Từ các kết quả tính toán vận chuyển bùn cát trong các các kịch bản tính toán khác nhau, chúng ta nhận thấy diễn biến đáy biển có sự thay đổi mạnh theo các trường hợp. Đối với phía trong đầm gần cửa biển vận chuyển bùn cát do dòng chảy
61
là chính và trong các kịch bản tính toán không có sự khác nhau rõ rệt do không có các tác động của sóng. Phía ngoài cửa dưới tác động đồng thời của sóng và dòng chảy các biến động địa hình với mỗi hướng sóng là khác nhau. Tại khu vực phía sau kè và đầu kè có sự bồi tụ khá rõ do lượng bùn cát vận chuyển từ phía nam lên và từ phía ngoài vào.
Sau khi xây kè, phần lớn lượng bùn cát vận chuyển từ phía Nam lên phía Bắc được giữ lại gây bồi lấp ở phía Nam cửa Đề Gi, ngay sát chân kè. Phần còn lại tiếp tục được sóng và dòng chảy vận chuyển lên phía Bắc. Từ các kết quả tính toán ta có thể nhận định lượng bùn cát vận chuyển từ phía Bắc xuống không tham gia nhiều vào quá trình bồi lấp tại đây. Trong khi đó lượng bùn cát vận chuyển từ phía Nam đóng vai trò quan trọng gây nên hiện tượng bồi lấp tại khu vực này. Công trình kè (đê chắn cát) có tác dụng mạnh mẽ đến sóng và dòng chảy tại đây. Do hướng kè vuông góc với bờ, kè có tác dụng chắn toàn bộ sóng Đông Nam, tạo nên vùng khuất sóng phía trong cửa. Đồng thời với việc chắn sóng, kè cũng có tác dụng ngăn dòng chảy do sóng dọc bờ hướng từ phía Nam lên phía Bắc và kết quả phân tích thấy kè đã giữ lại một lượng lớn bùn cát ở phía Nam do đó hạn chế được sự bồi lấp tại cửa Đề Gi.
Tuy nhiên, sau khi kè chắn sóng được đưa vào sử dụng, công trình đê chắn cát đã không phát huy hiệu quả như mong muốn. Hiện nay, tại đoạn giữa của luồng tàu ra vào đã hình thành một bãi cát rộng trên 3.000 m2, kéo dài khoảng 300 m, có độ cao so với mặt nước biển khoảng 3 m, chắn ngang hơn 3/4 luồng lạch ra vào bến. Ở đoạn đầu đê chắn sóng về phía bờ, cát tràn qua đê bồi lấp luồng lạch [4]. Giải quyết tình trạng bồi lấp cửa biển Đề Gi tác giả đã tiến hành tính toán quá trình vận chuyển trầm tích tại khu vực này với chiều dài kè dài hơn ban đầu là 300 m với ba hướng sóng chính Đông Bắc, Đông Nam và sóng hướng Đông.
3.5.1. Các kết quả tính toán sóng, dòng chảy và vận chuyển bùn cát và biến đổi đáy biển trong trường hợp tính toán kéo dài kè thêm 300 m (khắc phục)
a. Hướng sóng Đông Bắc (NE)
Trong trường hợp hướng sóng Đông Bắc, sóng ở biên cho vào modul Delft 3D – Wave với độ cao Hmor = 2,12 m, Tp = 8,6 s.
62
Hình 54. Trường sóng tại khu vực cửa Đề Gi (m)
63
Hình 56. Trường dòng chảy khi triều rút (m/s)
64
Hình 58. Phân bố độ dày đáy tại cửa Đề Gi (m)
b. Hướng sóng Đông Nam (SE)
Với trường hợp sóng Đông Nam, các thông số của modul thuỷ động lực và vận chuyển trầm tích được giữ nguyên như trường hợp sóng Đông Bắc. Riêng với modul sóng, tham số sóng được lấy như sau: Hmor = 0.72 m, Tp = 5,3 s
65
Hình 60. Trường dòng chảy khi triều dâng (m/s)
66
Hình 62. Nồng độ trầm tích lơ lửng tại cửa Đề Gi (kg/m3)
67
c.Hướng sóng Đông (E)
Trong trường hợp này, các tham số sóng trong modul Delft 3D-Wave được lấy: Hmor = 0,77 m; Tp = 7,04 s
Hình 64. Trường sóng tại cửa Đề Gi (m)
68
Hình 66. Trường dòng chảy khi triều rút (m/s)
69
Hình 68. Phân bố độ dày đáy tại cửa Đề Gi (m)
3.5.2. So sánh kết quả tổng hợp và đánh giá
Qua các thông tin từ người dân tại địa phương, cũng như các cấp lãnh đạo của tỉnh, để phát huy hiệu quả thông luồng và thoát lũ chiều dài kè nên được kéo dài và nâng cao trình đỉnh kè để chống sóng tràn. Trong luận văn này đã khai thác ý tưởng trên và thực hiện tính toán với trường hợp kéo dài thêm kè.
Nhìn vào các hình 54, 59, 64 trong trường hợp kéo dài kè thêm 300 m, ta thấy rằng sóng thay đổi khá lớn từ ngoài khơi vào bờ. Càng vào gần bờ, sóng bị khúc xạ và độ cao sóng giảm dần. Khi lan truyền đến cửa Đề Gi, sóng bị chặn phía trước kè, do đó sóng bị suy giảm nhanh chóng trong kênh. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đối với dòng chảy, từ các hình 55, 56, 60, 61, 65, 66 dòng chảy tại khu vực cửa là dòng chảy thủy triều là chính. Tại khu vực cửa do ảnh hưởng của hệ thống đầm phía trong tạo ra chênh lệch mực nước giữa phía trong và ngoài đầm trong các pha triều dâng và triều rút tạo ra dòng chảy khá lớn. Dòng chảy lớn nhất có thể lên đến 1,2 m/s.
70
Từ các hình 57, 58, 62, 63, 67, 68 ta có thể thấy diễn biến của đáy biển trong kịch bản tính toán kè được kéo dài thêm 300m. Đối với phía trong đầm gần cửa biển vận chuyển bùn cát do dòng chảy là chính. Phía ngoài cửa dưới tác động của sóng và dòng chảy, các biến động địa hình với mỗi hướng sóng khác nhau là khác nhau. Tại khu vực phía sau kè và đầu kè có sự bồi tụ khá rõ ràng do lượng bùn cát được vận chuyển từ phía Nam lên
Trong trường hợp sóng Đông Bắc (NE):
+ Nhìn vào hình 27, 28 trong trường hợp hiện trạng có kè (hiện trạng), ta thấy
trầm tích bồi tụ nhiều ở đầu kè và đỉnh kè. Nồng độ trầm tích lơ lửng ở phía trong cửa có thể đạt 0,1 kg/m3 và độ dày đáy là 18 cm. Tuy nhiên qua hình 57, 58 với
trường hợp kéo dài kè ta có thể thấy nồng độ trầm tích lơ lửng tại cửa lớn nhất là
0,06 kg/m3, độ dày đáy là 10 cm. Qua đây ta thấy được, khi kéo dài kè, lượng bùn cát được giữ lại ở phần phía trước kè nhiều hơn, và khả năng vận chuyển chúng vào phía trong kè là ít đi.
Trong trường hợp sóng Đông Nam (NE):
+ Trong hình 32, 33 là bức tranh vận chuyển trầm tích trong trường hợp có công trình (hiện trạng). Sóng Đông Nam kết hợp với dòng chảy triều tạo lên
trường dòng chảy từ phía Nam lên đưa trầm tích vào cửa biển. Ở phía trong cửa, do có kè chắn, nên nồng độ trầm tích tại đây nhỏ hơn phía trước kè và nồng độ trầm tích lớn nhất khoảng 0,02 kg/m3, độ dày đáy khoảng 8 cm.
+ Nhìn vào hình 62, 63 ta thấy, với trường hợp kéo dài kè, nồng độ trầm tích tại
cửa nhỏ hơn 0,02 kg/m3, độ dày đáy khoảng 4 cm.
Trong trường hợp sóng Đông (E):
+ Với sóng hướng sóng chính là hướng Đông hiện tượng bồi lấp vẫn diễn ra tại
cửa Đề Gi. Trong trường hợp hiện trạng (hình 52, 53), nồng độ trầm tích lớn nhất ở
khu vực trước và sau kè. Ở trong cửa, nồng độ trầm tích lớn nhất là 0,05 kg/m3, độ
dày đáy lớn hơn 10 cm. Còn với trường hợp kéo dài kè, nồng độ trầm tích lớn nhất
71
Từ các phân tích ở trên ta thấy, với cùng một hướng sóng, trong trường hợp kéo dài kè, nồng độ trầm tích lơ lửng ở phía trong cửa nhỏ hơn so với nồng độ trầm tích lơ lửng trong trường hợp hiện trạng. Qua đó ta thấy khi kéo dài kè thêm 300 m, đã phần nào làm giảm hiện tượng bồi lấp tại khu vực này. Tuy giải pháp khắc phục này có thể chưa phải là tốt nhất, tuy nhiên qua đây ta cũng có cơ sở để đưa ra các đề xuất khắc phục hiện tượng bồi lấp tại khu vực này.
Tuy nhiên tình trạng bồi lấp tại cửa biển Đề Gi còn do việc xây dựng đê chắn cát quá thấp nên cát được sóng biển và gió đưa vào, tràn qua mặt đê. Không chỉ bồi lấp mặt đê có nơi trên 1 m, cát còn lấn vào luồng tàu tạo nên một bãi cát rộng, ngày càng cao và rộng thêm. Nhìn vào các hình 69, 70 ta thấy rõ được hiện nay phía đầu kè sát với bờ đã bị cát phủ kín, tạo thành một dải cát dài phía trong cửa. công trình phát huy hiệu quả cần nâng cao thêm cao trình đoạn đê chắn cát, hạn chế tình trạng cát vượt qua đê bồi lấp luồng tàu; Đồng thời tiến hành nạo vét, hút hết những bãi cát bồi hiện có tạo độ sâu cho luồng tàu [5].
72
73
KẾT LUẬN
Vận chuyển bùn cát và biến động đáy biển chịu tác động của nhiều quá trình động lực học phức tạp, trong đó quá trình tác động của sóng, dòng chảy và mực nước đóng vai trò chính. Quá trình sóng tác động làm nguồn bùn cát dưới đáy bị xáo trộn và đồng thời tạo ra dòng chảy sóng trong đới sóng đổ. Dòng chảy do sóng và các loại dòng chảy khác tại khu vực sát bờ tải phần bùn cát bị xáo trộn từ nơi này sang nơi khác. Độ cao mực nước trong ngày thay đổi làm thay đổi vị trí bùn cát bị vận chuyển trên bãi biển tại từng thời gian cụ thể.
Trong khuôn khổ của nghiên cứu này, tác giả đã tiến hành thu thập và xử lý số liệu về gió, sóng, đường bờ, địa hình đáy biển, dao động mực nước để làm số liệu đầu vào cho mô hình.
Khu vực đầm Đề Gi mang đầy đủ các đặc trưng của khí hậu khu vực Nam Trung Bộ đó là chịu ảnh hưởng, chi phối của hệ thống gió mùa: gió mùa Đông Bắc (các tháng mùa đông I, II và XI, XII) và gió mùa Tây Nam (các tháng mùa hè VI, VII, VIII, IX). Phía bên ngoài đầm phá, chế độ sóng cũng tuân theo quy luật phân bố của trường gió. Đây là khu vực có bờ biển hở, các sóng tại vùng biển khơi lan truyền và tác động trực tiếp gây nên các biến động lớn tới bãi biển và khu vực cửa sông. Các hướng sóng chính tại khu vực này là sóng hướng Đông Bắc, Đông và Đông Nam.
Một hệ thống mô hình thuỷ động lực - sóng - vận chuyển trầm tích trên cơ sở mô hình Delft 3D đã được ứng dụng tính toán đồng thời để nghiên cứu đặc điểm vận chuyển trầm tích lơ lửng tại cửa biển Đề Gi. Để phục vụ cho việc thiết lập và kiểm định kết quả của mô hình, các bộ số liệu liên quan ở khu vực đã được thu thập và xử lý tương đối đầy đủ và hệ thống. Các kết quả tính toán giữa mô hình Deflt 3D và diễn biến thực tế tại khu vực khá giống nhau.
Nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển nghề cá, khai thác tốt tiềm năng, kinh tế biển, huyện Phù Cát được Nhà nước đầu tư xây dựng bến cá Đề Gi bao gồm cầu cảng, bờ kè, đê chắn cát. Tuy nhiên công trình sau khi đưa vào sử dụng đã không phát huy hiệu quả như mong muốn. Sau khi xây dựng kè, cửa Đề Gi vẫn còn hiện tượng bồi lấp.Từ kết quả tính toán của mô hình Delft 3D ta có thể thấy rõ trước khi có kè và sau khi có kè thì xu hướng trầm tích vẫn bồi tụ tại cửa.
Đối với mỗi kết quả tính toán của mô hình số việc so sánh với các số liệu thực tế là cần thiết khẳng định sự đúng đắn của các tính toán. Do nguồn số liệu quan trắc biến đổi địa hình là khá hiếm cho nên việc so sánh với các số liệu đo đạc địa hình là không (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
74
thể. Tuy nhiên với sự phát triển của các công nghệ hiện đại, việc sử dụng ảnh vệ tinh được xem như là phương án tối ưu và tin cậy. Ảnh vệ tinh khu vực cửa Đề Gi 1/6/2010 và 24/2/2012 được sử dụng để so sánh. Để thể hiện rõ các vùng bồi, xói các tác giả đã khoanh vùng các khu vực có cồn cát. Việc so sánh này không cho được kết quả định lượng chính xác nhưng cho các kết quả định tính khá tốt. Hình 71 và 72 mô tả ảnh vệ tinh với các vùng bồi xói.
Hình 71. Ảnh vệ tinh với các vùng bồi xói: ảnh chụp 1/6/2010
75
Từ những kết quả đưa ra từ mô hình ta thấy: các quá trình thuỷ động lực tại khu vực rất phức tạp với sự tác động chủ yếu từ sóng, dòng chảy và dòng chảy triều. Sự tồn tại dòng chảy dọc bờ và những xoáy cục bộ ở vùng cửa biển khiến trầm tích lắng đọng gây bồi lấp luồng tàu; địa hình đáy tăng lên. Với việc mô phỏng trong cả hai trường hợp có kè và không có kè ta thấy công trình chưa đem lại kết quả tốt vì vậy tác giả đã tiến hành tính toán trong trường hợp kéo dài kè để tìm ra những giải pháp khắc phục phù hợp cho khu vực này.
Trong nghiên cứu này, các đặc điểm vận chuyện trầm tích lơ lửng ở cửa Đề Gi mới chỉ xét đến trong các điều kiện thời tiết bình thường mà chưa tính đến ảnh hưởng của các hiện tượng thời tiết cực đoan như bão đến vận chuyển trầm tích lơ lửng ở khu vực này. Trong khuôn khổ của nghiên cứu, vai trò của các yếu tố như dao động mực nước, sóng, gió đến vận chuyển trầm tích ở khu vực cửa Đề Gi mới chỉ được đánh giá bước đầu. Những hạn chế này sẽ được khắc phục trong những nghiên cứu tiếp theo.
Kiến nghị giải pháp ứng phó với hiện tượng bồi lấp cửa Đề-Gi
Khu vực ven biển tỉnh Bình Định, dù đã có công trình chỉnh trị, nhưng quá trình biến động đường bờ vẫn diễn ra mạnh mẽ. Các giải pháp công trình ở cửa biển thực chất chỉ điều chỉnh được tương tác sông - biển mang tính cục bộ địa phương, không thể khắc phục được hoàn toàn bồi lấp trong thời gian dài. Do vậy, việc nghiên cứu cần ưu tiên xem xét bố trí công trình chỉnh trị cho hợp lý. Bên cạnh đó các giải pháp cần nghiên cứu bổ sung và làm rõ bao gồm nạo vét thường xuyên và khả năng sử dụng vật liệu nạo vét cho một số mục đích khác. Thực tế nạo vét trong khu vực cho thấy có lẫn một hàm lượng đáng kể bụi, sét và đất nhiễm muối nên không thích hợp cho mục đích xây dựng. Giải pháp chỉnh trị ổn định cửa hiện hữu bằng cách xây dựng các công trình bảo vệ luồng là một giải pháp phù hợp với các quy luật tự nhiên trong quá trình hình thành cửa này bao gồm các giải pháp:
- Làm kè đặc, nâng cao cao độ và kéo dài kè chắn cát.
- Xây dựng làng cá, các khu dịch vụ và hậu cần nghề cá có quy mô ở xã Mỹ Thành, huyện Phù Mỹ.
- Vật liệu xây dựng: có thể khai thác đá tại chỗ để làm đê chắn sóng và các công trình.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Đặc điểm địa hình và trầm tích tầng mặt đầm Đề Gi, Phạm Bá Trung, Hội nghị Quốc tế “Biển Đông 2012” Nha Trang 12-14/092012
2. Nguyễn Mạnh 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