Hình 55. Trường dịng chảy khi triều dâng (m/s)
63
Hình 56. Trường dịng chảy khi triều rút (m/s)
Hình 57. Nồng độ trầm tích lơ lửng tại cửa Đề Gi (kg/m3)
64
Hình 58. Phân bố độ dày đáy tại cửa Đề Gi (m)
b. Hướng sóng Đơng Nam (SE)
Với trường hợp sóng Đơng Nam, các thơng số của modul thuỷ động lực và vận chuyển trầm tích được giữ nguyên như trường hợp sóng Đơng Bắc. Riêng với modul sóng, tham số sóng được lấy như sau: Hmor = 0.72 m, Tp = 5,3 s
Hình 59. Trường sóng tại của Đề Gi (m)
65
Hình 60. Trường dịng chảy khi triều dâng (m/s)
Hình 61. Trường dịng chảy khi triều rút (m/s)
66
Hình 62. Nồng độ trầm tích lơ lửng tại cửa Đề Gi (kg/m3)
Hình 63. Phân bố độ dày đáy (m)
67
c.Hướng sóng Đơng (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)
Hình 65. Trường dịng chảy khi triều lên (m/s)
68
Hình 66. Trường dịng chảy khi triều rút (m/s)
Hình 67. Nồng độ trầm tích lơ lửng tại cửa Đề Gi (kg/m3)
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 thơng luồng và thốt 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 tốn 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 ngồi 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.
Đối với dịng chảy, từ các hình 55, 56, 60, 61, 65, 66 dòng chảy tại khu vực cửa là dịng 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 ngồi đầm trong các pha triều dâng và triều rút tạo ra dòng chảy khá lớn. Dịng 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 tốn kè được kéo dài thêm 300m. Đối với phía trong đầm gần cửa biển vận chuyển bùn cát do dịng chảy là chính. Phía ngồi cửa dưới tác động của sóng và dịng 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 Đơng 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 Đơng Nam (NE):
+ Trong hình 32, 33 là bức tranh vận chuyển trầm tích trong trường hợp có
cơng trình (hiện trạng). Sóng Đơng Nam kết hợp với dòng chảy triều tạo lên
trường dịng 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 Đơng (E):
+ Với sóng hướng sóng chính là hướng Đơng 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
chỉ đạt 0,01 kg/m3, độ dày đáy khoảng 6 cm (hình 67, 68).
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 cịn 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. cơng 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].
Hình 69. Kè chắn sóng tại cửa Đề Gi
72
Hình 70. Kè chắn sóng tại cửa Đề Gi
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 q trình tác động của sóng, dịng chảy và mực nước đóng vai trị chính. Q 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. Dịng 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 mơ 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 Đơng Bắc (các tháng mùa đơng I, II và XI, XII) và gió mùa Tây Nam (các tháng mùa hè VI, VII, VIII, IX). Phía bên ngồi đầm phá, chế độ sóng cũng tn 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 sơng. Các hướng sóng chính tại khu vực này là sóng hướng Đơng Bắc, Đơng và Đơng Nam.
Một hệ thống mơ hình thuỷ động lực - sóng - vận chuyển trầm tích trên cơ sở mơ hình Delft 3D đã được ứng dụng tính tốn 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 mơ 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 tốn giữa mơ 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 cơng trình sau khi đưa vào sử dụng đã khơng 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 tốn của mơ 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 tốn của mơ hình số việc so sánh với các số liệu thực tế là cần thiết khẳng định sự đúng đắn của các tính tốn. 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 khơng
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 khơng cho được kết quả định lượng chính xác nhưng cho các kết quả định tính khá tốt. Hình 71 và 72 mơ tả ảnh vệ tinh với các vùng bồi xói.
Hình 71. Ảnh vệ tinh với các vùng bồi xói: ảnh chụp 1/6/2010
Hình 72. Ảnh vệ tinh với các vùng bồi xói: ảnh chụp 24/1/2012
75
Từ những kết quả đưa ra từ mơ hình ta thấy: các quá trình thuỷ động lực tại khu vực rất phức tạp với sự tác động chủ yếu từ sóng, dịng chảy và dòng chảy triều. Sự tồn tại dịng chảy dọc bờ và những xốy 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 khơng có kè ta thấy cơng trình chưa đem lại kết quả tốt vì vậy tác giả đã tiến hành tính tốn 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 khn khổ của nghiên cứu, vai trị 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 cơng trình chỉnh trị, nhưng quá trình biến động đường bờ vẫn diễn ra mạnh mẽ. Các giải pháp cơng trình ở cửa biển thực chất chỉ điều chỉnh được tương tác sơng - biển mang tính cục bộ địa phương, khơng thể khắc phục được hồn toàn bồi lấp trong thời gian dài. Do vậy, việc nghiên cứu cần ưu tiên xem xét bố trí cơng 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 khơng thích hợp cho mục đích xây dựng. Giải pháp chỉnh trị ổn định cửa hiện hữu bằng cách xây dựng các cơng 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 mơ 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 cơng trình.
- Tiến hành nạo vét tại khu vực cạn giữa luồng.
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 Cơng Điển, Mơ hình tính đồng
thời các yếu tố sóng, dịng chảy và mực nước phục vụ nghiên cứu biến động bờ biển vùng châu thổ Sông Hồng, Tuyển tập cơng trình Hội nghị Khoa học Cơ
học Thuỷ khí tồn quốc năm 2005
3. Tống Phước Hồng Sơn, Huỳnh Cao Vân (2003), Sử dụng cơng nghệ GIS trong
xây dựng, quản lý cơ sở dữ liệu - bản đồ vùng đất và nước ven bờ tỉnh Bình Định, Báo cáo lưu trữ Viện Hải dương học, Nha Trang
4. www.dostbinhdinh.org.vn
5. http://baobinhdinh.com.vn Tiếng Anh
6. Delft Hydraulics (2003), “Delft 3D-FLOW User manual; Delft 3D-WAVE User manual”
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. Bản đồ điều kiện tự nhiên và xã hội khu vực đầm Đề Gi (theo Phạm Bá Trung)
.................................................................................................................................... 3
Hình 2b. Đoạn bờ có các cơng trình kè rất kiên cố ....................................................... 4
Hình 2a. Đoạn bờ ở đỉnh đầm Đề Gi ............................................................................ 4
Hình 3a. Doi cát phía bắc kè ........................................................................................ 5
Hình 3b. Bồi tụ phía nam kè............................................................................................5
Hình 4. Hoa gió tại khu vực Đề gi ............................................................................... 6
Hình 5. Hoa sóng tại khu vực Đề Gi ............................................................................ 6
Hình 6. Bản đồ địa hình khu vực đầm và cửa Đề Gi .................................................... 8
Hình 7. Q trình xây dựng kè chắn sóng Đề Gi .......................................................... 9
Hình 8. Vật liệu xây dựng kè chắn sóng Đề Gi ............................................................ 9
Hình 9. Bản đồ phân bố các vị trí đo đạc địa hình ...................................................... 29
Hình 10. Phân bố độ sâu đáy biển khu vực cửa Đề Gi ................................................ 29
Hình 11. Đường bờ cửa Đề Gi trước và sau khi xây dựng kè biển .............................. 30
Hình 12. Hoa sóng trong mùa gió Đơng Bắc .............................................................. 32
Hình 13. Hoa sóng trong mùa gió Tây Nam ............................................................... 32
Hình 14. Hoa sóng trung bình năm ............................................................................ 32
Hình 15. Vị trí trạm quan trắc mực nước phía trong đầm Đề Gi ................................. 34
Hình 16. Mực nước quan trắc tại Đề Gi, thời gian 4/11/2012 đến 4/2/2013 ................ 35
Hình 17. Dao động mực nước thủy triều tính tốn theo các hằng số điều hịa của Leprovost................................................................................................................... 35
Hình 18. Hoa gió trong mùa gió Đơng bắc ................................................................. 36
Hình 19. Hoa gió trong mùa gió Tây nam .................................................................. 37
Hình 20. Hoa gió trong cả năm .................................................................................. 37
Hình 21. Lưới tính và độ sâu của mơ hình thuỷ động lực ........................................... 38
Hình 22. So sánh số liệu đo đạc mực nước và tính tốn tại trạm Mỹ Thành ............... 41
Hình 23. So sánh giữa mực nước tính tốn và thực đo tại trạm Mỹ Thành ................. 41
Hình 24. Trường sóng khu vực Đề Gi ........................................................................ 43
Hình 25. Trường dịng chảy khi triều dâng ................................................................. 44
Hình 26. Trường dịng chảy khi triều rút .................................................................... 44
Hình 27. Nồng đồ trầm tích ...................................................................................... 45
Hình 28. Phân bố độ dày đáy .................................................................................... 45
Hình 29. Kết quả tính tốn sóng tại khu vực Đề Gi .................................................... 46
Hình 30. Trường dịng chảy khi triều lên ................................................................... 46
Hình 31. Trường dịng chảy khi triều rút .................................................................... 47