Đơn vị: tấn/năm STT Khu vực Hiệp Thạnh Trữ lượng vào Trữ lượng ra Trữ lượng cân bằng Kết luận 1 Vùng 1 99.922 3.838.621 -3.738.699 Xói mạnh 2 Vùng 2 1.702.938 1.257.421 445.516 Bồi 3 Vùng 3 937.048 723.709 213.339 Bồi
Kết quả tính tốn tương tự về trữ lượng bùn cát đối với khu vực Trường Long Hịa – Đơng Hải thể hiện trên hình 3.37 và bảng 3.14. Có thể nhận xét như sau:
- Xuất hiện độ dốc về lưu lượng tải sa bồi dọc bờ. Vấn đề thiếu hụt bùn cát do vận chuyển bùn cát dọc bờ chỉ xảy ra ở ô số 4. Các ô 5,6 lượng bùn cát vận chuyển dọc bờ giảm dần, lượng đi vào lớn hơn lượng đi ra.
- Lượng vận chuyển bùn cát ngang bờ đóng vai trị quan trọng đến diễn biến xói lở, bồi tụ từng đoạn bờ biển và diễn biến giữa chúng cũng rất khác nhau. Ô 4,5,6 bùn cát bị mang ra xa khỏi bờ, ơ 7,8 bùn cát có xu thế bổ sung cho bờ biển.
- Kết quả cân bằng bùn cát giữa các ô cho thấy xu thế xói từ nhẹ đến vừa ở phía bắc và bồi nhiều ở phía nam.
- Đặc biệt, tại khu vực xói lở mạnh, đã được xây dựng cơng trình kè bảo vệ bờ trực tiếp như kè xã hiệp Thạnh và kè xã Trường Long Hịa xuất hiện tình trạng tải lượng bùn cát ngang bờ rất lớn (MC-D1 và MC–D6).
Bảng 3. 14: Phân tích trữ lượng bùn cát khu vực Trường Long Hịa – Đơng Hải
Đơn vị: tấn/năm STT Khu vực Trường Long Hịa – Đơng Hải Trữ lượng vào Trữ lượng ra Trữ lượng cân bằng Kết luận 1 Vùng 4 326.006 2.385.352 -2.059.346 Xói 2 Vùng 5 1.546.497 1.566.071 -19.574 Xói 3 Vùng 6 285.523 337.829 -52.307 Xói 4 Vùng 7 8.117.875 - 8.117.875 Bồi nhiều 5 Vùng 8 29.143.768 4.870.882 24.272.886 Bồi nhiều
Hình 3. 37: Phạm vi các ơ tính cân bằng bùn cát khu vực Trường Long Hịa – Đơng Hải
Bảng 3. 15: Tọa độ các mặt cắt của ơ tính cân bằng bùn cát khu vực Trường Long Hịa – Đơng Hải
STT Tên mặt cắt UTM-48 Độ rộng mặt cắt (km) Sát bờ Xa bờ EE NN EE NN 1. MC-N3 672766.1 1072138.4 674716.5 1072445.5 2 2. MC 2 672716.3 1067021.3 674645.4 1066508.5 2 3. MC-N4 669529.1 1061371.6 671229.4 1060068.6 2 4. MC-N5 664416.1 1056677.1 665492.0 1054917.4 2 5. MC-N6 657634.7 1053925.1 658147.1 1052001.7 2 6. MC 3 650283.7 1053664.9 650174.1 1051764.4 2
Phía bắc Phía nam
7. MC-D5 674716.5 1072445.5 674645.4 1066508.5 6,0
8. MC-D6 674645.4 1066508.5 671229.4 1060068.6 7,2
9. MC-D7 671229.4 1060068.6 665492.0 1054917.4 7,8
10. MC-D8 665492.0 1054917.4 658147.1 1052001.7 7,9
Từ kết quả nghiên cứu này có thể khẳng định:
- Quá trình vận chuyển bùn cát dọc bờ chiếm ưu thế về phía tây nam trên phần lớn đoạn bờ biển phía bắc.
- Xuất hiện độ dốc về lưu lượng tải sa bồi dọc bờ, do vậy diễn biến và nguyên nhân dẫn đến xói lở, bồi tụ của mỗi đoạn bờ biển là khác nhau.
- Quá trình vận chuyển bùn cát ngang bờ đóng vai trị quan trọng trong việc phát triển đường bờ.
- Hai khu vực xói lở mạnh là vùng 1 (Hiệp Thạnh) và vùng 4 (Trường Long Hòa) đều do nguyên nhân tải bùn cát dọc bờ và ngang bờ rất lớn.
- Hai khu vực xói lở nhẹ là vùng 5,6 (Trường Long Hịa, Dân Thành) khơng phải do nguyên nhân bùn cát dọc bờ mà do tải bùn cát ngang bờ.
- Các cơng trình kè bảo vệ bờ trực tiếp (xã hiệp Thạnh và Trường Long Hòa) dường như là nguyên nhân làm tăng đột biết tải lượng bùn cát ngang bờ. Điều này phù hợp với nghiên cứu của Winterwerp [48], AFD [23] khi khẳng định các giải pháp cơng trình cứng bao chặt bờ biển (coastal squeeze) làm trầm trọng hơn tình trạng xói lở bờ biển.
- Xét về mặt tổng thể, trên toàn dải bờ biển Trà Vinh lượng phù sa bồi đắp được tăng lên hàng năm. Điều này phù hợp với hiện tượng bờ biển Trà Vinh được bồi dần ra biển qua nhiều thời kỳ (theo kết quả nghiên cứu [63] [62] [57] [14] [8] thể hiện trên hình 1.9 và 1.10).
- Những quá trình trao đổi bùn cát ngang bờ cho thấy sự biến đổi đường bờ thực tế là kết quả tích hợp của xói /bồi trên tồn bộ vùng đồng bằng nước nông (rộng khoảng từ 6->10km tính từ vách ngầm) khơng phải chỉ riêng trong đới sóng vỗ hay bãi triều (ít hơn 1 km). Phù hợp với nghiên cứu của AFD [23].
3.1.6. Cơ chế thủy động lực và vận chuyển bùn cát
Tổng hợp các kết quả nghiên cứu trên đây, có thể đưa ra kết luận về cơ chế thủy động lực và vận chuyển bùn cát khu vực bờ biển Trà Vinh như sau: Vào mùa gió tây nam, dịng chảy từ sơng Mê Cơng mang bùn cát bồi tụ cho dải bờ biển Trà Vinh; sau đó, vào mùa gió đơng bắc, lượng bùn cát này dưới tác động
của sóng có chiều cao lớn bị đào xới và làm tái lơ lửng. Phần lớn lượng bùn cát tái lơ lửng này theo dòng chảy ven bờ vận chuyển về phía Nam, một phần bùn cát theo dịng triều ngược vào các cửa sông và gây ra bồi lắng tại các cửa sơng. Sự xói lở chủ yếu là kết quả của tái lơ lửng do sóng và dịng vận chuyển do gió xảy ra trên tồn bộ vùng sườn nghiêng nước nông (clinoform) dọc theo bờ biển (rộng khoảng từ 6->10 km ngang bờ).
Trong đó, đặc điểm cụ thể của các yếu tố tác động như sau:
- Cơ chế sóng: (i) Hướng của sóng biển khơi trùng với hướng gió mùa ĐB và TN, khi tiến vào vùng nước nơng, hướng sóng có khuynh hướng trực giao với đường đẳng sâu; (ii) Khu vực nửa bờ phía bắc bị ảnh hưởng nghiêm trọng hơn nửa bờ phía nam bởi tác động của sóng lớn trong mùa gió đơng bắc; (iii) Chiều cao sóng tại các vị trí gần cửa sơng ln thấp hơn các điểm giữa bờ do cấu trúc địa hình đáy và tác động của dịng chảy từ trong sơng.
- Cơ chế dòng chảy: 3 yếu tố chi phối mạnh đến chế độ dòng chảy khu vực ven biển Trà Vinh là: dịng chảy sơng Mê Cơng trong mùa mưa và mùa khô, chế độ triều bán nhật triều với độ lớn triều từ 2 - 4m/ngày, chế độ khí hậu gió mùa đơng bắc và tây nam. Có một số đặc điểm cơ bản sau:
+ Tác động của chế độ dòng chảy và hàm lượng phù sa sông Mê Công trong mùa mưa và mùa khô đối với bờ biển Trà Vinh có thể coi là lớn nhất so với các khu vực bờ biển lân cận;
+ Trường vận tốc dòng chảy lớn nhất khi hướng truyền triều trùng với hướng gió mùa, cụ thể, dịng chảy vào mùa gió đơng bắc khi triều dâng và mùa gió tây nam khi triều rút;
+ Các vị trí gần cửa sơng ln có vận tốc dịng chảy lớn hơn các điểm giữa bờ;
+ Dòng chảy khi triều dâng (đặc biệt trong mùa gió đơng bắc) có ảnh hưởng đáng kể đối với diễn biến xói lở bờ biển;
+ Hướng dịng chảy khi triều dâng vào mùa gió đơng bắc và tây nam đều xuất phát từ phía đơng bắc, điều này góp phần làm cho nửa bờ biển phía bắc có diễn biến xói lở phức tạp cả trong cả hai mùa.
- Cơ chế vận chuyển bùn cát: Hình 3.32-33 chứng minh xu hướng vận chuyển bùn cát dọc bờ về phía tây nam chiếm ưu thế trong mùa gió đơng bắc. Hình 3.36, 37 cho thấy, quá trình vận chuyển bùn cát ngang bờ đóng vai trị quan trọng trong việc phát triển đường bờ, lượng phù sa từ sông Mê Công qua cửa Định An bồi đắp cho bờ biển Trà Vinh hàng năm là rất lớn.
Các yếu tố trên tác động qua lại lẫn nhau và ảnh hưởng trực tiếp đến diễn biến dải bờ biển Trà Vinh, điều này được phân tích rõ trong mục “3.3.1. Các q trình xói lở”.
3.1.7. Sơ đồ thủy động lực và vận chuyển bùn cát vùng bờ biển Trà Vinh
Để xây dựng sơ đồ thủy động lực vùng BBTV, các kết quả tính tốn từ phần mềm Mike 21 được nhập vào phần mềm Arcgis thành các “lớp” dữ liệu:
1. File đường kính hạt d50 (trầm tích đáy) theo địa hình miền tính tốn (đã được thiết lập và kiểm định trong phần mềm Mike 21) được nhập vào phần mềm Arcgis như hình 3.38 (trái) với độ phân giải chi tiết về kích thước hạt. Sử dụng cơng cụ phân chia nhóm dữ liệu, các đặc trưng đường kính hạt d50 được chia làm 3 nhóm: bùn lẫn cát mịn (đường kính hạt d50 từ 0,07 – 0,08mm); cát rời hạt nhỏ (đường kính hạt d50 từ 0,08 – 0,12mm); cát hạt to (đường kính hạt d50 > 0,12mm) và có phân bố như hình 3.38 (phải).
2. Kết quả tính tốn về trường dịng chảy được nhập vào phần mềm Arcgis. Các thời điểm lựa chọn đặc trưng cho hướng và tốc độ dòng chảy tổng hợp là khi triều dâng và rút trong mùa gió đơng bắc và mùa gió tây nam (hình 3.11, 3.12, 3.13, 3.14), được chuyển dữ liệu vào phần mềm Arcgis như hình 3.39.
Hình 3. 39: Trường dòng chảy khi triều dâng và rút thiết lập trong Arcgis
3. Kết quả tính tốn về dao động mực nước triều (hình 3.7, 3.8) được thể hiện trên sơ đồ, cung cấp các thông tin về: đặc trưng dao động triều (bán nhật triều không đều), độ lớn triều (từ 2-4m), mực nước trung bình triều thấp là (- )1,3m, mực nước trung bình triều cao là (+)1,8m.
4. Các kết quả vẽ hoa sóng tại các vị trí cách bờ khoảng 1km (như bảng 3.8) cũng được đưa vào thể hiện trên sơ đồ, cung cấp các thông tin về chiều cao sóng, hướng sóng chủ đạo theo mùa gió tại khu vực ven biển Trà Vinh.
5. Kết quả tính tốn về hướng vận chuyển bùn cát ven bờ trong mùa gió đơng bắc và tây nam (hình 3.33 và 3.34) cũng được thể hiện trên sơ đồ.
“Sơ đồ thủy động lực và vận chuyển bùn cát vùng biển ven bờ Trà
Vinh” được xây dựng theo hai thời đoạn trong năm là MGĐB và TN (hình 3.40
và 3.41). Kết quả thiết lập sơ đồ cho thấy rằng, hầu hết các yếu tố đặc trưng thủy – thạch động lực đã được thể hiện trên sơ đồ như: sóng, dịng chảy, triều, phân bố trầm tích đáy và hướng vận chuyển bùn cát ven bờ theo mùa gió. So với các kết quả nghiên cứu thủy động lực trước đây thường chỉ được thể hiện dưới dạng báo cáo với rất nhiều hỉnh ảnh riêng lẻ, sơ đồ thủy động lực cho thấy những ưu điểm nhất định về sự đơn giản, đẹp mắt, cung cấp thông tin cơ bản.
3.2. NGHIÊN CỨU HÌNH THÁI BỜ BIỂN TRÀ VINH 3.2.1. Đặc trưng hình thái bờ biển Trà Vinh 3.2.1. Đặc trưng hình thái bờ biển Trà Vinh
a) Mặt cắt ngang bãi biển
Theo tài liệu [7], do mực nước biển ln biến động, địa hình lục địa cũng rất phức tạp, nên ranh giới giữa mặt biển và lục địa khơng đơn giản là một nét vẽ có tính quy ước trên các loại bản đồ địa lý, cũng không phải là đường mép nước (tức thời) ta thấy trên các ảnh viễn thám hay trên bản đồ Google Earth. Vì vậy, cần hiểu “bờ biển” theo nội hàm khoa học của địa mạo học. Theo đó, thuật ngữ “đới bờ biển” được dùng thay cho thuật ngữ “bờ biển”. Định nghĩa về đới bờ biển như sau: “Đới bờ biển là không gian tương tác giữa biển và lục địa, là một
vùng mà ở đó xảy ra mối tương tác rất phức tạp giữa các quyển của trái đất: thủy quyển, thạch quyển, khí quyển và sinh quyển, trong đó có vai trị của con người, tạo ra một môi trường cơ học biến động không ngừng theo không gian và thời gian”. Hình 3.42 là hình vẽ biểu thị mặt cắt ngang đới bờ biển. Hình 3. 42: Mặt cắt ngang đới bờ biển [7]. Địa hình ở Trà Vinh mang tính chất đồng bằng ven biển với các giồng cát, chạy liên tục theo hình vịng cung và song song với bờ biển. Càng về phía biển, các giồng này càng cao và càng lớn. Sơ đồ biểu thị mặt cắt ngang đới bờ biển Trà Vinh (hình 3.43) được xây dựng từ các thơng tin đã được tính tốn ở phần trước như:
- Địa hình ven biển Trà Vinh dưới nước (hình 3.28);
- Mặt bằng khảo sát địa hình trên cạn và các mặt cắt đại diện (xem phụ lục 2);
- Mực nước trung bình triều thấp là (-)1,3m, mực nước trung bình triều cao là (+)1,8m (Mục 3.1.2);
- Các sóng ngồi khơi biển Đơng có chiều cao > 3m thường vỡ ở khoảng cách xa bờ 610km (đường cao trình - 8m) (Mục 3.1.4).
Hình 3. 43: Sơ họa mặt cắt ngang đới bờ biển Trà Vinh Trong đó: Trong đó:
- Khu vực bãi sau: là khu vực thềm cao nằm trên mực nước đỉnh triều. Bãi sau là vùng bãi mà sóng gió và sóng triều thơng thường khơng tác dụng đến được (ngoại trừ sóng do gió bão lớn). Phía trong của vách bờ là các cồn cát ven biển.
- Khu vực bãi trước: là khu vực có dao động lên xuống của mực nước thủy triều cộng thêm chiều cao sóng leo. Phần trên của bãi trước có độ dốc tương đối lớn, phần dưới thoải hơn.
- Khu vực sườn bờ ngầm (bãi ngầm): là khu vực ngập hoàn toàn dưới mực nước biển. Giới hạn trong của sườn bờ ngầm là mực nước trung bình triều thấp, giới hạn ngồi là nơi bắt đầu có sóng vỡ (sóng bạc đầu).
Với sơ họa mặt cắt ngang như hình 3.43 có thể thấy địa hình ven biển (phần ngập nước) của Trà Vinh thuộc dạng khá thoải, điều này giúp giảm đáng
kể chiều cao sóng ngồi khơi khi tiến vào bờ. Diễn biến xói lở vùng ven biển Trà Vinh xảy ra có liên quan đến ma sát đáy ảnh hưởng đến toàn bộ vùng đồng bằng nước nông này (rộng khoảng 6->10km).
Trong các phần khác của luận án này, vẫn sử dụng thuật ngữ “bờ biển” với ý nghĩa của “đới bờ biển”.
b) Mặt bằng bờ biển
Xét về mặt hình thái, các dạng bờ biển và các dạng cửa sơng có mối liên hệ mật thiết với nhau. Bờ biển tỉnh Trà Vinh nằm trong vùng châu thổ sông Mê Công (Mê Công delta), các khu vực cửa sơng mang tính chất hỗn hợp khi có lợi thế về nguồn bùn cát trong lưu vực tương đối phong phú nhưng lại chịu chi phối mạnh bởi các yếu tố sóng và triều của biển Đơng.
Hình 3. 44: Bản đồ đồng bằng sơng Cửu đồng bằng sơng Cửu Long Nhìn trên bản đồ ĐBSCL (hình 3.44) có thể thấy, bờ biển Trà Vinh nằm kẹp giữa hai cửa thốt lớn của sơng Tiền và sông Hậu là Cung Hầu – Cổ Chiên và Định An. Các kết quả tính tốn về chế độ thủy động lực và vận chuyển bùn cát cho thấy rằng:
- Hai cửa sông Cung Hầu – Cổ Chiên và Định An có lưu lượng dịng chảy và lưu lượng bùn cát tương đương nhau và lớn nhất trong tất cả các cửa sông Mê Công. Bờ biển tỉnh Trà Vinh nằm kẹp giữa 2 cửa sông này nên chịu yếu tố tác
động từ sông Mê Công mạnh hơn so với các vùng bờ biển lân cận (xem mục 3.1.1).
- Theo xu thế chung của các dải bờ biển ĐBSCL, sự vận chuyển bùn cát dọc bờ về phía tây nam chiếm ưu thế trong mùa gió đơng bắc. Tuy nhiên, xét theo chế độ toàn năm, bờ biển Trà Vinh hàng năm được bồi đắp một lượng phù sa rất lớn từ sông Mê Công, đặc biệt qua cửa Định An (xem mục 3.1.5).
Ngoài ra, theo kết quả nghiên cứu của [63] thể hiện trên hình 1.9 và 1.10 cho thấy, qua nhiều thời kỳ phát triển bờ biển Trà Vinh ln có xu thế lồi ra phía biển.
Những điều này lý giải một phần nào hiện tượng bờ biển Trà Vinh đặc biệt có xu thế nhơ hẳn ra ngồi biển Đông hơn các vùng bờ biển lân cận (xem hình 3.44). Tuy nhiên, vấn đề này cịn phải tiếp tục nghiên cứu sâu thêm.
3.2.2. Kết quả mô phỏng chế độ bồi xói vùng bờ biển Trà Vinh cho các kịch bản
Các kịch bản tính tốn xây dựng trong mơ hình đã được thuyết minh chi tiết ở mục 2.3.4. Sau đây là kết quả mơ phỏng chế độ bồi xói vùng bờ biển Trà Vinh cho các kịch bản.
Kịch bản hiện trạng
Kết quả tính tốn diễn biến bồi xói khu vực bờ biển Trà Vinh sau 1 năm