Hình 2.5. Đồng bằng nguồn gốc sơng – biển tại cửa sơng Lạch Tray
Hình 2.6. Lạch triều phát triển trên bề mặt bãi triều thấp bề mặt bãi triều thấp
Hình 2.7. Bãi triều thấp hiện đại do tác động của thủy triều - sông do tác động của thủy triều - sơng
Hình 2.8. Bãi biển tích tụ - xói lở do tác động của sóng chiếm ƣu thế tại
2.2.3. Đặc điểm khí hậu
Vùng cửa sơng Bạch Đằng nằm trong miền nhiệt đới gió mùa, có mùa đơng lạnh, ít mƣa từ tháng XI đến III; mùa hè nóng ẩm mƣa nhiều từ tháng V đến IX. Tháng IV, X mang tính chuyển tiếp.
Chế độ nhiệt ẩm : nhiệt độ trung bình nhiều năm là 23-24o
C, tháng VIII nóng nhất đạt 29,1oC, tháng I lạnh nhất xuống cịn 16,9oC. Lƣợng mƣa trung bình đạt từ 1500 – 2000mm, tập trung vào mùa mƣa từ tháng VI đến IX, mùa khô từ tháng XI đến IV năm sau ít mƣa hơn (bảng 2.1 và 2.2). Độ ẩm trung bình nhiều năm là 84 %, trong đó tháng III và IV độ ẩm đạt tối đa tới 90% do ảnh hƣởng của gió mùa Đơng Bắc khi qua biển đƣợc cung cấp hơi ẩm. Tháng X – tháng I năm sau độ ẩm trung bình 77 – 81%, mùa hè độ ẩm đạt 84 – 86%.
Bảng 2.1. Chế độ mƣa VCS Bạch Đằng [16]
Mùa Lƣợng mƣa trung bình tháng (mm) Số ngày mƣa (ngày/tháng) Tổng lƣợng mƣa (mm) Mùa mƣa 180 – 220 10 - 12 1340 Mùa khô 30 – 40 8 – 10 219
Bảng 2.2. Lƣợng mƣa trung bình năm VCS Bạch Đằng (mm) [16]
Trạm Hải Phòng Thủy Nguyên Hòn Dấu Kiến An Đồ Sơn An Thái Lƣợng
mƣa 1808 1525 1589 1754 1660 1563
Chế độ gió :chế độ gió của khu vực mang đặc tính gió mùa rõ rệt. Mùa đông
(tháng XI – II) chịu sự chi phối của hệ thống gió mùa ĐB với các hƣớng gió thịnh hành là B – ĐB – Đ, trong đó đầu mùa hƣớng gió chủ yếu là B – ĐB – B. Trung bình có 3-4 đợt gió mùa ĐB kéo dài từ 3-5 ngày. Do khu vực có đảo Cát Bà che chắn nên tốc độ gió mùa ĐB giảm chỉ cịn bằng 50-60% so với ngoài khơi vịnh Bắc Bộ, đạt từ 4,6 – 4,8m/s, lớn nhất đạt 34m/s. Mùa hè (tháng VI – X) chịu ảnh hƣởng của hệ thống gió mùa TN biến tính khi thổi vào vịnh Bắc Bộ với hƣớng chính là N – ĐN. Tốc độ gió trung bình đạt từ 4,5 – 6m/s, ngồi ra cịn có các hiện tƣợng thời
tiết cực đoan nhƣ bão, dơng, lốc…với tốc độ gió cực đại đạt tới 45m/s. Trong mùa chuyển tiếp (tháng III – V), hƣớng gió thịnh hành chủ yếu là Đ với tốc độ gió yếu hơn 2 mùa chính và kém tập trung. Tốc độ gió trung bình đạt 4,2 – 5,2m/s, tốc độ cực đại đạt 40m/s khi có bão cuối tháng V. Những ngày lặng gió ở trạm Hịn Dấu nhỏ hơn 1% (bảng 2.3; 2,4; 2.5 và 2.6).
Bảng 2.3. Đặc trƣng tốc độ gió trạm Hịn Dấu (m/s) [16]
Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Trung
bình 4.8 4.6 4.4 4.6 5.4 5.6 6.0 4.5 4.4 4.9 4.6 4.6 Lớn nhất 24 20 34 28 40 40 40 45 45 34 24 28
Bảng 2.4. Tần suất gió nhiều năm tại trạm Hịn Dấu trong mùa đông (%)[16]
B BĐB ĐB ĐĐB Đ ĐĐN ĐN NĐN N NTN TN TTN T TTB TB BT B Tổng <2 10.3 1.4 4.7 2.8 8.3 2.0 2.1 0.4 1.1 0.2 0.2 0.2 0.3 0.2 1.9 1.9 37.9 3-5 6.7 1.3 5.5 2.5 9.2 1.6 1.4 0.2 0.2 0.2 0.2 0 0.2 0 0.5 0.7 30.2 6-10 5.5 1.2 4.5 3.7 11.9 1.3 0.5 0.1 0 0.1 0.2 0 0 0 0.3 0.3 29.7 11-15 0.4 0.1 0.3 0.2 0.9 0.2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.9 >15 0.1 0 0 0.1 0.2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.3 Tổng 23.1 3.8 15 9.2 30.4 5.1 3.9 0.7 1.3 0.5 0.5 0.2 0.4 0.2 2.7 2.9 100
Bảng 2.5.Tần suất gió nhiều năm tại trạm Hịn Dấu trong mùa hè (%)[16]
B BĐB ĐB ĐĐ B Đ ĐĐN ĐN NĐ N N NT N TN TT N T TT B TB BTB Tổng <2 5.2 1.0 2.1 0.9 4.1 1.3 4.1 1.4 2.9 0.7 1.7 0.5 2.2 0.5 3.1 2.5 34.3 3-5 2.5 1.7 1.7 1.1 3.0 1.6 4.4 1.5 2.6 1.2 0.8 0.1 0.6 0.1 1.2 1.2 25.3 6-10 2.6 0.7 2.2 1.0 4.5 1.5 5.4 3.6 5.2 2.5 1.8 0.1 0.3 0.2 0.6 0.8 33.2 11-15 0.5 0.2 0.2 0.2 0.5 0.1 0.4 0.2 1.3 0.6 0.2 0 0.1 0.1 0.1 0.5 5.3 >15 0.1 0.1 0.1 0.2 0.4 0.5 0.1 0.1 0.2 1.3 0.2 0 0.1 0.5 0.1 0.1 2.3 Tổng 10.9 3.7 6.3 3.4 12.5 5.0 14.4 6.8 12.2 5.1 4.7 0.7 3.3 1.1 5.1 5.1 100
Bảng 2.6.Tần suất gió nhiều năm tại trạm Hịn Dấu trong mùa chuyển tiếp (%)
Hoạt động của bão : khu vực nghiên cứu và lân cận chịu mật độ bão đổ bộ tƣơng đối cao so với các tỉnh ven biển khác (hình 2.9). Thơng thƣờng thì mùa bão thƣờng bắt đầu từ tháng V, kết thúc tháng XI. Bão tập trung hoạt động mạnh với tần suất cao vào các tháng mùa hè, nhiều nhất là tháng VII và VIII. Bão thƣờng gây mƣa lớn, lƣợng mƣa thƣờng từ 200 – 500mm/1 cơn bão. Mƣa to do bão kết hợp với nƣớc dâng trong thời kì triều cƣờng và gió, sóng bão mạnh gây biến động mạnh cho khu vực vùng cửa sông cả trên cạn và dƣới đáy biển.
B BĐB ĐB BĐB Đ ĐĐN ĐN NĐN N NTN TN TTN T TTB TB BTB Tổng <2 2. 7 0.5 2.0 1.6 11.9 2.5 3.6 1.0 1.6 0.5 0.5 0.1 0.5 0.2 1.2 0.6 30.8 3-5 1. 6 0.5 2.0 1.9 11.1 4.2 5.1 1.2 2.1 0.5 0.3 0 0.1 0 0.2 0.3 30.6 6-10 1. 4 0.4 1.3 1.2 12.0 3.2 4.0 1.8 5.3 1.8 1.1 0.1 0 0 0.5 0.1 34.0 11- 15 0. 1 0.1 0.2 0.08 0.33 0.08 0 0.3 2.46 0.52 0 0 0.07 0 0 0 4.2 >15 0. 1 0.1 0 0 0.07 0 0 0 0.11 0 0 0 0 0 0 0 0.4 Tổng 5. 9 1.5 5.3 4.8 25.3 9.9 12.6 4.3 11.7 3.2 1.8 1.2 0.7 0.2 1.9 1.5 100
Hình 2.9. Sơ đồ các cơn bảo đổ bộ vào vùng biển Quảng Ninh - Thanh Hóa từ 1961-2007
2.2.4. Đặc điểm thủy văn lục địa
Vùng cửa sông Bạch Đằng chịu ảnh hƣởng lớn của hệ thống sơng Thái Bình. Các sơng Cầu, sơng Thƣơng, sơng Lục Nam bắt nguồn từ miền núi Đông Bắc và sông Đuống từ sơng Hồng hợp nhau tại Phả Lại, sau đó phân lại thành 2 nhánh là sông Kinh Thầy và sông Thái Bình. Sơng Kinh Thầy chảy đến khoảng Bến Triều
Nam Triệu, sông Cấm đổ ra cửa Cấm (hiện tại đã bị lấp) và sông Lạch Tray đổ ra cửa Lạch Tray. Tham gia hệ thống sơng này cịn có các nhánh sơng Bình Hƣơng, Gành Sy bắt nguồn từ Yên Lập. Sông Gành Sy hợp với sông Chanh đổ ra cửa Lạch Huyện. Các sông này đểu không lớn và ngắn nên lƣu lƣợng nƣớc và bồi tích của vùng cửa sơng Bạch Đằng chủ yếu bị chi phối bởi sông Đuống mang sang từ sông Hồng, mang ra chủ yếu qua cửa sơng Cấm.
Chế độ dịng chảy. Theo các số liệu đo đạc thì hang năm, lƣợng nƣớc đổ ra
vùng cửa sông Bạch Đằng khoảng 11 – 14km3, chia thành 2 mùa rõ rệt: mùa lũ từ tháng VI đến tháng X với lƣợng dòng chảy chiềm 70 – 75% tổng lƣu lƣợng cả năm. Mùa kiệt từ tháng XI năm trƣớc đến tháng V năm sau chiếm 25 – 30 lƣu lƣợng cả năm. Mùa lũ lƣu lƣợng dòng chảy tập trung lớn, chế độ chảy thất thƣờng, kéo dài thành đợt 6 – 18 ngày và xuất hiện trong các tháng mùa hè, tốc độ tối đa trong các đoạn sông đồng bằng đạt tới 3,0 – 3,5m/s, ở vùng cửa sông là 2,0 – 2,5m/s, trung bình là 1,2 -1,4m/s. Dịng chảy lũ có lƣu lƣợng lớn và tốc độ cao, hang năm cung cấp hàng triệu tấn bồi tích từ q trình bào mịn lƣu vực và xâm thực lịng dẫn. Độ đục lớn nhất có thể lên tới 2500 – 3000mg/l. Mùa kiệt dịng chảy sơng ngịi giảm thấp, ít ảnh hƣởng tới chế độ dòng chảy chung ở những tháng nƣớc sông kiệt nhất, tốc độ dịng chảy sơng khơng vƣợt q 0,2 – 0,3m/s. Tuy nhiên thời kì đầu đơng dịng chảy sơng vẫn cịn mạnh do lũ muộn kéo dài.
Trong mùa lũ, nƣớc lũ thoát ra biển qua 3 đƣờng chính là Cửa Cấm, cửa Nam Triệu và cửa sông Chanh. Về mùa kiệt, nƣớc biển dễ dàng xâm nhập sâu vào trong đất liền, nhất là khi triều cƣờng. Lƣợng nƣớc chuyển qua sông Ruột Lợn chiếm 23-26% lƣợng nƣớc qua trạm thủy văn Cửa Cấm. Lƣợng nƣớc chuyển qua kênh Đình Vũ qua cửa Nam Triệu chiểm 33-36%, còn lại gần 40% chảy qua cửa Cấm.
Chế độ bùn cát. Nguồn bồi tích cung cấp cho khu vực cửa sơng Bạch Đằng
chủ yếu là đƣợc cung cấp bởi sông Bạch Đằng, ngồi ra cịn một phần của sơng Văn Úc, sông Hốt (Quảng Ninh). Lƣợng bồi tích hàng năm do sơng cung cấp đổ ra cửa Nam Triệu là 4,2 triệu tấn, qua cửa Lạch Tray là 0,7 triệu tấn, qua cửa Lạch Huyện là 0,4 triệu tấn. Vào mùa hè, dịng chảy ven bờ vận chuyển lƣợng bồi tích khoảng
1,4 triệu tấn vào vùng nghiên cứu qua eo Đồ Sơn – Hịn Dấu. Ngồi ra, hàng năm q trình xói lở khu vực bờ biển Cát Hải, Đình Vũ và xâm thực đáy biển cung cấp thêm khoảng 1,2 triệu tấn vật liệu. Lƣợng bùn cát vận chuyển xuống phía Nam trong mùa gió Đơng Bắc qua eo Đồ Sơn – Hòn Dấu và lân cận là khoảng 1,6 triệu tấn. Nhƣ vậy lƣợng bồi tích vận chuyển và lắng đọng hàng năm tại khu vực luồng tàu và eo Cát Bà – Đình Vũ – Đồ Sơn là 6,3 triệu tấn, tƣơng đƣơng tốc độ lắng đọng tại đây đạt khoảng 3,5-4cm [33]… Phân tích cấp hạt cho thấy đƣờng kính trung bình của phù sa từ 0,02mm – 0,06mm. Cấp hạt có đƣờng kính nhỏ hơn 0,05mm chiếm tới 70% tổng lƣợng phù sa chuyển ra biển qua các cửa này và sa lắng ở đây. Đến mùa cạn do nƣớc nguồn chảy về ít và yếu, phù sa lắng đọng ạm thời thành lớp bùn lỏng ở đáy chịu tác động chủ yếu của động lực biển (gió và thủy triều) bị khuấy động trở thành vật liệu chính đƣợc dịng triều đƣa vào bồi lấp các cửa sơng. Số liệu đo tại trạm Bến Bính trên sơng Kinh Thầy cho thấy lƣợng bùn cát lớn nhất xuất hiện vào tháng VII, VIII; nhỏ nhất là tháng III và IV. Tại trạm Cửa Cấm, hàm lƣợng bồi tích trong mùa kiệt lúc chảy xuôi đạt 189g/m3, nhỏ nhất 20g/m3, với dòng chảy ngƣợc lớn nhất đạt 76g/m3, nhỏ nhất 18g/m3. Trung bình một năm lƣợng phù sa chuyển qua cửa Cấm đạt 3,4 triệu tấn, cịn trung bình theo số liệu đo đạc thì tổng lƣợng phù sa qua cửa sông Cấm và cửa sông Bạch Đằng hàng năm đƣa ra biển khoảng 4 triệu tấn qua cửa Nam Triệu [3].
Ngoài thành phần phù sa là chủ yếu ra, trong nƣớc sông đổ ra biển chứa lƣợng lớn các hợp chất hòa tan, khi ra đến môi trƣờng biển sẽ tạo các phản ứng kết tủa, tạo keo góp phần tăng nhanh tốc độ tích tụ.
2.2.5. Đặc điểm hải văn
Sóng biển: Do đặc điểm của vùng cửa sơng Bạch Đằng nằm trong vũng Đồ
Sơn – Cát Bà nên tác động của sóng vùng cửa sơng khơng lớn, chủ yếu là tác động mạnh đến các vùng bờ ngầm cửa sơng. Chế độ sóng thay đổi theo mùa : mùa đơng (XII – III), hƣớng sóng chính ở ngồi khơi là Đơng Bắc (61%), Đ (15%), ven bờ là
(VI – IX), hƣớng sóng thịnh hành ngồi khơi là N, TN, Đ với tần suất tổng cộng dao động từ 40 -75%, trong đó sóng hƣớng N chiếm ƣu thế với 37%. Vùng ven bờ có hƣớng chính là ĐN với tần suất trung bình 24%. Độ cao sóng trung bình ngồi khơi từ 1,2 – 1,4m, ven bờ 0,8m; độ cao sóng lớn nhất ngồi khơi là 7 – 8m và ven bờ 5 – 6m (bảng 2.7). Các cấp sóng có độ cao lớn đều xuất hiện trong trƣờng hợp bão đổ bộ. Khi có bão, sóng lớn ngồi khơi hầu nhƣ xuất hiện cả 8 hƣớng cơ bản và ven bờ là hƣớng Đ, ĐB, ĐN. Trong các mùa chuyển tiếp : tháng IV – V hƣớng sóng chủ đạo ngoài khơi chuyển dần từ ĐB sang N, ven bờ chuyển từ Đ sang ĐN; tháng X – XI có hƣớng ngƣợc lại, sóng thịnh hành ngồi khơi là ĐB và ven bờ là Đ. Trong giai đoạn chuyển tiếp cƣờng độ sóng giảm đáng kể.
Bảng 2.7. Đặc trƣng độ cao sóng trạm Hịn Dấu (m) [16]
Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Trung
bình 0.62 0.59 0.62 0.64 0.75 0.76 0.85 0.63 0.60 0.65 0.6 0.6 Lớn
nhất 2 2.2 2.3 2.8 2.5 4.0 5.6 5.0 5.6 4.5 2.5 2
Ngồi ra do khu vực có biên độ triều cao đã tạo điều kiện mở rộng đới sóng vỗ bờ trong vùng bãi triều thoải và khá bằng phẳng. Đặc biệt khi triều cƣờng, sóng gió có điều kiện phát triển và truyền vào bờ, có khi vỗ sát ngay chân đê, kè gây tác động trực tiếp lên các tuyến đê và bar cửa sông. Ở các khu vực chịu tác động mạnh của sóng nhƣ đảo Đình Vũ, Cát Hải, vào lúc triều lên cao ngập qua chân đê kè, áp lực sóng tạo lên đối với các cơng trình bảo vệ bờ rất lớn. Qua tính tốn, sóng có tần suất 1% có chiều cao 2m có thể tạo áp suất dƣ khi vỡ tác động lên thân đê là 7,5 tấn/m2. Với các sóng có chiều cao lớn hơn 3m thì áp suất dƣ khi sóng vỡ đạt tới trên 10 tấn/m2
gây khả năng phá hủy đê kè rất cao. Vào mùa kiệt, dịng chảy sơng nhỏ không đủ khả năng đẩy khối nƣớc mặn ra khỏi cửa sơng, nƣớc biển nhờ sóng triều dồn ép vào trong sơng gây nhiễm mặn và đẩy lùi barie địa hóa vào sâu trong lục địa.
Thủy triều: chế độ nhật triều trong khu vực là nhật triều đều với biên độ dao
chân triều (nƣớc rịng). Trung bình trong một tháng có hai kì nƣớc lớn với biên độ dao động mực nƣớc từ 2 – 4m, mỗi kì kéo dài từ 2 – 3 ngày. Ở thời kì nƣớc kém tính chất nhật triều giảm rõ rệt, tính bán nhật triều tăng. Trong ngày xuất hiện 2 đỉnh triều. Trong kì nƣớc lớn, ngày có mực triều lớn nhất thƣờng là 2 – 3 ngày khi Mặt Trăng đi qua mặt phẳng xích đạo. Trong năm, các kì nƣớc lớn và nƣớc kém khơng nhƣ nhau phụ thuộc vào lực hấp dẫn giữa Mặt Trăng – Trái Đất – Mặt Trời. Hệ thống lực tƣơng tác này thay đổi có tính chất chu kì, phụ thuộc vào vị trí tƣơng đối giữa chúng. Tài liệu quan trắc mực nƣớc triều nhiều năm tại trạm Hòn Dấu cho thấy biên độ dao động mực triều lớn nhất có thể đạt 4,25m và thấp nhất là -0,27m (bảng 2.8). Qua khảo sát đo đạc tại khu vực nghiên cứu cho thấy thủy triều ở đây đóng vai trị quan trọng trong các q trình thủy thạch động lực, đặc biệt là khi triều cƣờng đƣợc cộng hƣởng với nƣớc dâng trong bão.
Bảng 2.8.Đặc trƣng mực nƣớc trạm Hòn Dấu (cm) [16]
Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Max 392 397 351 356 385 404 389 383 371 425 400 400
Min -6 9 12 2 4 -9 7 6 17 -27 2 -7
Trung bình
180 176 176 177 180 183 185 186 194 204 199 1891
Bảng 2.9. Các mực nƣớc triều đặc trƣng ở vùng cửa sông Bạch Đằng (so với mực triều cực tiểu) [16] (so với mực triều cực tiểu) [16]
Mực triều Độ cao (m) Mực triều cực đại 4 Mực triều cao nƣớc cƣờng 3.6 Mực triều thấp nƣớc cƣờng 0.4 Mực triều trung bình 1.86 Mực triều cao nƣớc kém 2.4 Mực triều thấp nƣớc kém 1.1
Dòng triều: dòng thuận nghịch hƣớng chảy lên/xuống ngƣợc nhau 180o , song song với hƣớng bờ, lịng sơng. Do tính chất về hình thái của vịnh Bắc Bộ nên khi triều dâng, dịng triều thƣờng có hƣớng Đơng Bắc, khi triều rút có hƣớng Tây Nam. Tại những trạm ở sƣờn bờ ngầm của khu bờ, dòng chảy đạt độ lớn cực đại hơn 50cm/s, dòng bán nhật triều nhỏ hơn 1cm/s. Tại các của sống, luồng tàu dịng triều tồn nhật cƣu đại có thể đạt tới 70cm/s vào ngày nƣớc cƣờng trung bình, cịn trong