Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ, Tập 30, Số (2014) 65-70 Phân tích nguyên nhân bồi lấp luồng cửa biển Tam Quan – Bình Định Nguyễn Thọ Sáo1, 2, Đặng Đình Khá1,2,*, Trần Ngọc Anh1,2 Khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam Trung tâm Động lực học Thủy khí Mơi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 09 tháng 10 năm 2014 Chỉnh sửa ngày 26 tháng 11 năm 2014; Chấp nhận đăng ngày 10 tháng 12 năm 2014 Tóm tắt: Bài báo trình bày kết phân tích, đánh giá nguyên nhân bồi lấp cửa biển Tam Quan Nghiên cứu sử dụng sử dụng phương pháp khảo sát sát đo đạc, phân tích hình hình thái mơ hình tốn để đưa nhận định nguyên nhân gây bồi lấp cửa Tam Quan – Bình Định Kết phân tích cho thấy hình dáng cửa bất đối xứng, nguồn trầm tích ven bờ từ phía Bắc xuống phía Nam chiếm ưu dịng chảy sóng, diện kè ngăn cát nguyên nhân gây lên tượng bồi lấp luồng Từ định hướng giải pháp khắc phục thích hợp Số liệu phục vụ nghiên cứu kế thừa từ đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu giải pháp khoa học công nghệ để khắc phục tượng bồi lấp cửa vào khu neo trú bão tàu thuyền – áp dụng cho cửa Tam Quan, Bình Định” Từ khóa: Tam Quan, bồi lấp luồng, Mike 21 Mở đầu* thuyền vào khiến nhiều tàu bị mắc cạn, sóng đánh chìm, bị gãy chân vịt, bánh lái vào cửa biển Các biện pháp có tính tình triển khai nạo vét luồng tàu, thời gian ngắn tình trạng bồi lấp lại tái diễn [1] Để xác định nguyên nhân bồi lấp nghiên cứu sử dụng phương pháp khác để đánh giá phân tích chế vận truyển trầm tích xác định nguyên nhân gây bồi lấp cửa Tam Quan Khi xác định ngun nhân gây bồi lấp giải pháp đề xuất có tính bên vững hiệu lâu dài Cửa biển Tam Quan, Bình Định khu vực đặc biệt quan trọng với phát triển kinh tế xã hội ngư dân ven biển tỉnh Bình Định, nơi neo đậu trú bão hàng ngàn tàu thuyền Để tạo thuận lợi cho tàu thuyền vào cảng dễ dàng, kè chắn sóng dài 800m tạo thành dịng sơng nhỏ nối cảng cá với biển xây dựng từ năm 2003 Tuy nhiên, từ năm 2010 đến khu vực cửa biển Tam Quan bị bồi lấp gây khó khăn cho tàu _ * Tác giả liên hệ ĐT.: 84-945237885 Email: dangkha.net@gmail.com 65 66 N.T Sáo nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 30, Số (2014) 65-70 Cơ chế vận chuyển trầm tích khu vực Tam Quan Vùng cửa sông thực thể địa chất tự nhiên, tiến triển phụ thuộc vào nhiều tác động Q trình bồi lấp-xói lở cửa sơng kết phản ứng theo thời gian thủy quyển, thạch phức tạp thêm tác động người Khu vực cửa Tam Quan-Bình Định có hình dạng bất đối xứng, phía Bắc che chắn dãy núi kéo dài với vách đá dốc đứng xói mịn, phía Nam dải cát hẹp dễ biến động, tạo nên luồng hẹp dài lạch triều kết nối đầm phá phía bên với biển hở phía bên ngồi Khu vực chịu tác động sơng phía thượng nguồn sơng ngắn nhỏ, phần dòng chảy điều tiết hồ chứa phía thượng lưu, vùng biển tiếp giáp có biên độ thủy triều khoảng 0.8m nên chế độ thủy động lực chịu tác động chủ yếu sóng biển Cơ chế vận chuyển trầm tích phụ thuộc vào chế độ thủy động lực phức tạp: bề rộng cửa thường hẹp lại vào mùa kiệt mở vào mùa lũ quy luật cửa sông vùng Trung Trung Bộ Trên thực tế việc bồi lấp luồng xảy thường xuyên, ngư dân theo kinh nghiệm tìm lạch sâu để vào cửa tình trạng khó khăn Trong vài năm đầu, tình hình dường cải thiện từ có kè chắn phía Nam với ý tưởng ngăn cát từ phía Nam vào luồng tăng vận tốc dịng chảy khơi thơng luồng, năm gần tượng bồi lấp luồng lại xảy với mức độ lớn hơn, chủ yếu tập trung phần đầu kè phía biển [1, 2,3] Do tượng bồi lấp– xói lở cửa biển Tam Quan cần phải nghiên cứu trạng thái cân động Theo ảnh vệ tinh giai đoạn cách năm (2010 2014) (hình hình 2), nhìn chung khơng có khác biệt lớn độ sâu vị trí đường bờ phần phía Nam kè Điều dẫn tới suy đốn dịng vận chuyển trầm tích từ phía Nam lên khơng đáng kể Tuy nhiên, phần phía Bắc kè gần mũi kè chỗ lõm mũi Trường Xuân lại có biến động lớn Hình Ảnh chụp khu vực cửa Tam Quan năm 2010 N.T Sáo nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 30, Số (2014) 65-70 67 Hình Ảnh chụp khu vực cửa Tam Quan năm 2014 Sơ đồ (hình 3) nhóm nghiên cứu thủy động lực đề tài phân tích nguồn trầm tích có khu vực này: từ phía Bắc xng, từ phía Nam lên, từ biển vào, từ sông ra, sạt lở từ mái dốc khai thác cát Tuy nhiên khai thác cát sạt lở mái dốc chưa thể đánh giá Hình Các nguồn trầm tích ảnh hưởng đến bồi lấp cửa Tam Quan Các nghiên cứu Viện Hải dương học Nha Trang [1] cho dịng chảy từ phía Bắc xuống có ưu năm, vịng qua mũi Trường Xuân quẩn lại, tạo xoáy cục phía Nam, tức khu vực cửa, gây bồi lắng Chúng tơi nhận định rằng, mùa sóng hướng Đơng Nam Nam thịnh hành, mũi Trường Xn có tác dụng kè tự nhiên, 68 N.T Sáo nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 30, Số (2014) 65-70 có tích tụ trầm tích phía đón sóng xói lở phía khuất sóng quy luật vốn có Như vậy, trầm tích tích tụ phần lõm gần mũi Trường Xuân, sau tái phân bố lại luồng, gây bồi lấp phía bên phải luồng, mũi Trường Xuân thực chất dãy núi dài nên khơng xảy xói lở phía sau Đến mùa sóng Đơng Bắc Đơng, trước chưa có kè, dịng ven bờ hướng lớn so với dịng chảy sóng từ hướng Nam, vận chuyển trầm tích lan tỏa xuống phía Nam diện rộng, lại bị kè giữ lại Đó lý trầm tích tích tụ gần phía đầu kè Như hướng chiều dài kè khơng có tác dụng thiết kế Thực tế chứng minh, nhiều cơng trình thiết kế khơng tối ưu, có tác dụng ban đầu, sau gây hậu nghiêm trọng, dẫn tới việc phải có biện pháp khắc phục [4] Qua việc tính tốn thủy động lực vận chuyển trầm tích cửa Tam Quan ta thấy, khu vực luồng tàu vào nơi có nhiều biến động Vận chuyển trầm tích phụ thuộc vào trường dòng chảy, mà trường dòng chảy chịu ảnh hưởng sóng thủy triều chủ yếu Điều thể qua việc phân tích số liệu thống kê mơ hình tốn Dịng chảy ven bờ trường sóng hướng Đơng Bắc, Đông, Đông Nam nhân tố quan trọng trình vận chuyển bùn cát, nhiên hướng sóng Đơng Bắc chủ đạo (kéo dài tháng) nên dịng vận chuyển trầm tích từ Bắc xuống phía Nam chủ yếu gây tượng bồi lấp cửa Tam Quan Nguyên nhân gây bồi lấp cửa Tam Quan theo quan điểm thủy-thạch động lực Biến động cửa sơng, bao gồm bồi tụ xói lở, q trình tự nhiên Tuy nhiên, tăng lên hay giảm hoạt động người Việc xác định nguyên nhân biến động vùng cửa sông vấn đề quan trọng lý thuyết thực tiễn Tuy nhiên, vấn đề phức tạp, chí có quan niệm khác Thực tế cho thấy, biến động cửa sơng quy mơ nào, có nhân tố coi ngun nhân chính, cịn lại xếp vào nhân tố ảnh hưởng Những nghiên cứu lý thuyết thực tiễn động lực - hình thái bờ xác nhận rằng, lượng sóng dịng chảy sơng ngun nhân trực tiếp gây biến động địa hình cửa sơng Điều xảy tuân theo định luật bảo toàn vật chất lượng: lượng tập trung, vật chất giải phóng lượng phân tán, vật chất tích tụ Cụ thể là, lượng sóng tác động đến cửa sơng lớn dịng chảy sơng, khu vực cửa bị phá hủy tạo địa hình mài mịn-xói lở dẫn đến bồi luồng Cịn lượng sóng tác động tới cửa nhỏ dịng chảy từ sơng chảy ra, khu vực cửa tạo nên dạng địa hình bồi tụ phía ngồi cửa Dịng chảy từ sông đổ cửa Tam Quan nhỏ (chỉ có diện tích thu nước khoảng 271km2), vào mùa lũ lưu lượng đổ cửa Tam Quan khoảng 375m3/s nhỏ so với lượng triều vào cửa 1,9 triệu m3 pha triều lên xuống, nên tác động dịng chảy sơng khơng đáng kể so với lượng sóng từ ngồi vào Do vậy, sóng ngun nhân gây lên tượng bối lấp cửa Tam Quan Theo số liệu thống kê sóng Đơng Bắc kéo dài tháng (từ tháng 10 năm trước đến tháng năm sau) [5] hướng sóng chủ đạo khu vực cửa Tam Quan (hình 4), vậy, tượng bồi lấp cửa Tam Quan chủ yếu hướng sóng Đơng Bắc gây N.T Sáo nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 30, Số (2014) 65-70 69 Bằng cơng cụ mơ hình tốn MIKE 21 FM [2] hiệu chỉnh kiểm định với độ tin cậy cao “Mơ q trình thủy động lực cửa biển Tam Quan – Bình Định” [1] mà nhóm nghiên cứu thực hiện, tiến hành mô q trình vận chuyển trầm tích khu vực Tam Quan Kết cho thấy sóng ngồi khơi dù lan truyền theo hướng nào, vào khu vực cửa sông tiến thẳng vào luồng trầm tích vận chuyển chủ yếu tác động trường sóng Kết biến đổi đáy hướng vận chuyển trầm tích thể hình Hình Hoa sóng khu vực nghiên cứu (nguồn NOAA) Hình Hướng vận chuyển trầm tích khu vực cửa Tam Quan Trong điều kiện có bão, gió tăng mạnh tăng dẫn đến độ cao sóng tăng theo Khi độ cao sóng tăng, lượng sóng tác động tới bờ tăng Do đó, lượng trầm tích bị đẩy vào vùng cửa Tam Quan tăng lên, nhiên tượng cực trị xảy thời gian ngắn – ngày, nên sau bão tan xu phân bố lại trầm tích vùng đưa cửa trở trạng thái cân Trên thực tế, chưa có thơng báo hiểm họa bão gây việc bồi lấp cửa Tam Quan, cần lưu ý tính tốn giải pháp Như vậy, phân tích tính tốn mơ hình tốn, đưa số nguyên nhân, có số nguyên nhân gây bồi lấp cửa Tam Quan là: - Hình dạng bất đối xứng địa hình cửa sông - Sự diện kè làm cho trầm tích vận chuyển từ phía Bắc xuống phía Nam trường sóng Đơng Bắc vốn chiếm ưu bị chặn lại 70 N.T Sáo nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 30, Số (2014) 65-70 Kết luận Tài liệu tham khảo Bằng việc phân tích chế vận chuyển trầm tích luồng tàu sử dụng mơ hình tốn để mơ q trình vận chuyển trầm tích, nguyên nhân gây bồi lấp cửa Tam Quan Đặc điểm bất đối xứng cửa Tam Quan nguồn trầm tích dịng chảy ven bờ từ phía Bắc xuống chiếm ưu thể nguyên nhân gây bồi lấp khu vực nghiên cứu Việc xác định nguyên nhân gây bồi lấp dẫn tới giải pháp chống bồi lấp có tính bền vững hiệu lâu dài Lời cảm ơn Để thực nghiên cứu nhóm tác giả nhận hỗ trợ kinh phí từ đề tài TN14-22 Nhóm tác giả xin trận trọng cảm ơn [1] Phạm Bá Trung, Lê Đình Mầu, Lê Phước Trình (2010), Vấn đề bồi lấp cửa biển Sa Huỳnh (Quảng Ngãi), Tam Quan Đề Gi (Bình Định) tác động kiểu mỏ hàn Tạp chí Khoa học Cơng nghệ biển T10 Số Tr 01 – 13 [2] Đặng Đình Khá, Nguyễn Thọ Sáo, Trần Ngọc Anh, Đỗ Minh Đức, Đặng Đình Đức Mơ q trình thủy động lực cửa biển Tam Quan – Bình Định Hội nghị học thủy khí tồn quốc Ninh Thuận (T7-2014) [3] http://www.baobinhdinh.com.vn/ [4] Denmark Hydraulic Institute (DHI), 2007, “Spectral Waves FM Module – User Guide” 122pp [5] Nguyễn Thọ Sáo, Trần Ngọc Anh, Nguyễn Thanh Sơn, Đào Văn Giang (2010) Đánh giá tác động cơng trình đến tranh thủy động lực khu vực ven bờ cửa sông Bến Hải, Quảng Trị Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ Tập 26, số 3S, 435 Analysis of Channel Filling in Tam Quan – Bình Định Nguyễn Thọ Sáo1, 2, Đặng Đình Khá1,2,*, Trần Ngọc Anh1,2 Faculty of Hydrology, Meteorology and Oceanography, VNU University of Science, 334 Nguyễn Trãi, Hanoi, Vietnam Center for Environmental Fluid Dynamics, VNU University of Science, 334 Nguyễn Trãi, Hanoi, Vietnam Abstract: This paper presents a morphological and hydrodynamic to calculate sediment transport at the entrance and coastal region at Tam Quan – Bình Định, using MIKE 21FM model (DHI) The field data were used to calibrate and validate the wave and hydrodynamic models in Tam Quan - Bình Định The research indicates the possibility to simulate hydrodynamic process by this model with high reliability for studying channel filling in coastal regions and therefore to recommend appropriate measures Keywords: Tam Quan, channel filling, mike 21 ... chuyển trầm tích từ Bắc xuống phía Nam chủ yếu gây tượng bồi lấp cửa Tam Quan Nguyên nhân gây bồi lấp cửa Tam Quan theo quan điểm thủy-thạch động lực Biến động cửa sơng, bao gồm bồi tụ xói lở,... hiểm họa bão gây việc bồi lấp cửa Tam Quan, cần lưu ý tính tốn giải pháp Như vậy, phân tích tính tốn mơ hình tốn, đưa số nguyên nhân, có số nguyên nhân gây bồi lấp cửa Tam Quan là: - Hình dạng... việc phân tích chế vận chuyển trầm tích luồng tàu sử dụng mơ hình tốn để mơ q trình vận chuyển trầm tích, ngun nhân gây bồi lấp cửa Tam Quan Đặc điểm bất đối xứng cửa Tam Quan nguồn trầm tích