Biến đổi bờ Giai đoạn
2001-2005 2005-2008
Diện tích bồi tụ (ha) 836,0 1068.2
Tốc độ bồi trung bình (ha/năm)
209,0 267.5
Diện tích xói lở (ha/năm) 168.8 137.6
Tốc độ xói trung bình (ha/năm) 42,2 34.4 Tỷ lệ xói - bồi 1 - 5 1-8 2001 2008 Đình Vũ Đị Sơn Cát Hải Nam Triệu Cửa Cấm Bãi Nhà Mạc 2005 Hịn Xồi
3.2.2. Biến đổi địa hình đáy
Địa hình đáy biển VCS Bạch Đằng là dạng phức hợp các dạng bề mặt tích tụ - xâm thực nghiêng thoải, tƣơng đối bằng phẳng do tác động kết hợp giữa thủy triều và dịng chảy sơng tạo nên. Kết quả tính tốn trên cơ sở tích hợp mơ hình số độ cao địa hình cho phép xác định rõ khơng gian xói lở, bồi tụ của địa hình đáy biển ven bờ từ Đồ Sơn đến Cát Bà thời kì 1965-2008 (hình 3.8).
Hiện tƣợng bồi tụ diễn ra cục bộ dọc luồng sông Nam Triệu trong và trƣớc cửa sông, đoạn cung bờ lõm và luồng cũ của sơng Cấm ở phía tây (hình 3.9 a, b),
cịn lại hầu hết địa hình đáy đều bị bào mịn từ 0-1m. Hiện tƣợng bồi tụ ở phía tây liên quan đến việc ngăn đập Đình Vũ, làm tăng cƣờng lƣợng bồi tích qua cửa Nam Triệu và q trình bồi tụ lấp góc ở đoạn cung bờ lõm khu vực cửa sơng Cấm cũ. Trƣớc khi có đập Đình Vũ, lƣợng nƣớc vào mùa lũ qua sơng Ruột Lợn là 23-26%, qua kênh Đình Vũ rồi qua cửa Nam Triệu là 33-36%, qua cửa Cấm là khoảng 40%. Sau khi đắp đập, lƣợng nƣớc lũ của sông Cấm qua sơng Ruột Lợn là 32-33%, cịn lại qua kênh Đình Vũ khoảng 67-68%. Đồng thời khả năng thốt lũ của sơng Cấm sau khi có đập Đình Vũ giảm khoảng 16,3% (800m3
so với lƣu lƣợng cần thoát là 4900m3).
Hình 3.8 . Sơ đồ biến đổi địa hình bờ và đáy biển ven bờ khu vực cửa Bạch Đằng thời kì 1965 - 2008 Bạch Đằng thời kì 1965 - 2008
Phía trƣớc cửa Nam Triệu hình thành khu vực tích tụ theo nguyên lý hình thành delta triều xuống. Dịng bồi tích qua cửa sơng này có xu hƣớng di chuyển về phía đơng nam, gây tích tụ phía ngồi khơi khu vực đảo Cát Hải. Vào pha triều lên, dòng chảy thủy triều tiến vào trong lịng dẫn của sơng, làm giảm tốc độ dịng chảy sơng. Khi đó vật liệu bồi tích có xu hƣớng ngừng hoặc chuyển động chậm lại, gây tích tụ ở vùng đáy sơng. Một lƣợng vật liệu tƣơng đối lớn cịn đƣợc dịng triều đƣa vào sâu phía trong dịng chảy sơng. Đảo Đình Vũ tại đây có tác dụng làm hẹp bề ngang dòng chảy, khiến tốc độ dòng chảy tại điểm thắt này tƣơng đối hơn. Sau khi đi qua nút thắt này, lòng dẫn mở rộng ra nên tốc độ dòng chảy giảm, động năng giảm một phần nên lƣợng bồi tích có xu hƣớng lắng đọng ngay phía trong đảo Đình
trong sơng Bạch Đằng. Vào pha triều rút, dịng chảy tổng hợp mạnh hơn rất nhiều, vận chuyển nhanh bồi tích do sơng đƣa ra, đồng thời tác động tới lớp vật liệu vừa lắng đọng trong pha triều lên, gây xáo động. Các phần tử vật liệu trong pha triều lên đang ở trong trạng thái tĩnh tạm thời bị khuấy động trở lại trạng thái di chuyển, đƣợc dòng chảy tổng hợp đƣa trở lại về phía biển. Sau khi ra khỏi đoạn thắt tại cửa sơng, động lực dịng chảy giảm nhanh, làm vật liệu mang theo bị lắng đọng lại.
Phía Lạch Huyện, hiện tƣợng tích tụ xảy ra dọc theo luồng, chỉ tại phần cửa sơng thì đáy bị xâm thực sâu do dịng chảy bị ép lại. Lƣợng bồi tích cung cấp cho khu vực này tƣơng đối ít, chủ yếu là nguồn từ sơng Bạch Đằng đƣa đến qua sơng Chanh. Địa hình đáy ở phía đơng trƣớc cửa Lạch Huyện bị xâm thực từ 0-1m đến 1- 2m, có nơi đến 3-4m (hình 3.9b). Có thể thấy, dịng chảy sau khi qua cửa Lạch
Huyện có xu thế bị ép mạnh về phía đơng nam, dọc theo khu vực Phù Long và đảo Cát Bà. Với tốc độ dòng chảy rất lớn vào các pha triều rút đã dẫn tới tình trạng thiếu hụt bồi tích ở khu vực này. Lƣợng bồi tích sau khi đi qua cửa Nam Triệu chủ yếu đƣợc tích tụ vào phía bờ tây, dọc theo chƣơng Hàng Dày.
Địa hình đáy ở khu vực ven bờ tây nam đảo Đình Vũ, Cát Hải, Phù Long bị xói và dịch chuyển về phía lục địa 250-350m trong thời kì 1965-2004 (hình 3.9).
Trong các nghiên cứu trƣớc đây, các kết quả thu đƣợc thƣờng là những sơ đồ dòng chảy đối với những pha triều chính trên cơ sở phân tích số liệu khảo sát tại một số trạm nhất định. Việc sử dụng các mơ hình tính cho trƣờng hợp mực nƣớc trung bình chƣa thể mơ tả một cách chi tiết trƣờng dòng chảy trong các điều kiện gần với thực tế.
Kết quả ứng dụng mơ hình ba chiều (3D) thủy động lực MDEC của Trung tâm Động lực và môi trƣờng biển đã cho phép mơ phỏng các trƣờng mực nƣớc và dịng chảy trong điều kiện biên độ triều lớn nhƣ vùng cửa sơng cảng Hải Phịng. Một trong những kết quả quan trọng của mơ hình MDEC là sự hiện diện của dòng chảy thuận nghịch theo bờ Cát Hải (hình 3.10).
Hình 3.10. Phân bố dòng triều tạo nên dòng liên tục qua khu vực nƣớc nơng ngồi khơi Cát Hải trong hai pha triều cao (trái) và thấp (phải) [4]
Dòng chảy này có giá trị lớn tại hai vùng tây-nam và đơng-nam bờ Cát Hải đã tạo nên hai lạch triều liên kết dịng chảy trên hai lạch tàu-cửa sơng chính Nam Triệu và Lạch Huyện. Chính sự khẳng định này đã góp phần lý giải hiện tƣợng vùng đáy biển gần bờ nam Cát Hải có xu thế bị xói thƣờng xuyên, trong khi phần đáy biển
Hình 3.9. Mặt cắt địa hình đáy biển khu vực cửa sơng Bạch Đằng năm 1965 và 2004: a) Mặt cắt trước đảo Đình
Vũ (AB); b) Mặt cắt trước đảo Cát Hải (CD); và c) Mặt cắt trước khu vực Phù Long (EF)[4]
a) b)
lạch tàu với bãi bồi ngoài khơi Cát Hải là nguyên nhân dẫn đến sự ổn định của xu thế bồi tụ tại đây, đặc biệt là các dải cát dọc hai lạch tàu chính.
Các khu vực biển khác có xu thế bị xói đáy nhƣ ven bờ đơng nam Đình Vũ và Phù Long chủ yếu do dịng chảy triều mạnh sát bờ khơng cho phép trầm tích lắng đọng.
Với các đặc trƣng sóng chế độ khơng lớn trên các khu vực ven bờ nêu trên, hiện tƣợng xói đáy khơng thể do ngun nhân chính là sóng nhƣ nhiều nhà nghiên cứu trƣớc đây từng khẳng định. Chính hệ thống dịng chảy mạnh trên dải độ sâu chuyển tiếp này đã tạo nên dòng vận chuyển trầm tích dọc bờ có nguồn gốc vng góc bờ do sóng. Điều này khẳng định sự hiện diện của các khu vực bờ biển bị ăn mòn nằm tại các vị tƣơng ứng bị xói đáy phía ngồi.
Bên cạnh các quá trình thƣờng xuyên chu kỳ lớn, các q trình mang tính tới hạn quy mơ synop nhƣ bão, lũ, v.v.. lại có thể gây nên những hậu quả đáng kể nhiều khi trong dạng cực đoan nhƣ xói lở bờ, cơng trình hay ngập lụt dải ven bờ.
Kết quả ứng dụng mơ hình MDEC đã mức độ dâng mực nƣớc trực tiếp do gió bão vào thời kỳ triều cƣờng có thể đạt giá trị trên 50 cm trên khu vực ven đê Đồ Sơn. Hiện tƣợng dâng mực nƣớc này sẽ trở nên cực kỳ nguy hiểm nếu tính đến hiện tƣợng lan truyền sóng dài từ ngồi vào cũng nhƣ nƣớc dâng do sóng.
Hình 3.11. Bản đồ phân bố độ cao mực nƣớc với tác động của gió bão (trái) và khơng có gió trong pha triều cƣờng [4]
Với kết quả mô phỏng này có thể thấy dải ven bờ phía bắc Đồ Sơn đến thành phố là khu vực có nguy cơ ngập lut đáng kể trong điều kiện bão tác động trực tiếp đến dải bờ biển Hải Phòng. Cùng với nguy cơ ngập lụt, nguy cơ xói lở đê biển và cơng trình ven biển tại các đoạn bờ này cũng gia tăng trong điều kiện bão.
Các kết quả sơ bộ mơ phỏng q trình bồi, xói địa hình đáy biển cũng đã cho thấy, bên cạnh đặc điểm bồi tụ và xói lở đáy dài hạn nhƣ đã phân tích ở phần trên, trong điều kiện bão các vùng bồi và xói thƣờng nằm xen kẽ nhau với cấu trúc ngang khơng lớn (hình 3.12).
Hình 3.12. Bản đồ phân bố vùng bồi-xói đáy với tác động của gió bão (trái) và khơng có gió [4]
Những kết quả thu đƣợc cho thấy khả năng ứng dụng hệ thống mơ hình MDEC trong yêu cầu đƣa ra cảnh báo về những nguy cơ ngập lụt và xói lở bờ biển trong điều kiện thủy thạch đông lực phức tạp nhƣ các cửa sông vùng triều Việt Nam. Vấn đề này càng có ý nghĩa hơn khi nghiên cứu các hiện tƣợng này trong tác động ngày càng tăng của biến đổi khí hậu và mực nƣớc biển dâng.
Tóm lại, những biến động địa hình ở khu vực cửa sơng Bạch Đằng thể hiện rất rõ sự ảnh hƣởng của những thay đổi về mặt tự nhiên và sự can thiệp của con ngƣời vào các quá trình thành tạo và phát triển địa hình. Việc chặt phá rừng đầu nguồn, đắp đập Đình Vũ và đắp đầm ni hải sản làm tăng cƣờng lƣợng bồi tích
phía lục địa khi khơng có hệ thống đê kè chắc chắn đang xảy ra trên hầu hết các đoạn bờ chịu tác động chính của sóng. Đây là một xu thế tất yếu xảy ra khi mực nƣớc biển đang ngày càng dâng cao.
3.3. Ảnh hƣởng của nƣớc biển dâng do biến đổi khí hậu tới khu vực cửa sơng Bạch Đằng Bạch Đằng
3.3.1. Ảnh hưởng của mực nước biển dâng tới xu thế biến đổi địa hình
Tốc độ dâng lên của mực nƣớc biển trong khu vực cửa sông Bạch Đằng xác định theo kết quả quan trắc mực nƣớc biển tại trạm Hòn là 3.8mm/năm [20]. Trong xu thế biến đổi chung của mực nƣớc đại dƣơng, tốc độ này sẽ còn tiếp tục tăng lên trong thời gian tới, gây ra những biến đổi mạnh hơn đối với địa hình bờ và đáy biển ven bờ khu vực cửa sông Bạch Đằng. Thêm vào đó, việc đắp đập Đình Vũ và làm thu hẹp diện tích mặt nƣớc trƣớc cửa sơng 2000ha do phát triển nuôi trồng thủy hải sản cũng sẽ làm cho mực đỉnh và chân triều dâng cao thêm. Điều này sẽ dẫn đến những hậu quả nhƣ làm mất đất, gia tăng ngập lụt, tăng xói lở và tăng xâm nhập mặn đối với khu vực nghiên cứu.
Phản ứng của bờ biển khi mực nƣớc biển dâng lên, đó là sự tăng cƣờng xói lở trên các bờ cát để tạo ra một trạng thái cân bằng mới cho bờ, đồng làm ngập chìm dần các vùng đất thấp (Bruun, 1962) [6]. Theo đó, ở khu vực cửa sơng Bạch Đằng, áp lực của són lên các đoạn bờ ở phía nam đảo Đình Vũ, Cát Hải, Phù Long, Đồ Sơn sẽ ngày một gia tăng. Các bờ biển khơng có kè nhƣ ở Phù Long sẽ tiếp tục bị xói lở mạnh, còn các bãi tắm ở Đồ Sơn sẽ dần bị thu hẹp và trở nên sâu hơn. Các bãi triều cao hiện tại dần bị thu hẹp và trở thành bãi triều thấp, làm thối hóa dần hệ sinh thái rừng ngập mặn đang phát triển trên đó. Hiện tƣợng úng ngập và nhiễm mặn sẽ ngày một tăng tƣơng đối với các vùng đất thấp nằm trong đê, cịn cửa sơng sẽ dịch chuyển vào sâu hơn về phía đất liền.
Nếu nhƣ mực nƣớc biển chỉ dâng lên thêm 0.88m vào năm 2100 là con số dự báo thấp nhất hiện nay của tổ chức ICCP thì cũng đã có hàng loạt những biến đổi
mở rộng và dịch chuyển lên tận phía bắc của thành phố Hải Phịng. Sự tăng cƣờng bổi tích cho khu vực cửa sơng có thể tăng do những biến đổi khí hậu gây mƣa nhiều ở phần thƣợng nguồn và do tình trạng đắp đê, song chủ yếu tích tụ ở dọc luồng và ở xa phía trƣớc cửa sơng. Khả năng tích tụ lên các bãi triều để cân bằng với mực nƣớc dâng là khơng thể do tốc độ dịng triều rút lớn, đặc biệt là ở lớp tầng mặt. Chƣa kể phần trung tâm của cửa sông Bạch Đằng là một graben đang bị sụt với tốc độ 0.2- 0.8mm/năm (Nguyễn Cẩn, Nguyễn Đình Hịe, Trần Đức Thanh và nnk, 1993) [18]. Bởi vậy, các bãi triều cao nhƣ bãi Nhà Mạc, đảo Hòn Muỗm, bãi Cột Đèn…sẽ nằm thấp hơn mực triều trung bình và hầu nhƣ bị ngập nƣớc thƣờng xuyên, đồng thời rừng ngập mặn và hệ thống đầm ni cũng sẽ bị thối hóa theo. Các khu vực đƣợc hệ thống đê bao bọc nhƣ ở Cát Hải, Yên Hƣng, hiện tại chỉ nằm cao hơn mực nƣớc trung bình 0.5-1m, nghĩa là đến lúc đó sẽ ở thấp hơn mực biển khi triều lên 1-2m sẽ trở thành vùng đất lày trũng nhiễm mặn nặng nề và ngập úng thƣờng xuyên do khơng có khả năng tiêu thốt nƣớc. Tình trạng này cũng sẽ đe dọa đến hầu hết các xã ở phía bắc thành phố Hải Phòng, nhƣ Tam Hƣng, Lập Lễ, Phả Lễ, Dƣơng Quan. Thành phố Hải phòng cũng sẽ nằm trong tình trạng báo động bởi ngập lụt sâu và dài ngày khi triều cƣờng và do nƣớc dâng trong bão, các nguồn nuớc và đất bị nhiễm mặn…
3.3.2. Ảnh hưởng của mực nước biển dâng tới hoạt động kinh tế - xã hội
Với 15 địa phƣơng vùng biển, đảo, ven biển gần 40% dân số thuộc các xã, quận, huyện sát biển, khu nội thành nằm cận cửa biển Nam Triệu, Hải Phòng đƣợc nhận định là địa phƣơng chịu nhiều tác động môi trƣờng do nƣớc biển dâng cao. Thời gian qua, nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy sự dâng cao mực nƣớc biển có những ảnh hƣởng rõ nét đối với hoạt động kinh tế ven bờ.Các bãi biển Đồ Sơn bị thu hẹp chiều rộng 0,36- 0,45m/năm và dự kiến mất 15-40% bề ngang trong 50 năm tới (Nguyễn Đức Thạnh). Khi mực nƣớc biển dâng cao kéo theo sự xâm thực, dẫn đến xói lở ngang bờ, dừng q trình xâm thực sâu luồng lạch, ảnh hƣởng đến sa bồi luồng cảng, bồi lấp cơng trình ven bờ. Ở vùng cửa sơng Cấm - Bạch Đằng có luồng vào cảng Hải Phịng, mỗi năm có khoảng 2 triệu tấn bùn cát từ nguồn xói lở bờ bãi,
bồi tích hằng năm của sông Cấm và Bạch Đằng. Sự dâng cao mực nƣớc biển và ảnh hƣởng ngày càng tăng của động lực biển làm dòng triều đƣa một lƣợng lớn bồi tích vào sâu cửa sơng có cảng. Trên tuyến luồng vào cảng Hải Phòng, lƣợng bùn cát di chuyển ngƣợc chiếm 32-38% so với di chuyển xuôi vào mùa mƣa, 64-93% so với di chuyển xuôi vào mùa khô (Kết quả khảo sát của Viện Tài nguyên và Môi trƣờng biển năm 2010) Bên cạnh đó, cảnh quan tự nhiên ven bờ và các đảo bị thay đổi nhiều. Địa hình quần đảo Cát Bà - Hạ Long – Long Châu độc đáo, đẹp đẽ và đặc sắc nhờ các ngấn hàm ếch biển, các hang luồn tại chân vách đá vơi đƣợc tạo ra trong q trình địa chất biển lâu dài. Song sự dâng cao mực nƣớc biển làm ngập chìm các dạng hình này. Bờ biển chỉ cịn hệ thống đê bê tơng kiên cố, mất cả cảnh quan rừng ngập mặn độc đáo của vùng ven bờ nhiệt đới. Các nghiên cứu cũng cho thấy sự dâng cao mực nƣớc biển làm gia tăng nhiễm mặn và làm tổn thất nguồn nƣớc ngọt. Tình trạng nƣớc mặn qua cống làm chết lúa thƣờng gặp gần đây ở Tiên Lãng và Thuỷ Nguyên.
Vùng cửa sông Bạch Đằng là một khu vực kinh tế biển năng động, có ảnh hƣởng lớn đến giao thơng vận tải, kinh tế thƣơng mại của tỉnh Hải Phịng nói riêng và tồn miền Bắc nói chung. Sự biến động địa hình bờ và đáy biển ven bờ ở đây đã và đang diễn ra không ngừng dƣới sự tác động tƣơng hỗ và phức tạp của chế động lực sơng – biển. Q trình này đang có xu thế diễn ra nhanh hơn dƣới tác động của biến đổi khí hậu và các hoạt động nhân sinh đang diễn ra ồ ạt ở đới bờ, nhƣ hoạt động đắp đập nuôi trồng hải sản, nạo vét luồng lạch…sẽ gây ra những tác động lớn