CỬU LONG VIỆT NAM
1.2.1. Một số nghiên cứu của tác giả nước ngoài
Trong lĩnh vực nghiên cứu về diễn biến bờ biển ĐBSCL thì các nghiên cứu của nước ngoài thường là những cơng trình tính tốn chung về động lực học, sóng,… bao hàm cho tồn biển Đơng Nam Bộ. Có thể kể đến những cơng trình tính tốn thủy triều và hồn lưu gió của K. Wyrtki (1961); các cơng trình tính tốn phân bố các sóng triều chính của K.T Bogdanov (1963), U. N Xecgayev (1964), Robinson (1983), T. Yanagi và Takao (1997); các cơng trình tính tốn về hồn lưu của T. Pohlmann (1987); các cơng trình của nhà khoa học Trung quốc Duan Yi-hong Qin Zeng-hao, Li Yong-ping (1997) và Đài Loan Yu et al. (2006) về chế độ thủy động lực 3 chiều ở vùng biển Đông. Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu này đa phần có tính chất giới thiệu, ít tập trung vào một khu vực cụ thể và hầu như khơng có các nghiên cứu về vận chuyển bùn cát [10].
1.2.2. Các cơng trình nghiên cứu kết hợp của tác giả nước ngoài và trong nước nước
Nhóm tác giả Wolanski, Nguyễn Hữu Nhân (1998) đã dựa vào các kết quả đo đạc, lấy mẫu nước từ thực tế, phân tích hình ảnh để nghiên cứu cơ chế vận chuyển và bồi lấp bùn cát mịn tại cửa Định An, sông Hậu và chỉ ra rằng, các cửa này bị bồi lắng do bùn cát bơm từ biển vào cuối mùa mưa trong sự tồn tại của nêm mặn và kết bông [75]. Năm 2005, nhóm nghiên cứu trên cũng đã đưa ra một bức tranh toàn cảnh về sự biến đổi các yếu tố thủy động lực và vận chuyển bùn cát vùng cửa sông ĐBSCL qua mùa mưa và mùa khô dưới tác động của lưu lượng nước sông Mê Công và lượng phù sa mà nó mang ra biển. Lưu lượng sơng Mê Công thay đổi theo mùa, thường là 2.100 m3/s trong tháng 4 (mùa dòng chảy thấp) và 40.000 m3/s trong tháng 9 (mùa dịng chảy cao). Ngồi ra, nghiên cứu cịn có sự so sánh lượng phù sa sơng Mê Công vận chuyển là 160.106 tấn/năm bằng với sơng Mississippi, bằng 85% của sơng Dương Tử và nó lớn hơn so với
sông Amazon là 12% [74]. Các kết quả nghiên cứu này đề cập đến quá trình thủy động lực và vận chuyển bùn cát vùng cửa sông Mê Công, tuy nhiên chưa đề cập cụ thể và chi tiết đến vùng bờ biển Trà Vinh.
Nghiên cứu về những thay đổi dài hạn của đường bờ biển Trà Vinh và các tỉnh lân cận phải kể đến các kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả người Nhật (Toru Tamura, Tanabe, Tateishi, Kobayashi, Saito,…) kết hợp với các nhà khoa học trong nước (Nguyễn Văn Lập, Tạ Thị Kim Oanh) sử dụng phương pháp phân tích nhiệt huỳnh quang thạch anh (OSL) và phân tích tuổi tuyệt đối của các lớp trầm tích trong các mũi khoan dọc theo các tuyến trong hai tỉnh Bến Tre, Trà Vinh đề xuất do băng hà tan từ 12000 trước hiện tại (BP) đến 5500 năm BP, mực nước biển ở ĐBSCL đã dâng từ -70 mét đến +3,5 mét so với mực nước biển hiện nay. Từ 5000 năm BP trở lại, mực nước biển rút về mực nước biển hiện tại. Sự hạ thấp mực nước biển dẫn đến việc hình thành một mực nước biển mới, sau mỗi giai đoạn như thế thì có một bờ biển mới được hình thành và cuối cùng hình thành nên những vạt cồn cát chạy song song với bờ biển hiện tại mà người ta thấy ở vùng đồng bằng sơng Cửu Long (hình 1.9 và 1.10) [63] [62] [57] [14] [8]. Các kết quả nghiên cứu này phác họa rõ nét lịch sử phát triển dải bờ biển Trà Vinh nhưng ít đề cập đến các tác động do sóng, dịng chảy và vận chuyển bùn cát dọc bờ - nguyên nhân gây ra các biến đổi ngắn hạn (bồi/xói) bờ biển Trà Vinh.
Hình 1. 9: Tuổi các giồng phân tích bằng phương pháp nhiệt huỳnh quang thạch anh từ Vàm Láng (Tiền Giang) đến Duyên Hải (Trà Vinh) [63]
Hình 1. 10: Quá trình hình thành và phát triển của các tỉnh giữa sông Tiền và sông Hậu từ 3500 năm trước hiện tại [63]
(Đường màu đen là các đường bờ biển hình thành qua các thời kỳ)
Hình 1. 11: Xu thế tích tụ trầm tích và vận chuyển trầm tích [13]
Nguyễn Trung Thành và nnk. [13], năm 2011 đã công bố kết quả nghiên cứu từ đề tài hợp tác Việt Nam-CHLB Đức “Nghiên cứu tiến hóa đới ven biển đồng bằng Sơng Cửu Long và vùng thềm lục địa kế cận trong Holocen hiện đại phục vụ phát triển bền vững” (2008 – 2009). Nhóm nghiên cứu đã phân tích các mẫu trầm tích thu thập được thuộc phần châu thổ ngầm từ cửa Cung Hầu đến bán đảo Cà Mau và sử dụng mơ hình Mike 21 để tính tốn thủy động lực. Kết
quả nghiên cứu về động lực dòng chảy ven bờ cho thấy sự chiếm ưu thế của dịng chảy ven bờ về phía tây nam vào mùa đơng dưới ảnh hưởng của gió mùa đơng bắc, từ đó khẳng định được sự chiếm ưu thế của quá trình vận chuyển trầm tích dọc bờ về phía tây nam trong mùa này. Ngồi ra, nghiên cứu cũng cung cấp thơng tin về dạng trầm tích ven biển Trà Vinh là vùng cát tích tụ chiếm ưu thế (Hình 1. 11). Đây là nghiên cứu cho tồn bộ đới ven biển ĐBSCL nên không tập trung chi tiết vào dải bờ biển Trà Vinh.
Giai đoạn gần đây có sự đầu tư với quy mô lớn của Tổ chức Hợp tác Quốc tế Nhật Bản (JICA) vào dự án “Thích ứng với biến đổi khí hậu cho phát triển bền vững Nông nghiệp và Nông thôn các tỉnh ven biển ĐBSCL” thực hiện từ năm 2011 – 2013. Một số chuyên đề trong dự án này do Hoàng Văn Huân, Nguyễn Hữu Nhân (Viện Kỹ thuật Biển) thực hiện đã sử dụng phần mềm Mike 21/3 FM để tính tốn chế độ thủy động lực, sóng và diễn biến bồi/xói cho tồn bộ khu vực ven biển ĐBSCL, bao hàm cả bờ biển Trà Vinh [4]. Lưới tính cho vùng nghiên cứu có phạm vi rộng lớn bao gồm biển Đông và Tây Việt Nam, kích thước lưới được chia nhỏ dần khi vào các khu vực gần bờ (xem hình 1.12). Tuy nhiên, việc tồn bộ lưới chia là tam giác sẽ làm gia tăng khối lượng tính tốn (thời gian) của máy tính và cũng chưa có các phân tích chi tiết về chế độ thủy động lực và vận chuyển bùn cát cho riêng vùng bờ biển Trà Vinh.
Dự án EU- AFD năm 2017 do cơ quan phát triển Pháp kết hợp với Viện KHTL miền Nam [23], là dự án nghiên cứu về q trình xói lở vùng ven biển ĐBSCL và tập trung nhiều vào vùng ven biển Gị Cơng và U Minh. Ưu điểm của nghiên cứu này là với nguồn kinh phí lớn nên dữ liệu khảo sát rất phong phú, các mơ hình mơ phỏng sóng, dịng chảy, vận chuyển bùn cát được kiểm định chi tiết, lưới tính được chia rất mịn cho vùng trọng điểm (nhỏ hơn 2 -3 lần bước sóng), các kết quả tính tốn có tin cậy cao và xây dựng được bộ cơ sở dữ liệu phong phú cho các dự án sau. Ưu điểm thứ 2 là dự án kết hợp tính tốn nhiều mơ hình hiện đại như TELEMAC-2D, SYSIPHE, MIKE 21/3 FM,…Tuy nhiên, dự án vẫn chú trọng phân tích nhiều đến diễn biến hình thái (bồi/xói) mà chưa phân tích kỹ đến q trình cân bằng bùn cát đối với mỗi đoạn bờ biển.
1.2.3. Các cơng trình nghiên cứu của tác giả trong nước
Các nghiên cứu gần đây có liên quan đến lĩnh vực và phạm vi nghiên cứu của luận án, có thể kể đến:
Nguyễn Địch Dỹ (2010) nghiên cứu địa chất-địa mạo vùng cửa sông và khu vực đới bờ 4 tỉnh ven biển ĐBSCL gồm Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh và Sóc Trăng. Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích tuổi tuyệt đối của các lớp trầm tích trong các mũi khoan địa chất, xây dựng được bản đồ mặt cắt địa chất các tỉnh ven biển [8].
Tham khảo mặt cắt địa chất ven biển Trà Vinh (Hình 1.13) cho thấy lớp trầm tích phần trên cùng (mới nhất) của vùng biển ven bờ Trà Vinh có nguồn gốc chủ yếu từ sông – biển, gồm 3 loại [8]:
- Trầm tích aluvi (aQ23) (Trầm tích nguồn gốc sơng): Nhìn chung thành phần trầm tích chủ yếu là bột-sét xen lẫn cát hạt mịn.
- Trầm tích sơng - đầm lầy (abQ23b): Thành phần trầm tích chủ yếu là bột sét màu xám đen chứa tàn tích thực vật.
- Trầm tích nguồn gốc hỗn hợp sông - biển (amQ23b): Thành phần trầm tích chủ yếu là cát pha sét.
Nhìn nhận một cách tổng quan, vùng bờ biển gần cửa Cung Hầu, Định An và một số cửa rạch nhỏ cắt ngang bờ biển Trà Vinh có trầm tích (lớp trên) nguồn gốc chủ yếu từ sông với thành phần thạch học chủ yếu là bột sét (aQ23, abQ23b) thích hợp cho các giống cây rừng ngập mặn phát triển. Các phần cịn lại của bờ biển Trà Vinh có trầm tích nguồn gốc hỗn hợp sơng - biển với thành phần thạch học là cát pha sét, thích hợp cho rừng phi lao phịng hộ phát triển. Các kết quả nghiên cứu về đặc điểm địa chất ven biển Trà Vinh có ý nghĩa trong việc thiết lập đặc điểm lớp trầm tích đáy trong các mơ hình tính tốn thủy động lực – bùn cát và trong việc định hướng các giải pháp bảo vệ bờ biển bằng trồng rừng ngập mặn hoặc rừng phi lao phịng hộ.
Hình 1. 13: Mặt cắt địa chất ven biển Trà Vinh [8]
Nguyễn Hữu Nhân (2011) nghiên cứu về sự biến dạng của các yếu tố triều trên biển ven bờ và các cửa sông Nam Bộ do nước biển dâng. Dựa trên các chuỗi số liệu triều thực đo dọc bờ biển Nam Bộ và dự báo bằng mơ hình tốn, ơng đưa ra một số kết luận về sự dịch chuyển pha triều và biên độ triều trước ảnh hưởng của nước biển dâng [11].
Vũ Duy Vĩnh và nnk. [19] năm 2014 đã công bố kết quả nghiên cứu áp dụng mơ hình tốn học 3 chiều (3D) - để nghiên cứu, đánh giá biến động địa hình ở vùng ven bờ châu thổ sơng Mê Cơng. Mơ hình được thiết lập (dựa trên hệ
thống mơ hình Delft3D) với 4 lớp độ sâu theo hệ tọa độ Sigma, lưới tính của mơ hình được xây dựng gồm lưới chi tiết ở phía trong và lưới tính thơ ở phía ngồi (Hình 1.14). Theo đó, do ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều không đều nên dịng trầm tích bị giữ lại nhiều ở vùng cửa sông ven bờ tạo thành các bãi bồi ngay tại các cửa. Trong khoảng 10 km từ bờ ra, xu thế bồi tụ đáy chiếm ưu thế trong mùa mưa. Vào mùa khơ, q trình xói mang trầm tích ở dải ven bờ và các bãi bồi ở cửa sơng di chuyển về phía Tây Nam của vùng ven bờ châu thổ. Hình 1. 14: Lưới tính của mơ hình trong nghiên cứu của Vũ Duy Vĩnh [19]
Kết quả nghiên cứu về sự phân bố trầm tích lơ lửng tại các cửa sơng (hình 1.15) cho thấy, vào mùa mưa sự phát tán của trầm tích lơ lửng từ lục địa ra phía ngồi biển mạnh mẽ hơn hẳn so với mùa khơ. Tải lượng trầm tích lơ lửng được ghi nhận lớn nhất tại cửa Định An (trong các cửa sông Mê Công), thể hiện rõ nét vào thời điểm mùa mưa.
Hình 1. 15: Phân bố trầm tích lơ lửng (kg/m3) tầng mặt vùng ven bờ Châu thổ sông Mê Công (mùa khô: a- triều lên; b- triều xuống; mùa mưa: c- triều lên; d- triều xuống) [19]
Trên cơ sở mơ hình đã thiết lập, Vũ Duy Vĩnh tiếp tục nghiên cứu về sự
ảnh hưởng của nước biển dâng đối với đặc điểm biến động địa hình các cửa sông Mê Công (2015) [72]. Các kịch bản chạy bao gồm kịch bản hiện trạng, kịch bản dự báo mực nước biển dâng 25 cm và 50 cm (kịch bản phát thải trung bình - B2) trong mùa lũ và mùa cạn. Kết quả phân tích sự thay đổi địa hình các mặt cắt cửa sơng (hình 1.16) cho thấy sự dâng cao mực nước biển do biển đổi khí hậu làm hạn chế sự phát tán của dịng trầm tích về phía biển mà chỉ tập trung di chuyển quanh các cửa sông. Kết quả là làm tăng tốc độ bồi tại các bãi bồi khu vực phía ngồi các cửa sơng phía nam của vùng ven bờ châu thổ sông Mê Cơng. Trong nghiên cứu cũng phân tích “tác động của sự dâng cao mực nước đến địa hình đáy vùng cửa sông ven biển rất khác nhau và phụ thuộc vào các điều kiện địa hình, động lực và điều kiện vận chuyển trầm tích của mỗi khu vực”.
Hình 1. 16: Biến động địa hình (cm) khu vực cửa Trần Đề và Cung Hầu sau 1 tháng [72] tháng [72]
Đây là nghiên cứu tương đối chi tiết và đầy đủ về chế độ thủy động lực, vận chuyển bùn cát và ảnh hưởng của NBD đến khu vực ven biển Nam Bộ [19] [72]. Tuy nhiên, luận án nhận thấy còn một số khoảng trống cần được phát triển nghiên cứu như sau: (i) Việc thiết lập lưới mơ hình tồn bộ là tứ giác trực giao sẽ khó khăn khi mơ tả địa hình các khu vực gần bờ, (ii) Nghiên cứu chưa xét đến
ảnh hưởng của NBD tới địa hình đáy cửa Định An và ven biển Trà Vinh.
Đề tài độc lập cấp nhà nước của Nguyễn Hữu Nhân (2015) [10] sử dụng mơ hình Mike 21 F/M nghiên cứu về nguyên nhân, cơ chế hình thành các bãi bồi Cà Mau. Không dừng lại ở vùng ven biển Cà Mau, lưới tính cho vùng nghiên cứu mở rộng của đề tài bao trùm toàn bộ vùng biển Đơng và biển Tây Việt Nam, các kết quả tính tốn của đề tài đã cung cấp bộ số liệu vơ cùng phong phú về trường sóng, dịng chảy, vận chuyển bùn cát, chế độ bồi xói,... đã được kiểm định chặt chẽ với số liệu thực tế mang lại độ tin cậy và chính xác cao. Ngồi ra, tác giả còn đề xuất một quy luật diễn biến địa hình đáy vùng bờ biển Cà Mau phụ thuộc vào thời gian (Hình 1.17). Đây là một hướng nghiên cứu mới, chưa được áp dụng tính tốn đối với các khu vực ven biển ĐBSCL, bao gồm vùng ven
biển Trà Vinh.
Hình 1. 17: Các quy luật diễn biến địa hình đáy phổ biến tại vùng bồi tụ ven
biển Cà Mau [10]
Trên đây là một số cơng trình nghiên cứu tiêu biểu về các vấn đề liên quan đến diễn biến bờ biển ĐBSCL, bao gồm cả bờ biển Trà Vinh. Ngồi ra, cịn nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước, cũng như các Trường đại học, viện nghiên cứu cùng chuyên ngành mà luận án chưa thể liệt kê hết được.
1.3. CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU XĨI LỞ BỜ BIỂN TRÀ VINH 1.3.1. Kết quả nghiên cứu của tác giả nước ngồi
Cơng trình nghiên cứu cho riêng bờ biển Trà Vinh không nhiều. Nghiên cứu về những thay đổi ngắn hạn của bờ biển Trà Vinh, thời gian gần đây nhất (09/2017) có cơng bố của nhóm tác giả (Anthony, Dussouillez, Dolique, Besset, Brunier, Nguyen V. L., Goichot). Các kết quả đo đạc địa hình, sóng và dịng chảy có độ phân giải cao đã được tiến hành từ năm 2010 đến năm 2012 tại bãi biển Ba Động, Trà Vinh. Nghiên cứu ghi nhận sự đảo chiều hướng sóng đại dương để đáp ứng với gió mùa tây nam và gió mùa đơng bắc tại khu vực biển đơng. Trong mùa dịng chảy thấp, bãi biển được đặc trưng bởi sóng gió mùa đơng bắc và dịng chảy dọc bờ biển vận chuyển bùn cát về phía tây nam. Dịng chảy dọc bờ thấp hơn về phía đơng bắc được tạo ra bởi sóng gió mùa tây nam trong mùa chảy dòng chảy cao. Điều này dẫn đến hiện tượng xói lở nghiêm trọng khu vực bãi biển Ba Động trong mùa gió đơng bắc [25]. Kết quả nghiên cứu bằng phương pháp đo đạc thực địa ln có độ tin cậy cao, nhưng do yếu tố kinh tế, vùng nghiên cứu chỉ gồm một phần nhỏ của bờ biển Trà Vinh và số liệu
quan trắc cũng khó liên tục.
1.3.2. Kết quả nghiên cứu trong nước
Một số nghiên cứu có phạm vi gần với khu vực bờ biển Trà Vinh gồm có: (i) Phạm Sơn Hải (2004) – Viện nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt đã sử dụng
phương pháp đánh dấu phóng xạ nghiên cứu cơ chế vận chuyển nguồn gốc bùn cát gây bồi lắng cửa Định An và phát hiện ra cơ chế sàng lắc trong chuyển động bùn cát dọc theo luồng tầu dưới tác dụng của sóng và dịng chảy [15]; (ii) Vũ
Kiên Trung (2009) sử dụng mơ hình tốn nghiên cứu về sự hình thành các bãi