Khi xem xột hệ số F trong Bảng 3.3 nhận thấy giỏ trị F giảm dần theo thời gian, cú nghĩa là 1/F sẽ tăng theo thời gian đối với cả 3 khu vực. Thời kỡ 1985 - 1990, F cú giỏ trị lớn nhất; sau đến thời kỡ 1990 - 1995 và thời kỡ 2005 - 2010, F cú giỏ trị nhỏ nhất. Điều này cho thấy, bói biển bị xúi theo thời gian làm tăng độ dốc của bói, đặc biệt là trong khoảng thời kỡ từ 1985 - 1995 hệ số F giảm mạnh. Từ giai đoạn 2005 đến nay bói vẫn xú i, tuy nhiờn khụng mạnh như giai đoạn trước đõy.
Khi thay cỏc giỏ trị trong Bảng 3.3 vào cụng thức (3.6) ta được phương trỡnh mặt cắt đặc trưng (dạng hàm Logarit) theo từng thời kỳ của chuỗi số liệu đo đạc cỏc giai đoạn 1985 - 1990, 1990 - 1995 và 2005 - 2010 đối với 3 mặt cắt: Bắc Hải Hậu (HH01), trung Hải Hậu (HH02) và Nam Hải Hậu (HH03).
C ao độ (m )
K/c cộng dồn (m) 4.0 2.0 0.0 -2.0 -4.0 -6.0 0 200 400 600 800 1000 1200 HH01 MCDT(HH01) HH02MCDT(HH02) HH03MCDT(HH03)
3.2.2.3. Mặt cắt đặc trưng theo từng khu vực
Kết quả phõn tớch mặt cắt đặc trưng theo từng khu vực được thể hiện trong Bảng 3.4, Hỡnh 3.13 là biểu diễn đối với chuỗi số liệu đo giai đoạn 2005 - 2010 (đõy là chuỗi số liệu mới nhất, đo đồng bộ nhất). Kết quả tớnh toỏn đối với cỏc giai đoạn 1985 - 1990 và 1991 - 1995 được thể hiện trong Phụ lục 1.
Bảng 3.4. Phương trỡnh đặc trưng cỏc MC theo từng khu vực khỏc nhau tại Hải Hậu
Tờ n mặt cắt D (m) F (m- ) G (m) R RMSE Ghi chỳ HH01 4,032 0,4351 30,59 0,9636 0,2917 TK 2005-2010 HH02 0,864 0,6934 27,84 0,9628 0,2086 HH03 1,342 0,3931 101,3 0,9395 0,3727 HH01 5,011 0,5530 35,11 0,9771 0,2177 TK 1990-1995 HH02 1,432 0,8010 28,61 0,9529 0,2506 HH03 2,012 0,7211 98,01 0,9142 0,3901 HH01 5,312 0,6121 40,12 0,9789 0,2004 TK 1985-1990 HH02 1,507 0,8981 51,03 0,9622 0,2912 HH03 2,233 0,7120 99,01 0,9412 0,3511
Bảng 3.4 là bộ thụng số cỏc mặt cắt đặc trưng đại diện cho ba khu vực dọc bờ biển Hải Hậu theo từng giai đoạn, thay cỏc giỏ trị này vào cụng thức (3.6) ta sẽ được dạng phương trỡnh mặt cắt đặc trưng. Trong Hỡnh 3.8 thể hiện, tại mặt cắt HH02 bói sõu hơn so với HH01 và HH03, đặc biệt là khu vực khoảng 300m tớnh từ bờ trở ra. Điều này cho thấy tại khu vực HH02 hiện tượng xúi mạnh nhất. Thực tế tại đõy cũng đó diễn ra điều này, vỡ hiện nay biển đó tiến sỏt vào chõn đờ, hầu như ở khu vực này khụng cũn bói kể cả lỳc triều thấp (cuối Hải Triều, đầu Hải Hũa).
Hỡnh 3.13. Mặt cắt đặc trưng từng khu vực từ HH01 đến HH03 dọc ven biển Hải Hậu (giai đoạn 2005 - 2010)
C ao độ (m )
2.5 1.5 0.5 -0.5 -1.5 -2.5 -3.5 -4.5 -5.5 Thỏng 10/2005 MCDT HH02 T10 Thỏng 4/2006 MCDT HH02 T04 K/C cộng dồn (m) 020040060080010001200
3.2.2.4. Mặt cắt đặc trưng theo mựa
Nhằm xe m xột quỏ trỡnh diễn biến tổng thể sau một mựa giú, so sỏnh sự khỏc nhau của mặt cắt điển hỡnh giữa hai mựa trong năm là mựa giú mựa Tõy Nam (thỏng 4, kết thỳc đợt giú mựa Tõy Nam) và giú mựa Đụng Bắc (thỏng 10 - 11, kết thỳc đợt giú mựa Đụng Bắc) hàng năm, lựa chọn thời kỡ 2005 - 2010 để phõn tớch. Đõy là thời kỳ cú số liệu đo đạc trong hai mựa điển hỡnh so với hai thời kỳ 1985 - 1990 và 1990 - 1995. Kết quả phõn tớch được thể hiện trong Bảng 3.5, Hỡnh 3.14 đại diện cho mặt cắt HH02, cỏc mặt cắt HH01 và HH03 được thể hiện trong Phụ lục 1.
Bảng 3.5. Phương trỡnh đặc trưng cỏc mặt cắt theo mựa (giai đoạn 2005-2010)
MC Mựa D (m) F (m- ) G (m) R RMSE
HH01 Thỏng 04Thỏng 10 4,48803,7280 0,43980,4108 23,410041,1400 0,97860,9813 0,22600,2079
HH02 Thỏng 04Thỏng 10 1,14300,7393 0,74510,6570 18,020035,4000 0,96070,9657 0,21270,2016
HH03 Thỏng 04Thỏng 10 1,21601,4290 0,40470,3683 120,500092,8100 0,95470,9296 0,32840,3964
Hỡnh 3.14. Mặt cắt đặc trưng hai mựa tại HH02 (giai đoạn 2005-2010)
Dựa vào cỏc tham số đó tổng hợp ở Bảng 3.5 cho thấy quy luật biến động bói theo mựa được thể hiện khỏ rừ nột. Mựa hố khu vực này bói thường được bồi, cũn mựa đụng bói lại thường bị xú i.
3.2.2.5. Tớnh toỏn mặt cắt cõn bằng tại khu vực nghiờn cứu
Mặt cắt cõn bằng theo cỏc nghiờn cứu của Bruun, Dean, Kriebel, Moore,... là một cụng cụ hữu hiệu để đỏnh giỏ vai trũ của vận chuyển bựn cỏt ngang bờ cho một khu vực nghiờn cứu.
C ao độ (m )
1.0 0.0 -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 Dean 1975 Dean 1985 Dean 2010 Thỏng 10/2010 -5.0K/c cộng dồn (m) -6.0 0100200300400500600700800900
Theo Kriebel & Dean (1985), Kobayashi (1987) thỡ mặt cắt bói được gọi là cõn bằng phải thỏa món quan hệ kinh nghiệm sau:
h(x) = A x2/3 (3.7)
với h: Độ sõu tại chỗ, x là khoảng cỏch từ đường bờ ra biển. Vỡ A là hằng số kinh nghiệm phụ thuộc vào đặc trưng của bựn cỏt đỏy và chế độ súng giú tại đõy. Hằng số này được mụ tả qua độ thụ thuỷ lực của chất điểm hạt cỏt W:
W2 ( A = 2,25x g )1/ 3 Mặt cắt cõn bằng Dean 1977: (3.8) 2 D = Ay 3 A = 0,41(d50)0,94 (d50 < 0,4mm) A = 0,23(d50)0,32 (0,4 < d50 < 10,0mm) A = 0,23(d50)0,28 (10,0 < d50 < 40,0mm) A = 0,23(d50)0,32 (d50 > 40,0mm)
Ở đõy g: gia tốc trọng trường (Dean: 1977 - 1991)
Dựa vào lý thuyết trờn, kết hợp với dữ liệu mặt cắt, số liệu thu thập được về giỏ trị d50 từ năm 1975 đến năm 2010, chọn 3 thời điểm để tớnh toỏn mặt cắt cõn bằng là năm 1975, 1985 và 2010. Kết quả như trong Hỡnh 3.15.
Hỡnh 3.15. So sỏnh mặt cắt thực đo và mặt cắt cõn bằng tớnh theo Dean năm 1977 Kết quả tớnh toỏn mặt cắt cõn bằng với lý thuyết của Dean đối với vựng nghiờn C ao độ (m ))
cứu cho thấy, trong phạm vi khoảng 600m tớnh từ chõn đờ trở ra biển mặt cắt hiện trạng dốc hơn mặt cắt cõn bằng, chứng tỏ trong phạm vi này bói bị xúi. Tuy nhiờn từ khoảng cỏch 600m ữ 800m (tớnh từ chõn đờ) trở ra ngoài biển mặt cắt hiện trạng đạt
1.0 0.0 -1.0 -2.0 Dean 1975 Dean 1985 Dean 2010 HH02 Total MCDT HH02 -3.0 -4.0 -5.0 K/c cộng dồn (m) -6.0 0 200 400 600 800 1000
trạng thỏi cõn bằng và cú xu thế bồi (mặt cắt cõn bằng dốc hơn mặt cắt hiện trạng). Điều này chứng tỏ cú dũng vận chuyển bựn cỏt ngang bờ từ ngoài khơi vào trong bờ. Để thấy rừ điều này, ta đem so sỏnh mặt cắt đặc trưng với cỏc kết quả tớnh mặt cắt cõn bằng theo Dean 1977 (Hỡnh 3.16).
Hỡnh 3.16. So sỏnh mặt cắt đặc trưng và kết quả tớnh toỏn theo Dean năm 1977 Căn cứ vào dữ liệu đo đạc biến động mặt cắt nhiều năm và qua phõn tớch ta nhận thấy, tại khu vực nghiờn cứu vựng bị xúi lở thường là bói triều rộng khoảng 600m ữ 800m tớnh từ chõn đờ trở ra biển (tại điểm cú độ sõu khoảng 4,0m). Ở ngoài khu vực này thường cú xu hướng ổn định. Qua đú cũng cú thể nhận định độ sõu hoạt động mạnh của trầm tớch (depth closure) tại khu vực nghiờn cứu nằm ở cú độ sõu khoảng 4,0m trở lại.
Với kết quả tớnh toỏn theo lý thuyết mặt cắt cõn bằng của Dean ở trờn cho thấy cú dũng vận chuyển bựn cỏt ngang bờ từ ngoài khơi vào trong bờ, gõy bồi bói tại khu vực nghiờn cứu. Tuy nhiờn, tại khu vực khoảng 600m ữ 800m t ớnh từ chõn đờ trở ra, nơi nhận định là khu vực cú sự hoạt động mạnh của bựn cỏt lại vẫn bị xúi lở. Điều này cho thấy tại khu vực nghiờn cứu, mà ở đú dũng vận chuyển bựn cỏt dọc bờ đúng vai trũ chớnh thỡ mặc dự theo mặt cắt cõn bằng sẽ xảy ra vận chuyển bựn cỏt ngang bờ cú hướng vào bờ (gõy bồi) nhưng trong thực tế vựng đú vẫn bị xúi do vận chuyển bựn cỏt dọc bờ lớn hơn. Mặt khỏc, dũng vận chuyển bựn cỏt ngang bờ chỉ là một thành phần của dũng vận chuyển bựn cỏt tổng cộng.
Nhỡn chung, kết quả ứng dụng theo lý thuyết mặt cắt cõn bằng của Dean đề xuất, kết hợp với số liệu thực đo diễn biến bói và phõn tớch chế độ động lực vựng
C ao độ (m )
ven bờ cho chỳng ta đỏnh giỏ được xu thế biến động của mặt cắt theo từng vị trớ, khu vực đối với mặt cắt ngang bói biển tại Hải Hậu.
3.3. XÁC ĐỊNH NGUYấN NHÂN GÂ Y MẤT ỔN ĐỊNH CHO BỜ BÃI BIỂNHẢI HẬU-NAM ĐỊNH HẢI HẬU-NAM ĐỊNH
3.3.1. Xỏc định một số nguyờn nhõn chung
1) Theo kết luận của cỏc chuyờn gia địa chất: Nguyờn nhõn chủ yếu của xúi lở bờ là do thiếu hụt trầm tớch gõy bởi xõy đập hồ chứa thủy điện ở thượng lưu và sự suy tàn sụng Sũ. Trong bối cảnh thiếu hụt trầm tớch thỡ vận động sụt lỳn hiện đại đúng vai trũ cường húa và thỳc đẩy quỏ trỡnh xúi lở. Như vậy quan điểm chung của cỏc nhà địa chất là: ảnh hưởng của vai trũ sụt lỳn tõn kiến tạo đến quỏ trỡnh xúi lở tại bờ biển Hải Hậu là tương đối nhỏ và mờ nhạt so với nguyờn nhõn ngoại sinh [15], [22], [33], [37].
2) Hiện tượng xúi lở xảy ra thường xuyờn trong cả năm, nhưng mạnh hơn vào mựa đụng. Vào mựa đụng, khi biển động, nước dõng súng kết hợp với triều cường giỳp súng tấn cụng trực tiếp vào thõnđờ, gõy xúi lởbói vàảnh hưởng tới sự ổnđịnh của đờ (phỏ hoại mỏi và xúi chõn đờ). Đặc biệt, trong thời gian cú bóo lớn, súng do bóo gõy ra cú thể phỏ hoại đờ biển và gõy xúi lở bói nghiờm trọng [3], [7], [36].
3) Vận tốc dũng ven dọc bờ do súng tại Hải Hậu tương đối lớn trong giú mựa Đụng Bắc, nhất là thời kỳ nước rươi (thỏng 10 - 12 hàng năm). Trị số lớn nhất đó đo được ngày 29/11/1985 là 112c m/s, vận tốc trung bỡnh của dũng ven đo được khi giú vừa (cấp 5 - 6) từ 8 ữ 12m/s đạt trị số khỏ cao (từ 60c m/s ữ 120 c m/s) [35], [38], [39]. Như vậy, trong bóo hoặc giú mựa Đụng Bắc nếu gặp lỳc triều kộm dũng ven sẽ gõy xúi bói, nếu gặp thời điểm triều cường, nước lớn chỳng sẽ trực tiếp tham gia quỏ trỡnh xúi lở đờ, kố biển. Vỡ vậy dũng chảy ven bờ do súng cú ảnh hưởng quyết định đến sự xúi lở vựng bói, đờ kố tại vựng biển nghiờn cứu.
4) Phần lớn cỏc kết quả tớnh toỏn vận chuyển bựn cỏt tại đoạn bờ từ cửa Hà Lạn đến Hải Thịnh lượng bựn cỏt bị mang đi nhiều hơn mang đến khoảng từ
600.000 ữ 800.000m3/năm [34], [60]. Do vậy, đặc biệt tại khu vực Hải Hậu xảy ra
khu vực Hải Hậu bị “thụ húa” so với thời kỳ 1975 rất nhiều, điều này chứng tỏ rằng khu vực này khụng cú lượng bựn cỏt bự đắp từ cỏc cửa sụng đến như cỏc thời kỳ trước đõy.
3.3.2. Biến động hỡnh thỏi cửa Ba Lạt ảnh hưởng đến quỏ trỡnh xúi lở bờ biểncủa khu vực nghiờn cứu của khu vực nghiờn cứu
1) Từ khi dũng chớnh sụng Hồng chuyển về cửa Ba Lạt, sụng Sũ bị thu hẹp (thời kỳ “Ba Lạt phỏ hội”), từ thời điểm này trở đi khu vực ven biển Hải Hậu chuyển sang chế độ bồi tụ - xúi lở mới [1], [26], [54]. Đú là chế độ thống trị của biển với tỏc động của súng là chủ yếu lỳc này đó bắt đầu thời kỳ xúi lở nhỏ lẻ xen kẽ. Cú thể núi nếu “Ba Lạt phỏ hội” dẫn đến chu kỳ xúi lở thứ nhất, thỡ sau lũ 1971 với sự thay đổi dũng chớnh tại cửa Ba Lạt và tiếp theo sụng Sũ là một nhỏnh cả sụng Hồng bị đắp lại bằng cống Ngụ Đồng (cuối những năm 50 thế kỷ XX) làm mất nguồn bựn cỏt từ sụng Hồng cung cấp trực tiếp cho bờ biển Hải Hậu gõy trầm trọng thờm sự mất cõn bằng bựn cỏt, bắt đầu một chu kỳ xúi lở bói trầm trọng thứ hai tại đõy. 2) Về mặt vĩ mụ biến đổi địa hỡnh cửa Ba Lạt [34], [36], [54]: Dựa vào phõn tớch lịch
sử biến động hỡnh thỏi những thập kỷ gần đõy tại cửa Ba Lạt: do bồi tụ mạnh hỡnh thành cỏc bói bồi tiến về phớa biển như một mỏ hàn tự nhiờn. Theo giả thiết này quỏ trỡnh xúi lở trong khoảng trờn 50 năm gần đõy tại bờ biển Hải Hậu là hiệu ứng phớa khuất giú của mỏ hàn tự nhiờn trờn xảy ra (búng động lực) do tỏc động của dũng năng lượng súng hướng Đụng Bắc (NE) cựng với sự tiến ra phớa biển của mỏ hàn tự nhiờn vựng xúi lở chạy dần từ Bắc xuống Nam (từ Hải Lý đến Hải Thịnh). Qui luật trờn đó được thực tế minh chứng: Nhỡn chung, giai đoạn từ 1970 đến nay xúi lở bói, đờ kố biển tại Hải Hậu phỏt triển dần về phớa Nam theo cỏc tài liệu đó thu thập được:
- Từ 1912ữ1935: nhỡn chung bờ biển được bồi khụng cú chỗ xúi đỏng kể. - Từ 1935ữ1965: xúi phỏt triển tại bờ biển từ Hải Đụng đến Hải Triều. - Từ 1965ữ1990: xúi phỏt triển tại bờ biển từ Hải Chớnh đến Hải Hũa. - Từ 1990ữ2005: xúi phỏt triển tại bờ biển từ Hải Chớnh đến Thịnh Long.
3) Hiện tượng suy thoỏi rừng, hoạt động của hồ chứa Hũa Bỡnh làm giảm lượng bựn cỏt, lưu lượng bựn cỏt biến đổi như sau [48], [54]:
- Trước khi cú hồ Hũa Bỡnh lưu lượng bựn cỏt hàng năm tại Sơn Tõy là: 113,6 x106
tấn/ năm (1958 - 1988)
- Sau khi cú hồ Hũa Bỡnh lưu luợng bựn cỏt hàng năm tại Sơn Tõy là: 57,3 x106
tấn/năm (1989 - 2001).
- Tại cửa Ba Lạt, so sỏnh trước và sau khi cú hệ thống hồ chứa, tổng lượng
bựn cỏt giảm từ 21,41 triệu tấn xuống 7,95 triệu tấn (giảm 62,9%), cũn tại cửa Lạch Giang từ 5,17 triệu tấn xuống 1,99 triệu tấn (giảm 61,5%) [47].
3.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Những số liệu thực đo về diễn biến bói, bờ biển (mặt cắt, bỡnh đồ) theo thời gian là những bằng chứng xỏc thực và vụ cựng cú ý nghĩa trong cụng tỏc nghiờn cứu khoa học, nhất là ở Việt Nam. Luận ỏn đó thu thập được nguồn dữ liệu đo đạc diễn biến bói trong khoảng 25 năm trở lại đõy và cỏc tài liệu lịch sử đối với vựng biển Nam Định là điều rất qỳy giỏ. Từ cỏc kết quả phõn tớch ở trờn, bước đầu cú thể đưa ra những nhận xột về một số quy luật biến động bói và dạng mặt cắt đặc trưng tại khu vực Hải Hậu như sau:
- Quy luật chung về diễn biến bói tại Hải Hậu là bói thường bị xúi vào mựa Đụng (giú mựa Đụng Bắc) và bồi vào mựa Hố (giú mựa Tõy Nam), mức độ xúi lớn hơn bồi trở lại, do đú tại Hải Hậu vẫn diễn ra quỏ trỡnh xúi bói, biển tiến vào đất liền.
- Chiều dài bờ biển xúi mũn kộo dài từ cửa Hà Lạn đến cửa Lạch Giang, tại khu vực này xảy ra sự mất cõn bằng bựn cỏt nghiờm trọng. Đường kớnh trung bỡnh hạt cỏt tại khu vực Hải Hậu bị “thụ hoỏ” so với thời kỳ trước (năm 1975), điều đú cho thấy khu vực này lượng bựn cỏt bự đắp từ cỏc sụng đến ngày càng ớt đi.
- Những năm 1970 xú i lở xảy ra ở xung quanh khu vực Hải Lý, những năm
1980 - 2000 tiến xuống khu vực từ Hải Chớnh, Hải Triều và từ 1995 đến nay xúi bói đó lan đến đến Hải Thịnh, tức là cú xu thế lan xuống phớa Nam.
- Phương trỡnh mặt cắt đặc trưng cho khu vực Hải Hậu cú dạng hàm logarit: h(x) =
D+ 1/F.ln(x/ G+1). Từ cỏc chuỗi số liệu thực đo diễn biến mặt cắt bói từ năm 1985
diện cho từng khu vực dọc ven biển Hải Hậu. Đõy là những tham số thống kờ, đặc trưng cho tớnh địa phương tại khu vực này. Bờn cạnh đú, với cỏc chuỗi số liệu đo đạc ở từng thời kỳ và từng mựa khỏc nhau ta cũng xõy dựng được dạng phương trỡnh mặt cắt đặc trưng theo thời kỳ, theo mựa.
- Kết quả tớnh toỏn khi ỏp dụng lý thuyết mặt cắt cõn bằng của Dean (1977), kết hợp với số liệu thực đo diễn biến bói và phõn tớch chế độ động lực vựng ven bờ cho chỳng ta đỏnh giỏ được xu thế biến động của mặt cắt theo từng vị trớ, khu vực đối với mặt cắt ngang bói biển tại Hải Hậu. Kết quả cũng minh chứng thờm cho việc nhận định ở khu vực Hải Hậu dũng vận chuyển bựn cỏt dọc bờ cú tớnh quyết định đến quỏ trỡnh xúi lở, diễn biến bờ, bói.
Ngồi ra, qua phõn tớch số liệu đo đạc đó thu thập, tỏc giả chỉ ra được cỏc nguyờn nhõn dẫn đến sự mất ổn định đối với khu vực bờ, bói biển Hải Hậu là do: thiếu hụt nguồn bựn cỏt bổ sung; Vào mựa đụng, khi biển động, nước dõng súng kết