Thể tích (V) đƣợc giới hạn bởi bề mặt đáy biển và mặt phẳng nằm ngang (x, y, z) với giá trị z = 0 (giới hạn mặt trên) (hình 3.28), theo nguyên tắc mở rộng của Simpson với mơ hình hệ số là {1,4,2,4,2,4,2,…,4,2,1} có cơng thức tính nhƣ sau:
Ai= 3
x
[Gi,1 + 4Gi,2 + 2Gi,3 + 4Gi,4 + … + 2Gi,nCol-1 + Gi,nCol]
Thể tích (V) ≈ 3
y
[A1 + 4A2 + 2A3 + 4A3 + … + 2AnCol-1 + AnCol] [49]. Trong đó: x: là khoảng cách giữa các cột ô lƣới
y: là khoảng cách giữa các hàng ô lƣới
Gi,j : là giá trị giao nhau giữa các ô lƣới hàng i và cột j
Để tính thể tích (V) cho từng khu vực, thì nền đáy địa hình khu vực đƣợc tính tốn đã đƣợc tác giả thiết lập mơ hình số độ cao là giá trị số liệu độ sâu thực đo (hình 3.28). Giữa các ơ lƣới tính tốn đƣợc thiết lập với khoảng cách 2x2m (giá trị hàng và cột). Tuy nhiên, giữa các ô lƣới đƣợc thiết lập với các giá trị càng nhỏ thì khối lƣợng càng chính xác hơn.
3.2.2.2. Đặc điểm biến động địa hình đáy khu vực Cửa Đại và Cửa Lở
Ở đây, chỉ tập trung phân tích và đánh giá đặc điểm biến đổi địa hình đáy khu vực Cửa Đại (từ họng sơng trở ra và khu vực lân cận), với diện tích là 1479ha (hình 3.29). Cũng nhƣ tại khu vực Cửa Lở với diện tích là 711,6ha (hình 3.31).
Hình 3.29: Sơ đồ vị trí mặt cắt và vùng tính biến đổi địa hình đáy khu vực Cửa Đại
Theo thời gian từ 07/2014 – 06/2014, bề mặt địa hình đáy tại các khu vực cửa sông đã bị biến đổi mạnh mẽ, đặc biệt tại họng và những cồn ngầm cửa sơng.
Hình 3.31: Sơ đồ vị trí mặt cắt và vùng tính biến đổi địa hình đáy ở khu vực Cửa Lở
Hình 3.32: Biến động địa hình đáy khu vực Cửa Lở tại mặt cắt AB-BC Bảng 3.4: Kết quả biến đổi lượng trầm tích đáy khu vực cửa sơng (qua 03 đợt đo).
Stt Vị trí Diện tích (ha) Thời gian Khối lƣợng (m3) 1 Khu vực Cửa Đại 1479 07/2013 - 12/2013 + 441.133,36 12/2013 - 06/2014 - 1.891.664,42 2 Khu vực Cửa Lở 711,6 07/2013 - 12/2013 - 193.788,25 12/2013 - 06/2014 + 65.845,39
Sự biến động địa hình đáy tại các khu vực cửa sơng chủ yếu nằm trong giới hạn đƣợc tính tốn (hình 3.29 và 3.31). Kết quả tính tốn trong luận văn so với cơng trình tính tốn cán cân vận chuyển bùn -cát dọc bờ tại khu vực Cửa Đại, bằng mơ hình sóng của Lê Đình Mầu (2012) [26] cho thấy rằng: quá trình vận chuyển bồi tích ln có xu thế tích tụ tại vùng trƣớc cửa biển, sau đó nguồn vật liệu dƣ thừa lại di chuyển về phía mũi An Lƣơng (Duy Hải).
Hình thái địa hình là những val ngầm nằm ngang hoặc song song với đƣờng bờ trƣớc cửa sơng và bị tác động mạnh bởi q trình sóng và dịng chảy sơng, dịng chảy thủy triều không đáng kể.
Địa hình đáy tại khu vực Cửa Đại ln hình thành những cồn cát, val cát ngầm có diện tích đáng kể, đặc biệt là mùa mƣa lũ, các cồn và val này luôn xáo trộn và biến đổi mạnh mẽ (hình 3.30), có thể bồi lấp hồn tồn luồng lạch, nhƣ sau đợt lũ đã xảy ra vào tháng 11/2013. val ngầm thẳng mũi An Lƣơng ra có chiều dài hơn 800m, rộng sấp xỉ 470m, tồn tại ở độ sâu 1,5-2m, val hình vịng cung song song với đƣờng bờ phía nam Cửa Đại đoạn Bến đò Duy Hải đến mũi An Lƣơng (Duy Hải) và ơm lấy Cửa Đại có chiều dài đáng kể gần 1200m, chiều rộng thay đổi từ 270-370m, tồn tại ở độ sâu 1-2,5m. Ngồi ra, cịn thấy những rãnh trũng ở độ sâu từ 2-3m.
Đến mùa mƣa, vào đợt khảo sát và đo đạc tháng 12/2013 thì những val này bị biến đổi đáng kể do quá trình vật liệu từ trong sông mang ra, đồng thời nguồn vật liệu có thể đƣợc mang đến từ các bãi biển vùng lân cận bị xói lở, dẫn đến hình thái những val này phát triển thành cồn cát cao hơn và rộng hơn. Theo kết quả tính tốn thì khối lƣợng vật liệu đã đƣợc mang đến tích tụ lại, đã tăng lên so với ban đầu (đợt 1) là 441.133,36m3. Tuy nhiên, khối lƣợng này bị giảm đi đáng kể, do trƣớc đó vào cuối tháng 11/2013 tại khu vực Cửa Đại cũng đã đƣợc thực hiện nạo vét luồng lạch để khai thông luồng cho tàu thuyền ra vào cửa, đã lấy đi hàng nghìn mét khối cát ở đây. Những điều trình bày ở trên lại trái ngƣợc với vùng Cửa Lở (Núi Thành) q trình tích tụ trầm tích ở đây chỉ diễn ra tại mũi bờ tây Cửa Lở, phần địa hình đáy lại bị xói lở hay bào mịn và mang đi một khối lƣợng đáng kể vật liệu trầm tích so với ban đầu (đợt 1) là 193.788,25m3. Đến mùa khô, vào tháng 6/2014 thì địa hình đáy
vùng này lại bồi tụ với khối lƣợng là 65.845,39m3, vật liệu chủ yếu là cát nhỏ mịn, hình thành từ val ngầm và phát triển lên cồn cát (hình 3.32) chắn trƣớc cửa dẫn đến hiện tƣợng bồi cạn dần Cửa Lở. Điều này cũng lại trái ngƣợc với địa hình đáy vùng Cửa Đại, vật liệu tích tụ vào mùa mƣa lũ, đã đƣợc mang đi một lƣợng đáng kể với khối lƣợng xấp xỉ là 1.891.664,42m3. Điều này có thể lý giải rằng, tại đây do tác động của sóng và dịng chảy ven bờ, nguồn vật liệu đã đƣợc mang đi bồi tụ tại các đoạn bờ thiếu hụt bồi tích, theo cơ chế bồi tụ-xói lở xen kẽ theo mùa.
Nhìn chung, vùng biển ven bờ tỉnh Quang Nam ln xuất hiện những chu kỳ sóng ngắn [2], trong điều kiện thời tiết xấu nhƣ bão, áp thấp nhiệt đới, với xu thế tạo ra các dạng địa hình gồm những rãnh trũng và val ngầm song song với bờ rất rõ rệt. Những bar ngầm, hố trũng trƣớc cửa sơng cũng đƣợc hình thành, phát triển mạnh tại các khu vực Cửa Đại (Hội An) và Cửa Lở (Núi Thành). Sau đó, các q trình thủy động lực có cƣờng nhỏ hơn nhƣng có độ ổn định và tần xuất cao hình thành trong điều kiện thời tiết ổn định hơn có xu thế phá hủy những dạng địa hình có tính phân dị cao đã hình thành trong điều kiện thời tiết cực đoan để đƣa khu vực trở về dạng địa hình có thế cân bằng bền hơn. Đó là những rãnh trũng, val ngầm có kích thƣớc nhỏ hơn, phân bố không liên tục ở độ sâu từ 1,5-3m (tại đơn vị địa mạo số 29 trên bản đồ địa mạo). Các val bờ hay bãi có dạng răng cƣa biến đổi theo các trƣờng sóng khác nhau tại mỗi đoạn bờ, theo đó làm cho bãi biển diễn ra các q trình xói lở - bồi tụ xen kẽ, nhƣng tỷ lệ xói lở vẫn chiếm ƣu thế hơn, đồng thời tạo ra sự biến đổi đƣờng bờ với xu thế giật lùi đƣờng bờ về phía lục địa nhƣ bờ biển phƣờng Cửa Đại (Hội An), Tam Hải (Núi Thành). Còn tại các khu vực cửa sông, các bar ngầm, hố trũng hình thành trong điều kiện bão hoặc áp thấp cũng đƣợc “cải biến” dần dần trong điều kiện thời tiết bình thƣờng để trở về trạng thái cân bằng.
3.2.3. Cán cân vật liệu trên mỗi đoạn bờ trong khu vực nghiên cứu
Tƣơng quan giữa lƣợng bồi tích đƣa đến một đoạn ở khu bờ và lƣợng bồi tích mang đi gọi cán cân bồi tích [20]. Việc tính tốn cán cân bồi tích là việc làm khó khăn khi phải xét đến từng hợp của nó trên mỗi đoạn miền bờ. Do vậy, trên cơ sở xây dựng các trắc diện địa hình bãi biển tại các khu vực nghiên cứu trọng điểm,
với 3 đợt khảo sát và đo đạc chi tiết. Từ đó, tác giả đã tính tốn lƣợng bồi tích bị đƣa ra khỏi miền bờ hoặc thu về bằng cách lấy hai trắc diện chồng lên nhau mặt và sƣờn bãi để tính hiệu diện tích (tức là sự biến đổi của địa hình). Với kết quả tính tốn nhƣ vậy tại mỗi mặt cắt trên một mét độ dài đƣờng bờ (đại diện cho một đoạn bờ), ta có thể tích tính bằng mét khối hoặc khối lƣợng trầm tích bị biến động để phân tích cán cân bồi tích trên mỗi đoạn bờ (bảng 3.5).
Bảng 3.5: Lượng bồi tích thu hoặc chi tại các trắc diện bãi (qua 03 đợt đo)
Vị trí Diện tích (m2) Thời gian Cán cân trầm tích (m3) MC.1-1 53.47 09/2007 đến 07/2013 - 53.47 30.14 07/2013 đến 12/2013 - 30.14 7.97 12/2013 đến 06/2014 - 7.97 MC.2-2 86.3 09/2007 đến 07/2013 - 86.3 25.27 07/2013 đến 12/2013 - 25.27 5.8 12/2013 đến 06/2014 + 5.80 MC.3-3 99.11 09/2007 đến 07/2013 - 99.11 MC.4-4 121.47 07/2013 đến 12/2013 - 121.47 60.74 12/2013 đến 06/2014 + 60.74 MC.5-5 9.17 07/2013 đến 12/2013 - 9.17 9.33 12/2013 đến 06/2014 - 9.33 MC.6-6 37.19 09/2007 đến 07/2013 + 37.19 42.59 07/2013 đến 12/2013 - 42.59 19.16 12/2013 đến 06/2014 + 19.16 MC.7-7 15.98 09/2007 đến 07/2013 + 15.98 46.92 07/2013 đến 12/2013 - 46.92 18.66 12/2013 đến 06/2014 + 18.66 MC.8-8 180.71 07/2013 đến 12/2013 - 180.71 69.6 12/2013 đến 06/2014 + 69.6 MC.8a- 8 27.42 07/2013 đến 12/2013 - 27.42 13.86 12/2013 đến 06/2014 - 13.86
Theo đó, tại mỗi mặt cắt trên chiều dài đoạn bờ có độ dài là một mét cho ta thấy rằng, trên cả đoạn bờ phƣờng Cửa Đại từ mặt cắt 1 (MC.1-1) đến mặt cắt 4 (MC.4-4) có chiều dài hơn 3km, trong khoảng thời gian từ 7/2013-6/2014 ln diễn ra tình trạng thiếu hụt bồi tích rất lớn ở khu bờ, dẫn đến bờ bãi bị biến đổi mạnh mẽ. Tuy nhiên, vào mùa khô (mùa gió TN) lƣợng bồi tích có bù lại trên mỗi đoạn bãi nhƣng chƣa bằng với khối lƣợng vật liệu đã mang đi khỏi khu bờ vào mùa mƣa (mùa gió ĐB). Lƣợng bồi tích thiếu hụt này cũng khác nhau trên mỗi đoạn bờ, điều này chứng tỏ rằng cơ chế di chuyển bồi tích dọc bờ trên mỗi đoạn rất khác nhau, năng lƣợng sóng và dịng chảy ven bờ phụ thuộc vào cấu trúc nền đáy địa hình.
Đoạn bờ từ mặt cắt 5 (MC.5-5) phía bắc xã Tam Hịa đến mặt cắt 7 (MC.7-7) phía nam xã Tam Tiến có phần ổn định hơn, cán cân bồi tích có xu thế về trạng thái cân bằng. Tuy nhiên, trong thời gian khảo sát và đo đạc (từ 7/2013 đến 12/2013), thì đoạn bờ này cũng chịu anh hƣởng mạnh bởi thời tiết cực đoạn, đó là cơn bão số 11 (10/2013) gây ra sóng lớn đã làm nhiều đoạn bờ trong đó bị xói lở mạnh, do vậy, q trình vật liệu bù lại cũng cần có thời gian dài hơn. Riêng đoạn bờ bên trong Cửa Lở (Tam Hải) không thấy xuất hiện vật liệu bù lại cả trong mùa mƣa lẫn mùa khô.
3.3. ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN DO XÓI LỞ - BỒI TỤ
3.3.1. Biến động đƣờng bờ do q trình xói lở - bồi tụ từ năm 1965 đến nay
Bờ biển tỉnh Quảng Nam có chiều dài hơn 125km. Trong đó bao gồm: bờ tại các đảo lớn nhỏ ven bờ có tổng chiều dài là 42.4km và trong lục địa có 7.6km bờ đƣợc cấu tạo bởi đá gốc, còn lại là bờ cát và vật liệu bở rời. Bờ biển và các khu vực cửa sông trong vùng nghiên cứu thuộc các kiểu bờ sau: bờ biển xói lở - tích tụ do tác động của sóng chiếm ƣu thế; bờ biển tích tụ-xói lở do tác động của sóng và dòng chảy ven bờ; bờ biển mài mịn - tích tụ phát triển trên đá bền vững, chủ yếu là đá bazan tại mũi An Hịa và phía đơng xã Tam Quang. Địa hình bờ biển là một dạng tài nguyên đã và đang đƣợc khai thác triệt để trong công cuộc phát triển kinh tế xã hội và quốc phòng. Trong những năm gần đây, bờ biển đã và đang bị xói lở mạnh mẽ, trong khi đó tại các khu vực cửa sơng lại đƣợc bồi cạn và lấp dần, những hiện tƣợng này đã và đang xảy ra tại các khu vực Cửa Đại, Cửa Lở và bãi Bà Tình,
đƣờng bờ biển và các vùng cửa sông bị thay đổi nghiêm trọng dẫn đến mức độ thiệt hại về tài sản của nhà nƣớc cũng nhƣ của nhân dân ngày càng gia tăng.
Từ những kết quả nghiên cứu và phân tích tài liệu trƣớc đây thuộc đề tài KHCN 06.08 (2000) [37], và các cơng trình nghiên cứu khác [10, 25, 41] có thể thấy rằng, q trình xói lở - bồi tụ bờ biển diễn ra rất mạnh trên các thành tạo vật chất bở rời, tại các đoạn bờ đƣợc cấu tạo chủ yếu thành phần vật liệu là cát.
Theo kết quả phân tích bản đồ địa hình, ảnh viễn thám theo thời gian và số liệu đo đạc thực tế của những năm gần đây, từ năm 1965 đến 6/2014 chúng tơi thấy rằng: Ngồi các khu vực Cửa Đại, Cửa Lở và bãi Bà Tình. Nhìn chung, tại các đoạn bờ biển nhƣ: huyện Điện Bàn, từ Thăng Bình đến hết thành phố Tam Kỳ và xã Tam Nghĩa, vơi tổng chiều dài đƣờng bờ hơn 45km, bờ biển ít bị biến động theo thời gian dài mà chỉ bị biến đổi theo mùa: xói lở tại vùng bãi cát hiện đại vào mùa mƣa (mùa gió đơng bắc), và bồi tụ lại vào mùa khơ (mùa gió đơng nam), bờ biển ln ở trạng thái cân bằng động. Tuy nhiên, khi có hiện tƣợng thời tiết bất thƣờng nhƣ: gió bão, áp thấp nhiệt đới đổ bộ trực tiếp vào vùng bờ thuộc địa phận của tỉnh, do nƣớc biển dâng trong bão kết hợp với triều cƣờng, sóng biển đã vƣơn lên khu vực bờ cao, thƣờng ở độ cao 2-4m và tại các đoạn bờ này vẫn xảy ra hiện tƣợng xói lở nhƣ đã quan sát đƣợc, tại bờ biên xã Tam Hịa, Tam Tiến (hình 3.33). Sau đó bờ lại hƣớng tới trạng thái cân bằng và q trình tích tụ lại diễn ra, với xu thế trên các đoạn bờ thấp tƣơng đối ổn định và luôn ở trạng thái cân bằng động.
Hình 3.33: Vách xói lở chân cồn cát cổ ở độ cao 2–4m, (trái) và bờ kè bằng bao tải
Các đoạn bờ biển ln diễn ra q trình xói lở mạnh mẽ, đồng thời các cửa sông bị bồi cạn và lấp dần với quy mơ và cƣờng độ bồi-xói ở mỗi khu vực, cho từng đoạn bờ và cửa biển phụ thuộc vào các quá trình thủy thạch động lực nhƣ: dòng chảy, hƣớng sóng và các thiên tai bất thƣờng xảy ra ở khu vực nghiên cứu (hình 3.34). Trên cơ sở kết quả phân tích ở các giai đoạn về xu thế xói lở, bồi tụ và mức độ xói sạt cho từng đoạn bờ cụ thể, cƣờng độ và quy mơ xói lở đƣợc tính cho từng khu vực nhƣ sau:
A. Khu vực Cửa Đại (Hội An)
Biến đổi đƣờng bờ tại khu vực Cửa Đại qua hai q trình xói lở và bồi tụ tại khu bờ (bảng 3.6).
Bảng 3.6: Kết quả đánh giá biến đổi bờ biển khu vực Cửa Đại cho từng giai đoạn
Giai đoạn Đoạn bờ Bồi tụ Xói lở Cán cân diện tích (ha) Độ dài (m) Diện tích (ha) Tốc độ TB (m/năm) Độ dài (m) Diện tích (ha) Tốc độ TB (m/năm) 1965- 1973 Bắc-Cửa Đại 1.621 25,1 63,75 4.790 38,2 18,02 -13,1 Nam-Cửa Đại 2.88 15,8 10,04 2.98 35,7 16,65 -19,9 1973- 1989 Bắc-Cửa Đại 1.081 33,4 7,5 5.530 65,1 9,29 -31,7 Nam-Cửa Đại 880 12.1 8,75 4.461 60,0 8,33 -47,9 1989- 2000 Bắc-Cửa Đại 3.307 59.31 18,18 4.015 40,09 10,91 +19,2 Nam-Cửa Đại 1.436 12,39 20,91 4.366 50,57 15,45 -38,18 2000- 2009 Bắc-Cửa Đại 1.623 12,42 8.29 4.161 43,76 20,72 -31,34 Nam-Cửa Đại 1.485 27,18 21,11 3.599 16,98 8,75 +10,2 2009- 2013 Bắc-Cửa Đại 918 2,18 5,96 4.823 21,42 14,61 -19,24 Nam-Cửa Đại 1.384 4,46 4,91 1.726 22,24 60,45 -17,78 + Giai đoạn 1965 – 1973
Trong giai đoạn này, bờ biển và vùng cửa sơng hiện tƣợng xói lở chiếm ƣu thế (hình 3.35), với tổng chiều dài đoạn bờ bị xói là 7.770 m và diện tích là 73,9 ha. Đoạn bờ xói lở mạnh nhất tại bờ biển phía Bắc Cửa Đại thuộc phƣờng Cửa Đại, và
khu vực bờ trong sơng tại bờ phía Nam cửa Đại thuộc xã Duy Hải. Tổng chiều dài đoạn bờ bồi tụ là 4.501m với diện tích là 40,9 ha. Đoạn bờ bồi tụ mạnh nhất tại mũi