ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

=== ===

Trƣơng Mạnh Chiến

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC, CHỐNG

BỒI LẤP CỬA ĐỀ GI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

=== ===

Trƣơng Mạnh Chiến

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC, CHỐNG

BỒI LẤP CỬA ĐỀ GI

Chuyên ngành: Hải dương học

Mã số: 60440228

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỌ SÁO

Hà Nội – Năm 2014

1

MỞ ĐẦU

Vận chuyển bùn cát và biến động đáy biển chịu tác động của nhiều quá trình động

lực học phức tạp, trong đó quá trình tác động của sóng, dòng chảy và mực nước đóng

vai trò chính. Quá trình sóng tác động làm nguồn bùn cát dưới đáy bị xáo trộn và đồng

thời tạo ra dòng chảy sóng trong đới sóng đổ. Dòng chảy do sóng và các loại dòng

chảy khác tại khu vực sát bờ tải phần bùn cát bị xáo trộn từ nơi này sang nơi khác. Độ

cao mực nước thay đổi theo thời gian dẫn tới thay đổi vận chuyển bùn cát. Trong thực

tế, các quá trình sóng, dòng chảy và mực nước diễn ra đồng thời và tác động qua lại

lẫn nhau, kết quả gây ra những biến động bãi biển, bờ biển. Do vậy, để mô phỏng

chính xác vận chuyển bùn cát và biến đổi bãi biển không thể tính toán độc lập từng

yếu tố mà phải tính toán đồng thời, có sự tương tác qua lại giữa sóng, dòng chảy và

mực nước với nhau cũng như sự tác động ngược lại của biến động đáy tới các quá

trình trên.

Trong những năm gần đây, các hoạt động kinh tế, du lịch biển phát triển mạnh,

nhiều công trình được xây dựng ở các vùng cửa sông ven biển như cảng, kè chắn sóng

và các công trình bảo vệ bờ… Các công trình này đã có tác động mạnh mẽ đến các quá

trình thủy động lực và làm thay đổi quá trình vận chuyển bùn cát tại vị trí xây dựng

công trình cũng như các vùng biển lân cận. Các công trình biển được xây dựng với

mục đích bảo vệ các vùng bờ biển tránh khỏi các tác động phá hủy trực tiếp của các

yếu tố từ biển, ngăn chặn các quá trình bồi lấp luồng tàu và tạo ra khu vực neo đậu an

toàn cho các phương tiện đường thủy. Tuy nhiên, các công trình biển cũng gây nên

một số vấn đề không mong muốn cho các vùng biển lân cận cũng như không phát huy

được đúng tính năng thiết kế ban đầu như: gây xói lở tại khu vực bờ biển lân cận công

trình, làm thay đổi tuyến luồng vào các cảng. Do vậy, để khắc phục các vấn đề ngoài

mong muốn cần thiết phải có các tính toán cho các phương án đề xuất trước khi xây

dựng các công trình. Một phương pháp đơn giản, cho độ tin cậy cao là áp dụng các mô

hình hiện đại mô phỏng các phương án đề xuất, từ đó chọn ra được phương án tối ưu

cho mỗi công trình.

Cửa Đề Gi và đầm Nước Ngọt nằm trên ranh giới phía Đông của xã Mỹ Chánh,

huyện Phù Mỹ và xã Cát Minh, huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định. Khu vực nghiên cứu

2

có tọa độ (14o07’ - 14

o11’N) và (109

o08’- 109

o14’E). Cửa Đề Gi là cửa thoát nước của

hệ thống sông La Tinh với diện tích lưu vực 719 km2. Đây cũng là cửa thông thương

với đầm Nước Ngọt phục vụ ra vào cho tàu thuyền đánh cá, giao thông vận tải, đồng

thời cũng là cửa trao đổi nước biển với đầm phục vụ cho việc nuôi trồng thủy hải sản.

Vì vậy cửa Đề Gi có một tầm quan trọng đặc biệt đối với việc phát triển kinh tế - xã

hội của địa phương. Đề Gi tuy không phải là một cửa cảng rộng và sâu nhưng có hòn

Lâm Sơn án ngữ như một tấm bình phong chắn gió từ hướng Bắc tạo thành một nơi trú

đậu lí tưởng cho thuyền bè. Nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển nghề cá, khai thác tốt

tiềm năng, kinh tế biển, huyện Phù Cát được Nhà nước đầu tư xây dựng bến cá Đề Gi

bao gồm cầu cảng, bờ kè, đê chắn cát. Tuy nhiên công trình sau khi đưa vào sử dụng

đã không phát huy hiệu quả như mong muốn. Thực tế sau khi xây dựng, cửa Đề Gi vẫn

còn hiện tượng bồi lấp. Chính vì vậy cần phải tìm ra nguyên nhân công trình không

phát huy được hiệu quả, để từ đó có các biện pháp khắc phục, nhằm giải quyết tình

trạng bồi lấp cửa Đề Gi, tạo thuận lợi cho tàu thuyền ra vào dễ dàng, phát huy được

hiệu quả.

Delft 3D là mô hình tổng hợp ba chiều do Viện Thuỷ Lực Delft (Hà Lan) nghiên

cứu phát triển gồm có các mô đun cơ bản như Delft 3D-Flow (tính thủy động lực),

Delft 3D-Wave (tính sóng), Delft 3D-Sed (tính vận chuyển bùn cát)… Các mô đun

này có thể kết hợp tính toán đồng thời, mô phỏng được sự tương tác giữa các quá trình

thuỷ động lực – sóng và vận chuyển trầm tích tại mỗi điểm tính của mô hình. Mô hình

Delft 3D mô phỏng tốt các quá trình thủy động lực, sóng và vận chuyển bùn cát ở

vùng cửa sông ven bờ. Vì vậy, Delft 3D được chọn là công cụ tính toán, phục vụ cho

các nghiên cứu của luận văn.

3

CHƢƠNG I. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, XÃ HỘI, ĐỊA HÌNH VÀ CHẾ ĐỘ

KHÍ TƢỢNG THUỶ VĂN

1.1. Điều kiện tự nhiên khu vực đầm Đề Gi

Đầm Đề Gi là một trong các đầm phá ven biển của miền trung của Việt Nam.

Vị trí trung bình của đầm vào khoảng 14 o09’N và 109

o 10’E. Đầm Đề Gi là đầm

tương đối kín với tổng diện tích khoảng 15 km2 và thông với biển qua cửa Đề Gi

(hình 1), chịu tác động của rất nhiều yếu tố: thủy thạch động lực, cấu tạo đường bờ,

hoạt động tân kiến tạo, cấu trúc địa chất, cấu trúc hình thái đường bờ và địa hình

đáy, thành phần vật liệu, nguồn cung cấp vật liệu; đồng thời các quá trình thành tạo

cùng với các yếu tố trên trong các vũng vịnh, đầm phá, và sự tác động của con

người trong khu vực, như nuôi trồng thủy sản, khai thác quá mức các nguồn tài

nguyên phi sinh vật và tài nguyên sinh vật… làm ảnh hưởng đến môi trường vũng

vịnh, đầm phá đó, không có qui hoạch cụ thể đã làm ảnh hưởng đến vùng bờ cũng

như cảnh quan vùng bờ của đầm Đề Gi [1].

Hình 1. Bản đồ điều kiện tự nhiên và xã hội khu vực đầm Đề Gi (theo Phạm Bá

Trung)

4

1.2. Đặc điểm hình thái đƣờng bờ khu vực đầm Đề Gi

Hình thái đường bờ khu vực đầm Đề Gi, đoạn bờ phía đông từ đỉnh đầm đến

cửa Đề Gi dài khoảng 6 km, phần đỉnh đầm thuộc xã Mỹ Thành chỉ còn lại là

những đám rừng ngập mặn nhỏ (hình 2a), phần còn lại của đoạn bờ gần như được

kè khá kiên cố bằng những bi tròn vòng quanh các ao nuôi tôm và đổ đá xung

quanh xen giữa những đoạn bờ này là những đám rừng ngập mặn nhỏ (hình 2b),

phần lớn đoạn bờ này bị xói lở (do ảnh hưởng của bão 11/2009), đi về phía cửa Đề

Gi đoạn bờ tương đối ổn định do được kè rất kiên cố, còn ở phía biển có các mỏ

đang khai thác Titan, ảnh hưởng rất lớn cảnh quan của vùng như ở xã Mỹ Thành đã

có một lớp rừng chắn cát khá vững chắc, được người dân trồng từ hơn 20 năm

trước.

-

-

Chính những cánh rừng này đã góp phần chấm dứt nạn "cát bay" đã từng xảy ra ở

Mỹ Thành từ nhiều đời nay."Lá phổi" cho hàng ngàn gia đình vùng biển này vẫn

không có gì thay đổi nếu như người ta không phát hiện ra lượng Titan khổng lồ nằm

bên dưới, quá trình khai thác tuyển chọn titan ảnh hưởng đến nước ngầm. Đoạn bờ

này điển hình cho dạng tích tụ gió này là ở phía bắc đầm Đề Gi thuộc địa phận xã Mỹ

Thành huyện Phù Mỹ, nơi tích tụ gió hàng tháng, hàng năm phát triển lớp lớp chồng

lên nhau tạo thành bình nguyên cát không khác mấy so với cảnh sa mạc. Tích tụ y tạỡi

Phát triển theo chiều rộng hàng năm từ vài chục đến hàng trăm mét, có nơi đụn

cát đã lấn vào đất trồng hay thổ cư của nhân dân địa phương, gây nên vấn đề bức

xúc tại đây. Đoạn bờ ở phía bắc cửa đầm Đề Gi là dãy núi cao Sơn Lâm, quá trình

xói lở - bồi tụ gần như không xảy ra, có thể nói đoạn bờ phía đông đầm Đề Gi là

doi nối đảo.

Đoạn bờ phía tây đầm Đề Gi từ xã Mỹ Chánh – cửa Đề Gi có chiều dài khoảng

6,5 km và có ba cửa sông lớn đổ vào đầm Đề Gi, ở phần đỉnh đầm thuộc xã Mỹ

Chánh chủ yếu là các đám rừng ngập mặn còn thưa thớt và đan xen theo đó là các

khu vực ao nuôi tôm, chỉ còn một phần nhỏ là những đoạn bờ tự nhiên. Đặc biệt

Hình 2a. Đoạn bờ ở đỉnh đầm Đề Gi

Hình 2b. Đoạn bờ có các công trình kè rất kiên cố

5

đoạn bờ phía nam cửa Đầm Đề Gi, xảy ra quá trình bồi lấp ở cửa Đề Gi. Khoảng

mười năm trở lại đây cộng đồng ngư dân và chính quyền ở các địa phương đã cố

gắng đắp các kiểu kè mỏ hàn nhằm ngăn chặn luồng cát bồi dẫn tới cửa. Nhưng

cho đến nay nạn bồi lấp vẫn chưa giải quyết được, thậm chí từ khoảng 4 - 5 năm

trở lại đây, tình hình còn nghiêm trọng hơn. Việc xây đắp kè trước cửa mà địa

phương đã làm dẫn đến một số thay đổi trong cơ chế thủy động lực vùng cửa biển,

kèm theo là thay đổi quá trình lắng đọng vật liệu bồi lấp cửa, các quá trình thủy

động lực và thạch động lực đều trở nên phức tạp hơn. Ở phần phía trong cửa sông

hình thành nhiều doi cát có chiều dài từ 100 - 200m, có chiều rộng khoảng 5 - 15m.

Những tác động của sóng trong mùa gió Đông Bắc đã đẩy cát vào sát bờ hình thành

đụn cát cao ở mũi phía nam cửa, từ đó lan truyền ra phía mặt cắt cửa và eo cửa. Cát

trườn vào và tụ lại ở bờ phía Nam tạo thành một dải cát bồi hẹp men theo bờ nam

eo cửa. Cho đến hiện tại, sau xây dựng kè hiện tượng bồi lấp cửa vẫn diễn ra mạnh,

tập trung ở mũi nam cửa và bờ nam eo cửa [1].

Hình 3a. Doi cát phía bắc kè Hình 3b. Bồi tụ phía nam kè

1.3. Chế độ khí tƣợng thủy văn

Khu vực đầm Đề Gi mang đầy đủ các đặc trưng của khí hậu khu vực Nam

Trung Bộ đó là chịu ảnh hưởng, chi phối của hệ thống gió mùa: gió mùa Đông Bắc

(các tháng mùa đông I, II và XI, XII) và gió mùa Tây Nam (các tháng mùa hè VI,

VII, VIII, IX). Tuy nhiên chế độ gió trong mùa Đông Bắc không còn giữ nguyên

được đặc tính khô lạnh như ở miền Bắc, sau khi đi qua một vùng biển dài khối khí

6

khô và lạnh bị biến tính trở nên ẩm hơn. Chính vì điều đó, mỗi khi có sự xuất hiện

của gió mùa Đông Bắc, hiện tượng mưa lại diễn ra. Trái ngược với mùa gió Đông

Bắc, trong các tháng mùa hè với sự chi phối của gió mùa Tây Nam với hiệu ứng

Phơn làm cho khu vực trở nên khô và nóng. Như vậy, đi kèm với chế độ gió là hiện

tượng mưa vào các tháng mùa đông và khô nóng vào các tháng mùa hè kéo theo

chế độ thủy văn trong vùng cũng diễn ra theo các quy luật tương tự.

Phía bên ngoài đầm phá, chế độ sóng cũng tuân theo quy luật phân bố của

trường gió. Đây là khu vực có bờ biển hở, các sóng tại vùng biển khơi lan truyền

và tác động trực tiếp gây nên các biến động lớn tới bãi biển và khu vực cửa sông.

Các hướng sóng chính tại khu vực này là sóng hướng Đông Bắc, Đông và Đông

Nam. Các hướng sóng khác chiếm một tỉ lệ rất nhỏ và có độ cao, chu kỳ sóng

không lớn. Trong các hình 4, 5 là hoa gió, sóng tại khu vực cửa Đề Gi.

Hình 4. Hoa gió tại khu vực Đề gi (NCEP, 1988-2012)

Hình 5. Hoa sóng tại khu vực Đề Gi (Đề tài “KC09.19/06-10”)

7

1.4. Địa hình đáy biển

Để xây dựng được bản đồ địa hình, các nguồn số liệu địa hình được thu thập từ

nhiều nguồn khác nhau. Cụ thể gồm có: Hải đồ Hải quân Mỹ xuất bản năm 1967,

tỷ lệ 1: 50 000, để số hóa thành lập bản đồ nền và thu thập số liệu độ sâu, Hải đồ

Hải quân Nhân Dân Việt Nam tái bản năm 1991, tỷ lệ 1: 100 000, thu thập số liệu

độ sâu và bản đồ C-map năm 1999, tỷ lệ 1: 50.000 và các số liệu đo sâu hồi âm của

một số dự án đã tiến hành tại đây. Từ bản đồ địa hình (hình 6) cho thấy rằng khu

vực nghiên cứu có hình thái địa hình đáy tương đối đơn giản và có thể chia thành 2

khu vực phần bên trong đầm và phần lạch (eo cửa) nối từ đầm ra đến cửa Đề Gi.

Phần bên trong đầm: Địa hình đáy đầm tương đối đơn giản có lạch sâu chạy

theo hướng gần như Bắc - Nam và nằm sát bờ phía đông của đầm Đề Gi, lạch sâu ở

bờ phía đông có chiều dài khoảng 2,1- 2,5 km có độ sâu trung bình khoảng 1,5 - 2

m, chiều rộng trung bình khoảng 150 – 200 m, tàu thuyền đánh cá trong vùng

thường đi sát bờ phía đông của đầm Đề Gi, còn từ khu vực đỉnh đầm đến khu vực

xã Cát Minh có độ sâu trung bình 1-1,5 m, khi triều thấp nhất thì trong vùng còn

xuất hiện một số cồn (Bar) ở phần đỉnh đầm, cồn nằm ở phía tây nam của đầm, một

số cồn ở phía trước cửa. Một đặc trưng của địa hình đáy đầm là ở một số nơi hình

thành các hố trũng (thường có độ sâu trên 2 m), hay các bãi bồi cát, cát chứa bùn.

Vùng ven bờ đầm, địa hình tương đối bằng phẳng, thoải đều, tạo nên bãi triều rộng

từ vài chục mét đến vài trăm mét.

Phần lạch: Từ cửa biển vào tới đầm Đề Gi có chiều dài khoảng 2 – 2,5 km và

chiều rộng trung bình khoảng 250 - 270 m và có độ sâu trung bình từ 4 - 5 m, nơi

sâu nhất là 8,5 m để vào phía trong đầm, có cấu trúc địa hình đáy tương đối phức

tạp. Phần bên ngoài cửa đầm, địa hình biến đổi rất phức tạp. Lòng lạch uốn lượn

theo địa hình hai bên đường bờ, nhiều đoạn có địa hình rất dốc và luồng chính có

độ sâu trung bình 4 - 5 m đi vào bên trong đầm là đi về phía bờ bắc của cửa Đề Gi

và sau đó là đi chếch về phía tây và cập cảng cá Đề Gi, trong khu vực này có cảng

cá Đề Gi với độ sâu khoảng 4 - 5 m, cũng là nơi trú bão của rất nhiều tàu thuyền

trong vùng cũng như khu vực miền Trung. Ở phần cửa Đề Gi thường hình thành

các bãi bồi nằm ở phía nam cửa phía trước kè và phần bên trong kè cũng hình

thành các doi cát ngầm làm cho cửa Đề Gi hẹp lại [1].

8

Hình 6. Bản đồ địa hình khu vực đầm và cửa Đề Gi

1.5. Đặc điểm các công trình bảo vệ bờ biển

Tại khu vực trong đầm và cửa biển Đề Gi hiện tại được xây dựng một số công

trình biển như: Cảng cá, công trình tường bao bảo vệ bờ và công trình kè chắn sóng

ngăn bồi lấp luồng tàu.

- Cảng cá: Cảng cá được xây dựng phía trong đầm và gần phía cửa ra vào. Cảng

được xây dựng với mục đích phục vụ nghề cá và là nơi tránh trú bão cho các tàu

thuyền.

- Công trình bảo vệ bờ: Các công trình tường bao được xây dựng tại một số đoạn

cả phía trong đầm và phía ngoài đầm. Các công trình này được xây dạng tường

đứng có mái phía trước và gờ hất sóng phía trên nhằm bảo vệ các vùng bờ biển

trước sự xâm hại của sóng biển và lũ.

- Công trình kè chắn sóng: Công trình là một kè chữ I dài từ bờ ra tới độ sâu gần

5 m và được xây dựng trong năm 2002. Kè dài 480 m có bề mặt rộng 4 m chân

đế rộng 35 - 40 m, cao trình 3,5 m. Công trình xây dựng nhằm mục đích ngăn

9

sự bồi lấp luồng vào cảng và chắn sóng đảm bảo an toàn cho tàu bè vào cảng.

Đây là một công trình được quan tâm nhiều nhất do những tác động của nó tới

luồng tàu và các khu vực lân cận hình ảnh kè chắn sóng thể hiện trong hình 7 và

8

Hình 7. Quá trình xây dựng kè chắn sóng Đề Gi

Hình 8. Vật liệu xây dựng kè chắn sóng Đề Gi

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Đặc điểm địa hình và trầm tích tầng mặt đầm Đề Gi, Phạm Bá Trung, Hội nghị

Quốc tế “Biển Đông 2012” Nha Trang 12-14/092012

2. Nguyễn Mạnh Hùng, Phạm Văn Ninh, Dương Công Điển, Mô hình tính đồng

thời các yếu tố sóng, dòng chảy và mực nước phục vụ nghiên cứu biến động bờ

biển vùng châu thổ Sông Hồng, Tuyển tập công trình Hội nghị Khoa học Cơ

học Thuỷ khí toàn quốc năm 2005

3. Tống Phước Hoàng Sơn, Huỳnh Cao Vân (2003), Sử dụng công nghệ GIS trong

xây dựng, quản lý cơ sở dữ liệu - bản đồ vùng đất và nước ven bờ tỉnh Bình

Định, Báo cáo lưu trữ Viện Hải dương học, Nha Trang

4. www.dostbinhdinh.org.vn

5. http://baobinhdinh.com.vn

Tiếng Anh

6. Delft Hydraulics (2003), “Delft 3D-FLOW User manual; Delft 3D-WAVE User

manual”