầng trầm tích hạt thô, tạo nguồn vật liệu xây dựng cát cuội sỏi có trữ lượng và chất lượng cao nhất dọc các thung ũl ng ở cả đồng bằng và miền núi của tỉnh. Trong quá trình biển thoái này, vào đầu Holocen muộn (khoảng 2000 năm trước), mực nước lại có thời kỳ dâng lên và các thành tạo cát vàng nhạt cấu tạo nên thềm biển 2 – 3m được hình thành. Cấu trúc trầm tích và địa hình hiện đại của đồng bằng Quảng Trị 28 có ảnh hưởng đáng kể tới các tai biến thiên nhiên đang gây những tai biến nghiêm trọng ở đây. 2.1.1.2. Thổ nhưỡng Lưu vực sông Thạch Hãn có thể được phân chia thành các vùng thổ nhưỡng: vùng đồng bằng ven biển, vùng gò đồi, vùng đồi núi dãy Trường Sơn. - Vùng đồng bằng ven biển phân bố dọc bờ biển. Dạng trầm tích biển được hình thành từ kỷ Q.IV. Cát trắng chiếm ưu thế, tầng dưới cùng bước đầu có tích tụ sắt, chuyển sang màu nâu hơi đỏ. Lớp vỏ phong hoá khá dày, thành phần cơ giới trên 97% là cát. - Vùng gò đồi có một số dạng thung lũng sông thuộc địa phận huyện Cam Lộ trên vỏ phong hoá Mazma. Nhiều nơi hình thành đ ất trống, đồi trọc. Thực vật chủ yếu là cây dạng lùm bụi, cây có gai. Đất đai ở những nơi không có cây bị rửa trôi khá mạnh. Đá xuất lộ lên bề mặt tạo nên dòng chảy mạnh gây ra xói lở. - Vùng đồi, núi dãy Trư ờng Sơn bị chia cắt mạnh, thực vật nghèo. Tiểu vùng đất bazan Khe Sanh, Hướng Phùng thuộc các xã Tân Hợp, Tân Độ, Tân Liên, nông trường Khe Sanh, Hướng Phùng có dạng địa hình lư ợn sóng, chia cắt yếu, đất đai phù hợp cho phát triển trồng cây công nghiệp dài ngày. Tiểu vùng đất sa phiến thạch thuộc địa phận Lao Bảo, Lìa: nằm trong vùng đứt gãy dọc đường 9, giáp khu vực Lao Bảo. Thổ nhưỡng lưu vực sông Thạch Hãn khá đa dạng, liên quan đến sự phức tạp trong cấu trúc địa hình vùng núi và tương đối đơn điệu ở khu vực đồng bằng ven biển. Ở khu vực đồi núi của vùng thường phân bố các loại đất chính gồm: đất nâu đỏ trên bazan, đất đỏ vàng trên đá phiến sét và đá biến chất, đất vàng đỏ trên đá macma chua, đất vàng nhạt trên đá cát, đất nâu vàng trên phù sa cổ, đất mùn vàng đỏ trên núi, đất đen trên cacbonat... Còn ở vùng đồng bằng giáp biển các loại đất chủ yếu là đất phù sa của các sông suối, đất cát biển, đất mặn, đất phèn và các cồn cát ven biển. 1. Nhóm đất cồn cát trắng, vàng và đất cát biển . Nhóm đất này có mặt ở hầu hết các huyện ven biển. Cồn cát trắng có độ phì nhiêu thấp hơn, hàm lượng sét có trong đất thấp, dao động trong khoảng 2% - 4%, mùn rất nghèo và hầu như không đáng kể (đạt 0,1% - 0,2%). Các thành phần tổng số và dễ tiêu rất nghèo. Đất cồn cát trắng có địa hình cao hơn so với cồn cát vàng, độ dốc thường 30 - 50, với những dạng này thường không ổn định, có thể di chuyển và san lấp cả những dải đất canh tác nông nghiệp, đất khô và thiếu ẩm nghiêm trọng. Vì vậy, trên loại đất này, trồng phi lao là thích hợp. * Đất cồn cát trắng ven biển. Đất có thành phần cơ giới nhẹ, chủ yếu là cát, tỷ lệ sét vật lý biến động trong khoảng 4% - 8%, phản ứng từ trung tính đến hơi chua, độ pH 5,2 - 6,2; độ phì tự nhiên thấp, rất nghèo mùn (0,2% - 0,5%); lượng đạm, lân, kali tổng số 29 nghèo (đạm 1m) và không ổn định, thông thường bề mặt này là sự liên kết một dãy các nón phóng vật nhỏ lại với nhau. Hiện tại bề mặt này đang bị biến đổi mạnh bởi quá trình tích tụ - rửa trôi. 3. Nhóm dạng địa hình được thành tạo do dòng chảy thường xuyên - Thềm bậc III - xâm thực: thềm bậc III của sông có độ cao từ 75-120m phân bố khá rộng rãi trong các thung ũl ng l ớn ở vùng núi như thung ũ l ng sông Th ạch Hãn, Cam Lộ.. Thềm thường được kéo dài dọc thung lũng sông, chúng đư ợc mở rộng ở những đoạn ngã ba các sông suối và gần cửa sông đổ vào đồng bằng. Tại đây bề mặt thềm rộng hàng chục km, phát triển ở các sông chính và sông nhánh, dọc theo các đoạn của các thung lũng, thềm III chỉ được bảo tồn dạng sót với diện tích hẹp. Bề mặt thềm thường bị các dòng chảy trẻ, các mương xói cắt, tạo nên địa hình dạng gò đ ồi thoải. Giữa bề mặt thềm III và các Pediplen cao 200 - 300m được chuyển tiếp bởi sườn bóc mòn dốc 150200. Thềm III được chuyển xuống các bậc địa hình thấp hơn bởi vách xâm thực khá dốc. - Thềm bậc II (Xâm thực - tích tụ): các thềm bậc II của sông phân bố khá rộng rãi tại các thung ũ l ng sông sông Th ạch Hãn, sông Cam Lộ... Thềm bậc II có độ cao tương đối từ 10- 20m. Bề mặt khá rộng dạng lượn sóng. Trên bề mặt được phủ bởi vật liệu aluvi: cuội, sỏi, sạn lẫn sét pha của vỏ phong hoá đá gốc đế thềm. Cũng như thềm III, hiện tại thềm II bị rửa trôi bề mặt mạnh mẽ. Ở ởcửa sông Thạch Hãn, Cam Lộ, ở phía tây đồng bằng thường gặp các thềm bặc II cắt vào thềm biển mài mòn cao 30- 50m. - Thềm bậc I: phân bố khá rộng rãi trong các sông suối ở cả vùng núi và đồng bằng. Chúng tạo nên một bề mặt khá phẳng dọc theo các thung ũng. l Trong vùng núi, thềm I có độ cao từ 8 - 15m, chuyển xuống đồng bằng, độ cao thềm giảm xuống 4 - 8m. Bề mặt thềm I thường khá bằng phẳng, ở khu vực Thành cổ Quảng Trị, Đông Hà, trên bề mặt này còn sót lại nhiều di tích lòng sông cụt. Bề mặt thềm bị các dòng chảy hiên đại tạo vách dốc đứng. Thềm I của hầu hết các thung ũl ng đ ều là thềm tích tụ. Bề dày tích tụ thường bằng hoặc lớn hơn độ cao của thềm. Bãi bồi cao: phát triển liên tục, thường có diện tích lớn ở đoạn khúc uốn ở các sông chính hoặc nơi hội lưu của các suối lớn đổ vào 42 sông chính, có bề mặt bằng phẳng, độ cao từ 1 - 4m. Có cấu tạo lớp phủ bề mặt là tướng bãi bồi, cát, sét, cát pha lẫn sạn, sỏi. Bãi bồi cao chỉ bị ngập lụt vào mùa lũ. Bãi b ồi thấp và thung lũng tích tụ: hiện tại dạng địa hình này chủ yếu phân bố ở dọc sông, vùng đồng bằng. Với độ cao tương đối 0,5 - 1m. Thường bị ngập nước theo mùa, cấu tạo lớp phủ tầng mặt là cát, sạn sỏi, đôi chỗ là vùng lầy. Dạng địa này hiện đang được thành tạo và luôn luôn bị đe doạ bởi lũ lụt. ở các sông suối miền núi, đáy thung lũng tích t ụ và bãi bồi thấp chủ yếu là bãi bồi động lực, hình dạng luôn biến đổi theo động lực của dòng nước. 4. Nhóm dạng địa hình đư ợc thành tạo do hoạt động của hỗn hợp sông biển. Nhóm nguồn gốc biển đã phân biệt được 5 dạng địa hình, gồm 3 dạng thềm và 2 dạng bãi. - Thềm mài mòn bậc III (cao 25 - 40m): các thềm có nguồn gốc giả định mài mòn phân bố khá rộng rãi ở phía tây của của dải đồng bằng. Độ cao của thềm dao động từ 25 - 40m. Bề mặt thềm tương đối bằng phẳng, hơi nghiêng thoải từ tây sang đông bị phân cắt yếu bởi các dòng chảy trẻ, đôi nơi tạo địa hình gò, đồi thoải. Sự mở rộng bề mặt thềm và đặc điểm hình thái của chúng phụ thuộc vào vị trí kiến tạo và thành phần của đá gốc ở phần bờ biển cổ. Trên bề mặt thềm còn gặp nhiều chỏm đồi sót với độ cao 70 - 100m. Bề mặt thềm được nâng lên độ cao 40 - 60m, bị phân cắt yếu tạo lên địa hình gò đ ồi thấp. Trên các bề mặt địa hình này, vỏ phong hoá laterit mỏng, bảo tồn kém. Tại nhiều nơi đã gặp được tập cuội chủ yếu là thạch anh dày 0,5 - 1,5 m được gắn kết khá tốt trên bề mặt thềm này. - Thềm mài mòn- tích tụ bậc II (cao 10 - 15m): các thềm biển nguồn gốc mài mòn, tích tụ cao 10- 15m ở kề phía đông của thềm mài mòn. Chúng phân bố khá rộng rãi ở Triệu Phong, Hải Lăng, Đông Hà. Bề mặt thềm khá phẳng, nghiêng thoải từ tây sang đông, được tách thành hai phần rõ rệt. Ở phía tây, quá trình bóc mòn khá đ ặc trưng, bề mặt mài mòn cắt và tạo vách mài mòn trên thềm biển tuổi Pleitoxen muộn. Trên bề mặt thềm, nhiều nơi còn sót lại những “mỏm đá” có dạng mài mòn đi ển hình. Một số nơi gặp những tích tụ cát vàng có bề dày nhỏ phủ trên. Ở phía đông thường gặp bề mặt tích tụ có độ cao từ 8- 10m, bề mặt thềm khá bằng phẳng, được cấu tạo bởi trầm tích cát vàng. Phần trên, tầng trầm tích được gắn kết khá chắc bởi sản phẩm laterit. Tại Hải Lăng, các thềm 10 - 15 m được cấu tạo bởi cát thạch anh trắng tinh khiết. Bề mặt thềm bị phâm cắt bởi các máng trũng và được lấp đầy bởi vật liệu của biển tiến Holocen với các lớp sét và than bùn. - Thềm tích tụ (cao 4 - 6m): Các thành tạo cát trắng được thành tạo trong giai đoạn biển tiến giữa Holocen. Trong Holocen giữa- muộn, bề mặt tích tụ này được nâng lên độ cao 4 - 6m tạo lên các bề mặt thềm. Bề mặt thềm khá bằng phẳng, hơi nghiêng 43 thoải từ tây sang đông. Ở phía đông, các trầm tích của thềm bị các trầm tích nguồn gốc biển - gió tuổi Holocen giữa - muộn phủ lên. Bãi biển tích tụ: phân bố thành giải hẹp chạy dọc theo bờ biển hiện đại, rộng khoảng 20 - 30m có chỗ rộng tới 100m, nghiêng thoải đang hình thành, cấu tạo chủ yếu là cát trung và nhỏ, ở gần khu vực gần cửa sông có lẫn bùn sét. 5. Nhóm dạng địa hình đư ợc thành tạo bởi hoạt động hỗn hợp sông-biển- đầm phá: Thuộc nhóm này trong phạm vi Quảng Trị phân biệt 3 dạng: - Bề mặt tích tụ sông biển: phân bố rộng khắp trên bề mặt đồng bằng, khu vực Cửa Việt. Các bề mặt có diện tích rộng, phẳng cấu tạo bởi các thành tạo bột sét xám vàng, xám đen lẫn mùn bã thực vật cao từ 4-5m. Hiện tại bề mặt dễ bị ngập úng trong thời kỳ lũ lụt. - Bề mặt tích tụ biển đầm phá: phân bố rộng rãi ở đồng bằng tại huyện Hải Lăng, Triệu Phong. Trong địa hình hiện tại đó là dải đồng bằng trũng thấp bằng phẳng hơi lõm. Được phủ bởi cát, sét lãn mùn bã thực vật. Có độ cao dưới 1m. Hiện tại vùng này đang bị đe doạ bởi lũ lụt. Về thực chất là một dạng địa hình đang hình thành và phát triển. - Hồ nguồn gốc đầm phá cũ: Phân b ố rải rác trong các địa hình đ ồng bằng thấp trên các thành tạo tích tụ biển. Mật độ hồ và đầm lầy ở Hải Lăng tương đối cao, nhưng kích thước nhỏ.. 6. Nhóm dạng địa hình được hình thành do hoạt động của gió. Trước hết phải nói rằng hoạt động của gió và địa hình do nó tạo ra rất phổ biến ở dải ven biển Miền Trung, trong đó có Quảng Trị. Điều kiện cần và đủ để tạo ra dạng địa hình này là nguồn vật chất (cát), khí hậu và lớp phủ thực vật. Thuộc nhóm này, ở mức độ nghiên cứu hiện tại phân chia được ba dạng cơ bản: - Đụn cát tích tụ: phân bố thành dải song song với đường bờ tiếp giáp ngay với bề mặt đồng bằng. Địa hình hiện tại là những đụn cát cao 5 - 50m có bề mặt lượn sóng, dưới dạng dãy đụn nối tiếp nhau, sườn bất đối sứng dốc ở phía tây và thoải ở phía đông (phía biển). Trong các đụn cát có thể phân biệt được đụn cát di động và đụn cát cố định. Nhưng phải nói ngay rằng từ những đụn cát cố định rất dễ dàng chuyển thành đụn cát di động khi có tác động của con người nên việc bảo vệ, việc khai thác trên các đụm cát này cần phải cân nhắc thận trọng. - Máng trũng thổi mòn: Phân bố rải rác trên các bề mặt tích tụ cát ở Mỹ Thuỷ và một số nơi khác. Cũng trên bề mặt thềm này trong địa hình hiện tại nó là các hố lõm dạng dải, kéo dài vuông góc với đường bờ. Chính do điều kiện khí hậu và nguồn trầm tích cát sẵn có trên các bậc thềm biển mà máng trũng thổi mòn này được hình thành. Hiện tại quá 44 trình thổi mòn này vẫn còn đang tiếp tục. - Trảng cát thổi mòn- tích tụ: phân bố hạn chế ở dải ven biển Hải Lăng trên bề mặt của thềm bậc II, bề mặt bằng phẳng gơn sóng, ít bị chia cắt, hơi õ l m thư ờng bị ngập nước tạm thời trong mùa mưa. Chính trong thời kỳ này quá trình tích tụ trầm tích cát trên bề mặt được hình thành. Về mùa khô quá trình thổi mòn lại phát huy tác dụng. Các dạng địa hình trảng cát này còn có ở môt số nơi như phía nam Cửa Việt. 7. Nhóm dạng địa hình được thành tạo do hoạt động của núi lửa. Địa hình do hoạt động của núi lửa phân bố chủ yếu tại Quảng Trị với các dạng địa hình chính sau: - Bề mặt tích tụ của dòng dung nham: phân bố ở khu vực Cùa, Hướng Hoá, Khe Sanh. Đây là tích tụ của các dòng dung nham lấp đầy các địa hìmh thung lũng cổ, có địa hình dạng đồi thoải, lượn sóng, có vỏ phong hoá litoma dày. Hiện tại bị biến đổi do rửa trôi, xói rửa. - Bề mặt lớp phủ bazan: phân bố trung tâm khối bazan Cồn Tiên. Bề mặt của lớp phủ bazan điển hình còn giữ lại nguyên trạng thái ban đầu. Bề mặt dạng vòm ít bị chia cắt, có vỏ phong hoá dày. 8. Nhóm dạng địa hình đư ợc thành tạo do hoạt động của con người. Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật hiện nay, con người thực sự đã trở thành một nhân tố thành tạo địa hình. Bằng những hoạt động của mình, con ngư ời có thể làm thay đổi các quá trình địa mạo hiện tại về cường độ (tăng hoặc giảm) mà chính hoạt động của con người làm xuất hiện dạng địa hình mới. Các dạng địa hình do con người ở các tầm cỡ khác nhau và đa dạng. Ở đây chỉ lưu ý đến hoạt động của con người như một yếu tố “phát sinh hình thái” đó là: - Hồ chứa nước nhân tạo: phân bố rải rác ở vùng núi, vùng đồi hình thái phụ thuộc vào địa hình thung ũl ng (địa hình lòng hồ). Đây được c oi như địa hình mới phát sinh, biến đổi về chất và lượng từ địa hình thung lũng sang hồ. 2.1.4. Yếu tố thực vật - cản giữ vật chất a) Các kiểu thảm thực vật trên đất địa đới - Kiểu rừng kín thường xanh cây lá rộng á nhiệt đới núi thấp: Phân bố chủ yếu ở độ cao từ 700 - 1.500 m, như ở dãy núi trung bình từ động Ba Lê đến động A Doa, trên khối núi thuộc động A Pông ở Khu Bảo tồn Thiên nhiên Đăkrông. Kiểu rừng này ít bị tác động, còn giữ được nhiều tính chất nguyên sinh, tán rừng chia 4 tầng. Độ tán che dao động trong khoảng 0,7 - 0,8; có những chỗ đạt tới 0,9. Tổ thành thực vật chủ yếu là các loài cây lá rộng thuộc các họ Dẻ (Fagaceae), họ Long não (Lauraceae), họ Thầu dầu (Euphoribiaceae), họ Đậu (Leguminoisae), họ Ngọc lan (Magnoliaceae), họ Sến 45 (Sapotaceae). - Kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới vùng thấp: Kiểu quần xã thực vật này ở Khu Bảo tồn Thiên nhiên Đăk Rông thường ít bị tác động, về căn bản vẫn còn giữ được tính nguyên sinh. Các họ chiếm ưu thế trong tổ thành thực vật là họ Đậu (Fabaceae), họ Thầu dầu (Euphorbiaceae) họ Long não (Lauraceae), họ Cam (Rutaceae), họ Hoa hồng (Rosaceae), họ Xoan (Meliaceae), họ Sồi dẻ (Fagaceae), họ Dâu tằm (Moraceae)... - Kiểu phụ thứ sinh nhân tác rừng kín thường xanh nhiệt đới phục hồi sau khai thác: Đây là kiểu quần thụ có nguồn gốc trực tiếp của kiểu rừng trình bày ở trên. Rừng ở đây bị tác động mạnh qua việc khai thác gỗ xây dựng và thương mại. Các loài cây gỗ lớn có giá trị kinh tế cao đã b ị khai thác chọn đến cạn kiệt như Lim xanh (Erythrophleum fordii), Giổi (Manglietia, Michelia), Re (Cinnamonum), Sưa (Dalbergia spp.). - Kiểu phụ thứ sinh nhân tác rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới phục hồi sau nương rẫy: Kiểu rừng này có nguồn gốc từ rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới, nhưng do các hoạt động khai phá làm nương rẫy và nạn lửa rừng đã làm mất đi lớp thảm rừng nguyên sinh, sau đó được bỏ hoang nhiều năm và rừng non đã xu ất hiện. Thảm thực vật rừng chủ yếu là các loài cây ưa sáng, mọc nhanh như Vạng trứng (Endospermum chinense), Màng tang (Litsea cubeba), Bời lời giấy (Litsea mollis), Hu đay (Trema orientalis), Ba soi (Macarenga spp)... - Rừng hỗn giao tre - nứa - gỗ phục hồi sau nương rẫy và khai thác kiệt: Kiểu này cũng có nguồn gốc gián tiếp từ kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới và là hậu quả trực tiếp của quá trình rải chất độc hóa học trong chiến tranh, làm nương rẫy hoặc khai thác kiệt mà chưa phục hồi lại rừng. - Trảng cỏ cây bụi thứ sinh nhân tác: Đây cũng là hậu quả trực tiếp của quá trình canh tác nương rẫy lâu dài và của chiến tranh. Đầu tiên là lớp thảm cây gỗ bị chặt trắng và đốt lấy đất canh tác. Sau nhiều lần như thế đất trở nên bị rửa trôi mạnh, tầng đất nông và xương xẩu, chỉ thích hợp với các loài cây bụi và cỏ như sim, mua. b) Các kiểu thảm thực vật trên đất phi địa đới - Rừng trên các đụn cát: Rừng còn trên các đ ụn cát tương đối ổn định với thành phần thực vật thường gặp như Mại liễu (Miliusa bangoiensis), Duối ô rô (Taxatrophis illicifolia), Me rừng (Phyllanthus emblica), Dé (Breynia baudounii, B. coreaceae), Bồ ngót lông (Sauropus villosus), Kim mộc (Fluggea virosa), Cò ke lông (Grewia hirsuta), Cóc kèn (Derris brevipes), Trắc biến màu (Dalbergia discolor)... - Trảng cây bụi thứ sinh trên các đụn cát: Đây là trạng thái thảm thực vật cây bụi 46 thứ sinh hình thành sau khi rừng trên các đụn cát bị khai thác làm đất canh tác và cả sau khi khai thác gỗ. So với rừng thì trảng cây bụi có diện tích lớn hơn nhiều và phân bố rộng hơn với thành phần loài cây nghèo nàn hơn. Trên các cồn cát sát biển, sườn phía biển luôn có gió mạnh thường gặp các loài cây bụi nhỏ, thân dai, thường có gai mọc kín. - Trảng cỏ thứ sinh: Trên các đụn cát ở Quảng Trị thường có các trảng cỏ cao 0,10,2 m phân bố thành các mảng, thay thế trảng cây bụi và rừng bị mất đi trong quá trì nh khai thác. Nơi kế tiếp với bãi triều thường gặp phổ biến trảng cỏ cao rất đặc trưng, đó là quần xã Cỏ lông chông (Spinifex littoreus). c) Các kiểu thảm thực vật trên đất nội địa đới - Trảng cỏ chịu ngập thứ sinh và các quần xã thủy sinh ở đầm, ao, hồ: Phân bố trên các địa hình bằng phẳng và trũng thấp ở đồng bằng hay ở các thung lũng núi tồn tại các khu vực ẩm, lầy với mức độ ngập nước khác nhau. Nơi ngập nông có thể cạn một thời gian ngắn vào mùa khô thường có các trảng cỏ cao 0,5 - 1m với độ che phủ khoảng 70 - 80%. - Rừng ngập mặn: Do không có hệ thống đảo che bên ngoài, sóng tác động trực tiếp vào bờ đã hạn chế sự phát triển của rừng ngập mặn ở các tỉnh Bắc Trung Bộ nói chung và vùng Quảng Trị nói riêng. Rừng chỉ phát triển ở sâu trong cửa sông và trong các vũng vịnh khuất sóng. - Trảng cỏ, trảng cây bụi trên bãi cát biển và các bãi đá ven bi ển: Kiểu thảm thực vật này thường gặp ở các bãi cát ngập triều khá phổ biến ở các cung lõm của bờ biển. Do bị sóng tác động mạnh và thường xuyên trên bãi triều hầu như không có thực vật cây gỗ. 2.2. CÁC YẾU TỐ KINH TẾ - XÃ HỘI 2.2.1. Dân số và dân tộc Theo Niên giám thống kê năm 2009 của Cục thống kê Quảng Trị, dân số của tỉnh là: 594.221 người, số dân sống ở thành thị chiếm 28,03% còn lại hầu hết dân số sống ở nông thôn và vùng núi (71,97%). Cơ cấu dân số như sau: Nam: 297.428 người; Nữ: 301.793 người. Số người đang làm việc trong độ tuổi lao động: 268.097 người chiếm gần 50% dân số toàn tỉnh. Dân số phân bố không đều đặc biệt có sự khác biệt lớn giữa đồng bằng và miền núi. Mật độ dân số trung bình toàn tỉnh: 126 người/km2 trong đó thành phố Đông Hà 1.137 người/km2, thị xã Quảng Trị 314 người/km2, huyện miền núi Đakrông 30 người/km2, Hướng Hoá có mật độ dân là 65 người/km2. Tỷ lệ người Kinh chiếm tới 87,3%, người Vân Kiều, Tà Ôi chiếm 12,6%, còn lại là các dân tộc ít người khác. Tốc độ tăng dân số trong vùng còn cao. Theo thống kê, tốc độ tăng dân số của 47 tỉnh Quảng Trị là 11,3%0 (2009). Có tới 70% dân sống nhờ vào sản xuất nông nghiệp, 12% dân số sống dựa vào công nghiệp, 5% dân số sống dựa vào ngư nghiệp, 8% sống nhờ vào lâm nghiệp còn lại sống nhờ vào dịch vụ buôn bán nhỏ và các ngành khác. 2.2.2. Hiện trạng phát triển kinh tế Cơ cấu kinh tế của Quảng Trị như sau: nông, lâm nghiệp và thủy sản chiếm 29,6 %, dịch vụ 35,6%, công nghiệp và xây dựng 34,8% tổng sản lượng của tỉnh. 2.2.2.1.Nông - lâm nghiệp Theo Niên giám thống kê năm 2009 của Cục thống kê tỉnh Quảng Trị, diện tích canh tác hiện nay trong toàn vùng là 105.486,2 ha, trong đó 78.933,2 ha cây hàng năm, và 26.553 ha cây lâu năm. Chăn nuôi trong vùng chưa phát triển, chủ yếu còn ở mức độ chăn nuôi tự phát ở mức độ hộ gia đình. Chưa có nông trư ờng chăn nuôi quy mô công nghiệp. Diện tích che phủ của thảm rừng tự nhiên hiện nay chỉ còn khoảng trên 30%. Ở các vùng đồi núi đất ven các khe suối, rừng nguyên thuỷ bị huỷ diệt do các lý do chủ yếu là: tập quán canh tác du canh du cư của đồng bào dân tộc miền núi, chất độc làm trụi lá trong chiến tranh huỷ diệt và nạn khai thác gỗ bừa bãi. 2.2.2.2.Thuỷ sản Tỉnh Quảng Trị có bờ biển dài 75km và vùng biển có đặc tính chung của khu hệ ven biển Miền Trung với thành phần loài khá phong phú. Tổng trữ lượng hải sản vùng biển Quảng Trị khoảng 60.000 tấn, khả năng khai thác bền vững là 17.000 tấn. Trong diện tích đất nông nghiệp, phần dành cho nuôi trồng thuỷ sản chiếm 0,14%, tuy nhiên nếu tính cả đất chưa sử dụng có khả năng nuôi trồng thuỷ sản có thể lên tới 16.070 ha. 2.2.2.3.Công nghiệp Công nghiệp trong vùng còn chưa phát tri ển. Cơ cấu công nghiệp chủ yếu là vật liệu xây dựng và chế biến nông lâm sản. Công nghiệp chế biến chiếm một tỷ trọng lớn trong các ngành công nghiệp tỉnh Quảng Trị. Nhìn chung, số lượng c ơ sở công nghiệp của Quảng Trị có phát triển, song so sánh với Bắc Trung Bộ và cả nước thì công nghiệp Quảng Trị vẫn ở qui mô rất bé, chiếm khoảng 1% cơ sở công nghiệp của cả nước. 2.2.2.4 Y tế, Giáo dục Mạng lưới y tế ở vùng đồng bằng phát triển rộng khắp ở các cộng đồng dân cư nhất là y tế cộng đồng, phòng ngừa quản lý và phát hiện các dịch bệnh. Các cụm khám đa khoa bố trí hợp lý thuận tiện cho việc khám chữa bệnh. Tuy nhiên, ở miền núi, hệ thống y tế còn chưa được phát triển, mỗi xã có 1 trạm y tế, song do khoảng cách từ các 48 cụm dân cư tới trạm xá còn xa và do mê tín, nên tệ nạn chữa bệnh bằng cúng vái vẫn còn tồn tại ở một số địa phương. Các xã trong vùng đồng bằng đã thực hiện tốt công tác xoá mù chữ. Lực lượng lao động vùng nông thôn có tới 60% đã qua trình độ văn hoá cấp cơ sở và 20% số lao động có trình độ văn hoá phổ thông trung học. Ở vùng núi, tình trạng bỏ học còn phổ biến. Tỷ lệ mù chữ hoặc tái mù chữ còn cao. 2.2.2.5. Giao thông, dịch vụ và du lịch Hệ thống giao thông ở đây tương đối phát triển, tuy nhiên vẫn có sự khác biệt giữa vùng đồng bằng ven biển và miền núi. Vùng nghiên cứu có 3 tuyến Quốc lộ chính đi qua: tuyến đường 1A, tuyến đường 9 từ thành phố Đông Hà đi Lào và cửa Việt dài 82 km và cùng với đường mòn Hồ Chí Minh. Đường thuỷ có trục đường theo sông Hiếu, sông Thạch Hãn từ biển vào sâu đất liền, tuy nhiên tuyến đường thuỷ này cũng chỉ cho phép thuyền trọng tải 10 tấn đi lại. Tuyến đường sắt chạy theo hướng Bắc Nam có ga chính Đông Hà là nơi trung chuyển hàng hoá ra Bắc và vào Nam. Ngành dịch vụ ở đây phát triển đã lâu. Dịch vụ chủ yếu là buôn bán hàng hoá qua Lào, Thái Lan theo trục đường 9 và phục vụ sản xuất nông nghiệp như sửa chữa công cụ lao động, cung cấp vật tư và bao tiêu sản phẩm cho sản xuất nông nghiệp. Khu thương mại quốc tế Lao Bảo được hình thành và tương lai đóng vai trò l ớn trong hành lang kinh tế Đông - Tây. Dịch vụ của tư nhân hiện tại phần nào đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng nhưng chỉ tập trung ở vùng đồng bằng nơi dân cư đông đúc. Đối với vùng núi, phát triển dịch vụ hiện tại còn khó khăn do điều kiện đường sá, cơ sở hạ tầng chưa phát triển. Về du lịch, trong vùng có bãi tắm cửa Việt, Mỹ Thuỷ khá đẹp, nhưng chủ yếu mới chỉ thu hút được khách địa phương đến trong mùa hè. Các cơ sở vui chơi giải trí, ăn nghỉ chưa được xây dựng nên cũng chưa thu hút đư ợc nhiều khách. Vùng nghiên cứu cũng có những căn cứ cách mạng nổi tiếng như làng Vây, chiến khu Ba Lòng; khu nhà ngư ời Pacô ở Tà Rụt, làng văn hoá Phú Thiềng ở Mò Ó, du lịch sinh thái ở Tà Long, trằm Trà Lộc, khu bảo tồn Đakrông, suối nước nóng Tân Lâm và nhiều hồ đập lớn và đẹp (Trúc Kinh, Khe Mây)...nhưng những nơi này hiện nay vẫn chưa được khai thác tốt để đưa vào thành các tour du lịch hấp dẫn khách trong nước và khách quốc tế. 49 Chương 3 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG BỒI XÓI TRÊN CÁC DÒNG SÔNG LƯU VỰC SÔNG THẠCH HÃN 3.1. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG XÓI MÒN TRÊN CÁC LƯU VỰC SÔNG 3.1.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ đánh giá xói mòn lưu vực Các bản đồ và cơ sở dữ liệu được xây dựng phục vụ đánh giá xói mòn đ ất lưu vực sông Thạch Hãn gồm có: - Bản đồ địa hình Dự án này sử dụng bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 ở vùng đồng bằng và 1:50.000 ở vùng đồi núi, được xây dựng bằng phương pháp trắc địa ảnh số với tư liệu ảnh được hiệu chỉnh về hệ toạ độ UTM, lưới chiếu WGS84, múi 48N, dữ liệu có độ chi tiết tốt với khoảng cao đều của đường bình độ cơ bản là 10 - 20 m. Bản đồ này đã được sử dụng để xây dựng mô hình số độ cao địa hình (hình 3.1) và các bản đồ thành phần liên quan, như bản đồ hướng dòng chảy, bản đồ độ dốc, lưu vực… - Bản đồ lớp phủ Việc xây dựng dữ liệu lớp phủ mặt đất được thực hiện theo nhiều phương pháp và nguồn dữ liệu khác nhau. Đối với khu vực nghiên cứu, bản đồ lớp phủ bề mặt được thành lập từ các phương pháp và nguồn tài liệu sau: + Từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2005, là bản đồ được xây dựng cho toàn tỉnh năm 2005 tỷ lệ 1 :50.000 và đã có chỉnh lý bổ sung ngoài thực địa ở tỷ lệ 1:25.000. Mức độ chi tiết của các đối tượng sử dụng đất (SDĐ) rất tốt và có thể sử dụng cho thành lập dữ liệu lớp phủ bề mặt. Tuy nhiên, trên bản đồ này chủ yếu tập trung vào thể hiện mục đích sử dụng đất mà chưa thể hiện được đặc trưng của lớp phủ mặt đất. + Từ tư liệu ảnh viễn thám: đây là một trong các nguồn tư liệu quan trọng, cung cấp nhiều thông tin về hiện trạng lớp phủ mặt đất cho khu vực nghiên cứu. Nguồn tư liệu viễn thám có giá trị nhất của khu vực nghiên cứu là ảnh vệ tinh Landsat ETM gồm 7 kênh, chụp 13/4/2006. Với mục đích nghiên cứu ứng dụng viễn thám trong đánh giá xói m òn đất, tác giả đã chọn hướng sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh này cho phân loại lớp phủ mặt đất (hình 3.2) và làm dữ liệu đầu vào cho mô hình đánh giá xói mòn. 50 Hình 3.1 Mô hình số độ cao địa hình lưu vực Hình 3.2 Bản đồ hệ số lớp phủ lưu vực sông sông Thạch Hãn Thạch Hãn xây dựng từ tư liệu ảnh viễn thám - Dữ liệu mưa Yếu tố lượng mưa trong mô hình đánh giá xói mòn đư ợc điều khiển bởi dữ liệu lưới mưa (precipitation grid). Dữ liệu này có thể được xây dựng sẵn hoặc nhập vào từ các nguồn dữ liệu khác cho các khu vực cụ thể. Về cơ bản, lưới mưa được xây dựng từ dữ liệu lượng mưa trung bình năm được ghi nhận tại các trạm đo mưa. Để tiến hành đánh giá yếu tố mưa, dự án sử dụng số liệu khí tượng thủy văn của 10 trạm trong và ngoài lưu vực sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị. Số liệu lượng mưa được thu thập trong khoảng thời gian từ năm 1978 đến năm 2008, các trạm lân cận lấy trong nhiều năm. Sau đó, số liệu tính lượng mưa được lấy trung bình theo nhiều năm. Kết quả như sau trích trong bảng 3.1: Dự án sử dụng phương pháp nội suy Kriging tính toán phân bố lượng mưa cho lưu vực sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị với 11 trạm đo mưa. Dữ liệu này sẽ được đưa vào tính toán đánh giá hệ số R. - Xác lập chỉ số R N-SPECT sử dụng phương pháp đường cong mưa (Curve Number) để đánh giá 51 dòng chảy mặt gây ra do nước mưa. Về nguyên tắc, tổng lượng dòng chảy mặt do mưa liên quan độ phức tạp của đất và lớp phủ thực vật và được biểu thị bằng một chỉ số đơn gọi là đường cong mưa (CN). Giá trị đường cong lớn hơn cho thấy đó là một lưu vực với một lớp thổ nhưỡng kém đồng nhất và khả năng thấm nước kém. Đường cong có giá trị nhỏ hơn tương ứng với lưu vực có lớp thổ nhưỡng dễ thấm, với sự thay đổi trong khả năng thấm nước tương đối cao. Bảng 3.1 Lượng mưa và số ngày mưa trung bình năm trạm KTTV trong và ngoài khu vực sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị Lượng mưa trung bình Tên trạm KTTV TT (mm/năm) Số ngày mưa trung bình trong năm (ngày) 1 Cồn Cỏ 2248.18 187.34 2 Khe Sanh 2159.06 179.92 3 Thạch Hãn 3167.63 243.96 4 Đông Hà 2555.13 212.92 5 Cửa Việt 2663.8 221.98 6 Gia Long 2586.2 215.51 7 Đồng Hới 2073.67 172.81 8 Huế 4189.16 349.09 10 A Lưới 4955.87 412.99 11 Lệ Thuỷ 2536.97 211.41 Tổng lượng dòng chảy mặt được lấy ra từ các phương trình sau: Q = (P – Ia)2 / [(P – Ia) + S] Ia = 0.2 * S S = (1000 / CN) – 10 Với: Q: dòng chảy mặt (in) P: Lượng mưa S: khả năng giữ nước tối đa sau khi bắt đầu xuất hiện dòng chảy mặt (inch) Ia: khả năng thoát nước ban đầu CN: Đường cong mưa 52 Hình 3.3 Sơ đồ các trạm đo mưa trên lưu Hình 3.4 Bản đồ phân vùng lượng mưa trên vực sông Thạch Hãn lưu vực sông Thạch Hãn Nếu khả năng thoát nước ban đầu tại các ô lớn hơn lượng mưa tại ô đó, NSPECT sẽ gán giá trị dòng chảy mặt bằng 0. - Dữ liệu đất Dự án sử dụng dữ liệu bản đồ đất ở tỷ lệ 1: 100.000 cho đánh giá xói mòn trên lưu vực sông Thạch Hãn. Khi mỗi đơn vị đất liên kết với một thành phần duy nhất, mỗi thành phần lại có thể được liên kết với giá trị địa tầng (horizon). Quan hệ một đến nhiều này phải được giản lược trước khi dữ liệu đất được chuyển đổi thành dạng raster. Có hai phương pháp có thể sử dụng để thực hiện điều này, cách đơn giản nhất là chỉ lựa chọn giá trị địa tầng đầu tiên liên kết với mỗi thành phần. Một khi tất cả các liên kết được thành lập, dữ liệu dạng shapefile có thể được xuất và làm sạch để bỏ đi các trường không cần thiết trong bảng thuộc tính. Đôi khi các bảng ghi không có giá trị hệ số K hoặc nhóm đất - thủy văn (các khoanh vi trên mặt nước). Trong trường hợp này thì ngư ời dùng phải tham chiếu các trường này với dữ liệu hệ số bảo vệ đất, đặt giá trị hệ số K về 0 và nhóm đất sang D, trừ khi theo kinh nghiệm có thể xác định được một giá trị hợp lý hơn. 53 Hình 3.5 Bản đồ đất lưu vực sông Thạch Hãn + Nhóm đất (Hydrologic Soil Group) Thuộc tính nhóm thủy văn được sử dụng để gán số đường cong mưa khi làm việc với một lớp hoặc tệp dữ liệu lớp phủ mặt đất mới. Nhóm thủy văn (hydrologic group) là một trường thuộc tính nằm trong bảng component của CSDL và được gán đựa trên tỷ lệ thấm của đất. Các giá trị này được chia thành bốn nhóm có giá trị từ A đến D dựa trên độ giảm dần của khả năng thấm (A: độ thấm nước nhanh, D: độ thấm nước rất chậm). Đôi khi, có các khoanh vi đất không có giá trị xác định, điều này có nghĩa là chúng rơi vào một trong hai trường hợp: đây là vùng đối tượng mặt nước hoặc là vùng đất có biến động lớn và không thể xác định được loại đất (vd như vùng đô thị hóa). Một vấn đề khác có thể gặp phải là một số khoanh vi đất nằm trong cả hai nhóm thủy văn (VD: A/D, C/D). Trong trường hợp này, nhóm đất bên phải nhất sẽ được gán cho khoanh vi đất đó (A/D sẽ là D). Sau khi tất cả các khoanh vi đất đã đư ợc gán một giá trị nhóm đất-thủy văn, tiến hành chuyển đổi chúng thành các giá trị số với A=1, B=2, C=3 và D=4. Giá trị thuộc tính số này được xác định như giá trị đầu vào của nhóm đất-thủy văn khi tạo một dữ liệu đất dạng raster trong N-SPECT. 54 Bảng 3.2 Bảng phân loại nhóm đất Nhóm đất thủy văn A Thành phần đất Đặc điểm của nhóm đất Đất có độ thấm nước cao, thậm chí cả khi ướt Cát, cát mùn hoặc mùn cát hoàn toàn, tầng đất dày, thoát nước tốt. Các loại đất thuộc nhóm này có khả năng thấm B nước trung bình khi bị ướt. Có cấu trúc hạt từ Mùn phù sa, đất mùn thô đến trung bình. Có khả năng thoát nước trung bình C D Đất có khả năng thấm nước chậm, cấu trúc hạt Mùn sét pha cát mịn. Có khả năng thoát nước trung bình Mùn sét, mùn sét phù sa, sét cát, hoặc sét Đất có khả năng thấm nước rất chậm, đất có tầng sét hoặc nhiều sét tại tầng mặt. Đất này có khả năng thoát nước chậm 3.1.2 Mô hình đánh giá xói mòn lưu vực Hiện nay, các dự án sử dụng nhiều mô hình đánh giá xói mòn đ ất ứng dụng GIS với các mức độ khác nhau. Một số sản phẩm GIS được xây dựng chuyên cho đánh giá xói mòn như: ArcSWAT (Soil and Water Analyst Too l), RUSLE 1, RUSLE 2, N-SPECT, v.v…. Tuy nhiên, để lựa chọn mô hình hợp lý cho nghiên cứu ứng dụng tại Việt Nam, một số yêu cầu được đặt ra. Thứ nhất, bộ công cụ cần tương thích với các hệ thống GIS hiện đại để giảm thiểu thời gian xử lý dữ liệu cũng như t ận dụng được các chức năng phân tích không gian sẵn có. Điều này có nghĩa là các b ộ công cụ chạy trực tiếp trên nền các phần mềm GIS sẽ được ưu tiên chọn lựa. Trong số này có hai phần mềm là N-SPECT và ArcSWAT có khả năng chạy mô hình phân tích ngay trên CSDL GIS của ArcGIS (một phần mềm GIS phổ biến hiện nay). Thứ hai, công cụ đánh giá xói mòn phải có khả năng mở rộng và cho phép định nghĩa các yếu tố tham gia mô hình xói mòn cho các khu vực khác nhau trên thế giới. Cả ArcSWAT và N-SPECT đều cho phép người dùng định nghĩa các tham số cho từng đối tượng trong CSDL. Thứ ba, bộ công cụ cần phải thuận lợi trong quá trình định nghĩa các tham số tham gia phương trình tính toán. ArcSWAT là một trong các bộ công cụ cho phép định nghĩa các tham số xói mòn rất chi tiết, tuy nhiên hết sức phức tạp. Trong nghiên cứu này, công cụ N-SPECT được lựa chọn để đánh giá xói mòn đất trên lưu vực sông Thạch Hãn. N-SPECT là một ứng dụng GIS mở rộng chạy trong môi trường ArcGIS. Công cụ 55 này được phát triển dựa trên ngôn ngữ lập trình Visual Basic và ArcObjects (bộ thư viện các công cụ của ArcGIS). Do đó, nó chứa đựng một giao diện người dùng đầy đủ và mạnh mẽ với các công cụ xử lý raster phức tạp của ứng dụng phân tích không gian (ArcGIS Spatial Analyst). Điểm đặc biệt của mô hình N-SPECT là tính toán dòng chảy mặt theo phương pháp đường cong mưa (curve number). Tại Mỹ, Trung tâm Bảo vệ tài nguyên thiên nhiên (NRCS) thuộc Cục Nông nghiệp (USDA) đã phát triển phương pháp đường cong mưa để dự báo dòng chảy trực tiếp từ sự vượt quá giới hạn của mưa (USDA, 1986). Phương pháp này được mở rộng để dự báo dòng chảy mặt từ những cơn bão riêng lẻ cũng như lượng mưa trung bình năm. S ố đường cong mưa (còn đư ợc gọi là số đường cong, CN) là một tham số liên quan đến nhóm đất và lớp phủ của khu vực đó. N-SPECT lưu trữ số đường cong trong một CSDL riêng (Geodatabase), cho phép người dùng có thể thêm, thay đổi và xóa các giá trị thông qua giao diện người dùng. N-SPECT là một bộ công cụ phức tạp được xây dựng hướng tới một số lĩnh vực như: quản lý chất lượng nước, dự báo ô nhiễm, đánh giá xói mòn, quản lý bờ biển, v.v…. Các chức năng chính của bộ công cụ này bao gồm: 1. Ước lượng dòng chảy mặt, lượng trầm tích tích lũy 2. Xác định những vùng có độ nhạy cảm cao với xói mòn do nước 3. Ước lượng lượng đất rửa trôi 4. Đánh giá tác động tương đối của sự thay đổi sử dụng đất và phân tích các kịch bản. Tỷ lệ xói mòn và trầm tích tích tụ được tính toán bằng phương trình mất đất hiệu chỉnh (Revised USLE) và cải tiến (Modified USLE). Mô hình N-SPECT có sẵn các số liệu xây dựng trước cho khu vực mẫu là Wai’anae thuộc O’ahu, Ha Wai. Tuy nhiên, để áp dụng cho tính toán đánh giá xói mòn đ ất ở các khu vực khác thì cần đưa vào một số dữ liệu sau: 1. Dữ liệu nhân tố R 2. Bản đồ hướng dòng chảy 3. Bản đồ tích lũy dòng chảy 4. Bản đồ hệ số LS 5. Bản đồ phân chia lưu vực phụ 6. Bản đồ hệ số K 56 7. Bản đồ hệ số C 3.1.3 Tính toán hiện trạng xói mòn các lưu vực sông tỉnh Quảng Trị - Quy trình đánh giá Danh sách các bản đồ và dữ liệu được xây dựng cho đánh giá xói mòn đ ất lưu vực sông Thạch Hãn: 1 - Xây dựng dữ liệu phân bố lượng mưa Chỉ số xói mòn do mưa (R) đư ợc tính toán dựa trên dữ liệu lượng mưa đưa vào. Với dữ liệu lượng mưa trung bình năm đư ợc tính toán cho các trạm Thạch Hãn và lân cận, nội suy theo phương pháp Kriging sẽ cho ra dữ liệu phân bố lượng mưa trung bình năm. Sau đó, mô hình đánh giá t ổng lượng dòng chảy mặt được thành lập dựa trên dữ liệu lượng mưa đưa vào và các dữ liệu nhóm thủy văn và lớp phủ mặt đất. Ở mô hình này, dữ liệu mưa đã đư ợc chuyển từ đơn vị mm sang cm để N-SPECT chuyển đổi qua đơn vị tính toán là inch. Ngoài việc sử dụng mô hình đánh giá ch ỉ số xói mòn do mưa d ựa vào các yếu tố trên, N-Spect còn cho phép đánh giá xói mòn đất theo chỉ số R cho trước. Chỉ số R có thể được tính toán theo công thức: R = 0,548257P – 59,9 trong đó: R: chỉ số xói mòn do mưa (J/m2) P: lượng mưa trung bình năm (mm) Với mục đích sử dụng chỉ số R cho mô hìnhđánh giá xói mòn đ ất, N-SPECT không đưa ra dữ liệu tính toán R cụ thể mà sử dụng dữ liệu lượng mưa trung bình năm cho tính toán kịch bản mưa (Precipitation Scenario). Trong kịch bản mưa xây dựng cho lưu vực sông Thạch Hãn, ngoài dữ liệu trên N-SPECT còn yêu cầu đưa vào số ngày mưa trung bình năm và ki ểu thời tiết khu vực nghiên cứu. Thời gian cho tính toán tổng lượng dòng chảy mặt theo lượng mưa trung bình hàng năm (Annual Precipitation) v ới số ngày mưa trung bình là 178ngày/1 năm. Kiểu mưa tại lưu vực sông Thạch Hãn được xác định là dạng II, tức là dạng mưa theo các cơn có thời gian ngắn trong ngày. 2 - Xây dựng dữ liệu LS Mô hình số độ cao khu vực nghiên cứu có giá trị thấp nhất là 5m và cao nhất là 1720m. Mô hình này được chuyển đổi từ dạng TIN sang raster (GRID) cho lưu trữ và tính toán với độ phân giải không gian là 20x20m. Trước tiên, quá trình phân tích DEM sẽ cho ra dữ liệu hướng dòng chảy như hình 3.7. Tiếp theo, giá trị tích lũy dòng chảy được tính toán dựa trên kết quả hướng dòng 57 chảy và được dùng để phân chia mạng lưới dòng chảy (stream network). Trong dữ liệu tích lũy dòng ch ảy, giá trị của mỗi pixel bao gồm tổng giá trị các pixel phía trên chảy xuống nó theo các dòng chảy dựa trên hướng dòng chảy (Jenson và Domingue, 1988). Bắt đầu Lớp phủ Dữ liệu đất Hệ số R gốc Hệ số LS gốc Hệ số C gốc Hệ số K gốc R grid LS grid C grid K grid Tính toán RUSLE Lượng mất đất đầu vào Lượng mất đất grid (mg/năm) Tỷ lệ chiều dài địa hình đầu vào Diện tich ô grid Tỷ lệ chiều dài địa hình grid Tính toán tỷ lệ phân phối trầm ích Tỷ lệ phân phối trầm tích grid Số đường cong grid Tỷ lệ phân phối trầm tích Lượng mất đất grid (mg/năm) Kết quả (kg/năm) Kết thúc Hình 3.6. Quy trình đánh giá xói mòn đất N-SPECT 58 Cuối cùng, N-SPECT dữ liệu hệ số LS được tính toán đưa vào mô hình đánh giá xói mòn đất. Hệ số LS lưu vực sông Thạch Hãn, Quảng Trị được thể hiện trong (hình 3.9). Giá trị lớn nhất của lưới tích lũy dòng chảy được nhân với một giá trị ngưỡng cho trước (0.03, 0.06, 0.1), tương đương với kíc h thước lưu vực nhỏ, trung bình và lớn. NPECT sau đó trích mạng lưới dòng chảy bằng việc lấy tất cả các ô trong lưới tích ũ ly dòng chảy có giá trị vượt quá ngưỡng định trước (3%, 6% và 10% của tổng tích lũy dòng chảy) và gán các giá trị khác là NoData (dữ liệu trống). Vì vậy, số lượng các ô bên trên chảy vào một ô phải lớn hơn phần trăm ngưỡng của tổng lượng tích lũy dòng chảy được phân ra như một phần của mạng lưới dòng chảy. Hình 3.7. Bản đồ hướng dòng chảy Hình 3.8. Bản đồ độ dốc 59 Hình 3.9. Bản đồ hệ số LS Hình 3.10 Bản đồ tích luỹ dòng chảy Hình 3.11 Bản đồ tích luỹ trầm tích 3 - Thành lập bản đồ hệ số K Bản đồ hệ số kháng xói (K) lưu vực sông Thạch Hãn được xây dựng dựa trên bản 60 đồ thổ nhưỡng chung của tỉnh Quảng Trị, tỷ lệ 1:100.000 và các bảng tra hệ số K của các kết quả nghiên cứu trước đây. Đối với mô hình đánh giá xói mòn N -SPECT, một trong các tính chất của các loại đất cũng được quan tâm là nhóm đất - thủy văn được phân loại dựa vào thành phần của đất. Đối với GIS, bảng dữ liệu phân loại đất, nhóm đất và hệ số kháng xói có thể được xây dựng độc lập và được liên kết với dữ liệu đất thông qua một trường thuộc tính nào đó. Điều này giúp cho khả năng xây dựng và chỉnh sửa dữ liệu được thực hiện một cách dễ dàng và hệ thống hơn với các phần mềm GIS hiện đại. Dữ liệu đất Quảng Trị được thu thập, chuyển đổi hệ lưới chiếu và chuyển vào CSDL geodatabase dùng cho đánh giá xói mòn. M ột bảng độc lập cũng được xây dựng chứa các trường thuộc tính: kí hiệu đất, tên đất, giá trị chuyển đổi sang raster (pixel value), hệ số K (K_factor) và nhóm đất (Soil_group) biểu diễn trên hình 3.12. Hình 3.12. Bản đồ đất và bảng phân loại hệ số K lưu vực sông Thạch Hãn Như vậy, hầu hết các loại đất tại lưu vực sông Thạch Hãn nằm trong nhóm C và D, có thành phần mùn và sét cao. Hệ số kháng xói của đất tập trung chủ yếu trong khoảng từ 0,1 đến 0,48. Riêng các khu vực trên bản đồ thổ nhưỡng là đá gốc nằm chủ yếu trong khu vực núi đá cao nơi xảy ra hiện tượng xói mòn mạnh, các loại đất này được gán vào nhóm D và có hệ số kháng xói càng gần bằng 0. 61 4 - Thành lập bản đồ hệ số lớp phủ thực vật (C) Đề tài sử dụng phương pháp phân tích ảnh số cho thành lập bản đồ hệ số lớp phủ thực vật (C). Nguồn dữ liệu được sử dụng cho phân tích là 02 cảnh ảnh vệ tinh Landsat ETM chụp vào 13/4/2006. Đây là dữ liệu ảnh gốc chưa qua xử lý nên các thông tin về phản xạ phổ của các đối tượng trên ảnh vẫn được bảo tồn. Hình 3.13. Bản đồ hệ số K lưu vực sông Thạch Hãn, Quảng Trị Quá trình xử lý hình học với ảnh vệ tinh bao gồm: khớp ảnh tự động (Image Auto Synchronize), ghép ảnh (Mosaic) và nắn chỉnh hình học (Image Geomatric Correction) đều được thực hiện trên phần mềm xử lý ảnh số chuyên nghiệp ENVI, ILWIS. Đối với các bài toán phân tích nhân tố liên quan đến chồng ghép nhiều lớp thông tin thì việc đảm bảo 62 tính chính xác về hình học của các dữ liệu đầu vào phải được quan tâm trước tiên. Đặc biệt là đối với các khu vực nghiên cứu nằm trên các tư liệu ảnh khác nhau như lưu vực sông Thạch Hãn, việc sử dụng các phương pháp được hỗ trợ bởi kỹ thuật trắc địa ảnh trong khớp ảnh tự động (Auto Tie-point) rõ ràng đem l ại kết quả chính xác hơn phương pháp nắn chỉnh hình học thông thường. Tiếp theo, các kỹ thuật ghép ảnh và xử lý hình học cao cấp (sử dụng trong phần mềm ENVI hay ERDAS Imagine) cũng góp ph ần đem lại độ chính xác về hình học tương đối cao mà vẫn giữ được đặc trưng phổ của các đối tượng cho phân tích lớp phủ bề mặt. Hình 3.14 Bản đồ lớp phủ mặt đất lưu vực sông Thạch Hãn, Quảng Trị Tuy nhiên, phương pháp viễn thám vẫn còn một số vấn đề cần có các nghiên cứu và đánh giá sâu hơn trong hỗ trợ cho tính toán xói mònđ ất. Thứ nhất, tư liệu ảnh viễn thám chỉ phản ánh được các thông tin về lớp phủ mặt đất tại thời điểm thu nhận ảnh. Tại Việt nam, hầu hết các tư liệu ảnh được thu nhận vào mùa khô khi mà lượng mây rất ít. 63 Trong khi đó tại thời điểm này thì lớp phủ thực vật đang nghèo nhất và các hoạt động canh tác chưa diễn ra. Thứ hai, tính chính xác của phương pháp phân loại có kiểm định cũng còn đang là một vấn đề gây tranh cãi do phần mềm chỉ nhận biết các đối tượng dựa trên đặc trưng phản xạ phổ mà thôi. Do đó, để phân loại các đối tượng theo đúng như thực tế cần phải có thêm các nghiên cứu chi tiết khác để bổ sung, hoàn thiện hơn dữ liệu. Trong nghiên cứu này, dự án sử dụng phương pháp phân loại có kiểm định đối với ảnh vệ tinh Landsat đã được xử lý hình học. Bản đồ lớp phủ mặt đất được chiết xuất từ ảnh thể hiện trong hình 3.14.Hệ số C của các đối tượng lớp phủ mặt đất được tham khảo từ bảng tra hệ số C của N-SPECT và một số nghiên cứu khác tại Việt Nam. Ngoài ra, dự án còn sử dụng kết quả phân tích hệ số lớp phủ thực vật chuyển đổi (TNDVI) làm đối sánh khi ước lượng hệ số C cho các đối tượng lớp phủ bề mặt khu vực nghiên cứu. Sau khi chuyển đổi dữ liệu lớp phủ thực vật NDVI, sản phẩm thu được là bản đồ hệ số C, thể hiện được mức độ xói mòn của đất liên quan tới sự phân bố thảm thực vật trong khu vực nghiên cứu. Chỉ số này được phân loại theo các loại lớp phủ khác nhau để đưa vào mô hình NSPECT như trong bảng 3.4 và hình 3.15. Bảng 3.4. Bảng phân loại chỉ số lớp phủ thực vật trong khu vực nghiên cứu 5 - Tính toán hệ số P Trong mô hình đánh giá xói mòn đất, hệ số P đặc trưng cho mức độ giảm thiểu xói mòn của các biện pháp canh tác. Hệ số P chỉ có ý nghĩa rõ rệt với các khu vực canh tác nông nghiệp. Bảng tra hệ số P theo hội khoa học đất quốc tế được thể hiện trong (bảng 3.5). Việc xác định các phương thức canh tác cho lưu vực sông Thạch Hãn rất khó 64 khăn. Diện tích đất trồng lúa rất nhỏ, tập trung chủ yếu tại các vùng bằng phẳng ven các con suối, hầu hết diện tích đất trồng cây hàng năm là ngô, sắn và một số cây ngắn ngày. Hơn thế nữa, hầu hết các khu vực có mức độ xói mòn lớn lại nằm trên các sườn đất dốc, đa số được che phủ bằng thảm thực vật tự nhiên và rừng trồng. Hình 3.15 Bản đồ hệ số C lưu vực sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị Bảng 3.5 Bảng tra hệ số P theo Hội khoa học đất quốc tế Độ dốc (%) Canh tác theo đường đồng mức Canh tác theo đường đồng mức và theo băng Canh tác theo luống 1-2 3-8 9-12 13-16 17-20 21-25 0,6 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,3 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,12 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 6 - Xây dựng bản đồ xói mòn đất lưu vực sông Thạch Hãn Đối với bản đồ xói mòn đất, dữ liệu hệ số C được đưa vào để tính toán trong mô 65 hình RUSLE. Thông thường, để giải quyết bài toán xói mòn thì ngư ời ta thường tính toán các bản đồ thành phần rồi sử dụng phép nhân chúng với nhau để tính toán xói mòn. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, một số tổ chức đã nghiên cứu tạo ra các công cụ tính toán xói mòn tự động, trong đó có N-SPECT. Về cơ bản, N-SPECT tính toán tổng lượng mất đất theo quy trình thể hiện ở trên, các hệ số đường cong mưa và P được tính toán tự động và chỉ đưa ra kết quả tạm thời để đưa vào mô hình tính toán xói mòn đ ất. Kết quả tính toán xói mòn đ ất tại lưu vực được thể hiện trong hình 3.16. Các cấp độ xói mòn đất thực tế được thống kê trong bảng 3.6. Bảng 3.6 Thống kê diện tích các cấp xói mòn thực tế của lưu vực STT Cấp xói mòn thực tế (tấn/ha.năm) Diện tích (ha) % Diện tích 1 Dưới 0,15 454,907 70.11 2 0,15 – 0.5 139,903 21.56 3 0.5 – 1,5 45,741 7.05 4 1,5 – 3.5 4,488 0.69 5 > 3.5 3,845 0.59 Hầu hết diện tíc h lưu vực sông Thạch Hãn có mức độ xói mòn thực tế trong khoảng dưới 0,15 tấn/ha.năm. Điều này là phù hợp, vì lưu vực sông Thạch Hãn có diện tích rừng tự nhiên, rừng trồng lớn, đã hạn chế đáng kể quá trình xói mòn đất. Các khu vực có cường độ xói mòn cao tập trung trên các sườn có độ dốc lớn và lớp phủ thực vật là cây trồng hàng năm,là các cây có độ che phủ không cao, tập trung tại khu vực núi Voi Mẹp, dọc theo lưu vực sông Cam Lộ thuộc huyện Hương Hoá và các lưu vực sông tại các vùng núi phía Nam của lưu vực sông Thạch Hãn (huyện Đa – Krong). Các khu vực có mức độ xói mòn lớn nhất (trên 3,5 tấn/ha.năm), chiếm khoảng 0,59% diện tích toàn lưu vực, tập trung chủ yếu tại sườn núi Voi Mẹp và dọc theo sông ĐaKrong. Những khu vực bị xói mòn từ 0,15 tấn trở lên chiếm diện tích không lớn, tổng khoảng 1,3% diện tích toàn lưu vực, tập trung tại các khu vực núi cao, có sườn dốc và lượng mưa cao. Đặc biệt vào các mùa mưa lũ, khi nước tập trung theo các khe xói sẽ tạo động lực dòng chảy mạnh, tăng cường khả năng xói trong khu vực. Khi đó, các vật liệu từ trên đỉnh và các sườn này sẽ được đưa xuống và gây ảnh hưởng lớn tới các khu vực phía dưới hạ lưu. Khu vực nghiên cứu nằm ở vùng có địa hình núi khá hiểm trở (nhiều sườn dốc trên 20 o) nên khả năng bóc tách các vật liệu đưa theo dòng chảy là rất lớn. Các 66 vật liệu này khi được đưa xuống các lòng sông nằm trong các thung ũng l như lưu v ực sông Cam Lộ, Quảng Trị, Đa-Krong hay một số con sông chạy dọc theo đường mòn Hồ Chí Minh… có thể tạo nên các đập chắn tự nhiên, tạo điều kiện cho các tai biến khác có thể diễn ra. Hình 3.16 Bản đồ xói mòn thực tế 67 Hình 3.17 Bản đồ tích tụ vật chất lưu vực sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị 3.2. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG XÓI LỞ VÀ BỒI LẮNG TRÊN CÁC DÒNG SÔNG HỆ THỐNG SÔNG THẠCH HÃN 3.2.1 Hiện trạng xói lở bồi lắng trên hệ thống sông Thạch Hãn Tình trạng bồi xói của một dòng sông phụ thuộc vào cán cân cân bằng bùn cát giữa tổng lượng bùn cát đưa đến từ bề mặt lưu vực, lượng bùn cát bị xói mòn trên bản 68 thân lòng dẫn và tổng lượng bùn cát đi ra tại mặt cắt khống chế. Về mặt định tính, khi tổng lượng bùn cát đến lớn hơn tổng lượng bùn cát đi sẽ xuất hiện hiện tượng bồi lắng trên lòng dẫn và ngược lại khi tổng lượng bùn cát đi lớn hơn tổng lượng bùn cát đến sẽ xuất hiện hiện tượng xói lở trong lòng dẫn (có thể bao gồm cả xói ngang và xói sâu). Do vậy, qua nghiên cứu hiện trạng bồi xói trên các dòng sông/đo ạn sông sẽ cung cấp các thông tin về sự cân bằng làm cơ sở cho việc xác định nguyên nhân, diễn biến cũng như đề xuất các giải pháp phòng chống và giảm thiểu tác hại có thể do hiện tượng bồi xói trên các đoạn sông. Tư liệu sử dụng trong việc đánh giá hiện trạng bao gồm: Khảo sát thực địa, đo đạc và chụp ảnh các khu vực bồi, xói trên các lòng dẫn thực hiện trong năm 2010 (đợt 1 tháng 4/2010, đợt 2 tháng 8/2010, đợt 3 tháng 11/2010). Điều tra về tình hình và diễn biến của hiện tượng bồi/xói qua các phỏng vấn tại hiện trường. Các tài liệu quá khứ về bản đồ, đường bờ, mặt cắt đã thu thập và kế thừa từ các nghiên cứu trước đây của Nguyễn Văn Cư và nnk (2008). Trên cơ sở các tài liệu đã thu thập, đơn vị tư vấn tiến hành phân đoạn các đoạn sông và xác định các khu vực hiện đang diễn ra hiện tượng bồi xói, đánh giá mức độ diễn biến bồi xói dựa trên so sánh với các tài liệu quá khứ cũng như đánh giá mức độ gây tổn thương đến các khu vực dân cư và các hoạt động kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu. Nhìn chung, các hiện tượng bồi xói đang diễn ra tương đối mạnh mẽ và phức tạp trên toàn hệ thống sông Thạch Hãn, tuy nhiên dựa trên đặc điểm hình thái, địa mạo và địa hình lòng dẫn có thể phân chia hệ thống sông khu vực nghiên cứu thành các khu vực : + Khu vực thượng nguồn gồm sông Đakrông (đến cầu Đakrông), sông Rào Quán và đoạn thượng nguồn sông Hiếu đến cầu Cam Tuyền + Đoạn sông Ba Lòng (dòng chính Thạch Hãn) từ cầu Đakrông đến đập Trấm + Đoạn sông Thạch Hãn từ đập Trấm đến ngã 3 Gia Độ với sông Hiếu + Đoạn sông Hiếu từ cầu Cam Tuyền đến ngã 3 Gia Độ và + Đoạn sông Thạch Hãn từ ngã 3 Gia Độ đến Cửa Việt. Ngoài ra trên hệ thống sông Thạch Hãn còn bao gồm một số nhánh sông nhỏ như sông Vĩnh Phước, Nham Biều, Ái Tử, … Tuy nhiên qua thực tế khảo sát cho thấy nhìn chung trên các sông nhánh này chưa có những biến động đáng kể, tầm quan trọng của các hiện tượng bồi xói đối với các hoạt động dân sinh chưa cao nên trong khuôn khổ dự án này không đưa vào phân tích chi tiết. Qua phân tích hiện trạng lòng dẫn các đoạn sông thuộc hệ thống sông Thạch Hãn 69 trong các thời kỳ trước đây (tham khảo các tư liệu năm 1952, 1965, 1979, 1992, 2004, 2006 và đặc biệt là tư liệu năm 2007 của Nguyễn Văn Cư và nnk, 2008), đối chiếu với các khảo sát hiện trạng, có thể đi đến một số nhận xét về các khu vực như sau : a) Khu vực thượng nguồn gồm sông Đakrông (đến cầu Đakrông), sông Rào Quán và thượng nguồn sông Hiếu (đến Cam Tuyền) Khu vực thượng nguồn hệ thống sông Thạch Hãn (gồm sông Đakrông, sông Rào Quán và thượng nguồn sông Hiếu đến cầu Cam Tuyền) cũng gi ống như phần lớn các sông ở vùng miền núi, quá trình phát triển và diễn biến lòng dẫn luôn bị khống chế bởi yếu tố địa hình và phụ thuộc rất nhiều vào khả năng xói mòn của các thành tạo địa chất. Lòng sông miền núi thường có độ dốc lớn, thiết diện mặt cắt ngang lòng dẫn hay bắt gặp dạng hình chữ U hoặc V, tại các đỉnh cong và nơi có độ dốc lớn, quá trình uốn khúc và xói sâu thường kết thúc khi gặp bờ đá gốc. Lòng sông các đo ạn thượng nguồn này khá hẹp, chạy dọc giữa thung lũng núi trên nền đá gốc, lớp phủ thực vật trên các sườn thung lũng ven sông khá dày ít có hiện tượng xói lở đáng chú ý. Tuy nhiên, trong tương lai do sự xuất hiện các đập dâng thủy điện, trường thủy động lực sông cũng như ngu ồn cung cấp trầm tích sẽ thay đổi cơ bản có thể dẫn đến sự thay đổi về các diễn biến bồi xói. Do có khó khăn về thời gian cũng như các tư li ệu, dữ liệu, trong khuôn khổ nghiên cứu này không tập trung đi sâu phân tích các vấn đề nêu trên. b) Đoạn từ cầu Đakrông về đến đập Trấm: dài 44 km được chia thành các vùng như sau + Đoạn cầu Đakrông về đến Làng Cát – xã Mò ó: đoạn này dài khoảng 9km, sông chảy theo hướng Tây Tây Nam – Đông Đông Bắc, phần lớn dọc sát theo quốc lộ 9, chảy qua thị trấn Đakrông thì đ ổi thành hướng Tây – Đông đến khu vực làng Cát (hình 3.18). Lòng sông chảy giữa một bên là núi đá chia cắt sâu bên phía bờ trái và vùng đồi núi thấp phía bờ phải. Lòng sông tương đ ối hẹp, chỗ rộng nhất không quá 200m, chỗ hẹp nhất chỉ xấp xỉ 100m. Lòng sông là các bãiđá n ổi kích thước lớn tạo thành các ghềnh khó khăn cho tàu thuyền đi lại nhất là trong mùa cạn. Nhìn chung qua khảo sát tại khu vực này thấy rõ rằng không có hiện tượng xói lở bờ lẫn lòng sông do nền địa chất chủ yếu là đá gốc chia cắt xuống tận đáy sông, lác đác có thấy bãi bồi tạm thời, không đáng kể phía bờ phải. Tại khu vực lân cận thị trấn Đakrông, có một số cơ sở khai thác cát, sạn trong lòng sông. + Đoạn từ Làng Cát về đến thôn Hải Quy (xã Ba Lòng): đoạn này dài khoảng 19km, lòng sông đo ạn này vẫn khá hẹp chảy trên vùng thung lũng k ẹp giữa hai khối núi. Tại một số vị trí thung lũng sông rộng hơn (800-1000m) tại đó có xuất hiện những bãi bồi rộng (hình 3.19), dòng chủ lưu ép sát vách núi bờ phải. Đoạn bờ trái từ Làng Cát đến Xuân Lâm có đê bảo vệ cho phần bãi sát chân núi, là ơ n i canh tác, chăn nuôi c ủa các 70 đồng bào địa phương. Chưa thấy xuất hiện các dấu hiệu xói có ảnh hưởng trực tiếp đến tuyến đê này (thời điểm tháng 12/2009 sau trận lũ lớn tháng 11/2009). Hình 3.18 Đoạn từ cầu Đakrông về đến Làng Cát – xã Mò Ó Hình 3.19 Bờ phải tại Hà Vũng (xã Ba Lòng) có thành phần trầm tích chủ yếu là cát mịn lẫn bùn Hình 3.20 Xen kẽ với các khối bồi xuất hiện màu đen, mới bồi trong trận lũ 11/2009 và dễ bị sạt các đoạn lở nhẹ trên mặt bãi bằng phẳng lở dưới tác động ngoại sinh. Trên toàn tuyến thấy xuất hiện một số đoạn bồi xói xen kẽ hai bên bờ sông (hình 3.21), các bãi bồi thường thấp và có dạng bồi chân các vách cao từ 2 – 3 m, và nhìn chung các khối bồi đều mới hình thành sau trận lũ lớn 11/2009, chưa ổn định (hình 3.19; 3.20) và hiện tượng xói thường xuất hiện trên các bãi bồi cũ. Tuy nhiên, trên đoạn sông này, dân cư thưa thớt, chủ yếu đồng bào cư dân địa phương sinh sống trên các triền đồi 71 nên các diễn biến bồi xói ở đây chưa có tác động trực tiếp đến khu dân cư và các hoạt động kinh tế xã hội. Hình 3.21 Đoạn từ Làng Cát - Xuân Lâm và Xuân Lâm - Hải Quy (xã Ba Lòng) + Đoạn từ Hải Quy về đập Trấm: Đoạn này lòng sông rất ổn định, chảy giữa thung lũng sông hình chữ V, hai bên là hai dãy núi khá cao, có thảm phủ thực vật khá tốt và bắt đầu có ảnh hưởng của đập dâng phía hạ lưu (hình 3.22). Nhìn chung trênđo ạn này không có những diễn biến bồi xói đáng lưu ý. Ngay phía thư ợng lưu đập tràn, lòng sông mở rộng cả về hai phía, trên đó có các bãi bồi khá rộng và ổn định. 72 Hình 3.22 Đoạn từ Hải Quy về đập Trấm c) Đoạn sông Thạch Hãn từ đập Trấm đến ngã 3 Gia Độ với sông Hiếu Khác với các đoạn sông nói trên, đoạn sông này chảy hoàn toàn qua miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị, qua địa phận các huyện Hải Lăng, Triệu Phong, Thị xã Đông Hà và Thị xã Quảng Trị dài 23,5km. Hướng dòng chủ lưu ban đầu chảy theo hướng Tây Nam – Đông Bắc từ sau đập Trấm đến thị xã Quảng Trị, bờ phải là xã Hải Lệ thuộc Hải Lăng và thị xã Quảng Trị, bờ trái là xã Triệu Thượng thuộc huyện Triệu Phong. Qua thị xã Quảng Trị, sau khi phân một phần dòng chảy về sông Vĩnh Định qua cống An Tiêm (về mùa lũ) (hình 3.23) lòng sông dần chuyển qua hướng gần như chính Nam – Bắc đến khúc cong thứ nhất với đỉnh cong tại Bích Khê (Triệu Long). Hình 4.23 Cống An Tiêm phân nước từ sông Thạch Hãn qua sông Vĩnh Định nhìn từ phía sông Vĩnh Định (ảnh chụp tháng 6/2009) Sau đỉnh cong thứ nhất, dòng sông chuyển hướng Đông Nam – Tây Bắc trước khi 73 hình thành khúc cong thứ hai bắt đầu ở hợp lưu với sông Ái Tử có đỉnh cong tại khu vực thôn Trà Liên Đông (Triệu Long). Kết thúc khúc cong thứ hai (điểm hợp lưu với sông Vĩnh Phước), dòng sông lại giữ nguyên hướng chủ đạo Đông Nam – Tây Bắc đến ngã 3 Gia Độ hợp lưu với sông Hiếu. Đoạn sông này là đoạn sông quan trọng, trên đó xuất hiện hai khu vực xói lở trọng điểm nhất và cần được mô phỏng chi tiết hơn bằng các công cụ mô hình toán thủy động lực và vận chuyển bùn cát 2 chiều. + Đoạn sông từ hạ lưu đập Trấm đến thị xã Quảng Trị (hình 3.24): Hình 3.24 Sơ đồ hiện trạng bồi xói đoạn đập Trấm – TX Quảng Trị Đoạn sông Thạch Hãn phía sau đ ập Trấm đến thị xã Quảng Trị dài khoảng 7km lúc đầu có hướng chảy là Tây Nam – Đông Bắc, sau đó đến Như Lê – Thượng Phước thì gần như chuyển thành hướng Nam – Bắc. Qua các chuyến khảo sát đo đạc thực tế ở khu vực này cho thấy đoạn bờ phải sau đập Trấm dài khoảng trên 1km thuộc địa phận thôn 74 Tân Mỹ - xã Hải Lệ đang bị xói sạt lở nghiêm trọng bờ sông (hình 3.25 – 3.27). Hình 3.25 Ảnh chụp khu vực sạt lở Tân Mỹ tháng 8/2010 Hình 3.26 Ảnh chụp khu vực sạt lở Tân Mỹ tháng 8/2010 75 Hình 3.27 Toàn cảnh khu vực xói sạt lở Tân Mỹ Đoạn còn lại từ Thượng Phước về đến thị xã Quảng Trị dòng sông chảy theo hướng Nam – Bắc, độ rộng lòng sông được mở rộng hơn, đạt gần 200m, bờ bên phải có hiện tượng xói nhẹ kiểu hàm ếch, bờ phía bên trái khá ổn định. Hình 3.28 Đoạn bờ bồi phía bên phải phía sau đoạn xói Tân Mỹ + Đoạn sông từ Thị xã Quảng Trị đến ngã ba sông Vĩnh Phước (hình 3.29): Nhìn chung, trong đoạn sông trọng yếu này, các khu vực bồi lắng và xói lở xen kẽ 76 nhau, chủ yếu phân bố theo quy luật bồi tụ ở các bụng cong và xói lở ở các đỉnh cong. Trên đoạn này có hai đoạn cong lớn với đỉnh cong tại Bích Khê và Trà Liên Đông tuy khá giống nhau về hình dạng, gần bằng nhau về kích thước với các bán kính cong khoảng 850 ~ 950m nhưng trong điều kiện hiện trạng có những diễn biến khác nhau. Hình 3.29 Sơ đồ hiện trạng bồi xói đoạn TX Quảng Trị - ngã ba Gia Độ Đoạn cong lớn thứ nhất: bắt đầu từ điểm phân lưu sang sông Vĩnh Đ ịnh phía Nam thôn Hậu Kiên (Triệu Thành) và kết thúc ở phía Tây Bắc thôn Trung Kiên (Triệu Long). Phía bờ phải thuộc khu vực đỉnh cong trước đây xói lở khá mạnh (thôn Tân Định, xã Triệu Long, hình 3.30) và mặc dầu đã có một số vị trí đã được kè lát mái nhưng trong quá khứ vẫn xảy ra hiện tượng sạt lở kè (như trước khu tưởng niệm cố Tổng Bí thư Lê Duẩn) và phải gia cố lại (hình 3.31) (tư liệu từ báo cáo của Nguyễn Văn Cư và nnk). Tuy nhiên, từ năm 2007, ngành Thủy lợi đã tiến hành kè lát mái, cứng hóa bờ sông kết hợp các công trình kè mỏ hàn ngập liên tục cho toàn bộ đoạn đỉnh cong từ Khu tưởng niệm cố 77 Tổng bí thư Lê Duẩn đến cuối thôn Tân Định, đầu An Mô, cách cầu An Mô về phía thượng lưu khoảng 650m. Do tác dụng của kè đặc biệt là các mỏ hàn ngập, phía đỉnh cong nay đã được bồi khá rõ, tuy chưa thể định lượng hóa bằng tốc độ bồi lắng nhưng có thể thấy rằng sau mùa lũ 2010, một lớp bùn cát dày khoảng 0,2 - 0,4m đã phủ lên mặt kè lát mái, và đôi chỗ đã có cây cỏ cũng như một số cây bụi mọc lên thể hiện tính khá ổn định của hiện tượng bồi tụ (hình 3.32, 3.33). Hình 3.30 Sạt lở bờ phải sông Thạch Hãn tại thôn Tân Định xã Triệu Long, tháng 12/2006 Hình 3.31 Chân kè phía trước khu tưởng niệm cố Tổng Bí thư Lê Duẩn bị sạt lở và phải gia cố lại, tháng 12/2006 78 Hình 3.32 Kè Tân Định xã Triệu Long và lớp phù sa, lớp phủ thực vật trên bề mặt kè tháng 12/2010 Hình 3.33 Kè bờ phải sông Thạch Hãn phía trước khu tưởng niệm cố Tổng Bí thư Lê Duẩn (12/2010) 79 Mặt khác, cũng do tác đ ộng của kè lát mái và mỏ hàn ngập ở đoạn thượng lưu, nên tại khu vực điểm kết thúc của khúc cong lớn thứ nhất thuộc đầu thôn An Mô (Triệu Long) và là điểm bắt đầu của khúc cong nhỏ chuyển tiếp, trước đây hiện tượng bồi tụ là phổ biến (theo Nguyễn Văn Cư và nnk, 2008) nhưng nay đã bắt đầu xuất hiện hiện tượng xói lở nhẹ, xói chân kè và có tiềm năng sạt lở khúc cuối của đoạn kè bờ phải nếu không có các biện pháp gia cố trước mùa lũ năm 2011 (hình 3.34 và 3.35). Hình 3.34 Đoạn đuôi kè Tân Định đã có dấu hiệu sạt lở (12/2010) Hình 3.35 Sạt lờ chân kè Tân Định phía cuối đoạn cong thứ nhất (12/2010) Bên bờ trái của đoạn sông này, chủ yếu thuộc phần bụng của khúc cong thứ nhất (thôn Xuân An, xã Triệu Thượng), trước đây bồi tụ khá phổ biến nhưng sau khi kè cứng 80 hóa bờ phải thì ở đây đã bắt đầu xuất hiện xói lở - bồi tụ xen kẽ (hình 3.36). Xuôi về phía hạ lưu, phía Nam thôn Giang Hiến (Triệu Ái) lại là đỉnh cong của khúc cong nhỏ chuyển tiếp nên xói lở chiếm ưu thế. Tuy nhiên, do điều kiện địa chất ở đây là nền vách sét khá rắn, kết cấu rắn chắc nên đã hạn chế khả năng xâm thực của lòng sông. Đo ạn tiếp theo đến chân cầu An Mô cũng có hình thái tương t ự (hình 3.37), nhưng phía bờ trái hạ lưu cầu An Mô do nền địa chất cát pha sét trên nền cát nên đã có xói lở (hình 3.38) trong khi phía bờ phải tương đối ổn định và bồi nhẹ (hình 3.39). Hình 3.36 Bờ trái sông Thạch Hãn, đoạn từ Xuân An đến cầu An Mô 81 Hình 3.37 Bờ trái phía thượng lưu cầu An Mô Hình 3.38 Bờ trái phía hạ lưu cầu An Mô, thôn Giang Hiến 82 Hình 3.39 Bồi nhẹ phía bờ phải sông Thạch Hãn đoạn thượng lưu cầu An Mô Đoạn cong lớn thứ hai: bắt đầu từ ngã ba với sông Ái Tử thuộc thôn Tả Kiên, Tiền Kiên (xã Triệu Giang) và kết thúc ở ngã ba với sông Vĩnh Phước. Bờ phải của đoạn sông này thuộc các thôn Rào Hạ, Rào Thượng và Cồn (xã Triệu Long) và thôn Trà Liên Đông (xã Tri ệu Giang) đều đang bị xói lở rất mạnh lại có nền địa chất tương đối yếu dẫn đến việc gia tăng mức độ và nguy cơ xói lở. Đặc biệt hơn, khu vực tiềm năng xói lở lại chính là khu vực dân cư tập trung của thôn Trà Liên Đông và Cồn (hình 3.40). Hình 3.40 Các điểm sạt lở nghiêm trọng trên bờ trái sông Thạch Hãn thuộc thôn Trà Liên Đông (Triệu Giang) và Cồn (Triệu Long), tháng 12/2010 Bờ trái sông là khu vực bồi tụ chiếm ưu thế đặc biệt là ở giữa bụng cong thuộc 83 thôn Trà Liên Tây, xã Triệu Giang. Tuy nhiên, ở hai đầu đoạn cong này lại cũng vừa là các đỉnh của các đoạn cong nhỏ chuyển tiếp nên đã xuất hiện hiện tượng xói lở tuy nhiên chiều dài các đoạn sạt lở chỉ trong khoảng 100 đến 200m. Như vậy, xét tổng thể trên đoạn từ thị xã Quảng Trị đến ngã ba sông Vĩnh Phước, hiện tượng xói lở diễn ra khá mạnh ở bờ phải xen kẽ với hiện tượng bồi tụ - xói lở bên bờ trái. Hiện tượng xói lở mạnh nhất diễn ra ở đỉnh của đoạn cong lớn thứ hai, trong khi tại đỉnh của đoạn cong lớn thứ nhất đã bắt đầu có hiện tượng bồi tụ do tác dụng của kè lát mái và các kè mỏ hàn ngập xây dựng từ năm 2007, 2008. Hiện tượng bồi tụ mạnh cũng diễn ra ở bụng cong của đoạn cong thứ hai, tuy nhiên hiện nay đang có dự án xây kè phía đỉnh cong thứ hai (tương tự như đỉnh cong thứ nhất) nên xu thế xói lở - bồi tụ có thể thay đổi căn bản trong thời gian tới trên đoạn sông này. + Đoạn sông từ ngã ba sông Vĩnh Phước đến ngã ba Gia Độ: Đây là đoạn sông tương đối thẳng, chảy theo hướng Đông Nam – Tây Bắc, đoạn giữa từ cầu phao Lập Thạch đến hạ lưu cầu phao Vân An có hiện tượng phân lạch do có cồn Trung Yên và cồn Lập Thạch, tuy nhiên dòng chính vẫn chủ yếu đi lệch về phía bờ trái. Hình 3.41 Xói lở phổ biến phía bờ trái sông Thạch Hãn đoạn đầu thôn Đại Áng (trái) và thượng lưu cầu phao Lập Thạch (phải) - 12/2010 Bờ trái đoạn sông này bắt đầu bằng đoạn sạt lở mạnh đầu thôn Đại Áng, do nó chính là điểm đỉnh cong của đoạn cong nhỏ chuyển tiếp sau đoạn cong lớn Trà Liên Đông (hình 3.41). Hiện tượng xói này tiếp tục đến lân cận vị trí cầu phao Lập Thạch. Với sự xuất hiện của cồn Lập Thạch và Trung Yên, dòng chảy sau cầu phao Lập Thạch bị phân chia và một phần hướng vào bờ trái, thúc thẳng vào khu dân cư thôn Lập Thạch 1 và Vân An (phường Đông Lương) (hình 3.42). Do vậy, xu thế chủ đạo phía bờ trái đoạn sông này là xu thế xói lở ngoại trừ một đoạn sông đã đư ợc kè lát mái thuộc thôn Xuân An (Đông 84 Lương) (hình 3.43; 3.44). Bờ phải đoạn sông từ ngã ba Vĩnh Phước đến ngã ba Gia Đ ộ, nhìn chung xói lở mạnh, đặc biệt đoạn đầu bãi bồi Trung Yên và thôn An Gia (Triệu Độ) (hình 3.45). Hình 3.42 Sơ đồ hiện trạng bồi xói đoạn ngã ba Vĩnh Phước – Gia Độ 85 Hình 3.43 Xói lở phía mố cầu bờ trái, cầu phao Xuân An và thôn Xuân An (12/2010) Hình 3.44 Đoạn kè lát mái bờ trái sông Thạch Hãn, thôn Xuân An, phường Đông Lương (12/2010) 86 Hình 3.45 Xói lở bờ phải sông Thạch Hãn phía trước thôn An Gia, Triệu Độ (12/2010) Hình 3.46 Bờ trái và phải đoạn trước cầu Cam Tuyền 87 Hình 3.47 Đoạn xói Lâm Lang Hình 3.48 Bờ trái đoạn từ phường Đông Thanh về đến thành phố Đông Hà d) Đoạn sông Hiếu từ cầu Cam Tuyền đến ngã ba Gia Độ Đoạn sông này dài khoảng 25km chảy hoàn toàn trên vùng đồng bằng hẹp tỉnh Quảng Trị, dòng chảy có hướng gần như từ Tây sang Đông. Lòng sông đoạn từ cầu Cam Tuyền (hình 3.46) về đến cầu Đuồi bờ phải là vách cao 2 – 3m, bờ trái là bãi bồi thoải thấp, đáy lòng sô ng nhiều sỏi đá. Đoạn từ Cầu Đuồi về đến thị xã Đông Hà dài khoảng 12km, độ rộng lòng sông đã được mở rộng hơn. Đoạn này lòng sông quanh co uốn khúc với các đỉnh cong là tại thôn Tam Hiệp, Lâm Lang, Mộc Đức. Đoạn từ cầu Đuồi về đến 88 Mộc Đức có hiện tượng bồi xói xen kẽ giữa hai bờ ở các đoạn sông cong có hiện tượng xói, và phía bờ ngược lại có hiện tượng bồi nông tạo thành các bãi rộng thấp. Đáng chú ý trong đoạn này là các đoạn xói lở bờ như đoạn cong Lâm Lang, Định Xá và đoạn bờ phải xóm 4, xóm 5 thuộc phường 4 (hình 3.47) Từ đoạn Mộc Đức về đến thành phố Đông Hà hai bên bờ sông khá ổn định, cây cối mọc um tùm (hình 3.48). Đoạn sông từ thành phố Đông Hà đến ngã ba Gia Độ dài khoảng 3,5km. Theo các điều tra trước đây trên đoạn này thường xuyên xảy ra hiện tượng xói lở xem kẽ hai bên bờ sông, nhất là tại đoạn cong Đồng Lai. Tuy nhiên hiện nay tại vị trí này đã đư ợc kè bê tông hóa và các đoạn xói lở hiện nay chỉ tồn tại đoạn phía bờ phải sông Hiếu gần ngã ba Gia Độ dài khoảng gần 1km, với vách xói sạt lở khoảng 1 – 2m. Phía bờ trái sau đoạn kè bê tông Đồng Lai bị sạt lở khoảng 500m, còn đoạn bờ trái phía ngã ba Gia Độ đã được kè phục vụ nuôi trồng thủy sản (hình 3.49). Hình 3.49 Sơ đồ hiện trạng bồi xói đoạn Cam Tuyền – Gia Độ e) Đoạn sông Thạch Hãn từ ngã 3 Gia Độ đến Cửa Việt Theo các nghiên cứu và điều tra trước đây, diễn biến lòng dẫn đoạn sông này khá phức tạp, các hiện tượng xói lở và bồi tụ xen kẽ, phụ thuộc mạnh mẽ vào các hoạt động kinh tế xã hội trong khu vực (khai thác trồng lúa, xây đầm nuôi trồng thủy sản, giao thông vận tải thủy,…). Tuy nhiên, qua kết quả khảo sát của dự án, cập nhật tháng 12/2010 thì trên đoạn sông nghiên cứu hầu hết đã đư ợc kè cứng hóa bờ sông, nhất là khu vực bờ trái thượng lưu cầu Cửa Việt (hình 3.50) đến Tân Xuân (hơn 3km), khu mép đầm nuôi thủy sản Bắc Phước (dài 3,0km, hình 3.51) và phía bờ phải sông Thạch Hãn thượng lưu cầu Cửa Việt (dài gần 2,0km) do vậy sẽ khống chế các diễn biến xói ngang trên đoạn 89 sông này (hình 3.52). Mặc dầu vậy, phía thượng lưu vẫn còn tồn tại một số đoạn sạt lở bờ sông như: đoạn sạt lở nhẹ bờ trái kéo dài khoảng 1,0km (thôn Quang Hạ, xã Gio Quang) có vách xói khoảng 0,5-1,0m, và xói lở phía mép ngoài bãi bồi Mai Xá (hình 3.53). Mặt khác, ở phía đầu thượng lưu đoạn sông này, xung quanh khu vực ngã ba Gia Độ, đã có một phần bờ sông được kè lát mái (đoạn trước cửa trường Trung học cơ sở, đối diện sông Hiếu) nhưng ngay phía hạ lưu, bờ phải vẫn xuất hiện một đoạn sạt lở ngắn (hình 3.54). Nhìn chung, diễn biến đoạn sông phía trong cửa sông đã đư ợc ổn định do được kè lát mái nhằm bảo vệ các khu nuôi trồng thủy sản và khu dân cư tập trung, phần còn lại đã và có khả năng xói lở nhẹ nhưng phần lớn xa các khu dân cư và các hoạt động kinh tế xã hội nên ít có khả năng gây ra những tác động bất lợi. Hình 3.50 Kè bờ trái sông phía thượng lưu cầu Cửa Việt 90 Hình 3.51 Kè phía ngoài khu vực nuôi trồng thủy sản Bắc Phước Hình 3.52 Sơ đồ hiện trạng bồi xói đoạn Gia Độ - cầu Cửa Việt 91 Hình 3.53 Xói lở nhẹ phía đầu bãi bồi Mai Xá (12/2010) Hình 3.54 Hình Xói lở bờ phải sông Thạch Hãn, ngay hạ lưu ngã ba Gia Độ (12/2010) Phần bãi biển ngoài cửa sông đã được nghiên cứu chi tiết trong khuôn khổ các đề tài khoa học phục vụ đảm bảo luồng lạch cảng Cửa Việt, và hiện nay đã xây dựng hai đê bảo vệ phía ngoài cửa (jetty) nhằm ổn định luồng cũng như bãi biển Cửa Việt, nên không đề cập đến trong khuôn khổ dự án này. 92 3.3. CÁC KHU VỰC XÓI LỞ TRỌNG ĐIỂM Qua đánh giá sơ bộ hiện trạng xói lở và bồi lắng trên hệ thống sông Thạch Hãn, kết hợp với việc phân tích và đánh giá mức độ ảnh hưởng đến các khu dân cư cũng như các hoạt động sản xuất và kinh tế xã hội chủ yếu, có hai khu vực xói lở trọng điểm cần được mô tả và đánh giá kỹ lưỡng hơn. Đó là : - Khu vực 1: Đoạn dòng chính sông Thạch Hãn từ hạ lưu đập Trấm đến cầu đường sắt, dài 5km với đoạn xói lở trọng điểm thôn Tân Mỹ (xã Hải Lệ) - Khu vực 2: Đoạn dòng chính sông Thạch Hãn từ ngã ba sông Ái Tử (hạ lưu cầu An Mô) đến ngã ba sông Vĩnh Phước, dài 5km với đoạn xói lở trọng điểm thuộc thôn Trà Liên Đông (xã Triệu Giang) và Cồn (xã Triệu Long). a) Khu vực trọng điểm Tân Mỹ: Tại thời gian khảo sát từ tháng 11/2009 đến 11/2010 đoạn bờ này đã sập lở ngang hàng chục mét uy hiếp đến đời sống dân cư ngay tại khu vực này. Các vách sạt lở tại đây qua đo đạc cho thấy đạt độ cao từ 2 – 3m, có chỗ đạt tr ên 4 – 5m (hình 3.55, 3.56). Giải thích cho hiện tượng sạt lở này có thể do nhiều nguyên nhân nhưng có thể do đoạn sạt lở nằm ngay sát sau chân đập Trấm nên bị ảnh hưởng của dòng chảy mùa lũ và hoạt động điều hành của đập. Mặt khác ngay sau chân đập Trấm hai bên bờ là đá gốc, lòng dẫn hẹp, đáy có nhiều rong rêu gây nên sự cản trở dòng chảy và làm tăng tốc độ dòng chảy, cùng với các bờ đá gốc bên trái (hình 3.57) có tác dụng như các kẻ mỏ hàn hướng dòng hướng dòng chảy thúc sang phía bờ phải thuộc làng Tân Mỹ. Dưới tác động của dòng chảy mạnh và bờ phải Tân Mỹ nằm tại nơi khúc sông cong, thành tạo bờ là trầm tích dạng bở rời nên rất dễ bị xói lở. Đoạn bờ trái phía sau đập Trấm dài khoảng 600 - 800m, chủ yếu là đá gốc, tiếp đó đoạn bờ đối diện với khu vực xói tại Tân Mỹ là đoạn bờ bồi nông. Sau đoạn xói lở tại Tân Mỹ là đoạn bờ bồi nông là cho trục lòng dẫn chính bị đẩy sát nằm về phía bên trái và có độ sâu nhỏ, đạt 1 – 2m. Đoạn này dài chừng trên 1km, cuối đoạn là khu vực đang bị khai thác cát sỏi. 93 Hình 3.55 Vách xói bờ phải sông Thạch Hãn, đoạn Tân Mỹ, Hải Lệ Hình 3.56 Vách xói bờ phải sông Thạch Hãn, đoạn Tân Mỹ, Hải Lệ 94 Hình 3.57 Bờ trái sông Thạch Hãn đoạn hạ lưu đập Trấm (nhìn từ hạ lưu lên đập) b) Khu vực trọng điểm Trà Liên Đông: Bờ phải của đoạn sông này thuộc các thôn Rào Hạ, Rào Thượng và Cồn (xã Triệu Long) và thôn Trà Liên Đông (xã Triệu Giang) đều đang bị xói lở rất mạnh (hình 3.58 – 3.59), với chiều dài đoạn xói lở 3.600m, chiều cao vách xói trung bình 2-3m, lại có nền đất cát pha sét bở rời liên kết kém làm gia tăng khả năng xâm thực. Mặt khác, theo số liệu khảo sát địa hình đáy lòng dẫn, trục động lực nằm lệch sang phải, áp sát bờ sông với độ sâu khoảng 4,0-4,5m càng làm tăng nguy cơ xói ở l đặc biệt trong mùa lũ. Nguy hiểm hơn, diễn biến từ năm 2007 cho thấy, khu vực xói lở đã áp sát khu vực dân cư (năm 2007) và đã uy hiếp cũng như làm xói trôi vườn tược và nhà cửa của một số hộ dân thuộc thôn Trà Liên Đông. Đứng trước nguy cơ đe dọa nghiệm trọng các hộ dân ven sông, UBND huyện Triệu Phong đã có dự án xây dựng kè và trong thời gian khảo sát tháng 12/2010 một số vị trí đã bắt đầu thi công (hình 3.60). Tuy nhiên, trên bờ phải, cuối đoạn cong này (cũng là bụng của đoạn cong nhỏ chuyển tiếp) đã xuất hiện các bãi bồi cát (hình 3.61). 95 Hình 3.58 Xói lở bờ phải sông Thạch Hãn, thôn Trà Liên Đông 2/2007 (Nguyễn Văn Cư và nnk, 2008) Hình 3.59 Sạt lở mạnh bờ phải sông Thạch Hãn khu vực thôn Trà Liên Đông (12/2010) Hình 3.60 Kè Trà Liên Đông bắt đầu được xây dựng (tháng 12/2010) 96 Hình 3.61 Hiện tượng bồi tụ xảy ra trên bờ phải sông Thạch Hãn đoạn đối diện cửa sông Vĩnh Phước (12/2010) Trái ngược với hình ảnh đó, phía bờ trái sông là khu vực bồi tụ chiếm ưu thế đặc biệt là ở giữa bụng cong thuộc thôn Trà Liên Tây, xã Triệu Giang (hình 3.62). Tuy nhiên, ở hai đầu đoạn cong này (và cũng là đỉnh của các đoạn cong nhỏ chuyển tiếp) tại Tả Kiên (cửa sông Ái Tử) và Trà Liên Tây (cửa sông Vĩnh Phước) có xuất hiện hiện tượng xói lở (hình 3.63 – 3.64). Hình 3.62 Bãi bồi lớn phía bụng cong đoạn cong thứ hai, thôn Trà Liên Tây (12/2010) 97 Hình 3.63 Xói lở bờ trái sông Thạch Hãn khu vực cửa sông Ái Tử Hình 3.64 Xói lở bờ trái sông Thạch Hãn khu vực cửa sông Vĩnh Phước 3.4. XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG BỒI XÓI Tiến hành nghiên cứu xây dựng được bản đồ hiện trạng bồi xói hệ thống sông Thạch Hãn – tỉnh Quảng Trị, dự án đã kết hợp nhiều phương pháp khác nhau gồm: phân tích thống kê, điều tra khảo sát thực địa, mô hình hóa thủy động lực học, kỹ thuật viễn thám và GIS. Cụ thể tài liệu sử dụng trong việc thành lập bản đồ hiện trạng bồi xói khu vực nghiên cứu bao gồm: + Các tài liệu và cơ sở dữ liệu kế thừa của các nghiên cứu trước đây của các tác giả: Nguyễn Văn Cư và nnk (2008), Phạm Huy Tiến và nnk (2006), Nguyễn Viễn Thọ (2001)… + Bản đồ địa hình khu vực nghiên cứu (toàn tỉnh) tỷ lệ 1:50.000, 1: 25.000 và Bản 98 đồ cơ sở địa chính 1:10.000 đã được chuẩn hóa theo hệ tọa độ VN – 2000. + Ảnh hàng không chụp tháng 7/2003 tỷ lệ 1/33.000 khu vực đồng bằng (đã được sử dụng làm cơ sở để xây dựng bộ bản đồ cơ sở địa chính) + Các tài liệu điều tra thực tế vị trí xói lở, bồi tụ trên hệ thống sông Thạch Hãn qua các đợt điều tra thực địa trong thời gian thực hiện dự án + Các tài liệu có liên quan khác Phương pháp thực hiện: Các tài liệu kế thừa cùng với các tài liệu khảo sát thực địa được sử dụng cập nhật vào trong bản đồ. Chúng tôi chọn lưới chiếu UMT (hệ quy chiếu quốc tế WGS – 84) tương ứng với hệ quy chiếu và hệ quốc gia mới của Việt Nam (VN – 2000). Các kết quả sau khi xử lý được đưa lên các lớp chuyên đề (hiện trạng xói lở, bồi tụ,...) và sau đó chuyển về định dạng theo phần mềm Mapinfo phục vụ lưu trữ và biên tập thành lập bản đồ hiện trạng cũng làm cơ sở nền cho các bản đồ chuyên đề tiếp theo. Trên cơ sở phân tích các dữ liệu tính toán từ mô hình 1 -2 chiều, dự án đã xác định các khu vực có nguy cơ sạt lở và tích hợp vào trong bản đồ Hiện trạng và nguy cơ xói lở, bồi tụ các dòng sông, hệ thống sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị. Sản phẩm bản đồ được thể hiện trên tỷ lệ 1/50.000, lưu trữ file số hóa dạng Mapinfor với bộ c ơ s ở dữ liệu đi kèm. Trong khuôn khổ báo cáo tổng kết, các hình vẽ tiếp theo minh họa các sơ đồ hiện trạng bồi xói (chia làm 2 đoạn để phù hợp với tỷ lệ in trên khổ giấy A3) và phác họa bình đồ hai đoạn sông có xói lở trọng điểm. 99 Chương 4 DỰ BÁO DIỄN BIẾN BỒI XÓI CÁC DÒNG SÔNG THUỘC HỆ THỐNG SÔNG THẠCH HÃN ĐẾN NĂM 2020 4.1. LỰA CHỌN MÔ HÌNH DỰ BÁO BỒI LẮNG VÀ XÓI LỞ Hiện nay có nhiều mô hình thủy động lực có khả năng tính toán mô phỏng vận chuyển bùn cát và dự báo diễn biến trên các lòng dẫn sông ngòi trong đó có thể kể đến HEC-6 (1D), GSTAR (1, 2D), bộ mô hình SMS (1, 2D), DELF, bộ mô hình MIKE (1, 2, 3D), TREM (2D), CCHE2D, HSCTM2D,… và trong số đó có nhiều mô hình đã và đang được ứng dụng rộng rãi ở trên thế giới và cả ở Việt Nam. Xét trong bối cảnh thực hiện dự án với khả năng về thời gian và số liệu tương đối hạn hẹp, việc xây dựng mô hình cần kế thừa các cơ sở dữ liệu sẵn có, có các yêu cầu đầu vào và đầu ra tương thích với các công cụ và dữ liệu GIS hiện có cũng như kế thừa một số các tính toán dòng chảy trước đây trên khu vực nghiên cứu, đơn vị tư vấn đã lựa chọn mô hình MIKE 11 với 3 mô đun HD, RR và ST để mô phỏng quá trình vận chuyển bùn cát và dự báo sự bồi xói cho hệ thống sông. Trên cơ sở các tính toán bằng mô hình MIKE 11 kết hợp với các điều tra đánh giá hiện trạng, xác định các khu vực xói lở trọng điểm và trích xuất các số liệu từ mô hình 1 chiều làm biên đầu vào cho mô hình 2 chiều. Mô hình 2 chiều được sử dụng là mô hình có mã nguồn mở, được phát triển bởi một thành viên trong nhóm thực hiện dự án và đã đư ợc áp dụng ở một số công trình nghiên cứu tương tự, do vậy vừa đáp ứng được tính chủ động trong bối cảnh cấp bách về thời gian cũng như đã có những kiểm chứng về độ tin cậy. Cụ thể bộ công cụ mô hình đư ợc lựa chọn bao gồm: o Mô hình MIKE 11 HD và RR: mô phỏng dòng chảy trên toàn hệ thống sông o Mô hình MIKE 11 ST: tính toán vận chuyển bùn cát không kết dính cho toàn hệ thống sông o Mô hình TREM: tính toán tr ư ờng thủy động lực và vận chuyển bùn cát 2 chiều cho các khu vực trọng điểm 4.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH 1D VÀ 2D DỰ BÁO BỒI XÓI 4.2.1 Mô hình một chiều MIKE 11 Mô hình MIKE 11 là một bộ chương trình chuyên nghiệp dùng để mô phỏng dòng 100 chảy sông ngòi, chất lượng nước và sự vận chuyển bùn cát trong các hệ thống sông ngòi và kênh bao gồm cả vùng cửa sông, các mạng lưới tưới tiêu và các thành phần môi trường nước khác. Mô hình MIKE 11 cung cấp các công cụ động lực học một chiều nhằm mục đích phục vụ cho các công tác phân tích, thiết kế, quản lý và vận hành một hệ thống sông ngòi và kênh rạch từ mức độ đơn giản cho đến mức độ phức tạp. Với sự linh hoạt và giao diện thân thiện với người sử dụng, MIKE 11 thực sự là một môi trường làm việc hiệu quả trong các ứng dụng về thiết kế kỹ thuật hệ thống sông, quản lý chất lượng nước và quy hoạch nguồn nước và lãnh thổ. Mô hình MIKE 11 bao gồm nhiều mô đun, trong đó hạt nhân quan trọng nhất là mô đun thủy – động – lực (HD module). Chính mô đun HD là cơ sở để xây dựng hầu hết các mô đun khác bao gồm dự báo lũ, mô đun lan truyền chất (AD), mô đun chất lượng nước và mô đun vận chuyển bùn cát (ST). Mô đun HD trong MIKE giải hệ phương trình cơ bản là hệ phương trình tích phân theo chiều thẳng đứng cho sự bảo toàn vật chất và động lượng, tức là hệ phương trình Saint-Venant. Các ứng dụng của mô đun HD trong MIKE 11 bao gồm: − Dự báo lũ và vận hành hồ chứa − Mô phỏng các công trình và biện pháp phòng và chống lũ − Vận hành hệ thống tưới và tiêu bề mặt − Thiết kế hệ thống kênh mương tưới và tiêu − Nghiên cứu hiện tượng nước dâng do bão và sự truyền triều trong sông và các vùng cửa sông Một trong những tính năng cơ bản và nổi trội của MIKE 11 là cấu trúc phân chia theo mô đun tổng hợp và thống nhất cho phép lựa chọn tính toán nhiều hiện tượng khác nhau liên quan đến hệ thống sông ngòi thông qua việc đưa vào thêm các mô đun sẵn có trong bộ mô hình. Bên cạnh mô đun thủy động lực HD nói trên, trong MIKE có thể lựa chọn thêm các mô đun sau đây để tính toán cho các trường hợp cụ thể: − Mô đun các mô hình thủy văn mô phỏng quá trình mưa – dòng chảy trên các loại bề mặt lưu vực khác nhau − Mô đun lan truyền chất − Mô đun tính toán vận chuyển bùn cát kết dính và không kết dính − Mô đun tính toán hệ sinh thái sông,… 101 Trong khuôn khổ dự án này, bộ mô hình MIKE 11 với các mô đun HD (thủy động lực 1 chiều), RR (mô hình mưa -dòng chảy) và ST (vận chuyển bùn cát 1 chiều) được sử dụng để tính toán mô phỏng cán cân trầm tích dọc sông, trên cơ sở đó cung cấp các điều kiện cụ thể làm biên đầu vào tính toán bằng mô hình 2 chiều cho các khu vực xói lở trọng điểm. a) Hệ phương trình cơ bản Mô hình MIKE 11 tính toán thủy động lực mạng sông dựa trên việc giải hệ phương trình một chiều Saint –Venant, với các giả thiết cơ bản sau đây: - Chất lỏng (nước) là không nén được và đồng nhất (xem như không có sự khác biệt về trọng lượng riêng của nước) - Độ dốc đáy sông (kênh) là tương đối nhỏ - Chiều dài sóng là tương đối dài so với độ sâu dòng chảy (điều kiện nước nông – xem rằng tại mọi điểm trong hệ thống, véc-tơ lưu tốc luôn song song với đáy kênh và không có sự biến đổi của lưu tốc theo phương thẳng đứng, từ đó có thể áp dụng giả thiết áp suất thủy tĩnh trong kênh) - Dòng chảy trong hệ thống là dòng chảy êm (có số Froud lớn hơn 1) Hệ phương trình Saint-Venant bao gồm hai phương trình: Phương trình liên tục: ∂Q ∂A = ∂x ∂t (4.1) hoặc ∂Q ∂h +b =0 ∂x ∂t (4.2) Phương trình chuyển động:  Q2 ∂ α A ∂Q +  ∂t ∂x    + gA ∂h + gQ Q = 0 . ∂x C 2 AR (4.3) trong đó: A là diện tích mặt cắt ngang (m2); t là thời gian (s); Q là lưu lượng nước (m3/s); x là biến không gian; g là gia tốc trọng trường (m/s2); ρ là mật độ của nước (kg/m3); b là độ rộng của lòng dẫn (m) và R là bán kính thủy lực (m). Mô hình vận chuyển bùn cát: Phương trình liên tục bùn cát: 102 (4.4) Trong đó: W là chu vi ướt ∆zn+1 là sự thay đổi cao trình đáy tỷ lệ vận chuyển bùn cát theo phần trăm độ rộng đơn vị ε là độ rỗng của bùn cát Ψ hệ số chứa đựng không gian (0.5≤ Ψ≤1) Θ hệ số chứa đựng thời gian (0.5≤ Θ ≤1) Sự vận chuyển tại thời điểm t=(n+1)∆t được tính gần đúng bởi: trong đó Hoặc u là vận tốc dòng chảy D là độ sâu. Sự thay đổi cao trình đáy: Đã có nhiều giả thiết khác nhau về vấn đề sự thay đổi trong độ sâu của mặt cắt ngang do sự xói mòn hay bồi lắng gây ra. Trong một vài trường hợp bùn cát sẽ tích tụ lại ở phần sâu nhất của mặt cắt ngang trước khi sự lắng đọng xuất hiện gần bờ. Đối với cửa sông vùng triều, một kiểu lắng đọng khác với sự bổi lắng dọc theo bờ có thể xuất hiện. Như vậy thì sự cân nhắc là cần thiết khi xem xét kết quả của mô hình lòngđ ộng trong MIKE 11 vì nó là mô hình một chiều. Tuy nhiên MIKE 11 cung cấp sự lựa chọn khác ở bên dưới để giúp ta biết được sự thay đổi của cao trình đáy. Mô hình thích h ợp sẽ được chọn dựa trên cơ sở của sự xem xét kỹ thuật. Thay vì giải phương trình (4.4) v ới được tính: ngang , sự thay đổi trong diện tích mặt cắt . Sau đó mặt cắt ngang được cập nhật theo các hướng như hình 4.1. Mô hình 1: Sự bồi lắng theo lớp nằm ngang Mô hình 2: Sự bồi xói đều xảy ra bên dưới mực nước. Không có sự bồi lắng hay xói mòn ở bên trên. Mô hình 3: Sự bồi xói tỷ lệ thuận với độ sâu dòng chảy. Không có sự bồi xói ở bên trên. 103 Mô hình 4: Sự bồi xói xảy ra trên toàn bộ mặt cắt. Mô hình 5: Sự bồi xói diễn ra tỷ lệ với độ sâu bên dưới mực bờ. Hình 4.1. Các dạng bồi xói trong Mike 11 Trong khuôn khổ tính toán này, với quy mô tính toán lớn cho cả hệ thống sông nên sử dụng mô hình 4. b) Phương pháp giải Hệ phương trình Saint – Venant là hệ phương trình vi phânđ ạo hàm riêng phi tuyến dạng hypebolic, về nguyên lý là không giải được trực tiếp bằng các phương pháp giải tích. Để tích phân hệ phương trình này, bằng cách lược bỏ một số số hạng cùng với việc đưa vào một số giả thiết nhằm đơn giản hóa hệ phương trình, một số tác giả đã đưa ra lời giản cho những bài toán cụ thể nhưng không tổng quát. Trong các bài toán phức tạp, vì thế phải giải gần đúng bằng cách rời rạc hóa hệ phương trình. Có nhiều phương pháp rời rạc hóa hệ phương trình, và trong mô hình MIKE 11, các tác giả đã sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn của Abbott. Hình 4.2a d ư ới đây mô tả các cách bố trí s ơ đồ Abbott 6 điểm với các phương trình và các biến trong mặt phẳng x~t (hình 4.2b). Hình 4.2a. Sơ đồ sai phân hữu hạn 6 điểm ẩn Abbott Trong phương pháp này, mực nước và lưu lượng dọc theo các nhánh sông được tính trong hệ thống các điểm lưới xen kẽ như hình 4.2a. 104 Đối với mạng lưới sông phức tạp, mô hình cho phép giải hệ phương trình cho nhiều nhánh sông và các điểm tại các phân lưu/nhập lưu. Cấu trúc của c ác nút lưới ở nhập lưu, tại đó ba nhánh gặp nhau, thể hiện trong hình 4.3b. Hình 4.2b. Sơ đồ sai phân 6 điểm ẩn Abbott trong mặt phẳng x~t Hình 4.3a. Nhánh sông với các điểm lưới xen kẽ Hình 4.3b. Cấu trúc các điểm lưới xung quanh điểm nhập lưu Cấu trúc các điểm lưới trong mạng vòng đư ợc thể hiện trong Hình 4.3c. Tại một điểm lưới, mối quan hệ giữa biến số Zj (cả mực nước hj và lưu lượng Qj) tại chính điểm đó và tại các điểm lân cận được thể hiện bằng phương trình tuyến tính sau: α j Z nj−+11 + β j Z nj+1 + γ j Z nj+−11 = δ j 105 (4.5) Hình 4.3c. Cấu trúc các điểm lưới trong mạng vòng Từ nay quy ước các chỉ số dưới của các thành phần trong phương trình biểu thị vị trí dọc theo nhánh, và chỉ số trên chỉ khoảng thời gian. Các hệ số α, β, γ và δ trong phương trình 4.5 tại các điểm h và tại các điểm Q được tính bằng sai phân hiện đối với phương trình liên tục và với phương trình động lượng. Tất cả các điểm lưới theo phương trình 4.5 đư ợc thiết lập. Giả sử một nhánh có n điểm lưới; nếu n là số lẻ, điểm đầu và cuối trong một nhánh luôn luôn là điểm h. Điều này làm cho n phương trình tuyến tính có n+2 ẩn số. Hai ẩn số chưa biết là do các phương trình đư ợc đặt tại điểm đầu và điểm cuối h, tại đó Zj-1và Zj+1 là mực nước, theo đó phần đầu/cuối của nhánh phân/nhập lưu được liên kết với nhau. c) Điều kiện biên và điều kiện ban đầu Trong mô hình MIKE 11, đi ều kiện biên của mô hình khá linh hoạt, có thể là điều kiện biên hở hoặc điều kiện biên kín. Điều kiện biên kín là điều kiện tại biên đó không có trao đổi nước với bên ngoài. Điều kiện biên hở có thể là đường quá trình của mực nước theo thời gian hoặc của lưu lượng theo thời gian, hoặc có thể là hằng số. Các điều kiện ban đầu bao gồm mực nước và lưu lượng trên khu vực nghiên cứu. Thường lấy lưu lượng xấp xỉ bằng 0 còn mực nước lấy bằng mực nước trung bình. d) Điều kiện biên và ban đầu về bùn cát Các điều kiện biên bùn cát sẽ được đưa vào trong quan hệ sự thay đổi của đáy sông, Tuy nhiên khi xảy ra sự mất cân bằng nghiêm trọng tại một vị trí biên. Trong trường hợp này sự khác nhau giữa sự vận chuyển theo lý thuyết tại biên và sự vận chuyển theo tính toán tại vị trí bên trong dòng chảy được coi như là xói hoặc bồi tại vị trí dòng chảy vào. Điều kiện biên nên được đưa vào tại tất cả các biên nhập lưu. Tại điểm nút bùn cát được phân phối theo lưu lượng dòng chảy Q hoặc theo sự phân chia của người dùng. Lưu lượng bùn cát đưa vào dưới dạng (m³/s) 106 e) Điều kiện ổn định Để sơ đồ sai phân hữu hạn ổn định và chính xác, cần tuân thủ các điều kiện: - Địa hình phải đủ tốt để mực nước và lưu lượng được giải một cách thoả đáng. Giá trị tối đa cho phép đối với ∆x phải được chọn trên cơ sở này. - Điều kiện Courant dưới đây có thể dùng như một hướng dẫn để chọn bước thời gian sao cho đồng thời thoả mãn được các điều kiện trên. Điển hình, giá trị của Cr là 10 đến 15, nhưng các giá trị lớn hơn (lên đến 100) đã được sử dụng: Cr = ∆t (V + gy ) ∆x với V là vận tốc. (4.6) Cr thể hiện tốc độ nhiễu động sóng tại nước nông (biên độ nhỏ). Số Courant biểu thị số các điểm lưới trong một bước sóng phát sinh từ một nhiễu động di chuyển trong một bước thời gian. Sơ đồ sai phân hữu hạn dùng trong MIKE 11 (sơ đồ 6 điểm Abbott), cho phép số Courant từ 10- 20 nếu dòng chảy dưới phân giới (số Froude nhỏ hơn 1). 4.2.2 Mô hình 2D Mô hình biến dạng lòng dẫn 2 chiều trong hệ toạ độ phi tuyến không trực giao (Two-dimensional Riverbed Evolution Model- TREM- constructed in the non-orthogonal curvilinear coordimate system) được sử dụng để mô phỏng diễn biến lòng sông. Mô hình sử dụng phương pháp thể tích hữu hạn FCV (Finite Control Volum) với hệ thống toạ độ phi tuyến 2 chiều không trực giao và sơ đồ ẩn. Phần tính toán dòng không ổn định 2 chiều sử dụng kết quả của Toshinobu Nagata (Đại học Tổng hợp Kyoto-Nhật Bản). Phần bùn cát và biến đổi đáy được phát triển bởi Nguyen Tien Giang (N. T. Giang & Izumi, 2001). Kết quả thực hiện mô hình cho ta các giá trị của độ cao đáy sông, tốc độ hướng dọc và hướng ngang, độ sâu và nồng độ bùn cát tại các điểm nút tương ứng với các thời khoảng tính toán. a) Hệ phương trình cơ bản - Phương trình dòng chất lỏng Hệ phương trình 2 chiều nước nông trong hệ toạ độ Đêcac bao gồm 1 phương trình liên tục và 2 phương trình mômen: ¶Z ¶ N ¶ uN ¶ vN ¶ t by ¶ + + = - gh S + - v '2 h + (- u ' v ' h) ¶t ¶x ¶y ¶x S ¶y ¶x ( ¶h ¶M ¶N + + =0 ¶t ¶x ¶y ) (4.7) (4.8) 107 ở đây: t: thời gian; x,y: toạ độ theo dòng chảy và ngang; g: gia tốc trọng trường (=9.81 m/s2); h: độ sâu ; zS: mực nước ; S: mật độ (trọng lượng riêng); M,N: Thành phần vectơ thông lượng dòng chảy; u,v: Thành phần tốc độ trung bình thủy trực hướng x,y; τbx, τby: thành phần ứng suất tiếp đáy; − u ' 2 ,−u ' v',−v' 2 : thành phần tenxơ ứng suất Râynon trung bình thuỷ trực;  ∂u  2 − u ' 2 = 2 Dh   − K  ∂x  3 (4.9)  ∂u ∂v  − u ' v' = D h  +   ∂x ∂x  (4.10)  ∂u  2 − v' 2 = 2 D h   − K  ∂y  3 (4.11) D h = αhu (4.12) Với: Dh: độ nhớt xoáy ; K: năng lượng rối thủy trực ; sát ( u* = α; hằng số; uđ: lưu tốc ma τ , τ : ứng suất tiếp đáy). ρ Các phương trình trên đư ợc chuyển thành hệ toạ độ phi tuyến không trực giao theo Nagata (2000), tức là hệ toạ độ theo hướng chảy. - Phương trình liên tục bùn cát Phương trình liên tục bùn cát 2 chiều cho lớp mở rộng từ đáy đến bề mặt nước trong hệ toạ độ chung được viết: J ( ) ( )  ∂ Jqbϕ ∂ (η ) 1  ∂ Jqψb + + + J (E R − DR ) = 0  ∂Z 1 − λ  ∂ψ ∂ϕ  (4.13) - Các phương trình sức tải cát Để thực hiện phương trình liên tục chuyển cát ở trên, các thành phần chuyển cát theo hướng s và hướng n vuông góc với nó, trong nghiên cứu này sử dụng các phương trình Ikeda cho đường cong sức tải cát cùng với hiệu quả của dòng chảy xoắn và độ dốc dọc sông. Chúng có dạng: qbs* = q n* b = 1 ∂η   *1 / 2 1 ∂η  1 ∂η a1 / 2  * ) τ co (1 | + ) (1 − ) τ − τ co (1 + µC  µ C ∂s   µ C ∂s 2µ C ∂s  a1 / 2 µc (τ − τ )(τ * * co *1 / 2 −τ *1 / 2 co *  vb* 1 τ co ∂η  ) * − ( * )1 / 2  ∂n   ub µ c τ 108 (4.14) (4.15) * * s n trong đó: q b , q b là tỷ suất sức tải cát đáy vô hướng theo hướng s và n của hệ toạ độ cong; τ* là ứng suất tiếp đáy vô hướng; S: độ dốc mặt nước; a1/2: hệ số, lấy bằng 8.5; v: Tốc độ mặt ngang; h: độ sâu; g: gia tốc trọng trường; d: đường kính hạt cát; Rs: Trọng lượng riêng tương đối của bùn cát( với cát lấy là 1.65); µc: Nhân tố sức cản * Coulomb, lấy bằng 0.7; τ co : ứng suất tiếp tới hạn vô hướng, có thể tính toán theo * * phương pháp bất kỳ, ở đây dùng công thức của Iwagaki (1958); u b , v b : Tốc độ gần đáy, thành phần theo hướng dòng chảy và vuông góc trong hệ toạ độ phi tuyến (s,n); - Biến đổi phương trình tải cát đáy Để giải phương trình liên t ục, phương trình (4.14) và (4.15) đư ợc biến đổi thành các toạ độ (ψ,ϕ) thay cho toạ độ(s,n). Mỗi số hạng trong các phương trình này đư ợc biến đổi như sau: (1).Số hạng ∂η : ∂s ∂η 1 ∂η ψ ∂η ϕ = ( U + U ) ∂s V ∂ψ ∂ϕ (4.16) ∂η 1 ∂η ψ ∂η ϕ ∂η 1 ∂η ψ ∂η ϕ ∂η : = = U ) ( U − U ) ( U − ∂n ∂n JV ∂ϕ ∂n JV ∂ϕ ∂ψ ∂ψ (2).Số hạng (3).Số hạng 1  1 1 : = 3 U ψ r r V   ∂v ∂u  u− ∂ψ  ∂ψ   ∂v ∂u v  + U ϕ  u− ∂ϕ   ∂ϕ  v   (4.17) (4.18) - Phương trình liên tục của bùn cát lơ lửng Trong toạ độ Đêcac phương trình liên tục của bùn cát lơ lửng có dạng như sau: ∂ (Ch) ∂ (Q x C ) ∂ (Q y C ) ∂  ∂C  ∂C  ∂   − ( E R − DR ) = 0 (4.19) + + −  hε x  −  hε y ∂t ∂x ∂y  ∂y ∂x  ∂x  ∂y  Sử dụng giả thiết hệ số khuếch tán cục bộ theo hướng ngang không đổi, nhận được phương trình chuyển đổi: g ∂C g 12 ∂C ∂ ∂ ∂ ∂ − (Ch) + ( JCQψ ) + ( JCQ ϕ ) − )− hε h ( 22 ∂t ∂ψ ∂ϕ ∂ψ J ∂ψ J ∂ϕ (4.20) g 22 ∂C g 12 ∂C g 11 ∂C g 21 ∂C ∂ ∂ − − ) − hε h ( ) − J (E R − DR ) = 0 hε h ( ∂ψ J ∂ψ J ∂ψ ∂ϕ J ∂ϕ J ∂ϕ J trong đó: C là nồng độ bùn cát tại mực nước Z b) Lời giải số Phương trình liên tục của nồng độ bùn cát lơ lửng trong hệ thống toạ độ chung có dạng: 109 g g ∂ (Ch ) + ∂ JCQψ + ∂ JCQ ϕ − ∂ hε h  22 ∂C − 12 ∂C  − ∂t ∂ψ ∂ϕ ∂ψ J ∂ϕ   J ∂ψ  g ∂C g 12 ∂C  ∂  − J (E R − D R ) = 0 − − hε h  11 ∂ϕ J ∂ψ   J ∂ϕ ( J ( ) ) (4.21) Sử dụng sơ đồ Crank-Nicolson trong tích phân, dạng tương ứng của (1.2.23) có thể biểu thị như sau: J (Ch ) n +1 i, j ∆t ∂ + JCQψ 2 ∂ψ ( ) n +1 i, j ∆t ∂ + JCQϕ 2 ∂ϕ ( ) n +1 i, j n +1  g ∂C g12 ∂C  ∆t ∂  − − − hε h  22 2 ∂ψ  J ∂ψ J ∂ϕ i , j n +1  g ∂C g12 ∂C  ∆t ∂ ∆t ∂ n +1 ∆t ∂  − ∆tJ (ER − DR )i , j − − − hε h  11 ( JCQψ )in,+j1 − ( JCQϕ )in,+j1 + 2 ∂ϕ  J ∂ϕ J ∂ψ i , j 2 ∂ψ 2 ∂ϕ n +1 (4.22) n +1  g ∂C g12 ∂C   g ∂C g 21 ∂C  ∆t ∂ ∆t ∂  +  + J (Ch)in,+j1 = 0 + − − hε h  22 hε h  11 ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ 2 ∂ψ J J 2 J J ψ ϕ ϕ ϕ ψ  i , j  i , j - Lời giải ma trận hệ số 9 đường chéo Từ các đạo hàm trên, phương trình v ận chuyển bùn cát lơ lửng trong hệ toạ độ không trực giao trong dạng gián đoạn cho thể tích kiểm tra Cv(i,j) là: n +1 n +1 n +1 n +1 n +1 n +1 a 1C in−+11, j + a 2 C in, +1 j + a 3 C i +1, j + a 4 C i , j−1 + a 5 C i , j +1 + a 6 C i −1, j −1 + a 7 C i −1, j+1 + a 8 C i +1, j−1 + a9 C in++11, j +1 =b (4.23) Từ đây giải ra được nồng độ bùn cát tại c ác nút lưới trong bước thời gian thứ (n+1), trong đó: [ a1 = − (Gi , j +1 − Gi , j ) + Ai , j + Di , j a 2 = (Ai +1, j − Ai , j ) + (Bi , j +1 − Bi , j ] ) + (D ) ] ) i +1, j a3 = Ai +1, j − Di +1, j + (Gi , j +1 − Gi , j [ a 4 = − (Ei +1, j − Ei , j ) + Bi , j + Fi , j a5 = Bi , j +1 − Fi , j +1 + (Ei +1, j − Ei , j + Di , j ) + (Fi , j +1 + Fi , j ) + J iA, j H i , j c) Điều kiện biên - Điều kiện biên thuỷ lực Biên thuỷ lực ở mặt cắt thượng lưu là quá trình lưu lượng, có thể thu được từ tài liệu thực đo. Biên hạ lưu có thể là quá trình mực nước, hoặc quan hệ mực nước-lưu lượng, cũng có thể thu được từ tài liệu thực đo. Tuy nhiên nhiều khi tại biên không có tài liệu đo đạc, khi đó để thu được biên có thể tính toán theo các mô hình 1 chiều như HECRAS, VRSAP, MIKE 11 hay HEC-6. MIKE 11 hay HEC-6 có thuận lợi là cho ta cả biên bùn cát. 110 - Điều kiện biên bùn cát Biên dạng Dirichler được áp dụng. Bùn cát vào mặt cắt thượng lưu nhận được thông qua quan hệ lưu lượng nước-lưu lưọng bùn cát, có dạng như sau: Q s = bQ a (4.24) trong đó Qs là lưu lượng bùn cát; Q là lưu lượng nước; a và b là các hệ số, các hệ số này có thể thu được khi lập tương quan giữa lượng nước và lưu lưọng bùn cát dựa trên số liệu thực đo hay tính theo các mô hình MIKE 11 hay HEC-6 nói trên. Lưu ý r ằng mô hình này sử dụng phương pháp thể tích kiểm tra, do đó phải chuyển đổi nồng độ bùn cát sang dạng nồng độ thể tích. Các quan hệ chuyển đổi như sau: Q s' = bQ a Q s = Q s' C' = (tấn/ngày) 1000 3600 * 24 Qs C' ; C= 2650 Q (kg/s) (kg/m3) 4.3 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO MÔ HÌNH 4.3.1 Thiết lập mạng lưới tính a) Mạng lưới tính toán 1 chiều Lưu vực sông Thạch Hãn là lưu vực sông lớn nhất trong tỉnh với diện tích lưu vực khoảng 2609 km2 chiếm 54,8% diện tích toán tỉnh. Phía Bắc lưu vực sông Thạch Hãn giáp với lưu vực sông Bến Hải do có sông Cánh Hòm kết nối giữa 2 lưu vực sông Thạch Hãn và Bến Hải. Thực tế hai đầu sông Cánh Hòm có các cống Xuân Hòa và Mai Xáđ ể điều tiết quá trình trao đổi dòng chảy giữa hạ lưu 2 hệ thống sông Thạch Hãn và Bến Hải nhưng chủ yếu các cống chỉ hoạt động điều tiết trong mùa hạn nhằm ngăn mặn giữ ngọt phục vụ nông nghiệp, và mở hoàn toàn trong mùa lũ. Do đó, khi lũ trên sông Th ạch Hãn lớn hơn lũ trên sông Bến Hải, một phần dòng chảy sẽ được chuyển qua sông Cánh Hòm và ngược lại. Phía Nam của lưu vực sông Thạch Hãn là lưu vực sông Ô Lâu do con sông Vĩnh Định kết nối giữa 2 lưu vực sông Thạch Hãn và Ô Lâu. Do vậy, chế độ thuỷ văn của lưu vực sông Thạch Hãn sẽ chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi chế độ thuỷ văn của lưu vực sông Bến Hải và lưu vực sông Ô Lâu. Vì vậy, để mô phỏng chính xác chế độ thuỷ lực trên lưu vực sông Thạch Hãn thì mạng lưới thuỷ lực của mô hình toán được mở rộng bao gồm 3 hệ thống sông; sông Bến Hải, sông Thạch Hãn, sông Ô Lâu. Cụ thể, mạng tính toán chi tiết gồm có: Hệ thống sông Thạch Hãn gồm dòng chính bắt đầu từ nhập lưu của sông Đakrong với sông Rào Quán , chảy qua đập Trấm và đổ ra biển Đông tại Cửa Việt với chiều dài 77km và sông Hiếu (hay còn gọi là sông Cam Lộ) bắt 111 đầu từ cầu Cam Tuyền kéo dài 23,4 km rồi nhập với sông Thạch Hãn tại ngã ba Gia Độ ven thành phố Đông Hà . Hệ thống sông Bến Hải gồm dòng chính sông Bến Hả i bắt đầu từ trạm Gia Vòng đổ ra biển với chiều dài là 23,4 km, nhánh sông Sa Lung có chiều dài là 15,7 km bắt đầu tính từ đập Sa Lung đến ngã ba nhập vào sông Bến Hải tại cầu Hiền Lương. Hệ thống sông Ô Lâu với sông chín h Ô Lâu bắt đầu từ cầu Phò Trạ ch rồi đổ ra Phá Tam Giang tại Cửa Lác với chiều dài 31,8 km. Ngoài ra còn có sông Thác Mađư ợc tính toán từ trạm thủy văn Hải Sơn đến điểm gia nhập vào sông Ô Lâu với chiều dài 4.08km. Ngoài ra, nối kết giữa hệ thống sông Bến Hải và hệ thống sông Thạch Hãn là sông Cánh Hòm có chiều dài 16,1 km và nối kết giữa sông sông Thạch Hãn với hệ thống sông Ô Lâu là sông Vĩnh Đ ịnh từ cống Việt Yên thuộc xã Triệu An chảy qua các huyện Triệu Phong, Hải Lăng rồi nhập với hệ thống sông Ô Lâu trước khi đổ ra biển dài 37,6 km. Hình 4.4 Sơ đồ tính toán thủy lực trên 3 lưu vực sông tỉnh Quảng Trị 112 Toàn bộ mạng tính toán 1 chiều được thiết lập với 140 mặt cắt, 398 nút tính toán với sơ đồ rút gọn biểu diễn trong Hình 4.4. b) Mạng lưới tính toán 2 chiều Dựa trên tài liệu thống kê và đánh giá hiện trạng ở chương 3 cho thấy trên sông Thạch Hãn có nhiều đoạn bị xói lở mạnh, đặc biệt là 2 đoạn sông từ hạ lưu đập Trấm (Tân Mỹ) đến cầu Thạch Hãn và đoạn từ cầu An Mô đến ngã ba Gia Độ. Đây cũng là hai khu vực có tài liệu địa hình chi tiết được đo đạc từ nguồn của dự án do vậy được đưa vào mô phỏng chi tiết bằng mô hình 2 chiều. Với tài liệu địa hình đã xây dựng miền tính toán được chia làm hai đoạn tương ứng như đã nêu ở trên với lưới tính toán là dạng lưới cong được xây dựng bằng phần mềm tạo lưới CAF2D/GENGRID v2.2. CAF2D/GENGRID v2.2 là phần mềm tạo lưới cấu trúc 2D được trường Đại học Yeungnam – Hàn Quốc xây dựng và phát triển. Phần mềm có giao diện thân thiện, hỗ trợ nhiều phương pháp nội suy lưới khác nhau, người sử dụng có thể dễ dàng thay đổi các hệ số của các phương pháp. Ngoài ra phần mềm cũng hỗ trợ tạo lưới đa khối giúp mô phỏng địa hình thực tế chính xác hơn (hình 4.5). Tùy vào từng trường hợp cụ thể, có thể sử dụng các công cụ vẽ có sẵn trong phần mềm GENGRID hoặc sử dụng các phần mềm phụ trợ khác để xác định miền tính toán. Hình 4.5 Giao diện phần mềm tạo lưới cấu trúc GENGRID Ở đây, việc số hóa miền tính toán được thực hiện bằng phần mềm AutoCAD. Mục đích của việc số hoá là xác định một cách chính xác nhất miền nghiên cứu sau đó trích 113 xuất kết quả ra đúng định dạng của phần mềm GENGRID. Phần mềm GENGRID cho phép tạo lưới cấu trúc (structured grid), theo đó miền tính phải được được khép kín bởi 4 đường cong, đường thẳng hoặc đường gấp khúc. Đó cũng chính là 4 biên tính toán. Các đường này được sắp xếp theo các trục j, j’, k và k’ như trong Hình 4.6. Hình 4.6. Ví dụ về lưới tính toán Cụ thể đối với hai đoạn sông đang xét như sau: - Với đoạn sông từ hạ lưu đập Trấm đến cầu Thạch Hãn (sau đây g ọi tắt là Khu vực 1): Với tổng chiều dài đoạn sông khoảng 7,0km, bề rộng sông trung bình khoảng 200m, miền tính toán được chia làm 23 nút theo phương ngang sông và 191 nút theo chiều dọc sông với tổng cộng là 4293 ô lưới. Khoảng cách mỗi phần tử theo chiều ngang sông khoảng 10,0m và theo chiều dọc sông khoảng 40,0m. Hình 4.7 dưới đây thể hiện biên, miền và lưới tính cho Khu vực 1: Hình 4.7: Miền tính và lưới tính cho Khu vực 1 114 - Với đoạn sông từ thôn Bích La Thượng xã Triệu Long cách cầu An Mô khoảng 500 m về phía hạ lưu đến thôn Đại Lộc B xã Triệu Thuận (sau đây gọi tắt là Khu vực tính toán 2): Tổng chiều dài đoạn sông khoảng 6,0 km, bề rộng sông trung bình khoảng 200m, miền tính toán được chia làm 23 nút theo phương ngang sông và 201 nút theo chiều dọc sông với tổng cộng là 4823 phần. Khoảng cách mỗi phần tử theo ngang khoảng 10 m và theo chiều dọc sông 30,0m. Hình 4.8 dư ới đây thể hiện biên, miền và lưới tính cho Khu vực tính toán 2. Hình 4.8 Miền tính và lưới tính cho Khu vực tính toán 2 4.3.2 Thu thập và xử lý số liệu mặt cắt Nhằm phục vụ việc xây dựng mô hình tính toán xói lở và bồi lắng sông Thạch Hãn, đơn vị tư vấn đã thu thập toàn bộ các thông tin có liên quan đến đối tượng nghiên cứu gồm có: - Các mặt cắt ngang hệ thống sông Thạch Hãn, Bến Hải và Ô Lâu do Viện Quy hoạch Thủy lợi, Bộ NN&PTNT đo năm 1997 - Các mặt cắt ngang hệ thống các sông Thạch Hãn, Bến Hải và Ô Lâu được đo đạc bổ sung năm 2007 trong dự án “Đánh giá hiện trạng ô nhiễm nguồn nước do nuôi trồng thủy sản, vấn đề xâm nhập mặn và đề xuất các giải pháp góp phần phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường” thuộc sở TN&MT Quảng Trị năm 2007. - Các tài liệu địa hình do Viện Địa lý, Viện KH&CN Việt Nam đo đạc năm 20062007 thuộc đề tài « Nghiên cứu giải pháp tổng thể bảo vệ môi trường, chống bồi lấp, nhằm thoát lũ và thông lu ồng vào cảng Cửa Việt, Quảng Tr ị » thuộc Sở KH&CN Quảng Trị. 115 - Các mặt cắt ngang mới đo đạc bổ sung năm 2009 trong dự án “Tiến hành khảo sát thực địa và lập mô hình thủy lực lưu vực sông Thạch Hãn và Bến Hải tỉnh Quảng Trị” do Liên danh giữa Công ty CP Tư vấn trí tuệ Đất Việt với trường ĐHKHTN thực hiện thuộc dự án Quản lý rủi ro thiên tai của Bộ NN&PTNT. Tuy nhiên, trong các nghiên cứu trên đây (như đã nhắc đến trong chương 1) phần lớn các nghiên cứu mới chỉ tập trung cho phần hạ lưu đập Trấm trên dòng chính sông Thạch Hãn và hạ lưu Mộc Đức trên sông Hiếu (Cam Lộ). Do vậy, trong khuôn khổ dự án tiến hành khảo sát và đo đạc thêm 100 mặt cắt ngang (50 mặt cắt thuộc địa hình cấp IV và 50 mặt cắt địa hình cấp III) và mặt cắt dọc (dòng chính Thạch Hãn từ cầu Đakrong về ngã 3 Gia Đ ộ và sông Hiếu từ cầu Cam Tuyền về Gia Độ). Chi tiết các mặt cắt đo đạc được trình bày trong bảng 2.1 phụ lục 2 và đưa vào phục vụ thiết lập và xây dựng mô hình 1 chiều và 2 chiều. 4.3.4 Thu thập xử lý và khảo sát bổ sung số liệu khí tượng thủy văn Trên lưu vực sông Thạch Hãn hiện có 3 trạm thủy văn thuộc hệ thống trạm thủy văn quốc gia (Trung tâm Khí tượng thủy văn Quốc gia) gồm: Trạm thủy văn Thạch Hãn, Cửa Việt (trên dòng chính Thạch Hãn) và trạm Đông Hà trên sông Hiếu. Các trạm này đều là các trạm thủy văn cấp 3, chỉ đo mực nước và lượng mưa. Các trạm khí tượng gồm có trạm khí tượng Khe Sanh và trạm khí tượng Đông Hà đo các yếu tố khí tượng và khí hậu cơ bản (nhiệt độ, lượng mưa, gió, áp suất bề mặt,...). Mặt khác, do mô hình thủy lực đã mở rộng cho cả 3 hệ thống sông (trong điều kiện đặc thù về sự nối kết giữa các hệ thống sông trên địa bàn tỉnh Quảng Trị và khu vực phụ cận) nên trong khuôn khổ dự án này cần thiết thu thập và xử lý số liệu KTTV của toàn bộ các trạm KTTV hiện có trên lưu vực (bổ sung thêm trạm thủy văn Gia Vòng, tr ạm khí tượng A Lưới và Cồn Cỏ). Cụ thể, trong khuôn khổ dự án này đã tiến hành thu thập và kế thừa các số liệu KTTV tại các trạm thuộc hệ thống đo đạc KTTV quốc gia như sau (bảng 4.1): Bảng 4.1 Danh sách các trạm KTTV hiện có trên lưu vực và khu vực lân cận Tên Trạm Thời gian có tài liệu Yếu tố đo đạc Ghi Chú Cồn Cỏ 1978 - 2008 X Trạm khí tượng Khe Sanh 1976 – 2008 X Trạm khí tượng A Lưới 1976 – 2008 X Trạm khí tượng Gia Vòng 1977 - 2008 H, Q, X, Hlũ, Q=f(H) Trạm thủy văn Đông Hà (TV) 1976 – 2009 H, Hlũ Trạm thủy văn Cửa Việt 1978 – 2009 H, Hlũ, X Trạm thủy văn Đông Hà ( KT) 1978 – 2008 X Trạm khí tượng 116 Tên Trạm Thời gian có tài liệu Yếu tố đo đạc Ghi Chú Thạch Hãn 1978 – 2009 H, X Trạm thủy văn Hải Tân 2004 – 2009 H, X Trạm dùng riêng Hiền Lương 2004 - 2009 H, X Trạm dùng riêng Mỹ Chánh 2004 - 2009 X Trạm dùng riêng Tân Lâm 2004 – 2009 H Trạm dùng riêng ĐăkRông 2004 – 2009 H Trạm dùng riêng Ngoài ra, trong mùa lũ, ph ục vụ công tác tác nghiệp chuyên ngành, Ban chỉ huy PCLB&TKCN tỉnh thiết lập thêm các trạm đo mực nước và đo mưa tại Đakrong và Tân Lâm (Đầu Mầu), tuy nhiên, qua điều tra và khảo sát thực địa cho thấy, các mốc cao độ tại các trạm này đều là các cao độ giả định, vì vậy các số liệu đo đạc chủ yếu được sử dụng xây dựng quan hệ thống kê mực nước tương ứng (trạm trên và trạm dưới) phục vụ cảnh báo lũ sớm mà chưa có khả năng phục vụ trong tính toán mô hình cũng như xác định các đặc trưng về lưu lượng và bùn cát. Các số liệu mưa trích lũ, mực nước và lưu lượng (tại trạm thủy văn Gia Vòng) đã được sử dụng trong công tác hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực. Tuy nhiên, do đặc thù của việc nghiên cứu xói lở và bồi lắng, cần có các tài liệu quan trắc lưu lượng nước và đặc biệt là các tải lượng bùn cát hàng năm nhằm phục vụ công tác hiệu chỉnh và kiểm định mô hình tính toán cũng như cung c ấp các thông tin cơ bản về nguồn và đặc trưng trầm tích khu vực nghiên cứu trong khi mạng lưới các trạm KTTV hiện có không đáp ứng được yêu cầu. Do vậy, trong khuôn khổ dự án đã tiến hành quan trắc các yếu tố KTTV 02 đợt trong năm 2010 (đợt 1 từ ngày 9-15/9/2010 và đợt 2 từ ngày 5-10/10/2010) với các yếu tố quan trắc là mực nước, lưu lượng, lấy mẫu, lọc và phân tích mẫu phù sa, lấy mẫu phù sa đáy. Cụ thể nhằm khống chế toàn bộ khu vực nghiên cứu và mạng lưới tính toán bằng mô hình thủy động lực (hình 4.4), đã tiến hành đo đạc tại 2 điểm biên trên là cầu Đakrong và cầu Cam Tuyền, biên dưới Cửa Việt và tại một vị trí kiểm tra nằm trung tâm khu vực nghiên cứu là cầu An Mô trên sông Thạch Hãn (Hình 4.9). Các kết quả quan trắc được chỉnh biên trên cơ sở các tài liệu mực nước quan trắc theo hệ thống Quốc gia tại trạm Thạch Hãn, Cửa Việt, Đông Hà có diễn toán sử dụng mô hình thủy lực đã xây dựng. Các tài liệu trích lưu lượng, mực nước và lưu lượng phù sa tại các trạm được trình bày trong các bảng 4.2 đến 4.3 và trong phụ lục 2 và được sử dụng trực tiếp trong công đoạn hiệu chỉnh và kiểm định mô hình tính toán vận chuyển bùn cát ở mục 4.4 tiếp theo. 117 Hình 4.9: Sơ đồ các trạm khảo sát mực nước, lưu lượng và phù sa Bảng 4.2 Các yếu tố quan trắc tại các trạm khảo sát TT Tên Trạm 1 Cầu An Mô 2 Cầu Cam Tuyền 3 Cầu ĐăkRông 4 Cửa Việt Đợt khảo sát Tháng 9/2010 Yếu tố đo đạc Q, H, Qs Tháng 10/2010 Q, H, Qs Tháng 9/2010 Q, H, Qs Tháng 10/2010 Q, H, Qs Tháng 9/2010 Q, H, Qs Tháng 10/2010 Q, H, Qs Tháng 9/2010 Q, H, Qs Tháng 10/2010 Q, H, Qs Ghi chú Đo bằng lưu tốc kế Đo bằng máy quan trắc lưu lượng tự động ADCP Bảng 4.3 Số liệu khảo sát Q và H trạm cầu An Mô tháng 9/2010 TT Năm Tháng Ngày Giờ 1 2010 9 9 1h -51.81 37 2 2010 9 9 7h 108.77 -55 118 3 Q (m /s) H (cm) TT Năm Tháng Ngày Giờ Q (m /s) 3 2010 9 9 13h -49.52 3 4 2010 9 9 19h 81.53 -33 5 2010 9 10 1h -47.76 40 6 2010 9 10 7h 166.71 -39 7 2010 9 10 13h -105.74 3 8 2010 9 10 19h 105.75 -33 9 2010 9 11 1h -99.66 50 10 2010 9 11 7h 181.28 -11 11 2010 9 11 13h -110.34 -4 12 2010 9 11 19h 154.67 -32 13 2010 9 12 1h -121.39 22 14 2010 9 12 7h 179.08 4 15 2010 9 12 13h -141.22 -9 16 2010 9 12 19h 137.03 -28 17 2010 9 13 1h -113.36 -12 18 2010 9 13 7h 134.04 13 19 2010 9 13 13h 55.37 -18 20 2010 9 13 19h 142.79 -16 21 2010 9 14 1h 66.01 -31 22 2010 9 14 7h 107.92 21 23 2010 9 14 13h 43.51 -16 24 2010 9 14 19h 143.06 1 25 2010 9 15 1h 46.10 -32 26 2010 9 15 7h 53.91 17 27 2010 9 15 13h 59.09 -14 28 2010 9 15 19h 79.64 16 119 3 H (cm) 4.3.3 Thu thập và xử lý mẫu nước và đất Trong quá trình quan trắc các yếu tố mực nước và lưu lượng trong 2 đợt khảo sát nói trên, tại các thủy trực đo tốc độ trên các mặt cắt, tiến hành lấy mẫu phù sa lơ lửng theo phương pháp tích điểm, mỗi thủy trực lấy tại 3 điểm mặt (0,2h), giữa (0,6h) và đáy (0,8h) sử dụng dụng cụ lấy mẫu kiểu chai. Các mẫu phù sa lơ lửng được lọc bằng giấy lọc tại chỗ (hình 4.10 ) và sau đó tiến hành cân sấy trong phòng thí nghiệm. Từ các kết quả phân tích mẫu, tiến hành tính toán độ đục tại từng vị trí, lưu lượng bùn cát đơn vị và cuối cùng tính toán lưu lượng bùn cát lơ lửng chuyển qua một mặt cắt ngang. Ví dụ về quy trình tính toán và xử lý số liệu bùn cát lơ lửng cho trong bảng 4.5. Các giá trị tính toán sử dụng trong khuôn khổ dự án được trích trong các bảng 2.9 đến bảng 2.16 của phụ lục 2. Bên cạnh đó, mẫu đất trên bề mặt lưu vực và mẫu phù sa đáy cũng đư ợc thu thập, và sử dụng để phân tích cấp hạt phục vụ tính toán bằng mô hình. Các số liệu chi tiết về đường cong cấp phối hạt cũng như các mẫu lưu lượng phù sao lơ lửng trình bày trong phụ lục 2. Hình 4.10: Các mẫu phù sa lơ lửng được lọc bằng giấy lọc tại chỗ 120 Bảng 4.4 Minh họa cách tính Lưu lượng trung bình mặt cắt trạm An Mô lúc 1h ngày 9/9/2010 Mực nước tb lần đo H(cm): Tốc độ lớn nhất Vmax (m/s): Số hiệu Khoảng đường TT cách từ Độ sâu môc T.bình Đo Đo độ K.điểm (m) tốc sâu (m) độ 1 MKĐ 1 2 3 4 MP 6 7 8 9 10 11 12 2 I 38 0.09 Lưu lượng nước Q (m /s): Độ rộng mặt nước B(m): 3 Độ sâu đã hiệu chỉnh (m) Khoảng cách giữa 2 đường T.trực (m) Độ sâu để tính diện tích (đã hiệu chỉnh) 3 0 4 5 6 7 Tb giữa 2 T.trực 8 22.0 30 35 40 45 50 55 60 0.00 1.90 2.70 3.30 3.35 3.40 3.30 3.20 0.00 2.43 3.23 3.83 3.88 3.93 3.83 3.73 8.0 5 5 5 5 5 5 0 2.43 3.23 3.83 3.88 3.93 3.83 3.75 1.22 2.83 3.53 3.86 3.91 3.88 3.79 Tại T.trực 121 51.8 Diện tích mặt cắt ngang F (m ): 807.9 168.4 Độ sâu trung bình h(m): 4.80 2 Diện tích mặt cắt (m ) Lưu lượng nước (m3/s) Diện tích giữa 2 đg TT Tốc độ Tbình (m/s) Lưu lượng giữa 2 TT Tại TT Giữa 2 TT tốc độ Đo độ sâu Đo tốc độ đo tốc 3 tốc độ (m /s) độ 2 9 10 11 12 13 9.72 14.2 17.7 19.3 19.5 19.4 19.0 118.7 0.06 0.05 6.05 Bảng 4.5 Bảng minh họa cách tính Lưu lượng bùn cát trạm đo cầu An Mô lúc 1h ngày 9/9/2010 KH mẫu Giờ Ngày tháng TT Độ sâu (m) TL giấy (g) V(ml) TL mẫu + giấy (g) (1) S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 (2) 1h 1h 1h 1h 1h 1h 1h 1h 1h (3) 9/9/2010 9/9/2010 9/9/2010 9/9/2010 9/9/2010 9/9/2010 9/9/2010 9/9/2010 9/9/2010 (4) (5) 0.20 0.60 0.80 0.20 0.60 0.80 0.20 0.60 0.80 (6) 1.46 1.41 1.49 1.45 1.47 1.47 1.51 1.48 1.44 (7) 1180.00 1175.00 1190.00 1185.00 1190.00 1190.00 1190.00 1180.00 1180.00 (8) 1.48 1.44 1.51 1.48 1.50 1.49 1.56 1.52 1.47 I II III Độ đục ρ (9) 14.83 18.98 18.49 24.56 22.61 15.88 38.91 34.41 23.14 ρ (mg/l) Bình quân tt (10) 17.64 20.81 31.68 Vận tốc điểm đo V (m/s) (11) 0.05 0.06 0.07 0.08 0.08 0.09 0.06 0.06 0.07 MT Q giữa 2 3 tt (m /s) (12) 6.05 1.24 17.52 17.53 10.71 Bảng 4.6 Ghi đo và tính tốc độ tại các thủy trực trạm An Mô lúc 1h ngày 9/9/2010 Điểm đo: Cầu An Mô Thôn:Tiểu khu 5 Máy lưu tốc kế số: 050033 Thời gian Thuỷ trực số I Huyện: Triệu Phong Xã:Thị Trấn Ái Tử Công thức máy: V= 0,2516n+0,0076 Bắt đầu lúc 01 Kết thúc lúc 01 Khoảng cách L(m) 60 Sông: Thạch Hãn giờ giờ 00 phút 30 phút Độ sâu TT h(m) Điểm đo Thời gian đo (s) 3.75 0.2 0.6 0.8 Đo lại 100 100 100 Mực nước Tốc độ điểm đo (m/s) 0.05 0.06 0.07 122 Đo ngày 09 tháng IX Tốc độ trung bình thủy trực (m/s) 0.06 năm 2010 Tỉnh: Quảng Trị bắt đầu kết thúc 37 39 Hướng sức gió Hướng chảy chảy ngược Qs (kg/s ) (13) Ghi chú 4.4 HIỆU CHỈNH VÀ KIỂM NGHIỆM MÔ HÌNH 4.1.1 Hiệu chỉnh và kiểm định mạng tính mô hình thủy lực 1 chiều a) Hiệu chỉnh Với số liệu thực đo từ ngày 09/09 đến ngày 15/09/2010 ta tiến hành hiệu chỉnh mô hình với các điều kiện biên như đã miêu tả ở trên, vị trí các điểm dùng để kiểm tra và hiệu chỉnh mô hình là giá trị mực nước tại các trạm; trạm Hiền Lương trên sông Bến Hải, trạm Đông Hà trên sông Cam Lộ, trạm Thạch Hãn trên sông Thạch Hãn và số liệu quan trắc mực nước và lưu lượng tại cầu An Mô cũng được dùng để hiệu chỉnh mô hình. Để đánh giá mức độ phù hợp giữa giá trị tính toán và thực đo có nhiều chỉ tiêu khác nhau, tuy nhiên trong khuôn khổ dự án này, chỉ số Nash-Sutcliffe được sử dụng do tính phổ biến cũng như khả năng đánh giá chính xác của nó [18]. Cụ thể: R2 = ( Fo2 − F 2 Fo2 Fo2 = ∑ y i − y i (4.25) ) 2 (4.26) ( F 2 = ∑ y i − yi' ) 2 (4.27) trong đó : yi : là giá trị thực đo yi’ : là giá trị dự báo, tính toán y : là giá trị trung bình của số liệu thực đo Các kết quả so sánh giữa giá trị tính toán và giá trị thực đo được biểu diễn trên các hình từ Hình 4.11 đến Hình 4.15, các chỉ tiêu đánh giá trình bày trong Bảng 4.7. Bảng 4.7 Đánh giá sai số theo chỉ tiêu Nash Trạm Đông Hà Thạch Hãn Hiền Lương Mực nước tại Cầu An Mô Lưu lượng tại cầu An Mô Chỉ tiêu Nash 93% 80% 81% 89% 74% Nhận xét: Việc mô phỏng lại qua trình thuỷ lực từ ngày 09/09 đến ngày 15/09/2010 đạt kết quả khá tốt, tại các trạm kiểm soát, đường quá tính toán và thực đo khá phù hợp cả về hình dạng và giá trị, chỉ tiêu Nash-Sutcliffe đều đạt trên 70% . Do vậy sơ đồ thủy lực, địa hình mặt cắt, các công trình trên sông, bộ thông số độ nhám của mô hình có thể sử dụng 123 trong đánh giá kiểm định ở bước tiếp theo. Hình 4.11 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Đông Hà Hình 4.12 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Hiền Lương 124 Hình 4.13 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Thạch Hãn Hình 4.14 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại cầu An Mô 125 Hình 4.15 Quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại cầu An Mô b) Kiểm định Sử dụng mạng lưới thuỷ lực và bộ thông số đã hiệu chỉnh ở trên ta tiến hành kiểm định mô hình với chuỗi số liệu từ ngày 30/09 đến ngày 10/10/2010. Các kết quả so sánh giữa giá trị tính toán và giá trị thực đo được thể hiện trên các hình từ Hình 4.16 đến Hình 4.20, sai số đánh giá theo chỉ tiêu Nash-Sutcliffe thể hiện trên bảng 4.8. Bảng 4.8 : Đánh giá sai số theo chỉ tiêu Nash Trạm Đông Hà Thạch Hãn Hiền Lương Mực nước tại Cầu An Mô Lưu lượng tại cầu An Mô Chỉ tiêu Nash 91% 85% 58% 82% 69% Nhận xét Các kết quả mô phỏng bằng mô hình tương đối bám sát với thực đo, cả về hình dạng đường quá trình và giá trị, đánh giá theo chỉ tiêu Nash trung bình đ ạt 77%, đạt loại khá, do vậy mạng thủy lực 1D với bộ thông số trên đây có đủ độ tin cậy để ứng dụng cho tính toán cùng với các mô đun khác trong phần tiếp theo. 126 Hình 4.16 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Đông Hà Hình 4.17 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Thạch Hãn 127 Hình 4.18 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại trạm Hiền Lương Hình 4.19 Quá trình mực nước tính toán và thực đo tại cầu An Mô 128 Hình 4.20 Quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại cầu An Mô 4.1.2 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình vận chuyển bùn cát Sau khi hiệu chỉnh và kiểm định với mô hình thủy lực, tiếp tục thiết lập mạng lưới sông mô phỏng chế độ vận chuyển bùn cát và sự bồi xói trong sông. Để đáp ứng yêu cầu của nghiên cứu và dựa trên tình hình thực tế bồi xói của hệ thống sông Thạch Hãn đã thu gọn mạng lưới tính toán bùn cát lại bao gồm các sông: - Sông Thạch Hãn: từ cầu Dakrong đến trạm Cửa Việt. - Sông Cánh Hòm: từ ngã ba sông Cánh Hòm-sông Bến Hải đến ngã ba giao với sông Thạch Hãn. - Sông Vĩnh Đình: từ ngã ba sông Vĩnh Đình-sông Ô Giang đến ngã ba giao với sông Thạch Hãn. - Sông Cam Lộ: từ trạm Cam Tuyền đến ngã ba giao với sông Thạch Hãn. Mục đích của hiệu chỉnh mô hình là sử dụng phương pháp thử sai tìm ra bộ thông số mô hình phù hợp nếu như trong thủy lực các thông số đó là hệ số nhám, sự ảnh hưởng của gió.v.v. thì trong mô phỏng bùn cát các thông số cần tìm là tỉ lệ giữa bùn cát di đáy và bùn cát lơ lửng, độ dày của lớp hoạt động, mức độ bồi xói tại các mặt cắt, các đoạn sông .v.v. chúng ta hiệu chỉnh các thông số trên để điều chỉnh kết quả mô phỏng tiến đến các giá trị thực đo. Việc so sánh mức độ sai số trong tính toán bùn cát cũng như độ hữu hiệu của các hàm bùn cát là rất khác so với trong thủy lực. Do đó, trong báo cáo này sử dụng phương pháp trực quan, dựa trên mối tương quan giữa các hàm bùn cát và giữa các giá trị bùn 129 cát tính toán – thực đo để so sánh. Hình 4.21 Sơ đồ mạng lưới sông mô phỏng tính toán bùn cát trong mô hình Mike 11 Bảng 4.9 Danh sách các biên được dùng trong mô hình TT Tên/Vị trí Sông Số liệu Mục đích 1 Cầu Đakrong Thạch Hãn Q,Qs Biên trên 2 Cam Tuyền Cam Lộ Q,Qs Biên trên 3 (Ngã ba sông Bến Hải-Cánh Hòm) Cánh Hòm H,Qs Biên dưới 4 (Ngã ba sông Ô Giang-Vĩnh Đình) Vĩnh Đình H,Qs Biên dưới 5 Trạm Cửa Việt Thạch Hãn H,Qs Biên dưới 6 Cầu An Mô Thạch Hãn H,Qs Hiệu chỉnh, kiểm nghiệm Ngoài ra trong báo cáo này còn sử dụng thêm các chỉ tiêu: RMSE và RRMSE để so sánh và đánh giá các hàm vận chuyển bùn cát cũng như m ức độ hữu hiệu của mô hình Mike 11 bùn cát. Các chỉ tiêu này dựa trên độ lệch giữa giá trị thực đo và tính toán nên giá trị của 130 chúng càng nhỏ thì tính chính xác càng cao. Trong mô đun bùn cát không kết dính của mình, MIKE 11 đưa ra một loạt các hàm vận chuyển bùn cát bao gồm hàm vận chuyển tổng cộng; các hàm tải cát di đáy và các hàm tải cát lơ lửng. Để tiến hành hiệu chỉnh và kiểm định mô đun bùn cát, đầu tiên chúng tôi phải lựa chọn hàm phù hợp nhất để mô phỏng chế độ vận chuyển bùn cát trong khu vực dự án. Chúng tôi đ ã s ử dụng 5 hàm gồm: 3 Hàm tải tổng cộng của Engelund Hansen, Ackers-White và hàm của Smart - Jaeggi; 1 hàm tải di đáy của Mayer Peter – Muler và 1 hàm tải lơ lửng của Vanjin để tính toán. Sau đó dựa trên việc so sánh đường quan hệ lưu lượng nước-lưu lượng bùn cát (Q-Qs) cũng như độ lệch của giá trị lưu lượng bùn cát tính toán được và giá trị lưu lượng bùn cát thực đo tại Cầu An Mô, chúng tôi để tìm ra hàm mô phỏng tốt nhất khu vực dự án. a) Hiệu chỉnh Quá trình hiệu chỉnh được thực hiện với trận lũ từ ngày 9/IX/2010-15/IX/2010, so sánh các kết quả mô phỏng với thực đo được trình bày trong bảng 4.10, và từ đó nhận thấy hàm tải bùn cát tổng cộng của Engelund – Hansen cho kết quả phù hợp nhất với lưu lượng bùn cát thực đo tại cầu An Mô (hình 4.22), và do vậy nó đã đư ợc lựa chọn cùng với các thông số bùn cát khác để kiểm định và tính toán trong các bước tiếp theo. Bảng 4.10 Kết quả tính toán mức độ sai số trong quá trình hiệu chỉnh 9/IX/2010 -15/IX/2010 Hàm vận chuyển RMSE RRMSE Acker và White 0.0027 3.00 Smart và Jaeggi 0.0016 1.88 Engelund và Hansen 0.0015 1.75 Mayer Peter và Muler +Vanjin 0.0023 2.57 131 Hình 4.22: Đồ thị dạng logarit biểu diễn đường quan hệ lưu lượng nước-lưu lượng bùn cát tại vị trí cầu An Mô (9/IX/2010 -15/IX/2010) b) Kiểm định Sau khi đã tìm ra b ộ thông số bùn cát bước đầu phù hợp trong phần hiệu chỉnh, tiếp tục dùng chuỗi số liệu thực đo từ ngày 5/X/2010 đến ngày 10/X/2010 để tiến hành kiểm định. Kết quả tính toán mức độ sai số theo hai chỉ tiêu RMSE và RRMSE được thống kê trong bảng 4.11 cho thấy bộ thông số và hàm tải bùn cát tổng cộng đã hi ệu chỉnh có đủ độ tin cậy (hình 4.23) để sự dụng trong mô phỏng tiếp theo. Bảng 4.11 Kết quả tính toán mức độ sai số theo hai chỉ tiêu RMSE và RRMSE Hàm vận chuyển Bộ số liệu 5/X/2010 -10/X/2010 RMSE RRMSE Acker và White 0.027 0.424 Smart và Jaeggi 0.052 0.043 Engelund và Hansen 0.021 0.329 Mayer Peter và Muler +Vanjin 0.053 0.816 132 Hình 4.23 Đồ thị dạng logarit biểu diễn đường quan hệ lưu lượng nước-lưu lượng bùn cát tại vị trí cầu An Mô (5/X/2010 -10/X/2010) Nhận xét Trong dự án này đã s ử dụng 4 loại hàm để mô phỏng và tính toán diễn biến bồi xói lòng của đoạn sông thuộc khu vực dự án. Trong đó có ba loại hàm là tính cho tải lượng bùn cát tổng cộng (hàm Ackers và White, hàm Smart và Jaeggi, hàm Engelund và Hansen) và một sự kết hợp giữa hàm tính cho bùn cát di đáy của Mayer Peter – Muler với hàm tính cho bùn cát lơ lửng của Vanjin. Với thực tế do không đo đạc được lưu lượng bùn cát di đáy nên trong dự án này đã sử dụng hệ số tương quan giữa bùn cát di đáy và bùn cát lơ lửng để tính toán lưu lượng bùn cát di đáy. Đối với mỗi một con sông thuộc các vùng khác nhau thì hệ số này là khác nhau, trong dựa án này đã lấy lưu lượng bùn cát di đáy (Qs đáy) = 15% lưu lượng bùn cát lơ lửng (Qs lơ lửng). Hệ số này được lấy dựa trên cơ sở kinh nghiệm của các nhà thủy văn, thủy lực học nghiên cứu ở Việt Nam và cũng được kiểm chứng trong dự án với kết quả tương đối phù hợp. Dựa trên kết quả hiệu chỉnh và kiểm định bùn cát của Mike 11 tại vị trí cầu An Mô, chúng ta có thể rút ra một số nhận xét như sau : − Nhìn chung mô hình đã mô ph ỏng tương đối chính xác xu hướng diễn biến cũng như là lưu lượng của bùn cát được đoạn sông chuyển tải. Đường quan hệ Q-Qs tính toán khá sát với đường quan hệ Q-Qs thực đo, đặc biệt là trong trường hợp sử dụng hàm tổng cộng của Engelund và Hansen mô phỏng tính toán cho mùa lũ. Chúng ta có thể thấy công thức này cho kết quả khá hợp lý, không có sự phân tán quá lớn của bùn cát giữa tính 133 toán và thực đo. − Tuy nhiên trong trường hợp lũ thấp thì kết quả mô phỏng còn hạn chế ở mặt lưu lượng. Nhưng điều này là hòan toàn có thể giải thích được vì khi đó lưu lượng dòng chảy đến nhỏ (Qmax khoảng 200m³/s), vận tốc dòng chảy cũng nh ỏ nên tải lượng bùn cát được vận chuyển cũng rất nhỏ. Hơn nữa, nhìn vào tương quan và xu thế của các đường quan hệ chúng ta có thể thấy sự tương đồng về xu thế và có sự tập trung nồng độ bùn cát khá rõ nét giữa các hàm tính toán và giá trị thực đo. − Mặt khác dựa trên cơ sở kết quả tính toán theo hai chỉ tiêu về độ lệch trung bình và độ lệch chuẩn cũng cho phép đi đến kết luận rằng mô hình Mike 11 đã mô ph ỏng khá tốt quá trình vận chuyển bùn cát trong khu vực dự án, và đây là cơ sở để tiến hành các bước tiếp theo: xây dựng các kịch bản và đưa ra những dự báo về diễn biến bồi xói trong tương lai. 4.5 ÁP DỤNG MÔ HÌNH 1D ĐỂ DỰ TÍNH XÓI LỞ VÀ BỒI LẮNG ĐẾN 2020 4.5.1. Xây dựng biên tính toán - Biên lưu lượng: đối với với các bài toán dự báo diễn biến lòng dẫn sử dụng mô hình mô phỏng thủy động lực với khoảng thời gian dự báo từ 10 đến 100 năm (không xét đến sự thay đổi của các nhân tố ảnh hưởng) thì có một số cách thường được sử dụng để tạo biên lưu lượng đầu vào tại các biên trên của mô hình: + Sử dụng chuỗi lưu lượng của một năm đại biểu có lưu lượng trung bình trong thời gian nhiều năm để đưa vào mô phỏng dự báo + Sử dụng chuỗi lưu lượng của 10 hay 100 năm đ ã x ảy ra trong lịch sử để mô phỏng cho tương lai + Sử dụng lưu lượng thiết kế (lưu lượng tạo lòng, lưu lượng hữu hiệu, lưu lượng ngang bãi, v.v.) để mô phỏng diễn biến lòng dẫn trong tương lai + Sử dụng năm có số liệu đo đạc gần nhất làm đại diện và lặp lại 10 hay 100 năm để mô phỏng. Trong dự án này, đối với dự báo xu thế bồi xói bằng mô hình MIKE 11 phương án cuối cùng đã được sử dụng. Chuỗi lưu lượng ngày trong mùa lũ của năm 2009 là năm có tài liệu đo đạc đồng bộ trên toàn lưu vực và c ó đỉnh lũ tháng 11 tương đ ối lớn, là điều kiện bất lợi cho các hiện tượng xói lở do vậy đã được lựa chọn làm năm đại biểu để tính toán và dự tính các quá trình diễn biến lòng sông. Tuy nhiên để rút ngắn thời gian mô phỏng và không ảnh hưởng đến kết quả tính toán, chỉ cần dùng lưu lượng 4 tháng mùa lũ để mô phỏng vì dòng chảy các tháng mùa kiệt gần như không ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển bùn cát và diễn biến lòng dẫn. Hình 4.24 minh họa biên lưu lượng đầu vào tại 134 Cam Tuyền được tính toán từ mô hình thủy văn cho mùa lũ 2009. 1600 1400 1200 1000 Lưu lư 800 600 400 200 8/ 1/ 20 09 8/ 15 /2 00 9 8/ 29 /2 00 9 9/ 12 /2 00 9 9/ 26 /2 00 9 10 /1 0/ 20 09 10 /2 4/ 20 09 11 /7 /2 00 9 11 /2 1/ 20 09 12 /5 /2 00 9 12 /1 9/ 20 09 0 Thời gian Hình 4.24. Biên lưu lượng tại cầu Cam Tuyền (Sông Hiếu) trong 1 mùa lũ 2009 - Biên mực nước: Giá trị mực nước thực đo tại trạm Cửa Việt từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2009 được sử dụng (hình 4.25). 2.5 M ực nước (m) 2 H cửa việt 1.5 1 Cua Viet 0.5 0 -0.5 7/6/2009 0:00 10/14/2009 0:00 1/22/2010 0:00 Thời gian(giờ) Hình 4.25. Biên mực nước tại Cửa Việt trong 1 mùa lũ năm 2009 - Biên bùn cát là các quan hệ Q-Qs đã xây dựng từ số liệu thực đo vào hai đợt tháng IX và tháng X năm 2010. 4.5.2. Kết quả tính toán Với các điều kiện biên nêu trên, mô hình 1 chiều đã được sử dụng trong dự án để mô phỏng với chuỗi thời gian từ 2010 đến 2020. Các đầu ra của mô hình có thể cung cấp 135 diễn biến theo thời gian trong khoảng từ 2010-2020 của mực nước, lưu lượng, lưu lượng bùn cát tại bất kỳ vị trí nào trong hệ thống (từ Đakrông đến Cửa Việt và Cam Tuyền đến Gia Độ) cũng như sự thay đổi của từng mặt cắt tính toán. Các số liệu chi tiết trình bày trong phụ lục 3. Từ các kết quả chi tiết đã tiến hành tính toán tổng hợp và đánh giá cân bằng bùn cát tổng cộng trong cả giai đoạn từ 2010-2020 và trình bày trong bảng 4.12. Bảng 4.12. Cân bằng bùn cát và đánh giá xu hướng bồi xói trên từng đoạn sông giai đoạn 2010-2020 Phân đoạn đoạn sông Tổng lượng bùn cát đi vào (tấn) Tổng lượng bùn cát đi ra (tấn) Cân bằng vào – ra (tấn) Nhận xét Cầu Đakrong-Phú Thành 11051 4736 6315 Bồi Phú Thành-Hải Quy 4736 19464 -14728 Xói Hải Quy-Thượng lưu đập Trấm 19464 9632 9832 Bồi Hạ lưu đập Trấm-Cầu Thạch Hãn 8639 2302 6337 Bồi Cầu Thạch Hãn-Cầu An Mô 2302 7081 -4778 Xói Cầu An Mô-Ngã ba Vĩnh Phước 7081 24261 -17180 Xói Ngã ba Vĩnh PhướcNgã ba Gia Độ 24261 22988 1273 Bồi Sau Cam Tuyền đến Cầu Đông Hà 1266 1448 -182 Xói Cầu Đông Hà đến Ngã ba Gia Độ 1448 3106 -1658 Xói 4.5.3. Nhận định và đánh giá Dựa trên phân tích kết quả tính toán, có thể nhận thấy xu hướng diễn biến của các đoạn sông như sau: - Đoạn Dakrong – Đập Trấm: với tổng lượng bùn cát đi vào lớn hơn tổng lượng bùn cát đi ra khỏi đoạn này, nhưng sự chênh lệch là không lớn, do đó có thể kết luận rằng xu hướng chung của lòng sông khu vực này là bồi lắng nhẹ. Điều này có thể được giải thích thông qua việc phân tích địa hình của đoạn này như sau: đây là khu vực có địa hình chủ yếu là đồi núi, lớp đáy chủ yếu là đá sỏi, và hai bên bờ sông có độ cứng cao. Hơn 136 nữa ở một số đoạn cong như đoạn Phú Thành được kè bằng đá nên ít có hiện tựơng xói lở xảy ra. - Đoạn sau đập Trấm – ngã ba Gia Độ: tổng lượng bùn cát đến nhỏ hơn rất nhiều so với tổng lượng bùn cát đi khỏi đoạn sông này. Điều này chứng tỏ tại đây đã có sự mất cân bằng khá lớn giữa sự bồi và xói lòng sông. Và xu hư ớng chủ đạo trong đoạn này là xói lở. Đi sâu phân tích tổng lượng vào và ra của từng đoạn thành phần điển hình (các đoạn cong dễ xảy ra hiện tượng bồi xói) có thể thấy rằng: - Đoạn từ cầu Thạch Hãn đến cầu An Mô: xu hướng chủ đạo của đoạn này là xói lở. dựa vào bản đồ hiện trạng bồi xói có thể giải thích điều này như sau: hầu hết bên bờ phải(bờ bị xói trước kia) đã được bê tông hóa và đang có xu hướng được bồi tụ do đó chỉ có thể giải thích rằng sự xói lở trong đoạn này đã đư ợc chuyển sang bên bờ đối diện. Mặc dù mức độ xói ở đây là chưa thật sự lớn (tính đến năm 2020 tổng lượng xói ở đoạn này là vào khoảng 4778 tấn) nhưng đây sẽ là một sự cảnh báo cho các nhà quy hoạch công trình cũng như các nhà môi trư ờng trong việc kiến thiết các công trình bảo vệ hai bên bờ sông. - Đoạn từ cầu An Mô đến ngã ba Vĩnh Phư ớc: theo như tính toán cân bằng tổng lượng bùn cát cho đoạn này thì có thể thấy đây là đoạn có sự bất ổn định lớn nhất. thực tế cho thấy đây là đoạn có độ cong lớn nhất của sông Thạch Hãn mặt khác hai bên bờ của nó là khu vực tập trung đông dân cư nhưng chưa hề được kiên cố hóa. Đây chính là những nguyên nhân chính gây xói lở nghiêm trọng khu vực này (tổng lượng xói trong 10 năm tính đến năm 2020 là vào khoảng 17180 tấn). - Xu hướng chủ đạo của sông Hiếu từ trạm Cam Tuyền đến ngã ba Gia Đ ộ tính đến năm 2020 là xói lở. Trong đó, đoạn từ Cam Tuyền đến Đông Hà có sự xói lở nhẹ tổng lượng xói lở trong 10năm chỉ là khoảng 182 tấn; trái với đoạn còn lại của sông Hiếu, trên đoạn này hiệntượng xói lở diễn ra mạnh mẽ và rõ nét hơn, c ụ thể: tổng lượng xói lở của bùn cát tại đoạn này là khoảng 1658 tấn. Như vậy có thể thấy rằng sông Thạch Hãn có diễn biến bồi xói phức tạp hơn sông Hiếu cả về phạm vi và tính chất. 137 Hình 4. 26. Thay đổi đường lạch sâu đoạn từ cầu Dakrông về đến Cửa Việt sau 10 năm. Hai đường phía trên là cao trình bờ phải và bờ trái. Hai đường phía dưới là hai đường lạch sâu năm đầu tiên và sau 10 năm mô phỏng. 138 4.6 ÁP DỤNG MÔ HÌNH 2D ĐỂ DỰ BÁO XÓI LỞ VÀ BỒI LẮNG CÁC KHU VỰC TRỌNG ĐIỂM 4.6.1. Cơ sở dự báo bồi xói các khu vực trọng điểm Để đáp ứng mục tiêu của dự án, chúng tôi tiến hành mô phỏng cho 2 đoạn sông hiện đang xảy ra tình trạng xói lở như đã nêu ở mục 4.3.1 bằng mô hình 2 chiều TREM. Hai đoạn sông này có độ dài tổng cộng là 13,2 km, trong đó đoạn 1 là 7,0 km (đoạn Đập Trấm đến cầu Thạch Hãn) và đoạn 2 là 6,0 km (đoạn từ cầu An Mô đến Đại Lộc B). Theo kinh nghiệm thực tế, đối với hai đoạn sông cần dự báo xói bồi chi tiết sử dụng mô hình 2 chiều thì thời gian mô phỏng chỉ nên thực hiện đối với một cơn bão và hoặc lớn nhất là đến 1 tháng. Do vậy trong phần này, chúng tôi sử dụng trận lũ thực đo đạc được vào tháng 10 năm 2010 để phân tích đánh giá trường lưu tốc và dựa vào đó để đưa ra xu thế bồi xói trong tương lai. Đồng thời diễn biến bồi xói lòng sẽ được mô phỏng sử dụng giá trị lưu lượng đại biểu để phân tích diễn biến bồi xói của hai đoạn sông này. 4.6.2. Xây dựng biên đầu vào a. Biên lưu lượng, mực nước và bùn cát Như được trình bày ở mục trên, mô hình MIKE 11 đã được sử dụng để mô phỏng, dự báo diễn biến lòng dẫn trong thời kỳ dài, đồng thời sử dụng của mô hình 1 chiều để trích ra quá trình mực nước, lưu lượng, bùn cát tại một số vị trí mặt cắt ngang nơi khống chế biên của mô hình 2 chiều. Cụ thể như sau: Đối với đoạn 1: Biên trên là quá trình lưu lượng nước, lưu lượng bùn cát tại hạ lưu đập Trấm, biên dưới là quá trình mực nước tại cầu Thạc Hãn. Đối với đoạn 2: Biên trên là quá trình lưu lượng nước, lưu lượng bùn cát tại cầu An Mô, và biên dưới là quá trình mực nước tại thôn Đại Lộc B. Lưu lượng bùn cát được thể hiện qua quan hệ tương quan giữa lưu lượng nước và lưu lượng bùn cát và được chuyển đổi đơn vị như sau: Q s=bQa Trong đó: Qs là lưu lượng bùn cát tổng cộng (tấn/ngày); Q là lưu lượng nước (m3/s); a,b là hệ số tương quan. Kết quả trích biên lưu lượng, mực nước và bùn cát tương ứng cho hai đoạn tính toán được thể hiện ở các hình 4.28 và 4.29. 139 Hình 4.28. Đường quá trình lưu lượng, mực nước lấy từ MIKE 11 làm biên cho TREM tương ứng với hai miền tính (a) Sau đập Trấm (b) Cầu An Mô Hình 4.29. Quan hệ Q~Qs tại vị trí sau đập Trấm và cầu An Mô 140 b. Xác định lưu lượng đại biểu Trong mô phỏng và dự báo diễn biến lòng dẫn sử dụng các mô hình 2 và 3 chiều dòng không ổn định thì việc xác định giá trị lưu lượng đại diện để mô phỏng là một việc quan trọng. Thời gian tính toán dài không cho phép mô phỏng được các chuỗi lưu lượng thực như đối với mô hình 1 chiều. Xác định được giá trị lưu lượng đại biểu thể hiện được quá trình bồi xói của lòng sông dư ới tác dụng của yếu tố động lực được các nhà nghiên cứu quan tâm. Đặc biệt trong thiết kế kênh, công trình chỉnh trị, người ta thường sử dụng một giá trị Q gọi là lưu lượng tạo lòng (channel forming discharge). Khái niệm lưu lượng tạo lòng có thể hiểu là, ứng với các đặc trưng hình học của một đoạn sông sẽ tồn tại một giá trị lưu lượng sao cho nếu trong một khoảng thời gian đủ dài sẽ tạo nên chiều rộng, độ sâu, và độ dốc của đoạn sông đó tương đương như chúng được tạo ra bởi chuỗi dòng chảy tự nhiên. Hình 4.30. Phân chia lưu vực gia nhập trên hệ thống sông tỉnh Quảng Trị 141 Để xác định giá trị này, ít nhất có ba hướng tiếp cận để xác định thông qua tính toán: lưu lượng hiệu quả (effective discharge), lưu lượng ngang bãi (bankfull discharge) và lưu lượng hoàn kỳ (return interval discharge). Ưu nhược điểm của mỗi phương pháp đã đư ợc Douglas Shields và cộng sự (2003) chỉ ra. Đối với Việt Nam, phương pháp Makavep thường được sử dụng trong tính toán lưu lượng tạo lòng. Tuy nhiên nh ư ợc điểm cửa phương pháp này là cần có số liệu thực đo, khó áp dụng đối với các đoạn sông không có trạm đo dòng chảy, mực nước và bùn cát. Trong trường hợp thiếu số liệu thực đo này, phương pháp tính lưu lượng hoàn kỳ có thể được sử dụng. Tuy nhiên cũng c ần nhận thấy rằng giá trị hoàn kỳ chỉ là giá trị ước lượng thô của lưu lượng tạo lòng. Đối với đoạn sông từ đập Trấm đến Đại Áng 2 (trước nhập lưu sông Vĩnh Phước) không có trạm đo đạc nên đề tài sử dụng phương pháp tính lưu lượng hoàn kỳ để xác định lưu lượng dùng trong mô phỏng tính toán diễn biến lòng dẫn. Thông thường, lưu lượng hoàn kỳ với chu kỳ lập lại 2 năm (P = 50%) được giả thiết là lưu lượng tạo lòng (Hey 1994; Ministry of Natural Resources 1994; Riley 1998). Nhìn chung, lưu lượng tạo lòng sẽ tương ứng với lưu lượng ứng với hồi kỳ 1 đến 2.5 năm (P=40 đến 100 %) (Leopold et al. 1964; Andrews 1980), mặc dù các nghiên cứu khác đã ứng dụng các giá trị ngoài khoảng này. Dự án đã tính toán lưu lượng ứng với các tần xuất khác nhau từ mưa thiết kế cho các lưu vực con trên toàn bộ Quảng Trị sử dụng số liệu từ Dự án world Bank pha 4 (xem hình dư ới). Tương ứng với tần suất 50 %, lưu lượng tại cửa ra lưu vực TH1 (cầu DaKrong) là 1125 (m 3/s), tại nhập lưu khu giữa TH5 (Đập Trấm) là 785 (m3/s). Nếu tính tổng cộng thì lưu lư ợng 50% tại đập Trấm là 1910 (m3/s). Tuy nhiên, chúng tôi sử dụng giá trị nhỏ hơn là 1750 (m2/s) để phù hợp với khỏang hồi kỳ nằm giữa từ 1 đến 2.5 năm (1.75 năm). 4.6.3. Kết quả tính toán trường dòng chảy 2 chiều Với số liệu biên lưu lượng, mực nước và số liệu địa hình được xử lí như trên, tiến hành mô phỏng 5 ngày, bước thời gian tính là 0.1 giây thì thời gian mô phỏng trên máy tính là 72 giờ. Kết quả tính mô phỏng bao gồm trường tốc độ tại các thời điểm khác nhau, phân bố lưu tốc hướng ngang tại một số mặt cắt đặc trưng trên đoan 1 và đoạn 2 được thể hiện trên các hình từ 4.31 đến 4.43. 142 Hình 4.31. Kết quả tính toán trường tốc độ lớn nhất trận lũ tháng 10/2010 khu vực 1 ứng với cấp lưu lượng 934 m /s 3 Mặt cắt 155 Mặt cắt 135 Như Lệ Tân Xuân Hình 4.32. Sơ họa vị trí mặt cắt trích số liệu vận tốc 143 Hình 4.32. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại khu vực sông cong Tân Xuân Mặt cắt 79 (Đỉnh cong khu vực Như Lệ) 2.5 V V ận tốc (m/s) 2 1.5 1 0.5 0 0 50 100 150 200 Khoảng cách từ tả sang hữu (m) 250 300 350 Hình 4.33. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại khu vực sông cong Như Lệ 144 Mặt cắt 135 2.5 V V ận tốc (m/s) 2 1.5 1 0.5 0 0 50 100 150 200 250 300 350 Khoảng cách từ tả sang hữu (m) Hình 4.34. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại mặt cắt 135 Mặt cắt 155 2.5 V V ận tốc (m/s) 2 1.5 1 0.5 0 0 50 100 150 200 250 300 Khoảng cách từ tả sang hữu (m) Hình 4.35. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại mặt cắt 155 145 350 400 Hình 4.36. Phân bố tốc độ dòng chảy dọc bờ hữu, giữa dòng, bờ tả đoạn 1 a) Đối với đoạn 1 Mô phỏng trường vận tốc trong khoảng thời gian một trận lũ năm 2010 cho thây trường vận tốc lớn nhất đạt được trước thời gian xuất hiện đỉnh lũ. Giá trị vận tốc cực đại trên toàn miền là khoảng 1,3 m/s, đạt được tại đỉnh cong Như Lệ (hình 4.31). Tốc độ dòng chảy tại khu vực đỉnh cong thuộc Tân Xuân phía bờ tả (đỉnh cong) lớn nhất chỉ đạt 1m/s. Tại khu vực Như Lệ, nơi đỉnh cong ở phía bờ hữu, tốc độ dòng chảy phía giáp bờ của đỉnh cong phổ biến từ cũng khoảng 1.3 m/s, là giá trị lớn nhất của toàn đoạn . Đối với khu vực đỉnh cong cách cầu Thạch Hãn 1km và khu vực đỉnh cong hạ lưu cầu với trục động lực nằm giữa sông do vậy tốc độ và hướng dòng chảy khá thuận tạo xu thế sông tương đối ổn định ở khu vực này. Như vậy bước đầu phân tích trường vận tốc cho thấy nguyên nhân gây ra tình trạng xói lở tại khu vực bãi bồi hạ lưu đập Trấm là do phân bố trường tốc độ có xu thế hướng thẳng vào vùng bãi này. Đồng thời tại các khu vực Tân Xuân, Như Lệ, tốc độ dòng chảy có giá trị lớn ở bên bờ lõm và nhỏ bên bờ lồi. Tuy nhiên kết quả tính toán cho thấy vận tốc không lớn và do điều kiện địa chất ổn định hai bờ nên không có hiện tượng xói lở nghiêm trọng xảy ra trong tương lai. b) Đối với đoạn 2 Miền tính giới hạn trong đoạn sông từ thôn Bích La Thượng xã Triệu Long cách cầu An Mô khoảng 500 m về phía hạ lưu đến thôn Đại Lộc B xã Triệu Thuận. Kết quả tính toán thủy động lực hai chiều cho trận lũ tháng 10 năm 2010 cho th ấy với ba đỉnh cong trong miền tính toán thì trư ờng tốc độ có giá trị rất lớn. Đối với đoạn cong xói lở trọng 146 điểm Trà Liên Đông, vận tốc lớn nhất mặt cắt lớn dần từ đầu đoạn (1,7 m/s), lớn nhất tại đỉnh cong (2.25 m/s) và giảm dần về 1,8 m/s tại cuối đoạn cong. Tại đoạn cong này (từ mặt cắt 74 đến 145 trên các hình 4.38 đ ến 4.43), phân bố tốc độ theo phương ngang có xu thế thiên lớn về phía bờ hữu (đỉnh cong), tốc độ lớn nhất tại khu vực này lên tới 2.25m/s và áp sát vào bờ hữu tại đỉnh cong. Hiện tại, khu vực này đang bắt đầu xây dựng kè lát mái. Phân bố lưu tốc theo hướng ngang từ mặt cắt 115 đến 145 có xu thế bất lợi (vận tốc hướng ngang lớn, có hướng thốc thẳng vào bờ lõm). Trong tương lai, đoạn này sẽ tiếp tục xói nếu không có sự xuất hiện của kè. Đồng thời đoạn có nguy xói khá lớn, nên khi xây dựng và thiết kế kè cần chú ý về quy mô công trình. Hình 4.37. Kết quả tính toán trường tốc độ lớn nhất trận lũ tháng 10/2010, Khu vực 2, ứng với cấp lưu lượng 1276.6 m /s 3 Thông qua đánh giá trường vận tốc hai chiều của hai đoạn 1 và 2 cho thấy đoạn 2 từ cầu An Mô về đến thôn Đại Lộc B xã Triệu Thuận cho thấy lưu tốc tại toàn đoạn cong rất lớn, nguy cơ gây xói lở trong tương lai là rất cao. Còn đoạn 1 thì vận tốc không lớn và có cấu trúc hai bờ vững chắc nên hiện tượng xói bờ sẽ không nhiều và nguy hiểm trong 147 tương lai. Từ những nhận định trên, chúng tôi đi vào đánh giá diễn biến lòng dẫn sử dụng mô hình biến đổi lòng dẫn hai chiều TREM cho đoạn 2. Mặt cắt 74 (Khu vực đầu đoạn cong thuộc xã Tiền Kiên) 2.5 Vận tốc V ận tốc (m/s) 2 1.5 1 0.5 0 0 50 100 150 200 250 300 Khoảng cách từ tả sang hữu (m) Hình 4.38. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại khu vực đầu khúc cong Trà Liên Đông Mặt cắt 112 (Khu vực gần đỉnh cong gần xóm Cồn) 2.5 Vận tốc V ận tốc (m/s) 2 1.5 1 0.5 0 0 50 100 150 200 250 300 Khoảng cách từ tả sang hữu (m) Hình 4.39. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại mặt cắt 112 148 350 Mặt cắt 115 (Đỉnh cong Trà Liên Đông) 2.5 Vận tốc V ận tốc (m/s) 2 1.5 1 0.5 0 0 50 100 150 200 250 300 350 Khoảng cách từ tả sang hữu (m) Hình 4.40. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại mặt cắt 115 (đỉnh cong) Mặt cắt 133 (Khu vực xói mạnh nhất Trà Liên Đông) 2.5 Vận tốc V ận tốc (m/s) 2 1.5 1 0.5 0 0 50 100 150 200 250 Khoảng cách từ tả sang hữu (m) 300 350 400 450 Hình 4.41. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại khu vực xói trọng điểm-Trà Liên Đông 149 Mặt cắt 145 (Khu vực Đại Ang 2) 2.5 Vận tốc 2 V ận tốc (m/s) 1.5 1 0.5 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Khoảng cách từ tả sang hữu (m) Hình 4.42. Phân bố tốc độ theo phương ngang tại sau đoạn xói lở trọng điểm Hình 4.43. Phân bố tốc độ dòng chảy dọc bờ hữu, giữa dòng, bờ tả, Đoạn 2 150 450 Hình 4.44. Kết quả dự báo diễn biến lòng sông sau 6 giờ ứng với lưu lượng tạo lòng 3 1750m /s 151 Đỉnh cong Sau đỉnh cong Trước đỉnh cong Hình 4.45. Diễn biến bồi xói tại mặt cắt 116 – tại đỉnh cong 152 Hình 4.46. Diễn biến bồi xói tại mặt cắt 129 – sau đỉnh cong 4.7 NHẬN XÉT CHUNG Qua các phân tích và mô phỏng có thể rút ra một số nhận xét chung cho toàn lưu vực như sau : - Trong giai đoạn 2010-2020, với các điều kiện về thời tiết và khí hậu tương tự năm 2009, diễn biến lòng dẫn hệ thống sông Thạch Hãn có xu thế chung là bồi nhẹ ở khu vực từ cầu Đakrông đến đập Trấm, phần hạ lưu chủ yếu là tình trạng xói và sạt lở, trong đó khả năng xói trên dòng chính t ừ đập Trấm về Gia Độ lớn hơn và có mức độ nghiêm trọng hơn đoạn sông Hiếu từ Cam Tuyền về Gia Độ. Đoạn sông gần cửa sẽ tương đối ổn định do tác động của một số công trình bảo vệ bờ và cảng Cửa Việt, tuy nhiên cần chú ý đến khu vực ngay hạ lưu ngã ba Gia Độ có khả năng xói cục bộ. - Trên đoạn sông hạ lưu đập Trấm đến Gia Độ, có 2 đoạn cong lớn, một đoạn cong đã được gia cố bờ lõm và một đoạn đang có dự án xây dựng kè. Tuy nhiên, xét trên thời đoạn lớn (trung bình 10 năm tính toán) cho th ấy cả hai đoạn cong này đều sẽ thiếu hụt bùn cát, do vậy có tiềm năng xói cao. Do đó, khi xây dựng các công trình kè lát mái kết hợp kè mỏ hàn ngầm (như đã th ực hiện ở đoạn cong Bích Khê) cũng c ần thêm các công trình phụ trợ bảo vệ hoặc cảnh báo cho các khu vực dân cư đối diện và khu vực cuối đoạn cong, nơi trước đây hiện tượng bồi tụ đang là phổ biến. Điều này có thể được minh họa bằng hiện trạng ở đoạn cong 153 thứ nhất, sau khi xây dựng công trình kè bờ lõm, bùn cát đã b ồi đắp ở đây và nhưng có xu hướng xói nhẹ phía bờ trái và ở cuối đỉnh cong. - Qua đánh giá xu thế, đoạn cong Trà Liên Đông trong thời gian tới (nếu không có công trình bảo vệ bờ) có mức độ xói cao hơn đoạn cong Bích Khê. Vì thế xu thế xói ở Trà Liên Tây và khu vực hạ lưu (thôn Đại Lộc, Lập Thạch, Xuân An) sẽ diễn biến vói tốc độ và cường độ lớn hơn sau khi xây dựng kè ở Trà Liên Đông. - Đối với đoạn nghiên cứu hạ lưu đập Trấm (Tân Mỹ, Hải Lệ), xu hướng xói tiếp tục phát triển ở thôn Hải Lệ đặc biệt các năm có lũ lớn và cần có các biện pháp công trình bảo vệ. Nguyên nhân của xói lở khu vực này chủ yếu do tác động cục bộ của dòng chảy phía sau đập Trấm, trong điều kiện bờ trái có nền đá gốc gây nên tác động như kè hướng dòng, hướng dòng chủ lưu sau đập Trấm thẳng vào thôn Tân Mỹ. Tuy nhiên, hiện nay trong khu vực hạ lưu đập đang có các công trình tu bổ và xây dựng tràn Nam Thạch Hãn, kết hợp kè + đường bờ trái từ đập về hạ lưu, do đó cần có các nghiên cứu chi tiết hơn cho đoạn sông phức tạp này. - Dựa trên tính toán cân bằng, kiến nghị nên dừng các hoạt động khai thác cát, sạn ở hạ lưu đập Trấm do các hoạt động này sẽ góp phần làm thay đổi cán cân bùn cát theo hướng bất lợi, đẩy mạnh các diễn biến xói lở ở các khu vực Trà Liên Đông và thượng, hạ lưu ngã ba Gia Độ. - Các kết quả mô phỏng và phân tích trên đây được tích hợp với các kết quả nghiên cứu trong chương 3 để xây dựng Bản đồ hiện trạng và nguy cơ bồi xói các dòng sông lưu vực sông Thạch Hãn, tỉnh Quảng Trị tỷ lệ 1:50.000. 154 Chương 5 CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU MỨC ĐỘ BỒI XÓI TRÊN CÁC SÔNG THUỘC HỆ THỐNG SÔNG THẠCH HÃN 5.1. QUAN ĐIỂM VÀ NỘI DUNG PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG CÁC DÒNG SÔNG Sông Thạch Hãn là hệ thống sông nhỏ trong số các hệ thống sông ở Việt Nam nhưng lại có tầm quan trọng đặc biệt đối với tỉnh Quảng Trị, diện tích lưu vực chiếm 56% tổng diện tích toàn tỉnh, là nguồn cấp nước cho các khu tập trung dân cư, cho thành phố Đông Hà, thị xã Quảng Trị, cũng là đầu mối giao thương với các tỉnh khác và quốc tế qua cảng Cửa Việt. Các hoạt động dân sinh kinh tế diễn ra trên lưu vực hết sức sôi động, trước đây chủ yếu tập trung ở khu vực hạ du nhưng cho đến nay do mạng lưới giao thông và hệ thống hạ tầng cơ sở đã đư ợc nâng cấp nên ngày càng có nhiều các công trình, các hoạt động trên vùng thượng du. Vì vậy, quan điểm bảo vệ và phát triển lưu vực là quan điểm tổng hợp và phát triển bền vững, các giải pháp đạt được phải có tính đa mục tiêu: có tính đến lợi ích bền vững của các thành phần kinh tế và lĩnh vực có liên quan và ít ảnh hưởng đến các công trình hiện có. Cụ thể, theo quan điểm phát triển bền vững có các cách tiếp cận như sau: - Coi đây là bài toán quy hoạch chỉnh trị sông. - Giải pháp đạt được phải có tính đa mục tiêu, có tính đến lợi ích bền vững của các thành phần kinh tế và lĩnh vực có liên quan, đảm bảo sử dụng hợp lý tài nguyên nước và tài nguyên lưu vực theo quy hoạch. - Giải pháp đề xuất phải có cơ sở khoa học vững chắc, thích ứng được những điều kiện thời tiết thông thường và cực đoan, không ảnh hưởng tới hành lang thoát lũ đặc biệt xét tới các hiệu ứng biến đổi khí hậu. - Giải pháp đề xuất phải đảm bảo không hoặc ít ảnh hưởng đến các công trình thủy lợi hiện có, không làm thiệt hại đến đời sống của người dân. - Giải pháp chống bồi tụ, xói lở là riêng biệt, thích nghi với điều kiện cụ thể của từng khu vực trên lưu vực. 5.2. CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU MỨC ĐỘ BỒI LẮNG VÀ XÓI LỞ Xói lở và bồi tụ bề mặt lưu vực cũng như lòng dẫn sông ngòi là thiên tai nguy hiểm. Nó không chỉ gây thiệt hại về sinh mạng, tiền của, đất đai, tài sản mà còn tác động mạnh 155 đến môi trường sinh thái, ảnh hưởng đến dân sinh - kinh tế, đe dọa sự phát triển bền vững trên toàn lưu vực. Để tiến hành phòng chống có hiệu quả loại hình thiên tai này cần tiến hành đồng bộ và toàn diện các giải pháp, cả trực tiếp và gián tiếp, cả giải pháp công trình và phi công trình, phù hợp với các điều kiện của khu vực nghiên cứu. 5.2.1. Giải pháp phi công trình Cần coi trọng giải pháp phi công trình, tr ư ớc hết là tuyên truyền giáo dục, nâng cao nhận thức cho người dân về các loại hình thiên tai nói chung c ũngnhư các nguyên nhân cơ bản trong đó có cả tác nhân con người để họ có ý thức được việc thực hiện tốt các luật: Luật bảo vệ môi trường, luật bảo vệ và phát triển rừng, luật tài nguyên nước... Hiện trạng xói mòn bề mặt lưu vực cũng như bồi xói lòng dẫn cần được chú ý tích hợp trong tổ chức lãnh thổ và quy hoạch phát triển vùng, xác định các giải pháp, phương án ứng xử thích hợp. Cần sớm xác lập phương án bảo vệ đê, kè cùng với thực hiện quy hoạch chỉnh trị sông trên cơ sở xác định được nguyên nhân và cơ chế xói lở. Bên cạnh đó cần tăng cường c ơ sở pháp lý, quy hoạch lưu vực, quy hoạch và phòng chống thiên tai, đánh giá tác động môi trường của các dự án trọng điểm trong đó chú trọng đến khả năng ảnh hưởng đến hiện trạng bồi xói cả trên lưu vực và lòng dẫn. Mặt khác cần xây dựng hoàn thiện hệ thống quan trắc giám sát định kỳ hiện tượng xói lở - bồi tụ để thông báo kịp thời đến người dân, thông qua hệ thống thông tin địa lý kiểm soát kết mạng giữa các cơ quan quản lý, cơ quan nghiên cứu và cộng đồng dân cư. Cuối cùng, cần có những biện pháp hạn chế và tiến tới cấm hẳn việc khai thác cát lòng sông ở hạ lưu đập Trấm và trên sông Hiếu, chuyển khu khai thác lên phía đoạn sông Ba Lòng, dù có thể làm giảm hiệu ích kinh tế trước mắt nhưng về lâu dài sẽ đảm bảo cân bằng bùn cát, tránh làm gia tăng xói lở ở khu vực hạ lưu. 5.2.1. Giải pháp Khoa học và Công nghệ Do bờ sông các dòng sông miền Trung có đặc điểm dốc và ngắn, lũ lên xu ống nhanh, địa hình phức tạp, và các đoạn sông có những đặc điểm hình thái khác nhau (thẳng, cong, phân lạch, đã có công trình thủy lợi..), trong đó đối với một số đoạn trọng điểm, nếu chỉ sử dụng các biện pháp phi công trình sẽ cần thời gian dài, do đó các biện pháp công trình trở nên cấp bách. Các giải pháp công trình đề xuất cho khu vực này theo 2 tác động là bồi tụ và xói lở: a) Chống bồi tụ: 1. Làm kè hướng dòng 2. Làm đập hoặc công trình thay đổi độ nhám 3. Nắn dòng 156 4. Điều chỉnh lại quy trình vận hành các công trình thủy lợi 5. Nạo vét định kỳ b) Chống xói lở: 1. Làm kè hướng dòng 2. Gia cố mái 3. Làm đập hoặc công trình thay đổi độ nhám 4. Nắn dòng 5. Điều chỉnh lại quy trình vận hành các công trình thủy lợi Nhìn chung, nguyên lý cơ b ản của các biện pháp trên đều cố gắng tác động vào trường thủy động lực hoặc thay đổi cấu trúc bề mặt (độ nhám, kết cấu,....) nhằm hạn chế các tác nhân có hại. Dựa trên kết quả phân tích hiện trạng thấy rằng trên khu vực nghiên cứu cần có các biện pháp công trình khẩn cấp đối với 2 đoạn sông trọng điểm là Tân Mỹ (Hải Lệ) và Trà Liên Đông (Triệu Giang). Cụ thể hơn qua các kết quả tính toán bằng các mô hình toán thấy rằng: 1. Đoạn Đắckrông đến đập Trấm: có thể chưa cần áp dụng giải pháp, do các hiện tượng xói lở, bồi tụ diễn biến chậm, chủ yêu xa khu dân cư, một số vị trí đã có kè lát mái, tuy nhiên trong trường hợp có đủ kinh phí và cần thiết cần gia cố mái hoặc thả rọ đá bảo vệ khu vực Xuân Lâm và Ba Lòng. 2. Đoạn Đập Trấm đến Cửa Việt là đoạn sông xói phổ biến, có rất nhiều đoạn bị sạt lở nghiêm trọng, tập trung vào 2 đoạn xung yếu: + Khu vực Tân Mỹ (Hải Lệ): nhất thiết phải có biện pháp bảo vệ bằng công trình vì đoạn này nằm sát khu vực xả lũ của đập, sớm hay muộn cũng bị xói (gần giống trường hợp sau thủy điện Hòa Bình phải làm kè lát mái Đà Giang). Vì t ại đây, xói kiểu chân chim với các vách dốc gần như thẳng đứng có độ cao khá lớn, phía dưới nền cần thả rọ đá (gabion/rip rap), nửa phía trên làm kè lát mái với chiều dài đoạn kè khoảng 1.5 lần độ dài xói. +Khu vực Trà Liên Đông (Triệu Giang) cần gia cố mái khu vực sạt lở, kết hợp các kè hướng dòng kiểu mỏ hàn. Tuy nhiên, để giải quyết triệt để, đảm bảo thoát lũ và b ền vững cần cân nhắc nắn thẳng đoạn từ phía Nam thôn Tiền Kiên đến phía Bắc thôn Đại Áng do đoạn này ít đi qua khu vực dân cư. + Ngoài ra, các đoạn còn lại áp dụng biện pháp lát mái, riêng khu vực sau ngã ba sông Hiếu ở cả hai bên bờ Đại Độ, Quang Hà và Gia Độ có thể làm kè chỉnh trị (groin) vừa chống xói bờ, vừa hướng dòng vào trục chính của sông Thạch Hãn đảm bảo thông luồng từ Cửa Việt đến cảng Đông Hà. 157 Tuy nhiên, để khẳng định chính xác vị trí, hình dạng và quy mô công trình cần có những nghiên cứu chi tiết khác để lựa chọn các phương án cụ thể cho từng đoạn trọng điểm, cũng như đánh giá ảnh hưởng và tính bền vững của các phương án đối với toàn bộ khu vực nghiên cứu. 158 KẾT LUẬN Công tác nghiên cứu xói lở, bồi lắng luôn là một đề tài khó khăn và thu hút nhiều sự quan tâm của không chỉ các nhà nghiên cứu chuyên sâu mà cả với các nhà quản lý cũng như dư luận và công chúng. Đã có nhi ều những tổng quan và đánh giá cho thấy, cho dù hiện tại đã có m ột số những tiến bộ nhất định về mặt tin học, toán học và thủy thạch động lực, nhưng các kết quả nghiên cứu mới chỉ đáp ứng tốt về mặt định tính và còn nhiều khó khăn để đạt đến yêu cầu chính xác về định lượng. Dự án được thực hiện trong thời gian hạn hẹp nhưng đã huy động lực lượng chuyên gia các chuyên ngành đông đảo và đã đáp ứng được các mục tiêu đề ra của dự án cũng như đã đạt được các sản phẩm có khối lượng và yêu cầu khoa học theo yêu cầu và có tiến độ đúng theo đề cương phê duyệt. Các cơ sở tài liệu, sản phẩm của dự án sẽ là những công cụ quản lý chuyên ngành hữu hiệu của Sở TN&MT cũng như đã cung cấp những số liệu cơ bản hết sức quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo về chủ đề vận chuyển trầm tích, nghiên cứu quy luật xói lở bồi lắng trên các dòng sông hệ thống sông Thạch Hãn cũng như các dự án chỉnh trị sông ngòi trong khu vực nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu của dự án đã cho phép rút ra một số nhận xét và kết luận như sau: 1. Hầu hết diện tích lưu vực sông Thạch Hãn có mức độ xói mòn thực tế trong khoảng dưới 0,15 tấn/ha.năm. Các khu vực có cường độ xói mòn cao tập trung trên các sườn có độ dốc lớn và lớp phủ thực vật là cây trồng hàng năm, là c ác c ây c ó độ che phủ không cao, tập trung tại khu vực núi Voi Mẹp, dọc theo lưu vực sông Cam Lộ thuộc huyện Hương Hoá và các lưu vực sông tại các vùng núi phía Nam của lưu vực sông Thạch Hãn (huyện Đa – Krong). Các khu vực có mức độ xói mòn lớn nhất (trên 3,5 tấn/ha.năm), chiếm khoảng 0,59% diện tích toàn lưu vực, tập trung chủ yếu tại sườn núi Voi Mẹp và dọc theo sông Đa-Krong. 2. Trên các lòng dẫn sông thuộc hệ thống sông Thạch Hãn, tình hình xói đang là tình trạng phổ biến, đặc biệt khu vực hạ lưu. Điều này có thể được giải thích do thiếu hụt trong cán cân bùn cát, các vật liệu bóc mòn trên bề mặt lưu vực chủ yếu tích tụ phần thựng nguồn đập Trấm, trong khi nguồn cung ở hạ lưu thấp. Bên cạnh đó, tại một số vị trí cục bộ, tốc độ xói lở có xu thế gia tăng nguy hiểm do các tác động động lực cục bộ như xói sau công trình và khúc sông cong. Đáng chú ý có hai đo ạn trọng điểm là đoạn hạ lưu đập Trấm ở Tân Mỹ (Hải Lệ) và đoạn Trà Liên Đông (Triệu Giang). Một số đoạn khác hiện tượng xói cũng chiếm ưu thế như sông Hiếu, khu vực quanh ngã ba Gia Độ tuy tốc độ và cường độ không cao nhưng cũng cần chú ý quan tâm nhất là khi phía thượng nguồn xây 159 kè hoặc các công trình chỉnh trị khác. 3. Các kết quả mô phỏng đến năm 2020 với giả thiết các yếu tố khí tượng, khí hậu bất lợi như năm 2009 cho thấy, hiện tượng xói lở tiếp tục tiến triển đặc biệt là khúc sông cong Trà Liên Đông. Đối với đoạn Tân Mỹ, do tác động công trình và đi ều kiện địa chất bờ trái khá đặc biệt vượt quá khả năng của các mô hình 1 chiều và 2 chiều sử dụng trong dự án, do vậy kiến nghị cần có các nghiên cứu chi tiết hơn và có thể sử dụng các mô phỏng 3 chiều nhằm mục đích mô tả và có những đề xuất giải pháp khả thi hơn. Đối với các đoạn sông còn lại xói lở vẫn là xu thế chủ đạo riêng đoạn Đakrông – đập Trấm có bồi nhẹ. 4. Bên cạnh các giải pháp phi công trình truyền thống và hạn chế khai thác cát hạ du đập Trấm, các giải pháp công trình đề xuất cho các khu vực trọng điểm như sau : + Khu vực Tân Mỹ (Hải Lệ): nhất thiết phải có biện pháp bảo vệ bằng công trình vì đoạn này nằm sát khu vực xả lũ của đập, sớm hay muộn cũng bị xói (gần giống trường hợp sau thủy điện Hòa Bình phải làm kè lát mái Đà Giang). Vì tại đây, xói kiểu chân chim với các vách dốc gần như thẳng đứng có độ cao khá lớn, phía dưới nền cần thả rọ đá (gabion/rip rap), nửa phía trên làm kè lát mái với chiều dài đoạn kè khoảng 1.5 lần độ dài xói. + Khu vực Trà Liên Đông (Triệu Giang) cần gia cố mái khu vực sạt lở, kết hợp các kè hướng dòng kiểu mỏ hàn. Tuy nhiên, để giải quyết triệt để, đảm bảo thoát lũ và bền vững cần cân nhắc nắn thẳng đoạn từ phía Nam thôn Tiền Kiên đến phía Bắc thôn Đại Áng do đoạn này ít đi qua khu vực dân cư. + Ngoài ra, các đoạn còn lại áp dụng biện pháp lát mái, riêng khu vực sau ngã ba sông Hiếu ở cả hai bên bờ Đại Độ, Quang Hà và Gia Độ có thể làm kè chỉnh trị (groin) vừa chống xói bờ, vừa hướng dòng vào trục chính của sông Thạch Hãn đảm bảo thông luồng từ Cửa Việt đến cảng Đông Hà. 160 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Đức An, Uông Đình Khanh và nnk, 2007. Địa mạo và địa chất tỉnh Quảng Trị. Bộ sách chuyên khảo các ĐKTN và TNTN tỉnh Quảng Trị. Nxb KHTN & CN. Hà Nội. 2. Lại Huy Anh và nnk, 1997. Thuyết minh bản đồ địa mạo Việt Nam, tỷ lệ 1: 1.000.000 - Lưu trữ Viện Địa lý. 3. Lê Duy Bách và nnk, 1999. Nghiên cứu thiết lập cơ sở khoa học kỹ thuật phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai lũ lụt các tỉnh Bắc Trung bộ. Báo cáo tổng kết đề án. Hà Nội. 4. Nguyễn Xuân Bao và nnk, 1979. Bản đồ địa chất Việt Nam, tỷ lệ 1: 500.000. 5. Lê Thạc Cán, Nguy ễn Quang Mỹ, 1993 . Xói mòn lưu vực các sông suối Việt 6. 7. 8. 9. Nam. Tạp chí các khoa học về Trái đất. 15 (4). Lê Văn Công, 2001. Nghiên cứu chế độ thuỷ thạch động lực ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển các bãi bồi ven biển cửa sông vùng Nam Trung bộ (từ Đà Nẵng đến Bình Thuận). Báo cáo đề mục thuộc đề tài cấp Nhà nước: “Nghiên cứu dự báo phòng chống sạt lở bờ biển miền Trung từ (từ Thanh Hoá đến Bình Thuận). Nguyễn Lập Dân, Nguyễn Văn Cư và nnk, 2007. Nghiên cứu hiện trạng, xác định nguyên nhân và đề xuất các giải pháp phòng chống bồi lấp cửa sông nhằm khai thông luồng Nhật Lệ, Quảng Bình. Báo cáo TKĐT cấp Viện KH & CNVN. Lưu trữ tại Viện Địa lý. Hà Nội. Nguyễn Văn Cư và nnk, 2008. Nghiên cứu giải pháp tổng thể bảo vệ môi trường, chống bồi lấp, nhằm thoát lũ và thông luồng vào cảng Cửa Việt, Quảng Trị. Đề tài cấp tỉnh, Sở Khoa học và Công nghệ Quảng Trị. Nguyễn Văn Cư và nnk, 2004. Nghiên cứu, dự báo và các giải pháp phòng chống sạt lở bờ biển, cửa sông nhằm khai thông luồng và bảo vệ cảng Cửa Việt. Báo cáo tổng kết đề tài cấp tỉnh. Hà Nội. 10. Nguyễn Văn Cư, Phạm Huy Tiến và nnk, 2003. Sạt lở bờ biển miền Trung Việt Nam. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội. 11. Nguyễn Văn Cư và nnk, 2001. Điều tra cơ bản tài nguyên môi trường nhằm khai thác sử dụng hợp lý đất hoang hoá các bãi bồi ven biển cửa sông miền Trung. Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nhà nước. Hà Nội. 12. Nguyễn Văn Cư và nnk, 2001. Quy luật địa lý của các hợp phần tự nhiên liên quan đến tai biến lũ lụt , xói ở l - bồi tụ và giải pháp tổng thể cho khu vực cửa sông ven biển Thuận An - Tư Hiền và đầm phá Tam Giang - Cầu Hai. Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nhà nước. Hà Nội. 161 13. Nguyễn Văn Cư và nnk, 1998. Điều tra cơ bản tài nguyên môi trường nhằm khai nhằm khai thá c hợp lý đất hoang hoá các bãi bồi ven biển cửa sông Việt Nam. Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nhà nước. Hà Nội 14. Nguyễn Văn Cư và nnk, 1995. Nguyên nhân và giải pháp phòng chống sa bồi luồng tàu vào cảng Hải Phòng. Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nhà nước. 15. Nguyễn Văn Cư và nnk, 1990. Động lực vùng ven biển và cửa sông Việt Nam. Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nhà nước 48B - 02 - 01. 16. Nguyễn Văn Cư và nnk, 1987. Nghiên cứu xác định nguyên nhân biển lấn vào đảo Cát Hải và bước đầu đề xuất giải pháp công trình phòng chống chủ yếu. Báo cáo tổng kết đề tài. Hà Nội. 17. Đặng Trần Duy, 2000. Bão và ATNĐ ảnh hưởng đến Việt Nam thời kỳ 1956 1995. Tạp chí KTTV, 4, tr3-6. 18. Nguyễn Địch Dỹ và nnk, 1995. Địa chất Đệ tứ và đánh giá tiềm năng khoáng sản liên quan. Báo cáo kết quả nghiên cứu đề tài KT.01.07. Hà Nội. 19. Nguyễn Hữu Đẩu, 1999. Nghiên cứu chống sa bồi và công nghệ mới trong xây dựng cảng biển. Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước KHCN 10.07. Viện KHCN Giao thông Vận tải. Hà Nội. 20. Nguyễn Tiền Giang, Trần Ngọc Anh, Nguyễn Thanh Sơn và nnk. 2007. Đánh giá hiện trạng ô nhiễm nguồn nước do nuôi trồng thuỷ sản, vấn đề xâm nhập mặn tỉnh Quảng Trị và đề xuất các giải pháp góp phần phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường. 21. Phạm Văn Giáp, Lương Phương Hậu, 2000. Chỉnh trị cửa sông ven biển. Giáo trình lớp chuyên đề sau đại học bảo vệ bờ biển hải đảo. Hà Nội. 22. Trương Quang Hải và cộng sự, 2005. Báo cáo tổng kết đề tài Điều tra và đánh giá tiềm năng lãnh thổ phục vụ quy hoạch phát triển du lịch sinh thái tỉnh Quảng Trị. 23. Phạm Quang Hạnh, Nguyễn Lập Dân và nnk, 1980. Đặc điểm dòng chảy phù sa miền Bắc Việt Nam. Tạp chí Các Khoa học về Trái đất. 2 (1). 24. Lương Phương Hậu, 1999. Công trình bảo vệ bờ biển và hải đảo. Hà Nội. 25. Lương Phương Hậu, 2005 . Động lực học và công trình cửa sông. Nhà xuất bản Xây dựng. Hà Nội. 26. Nguyễn Thị Hiền, Nguyễn Công Hiếu, 2007. Tài nguyên khí hậu tỉnh Quảng Trị với sản xuất và đời sống. Bộ sách chuyên khảo các ĐKTN và TNTN tỉnh Quảng Trị. Nxb KHTN & CN. Hà Nội. 27. Nguyễn Trọng Hiệu và nnk, 1999. Số liệu khí tượng thuỷ văn, Chương trình Khoa học kỹ thuật cấp Nhà nước, 42 A. 28. Trương Quang Học, 2007. Nghiên cứu những vấn đề kinh tế - xã hội - môi trường vùng sinh thái đặc thù Quảng Bình - Quảng Trị. KC.08.07. 29. Trương Quang Học và nnk, 2003 . Nghiên cứu những vấn đề kinh tế - xã hộimôi trường vùng sinh thái đặc thù Quảng Bình - Quảng Trị. Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nhà nước KC.08.07. 162 30. Trương Quang Học, 2003. Nghiên cứu những vấn đề kinh tế - xã hội- môi trường vùng sinh thái đặc thù Quảng Bình - Quảng Trị. Báo cáo tổng hợp đề tài cấp Nhà nước KC.08.07 31. Nguyễn Văn Hợp, 2005. Hiện trạng chất lượng nước một số sông trên địa bàn tỉnh Quảng Trị. Trường Đại học Khoa học Huế. 32. Lê Xuân Hồng, 1997 . Nguyên nhân xói lở bờ biển Việt Nam do con người. Các công trình nghiên cứu địa chất và địa vật lý biển, Tập 3. 33. Nguyễn Cao Huần, Trần Anh Tuấn và nnk. 2009. Khắc phục hậu quả chất độc hóa học trong chiến tranh trên địa bàn tỉnh Quảng Trị. 34. Lê Mạnh Hùng, 2004 . Nghiên cứu dự báo xói lở bồi lắng lòng dẫn và đề xuất các biên pháp phòng chống cho hệ thống sông ở đồng bănh sông Cửu Long . Viện KH&TL Miền Nam. TP. Hồ Chí Minh. 35. Nguyễn Văn Lai, Bùi Xuân Thông, 1998. Mô hình toán trong kỹ thuật ven biển. Trường Đại học Thuỷ lợi. Hà Nội. 36. Nguyễn Văn Lâm, 2000. Báo cáo quy hoạch tổng thể cấp nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn tỉnh Quảng Trị giai đoạn đến năm 2010, 37. Cao Thị Lụa, 2003 . Chỉnh trị cửa Nhật Lệ, bờ biển Bàu Tró, thị xã Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình. Thuyết minh tổng hợp. Trung tâm Tư vấn Kỹ thuật về Đê điều, Bộ NN & PTNT. Hà Nội. 38. Hoàng Xuân Lượng và nnk, 1995 . Luận chứng kinh tế kỹ thuật công trình chống xói lở đảo Sinh Tồn Đông, Phan Vinh, Nam Yết. Học viện KTQS. Hà Nội. 39. Nguyễn Thị Nga, Lại Vĩnh Cẩm, 2007. Tài nguyên nước tỉnh Quảng Trị thực trạng và định hướng quy hoạch tổng hợp. Bộ sách chuyên khảo các ĐKTN và TNTN tỉnh Quảng Trị. Nxb KHTN & CN. Hà Nội. 40. Nguyễn Thị Nga, Nguyễn Hiệu, Nguyễn Thanh Sơn, Ngô Chí Tuấn, 2006. Đánh giá tiềm năng và hiện trạng sử dụng tài nguyên nước tỉnh Quảng Trị, Báo cáo chuyên đề công trình "Quy hoạch tổng thể tài nguyên nước Quảng Trị năm 2010 có định hướng 2020", 41. Nguyễn Thị Nga và nnk, 2006. Đánh giá tiềm năng và hiện trạng sử dụng tài nguyên nước tỉnh Quảng Trị. Báo cáo chuyên đề công trình "Quy hoạch tổng thể tài nguyên nước tỉnh Quảng Trị năm 2010 có định hướng 2020". Hà Nội. 42. Nguyễn Thanh Ngà và nnk, 1995. Hiện trạng và nguyên nhân bồi xói dải ven biển Việt Nam, đề xuất các biện pháp khoa học kỹ thuật bảo vệ và khai thác vùng đất ven biển. Báo cáo tổng kết đề tài KT - 03 -14. 43. Nguyễn Đức Ngữ, Nguyễn Trọng Hiệu, 1988. Tài nguyên khí hậu Việt Nam . NXB KH&KT, Hà Nội. 44. Vũ Văn Phái, 1996. Địa mạo khu bờ hiện đại Trung bộ Việt Nam (từ Đèo Ngang đến mũi Đá Vách). Luận án PTS. 45. Nguyễn Viết Phổ, Vũ Văn Tuấn, Trần Thamh Xuân, 2003. Tài nguyên nước Việt Nam. Viện Khí tượng Thuỷ văn. Nhà xuất bản nông nghiệp. Hà Nội. 163 46. Bùi Công Quế, Nguyễn Thế Tiệp và nnk, 1999 . ảnh hưởng các quá trình địa mạo đến môi trường ven biển miền Trung. Tuyển tập báo cáo khoa học ngành Khí tượng thuỷ văn. 47. Nguyễn Bá Quỳ, 1995. ảnh hưởng của các yếu tố động lực biển trong quá trình ổn định bờ và đê biển. Tạp chí Thuỷ lợi số 11. 48. Nguyễn Bá Quỳ, 1994. Một số vấn đề diễn biến cửa sông vùng triều dưới ảnh hưởng của bão, lũ. Luận án PTS khoa học kỹ thuật. 49. Shuisky Y. D., Nguyễn Văn Cư, 1994 . Sự phát triển của bờ biển bị xói lở theo thời gian. Tuyển tập các công trình nghiên cứu Địa lý. Nxb Khoa học kỹ thuật. 50. Nguyễn Đình Soạn, 1997. Đặc trưng cấu trúc vỏ Trái đất Bắc Trung Bộ Việt Nam. Tạp chí Các khoa học về Trái đất, 19/4 : 337-342. Hà Nội. 51. Nguyễn Thọ Sáo và cộng sự. 2010. Điều tra đánh giá xâm thực bãi tắm Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị 52. Nguyễn Thanh Sơn, Trần Ngọc Anh và nnk, 2009. Điều tra, đánh giá chất lượng nước sinh hoạt nông thôn tỉnh Quảng Trị 53. Nguyễn Thanh Sơn, Trần Ngọc Anh và nnk. 2008. Quy hoạch quản lý, khai thác sử dụng và bảo vệ tài nguyên nước dưới đất miền đồng bằng tỉnh Quảng Trị. 54. Nguyễn Thanh Sơn, Ngô Chí Tuấn, Nguyễn Tiền Giang, 2006. Dự báo nhu cầu sử dụng và quy hoạch tài nguyên nước Quảng Trị năm 2010 và 2020, Báo cáo chuyên đề công trình " Quy hoạch tổng thể tài nguyên nước Quảng Trị năm 2010 có định hướng 2020", Hà Nội. 55. Nguyễn Thanh Sơn, Ngô Chí Tuấn, 2005. Nghiên cứu thuỷ văn phục vụ quy hoạch phát triển du lịch sinh thái tỉnh Quảng Trị. Báo cáo đề mục của đề tài "Điều tra và đánh giá tiềm năng lãnh th ổ phục vụ quy hoạch phát triển du lịch sinh thái tỉnh Quảng Trị", Hà Nội 56. Phạm Quang Sơn, 2001. Đánh giá tình hình biến động lòng dẫn sông Thạch Hãn qua các tư liệu viễn thám (giai đoạn 1952 - 1999). Trung tâm Viễn thám và Geomatic - Viện Địa chất, TT KHTN & CNQG. Hà Nội. 57. Nguyễn Thanh, Trần Hữu Tuyên, 1997. Tác động hoạt động con người đến môi trường địa chất vùng hạ lưu các con sông lớn ở khu vực Bình Trị Thiên. Các báo cáo khoa học tại Hội nghị KH lần thứ 13, Trường Đại học Mỏ Địa chất, tr99103. 58. Nguyễn Thanh và nnk, 2000. Về vấn đề thích nghi với quá trình xói lở - bồi tụ cửa sông và biển ở khu vực cửa sông ven biển miền Trung. Tạp chí khoa học. Đại học Huế. 59. Nguyễn Thanh, Nguyễn Viễn Thọ và nnk, 2002. Về kết quả nghiên cứu dự báo, phòng chống sạt lở bờ hệ thống sông miền Trung . Kỷ yếu Hội nghị khoa học lần thứ nhất Đại học Huế. 60. Đặng Ngọc Thanh, 1995. Điều tra điều kiện tự nhiên có định hướng vùng biển ven bờ miền Trung. Báo cáo tổng kết đề t ài KT - 03 -01, 86 tr. Hà Nội. 164 61. Trần Ngọc Thắng, Hoàng Đức Phùng và nnk, 2001. Đánh giá những tác động của dòng chảy gây xói lở bờ sông và các công trình thuỷ lợi do khai thác cát sỏi các lòng sông. Báo cáo KH, Sở NN & PTNT Quảng Trị . Đông Hà. 62. Lê Bá Thảo . Việt Nam các vùng lãnh thổ và các vùng địa lý. Nhà xuất bản Thế giới, Hà Nội. 63. Nguyễn Viễn Thọ và nnk, 2001. Nghiên cứu dự báo, phòng chống sạt lở bờ sông hệ thống sông miền Trung (hệ thống sông từ Quảng Trị đến Quảng Ngãi). Báo cáo tổng hợp đề tài cấp Nhà nước. 64. Nguyễn Hữu Thông, Nguyễn Xuân Hãn và nnk, 2001. Nghiên cứu, đánh giá các sự cố và tác động tiềm ẩn của môi trường tự nhiên khu vực Đông Hà, Quảng Trị, Cửa Việt. Báo cáo tổng kết đề tài, Lưu trữ Sở KH & CN Quảng Trị. 65. Nguyễn Ngọc Thuỵ, 1998. Thuỷ triều trong các vùng cửa sông Việt Nam. Nxb. Khoa học kỹ thuật. 66. Nguyễn Ngọc Thụy, 1998. Nước dâng do gió mùa và bão ở Việt Nam. Tạp chí KTTV vùng biển Việt Nam, Hà Nội. 67. Nguyễn Ngọc Thuỵ, 1995. Thuỷ triều biển Đông và sự dâng cao của mực nước Đại dương thế giới. Báo cáo tổng kết đề tài, Hà Nội. 68. Phạm Huy Tiến và nnk., 2001. Nghiên cứu, dự báo, phòng chống sạt lở bờ biển Miền Trung (từ Thanh Hoá đến Bình Thuận). Báo cáo tổng kết đề án KHCN cấp Nhà nước 5B. 69. Phạm Ngọc Toàn, Phan Tất Đắc, 1975. Khí hậu Việt Nam. Nxb Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội. 70. Lê Phước Trình và nnk, 1981 . Đặt vấn đề nghiên cứu hiện tượng nước trồi (Upwelling) trong vùng biển ven bờ và thềm lục địa Việt Nam . Tuyển tập nghiên cứu biển. Tập II, Phần 2. Nha Trang. 71. Ngô Đình Tuấn và nnk, 1998 . Quy hoạch tổng quan đê biển toàn quốc . Báo cáo chung, Đại học thuỷ lợi. 72. Ngô Đình Tu ấn, 1994. Cân bằng nước hệ thống các lưu vực sông vùng ven biển Miền Trung . Báo cáo đề tài KC - 12 – 03, 73. Ngô Đình Tuấn, 1994. Nhu cầu nước tưới vùng ven biển Miền Trung. Báo cáo đề tài KC.12.03. 74. Ngô Đình Tuấn, 1993. Đánh giá tài nguyên nước vùng ven biển Miền Trung (từ Quảng Bình đến Bình Thuận). Báo cáo đề tài KC.12. 03. 75. Bùi Anh Tuấn, 2005 . Dự án cải tạo và nâng cấp luồng tàu vào cảng Cửa Việt Quảng Trị. Khảo sát, nghiên cứu trên mô hình toán về chế độ thủy lực và bùn cát. Báo cáo khảo sát địa hình, thủy văn (bước lập báo cáo khả thi). 76. Trần Hữu Tuyên, 2003. Nghiên cứu quá trình bồi tụ, xói lở ở đới ven biển Bình Trị Thiên và các kiến nghị các giải pháp phòng chống. Luận án TS Địa chất. 77. Trần Hữu Tuyên, 2000. ảnh hưởng của việc xây dựng các công trình thuỷ công đến môi trường địa chất ở khu vực Bình Trị Thiên. Các báo cáo khoa học tại Hội nghị KH lần thứ 14, Trường Đại học Mỏ Địa chất, tr123-128. 165 78. Nguyễn Thế Tưởng và nnk, 2003. Quy trình công nghệ khảo sát đo đạc xói lở bồi tụ cửa sông và bờ biển Việt Nam. Trung tâm KTTV biển, Bộ tài nguyên và môi trường. 79. Nguyễn Thế Tưởng, 1996. Phân vùng dải ven bờ biển Việt Nam theo các yếu tố động lực khí tưởng thuỷ văn biển chính. Luận án PTS khoa học địa lý - địa chất. Hà Nội. 80. Nguyễn Văn Viết và nnk, 1998. Đặc điểm khí hậu và khí hậu nông nghiệp tỉnh Quảng Trị. UBND tỉnh Quảng Trị, Sở KHCN&MT. Đông Hà. 81. Trần Thanh Xuân, 2002. Đặc điểm thủy văn tỉnh Quảng Trị. Đề tài nhánh thuộc thề tài:" Xây dựng cơ sở dữ liệu và đánh giá đặc điểm khí tượng thủy văn phục vụ phát triển kinh tế xã hội tỉnh Quảng Trị", Sở KHCN&MT tỉnh Quảng Trị, UBND tỉnh Quảng Trị. 82. Trần Văn Ý, 2001. Dự báo ngập lụt tỉnh Quảng Trị và giải pháp phòng tránh. Báo cáo tổng kết đề tài. Lưu trữ tại Viện Địa lý. 83. Báo cáo tổng kết đề tài, 2003 . Đánh giá tai biến, xây dựng loạt bản đồ tai biến và phân vùng tai biến trượt lở bờ sông ở Việt Nam . Viện Địa chất - Viện KH & CN Việt Nam. Hà Nội. 84. Báo cáo chất lượng đê điều và phương án hộ đê năm 2001 tỉnh Quảng Trị. Chi cục PCLB và QL đê điều, Sở NN & PTNT Quảng Trị. Tháng 3/2001. 85. Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 1999. Dự án quy hoạch phòng chống bão lũ và lũ quét tỉnh Quảng Trị 86. Công ty cổ phần tư vấn xây dựng VINACONEX, 2005. Dự án đầu tư hệ thống cấp nước thị trấn Cam Lộ tỉnh Quảng Trị. 87. Đài KTTV khu ực v Trung Trung bộ . Đặc điểm KT-TV môi trường khu vực Trung Trung bộ các năm 2001 ÷ 2005. Đà Nẵng. 88. Niên giám thống kê 2005, 2006, 323 tr. Nxb Thống kê, Hà Nội. 89. Sổ tay tra cứu các đặc trưng khí tượng thuỷ văn vùng thềm lục địa Việt Nam. Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn, Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn biển. Nxb. Nông nghiệp. Hà Nội, 2000. 90. Sở Khoa học và Công nghệ Quảng Nam, 2000. Dự án khả thi di dân vùng sạt lở Quảng Nam giai đoạn từ năm 2000. Quảng Nam. 91. Sở Khoa học Công nghệ và Môi trường tỉnh Quảng Trị, 2002. Đặc điểm thuỷ văn tỉnh Quảng Trị. B/c đề tài nhánh, 86 tr. Tài liệu lưu trữ, Hà Nội. 92. Sở NN & PTNT tỉnh Quảng Trị, Chi cục PCLB & QLĐĐ, 2006. Tổng hợp sạt lở đất các sông ở địa bàn tỉnh Quảng Trị. Đông Hà. 93. Tiêu chuẩn, 1983. ẹÍẩẽ - 2. 06. 04. 84 Mascơva. 94. Tổng cục Khí tượng thuỷ văn, 1998. Khí tượng thuỷ văn vùng biển Việt Nam. Nxb. Khoa học kỹ thuật. 95. Tổng cục Khí tượng Thủy văn. Trung tâm Quốc gia dự báo KTTV. Đặc điểm khí tượng thủy văn các năm 1993 - 2003. 166 96. Trung tâm KHTN & CNQG, 2000. Đánh giá hoạt động lở đất dọc hệ thống sông Trà Khúc và kiến nghị các biện pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiên tai . Báo cáo TKĐT. Hà Nội. 97. Trung tâm KT - TV biển. Bảng thuỷ triều các năm từ 2004 đến 2007. Nxb Thống kê. Hà Nội. 98. Tuyển tập báo cáo hội thảo khoa học, 1997. Chỉnh trị sông, cửa sông ven biển miền Trung. Nha Trang. 99. UBND tỉnh Quảng Trị, 2006. Báo cáo tổng hợp điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất đến năm 2010 và lập kế hoạch sử dụng đất 2006/2010 tỉnh Quảng Trị. Đông Hà. 100. Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị. Sở Thuỷ sản tỉnh Quảng Trị, 2004. Báo cáo quy hoạch phát triển thuỷ sản tỉnh Quảng Trị đến năm 2010, có tính đến năm 2020. 101. Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị, 2004. Chiến lược phát triển lâm nghiệp tỉnh Quảng Trị giai đoạn 2004 – 2010 và định hướng đến năm 2020. 102. Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị, 2004. Đề án điều chỉnh, bổ sung quy hoạch tổng thể phát triển du lịch tỉnh Quảng Trị đến năm 2010 và có tính đến 2020. 103. Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị. Sở Công nghiệp tỉnh Quảng Trị, 2004. Quy hoạch phát triển công nghiệp tỉnh Quảng Trị đến năm 2010, có tính đến năm 2020. 104. Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị. Sở Khoa học Công nghệ, 2004 Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng chất lượng nước mặt trên cơ sở chỉ số chất lượng nước (WQI) ở một số vùng trọng điểm của tỉnh Quảng Trị phục vụ quản lý nguồn nước và phát triển bền vững, Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ. 105. Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị. Sở Thương mại và Du lịch tỉnh Quảng Trị, 2002. Báo cáo rà soát, bổ sung, điều chỉnh quy hoạch tổng thể phát triển ngành thương mại Quảng Trị đến năm 2010. 106. Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị, 2000. Báo cáo bổ sung điều chỉnh quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội tỉnh Quảng Trị (từ nay đến 2010). 107. Uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Trị, 1998. Sở Khoa học Công nghệ và Môi trường tỉnh Quảng Trị, 1998. Đặc điểm khí hậu và khí hậu nông nghiệp tỉnh Quảng Trị. 108. UBND tỉnh Quảng Trị, 1996. Báo cáo quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội tỉnh Quảng Trị thời kỳ 1996-2010. 109. Viện quy hoạch thủy lợi, Bộ NN&PTNT, 2002. Chiến lược phát triển và quản lý tài nguyên nước giai đoạn 2010-2020. 110. Viện quy hoạch thuỷ lợi, 2000. Quy hoạch thuỷ lợi lưu vực sông Vĩnh Phước - Cam Lộ và sông Bến Hải. 167 111. Viện quy hoạch thuỷ lợi, 1999. Quy hoạch thuỷ lợi lưu vực sông Ô Lâu, hạ du Nam Thạch Hãn tỉnh Quảng trị và Thừa Thiên Huế 2486 NN–KH/QĐ. 112. Viện quy hoạch và thiết kế nông nghiệp, 2004. Báo cáo rà soát, điều chỉnh quy hoạch nông – lâm nghiệp, thuỷ lợi tỉnh Quảng Trị. 113. CERC, 1986. Coastal littoral transport, Washington DC, 185 pages. 114. CERC, 1992. User's guide to the shoreline modeling system, Washington DC, 59 pages. 115. Kiyoshi Horikawa and other, 1988. Nearshore Dynamic and Costal Processes. University of Tokyo press. 537 papes. 116. Kraus, N.C., and Seabergh, W.C., 2003. Progress in management of sediment bypassing at coastal inlet: natural bypassing, weir jetties jetty spurs, and engineering aids in design. Coastal Engineering in Japan, Vol, 45, No.4, pp 533-563. 117. Kraus, N.C., and Gravens, M.B., 1991. GENESIS: Generalized model for simulating shoreline change. Report 2, Workbook and System uses manual. US Army Corps of Engineers Washington, DC. 118. Krulov Y.M. và nnk, 1976. Sóng gió và tác đ ộng của nó lên công trình. Nxb: KTTV Leningrat. 119. MIKE 21/3 Couple Model FM, User Guide, DHI Software 2005. 120. MIKE ECO Lab, Short Scientific Description, DHI Software 2005 121. Paul D. Komar, 1983. Handbook of coastal processes and erosion. CRC press. 122. Shibayama, T., and Horikawa, K., 1982. “Sediment transport and beach transformation. Proc. 18th Coastal Engineering Conf., ASCE, pp. 1439 1458. 123. Shibayama, T., Higuchi, A., and Horikawa, K., 1986. Sediment transport due to breaking waves. Proc. 20th Coastal Engineering Conf., ASCE, pp. 1509 1522. 124. Le Van Cong, 2006. Beach Deformation at Da Rang River Mouth Field Measurement and Numerical Simulation. Dissertation of Doctor of Engineering. YNU, Japan. 168 [...]... Thạch Hãn - Phương pháp đánh giá - Xác lập quy trình đánh giá bồi xói trên các sông hệ thống sông Thạch Hãn 1 Xác định phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 2 Điều kiện tự nhiên và điều kiện kinh tế - xã hội ảnh hưởng đến bồi lắng và xói lở lưu vực sông Thạch Hãn 3 Khảo sát, điều tra và đo đạc số liệu địa hình, thủy văn, và các điểm sạt lở 4 Đánh giá hiện trạng xói lở và bồi lắng trên các dòng sông. .. sông Thạch Hãn Chương 3 Đánh giá hiện trạng bồi xói trên các dòng sông lưu vực sông Thạch Chương 4 Dự báo diễn biến bồi xói các dòng sông thuộc hệ thống sông Thạch Hãn Chương 5 Các giải pháp giảm thiểu mức độ bồi xói trên các sông thuộc hệ thống sông Thạch Hãn Trong quá trình thực hiện dự án, đơn vị tư vấn luôn nhận được sự hỗ trợ và giúp đỡ nhiệt tình và tận tâm của Lãnh đ ạo Sở TN&MT Quảng Trị, các. .. trạng xói lở và bồi lắng trên các dòng sông, tập trung vào dòng chính sông Thạch Hãn đoạn từ Đakrông đến cửa và sông Hiếu đoạn từ Cam Tuyền đến An Mô - Điều tra, phân tích và đánh giá xác định các khu vực xói lở trọng điểm - Xây dựng bản đồ hiện trạng xói lở và bồi lắng lưu vực sông Thạch Hãn Bước 5 Thiết lập mô hình tính toán và dự báo bồi lắng và xói lở - Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ đánh giá xói. .. mô hình tính toán và dự báo bồi lắng và xói lở 6 Đánh giá cân bằng bùn cát trên các đoạn sông chính 7 Mô phỏng và đánh giá bồi xói các khu vực trọng điểm 8.Xây dựng các bản đồ chuyên đề 9 Giải pháp giảm thiểu bồi xói lưu vực s Thạch Hãn Hình 1.2 Quy trình nghiên cứu, đánh giá tải lượng bồi xói lưu vực sông Thạch Hãn Bước 2 Phân tích các yếu tố tự nhiên và kinh tế xã hội ảnh hưởng đến tình hình xói lở. .. 4 và chương 5 20 Quy trình nghiên cứu, đánh giá tải lượng bồi lắng trên lưu sông Thạch Hãn gồm 10 bước chính (Hình 1.2): Bước 1 Cơ sở phương pháp luận và phương pháp đánh giá bồi xói trên các dòng sông thuộc hệ thống sông Thạch Hãn - Tổng quan về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, tài nguyên nước và dân cư trên lưu vực sông Thạch Hãn - Tổng quan các kết quả nghiên cứu bồi xói trên hệ thống sông Thạch. .. thập và xử lý số liệu bùn cát - Khảo sát tổng quan tình hình xói lở và bồi lắng các dòng sông trên hệ thống sông Thạch Hãn tỉnh Quảng Trị (lấy mẫu đất và trầm tích sông, xác định vị trí trọng điểm bồi xói phục vụ đo đạc và khảo sát bổ sung) - Khảo sát chi tiết các khu vực bồi xói trọng yếu - Đo đạc mới và bổ sung các mặt cắt lòng sông - Đo độ sâu và xử lý tài liệu đo sâu, vẽ mặt cắt ngang - Khảo sát và. .. tra và khảo sát tổng quan các lưu vực và lòng dẫn sông thượng nguồn, điều tra và khảo sát chi tiết và đánh giá hiện trạng bồi lắng và xói lở dòng chính sông Thạch Hãn từ cầu Đakrông (hợp lưu sông Đakrông với sông Rào Quán) đến đập Trấm, từ đập Trấm đến cầu Cửa Việt và sông Cam Lộ từ cầu Cam Tuyền đến ngã ba Gia Độ với sông Thạch Hãn : - Triển khai đo đạc các mặt cắt lòng dẫn hệ thống sông và các sông. .. dựng các bản đồ chuyên đề - Bản đồ độ dốc lưu vực tỷ lệ 1 : 50.000 - Bản đồ hiện trạng bồi xói các dòng sông tỷ lệ 1 : 50.000 - Bản đồ cảnh báo nguy cơ bồi xói các dòng sông tỷ lệ 1 : 50.000 - Bình đồ các đoạn sông trọng điểm bồi xói tỷ lệ 1: 500 Bước 9 Các giải pháp giảm thiểu mức độ bồi xói trên các sông - Quan điểm và nội dung phát triển bền vững các dòng sông 23 - Các kịch bản phát triển - Các giải... dữ liệu địa hình phục vụ mô hình 1D, 2D • Thiết lập điều kiện biên và điều kiện ban đầu mô hình 1D, 2D • Hiệu chỉnh và kiểm định các bộ thông số của mô hình 1D, 2D Bước 6 Đánh giá cân bằng bùn cát trên các đoạn sông chính - Ứng dụng mô hình xói mòn lưu vực và mô hình 1 chiều đã xây dựng ở bước 5 để tính toán và đánh giá cân bằng bùn cát trên các đoạn sông chính - Đoạn dòng chính sông Thạch Hãn từ cầu... tai lũ lụt và chất lượng nước sông Liên quan trực tiếp đến dự án này cần đề cập đến ở các công trình của Nguyễn Viên Thọ (2001) [65], cho thấy : trong địa bàn nghiên cứu xói lở sông điển hình diễn ra trên hệ thống sông Thạch Hãn, từ đập Trấm về Cửa Việt trên sông Thạch Hãn và từ huyện Cam Lộ về ngã ba Gia Độ (nơi hội lưu sông Cam Lộ với sông Thạch Hãn) , Nói chung hoạt động xói lở, bồi lấp sông xảy ra ... Bước Đánh giá trạng xói lở bồi lắng dòng sông, hệ thống sông Thạch Hãn - Xử lý phân tích số liệu điều tra, khảo sát, đánh giá trạng xói lở bồi lắng dòng sông, tập trung vào dòng sông Thạch Hãn. .. nước dân cư lưu vực sông Thạch Hãn - Tổng quan kết nghiên cứu bồi xói hệ thống sông Thạch Hãn - Phương pháp đánh giá - Xác lập quy trình đánh giá bồi xói sông hệ thống sông Thạch Hãn Xác định phương... lập Dự án: "Đánh giá tình hình xói lở bồi lắng dòng sông hệ thống sông Thạch Hãn tỉnh Quảng Trị" nhằm xác lập luận khoa học cho việc đề giải pháp bảo vệ, phòng chống sạt lở, bồi xói nhằm bảo