2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng:
2.2.4. Phƣơng pháp thực nghiệm
Phƣơng pháp thực nghiệm bao gồm các thí nghiệm hiện trƣờng và trong phịng. Các thí nghiệm hiện trƣờng bao gồm đo độ đục của nƣớc biển, đo hƣớng và tốc độ dòng chảy bằng thiết bị ADCP (Aqueous Doppler Current Profile), đo địa hình bằng GPS và Z-Max, dịng chảy và sóng đƣợc đo bằng AWOAT
Ngồi các thí nghiệm kể trên, cơng tác thí nghiệm trong phòng cũng đƣợc tiến hành xác định các đặc điểm trầm tích và tính chất địa chất cơng trình của đất.
2.2.5. Phƣơng pháp mơ hình tốn học
Nhƣ đã trình bày ở trên, mơ hình tốn đóng vai trị quan trọng trong bƣớc
phân tích để hiểu rõ động thái và hành vi của hệ thống. Mơ hình tốn (mathematical
model) là sự biểu diễn bằng tốn học một tình huống hay đối tƣợng thực tế, đảm bảo độ tin cậy trong xác lập bản chất của tình huống hay đối tƣợng đó, đồng thời việc nghiên cứu đƣợc tiến hành dễ dàng hơn so với trực tiếp trên các đối tƣợng thực. Một cách đơn giản hơn, mơ hình tốn đƣợc định nghĩa là việc sử dụng tốn học để mơ tả sự ứng xử của một hệ thống.
Trƣớc đây, việc nghiên cứu biến động bờ biển đƣợc dựa chủ yếu vào kinh nghiệm thu đƣợc từ các trƣờng hợp tƣơng tự đã diễn ra trong quá khứ và các kết quả thu đƣợc từ thí nghiệm mơ hình thuỷ lực. Phƣơng pháp thực nghiệm dự báo sự biến động đƣờng bờ biển trên cơ sở các khuynh hƣớng biến đổi xác lập đƣợc từ công tác quan trắc hay bằng cách so sánh đƣờng bờ nghiên cứu với các khu vực khác có điều kiện tƣơng tự. Với các thí nghiệm mơ hình thuỷ lực, dự báo biến động đƣờng bờ đƣợc tiến hành trong các điều kiện điều khiển đƣợc sử dụng mơ hình tỷ lệ tƣơng đƣơng với đoạn bờ biển đang nghiên cứu. Mơ hình này thƣờng liên quan đến các vấn đề về tỷ lệ nhƣ khơng thể mơ tả chính xác đƣợc tính bất đồng nhất của vật liệu cấu tạo bờ, điều kiện hải văn,... Ngồi ra, mơ hình thuỷ lực cịn địi hỏi chi phí tốn kém, mất rất nhiều thời gian và công sức để thực hiện.
Những thiếu sót của các phƣơng pháp trên từ lâu đã đƣợc nhận thấy và cùng với sự phát triển của máy tính điện tử, phƣơng pháp mơ hình tốn đã và đang thay
thế các phƣơng pháp truyền thống này. Việc áp dụng mơ hình tốn ngày nay lại càng đƣợc đẩy mạnh trƣớc những địi hỏi cao về độ chính xác trong dự báo sự biến đổi của đƣờng bờ biển dƣới ảnh hƣởng của các hoạt động nhân sinh.
Để phát triển các mơ hình tốn, các q trình vật lý diễn ra ở đới ven biển phải đƣợc hiểu rõ và có thể đƣợc mơ tả bằng các biểu thức toán học. Trong nghiên cứu biến động đƣờng bờ biển, dựa vào đối tƣợng và phƣơng pháp mơ hình hố, các mơ hình tốn đƣợc chia thành 2 nhóm: mơ hình đƣờng (line model) hay mơ hình đƣờng bờ và mơ hình 3 chiều. Hai nhóm mơ hình này đều có các ƣu nhƣợc điểm riêng. Các mơ hình đƣờng đƣợc sử dụng nhiều trong thực tế, tƣơng đối đơn giản, dễ áp dụng cho nhiều trƣờng hợp thực tế, khơng địi hỏi nhiều thời gian tính tốn. Tuy nhiên, mơ hình đƣờng khơng dự báo đƣợc sự biến đổi của địa hình đáy. Mơ hình ba chiều khắc phục đƣợc nhƣợc điểm này nhƣng địi hỏi nhiều thời gian tính tốn và cịn ít đƣợc kiểm chứng bằng thực tế. Do vậy mơ hình ba chiều chỉ đƣợc áp dụng cho các trƣờng hợp có khoảng khơng gian và thời gian đủ nhỏ (hình 2.1).
Cơn bÃo Tháng 1-5 năm 5-10 năm 10-20 năm
Mơ hình ba chiỊu M« hình một -ng M hỡnh 2 -ng M hình lớn (macro) Quy mô thời gian
Q u y m ô k h ô n g g ia n Tr ă m m Ðt V µi k m 10 km
Hình 2.1 Phạm vi áp dụng các mơ hình phân tích biến động đường bờ
Đến nay, các mơ hình tốn đã đƣợc ứng dụng ở nhiều khâu khác nhau, giải quyết các vấn đề liên quan đến biến động đƣờng bờ nhƣ xác định xu thế vận chuyển trầm tích, xác định biến đổi địa hình đáy và sự hình thành, biến đổi của các cồn cửa sơng, tính tốn và dự báo xói lở, đề xuất các giải pháp phòng chống xói lở... Trong những trƣờng hợp này, khi tính tốn định lƣợng, các mơ hình tốn phân
tích biến động đƣờng bờ chủ yếu xử lý các biến trạng thái và không thể đề cập đầy đủ đƣợc tất cả các yếu tố tác động cũng nhƣ sự tƣơng tác giữa các yếu tố. Vì vậy, để mơ hình hố đầy đủ diễn biến của hệ thống, nhiều mơ hình tốn giải quyết các vấn đề khác nhau đã đƣợc nghiên cứu áp dụng (bảng 2.1).
Bảng 2.1 Các mơ hình tốn sử dụng trong nghiên cứu bồi tụ-xói lở
TT Đặc điểm mơ hình Tác giả
1 Mơ hình tổng qt tính cán cân bồi tích Đỗ Minh Đức, 2004
2 Xác định lƣợng bùn cát vận chuyển dọc bờ CERC (2002)
3 Biến động đƣờng bờ do dâng cao mực nƣớc biển
Bruun (1962)
Dean & Maurmeyer (1983)
4 Biến động đƣờng bờ do bão Kriebel & Dean (1993)
Tổng hợp chung có thể thấy, trên cơ sở phƣơng pháp luận tiếp cận hệ thống và phƣơng pháp phân tích hệ thống, q trình bồi tụ-xói lở ở khu vực cửa biển Đề Gi- tỉnh Bình Định đƣợc xác định là một q trình Địa chất cơng trình hình thành và biến đổi do tƣơng tác của đới ven biển với các yếu tố nội sinh, thuỷ quyển và hoạt động kinh tế-cơng trình. Với thơng tin đầu vào thu đƣợc từ các phƣơng pháp viễn thám & GIS, địa chất-địa mạo, thực nghiệm, thống kê & địa thống kê, sự biến đổi của q trình bồi tụ-xói lở đƣợc xác định bằng các mơ hình tốn thích hợp xử lý 2 biến trạng thái (Qin và Qout).
CHƢƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM BỒI LẤP KHU VỰC CỬA BIỂN ĐỀ-GI,
TỈNH BÌNH ĐỊNH
3.1. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình bồi lấp cửa biển Đề-Gi
Bồi lấp tại khu vực cửa biển Đề Gi là hiện tƣợng địa chất gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến diễn biến đƣờng bờ, ảnh hƣởng đến sự lƣu thông của giao thông thủy và phát triển bền vững kinh tế biển. Nguyên nhân gây bồi tụ là các quá trình hoạt động địa chất, các yếu tố thủy thạch động lực, các yếu tố thủy văn hải dƣơng học. Bên cạnh đó cịn có các yếu tố phi địa chất khác cũng tham gia tác động vào quá trình bồi tụ. Các yếu tố này kết hợp với nhau ảnh hƣởng đến sự bồi lấp trong khu vực, cũng nhƣ khả năng khắc phục giảm thiểu tai biến.
3.1.1. Vị trí địa lý:
Bình Định là tỉnh thuộc vùng duyên hải Nam Trung bộ Việt Nam, có tổng diện tích tự nhiên 6.025km2, bắc giáp tỉnh Quảng Ngãi, nam giáp tỉnh Phú Yên, tây giáp tỉnh Gia Lai, đông giáp Biển Đông, cách Thủ đô Hà Nội 1.065km, cách Thành phố Hồ Chí Minh 686km, cách Thành phố Đà Nẵng 300km, cách Cửa khẩu Quốc tế Bờ Y (tỉnh Kon Tum) qua Lào 300km. Là 1 trong 5 tỉnh của Vùng kinh tế trọng điểm Miền Trung (cùng với Thừa Thiên - Huế, Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi).
Khu vực nghiên cứu bao gồm cửa Đề Gi, đầm Nƣớc Ngọt và vùng biển phụ cận với tọa độ địa lý (109008’ - 109014’ kinh độ Đông) và (14007’ - 14011’ vĩ độ Bắc) nằm trên ranh giới phía Đơng của xã Mỹ Chánh huyện Phù Mỹ và xã Cát Chánh huyện Phù Cát. Đây là vùng hạ lƣu và cửa biển của hệ thống sông La Tinh. Cửa Đề Gi nằm cách quốc lộ 1A khoảng 21 km theo tỉnh lộ 503.
Đầm Nƣớc Ngọt có diện tích khoảng 16,5 km2 với chiều rộng trung bình 2,8 km, chiều dài trung bình 5,8 km, nối với biển Đơng qua cửa Đề Gi rất hẹp với chiều rộng khoảng 110 m với bãi cạn chắn cửa với độ sâu 2,2-2,5 m. Phía Đơng Bắc cửa Đề Gi có các núi Dốc cao 109 m, núi Hịn Giữa cao 92 m, núi Hòn Lang cao 164 m che chắn hƣớng gió mùa Đơng Bắc.
Nằm ở khu vực bờ biển phía Đơng huyện Phù Mỹ, đầm Nƣớc Ngọt phía Bắc giáp với xã Mỹ Thành với mạch núi Nhiao có đỉnh cao đến 602 m; Phía Đơng tiếp giáp với động cát lớn chạy dài dọc xã Mỹ Thành, huyện Phù Mỹ với cửa Đề Gi ở phía Đơng Nam; Phía Nam tiếp giáp các xã Cát Khánh (huyện Phù Cát), với các khối núi lớn che chắn nhƣ núi Ghềnh, núi Bà có đỉnh cao đến 874 m; phía Tây tiếp giáp với các xã Cát Minh (huyện Phù Cát) xã Mỹ Cát và Mỹ Chánh (huyện Phù Mỹ) là vùng đồng bằng hạ lƣu của hệ thống sông La Tinh.
3.1.2. Khí hậu
Khu vực cửa Đề Gi cũng nhƣ vùng phụ cận nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa. Mùa đơng kéo dài từ tháng 10 năm trƣớc đến hết tháng 3 năm sau. Thời kỳ này ngoại trừ tháng 10 cịn mang tính chất chuyển mùa, thì các tháng cịn lại đều chịu sự chi phối của gió mùa Đơng Bắc. Từ tháng 4 đến tháng 9 chịu sự chi phối của gió mùa Tây Nam. Tuy nhiên ở khu vực miền Trung do núi tiến ra sát biển nên gió mùa khi tiến vào đất liền đã bị biến dạng dƣới tác dụng của địa hình. Ngồi sự tác dụng của hai trƣờng gió chính, vùng nghiên cứu cịn chịu sự ảnh hƣởng của quy luật miền duyên hải đó là gió đất và gió biển, vận tốc gió trung bình năm 1,7 m/s. Tháng 11 là tháng có vận tốc gió trung bình lớn nhất 2,5 m/s. Nhiệt độ khơng khí trung bình năm là 26,1 0C , nhiệt độ cực đại quan trắc đƣợc là 40,5 0C vào tháng 5 và nhiệt độ cực tiểu là 13,2 0C vào tháng 1. Độ ẩm tuyệt đối trung bình năm là 27,3 mb, cực đại là 31,5 mb và cực tiểu là 20,4 mb. Tổng lƣợng bốc hơi cả năm là 1.072mm. Cũng nhƣ các khu vực khác của tỉnh Bình Định, trong năm vùng nghiên cứu tồn tại mùa mƣa và mùa ít mƣa. Mùa mƣa kéo dài từ tháng 9 đến tháng 12 có tổng lƣợng mƣa là 1.404,1 mm chiếm 72,1 % tổng lƣợng mƣa năm. Mùa ít mƣa kéo dài từ tháng 1 đến tháng 8 có tổng lƣợng mƣa là 565,9 mm chiếm 28,9 % tổng lƣợng mƣa năm.
3.1.3. Địa hình
Vùng nghiên cứu nằm trong khu vực thung lũng thấp hạ lƣu của hệ thống sông La Tinh – thuộc khu vực phía Đơng huyện Phù Mỹ và phía Đơng Bắc của
huyện Phù Cát. Đặc biệt khu vực đầm Nƣớc Ngọt là nơi có địa hình thấp nhất của thung lũng. Cao trình đáy sâu nhất của đầm Nƣớc Ngọt là - 11,2 m tại vùng sát cửa Đề Gi, mực nƣớc cao nhất của đầm là vào mùa mƣa là + 1,0 m và vào mùa khô mực nƣớc xuống đến mức thấp nhất trung bình là - 0,8 m.
Hình 3.1 Đo địa hình bằng máy đo Z-max
Khu vực cửa Đề Gi khá nơng và hẹp với luồng chính đi sát mạch núi phía Đơng Bắc với độ sâu tại bãi cạn khoảng từ -2,2 m đến -2,5 m. Phía Nam cửa Đề Gi là bờ biển thuộc các xã Cát Khánh dài khoảng 12 km với các động cát cao khoảng 10 m chạy dài về phía Đơng Nam tới chân núi Hịn Héo.
Hình 3.2 Bãi biển phía Nam cửa Đề Gi
3.1.4. Hệ thống sơng suối:
Sơng chính của lƣu vực nghiên cứu là sông La Tinh bắt nguồn ở độ cao 300 m, dài 54 km, diện tích lƣu vực 719 km2. Độ cao lƣu vực bình quân 170 m; độ dốc lƣu vực 15 %, vùng đồng bằng trũng thấp ở hạ lƣu khoảng 10 km2.
- Sông Lạch Mới ở phía Bắc bắt nguồn từ vùng núi Nhiao và núi Miếu với lƣu vực nhỏ và chiều dài sông khoảng 10 km.
- Suối nhỏ Cho Van ở phía Tây Bắc chiều dài chỉ khoảng 3 km bắt nguồn từ vùng núi Nhiao và núi Go Táp.
- Suối Chánh Thiện bắt nguồn từ vùng núi Trấp Tre dài khoảng 9 km.
- Sông Mỹ Cát và sơng Siêm Giang là 2 cửa chính của sơng Lu Siêm Giang và sơng Cả là các sơng chính của hệ thống sơng La Tinh.
- Sơng Đức Phổ bắt nguồn từ vùng núi Bà và Bà Giang dài khoảng 14 km. - Suối Không Tên bắt nguồn từ vùng núi Bà, núi Ngang và núi Hòn Héo với chiều dài khoảng 16 km.
3.1.5. Các thành tạo địa chất
3.1.5.1. Các thành tạo đá magma
Vùng ven biển khu vực cửa Đề Gi, chỉ thấy lộ duy nhất phức hệ đá magma thuộc phức hệ Đèo Cả, phân bố tại khu vực núi Vĩnh Lợi, ở phía Bắc cửa Đề Gi. Phức hệ đƣợc đặc trƣng bởi 3 pha xâm nhập và pha đá mạch: Pha 1 có thành phần monsogranodiorit biotit; pha 2- granit, granosyenit biotit (hornblend) hạt trung, trung-lớn; pha 3- granit biotit hạt nhỏ; pha đá mạch có granit porphyr, granosyenit porphyr, granit aplit và pegmatit . Trong đó, lộ ra trong khu vực nghiên cứu chủ yếu là đá magma thuộc pha 3 phức hệ Đèo Cả. Bao quanh khối chủ ́u là lớp phủ trầm tích Đệ tứ.
Hình 3.3 Phức hệ Đèo Cả phân bố ở phía Bắc cửa Đề Gi
Phức hệ magma Đèo Cả trong vùng nghiên cứu thuốc Khối Phù Cát đƣợc cấu thành bởi pha xâm nhập chính (pha 2), pha xâm nhập phụ (pha 3) và pha đá mạch.
biotit-hornblend hạt trung, trung lớn dạng porphyr.
Pha 3 có khối lƣợng nhỏ hơn pha 2, chiếm khoảng gần 20%; gồm granit sáng màu, granit hạt nhỏ.
Pha đá mạch ít phát triển, trong đó phổ biến hơn là đá mạch sáng màu (granit aplit).
Các đá xâm nhập của khối xuyên cắt và bắt tù các đá biến chất hệ tầng Kim Sơn, các đá pha 1 và pha 2 phức hệ Định Quán. Chúng bị các thành tạo xâm nhập nông gabrodiabas phức hệ Cù Mông xuyên cắt rõ rệt.
3.1.5.2. Các thành tạo trầm tích Đệ Tứ
Trầm tích phân bố trong khu vực chủ yếu là các thành tạo trầm tích Đệ Tứ. Các trầm tích Đệ tứ ở đây hết sức đa dạng về nguồn gốc và quá trình thành tạo đƣợc gắn liền với những thời kỳ băng hà và gian băng xảy ra trong thời kỳ kỷ Đệ tứ. Các đồng bằng phân bố trên phạm vi tỉnh Bình Định là đồng bằng ven biển nên yếu tố biển (m) luôn chiếm ƣu thế, kế tiếp là trầm tích sơng-biển (am), biển đầm lầy (mb), biển-gió (mv), sơng-biển-đầm lầy (amb), sơng (a), sơng-đầm lầy (ab),… đƣợc phân chia ra các phân vi ̣ sau:
PLEISTOCEN
Trầm tích trong khu vực nghiên cứu chủ yếu là trầm tích Pleistocen có nguồn gốc biển bao gồm:
Trầm tích Pleistocen trung (Q12
): - Trầm tích biển (mQ12
) có thành phần trầm tích đặc trƣng gồm : cát lẫn ít bột màu nâu vàng , sét kaolin màu trắng loang lổ đỏ, cát sạn, dăm cuội tảng bị laterit hóa loang lổ đỏ, kết tảng.
Trầm tích Pleistocen Trung-Thƣợng (Q12-3)
Các trầm tích t̉i Pleistocen giữa -muộn gồm có chủ yếu là trầm tích biển (mQ12-3). Trầm tích đƣợc xếp vào nguồn gốc biển, gồm có cát, bột sét , sạn sỏi, cuội-dăm, tảng đôi nơi bị laterit màu nâu vàng, trắng đục, nâu đỏ bầm kết cấu cứng chắc. Dày 2–5m.
Trên phạm vi vùng nghiên cứu, các thành tạo trầm tích Pleistocen thƣơ ̣ng phân bố rất rộng rãi và hầu nhƣ bề mặt ít bị phá vỡ. gồm chủ yếu là các trầm tích biển (mQ13): cát lẫn ít bột màu xám trắng, cát sạn lẫn dăm cuội bị laterit hóa mạnh.
HOLOCEN
Gồm có các thành tạo trầm tích:
Trầm tích Holocen Hạ- Trung (Q21-2): tại khu vực chủ yếu có trầm tích biển (mQ21-2): bao gồm cát sạn sỏi lẫn ít bột màu xám, xám vàng dày 2,5-3,5m.
Trầm tích Holocen Trung-Thƣợng (Q22-3 ):
- Trầm tích biển (mQ22-3):Các trầm tích tồn tại dƣới dạng các bãi biển rộng từ 0,1km đến 2,0km kéo dài dọc theo ven biển. Thành phần gồm cát, sạn màu trắng xám. Dày >3m.
Thành phần gồm: cát trắng xám hạt trung-thơ chọn lọc mài trịn tốt. Cấp hạt (%): cát thô: 37; cát trung: 52; cát mịn: 12. Thành phần khoáng vật (%): thạch anh: 91; felspat: 4; amphibol: 3; mảnh đá + sericit: 1,0; KVN: 1. Dày >1m.
Ở một số nơi, trầm tích tạo thành bãi cát cao (cao hơn đỉnh triều) với thành phần gồm: cát thô-trung màu xám trắng chứa cuội, chọn lọc mài tròn tốt. Cấp hạt