NGHIÊN cứu GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC, CHỐNG bồi lấp cửa đề GI

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ===    === Trƣơng Mạnh Chiến NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC, CHỐNG BỒI LẤP CỬA ĐỀ GI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ===    === Trƣơng Mạnh Chiến NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC, CHỐNG BỒI LẤP CỬA ĐỀ GI Chuyên ngành: Hải dương học Mã số: 60440228 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỌ SÁO Hà Nội – Năm 2014 MỞ ĐẦU Vận chuyển bùn cát biến động đáy biển chịu tác động nhiều trình động lực học phức tạp, trình tác động sóng, dòng chảy mực nước đóng vai trò Quá trình sóng tác động làm nguồn bùn cát đáy bị xáo trộn đồng thời tạo dòng chảy sóng đới sóng đổ Dòng chảy sóng loại dòng chảy khác khu vực sát bờ tải phần bùn cát bị xáo trộn từ nơi sang nơi khác Độ cao mực nước thay đổi theo thời gian dẫn tới thay đổi vận chuyển bùn cát Trong thực tế, trình sóng, dòng chảy mực nước diễn đồng thời tác động qua lại lẫn nhau, kết gây biến động bãi biển, bờ biển Do vậy, để mô xác vận chuyển bùn cát biến đổi bãi biển tính toán độc lập yếu tố mà phải tính toán đồng thời, có tương tác qua lại sóng, dòng chảy mực nước với tác động ngược lại biến động đáy tới trình Trong năm gần đây, hoạt động kinh tế, du lịch biển phát triển mạnh, nhiều công trình xây dựng vùng cửa sông ven biển cảng, kè chắn sóng công trình bảo vệ bờ… Các công trình có tác động mạnh mẽ đến trình thủy động lực làm thay đổi trình vận chuyển bùn cát vị trí xây dựng công trình vùng biển lân cận Các công trình biển xây dựng với mục đích bảo vệ vùng bờ biển tránh khỏi tác động phá hủy trực tiếp yếu tố từ biển, ngăn chặn trình bồi lấp luồng tàu tạo khu vực neo đậu an toàn cho phương tiện đường thủy Tuy nhiên, công trình biển gây nên số vấn đề không mong muốn cho vùng biển lân cận không phát huy tính thiết kế ban đầu như: gây xói lở khu vực bờ biển lân cận công trình, làm thay đổi tuyến luồng vào cảng Do vậy, để khắc phục vấn đề mong muốn cần thiết phải có tính toán cho phương án đề xuất trước xây dựng công trình Một phương pháp đơn giản, cho độ tin cậy cao áp dụng mô hình đại mô phương án đề xuất, từ chọn phương án tối ưu cho công trình Cửa Đề Gi đầm Nước Ngọt nằm ranh giới phía Đông xã Mỹ Chánh, huyện Phù Mỹ xã Cát Minh, huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định Khu vực nghiên cứu có tọa độ (14o07’ - 14o11’N) (109o08’- 109o14’E) Cửa Đề Gi cửa thoát nước hệ thống sông La Tinh với diện tích lưu vực 719 km2 Đây cửa thông thương với đầm Nước Ngọt phục vụ vào cho tàu thuyền đánh cá, giao thông vận tải, đồng thời cửa trao đổi nước biển với đầm phục vụ cho việc nuôi trồng thủy hải sản Vì cửa Đề Gi có tầm quan trọng đặc biệt việc phát triển kinh tế - xã hội địa phương Đề Gi cửa cảng rộng sâu có Lâm Sơn án ngữ bình phong chắn gió từ hướng Bắc tạo thành nơi trú đậu lí tưởng cho thuyền bè Nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển nghề cá, khai thác tốt tiềm năng, kinh tế biển, huyện Phù Cát Nhà nước đầu tư xây dựng bến cá Đề Gi bao gồm cầu cảng, bờ kè, đê chắn cát Tuy nhiên công trình sau đưa vào sử dụng không phát huy hiệu mong muốn Thực tế sau xây dựng, cửa Đề Gi tượng bồi lấp Chính cần phải tìm nguyên nhân công trình không phát huy hiệu quả, để từ có biện pháp khắc phục, nhằm giải tình trạng bồi lấp cửa Đề Gi, tạo thuận lợi cho tàu thuyền vào dễ dàng, phát huy hiệu Delft 3D mô hình tổng hợp ba chiều Viện Thuỷ Lực Delft (Hà Lan) nghiên cứu phát triển gồm có mô đun Delft 3D-Flow (tính thủy động lực), Delft 3D-Wave (tính sóng), Delft 3D-Sed (tính vận chuyển bùn cát)… Các mô đun kết hợp tính toán đồng thời, mô tương tác trình thuỷ động lực – sóng vận chuyển trầm tích điểm tính mô hình Mô hình Delft 3D mô tốt trình thủy động lực, sóng vận chuyển bùn cát vùng cửa sông ven bờ Vì vậy, Delft 3D chọn công cụ tính toán, phục vụ cho nghiên cứu luận văn CHƢƠNG I ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, XÃ HỘI, ĐỊA HÌNH VÀ CHẾ ĐỘ KHÍ TƢỢNG THUỶ VĂN 1.1 Điều kiện tự nhiên khu vực đầm Đề Gi Đầm Đề Gi đầm phá ven biển miền trung Việt Nam Vị trí trung bình đầm vào khoảng 14 o09’N 109 o 10’E Đầm Đề Gi đầm tương đối kín với tổng diện tích khoảng 15 km2 thông với biển qua cửa Đề Gi (hình 1), chịu tác động nhiều yếu tố: thủy thạch động lực, cấu tạo đường bờ, hoạt động tân kiến tạo, cấu trúc địa chất, cấu trúc hình thái đường bờ địa hình đáy, thành phần vật liệu, nguồn cung cấp vật liệu; đồng thời trình thành tạo với yếu tố vũng vịnh, đầm phá, tác động người khu vực, nuôi trồng thủy sản, khai thác mức nguồn tài nguyên phi sinh vật tài nguyên sinh vật… làm ảnh hưởng đến môi trường vũng vịnh, đầm phá đó, qui hoạch cụ thể làm ảnh hưởng đến vùng bờ cảnh quan vùng bờ đầm Đề Gi [1] Hình Bản đồ điều kiện tự nhiên xã hội khu vực đầm Đề Gi (theo Phạm Bá Trung) 1.2 Đặc điểm hình thái đƣờng bờ khu vực đầm Đề Gi Hình thái đường bờ khu vực đầm Đề Gi, đoạn bờ phía đông từ đỉnh đầm đến cửa Đề Gi dài khoảng km, phần đỉnh đầm thuộc xã Mỹ Thành lại đám rừng ngập mặn nhỏ (hình 2a), phần lại đoạn bờ gần kè kiên cố bi tròn vòng quanh ao nuôi tôm đổ đá xung quanh xen đoạn bờ đám rừng ngập mặn nhỏ (hình 2b), phần lớn đoạn bờ bị xói lở (do ảnh hưởng bão 11/2009), phía cửa Đề Gi đoạn bờ tương đối ổn định kè kiên cố, phía biển có mỏ khai thác Titan, ảnh hưởng lớn cảnh quan vùng xã Mỹ Thành có lớp rừng chắn cát vững chắc, người dân trồng từ 20 năm trước Chính cánh rừng góp phần chấm dứt nạn "cát bay" xảy Mỹ Thành từ nhiều đời nay."Lá phổi" cho hàng ngàn gia đình vùng biển thay đổi người ta không phát lượng Titan khổng lồ nằm bên dưới, trình khai thác tuyển chọn titan ảnh hưởng đến nước ngầm Đoạn bờ điển hình cho dạng tích tụ gió phía bắc đầm Đề Gi thuộc địa phận xã Mỹ Thành huyện Phù Mỹ, nơi tích tụ gió hàng tháng, hàng năm phát triển lớp lớp chồng lên tạo thành bình nguyên cát không khác so với cảnh sa mạc Tích tụ y tạỡi Hình 2b Đoạn bờ có công trình kè kiên cố Hình 2a Đoạn bờ đỉnh đầm Đề Gi Phát triển theo chiều rộng hàng năm từ vài chục đến hàng trăm mét, có nơi đụn cát lấn vào đất trồng hay thổ cư nhân dân địa phương, gây nên vấn đề xúc Đoạn bờ phía bắc cửa đầm Đề Gi dãy núi cao Sơn Lâm, trình xói lở - bồi tụ gần không xảy ra, nói đoạn bờ phía đông đầm Đề Gi doi nối đảo Đoạn bờ phía tây đầm Đề Gi từ xã Mỹ Chánh – cửa Đề Gi có chiều dài khoảng 6,5 km có ba cửa sông lớn đổ vào đầm Đề Gi, phần đỉnh đầm thuộc xã Mỹ Chánh chủ yếu đám rừng ngập mặn thưa thớt đan xen theo khu vực ao nuôi tôm, phần nhỏ đoạn bờ tự nhiên Đặc biệt đoạn bờ phía nam cửa Đầm Đề Gi, xảy trình bồi lấp cửa Đề Gi Khoảng mười năm trở lại cộng đồng ngư dân quyền địa phương cố gắng đắp kiểu kè mỏ hàn nhằm ngăn chặn luồng cát bồi dẫn tới cửa Nhưng nạn bồi lấp chưa giải được, chí từ khoảng - năm trở lại đây, tình hình nghiêm trọng Việc xây đắp kè trước cửa mà địa phương làm dẫn đến số thay đổi chế thủy động lực vùng cửa biển, kèm theo thay đổi trình lắng đọng vật liệu bồi lấp cửa, trình thủy động lực thạch động lực trở nên phức tạp Ở phần phía cửa sông hình thành nhiều doi cát có chiều dài từ 100 - 200m, có chiều rộng khoảng - 15m Những tác động sóng mùa gió Đông Bắc đẩy cát vào sát bờ hình thành đụn cát cao mũi phía nam cửa, từ lan truyền phía mặt cắt cửa eo cửa Cát trườn vào tụ lại bờ phía Nam tạo thành dải cát bồi hẹp men theo bờ nam eo cửa Cho đến tại, sau xây dựng kè tượng bồi lấp cửa diễn mạnh, tập trung mũi nam cửa bờ nam eo cửa [1] Hình 3a Doi cát phía bắc kè 1.3 Hình 3b Bồi tụ phía nam kè Chế độ khí tƣợng thủy văn Khu vực đầm Đề Gi mang đầy đủ đặc trưng khí hậu khu vực Nam Trung Bộ chịu ảnh hưởng, chi phối hệ thống gió mùa: gió mùa Đông Bắc (các tháng mùa đông I, II XI, XII) gió mùa Tây Nam (các tháng mùa hè VI, VII, VIII, IX) Tuy nhiên chế độ gió mùa Đông Bắc không giữ nguyên đặc tính khô lạnh miền Bắc, sau qua vùng biển dài khối khí khô lạnh bị biến tính trở nên ẩm Chính điều đó, có xuất gió mùa Đông Bắc, tượng mưa lại diễn Trái ngược với mùa gió Đông Bắc, tháng mùa hè với chi phối gió mùa Tây Nam với hiệu ứng Phơn làm cho khu vực trở nên khô nóng Như vậy, kèm với chế độ gió tượng mưa vào tháng mùa đông khô nóng vào tháng mùa hè kéo theo chế độ thủy văn vùng diễn theo quy luật tương tự Phía bên đầm phá, chế độ sóng tuân theo quy luật phân bố trường gió Đây khu vực có bờ biển hở, sóng vùng biển khơi lan truyền tác động trực tiếp gây nên biến động lớn tới bãi biển khu vực cửa sông Các hướng sóng khu vực sóng hướng Đông Bắc, Đông Đông Nam Các hướng sóng khác chiếm tỉ lệ nhỏ có độ cao, chu kỳ sóng không lớn Trong hình 4, hoa gió, sóng khu vực cửa Đề Gi Hình Hoa gió khu vực Đề gi (NCEP, 1988-2012) Hình Hoa sóng khu vực Đề Gi (Đề tài “KC09.19/06-10”) 1.4 Địa hình đáy biển Để xây dựng đồ địa hình, nguồn số liệu địa hình thu thập từ nhiều nguồn khác Cụ thể gồm có: Hải đồ Hải quân Mỹ xuất năm 1967, tỷ lệ 1: 50 000, để số hóa thành lập đồ thu thập số liệu độ sâu, Hải đồ Hải quân Nhân Dân Việt Nam tái năm 1991, tỷ lệ 1: 100 000, thu thập số liệu độ sâu đồ C-map năm 1999, tỷ lệ 1: 50.000 số liệu đo sâu hồi âm số dự án tiến hành Từ đồ địa hình (hình 6) cho thấy khu vực nghiên cứu có hình thái địa hình đáy tương đối đơn giản chia thành khu vực phần bên đầm phần lạch (eo cửa) nối từ đầm đến cửa Đề Gi Phần bên đầm: Địa hình đáy đầm tương đối đơn giản có lạch sâu chạy theo hướng gần Bắc - Nam nằm sát bờ phía đông đầm Đề Gi, lạch sâu bờ phía đông có chiều dài khoảng 2,1- 2,5 km có độ sâu trung bình khoảng 1,5 - m, chiều rộng trung bình khoảng 150 – 200 m, tàu thuyền đánh cá vùng thường sát bờ phía đông đầm Đề Gi, từ khu vực đỉnh đầm đến khu vực xã Cát Minh có độ sâu trung bình 1-1,5 m, triều thấp vùng xuất số cồn (Bar) phần đỉnh đầm, cồn nằm phía tây nam đầm, số cồn phía trước cửa Một đặc trưng địa hình đáy đầm số nơi hình thành hố trũng (thường có độ sâu m), hay bãi bồi cát, cát chứa bùn Vùng ven bờ đầm, địa hình tương đối phẳng, thoải đều, tạo nên bãi triều rộng từ vài chục mét đến vài trăm mét Phần lạch: Từ cửa biển vào tới đầm Đề Gi có chiều dài khoảng – 2,5 km chiều rộng trung bình khoảng 250 - 270 m có độ sâu trung bình từ - m, nơi sâu 8,5 m để vào phía đầm, có cấu trúc địa hình đáy tương đối phức tạp Phần bên cửa đầm, địa hình biến đổi phức tạp Lòng lạch uốn lượn theo địa hình hai bên đường bờ, nhiều đoạn có địa hình dốc luồng có độ sâu trung bình - m vào bên đầm phía bờ bắc cửa Đề Gi sau chếch phía tây cập cảng cá Đề Gi, khu vực có cảng cá Đề Gi với độ sâu khoảng - m, nơi trú bão nhiều tàu thuyền vùng khu vực miền Trung Ở phần cửa Đề Gi thường hình thành bãi bồi nằm phía nam cửa phía trước kè phần bên kè hình thành doi cát ngầm làm cho cửa Đề Gi hẹp lại [1] Hình Bản đồ địa hình khu vực đầm cửa Đề Gi 1.5 Đặc điểm công trình bảo vệ bờ biển Tại khu vực đầm cửa biển Đề Gi xây dựng số công trình biển như: Cảng cá, công trình tường bao bảo vệ bờ công trình kè chắn sóng ngăn bồi lấp luồng tàu - Cảng cá: Cảng cá xây dựng phía đầm gần phía cửa vào Cảng xây dựng với mục đích phục vụ nghề cá nơi tránh trú bão cho tàu thuyền - Công trình bảo vệ bờ: Các công trình tường bao xây dựng số đoạn phía đầm phía đầm Các công trình xây dạng tường đứng có mái phía trước gờ hất sóng phía nhằm bảo vệ vùng bờ biển trước xâm hại sóng biển lũ - Công trình kè chắn sóng: Công trình kè chữ I dài từ bờ tới độ sâu gần m xây dựng năm 2002 Kè dài 480 m có bề mặt rộng m chân đế rộng 35 - 40 m, cao trình 3,5 m Công trình xây dựng nhằm mục đích ngăn bồi lấp luồng vào cảng chắn sóng đảm bảo an toàn cho tàu bè vào cảng Đây công trình quan tâm nhiều tác động tới luồng tàu khu vực lân cận hình ảnh kè chắn sóng thể hình Hình Quá trình xây dựng kè chắn sóng Đề Gi Hình Vật liệu xây dựng kè chắn sóng Đề Gi TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đặc điểm địa hình trầm tích tầng mặt đầm Đề Gi, Phạm Bá Trung, Hội nghị Quốc tế “Biển Đông 2012” Nha Trang 12-14/092012 Nguyễn Mạnh Hùng, Phạm Văn Ninh, Dương Công Điển, Mô hình tính đồng thời yếu tố sóng, dòng chảy mực nước phục vụ nghiên cứu biến động bờ biển vùng châu thổ Sông Hồng, Tuyển tập công trình Hội nghị Khoa học Cơ học Thuỷ khí toàn quốc năm 2005 Tống Phước Hoàng Sơn, Huỳnh Cao Vân (2003), Sử dụng công nghệ GIS xây dựng, quản lý sở liệu - đồ vùng đất nước ven bờ tỉnh Bình Định, Báo cáo lưu trữ Viện Hải dương học, Nha Trang www.dostbinhdinh.org.vn http://baobinhdinh.com.vn Tiếng Anh Delft Hydraulics (2003), “Delft 3D-FLOW User manual; Delft 3D-WAVE User manual” [...]... bồi lấp luồng vào cảng và chắn sóng đảm bảo an toàn cho tàu bè vào cảng Đây là một công trình được quan tâm nhiều nhất do những tác động của nó tới luồng tàu và các khu vực lân cận hình ảnh kè chắn sóng thể hiện trong hình 7 và 8 Hình 7 Quá trình xây dựng kè chắn sóng Đề Gi Hình 8 Vật liệu xây dựng kè chắn sóng Đề Gi 9 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1 Đặc điểm địa hình và trầm tích tầng mặt đầm Đề Gi, ... Hùng, Phạm Văn Ninh, Dương Công Điển, Mô hình tính đồng thời các yếu tố sóng, dòng chảy và mực nước phục vụ nghiên cứu biến động bờ biển vùng châu thổ Sông Hồng, Tuyển tập công trình Hội nghị Khoa học Cơ học Thuỷ khí toàn quốc năm 2005 3 Tống Phước Hoàng Sơn, Huỳnh Cao Vân (2003), Sử dụng công nghệ GIS trong xây dựng, quản lý cơ sở dữ liệu - bản đồ vùng đất và nước ven bờ tỉnh Bình Định, Báo cáo lưu trữ