Nghiên cứu cơ chế bồi lấp, xói lở và định hướng các giải pháp ổn định cửa sông đà nông tỉnh phú yên TT

BỘ TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU PHÙNG ĐỨC CHÍNH NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ BỒI LẤP, XĨI LỞ LỞ VÀ ĐỊNH HƯỚNG CÁC GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH CỬA SÔNG ĐÀ NÔNG TỈNH PHÚ YÊN Ngành: Thủy văn học Mã số: 9440224 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ THỦY VĂN HỌC Hà Nội, 2021 Cơng trình hồn thành tại: Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn Biến đổi khí hậu Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Tiền Giang PGS.TS Lương Tuấn Anh Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Cơ sở họp tại: Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn Biến đổi khí hậu vào hồi 30 ngày tháng năm 2020 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Phùng Đức Chính, Trần Ngọc Anh, Trần Ngọc Vĩnh, Đặng Thị Lan Phương, Nguyễn Tiền Giang (2018), “Nghiên cứu ứng dụng GIS đánh giá diễn biến bồi xói vùng cửa sơng Đà Nơng tỉnh Phú n từ liệu đo đạc địa hình (thời kỳ 2001-2016)” Tạp chí Khí tượng Thủy văn, Số 694, trang 1-7 Phùng Đức Chính, Trần Ngọc Vĩnh, Phạm Duy Huy Bình, Nguyễn Tiền Giang (2018), “Nghiên cứu ứng dụng viễn thám GIS đánh giá dịch chuyển thay đổi độ rộng cửa sông Đà Nông tỉnh Phú Yên” Tạp chí Khí tượng Thủy văn, Số 696, trang 34-41 Phùng Đức Chính, Đặng Đình Khá, Nguyễn Thọ Sáo, Nguyễn Tiền Giang, Đặng Thị Lan Phương (2020), “Ứng dụng mơ hình MIKE 21/3 FM Couple để mơ chế độ thủy động lực vùng cửa sông Đà Nông” Tạp chí Khoa học Biến đổi khí hậu, Số 13/2020, trang 20-31 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết, mục tiêu luận án 1.1 Tính cấp thiết luận án Cửa Đà Nông cửa sông Bàn Thạch với diện tích lưu vực khoảng 633 km2, chiều dài dịng khoảng 86 km, nơi vào tàu thuyền đánh bắt cá ba xã Hòa Hiệp Bắc, Hòa Hiệp Trung Hòa Hiệp Nam hành lang lũ lưu vực sơng Bàn Thạch (Hình 1.1) Là cửa lưu vực sơng nhỏ, nằm khu vực miền Trung, cửa Đà Nông thường xuyên bị bồi lấp xói lở, vị trí cửa sơng dịch chuyển, ảnh hưởng đến hoạt động vào tàu thuyền đánh bắt cá trình lũ lưu vực sơng Bàn Thạch Mặc dù UBND tỉnh Phú Yên thực số giải pháp cơng trình xây kè chắn cát giảm sóng, nạo vét lịng sơng, nhiên chưa làm rõ nguyên nhân chế bồi gây bồ lấp, xói lở nên tình trạng bồi lấp, xói lở tiếp tục xảy Với lý trên, NCS thực đề tài “Nghiên cứu chế bồi lấp, xói lở định hướng giải pháp ổn định cửa sông Đà Nông tỉnh Phú Yên” Bản đồ lưu vực sông Bàn Thạch Vị trí cửa sơng Đà Nơng Hình 1: Bản đồ lưu vực sông Bàn Thạch vị trí cửa sơng 1.2 Mục tiêu luận án - Xác định nguyên nhân chế tượng bồi lấp, xói lở dịch chuyển cửa sông Đà Nông; - Định hướng giải pháp ổn định khu vực cửa sông Đà Nông Đối tượng, phạm vi nghiên cứu luận án Đối tượng nghiên cứu: chế bồi lấp, xói lở khu vực cửa sông Đà Nông Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu tập trung nghiên cứu số tác động yếu tố ngoại sinh nhân sinh đến q trình bồi lấp, xói lở cửa sơng Các yếu tố ngoại sinh nghiên cứu gồm: gió, bão, sóng, dịng chảy ven bờ, thuỷ triều, dịng chảy sông, vận chuyển bùn cát Các yếu tố nhân sinh nghiên cứu gồm: hoạt động nạo vét xây dựng kè chắn sóng bờ Bắc cửa sơng Trong nghiên cứu không xét tới tác động yếu tố nội sinh như: hoạt động kiến tạo nâng lên hạ xuống vỏ trái đất; đứt gãy địa chất khu vực nghiên cứu chúng biến đổi chậm, xảy thời gian dài khơng có liệu quan trắc Ngồi ra, nghiên xét đến dòng chảy nội sản sinh bề mặt lưu vực sông Bàn Thạch mà không xét đến chuyển nước từ sông Ba sang sông Bàn Thạch, chuyển nước từ lưu vực sông Ba sang lưu vực sông Bàn Thạch xảy số năm lũ sông Ba lớn Luận án có đóng góp sau Luận án có đóng góp sau: Thứ nhất: nghiên cứu tìm nguyên nhân chế bồi lấp, xói lở khu vực cửa sơng Đà Nơng Sóng Đơng Bắc dịng ven bờ (sinh sóng Đơng Bắc) ngun nhân gây dịch chuyển bồi lấp cửa sông Đà Nông Việc nạo vét, khơi thơng lịng dẫn q mức ngun nhân để sóng lấn sâu vào sơng, gây xói lở phía cửa sơng Thứ hai: dựa ngun nhân chế bồi lấp, xói lở định hướng giải pháp cơng trình xây kè chắn cát, giảm sóng bờ Bắc cửa sơng với chiều dài thân kè 345m (kè cũ 200 m, kéo dài thêm 145m), kè vươn tới cao trình -10,0 m, hợp với hướng Bắc góc 1010 Luận điểm bảo vệ - Sóng Đơng Bắc dịng ven bờ (sinh sóng Đơng Bắc) ngun nhân gây dịch chuyển bồi lấp cửa sông Đà Nông -Việc nạo vét, khơi thơng lịng dẫn q mức ngun nhân để sóng lấn sâu vào sơng, gây xói lở phía cửa sơng - Kè phía bờ Bắc phát huy tác dụng chắn cát ổn định vị trí cửa sơng đến năm 2013 Tuy nhiên kè chưa đủ dài, cần kéo dài bờ kè nhằm giảm sóng lấn sâu vào sơng, chắn cát gây bồi lấp cửa sông đảm bảo tàu thuyền vào đánh bắt cá thuận lợi Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Kết nghiên cứu có ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn sau: Ý nghĩa khoa học: + Đã thiết lập phương pháp luận phục vụ nghiên cứu nguyên nhân, chế bồi xói dịch chuyển cửa sông tác động yếu tố ngoại sinh nhân sinh; + Làm rõ chế bồi lấp, xói lở khu vực cửa sơng Đà Nơng mà ngun nhân sóng Đơng Bắc dịng ven bờ (sản sinh sóng Đơng Bắc) vận chuyển bùn cát dọc bờ từ Bắc xuống Nam tác động hoạt động nạo vét người gây nên; + Góp thêm vào tập hợp kết nghiên cứu khoa học có nguyên nhân chế bồi lấp, xói lở khu vực cửa sơng lưu vực sơng nhỏ nói chung cửa sơng khu vực Miền Trung nói riêng Ý nghĩa thực tiễn: + Kết nghiên cứu sở hữu ích để đề xuất giải pháp phù hợp, chỉnh trị cửa sông Đà Nông tạo điều kiện để tàu bè lưu thông thuận lợi + Kết nghiên cứu chứng minh tính hiệu cơng trình kè ngăn cát giảm sóng bờ Bắc, từ đề xuất xây dựng kéo dài kè cũ để ổn định cửa sông Cấu trúc luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, mục lục, từ viết tắt, mục lục bảng, mục lục hình, tài liệu tham khảo, luận án có chương chính: Chương 1: Tổng quan nghiên cứu bồi lấp, xói lở khu vực cửa sông Chương 2: Phương pháp nghiên cứu chế bồi lấp, xói lở khu vực cửa sơng Đà Nơng Chương 3: Phân tích chế bồi lấp, xói lở khu vực cửa sơng Đà Nơng Chương 4: Định hướng giải pháp ổn định cửa sông Đà Nông CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BỒI LẤP, XÓI LỞ VÙNG CỬA SÔNG VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan bồi lấp, xói lở cửa sơng 1.1.1 Các nghiên cứu bồi lấp, xói lở cửa sơng giới Nghiên cứu bồi lấp, xói lở khu vực cửa sông từ lâu thu hút quan tâm nhà khoa học giới Hầu có nhiều cửa sơng đổ biển nghiên cứu tượng bồi lấp, xói lở cửa sông theo quy mô mức độ khác nhau, đặc biệt nước như: Mỹ, Nga, Hà Lan, Đan Mạch, Nhật Bản, Hàn Quốc, Các cơng trình nghiên cứu bồi lấp, xói lở thực nhiều từ nửa cuối kỷ 20 Các kết nghiên cứu công bố, trao đổi thông qua Tạp chí khoa học Hội thảo chuyên ngành, sản phẩm thương mại phạm vi quốc tế quốc gia Các nghiên cứu giới có liên quan đến bồi lấp, xói lở cửa sơng phân chia theo nhóm chính, gồm: nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp viễn thám, đồ địa hình kết hợp với GIS; nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp mơ hình thủy thạch động lực; nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp quan hệ hình thái để xác định tính ổn định cửa sơng; nhóm mơ hình vật lý 1.1.2 Các nghiên cứu bồi lấp, xói lở cửa sơng Việt Nam Nước ta có 3260 km đường bờ biển với 112 cửa sơng đổ biển, trung bình khoảng 23 km có cửa sơng, trải dài từ Bắc tới Nam với loại thủy triều, gồm: nhật triều đều, bán nhật triều đều, nhật triều không bán nhật triều khơng Do ảnh hưởng địa hình, chế độ độ thủy văn, hải văn khu vực khác nên chế độ thủy động lực khu vực cửa sơng khác có diễn biến phức tạp Hiện tượng bồi lấp, xói lở xảy hầu hết cửa sông, làm ảnh hưởng đến phát triển kinh tế - xã hội an ninh quốc phòng đất nước Do nhiều giải pháp chỉnh trị thực hiện, có số giải pháp đạt hiệu song có nhiều giải pháp khơng đạt kết mong muốn Để có giải pháp hiệu quả, nhiều nghiên cứu bồi lấp, xói lở khu vực cửa sơng thực với quy mô mức độ khác nhiều nhà khoa học tổ chức, ban ngành khác nhau, thông qua đề tài, dự án cơng bố tạp chí khoa học, hội thảo nước… Các phương pháp sử dụng nghiên cứu diễn biến cửa sông nước ta chủ yếu kế thừa, phát triển từ phương pháp sử dụng giới theo nhóm nêu 1.2 Thực trạng bồi lấp, xói lở cửa sơng Đà Nơng 1.2.1 Hiện trạng bồi lấp, xói lở khu vực cửa sơng Đà Nơng Q trình bồi lấp, xói lở cửa Đà Nơng chia thời kỳ sau: Thời kỳ trước năm 2001: cửa sông Đà Nông hàng năm ln bị bồi lấp, xói lở thay đổi vị trí diễn biến phức tạp Vào mùa cạn, cửa sông thường bị bồi lấp làm cho tàu thuyền đánh cá khơng vào được, có năm (năm 1992, 1994, 1995, 1996,1997, 1998, 2001) cửa sơng bị lấp hồn toàn Thời kỳ từ 2001-2004: thời kỳ xây dựng kè bờ Bắc, khu vực cửa sông chỉnh trị nên độ rộng cửa sơng thay đổi, song địa hình đáy khu vực ngồi sơng có biến động tác động người xây dựng kè Thời kỳ từ 2005-2009: cửa sơng biến động Thời kỳ từ 2009 -2013: xuất hiện tượng bồi lấp khu vực cửa sông, làm cho tàu thuyền vào gặp khó khăn Thời kỳ từ 2014-2016: UBND tỉnh Phú Yên tiến hành nạo vét, khơi thơng lịng dẫn Có thể ảnh hưởng việc nạo vét khơi thơng lịng dẫn nên phía sơng, phần bờ phía Nam cửa sơng bị xói mịn mạnh đến trơ bãi đá Gốc, phần bờ phía Bắc xuất xói lở khu vực đồn biên phòng khu vực cảng cá Độ rộng cửa sông từ năm 2015 đến đạt tới trạng thái cực đại (207 m) 1.2.2 Một số giải pháp thực số vấn đề tồn cần giải 1.2.2.1 Một số giải pháp thực Trước năm 1975, để giải tượng bồi lấp cửa sông, chế độ cũ thả bom để mở cửa sơng để lũ Từ năm 1975- 2001, số vị trí bờ cát có kết cấu yếu, dễ bị xói lở, người dân tiến hành đào lạch mồi, nhờ sức nước để mở cửa sơng, lũ Năm 2002, Chính phủ cho triển khai dự án chỉnh trị cửa sơng Đà Nơng, phần dự án xây dựng kè chắn cát giảm sóng (dạng mỏ hàn) đặt bờ Bắc cửa sơng dài 200 m Nhờ có cơng trình này, từ 2002-2013 cửa sông không bị bồi lấp nghiêm trọng trước đây, tàu thuyền vào cửa sơng bình thường năm, khu vực lạch phía cửa sơng sử dụng làm bến neo đậu, trú tránh có bão Từ năm 2014- 2016 tỉnh Phú Yên triển khai “Dự án Nạo vét, khai thông hạ lưu cửa biển sông Bàn Thạch” Tổng cộng khối lượng đợt nạo vét 1.249.067 m3; 1.2.2.2 Một số vấn đề tồn cần giải 10 cửa sông Kết tính tốn cho phép làm rõ nhận định chế bồi lấp, xói lở khu vực cửa sông Đà Nông Khung nghiên cứu xác định chế bồi lấp, xói lở đề xuất giải pháp ổn định cửa sơng Đà Nơng trình bày hình 2.1 2.2 Cơ sở liệu số liệu 2.2.1 Cơ sở liệu viễn thám Dữ liệu ảnh Landsat thu thập giai đoạn 1988 2017 gồm 209 ảnh Sau thu thập, tiến hành lựa chọn ảnh để tính biến động cửa sơng, ảnh lựa chọn đảm bảo tiêu chí sau: 1) Các ảnh phải rõ nét, bị ảnh hưởng mây; 2) Loại bỏ ảnh có độ sai khác ảnh nhỏ 30 m (là độ phân giải ảnh) Sau lựa chọn, chọn 62 ảnh đủ tiêu chí đặc trưng cho trình biến đổi cửa sơng năm gồm: 30 ảnh thời kỳ 1988-2001, 32 ảnh thời kỳ 2002-2017 Trong 62 ảnh có: 43 ảnh Landsat - 5, ảnh Landsat 7, 12 ảnh Landsat 8, ảnh Landsat có độ phân giải 30 m 2.2.2 Cơ sở liệu địa hình: 11 Dữ liệu địa hình sử dụng để đánh giá biến động địa hình khu vực cửa sông Đà Nông gồm: Bản đồ tỉ lệ 1/500 đo đạc tháng năm 2001; Bản đồ tỉ lệ 1/500 đo đạc tháng năm 2004; Bản đồ tỉ lệ 1/2.000 đo đạc tháng năm 2009; Bản đồ tỉ lệ 1/2.000 đo đạc tháng năm 2013; Bản đồ tỉ lệ 1/5.000 đo đạc tháng năm 2016; Bản đồ tỉ lệ 1/5.000 đo đạc tháng năm 2016 2.2.3 Cơ sở liệu mô hình MIKE: Dữ liệu mơ hình MIKE NAM, gồm: Dữ liệu đồ số địa hình DEM 15x15 m để thiết lập tiểu lưu vực; Số liệu khí tượng năm 2015, 2016 trạm Tuy Hòa số liệu mưa ngày năm 2015, 2016 trạm Hịa Đơng Phú Lạc làm đầu vào; Số liệu lưu lượng khảo sát chân cầu Bến Củi từ ngày 17 – 27/11/2016 từ ngày 21 – 28/11/2015 để hiệu chỉnh kiểm định dịng chảy Dữ liệu mơ hình MIKE 11, gồm: Dữ liệu mặt cắt ngang lòng dẫn lưu vực sông Bàn Thạch gồm 28 mặt cắt; Số liệu dịng chảy sản sinh lưu vực sơng Bàn Thạch tính từ mơ hình MIKE – NAM; Số liệu mực nước thực đo đợt khảo sát từ ngày 13- 28/11/2015 chân cầu Đà Nơng (vị trí A1, A2) để hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình; Số liệu bùn cát thực đo đợt khảo sát từ ngày 13-20 từ ngày 21-28/11/2015 chân cầu Đường sắt làm biên đầu vào để hiệu chỉnh kiểm định mơ hình vận chuyển bùn cát sơng Dữ liệu mơ hìnhMIKE 21 MF/3 couple, gồm: Dữ liệu địa hình đáy biển Đông chi tiết cho khu vực cửa sông Đà Nơng; Số liệu sóng tính từ trường gió tồn cầu lưới cho Biển Đông (từ 12 mô hình tồn cầu WaveWatchIII); Số liệu mực nước, sóng trạm F1 B1 từ 13-28/11/2015 sử dụng để hiệu chỉnh mơ hình; Số liệu sóng trạm F2 B2 từ 18/5 – 01/6/2016 sử dụng để để kiểm định mơ hình; Số liệu đo sóng từ ngày 05-12/6/2017 trạm B2 để kiểm định mơ hình; Biên sông (A1, A2) số liệu mực nước thực đo đợt khảo sát từ 13 - 28/11/2015 từ 18/5 01/6/2016; Số liệu bùn cát trạm F1 từ 13 – 20/ 11/ 2015 từ ngày 21 – 28/ 11/ 2015 sử dụng để hiệu chỉnh mơ hình kiểm định mơ hình; Số liệu bùn cát chân cầu Đà Nông (A1) từ ngày 13 – 20/ 11/ 2015 từ ngày 21 – 28/ 11/ 2015 biên bùn cát từ sơng; Số liệu bùn cát biên ngồi biển tính theo nồng độ đường kính hạt d 50 Hình 16 Các vị trí đo đạc khảo sát khu vực cửa sông Đà Nông 13 CHƯƠNG PHÂN TÍCH CƠ CHẾ BỒI LẤP, XĨI LỞ KHU VỰC CỬA SÔNG ĐÀ NÔNG 3.1 Xác định diễn biến quy luật biến đổi cửa sông Đà Nông sở phân tích ảnh viễn thám đồ địa 3.1.1 Xác định diễn biến quy luật biến đổi cửa sơng Đà Nơng sở phân tích ảnh viễn thám Q trình tính tốn chia thành giai đoạn: giai đoạn từ 1988- 2001 (giai đoạn chưa xây dựng kè) giai đoạn từ năm 2002 - 2017 (giai đoạn xây dựng kè sau xây dựng kè) Kết tính tốn biến đổi vị trí độ rộng cửa sông theo không gian thời gian giai đoạn từ 1988- 2001 thể hình 3.1, 3.2 hình 3.3 Hình Vị trí xu hướng dịch chuyển cửa sông (1988 – 2001) Hình Biến đổi độ rộng cửa sơng Đà Nơng (1988-2001) 14 Hình 3 Diễn biến đóng, mở cửa sông Đà Nông (1988 – 2001) (Ghi chú: giá trị (+) cửa sơng đóng lại (bồi lấp); giá trị (-) cửa sơng bị mở rộng (xói lở)) Kết tính biến đổi độ rộng cửa sơng giai đoạn 1988-2001 cho thấy, vị trí cửa sơng ln dịch chuyển, có xu hướng dịch chuyển từ Bắc xuống Nam, từ Đông sang Tây Độ rộng cửa sông thay đổi hàng năm, từ năm 1990 -2001 năm xảy tình trạng cửa sơng bị đóng (bồi lấp), có năm cửa sơng bị đóng hồn tồn :1990, 1992, 1994, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2001 Hiện tượng đóng chủ yếu xảy tháng tháng Kết tính tốn biến đổi vị trí độ rộng cửa sông theo không gian thời gian giai đoạn từ 2002-2017 trình bày hình 3.4 3.5 Hình Biến đổi độ rộng cửa sơng Đà Nơng (2002-2017) 15 Hình Q trình đóng, mở cửa sơng Đà Nơng (2002-2017) (Ghi chú: giá trị (+) cửa sơng đóng lại (bồi lấp); giá trị (-) cửa sơng bị mở rộng (xói lở)) Kết tính tốn biến đổi độ rộng cửa sơng giai đoạn 2002 2017 cho thấy, vị trí cửa sơng từ tháng 04/2002-01/2014 tương đối ổn định Từ 01/2014-01/2015, cửa sơng bị mở rộng (xói) trùng với thời điểm UBND tỉnh Phú n thực nạo vét khai thơng lịng dẫn (từ 2014 -2016) Đây nguyên nhân gây mở rộng cửa sơng, độ rộng cửa sơng thời kỳ từ 2015 đến 2017 trì độ rộng từ 161 đến 217m, tạo điều kiện để sóng biển lấn sâu vào phía sơng gây xói lở khu vực cảng cá đồn biên phịng 3.1.2 Xác định quy luật biến đổi địa hình khu vực cửa sơng Đà Nơng sở phân tích liệu địa hình Để đánh giá biến động địa hình lịng dẫn mặt cắt cụ thể, tiến hành xây dựng mặt cắt dọc sông khu vực ven biển (hình 2.12) Kết phân tích địa hình đáy mặt cắt dọc sơng (mặt cắt MC8, MC9, MC10) trước sau nạo vét khơi thơng lịng dẫn từ 2014 -2016 (hình 3.12) cho thấy: lượng bùn cát bị nạo vét thời kỳ lớn; độ sâu địa hình biến đổi mạnh; vị trí mặt cắt số 10, địa hình đáy vị trí bị nạo vét sâu 10 m 16 Hình 13 Vị trí mặt cắt phục vụ tính tốn biến động địa hình Hình 12 Biến động địa hình lịng dẫn khu vực cửa sông Đà Nông (mặt cắt số 8, 9, 10) trước sau nạo vét (từ 2014-2016) Dựa vào kết tính tốn biến đổi địa hình khu vực cửa sông qua thời kỳ dựa vào quy luật biến động gradient bùn cát vận chuyển dọc bờ Van Rijn (hình 3.13) có số nhận xét sau: Trong thời kỳ từ 9/2001-6/2004, phía cửa sơng bị xói lở, ngồi cửa sơng bồi tụ Trong thời kỳ UBND tỉnh Phú Yên tiến hành nạo vét, khơi thông luồn xây dựng kè mỏ hàn phía bờ Bắc cửa Đà Nơng, ngun nhân xói lở phía cửa sơng Trong thời kỳ từ 6/2004 -9/2009, toàn khu vực 17 cửa sơng bị xói Hình 13 Đường bờ biến động gradient bùn cát vận chuyển dọc bờ (Van Rijn, 2010) Trong thời kỳ từ 9/2009 – 4/2013, xảy tượng bồi lấp phía ngồi cửa sơng, lượng bồi lấp lớn phía Bắc cửa sơng Đà Nơng Trong thời kỳ từ 4/2013- 9/2016, xảy tượng xói phía phía ngồi cửa sơng, thời điểm trùng với thời điểm UBND tỉnh Phú Yên thực dự án Nạo vét khơi thông hạ lưu cửa biển sông Bàn Thạch từ 2014 -2016 3.2 Kết mô chế độ thuỷ động lực mô hình Kết mơ chế độ thuỷ động lực mơ hình MIKE 21 MF/3 couple cho thấy: Chế độ sóng: - Chế độ sóng chịu tác động chế độ gió khu vực Từ tháng đến tháng 9, hướng gió chủ đạo hướng Tây Nam, từ tháng 10 đến tháng năm sau, hướng gió chủ đạo hướng Đơng Bắc - Kết tính tốn mơ cho thấy có hướng sóng tác động khu vực cửa sơng Đà Nơng gồm: hướng sóng Đơng Bắc, hướng sóng Đơng sóng hướng sóng Đơng Nam hướng 18 khác bị ảnh hưởng Chế độ dòng chảy: - Chế độ dòng chảy khu vực cửa sông chịu ảnh hưởng chế độ dịng chảy ven bờ, bị ảnh hưởng chế độ dịng chảy sơng Vận tốc dịng chảy nhỏ khu vực họng cửa sông mùa cạn từ tháng đến tháng (dưới 0,05 m/s); - Khi sóng có hướng Đơng Bắc sóng hướng Đơng dịng chảy ven bờ có hướng từ Bắc xuống Nam, sóng có hướng Đơng Nam dịng chảy ven bờ có hướng từ Nam lên Bắc, vận tốc dịng chảy mùa gió Đơng Nam nhỏ Biến động địa hình đáy: + Ở khu vực phía Bắc cửa sơng: bồi xói xảy hướng sóng Đơng Bắc, Đơng Đơng Nam + Ở khu vực phía Nam cửa sơng: bồi, xói xảy hướng Đông Bắc, Đông Đông Nam Sau mũi đá Gốc nhơ biển bồi phía Nam xảy bồi phạm vi từ đường mép nước trung bình biển khoảng 200 m; + Ở khu vực họng cửa sông: họng cửa sông hình thành dải cát mỏng có kích thước khác nhau, độ dày lớp bồi, xói 0,08 m dịch chuyển gặp hướng sóng khác nhau; + Ở khu vực phía ngồi cửa sơng: địa hình biến đổi theo hướng sóng khác nhau, mức độ bồi xói khu vực 0,08 m Bùn cát có xu bồi lấp cửa sơng xuất sóng hướng Đơng Bắc dịch chuyển vào phía cửa sơng xuất sóng hướng Đơng Đơng Nam + Ở khu vực phía cửa sơng: hình thành điểm bồi xói, vị trí điểm bồi, xói dịch chuyển theo quy luật cân bùn 19 cát cửa sông, mức độ bồi điểm từ 0,08-0,24 m, mức độ xói từ 0,16-0,24 m Từ kết mô chế độ thuỷ động lực cho năm liên tục, tiến hành tính tốn lượng bùn cát vận chuyển qua số mặt cắt khu vực cửa sơng Đà Nơng Kết tính tốn lượng bồi xói năm 2016 số vị trí mặt cắt trình bày hình 3.47 723.147 479.134 3.330 7 Bồi Bồi Bồi 376.222 226.661 4.309 8 Bồi 1.612 699.737 Xói 4.504 Bồi 3.672 Xói 40.035 km 10 km km Xói 51.828 Bồi 1.223 10 10 3.070 483.486 Cán cân bùn cát Cán cân bùn cát Cán cân bùn cát giai đoạn từ giai đoạn từ giai đoạn từ tháng 1-4 tháng 5-9 tháng 10-12 Hình 47 Cân bùn cát khu vực cửa Đà Nông năm 2016 (giá trị dương bùn cát từ phía Bắc xuống phía Nam, âm bùn cát từ Nam lên phía Bắc) Như vậy, lượng bùn cát vận chuyển vào khu vực cửa sông chủ yếu bùn cát sóng dịng chảy di chuyển dọc bờ từ Bắc xuống Nam mang theo, vượt qua đầu bờ kè vào cửa sông Đây quan trọng để định hướng giải pháp chỉnh trị cửa sông Đà Nông 20 CHƯƠNG 4: ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH CỬA SƠNG ĐÀ NƠNG 4.1 Mục tiêu cơng trình Trên sở khoa học thực tiễn thấy vấn đề cần giải nhằm ổn định cửa sông Đà Nông gồm: - Ổn định vị trí cửa sơng; - Chống bồi lấp cửa sơng dịng chảy ven bờ (sản sinh sóng Đơng Bắc) mang bùn cát di chuyển từ Bắc xuống Nam vượt qua mỏm bờ kè vào bồi lấp cửa sông; - Chống xói lở khu vực phía cửa sơng (ngun nhân cửa sơng bị mở rộng, sóng xâm nhập sâu vào sơng, tác động gây xói lở); - Đảm bảo luồng tàu ổn định để tàu thuyền đánh bắt cá vào thuận lợi (các tàu cá có cơng suất đến 500 CV vào thuận lợi) - Đảm bảo khả thoát lũ ứng với trận lũ có tần suất 1% 4.2 Phương án bố trí cơng trình 4.2.1 Ngun tắc bố trí mặt cơng trình chỉnh trị Tuyến kè bố trí sau: - Bố trí tuyến kè đảm bảo giảm sóng, chắn cát: Giảm sóng hướng Đơng Bắc, chắn cát di chuyển dọc bờ từ Bắc xuống Nam - Kè đặt bờ Bắc sở kéo dài tuyến kè hữu (tận dụng tối đa hạn chế kinh phí) theo kết tính tốn kiểm chứng lựa chọn chiều dài hiệu - Phía Nam, lợi dụng mũi đá Gốc nhô biển chặn dịng bùn cát phía Nam lên, khơng can thiệp cơng trình - Chiều rộng cửa sơng (họng cửa sơng) cơng trình tạo 21 phải đảm bảo tiêu thoát lũ tốt tàu thuyền vào thuận tiện - Hướng tuyến luồng đảm bảo cho tàu vào an toàn thuận lợi, hướng luồng qua cửa tạo với hướng gió góc từ 45-60 độ, hướng thuận cho tàu thuyền vào - Tuyến luồng thiết kế nạo vét ban đầu theo tiêu chuẩn hành Sau có kế hoạch nạo vét định kỳ để bảo đảm thơng luồng - Có khả phân kỳ phát triển cơng trình tương lai 4.2.2 Phương án bố trí cơng trình Xây dựng kè ngăn cát giảm sóng bờ Bắc sơng vị trí kè hiên hữu, mặt khu vực cửa sơng Đà Nơng có cơng trình chỉnh trị trình bày hình 4.1 Kè có thông số sau: -Kéo dài thêm 145m nối tiếp với kè hữu (kè hữu dài 200m.) Tổng chiều dài kè là: 345m Hình Mặt chỉnh trị cửa Đà Nông (phương án kéo dài bờ kè) 22 - Kè vươn tới cao trình (đường đồng mức): -10.0 m - Hướng kè hợp với hướng Bắc góc: 101 Sơ đồ thiết kế 4.2.3 Phân tích đánh giá hiệu cơng trình Để đánh giá hiệu ngăn cát, chắn sóng khả lũ cơng trình, sử dụng mơ hình thủy động lực MIKE 21/3 FM Couple để mơ trường sóng, trường dòng chảy vận chuyển bùn cát theo 03 hướng sóng chủ đạo (Đơng Bắc, Đơng, Đơng Nam) lũ sông với tần suất lũ 1% Kết mơ cho thấy: Kè có tác dụng ngăn bùn cát di chuyển dọc bờ từ phía Bắc di chuyển xuống phía Nam; Kè có tác dụng giảm sóng hướng Đơng Bắc sóng hướng Đơng xâm nhập vào phía sơng; Khi lũ sơng Bàn Thạch có tần suất 1% vận tốc dịng chảy khu vực họng cửa sơng trường hợp có kè lớn chưa có kè, giá trị mực nước trường hợp có cơng trình cao khoảng 1,1cm so với phương án trạng, vận tốc dòng chảy tăng khoảng 0,1- 0,35m/s Với giá trị tăng thêm khơng làm ảnh hưởng nhiều đến khả lũ lưu vực sông Bàn Thạch tàu thuyền vào đánh bắt cá Như vậy, bờ kè phát huy tính hiệu đáp ứng mục tiêu cơng trình, giảm độ cao sóng đáng kể, giảm lượng bùn cát bồi lấp khu vực cửa sông, đảm bảo điều kiện để tàu bè vào thuận lợi Nhờ cơng trình, chế độ sóng, dịng chảy, chiều dày bồi tụ cải thiện đáng kể, chiều cao sóng giảm từ 5-33% so với điều kiện trạng Biến động địa hình đáy vị trí luồng tàu nhỏ, gần khơng cịn bị bồi lấp, xói lở 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Để có sở khoa học chỉnh trị ổn định lòng dẫn, sở tổng quan nghiên cứu bồi lấp, xói lở khu vực cửa sơng giới Việt Nam, dựa vào điều kiện tự nhiên trạng số liệu khu vực cửa sông Đà Nông, NCS lựa chọn phương pháp viễn thám, đồ địa hình kết hợp với GIS phương pháp mơ hình để tính tốn nhằm tìm chế bồi lấp, xói lở cửa sơng Đà Nơng, từ định hướng giải pháp ổn định sông Đà Nông Kết xác định chế bồi lấp, xói lở khu vực cửa sông Đà Nông sau: - Bồi lấp, xói lở khu vực cửa sơng Đà Nông tác động thuỷ động lực yếu tố (như gió, bão, sóng, triều dịng chảy từ sông) ảnh hưởng hoạt động nạo vét khơi thơng lịng dẫn, xây kè bờ Bắc - Sóng Đơng Bắc, dịng chảy ven bờ (sản sinh sóng Đơng Bắc) hình thành mùa gió Đơng Bắc ngun nhân gây nên dịch chuyển, bồi lấp khu vực bờ Bắc khu vực cửa sơng Đà Nơng - Kè mỏ hàn phía bờ Bắc cửa sông (được xây dựng giai đoạn 2002-2004) giúp cửa sơng ổn định vị trí hình thái thời gian (đến năm 2013) - Việc nạo vét khơi thơng lịng dẫn từ 2014-2016 ngun nhân gây xói lở mở rộng cửa sơng sạt lở đường bờ khu vực đồn biên phòng khu vực cảng cá (ở phía sơng) - Ngồi ra, thiếu hụt bùn cát khu vực nạo vét gây sạt lở khu vực lân cận đạt trạng thái cân Đây chế bồi lấp, xói lở xảy thời đoạn ngắn 24 Cơ chế bồi lấp, xói lở diễn theo quy luật mới, đặc trưng cho chế độ thuỷ động lực khu vực cửa sơng Đà Nơng điều kiện địa hình Giải pháp cơng trình ổn định sơng Đà Nơng Giải pháp cơng trình đề xuất có tác dụng ngăn cát, giảm giảm sóng xâm nhập vào sâu làm xói lở bờ khu vực phía cửa sơng Sau kiểm chứng mơ hình thủy động lực, xác định phương án kéo dài cơng trình kè phía Bắc, với chiều dài cơng trình 145m nối tiếp với kè hữu đến đường đồng mức -10,0, hợp với hướng Bắc góc 1010 Nhờ cơng trình, chế độ sóng, dịng chảy, chiều dày bồi tụ cải thiện đáng kể, chiều cao sóng giảm từ 5-33% so với điều kiện trạng Biến động địa hình đáy vị trí luồng tàu nhỏ, gần khơng cịn bị bồi lấp, xói lở KIẾN NGHỊ Trong nghiên cứu này, NCS chưa xem xét ảnh hưởng yếu tố nội sinh chuyển nước từ sông Ba sang sông Bàn Thạch (yếu tố ngoại sinh) hoạt tác động sóng tàu bè qua lại (yếu tố nhân sinh) đến diễn biến cửa sơng Đà Nơng; cần có nghiên cứu có xét đến ảnh hưởng yếu tố kể để kết tốt Mơ hình hóa định lượng bùn cát, bồi tụ xói lở bờ biển lĩnh vực khoa học khơng xác Do vậy, kết xói lở bờ có giá trị định tính, nhằm xác định quy luật chung xói lở, bồi tụ vùng gần bờ dòng ven Trong tương lại, có mơ hình đại số liệu cập nhật hơn, cần có mơ để nâng cao độ xác mặt định lượng kết thu từ luận án ... hướng giải pháp ổn định cửa sông Đà Nông 5 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BỒI LẤP, XĨI LỞ VÙNG CỬA SƠNG VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan bồi lấp, xói lở cửa sơng 1.1.1 Các nghiên cứu bồi lấp, xói lở cửa. .. nguyên nhân chế bồi gây bồ lấp, xói lở nên tình trạng bồi lấp, xói lở tiếp tục xảy Với lý trên, NCS thực đề tài ? ?Nghiên cứu chế bồi lấp, xói lở định hướng giải pháp ổn định cửa sông Đà Nông tỉnh. .. chế bồi lấp, xói lở cửa sông Đà Nông Để xác định chế bồi lấp, xói lở sơng Đà Nơng sở phân tích yếu tố tác động đến trình bồi lấp, xói lở cửa sơng Đà Nơng nhóm phương pháp nghiên cứu chế bồi lấp,