3.2.2. Theo quan điểm thủy thạch - động lực
Các tài liệu và số liệu quan trắc chưa công bố của Nhiệm vụ Khoa học Công nghệ do PGS. TS. Đỗ Minh Đức chủ trì chỉ ra rằng khu vực nghiên cứu chịu chi phối của hai chế độ gió thịnh hành tạo ra sóng bề mặt có tính chất tương ứng là Đông (S), Đông Bắc (SE) (tháng 11 đến tháng 4 chiếm 81.6 %) và Nam (S), Tây Nam (SW) (tháng 6 đến tháng 10 chiếm 89%).
Vào mùa sóng Đơng Bắc dịng chảy ven bờ trong khu vực tạo ra các xoáy thuận chiều kim đồng hồ hình elip do ảnh hưởng của cấu trúc địa hình là mũi đá Trường Xuân và kè mỏ hàn dài 850 m. Xốy thuận tạo ra vùng lắng đọng trầm tích. Trong tổng thể dịng ven bờ có hướng Bắc - Nam, dịng chảy hình móc câu được tạo ra do ma sát đáy kết hợp địa hình khuất gió làm giảm vận tốc dòng, tạo thành các xốy thuận gây ra lắng đọng trầm tích ngay tại cửa. Khi chưa kè phía Nam dài 850 m thì vùng xốy thuận phân bố trên diện rộng, tốc độ bồi lấp cục bộ khơng lớn. Khi có kè dài 850 m làm hẹp đáng kể vùng xoáy thuận trước cửa, dẫn đến mức độ bồi lấp cục bộ ở cửa Tam Quan tăng mạnh. Vùng xốy thuận sau mũi phía sau kè phía Nam tạo vùng chịu ảnh hưởng của kè phản ảnh cách kè từ 900 m đến 2.200 m gây xói lở cục bộ. Phân bố độ chọn lọc tốt ở bờ phía Nam cửa đã minh chứng xốy thuận hình thành sau kè mỏ hàn. Lượng trầm tích tụ tại cửa xấp xỉ đạt ít nhất từ 47.000 m3 đến 100.000 m3 mỗi năm. Dòng ven bờ có hướng Nam - Bắc là một nhánh phía Tây của xốy thuận phía Nam kè mỏ hàn. Dịng vận chuyển này phân bố lại trầm tích từ phía Nam lên phía kè mỏ hàn. Tuy nhiên, lượng trầm tích này khơng thể vận chuyển từ phía Nam sang bên phía Bắc kè mở hàn, bởi theo mặt cắt địa chất bờ phía Nam nhận thấy trầm tích hạt mịn phân bố ở độ sâu nhỏ hơn 21 m không thể vận chuyển vào trong luồng với lượng lớn, do ở đây chủ yếu là các lớp trầm tích hạt trung xen lẫn lớp mỏng hạt mịn. Mũi đá Trường Xn khơng có tác dụng là kè tự nhiên giúp ngăn cát từ phía Bắc đưa xuống gây bồi lấp cửa. Dòng ven bờ hướng Bắc - Nam là nguyên nhân chính gây bồi lấp cửa.
Vào mùa sóng Nam, Tây Nam dịng chảy ven bờ tái phân bố lại lượng trầm tích được đưa xuống vào mùa sóng Bắc, Đơng Bắc gây bồi lấp bờ phía Nam kè mỏ
hàn. Kè mỏ hàn có chức năng ngăn cản trầm tích đi từ phía Nam lên bồi lấp cửa ra vào.
Vào mùa sóng Đơng, Đơng Nam là mùa sóng khơng thịnh hành trong khu vực và có chiều cao sóng nhỏ hơn 1 m. Chính vì vậy, mùa sóng này chỉ góp phần phân bố lại lượng trầm tích tích tụ trước cửa.
Mặt khác, theo các tính tốn nghiên cứu về thủy động lực cho thấy vùng cửa sông là một thực thể địa chất tự nhiên, tiến triển phụ thuộc vào nhiều tác động. Quá trình bồi lấp-xói lở cửa sơng là kết quả của phản ứng theo thời gian giữa thủy quyển, thạch quyển và phức tạp thêm bởi tác động của con người.
Bên cạnh đó, vì cửa Tam Quan có hình dạng bất đối xứng, lại tiếp xúc trực tiếp với biển hở và chịu tác động chủ yếu của sóng nên cơ chế vận chuyển trầm tích tại đây khá phức tạp. Do đó hiện tượng bồi lấp-xói lở cửa biển Tam Quan cần phải nghiên cứu trong trạng thái cân bằng động. Trên thực tế vấn đề bồi lấp luồng đã có từ trước, được cải thiện từ khi có kè chắn phía Nam, nhưng lại tồi tệ hơn vào những năm sau đó.
Mặt khác, theo đánh giá của Viện Hải dương học Nha Trang, cho rằng các xoáy cục bộ sau kè và mũi nhơ Trường Xn đóng góp đáng kể trong việc hình thành các bãi bồi.
Hình 3. 8. Ảnh chụp khu vực cửa Tam Quan năm 2010
Hình 3. 9. Ảnh chụp khu vực cửa Tam Quan năm 2014
Theo ảnh vệ tinh 2 giai đoạn cách nhau 4 năm (2010 và 2014), nhìn chung khơng có sự khác biệt lớn về độ sâu và vị trí đường bờ ở phần phía Nam kè. Điều này dẫn tới suy đốn dịng vận chuyển trầm tích từ phía Nam lên là khơng đáng kể. Tuy nhiên, phần phía Bắc kè ở gần mũi kè và chỗ lõm mũi Trường Xuân lại có biến động lớn. Cũng có thể nhận định rằng, trầm tích được tích tụ ở phần lõm gần mũi Trường Xuân, sau đó tái phân bố lại trong luồng, gây bồi lấp phía bên phải luồng.
Sơ đồ nghiên cứu thủy động lực để phân tích các nguồn trầm tích có thể có trong khu vực này: từ phía Bắc xuống, từ phía Nam lên, từ biển vào, từ sông ra, sạt lở từ mái dốc và khai thác cát. Tuy nhiên khai thác cát và sạt lở mái dốc chưa thể đánh giá được.
Hình 3. 10. Các nguồn trầm tích ảnh hưởng đến bồi lấp cửa Tam Quan
Nguồn: Quách Thị Vân Anh, 2014
Kết quả tính tốn thủy động lực và vận chuyển trầm tích cửa Tam Quan của nhóm nghiên cứu trong Nhiệm vụ Khoa học ở Tam Quan cho thấy, khu vực luồng tàu ra vào là nơi có nhiều biến động nhất. Vận chuyển trầm tích phụ thuộc chủ yếu vào trường dòng chảy, mà trường dòng chảy chịu ảnh hưởng của sóng và thủy triều là chủ yếu. Điều này đã được thể hiện qua việc phân tích số liệu thống kê và mơ
hình tốn. Dịng chảy do sóng đổ ven bờ trong các trường sóng đổ hướng Đông Bắc, Đông, Đông Nam là nhân tố quan trọng trong quá trình vận chuyển bùn cát, tuy nhiên hướng sóng Đơng Bắc vẫn là chủ đạo (kéo dài 5 tháng) nên dòng vận chuyển trầm tích đi từ Bắc xuống phía Nam vẫn là chủ yếu gây hiện tượng bồi lấp cửa Tam Quan. Lấy ví dụ sóng NE:
-Trong trường hợp chưa xây dựng kè thì lượng trầm tích đi vào cửa Tam Quan sẽ lan tỏa rộng ra toàn bộ cửa, không tập trung vào một khu vực nhất định, ngư dân theo kinh nghiệm vẫn ra vào theo các rạch được tạo ra xen kẽ và theo con nước.
-Trong trường hợp có kè, lượng trầm tích được vận chuyển từ phía Bắc xuống vào luồng bị kè chặn lại một phần ở phía mũi kè, phần còn lại tiếp tục đi xuống phía Nam.
Như vậy, biến động khu vực cửa sông, bao gồm bồi tụ và xói lở, là một q trình tự nhiên. Nhưng, nó cũng có thể tăng lên hay giảm đi do các hoạt động của con người. Việc xác định nguyên nhân biến động vùng cửa sông là vấn đề rất quan trọng cả trong lý thuyết cũng như thực tiễn. Tuy nhiên, đây là vấn đề rất phức tạp, thậm chí có những quan niệm khác nhau. Thực tế cho thấy, biến động cửa sơng ở bất kỳ quy mơ nào, đều có một nhân tố được coi là ngun nhân chính, cịn lại được xếp vào các nhân tố ảnh hưởng.
Những nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn về động lực - hình thái bờ đều xác nhận rằng, năng lượng sóng và dịng chảy trong sơng là ngun nhân trực tiếp gây ra biến động địa hình cửa sơng. Điều này xảy ra tuân theo định luật bảo toàn vật chất và năng lượng: khi năng lượng tập trung, thì vật chất được giải phóng và khi năng lượng phân tán, thì vật chất được tích tụ. Cụ thể là, khi năng lượng sóng tác động đến cửa sơng lớn hơn dịng chảy trong sơng, thì khu vực cửa bị phá hủy tạo ra địa hình mài mịn-xói lở dẫn đến bồi một lượng lớn vào trong luồng. Còn khi năng lượng sóng tác động tới cửa nhỏ hơn dịng chảy từ sơng chảy ra, thì khu vực cửa sẽ tạo nên các dạng địa hình bồi tụ ở phía ngồi cửa.
Dịng chảy từ sơng đổ ra cửa Tam Quan là khá nhỏ (chỉ có diện tích thu nước khoảng 271 km2, nên tác động của dịng chảy trong sơng là không đáng kể so với năng lượng sóng từ ngồi vào. Do vậy, sóng là ngun nhân chính gây lên hiện tượng bối lấp tại cửa Tam Quan. Như đã phân tích ở trên sóng Đơng Bắc kéo dài 5 tháng (từ tháng 10 năm trước đến tháng 2 của năm sau) là hướng sóng chủ đạo tại khu vực cửa Tam Quan, do vậy, hiện tượng bồi lấp tại cửa Tam Quan chủ yếu là do hướng sóng Đơng Bắc gây ra (hình 3.11). Với đặc thù địa hình cửa Tam Quan, sóng ngoài khơi dù lan truyền theo hướng nào, khi vào cửa sơng đều theo 1 hướng. Trầm tích được vận chuyển chủ yếu dưới tác động trường sóng này.
Hình 3. 11. Hướng vận chuyển trầm tích khu vực cửa Tam Quan
Nguồn: Đỗ Minh Đức và nnk, 2014
Như vậy, các kết quả nghiên cứu ở trên cho thấy, dòng bùn cát vận chuyển dọc bờ theo hướng Bắc-Nam (hình thành trong mùa gió Đơng Bắc) là ngun nhân chính gây bồi lấp cửa đồng thời cũng là nguyên nhân chính tạo nên hiện tượng bồi tụ - xói lở dọc bờ khu vực nghiên cứu. Mũi đá Trường Xuân khơng có tác dụng là kè tự nhiên giúp ngăn cát từ phía Bắc đưa xuống gây bồi lấp cửa. Trầm tích là cát thơ được vận chuyển qua mũi đá Trường Xn có vai trị quan trọng của dịng rip, tương tự trường hợp vận chuyển cuội, sỏi qua mũi đá ở vùng biển Địa Trung Hải.
Trầm tích đưa từ sơng Tam Quan ra khơng đáng kể do dịng sơng nhỏ và hệ thống hồ chứa thượng nguồn đã ngăn đáng kể lượng trầm tích đưa xuống hạ lưu và ra cửa.
Kết quả này có thể được minh chứng rõ rệt hơn dưới góc độ thủy động lực. Khu vực cửa Tam Quan chịu chi phối của hai chế độ gió thịnh hành tạo ra sóng bề mặt có tính chất tương ứng là Đơng, Đơng Bắc(tháng 11 đến tháng 4 chiếm 81.6 %) và Nam, Tây Nam(tháng 6 đến tháng 10 chiếm 89%) [5]. Vào mùa sóng Đơng Bắc dịng chảy ven bờ trong khu vực tạo ra các xốy thuận chiều kim đồnghồ hình elip do ảnh hưởng của cấu trúc địa hình là mũi đá Trường Xuân và kè mỏ hàn dài 850 m [6]. Xoáy thuận tạo ra vùng lắng đọng trầm tích. Khi chưa có kè mỏ hàn vùng xốy thuận phân bố trên diệnrộng, tốc độ bồi lấp cục bộ không lớn. Kè mỏ hàn dài 850 m đã làm hẹp đáng kể vùng phân bố trầm tích, dẫn đến mức độ bồi lấp cục bộ ở cửa Tam Quan tăng mạnh. Sóng Đơng, Đơng Nam khơng thịnh hành trong khu vực và có chiều cao nhỏ, chỉ góp phần phân bố lại lượng trầm tích tích tụ trước cửa.
3.3. TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC BIỂN DÂNG TỚI BỒI TỤ - XÓI LỞ KHU VỰC CỬA TAM QUAN VỰC CỬA TAM QUAN
Hiện nay,biến đổi khí hậu (BĐKH) đang là vấn đề được toàn xã hội quan tâm. Theo kịch bản Biến đổi khí hậu của Bộ Tài ngun Mơi trường, 2012 khu vực nghiên cứu nằm trong khu vực chịu ảnh hưởng lớn của các nhân tố biến đổi khí hậu như dâng cao mực nước biển, bão, nhiệt độ, lượng mưa... Qua đó, ảnh hưởng trực tiếp tới đời sống của người dân và gián tiếp qua các tác động của các hoạt động tai biến. Trong khu vực nghiên cứu, dưới tác động của các yếu tố biến đổi khí hậu, tai biến bồi tụ - xói lở cũng có nhiều diễn biến phức tạp. Tuy nhiên, trong phạm vi luận văn, học viên xin đề cập tới sự ảnh hưởng của hai yếu tố là sự dâng cao mực nước biển và bão tới sự bồi tụ - xói lở của khu vực.
Dâng cao mực nước biển là một trong những biểu hiện khá rõ của quá trình biến đổi khí hậu. Sự dâng cao mực nước biển đại dương trên thế giới đã và đang thể hiện tác động mạnh mẽ đến đới bờ trên thế giới và Việt Nam. Theo kịch bản phát thải cao A1Fl của Bộ Tài ngun Mơi trường, 2012 thì vào cuối thế kỷ 21, thì trung bình tồn Việt Nam mực nước biển dâng trong khoảng 78 cm đến 95 cm. Đây là một con số khá lớn, tiềm ẩn nhiều nguy cơ ảnh hưởng tới các khu vực ven biển Việt Nam nói chung và khu vực cửa Tam Quan nói riêng.
Vậy, sự dâng cao mực nước biển sẽ ảnh hưởng như thế nào tới q trình bồi – xói khu vực cửa Tam Quan. Để trả lời cho vấn đề đó, luận văn xin đưa ra một số nhận định và phân tích về mối quan hệ này.
Các nghiên cứu cho thấy, quá trình dâng cao mực nước biển đã tăng thời gian tác động của sóng lên đường bờ, phá hủy các bar ngầm, là nguồn vật liệu cho vận chuyển bùn cát. Các hoạt động bồi tụ bờ biển, liên quan đến sự dâng cao của mực nước biển và tuân theo quy luật đó là hiệu ứng Brunn (Brunn effect). Theo đó, hiệu ứng này, khi có mực nước biển tăng lên bờ biển sẽ bị xói lở ở phần trên và tích tụ ở phần dưới.
Để dự báo sự gia tăng mức độ bồi tụ- xói lở do dâng cao mực nước biển, Bruun (1962) đã đưa ra quan hệ giữa mức độ gia tăng bồi tụ- xói lở và lượng dâng cao mực nước: B h L S R * * 001 , 0
hoặc dưới dạng phương trình vi phân
B h L dt dS dt dR * * Trong đó
S - Lượng dâng cao mực nước biển (mm/năm)
B - Chiều cao của vách bờ (m)
h* - Chiều sâu ở ranh giới ngoài của trắc diện địa hình bị biến đổi.
2 / 3 * * * A h L
A* - hệ số tra bảng (CERC, 2002 - chi tiết ở phụ lục).
Số liệu về lượng dâng cao mực nước biển S (mm/năm) được xét theo kịch bản nước biển dâng theo kịch bản phát thải trung bình (B2) cho Việt Nam, của Bộ Tài ngun Mơi trường, 2012. Theo đó, vào giữa thế kỷ 21, trung bình tồn nước Việt Nam nước biển dâng trong khoảng 24 – 27 cm. Đến cuối thế kỷ 21, nước biển dâng cao nhất ở khu vực Cà Mau đến Kiên Giang trong khoảng từ 62 đến 82 cm và thấp nhất ở khu vực Móng Cái đến Hịn Dấu trong khoảng từ 49 – 64 cm. Và trung bình tồn Việt Nam, nước biển dâng trong khoảng từ 57 – 73 cm. Khu vực cửa Tam Quan, tỉnh Bình Định nằm trong khu vực từ đèo Hải Vân đến mũi Đại Lãnh với mức dâng cao mực nước biển trung bình tới năm 2020 khoảng 9 cm, tới giữa thế kỷ 21 khoảng 28 cm và tới cuối thế kỷ 21 khoảng 68 cm. Như vậy, tốc độ dâng cao mực nước biển trung bình có thể đạt 7,0 mm/năm vào giữa thế kỷ 21 và mức trung bình cao nhất có thể đạt tới 7,6 mm/năm vào cuối thế kỷ 21.
Bảng 3. 3. Tính tốc độ biến đổi đường bờ do yếu tố dâng cao mực nước biển theo kịch bản phát thải trung bình (B2) cho Việt Nam, Bộ Tài nguyên Môi trường, 2012
Kịch bản S (mm/năm) h* (m) B (m) A L* (m) R (m/năm) 1 0.9 11 1.0 0,063 2307,2 0,17 2 2 11 1.0 0,063 2307,2 0,38 3 7 11 1.0 0,063 2307,2 1,35 4 7,6 11 1.0 0,063 2307,2 1,46
Như vậy, nếu nhìn vào những con số trên , ta thấy rằng nếu xét riêng thì yếu tố nước biển dâng ảnh hưởng ko lớn tới sự thay đổi đường bờ. Tuy nhiên, nếu xét trong thời gian dài, thì sự dâng cao mực nước biển có sự tác động nghiêm trọng tới sự biến động đường bờ khu vực cửa Tam Quan. Theo kịch bản và kết quả tính tốn trên, ước tính tới cuối thế kỷ 21, chỉ xét riêng yếu tố dâng cao mực nước biển thì trung bình mỗi năm bờ biển khu vực Tam Quan bị xói mịn tới 1,46 m, đây là một con số đáng quan tâm cho các nhà khoa học và các nhà quản lý.
Bên cạnh đó, học viên xét thêm kịch bản biến đổi khí hậu mới nhất của tổ chức IPCC, 2014. Xét với kịch bản nước biển dâng RCP 8.5.
Hình 3. 13. Kịch bản nước biển dâng toàn cầu IPCC, 2014 (cm) [21]
Theo kịch bản trên, áp cho khu vực nghiên cứu, thì những năm cuối thế kỷ