Khảo sát và đo đạc động lực trầm tích bề mặt và quá trình bồi xói ở vùng rừng ngập mặn rạch Cồn Bửng, Thạnh Phú, tỉnh Bến Tre.
Phân tích và đánh giá sự xói mòn và bồi tụ tại khu vực khảo sát.
5.1.2 Nội dung thực hiện
Phân tích mẫu đất tại khu vực khảo sát. Khảo sát sự xói bồi bề mặt bằng tracer stick. Khảo sát sự xói lởđường bờ bằng các mốc cọc.
Khảo sát sự thay đổi đường bờ bằng máy định vị GPS.
5.1.3 Thời gian đo đạc
Từ tháng 10/2008 đến tháng 05/2009 chia làm các đợt đo như sau: 1) Đợt 1 ngày 12/10/2008 2) Đợt 2 ngày 09/11/2008 3) Đợt 3 ngày 22/12/2008 4) Đợt 4 ngày 11/01/2009 5) Đợt 5 ngày 18/01/2009 6) Đợt 6 ngày 05/03/2009 7) Đợt 7 ngày 22/03/2009 8) Đợt 8 ngày 12/04/2009 9) Đợt 9 ngày 12/05/2009
5.2 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN TẠI KHU VỰC NGHIÊN CỨU TRONG THỜI GIAN KHẢO SÁT NGHIÊN CỨU TRONG THỜI GIAN KHẢO SÁT
5.2.1 Vị trí địa lý
Khu vực khảo sát là tại rạch Cồn Bửng thuộc vùng cửa sông Cổ Chiên, huyện Thạnh Phú, tỉnh Bến Tre (Hình 5.1). Sông Cổ Chiên nằm ở phía Nam tỉnh Bến Tre, có chiều dài khoảng 80 km và là ranh giới tự nhiên giữa tỉnh Bến Tre và hai tỉnh Vĩnh Long, Trà Vinh. Khu vực khảo sát có tọa độ từ 9050,592’- 9051,618’ vĩ độ Bắc, 106039,982’- 106040,527’ kinh độĐông. Tại khu vực này có một con rạch lớn chảy từ
Cồn Bửng đổ ra cửa sông Cổ Chiên.
5.2.2 Gió mùa
Do vị trí khảo sát nằm ngay vùng cửa sông nên chịu ảnh hưởng nhiều của sóng gió, với khí hậu nhiệt đới gió mùa có hai mùa riêng biệt là mùa khô và mùa mưa. Mùa mưa ở vùng cửa sông ven biển tỉnh Bến Tre bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào tháng 11. Mùa khô bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau [1]. Trong thời gian khảo sát, gió mùa có sự thay đổi như sau: Trong mùa mưa, gió thịnh hành theo hướng Tây Nam đến Tây Tây Nam, tốc độ trung bình cấp 3-4; đến tháng 10 trở đi gió chuyển sang hướng
Đông Bắc với tốc độ cấp 2; và đến tháng 2,3 thì gió theo hướng Đông Bắc đến Đông Nam với tốc độ cấp 3-4; sang tháng 4, gió chuyển sang hướng Đông đến Đông Nam với tốc độ cấp 3-4.
5.2.3 Lượng mưa tại huyện Thạnh Phú từ 10/2008 đến 05/2009
Hình 5.2 là biểu đồ lượng mưa tại Thạnh Phú trong thời gian khảo sát. Ta thấy lượng mưa cao nhất là khoảng 421,1mm vào tháng 10/2008 và khoảng 313,7mm vào tháng 11/2008. Từ tháng 12/2008 đến 05/2009 thì lượng mưa nhỏ, không đáng kể hoặc không mưa.
5.2.4 Độ cao triều cực đại tại sông Hàm Luông
Hình 5.3 biểu diễn độ cao triều cực đại trong khoảng thời gian từ tháng 10/2008
đến tháng 03/2009. Ta thấy dao động triều cực đại cao nhất vào tháng 10, tháng 11 và tháng 12. Sau tháng 12, biên độ dao động triều cực đại có khuynh hướng giảm dần.
Hình 5.1: Bản đồ tỉnh Bến Tre và vị trí khu vực khảo sát Thạnh Phú - Bến Tre (a) Bản đồ tỉnh Bến Tre
Hình 5.2: Lượng mưa tại Thạnh Phú (Bến Tre) từ 10/2008 đến 05/2009 (Nguồn: Trung tâm khí tượng thủy văn Bến Tre)
Hình 5.3: Độ cao triều cực đại trong tháng từ 10/2008 đến 05/2009 (Nguồn: Trung tâm khí tượng thủy văn Bến Tre)
Chênh lệch giữa đỉnh – chân triều những ngày triều lớn có thể từ 2,5 – 3,5m. Biên độ
hàng ngày kỳ triều cường thường gấp 1,5 lần đến 2 lần kỳ triều kém, nhưng với vùng bán nhật triều không đều như Thạnh Phú sự chênh lệch này không lớn [6].
5.3 PHÂN TÍCH MẪU TRẦM TÍCH
Các mẫu đất thu thập từ khu vực rạch Cồn Bửng vào tháng 10/2008 được tiến hành phân tích kích thước và thành phần hạt.
Các mẫu đất được lấy trên bề mặt mặt đất đến độ sâu 20cm, bằng ống mẫu có
đường kính 5cm. Ba điểm lấy mẫu được phân bố như Hình 5.4, trong đó vị trí STA và STB tại vùng bãi bồi ven biển và vị trí STC tại vùng bãi bồi phía trong rừng ngập mặn. Việc phân tích thành phần hạt được tiến hành trong phòng thí nghiệm khoa Địa chất, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, thành phố Hồ Chí Minh.
5.3.1 Phương pháp phân tích thành phần hạt của mẫu đất [4]
Do các mẫu đất thu thập được có thành phần chủ yếu là các hạt mịn (đường kính các hạt nhỏ hơn 0,5mm) lẫn các hạt có kích thước lớn hơn nên cần phải phân tích bằng hai phương pháp là phương pháp rây (khi các hạt lớn hơn 0,5mm) và phương pháp pipet (khi các hạt nhỏ hơn 0,5mm).
Ngoài ra vì các mẫu đất được lấy tại vùng nước ngập mặn nên chúng có thành phần muối hòa tan. Do đó trước khi đem chúng đi phân tích thành phần hạt trong đất,
để không bịảnh hưởng bởi muối, phải loại muối ra khỏi mẫu đất bằng cách rửa mặn. Vì vậy để phân tích được mẫu đất, ta thực hiện theo các bước sau:
1) Rửa mặn,
2) Phân tích thành phần hạt bằng phương pháp rây, 3) Phân tích thành phần hạt bằng phương pháp pipet.
5.3.1.1 Rửa mặn [4]
Cho các mẫu đất vào các lọ thủy tinh để dễ quan sát sự lắng đọng của các thể
vẩn. Đổ nước nóng vào và khuấy đều cho muối hòa tan trong nước (Hình 5.5). Để yên từ 16 giờ đến 48 giờ cho các thể vẩn lắng đọng hoàn toàn. Dùng khúc xạ kế (khi độ
Hình 5.4: Vị trí các trạm lấy mẫu đất
lỏng hòa tan. Gạn bỏ lớp nước trong ở trên, rồi tiếp tục rửa cho đến khi đạt độ mặn cho phép (< 1‰).
Sau khi rửa mặn, để loại nước hoàn toàn ra khỏi mẫu ta đem mẫu đi sấy ở nhiệt
độ từ 1000C đến 1050C trong 2 ngày.
Khi đã khô, lấy các mẫu đất ra và tán nhuyễn các mẫu đất để tách rời các hạt. Tiếp tục đem nung các mẫu trong khoảng 24 giờ. Mỗi mẫu sẽ được lấy 100g để phân tích vì thành phần chủ yếu của các mẫu là sét pha cát.
Tiếp tục đem sấy các mẫu để loại nước hoàn toàn ra khỏi mẫu. Khoảng 2 giờ
sau, lấy các mẫu cho vào bình hút ẩm cho đến khi đạt nhiệt độ phòng. Đem cân mẫu lại lần nữa để xác định chính xác khối lượng của mẫu đất.
5.3.1.2 Phân tích thành phần hạt [4]
Khu vực khảo sát là khu vực có đất bùn sét pha cát nên các mẫu trầm tích tại vị
trí khảo sát có thể có kích cỡ hạt lớn hơn 0,5mm. Do vậy, trong phân tích thành phần hạt, ta sử dụng hai phương pháp: phương pháp rây và sau đó là phương pháp pipet.
Hình 5.5: Các mẫu đất (a) trước và (b) sau một thời gian lắng đọng
1) Phương pháp rây
• Cho nước cất vào các mẫu đất đã cân, đun sôi trên bếp cát trong khoảng 2 giờ. Khi đun không được cho nước trào ra cũng như không để bình chứa bị cạn nước. Trong lúc đun nhỏ vài giọt amoniac để làm tăng quá trình tách các hạt rời nhau.
• Đổ thể vẩn đã nguội vào chén sứ, rửa bình để trên thành của nó không còn các hạt đất.
• Khuấy thể vẩn trong chén và để yên 1 - 2 phút. Đặt rây có đường kính 0.25mm vào trong phễu lớn. Sau khoảng thời gian nói trên thì đổ qua rây lớp thể vẩn đã lắng vào trong ống đo lớn, có sức chứa hơn 1000ml. Dùng tay bóp và nghiền các thành phần trầm tích ở trên rây để phá vỡ những hạt nào còn dính lại với nhau sau khi đun sôi. Sau
đó, cho các thành phần còn lại trên rây trở lại vào chén sứ, đổ nước cất vào chén, khuấy
điều, để yên khoảng 1 – 2 phút, sau đó gạn đổ lớp nước ở trên vào trong rây, tiếp tục đổ
nước vào chén, làm như vậy nhiều lần cho đến khi nào nước trong chén trong thì ngừng. Sau đó, đem mẫu trong chén sấy khô. Còn ống đo thì đổ thêm nước cất cho đủ
1000ml.
• Các hạt trên rây thu được sẽđem sấy khô và tiếp tục rây lần nữa với các cỡ rây lần lượt là: 0,05; 0,075; 0,1; 0,25; 0,5; 1,2mm (Hình 5.6). Sau đó đem cân các hạt có trên rây để xác định phần trăm các hạt.
Hình 5.6: Bộ rây với các cỡ rây lần lượt là 0,05; 0,075; 0,1; 0,25; 0,5 và 1, 2mm
được phần trăm của chúng trong đất theo công thức [4]:
Ac x b = (5.1) trong đó: x là lượng chứa phần trăm của cỡ hạt (%) A là khối lượng cỡ hạt (g)
b là khối lượng của mẫu đất phân tích đổi ra trạng thái khô tuyệt đối (g) c (%) là tổng lượng chứa phần trăm của các cỡ hạt được phân tích (nếu không phân tích riêng ở rây, thì c luôn luôn bằng 100%, nếu có phân tích riêng ở rây và
để phân tích bằng phương pháp pipet chỉ lấy các cỡ hạt nhỏ (< 0,25mm) thì c bằng 100% trừđi tổng lượng chứa phần trăm của các cỡ hạt lớn hơn 0,25mm.
2) Phương pháp pipet
• Đối với ống đo có chứa thể vẩn đường kính nhỏ hơn 0,25mm, sau khi đo nhiệt
độ của thể vẩn trong ống, ta khuấy thể vẩn bằng que khuấy cho đến khi hết cặn lắng ở đáy ống, và sau đó để yên trong khoảng thời gian như trong Bảng 5.1 trình bày thời gian lắng đọng của trầm tích phụ thuộc vào cỡ hạt và nhiệt độ.
Bảng 5.1: Thời gian lắng đọng của thể vẩn theo các giai nhiệt độ và cỡ hạt Nhiệt độ, 0C Mẫu đất (cỡ hạt) 10 12 15 17 20 Thứ nhất (< 0.05mm)
58giây 55giây 51giây 48giây 45giây Thứ hai
(<0.01mm)
24ph18giây 22ph59giây 22ph14giây 20ph9giây 18ph44giây Thứ ba
(<0,002mm)
5giờ3ph 4giờ47ph 4giờ25ph 4giờ12ph 3giờ54ph Thứ tư
(<0,001mm)
20giờ15ph 19giờ9ph 17giờ42ph 16giờ48ph 15giờ36ph
• Để tiết kiệm thời gian phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm, ta để các ống đo ở
nhiệt độ 200C, nên ta lấy mẫu theo cột thời gian 200C như trong Bảng 5.1. Sau khoảng thời gian 45 giây, ta dùng pipet lấy mẫu thể vẩn một cách thận trọng ở độ sâu 10cm để
khỏi khuấy đục thể vẩn. Sau thời gian đó, các hạt có đường kính lớn hơn 0,05mm đã kịp lắng xuống ở độ sâu nói trên, còn trong ống đo, thể vẩn nằm trong khoảng 10cm chỉ còn lại các hạt có đường kính nhỏ hơn 0,05mm. Do đó, trọng lượng thể vẩn do pipet lấy ra chỉ chứa các hạt có đường kính nhỏ hơn 0,05mm.
• Đổ lượng thể vẩn lấy ra từ pipet vào chén sứ đã được cân sẵn, đem đi sấy khô rồi cân bằng cân phân tích sau khi đã hút ẩm.
• Sau khi lấy ra mẫu thể vẩn nhỏ hơn 0,05mm 18 phút 44 giây, ta tiếp tục lấy mẫu thứ hai (nhỏ hơn 0,01mm), cho pipet vào vẫn ởđộ sâu 10cm. Thực hiện tương tự cho các mẫu (nhỏ hơn 0,002mm và nhỏ hơn 0,001mm) nhưng ở độ sâu 5cm. Sau đó đem sấy khô mẫu đã lấy ra và tiến hành các bước tính toán để xác định thành phần hạt.
• Sau khi đã sấy khô và cân tất cả các mẫu, tính tổng lượng chứa phần trăm các hạt có đường kính nhỏ hơn 0,05mm; 0,01mm; 0,002mm; 0,001mm, theo công thức sau
1
acV x
bV
= (5.2)
trong đó: x là lượng chứa phần trăm của các hạt có đường kính nhỏ hơn 0.05, 0,01; 0,002; 0,001mm ở trong đất (%)
a là khối lượng các hạt có đường kính nhỏ hơn 0,05; 0,01; 0,002; 0,001mm tính cho toàn bộ thể tích thể vẩn (g)
b là khối lượng của mẫu đất dùng để phân tích (g)
c là tổng lượng chứa phần trăm của các cỡ hạt được phân tích (%) V là thể tích của thể vẩn trong ống (ml)
V1 là thể tích của thể vẩn trong pipet (ml)
• Sau khi xác định tổng lượng chứa phần trăm ở trong đất của các cỡ hạt trên, ta tính lượng chứa từng lượng cỡ hạt ở trong đất theo cách sau:
(a) Lượng chứa các cỡ hạt có đường kính 0,05 – 0,01mm được tính theo hiệu số giữa lượng chứa phần trăm cỡ hạt nhỏ hơn 0,05mm và nhỏ hơn 0,01mm, tức là theo hiệu số
của mẫu thứ nhất và mẫu thứ hai.
(b) Lượng chứa các cỡ hạt có đường kính 0,01 – 0,002mm được tính theo hiệu số giữa lượng chứa phần trăm cỡ hạt nhỏ hơn 0,01mm và nhỏ hơn 0,002mm, tức là theo hiệu số của mẫu thứ hai và mẫu thứ ba.
(c) Lượng chứa các cỡ hạt có đường kính 0,002 – 0,001mm được tính theo hiệu số giữa lượng chứa phần trăm cỡ hạt nhỏ hơn 0,002mm và nhỏ hơn 0,001mm, tức là theo hiệu
số của mẫu thứ ba và mẫu thứ tư.
(d) Lượng chứa các cỡ hạt nhỏ hơn 0,001mm tương ứng với lượng phần trăm của mẫu thứ tư.
(e) Lượng chứa các cỡ hạt có đường kính 0,2 – 0,05mm -0,01mm được tính theo hiệu số giữa 100% và tổng số phần trăm của tất cả các cỡ hạt tích lại trên rây có lỗ 0,2mm và của các hạt xác định theo phương pháp pipet.
5.3.2 Kết quả và nhận xét
phân tích pipet. Từđó, dựa vào quy ước phân bố cấp phối hạt, ta có được sự phân bố các thành phần phần trăm của trầm tích theo kích cỡ hạt như trong Hình 5.7.
Vị trí STA ở tại bãi lầy gần rạch Cồn Bửng. Đây cũng là nơi giao nhau giữa dòng nước chảy ra từ rạch và dòng triều từ biển đổ vào nên diện tích đất thay đổi thường xuyên và phụ thuộc lượng phù sa từ các sông đổ ra. Do vậy ngoài hơn 61% thành phần trầm tích là bùn thì cát cũng chiếm một lượng lớn hơn 30%.
STB tại vị trí gần con rạch và bãi bồi ven biển mà trước kia là vùng có nhiều cây ngập mặn (vào thời điểm khảo sát vẫn còn sót lại nhiều rễ và gốc cây ngập mặn). Chính vì vậy, nên trầm tích ở đây chủ yếu là sét (50%) và bùn (hơn 48%). Lượng cát từ nơi khác mang đến do sóng và dòng triều thì không nhiều dưới 1%.
Vị trí STC là vùng bãi bồi ở gần rừng ngập mặn và hướng ra biển khơi. Đây là nơi nhận được lượng trầm tích từ ngoài khơi do sóng, dòng triều hoặc dòng chảy ven bờ mang đến. Vì vậy, đây là nơi có lượng cát tích tụ rất nhiều chiếm hơn 95%. Thành phần bùn và hạt ít, dưới 4%, nên nơi đây cây ngập mặn không thể sinh sống.
Nhìn chung, thành phần trầm tích chủ yếu ở STA và STB là đất sét và bùn chiếm một lượng rất lớn, nên còn gọi là bãi bồi bùn. Còn ở STC phù sa chủ yếu là lượng cát bồi rất lớn, nền cát trên bãi được bồi dần thành bãi nên được gọi là bãi bồi cát. Đây là hai dạng bãi bồi đang được hình thành trong khu vực. Tuy nhiên, các bãi bồi này còn thấp, chưa thể đưa vào sử dụng được vì chúng chưa ổn định và thường xuyên ngập nước, gọi chung là đất bãi bồi [1].
Bảng 5.2 Thành phần phần trăm kích thước hạt Đường kính hạt (mm) < 0,002 0,002 - 0,05 0,05 - 0,1 0,1 - 0,5 0,5 - 1 1 - 4 STA (%) 5,95 61,79 30,48 1,1 0 0 STB (%) 50,09 48,42 0,35 0,86 0 0 STC (%) 0,85 3,02 8,78 86,45 0,11 0,04 Thành phần Sét bùn cát rất mịn cát mịn cát TB thô cát
Hình 5.7: Thành phần phần trăm kích thước hạt
5.4 KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC TRẦM TÍCH BỀ MẶT BẰNG TRACER STICK STICK
5.4.1 Mẫu tracer stick
- Tracer stick có thể tạm dịch là cây (stick) để đánh dấu (tracer) như trong Hình 5.8. Tracer stick có dạng cây hình khối chữ nhật kích thước 10cm x 2cm x 0,5cm [8].
- Tracer stick được làm bằng cát màu nhân tạo từ cát nhuộm xanh hoặc đỏ,
đường và nước trộn vào nhau theo một tỉ lệ nhất định, sau đó được sấy khô ở nhiệt độ
từ 600C -900C để nó có một độ rắn chắc và không bị gãy khi sử dụng. Vì vậy, tracer stick phải luôn được giữ trong điều kiện khô, và tránh thời tiết ẩm ướt, nếu không nó sẽ
bị mềm và sẽ gãy.
- Tracer stick dùng để đánh giá mức độ xói mòn – bồi tụ trầm tích bề mặt trong khoảng thời gian quan trắc, nó giúp ta có thểđánh giá được động lực trầm tích bề