(Luận Văn Thạc Sĩ) Ứng Dụng Mô Hình Toán Nghiên Cứu Quá Trình Diễn Biến Khu Vực Cửa Sông Tỉnh Bến Tre Và Đề Xuất Các Giải Pháp Chỉnh Trị.pdf

L�I C�M ƠN LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp cao học, được sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt là cô giáo hướng dẫn PGS TS Phạm Thị Hương Lan[.]

của các thầy, cô giáo trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt là cô giáo hướng dẫn

PGS.TS Ph ạm Thị Hương Lan và cùng sự nỗ lực của bản thân Đến nay, tác giả

đã hoàn thành luận văn thạc sỹ kỹ thuật, chuyên ngành Xây dựng công trình thủy

Các k ết quả đạt được là những đóng góp nhỏ trong việc lựa chọn giải pháp

và kết cấu công trình hợp lý chống xói lở, bồi lấp cửa sông tỉnh Bến Tre Tuy nhiên, trong khuôn khổ luận văn và trình độ có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Tác gi ả rất mong nhận được những lời chỉ bảo và góp ý của các thầy, cô giáo và các đồng nghiệp

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo PGS.TS Phạm Thị Hương Lan đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và cung cấp các kiến thức khoa học cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo khoa Công trình, phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học trường Đại học Thủy lợi đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành tốt luận văn thạc sĩ của mình

Tác giả xin chân thành cảm ơn các bạn bè đồng nghiệp đã động viên, khích

l ệ tác giả trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này

Hà N ội, ngày tháng 11 năm 2014

Tác gi ả

L ê Văn Đức

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các thông tin, tài liệu trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc Kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào trước đây

Tác gi ả

Lê Văn Đức

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của Đề tài 1

2 Mục đích của Đề tài 3

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3

4 Các kết quả dự kiến đạt được 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN KHU VỰC CỬA SÔNG 5

1 Tổng quan các nghiên cứu diễn biến cửa sông 5

1.1 Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới 5

1.3 Các phương pháp nghiên cứu diễn biến cửa sông 9

1.3 2 Phương pháp viễn thám 9

1.3.3 Phương pháp mô hình toán 10

1.3.4 Phương pháp mô hình vật lý 12

1.3.5 Phương pháp phân tích tổng hợp 13

1.3 6 Ưu nhược điểm các phương pháp nghiên cứu 13

1.4 Các giải phápchỉnh trị cửa sông 14

Kết luận chương 1 21

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 22

2.1 Đặc điểm tự nhiên 22

2 1.1 Vị trí địa lý 22

2.1.2 Đặc điểm địa hình 23

2.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng 23

2.1.4 Đặc điểm khí tượng, thủy văn 25

2.1.5 Đặc điểm sông ngòi 29

2.2 Đặc điểm hiện trạng, diễn biến khu vực nghiên cứu 33

Kết luận chương 2 39

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH QUY LUẬT DIỄN BIẾN KHU VỰC CỬA SÔNG TỈNH BẾN TRE 40

3.1 Lựa chọn mô hình đánh giá diễn biến khu vực nghiên cứu 40

3.1.1 Giới thiệu mô hình MIKE21/3 FM COUPLE 40

3.1.2 Cơ sở lý thuyết 41

3.2 Ứng dụng mô hình 47

3.2 1 Phạm vi nghiên cứu 47

3.2.2 Thiết lập lưới tính toán 47

3.2.3 Xác định điều kiện biên 48

3.2.4 Kiểm định và hiệu chỉnh mô hình 50

3.3 Kết quả tính toán và nhận xét 52

Kết luận chương 3 60

CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ KHU VỰC CỬA SÔNG TỈNH BẾN TRE 61

4.1 Cơ sở đề xuất các giải pháp ổn định cửa sông 61

4.2 Giải pháp phi công trình 61

4.3 Các giải pháp công trình 62

4.3.1 Phương án công trình đề xuất 62

4.3.2 Kết quả tính toán cho các giải pháp công trình 64

4.3 Thiết kế sơ bộ đập mỏ hàn 65

4.3.1 Giải pháp kết cấu 65

4.3 2 Các thông số thiết kế 65

4.3.3 Trọng lượng, kích thước yêu cầu của lớp phủ mái nghiêng 66

4.4.6 Gia cố bờ, gốc mỏ hàn 68

4.4.6 Kiểm tra ổn định công trình 69

Kết luận chương 4 71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

Hình1.1: kè lát khan đúng kỹ thuật 16

Hình1.2:Cấu tạo tấm Terrafix 16

Hình 1.3:Cấu tạo và mặt bằng ghép khối Armorflex 17

Hình1.4: Kè bảo vệ bằng rọ đá 17

Hình1.5:Mỏ hàn bằng khối Tetrapod đê biển Nghĩa Phúc (Nam Định) 18

Hình1.6: Mỏ hàn chữ T đê biển I (Hải Phòng) 18

Hình 1.7:Mỏ hàn hàn hình Γ ngắt quãng 19

Hình 1.8: Sơ đồ tiếp cận giải quyết bài toán 20

Hình 2.1: Bản đồ hành chính tỉnh Bến Tre 22

Hình 2.2 Lượng mưa trung bình năm ĐBSCL 27

Hình 2.3 Bản đồ phân bố tốc độ gió trung bình (m/s) 31

Hình 2.4 Biến động đường bờ qua các năm tại Bình Đại – Bến Tre 35

Hình 2.5 Biến động diện tích đất bãi bồi qua các năm tại Bến Tre 36

Hình 2.6 Biến động diện tích bãi bồi qua các năm tại Bình Đại – Bến Tre 36

Hình 3.1 Các cửa sông thuộc tỉnh Bến Tre 47

Hình 3.2 Lưới địa hình cho mô hình mô phỏng 48

Hình 3.3Mực nước tính toán và thực đo tại trạm Bình Đại 50

Hình 3.4 Dòng chảy tính toán và thực đo tại điểm 1 (Point 1) 50

Hình 3.5 Mực nước tính toán và thực đo tại trạm An thuận 50

Hình 3.6 Vận tốc tính toán và thực đo tại điểm 2 (Point 2) 50

Hình 3.7 Mực nước tính toán và thực đo tại trạm Bến Trại 50

Hình 3.8 Vận tốc tính toán và thực đo tại điểm 3(Point 3) 50

Hình 3.9 Nồng độ bùn cát thực đo và tính toán tại cửa Đại 51

Hình 3.10 Nồng độ bùn cát thực đo và tính toán tại cửa Tiểu 51

Hình 3.11 Nồng độ bùn cát thực đo và tính toán tại Cửa Hàm Luông 51

Hình3.14 Kết quả tính toán trường dòng chảy và vận tốc mùa khô 2001 53

Hình 3.15 Sự thay đổi địa hình đáy tính toán mùa lũ 2000 55

Hình 3.16 Sự thay đổi địa hình đáy tính toán vào mùa khô 2001 55

Hình 3.17 Sự thay đổi mặt cắt sông tại cửa Đại (CR1) 56

Hình 3.18 Sự thay đổi mặt cắt sông tại cửa Hàm Luông (CR2) 57

Hình 3.19 Sự thay đổi mặt cắt sông tại cửa Đại – Cửa Tiểu (CR3) 57

Hình 3.20 Sự thay đổi mặt cắt tại cửa Hàm Luông (CR4) 57

Hình 3.21 Sự thay đổi mặt cắt sông tại cửa Cổ Chiên – Cung Hậu(CR5) 58

Hình 4.1: mặt bằng bố trí công trình 63

Hình 4.2 trường dòng chảy và biến động địa hình theo PA1 64

Hình 4.3: Trường dòng chảy và biến động địa hình theo PA2 64

Hình 4.4 mặt cắt đập điển hình 66

Hình 4.5 mặt cắt dọc đập 66

Hình 4.6:Kè lát mái bằng bêtông bọc vải địa kỹ thuật kết hợp trồng cỏ Vetiver trên mái dốc 68

Hình 4.7: Hệ số ổn định theo phương pháp Janbu Kminmin 70

Hình 4.8: Hệ số ổn định theo phương pháp Bishop Kminmin 70

Bảng 2.1 Lượng mưa (mm) bình quân các tháng trong năm 1996 -2006 27

Bảng 2.2 Phân bố hướng gió theo các tháng ở vùng ven Biển 29

Bảng 2.3 Biên độ triều trên sông Cửu Long vào thời kỳ mùa kiệt 32

Bảng 2.4 Biên độ triều trên sông vào mùa lũ 33

Bảng 3.1 Thông số về các lớp bùn cát đáy được đưa vào mô hình 49

Bảng 3.2 Kết quả vận tốc mô phỏng tại năm nhánh sông trên sông Tiền (m/s) 54

Bảng 3.3 Hàm lượng bùn cát lơ lửng tính toán tại các cửa sông Tiền 56

Bảng 4.1 : Kích thước công trình 63

Bảng 4.1 : vận tốc lớn nhất tại đầu các kè 65

Bảng 4.1 Khối lượng khối đá phủ 66

Bảng 4.4: Tính toán chiều sâu hố xói lớn nhất tại đầu mỏ hàn 67

Bảng 4.5: Các chỉ tiêu cơ lý nền và vật liệu đắp kè: 69

Bảng 4.6: Kết quả tính toán ổn định mái kè 70

MỞ ĐẦU

1 Tính c ấp thiết của Đề tài

Tỉnh Bến Tre là một trong 13 tỉnh khu vực Đồng bằng sông Cửu Long,

có diện tích tự nhiên 2.315 km2, được hình thành bởi các cù lao An Hoá, cù lao Bảo và cù lao Minh do phù sa của 4 nhánh sông lớn của sông MêKong bồi

tụ gồm các sông Tiền dài 83 km, sông Ba Lai 59 km, sông Hàm Luông 71 km

và sông Cổ Chiên 82 km Địa hình của Bến Tre khá bằng phẳng, rải rác những giồng cát xen kẽ với ruộng vườn, không có rừng cây lớn, chỉ có một số rừng chồi và những dải rừng ngập mặn ở ven biển và các cửa sông

Tỉnh Bến Tre có lợi thế rất lớn trong phát triển kinh tế, giao thông, thủy lợi,…vì có hệ thống kênh rạch chằng chịt khoảng với tổng chiều dài 6,000 km mang phù sa bồi đắp nên 3 cù lao và đổ ra biển Đông với các cửa Đại, cửa Ba Lai, cửa Hàm Luông và cửa Cổ Chiên

Theo số liệu thống kê, Bến Tre là một trong 3 tỉnh của đồng bằng sông Cửu Long có vùng ven biển bị biến đổi mạnh mẽ nhất, trong đó quá trình bồi

tụ chiếm ưu thế Tài liệu thống kê trong 21 năm (1968 – 1989) cho thấy tổng diện tích bồi tụ vùng ven biển là 61,170 km2, trong đó huyện Bình Đại 19,807

km2, Ba Tri 16,989 km2, Thạnh Phú 24,373 km2 Trong 21 năm, diện tích đất tỉnh Bến Tre tăng thêm 68,9 km2 về phía biển, tốc độ bình quân mỗi năm là 2,33 km2 Các bãi bồi ven biển liên tục phát triển là một trong những lợi thế rất lớn của ngành nuôi trồng thủy sản

Bên cạnh sự bồi lắng, tình trạng xói lở bờ cũ, hình thành bờ mới, tách

ra, nhập vào của các cồn bãi trên sông diễn ra thường xuyên, liên tục Vùng cửa sông Cửa Đại có độ sâu thay đổi từ 5 - 9 m Đáy sông thuộc phía Bến Tre thường là nông, độ sâu trung bình từ 5 – 6 m; trong khi phía Tiền Giang, độ sâu từ 8 – 9 m Một dải bồi tụ giữa sông nối tiếp cồn Bà Nở kéo dài tới 4 km

và lệch về phía Bến Tre, làm lệch dòng chảy và gây xâm thực bờ sông phía

Bến Đình Đoạn từ Bình Thới đến Thừa Mỹ bị xâm thực mạnh Bến Đình (1,75 km), tây bắc rạch Bà Khoai (0,5 km), tây bắc rạch Thừa Mỹ (1,5 km), vách xâm thực cao trung bình từ 1 – 1,5 m Về phía biển, quá trình bồi tụ diễn

ra rất mạnh Một dải bồi tụ kéo dài từ rạch Thừa Mỹ đến cồn Tàu

Cửa Hàm Luông có đáy sông nông hơn cửa Đại, trung bình từ 6 - 7 m, theo kiểu lòng máng cong đều, rãnh sâu lệch về phía bờ nam (8 - 10 m) Từ giồng Gò Chùa đến cửa rạch Đùng (cồn Hố) dài 6 - 7 km, bị xâm thực mạnh tại các điểmBà Hiền (1,8 km), khém Bắc Kỳ (0,5 km), tây rạch Đùng (1,75 km) Các vị trí còn lại là bờ bồi tụ

Cửa Cổ Chiên có địa hình đáy sông sâu 7 - 8 m Bờ sông bị xâm thực

mạnh ở khu vực từ cửa Cái Bai đến Eo Lói (2,25 km), nam rạch Eo Lói (0,7 km), đông rạch Khém Thuyền (0,3 km), nam rạch Khâu Băng (0,7 km) Một cồn cát tích tụ kéo dài từ cù lao Long Hòa (Trà Vinh) về phía đông nam tới 5 km

Cửa Ba Lai có trắc diện hình chữ U hơi lõm, độ sâu phổ biến từ 5 – 7

m Khu vực cửa Ba Lai đang trong quá trình bồi tụ, mạnh nhất là bờ bên phải,

từ cửa ấp Thạnh Phước đến Bảo Thuận (3 km) và khu vực từ rạch Vũng Luông đến xóm Trên (1 km) Địa hình các dãy tích tụ này phân bổ ở độ sâu trung bình 6 m khi triều cường và phần lớn lộ ra khi triều kém, nước ròng, tạo thành những bãi cát ngầm rộng tới 500 m Vùng này hiện là các sân nghêu lớn

của địa phương Sự xâm thực chỉ xuất hiện trên đoạn bờ trái dài khoảng 500 –

800 m, bắt đầu từ chỗ rạch Thị Diễm đến cửa rạch Vũng Luông Tại đây, đáy sông có lạch sâu từ 12 – 14 m

Ở các cửa sông của Bến Tre, quá trình bồi tụ chiếm ưu thế, đặc biệt là khu vực sông cửa Ba Lai và cửa Cổ Chiên Hiện tượng xâm thực các cửa sông

diễn ra với qui mô nhỏ, liên quan chủ yếu đến hoạt động thủy triều, sóng và

do tích tụ ở giữa sông, từ đó làm lệch dòng chảy

Để giải quyết được những vấn đề nêu trên thì việc thực hiện Đề tài“Ứng dụng mô hình toán nghiên cứu quá trình diễn biến khu vực cửa sông tỉnh Bến Tre và đề xuất các giải pháp chỉnh trị” là cần thiết Kết quả tính toán, nghiên cứu được từ đề tài là cơ sở khoa học quan trọng giúp cho các nhà quản lý quy hoạch hệ thống giao thông thủy và định hướng khai thác vùng các bãi bồi ven biển tỉnh Bến Tre, vừa phát triển được kinh tế vừa bảo vệ được môi trường [1]

- Tiếp cận từ tổng thể đến chi tiết (tiếp cận hệ thống):

+ Tổng thể khu vực và chi tiết cho các cửa sông và ven biển tỉnh Bến Tre

+ Tổng thể về đặc điểm thủy văn, hải văn: Xem xét dòng chảy, lượng bùn cát …, theo liệt thời gian nhiều năm

+Tổng hợp, đánh giá các yếu tố để có cơ sở khoa học đưa ra hiện trạng diễn biến lòng dẫn khu vực cửa sông và ven biển

- Sử dụng các công nghệ hiện đại trong nghiên cứu (các bộ mô hình tính toán), các công cụ thông tin địa lý (GIS và viễn thám)

- Kế thừa các công trình nghiên cứu đã có

3.2 Các phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng hợp: điều tra, thu thập phân tích tài liệu…

- Phương pháp viễn thám GIS

- Phương pháp chuyên gia

- Phương pháp phân tích tổng hợp

- Phương pháp mô hình toán

4 Các k ết quả dự kiến đạt được

- Dự báo diễn biến lòng dẫn cửa sông

- Các giải pháp chỉnh trị khu vực cửa sông tỉnh Bến Tre

- Thiết kế công trình chỉnh trị theo giải pháp lựa chọn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN

KHU VỰC CỬA SÔNG

1 T ổng quan các nghiên cứu diễn biến cửa sông

1.1 T ổng quan các nghiên cứu trên thế giới

Những nghiên cứu thuộc lĩnh vực khoa học động lực học dòng sông, chuyển động bùn cát và vấn đề chỉnh trị sông cụ thể như: nghiên cứu xác định nguyên nhân, cơ chế, diễn biến lòng dẫn, nghiên cứu đề xuất các giải pháp phòng chống giảm nhẹ các thiệt hại do xói lở bờ, bồi lắng lòng dẫn….Những nghiên cứu này phát triển mạnh từ những năm thập kỷ 30 đến thập kỷ 60 thế

kỷ thứ XX ở các nước Âu Mỹ như những nghiên cứu của các nhà khoa học Pháp như Du Boys về chuyển động bùn cát, Barre de Saint – Venant về dòng không ổn định L Fargue về hình thái đoạn sông uốn khúc Vào những năm đầu của thế kỷ XX, các nhà khoa học của Liên Xô như Lotchin V.M Bernadski N.M, Gontrarop V.N và Lê Vi đã nghiên cứu thành công về các vấn đề liên quan đến vận chuyển bùn cát, các nhà khoa học Antunin S.T, Grisanin K.B, Kariukin S.N có nhiều nghiên cứu về chỉnh trị sông

Động lực dòng chảy và vận chuyển bùn cát ở lân cận các cửa sông thường rất phức tạp Tại các cửa sông, bùn cát bị dịch chuyển dưới tác dụng kết hợp của cả sóng và dòng chảy trên bề mặt địa hình thường xuyên bị biến đổi và có sự dao động mực nước một cách có chu kỳ Trước đây đã có nhiều nghiên cứu được công bố có liên quan tới trường vận chuyển bùn cát tại các cửa sông, lạch triều (như của Oertel, 1972; Hubbard, 1975; và Sha, 1990) Hầu hết các nghiên cứu trên đều thể hiện mối quan hệ giữa các trạng thái thủy lực với vận chuyển bùn cát.Đã có nhiều nghiên cứu được công bố có liên quan tới trường vậnchuyển bùn cát tại các cửa sông, lạch triều (như của Oertel, 1972; Hubbard, 1975;và Sha, 1990) Hầu hết các nghiên cứu trên đều thể hiện mối quan hệ giữa các trạngthái thủy lực với vận chuyển bùn cát

Trường vận chuyển bùn cát tổng quát tại cáclạch triều và khu vực lân cận có thể tham khảo tại Steijn (1991)

Một trong những trường vận chuyển bùn cát quan trọng nhất tại các lạch triều và các vùng biển lân cận, có liên quan chặt chẽ tới hiện tượng bồi lấp các lạch triều là hiện tượng chuyển cát qua cửa sông Đây là một quá trình

mà trong đó bùn cát bị dịch chuyển từ phía thượng lưu theo hướng của dòng chảy dọc bờ, về phía hạ lưu của cửa sông Trong quá trình này bùn cát bị dịch chuyển đi qua lòng dẫn của lạch triều tại cửa phía ngoài biển và đi qua delta triều xuống Quá trình và tốc độ chuyển cát qua cửa sông chịu sự chi phối và khống chế mạnh mẽ của các quá trình động lực xảy ra ở khu vực này Đã có nhiều nghiên cứu thí điểm về vấn đề này được công bố Một trong những người đi tiên phong trong nghiên cứu trường vận chuyển bùn cát tổng quát dẫn tới hiện tượng chuyển cát tại các cửa biển là Bruun và Gerritsen (1959) và sau này là nghiên cứu của Fitzgerald (1982, 1988)

Theo Bruun và Gerritsen (1959), có hai nguyên lý cơ bản làm dịch chuyển bùn cát qua cửa sông dưới các tác động của tự nhiên, được mô tả như sau: (a) hiện tượng chuyển cát qua cửa sông thông qua các dải cát ngầm ngoài cửa và (b) hiện tượng chuyển cát qua cửa sông do tác động của dòng triều Cơ chế chuyển cát thứ nhất xảy ra khi dải cát ngầm phía ngoài cửa hoạt động như một “cầu nối”, chuyển cát từ thượng lưu cửa về hạ lưu cửa theo hướng của dòng ven Trong khi đó, cơ chế chuyển cát thứ 2 xảy ra khi bùn cát bị lắng đọng bên trong lạch triều dưới tác dụng của dòng triều lên, bị vận chuyển trở lại xuống vùng hạ lưu của cửa sông dưới tác dụng của dòng triều xuống

Ngày nay, các nhà khoa học trên thế giới vẫn tiếp tục nghiên cứu về động lực học dòng sông và chỉnh trị sông, đặc biệt là ảnh hưởng của các công trình trên sông đến vấn đề diễn biến, xói lở và bồi lắng lòng dẫn, điển hình là các nghiên cứu của Simons, Anbecson, De Vries…

1.2 T ổng quan các nghiên cứu trong nước

Các nghiên cứu của các nhà khoa học trong nước về lĩnh vực diễn biến lòng dẫn chủ yếu tập trung giải quyết các vấn đề thực tế, cơ sở khoa học và phương pháp luận vẫn dựa trên các phương pháp, công nghệ của các nhà khoa học trên thế giới Các nghiên cứu diễn biến lòng dẫn được nhiều nhà khoa học thực hiện (như: GS.TS Vũ Tất Uyên, GS Lưu Công Đào, PGS.TS Lê Ngọc Bích, PGS.TS Hoàng Hữu Huân, PGS.TS Trịnh Việt An, PGS.TS Nguyễn

Bá Quỳ, PGS.TS Đỗ Tất Túc, PGS.TS Phạm Thị Hương Lan…Các vấn đề của các sông vùng ĐBSCL được PGS.TS Lê Ngọc Bích, GS.TS Lương Phương Hậu, GS.TS Nguyễn Ân Niên, GS.TS Nguyễn Sinh Huy, PGS.TS Hoàng Văn Huân, PGS.TS Lê Mạnh Hùng, PGS.TS Lê Xuân Thuyên… )nghiên cứu nhiều trong khoảng 10 năm trở lại đây Các vấn đề diễn biến lòng dẫn sông miền Trung được GS.TS Ngô Đình Tuấn, PGS.TS Đỗ Tất Túc, PGS.TS Nguyễn Bá Quỳ, GS.TS Lương Phương Hậu, PGS.TS Trịnh Việt

An, PGS.TS Nguyễn Văn Tuần, … và một số nhà nghiên cứu khác như PGS.TS.Trần Văn Túc - Huỳnh Thanh Sơn (2003) đã nghiên cứu áp dụng mô hình toán số CCHE 1D vào việc tính toán dự báo biến hình lòng dẫn cho sông Lại Giang ở Bình Định

Đặc biệt trong giai đoạn 1999-2001, Nhà nước đã cho triển khai 8 đề án

về nghiêncứu, dự báo phòng chống sạt lở bờ sông, bờ biển, trong đó 3 đề tài

về sạt lở bờ biểnlà đề tài 5A (miền Bắc) do Phân viện hải dương học Hải Phòng chủ trì thực hiện, đềtài 5B (miền Trung) do Viện địa lý chủ trì thực hiện và đề tài 5C (miền Nam) doViện hải dương học Nha Trang chủ trì thực hiện Một số đề tài thuộc chương trìnhnghiên cứu biển giai đoạn 1991 - 1995

và 1996 - 2000 cũng đã đề cập đến vấn đềđiều tra nghiên cứu quy luật vận chuyển bùn cát ven bờ biển và dòng phù sa từ sôngđổ ra biển Hầu hết các công trình nghiên cứu khoa học vùng cửa sông, ven biểnchủ yếu được tiến

hành trong chương trình khoa học công nghệ cấp Nhà nước, cáccông trình chỉnh trị sông của Bộ Giao thông vận tải, Bộ Nông nghiệp và Phát triểnnông thôn, Bộ Xây dựng, v.v Một số nghiên cứu tiêu biểu về diễn biến bồi tụ, xóilở cửa sông bờ biển bao gồm:

Đề tài nghiên cứu KHCN cấp Bộ “Nghiên cứu các giải pháp thoát lũ, phòngtránh xói lở và bồi lấp cửa sông Vu Gia - Thu Bồn” nhằm nghiên cứu quyluật diễn biến bờ biển và đánh giá khả năng thoát lũ qua cửa theo các kịch bảndiễn biến cửa khác nhau

Đề tài KC09-05 “Dự báo hiện tượng xói lở - bồi tụ bờ biển, cửa sông

và các giải pháp phòng tránh”, đã thực hiện với mục tiêu chính của đề tài là: i)

đề xuất mô hình dự báo quá trình xói lở - bồi tụ cho dải ven biển và cửa sông

ở qui mô vừa (mùa và năm) và ii) đề xuất các giải pháp khoa học kỹ thuật phòng tránh xói lở, bồi tụ và bảo vệ các công trình ven biển cửa sông

Nghiên cứu gần đây về lĩnh vực phòng chống bồi tụ cửa sông là Đề tài KC08.07/06-10 “Nghiên cứu đề xuất giải pháp ổn định các cửa sông ven biển miền Trung” do Trường Đại học thủy lợi chủ trì thực hiện từ năm 2007 đến

2010 với các mục tiêu chính: i)- xác định nguyên nhân và quy luật diễn biến (bồi, xói, dịch chuyển) các cửa sông ven biển miền Trung; ii)- đề xuất các giải pháp phù hợp ổn định các cửa sông điển hình, đó là cửa Tư Hiền (Thừa Thiên

- Huế); cửa Mỹ Á (Quảng Ngãi); cửa Đà Rằng (Phú Yên) nhằm phát triển kinh tế, xã hội, an toàn cho ngư dân và tàu thuyền tránh bão; iii)- phục vụ các

cơ quan quản lý sử dụng kết quả nghiên cứu để lập các dự án đầu tư chỉnh trị cửa sông có căn cứ khoa học và kinh tế Kết quả nghiên cứu đã tổng kết các quy luật diễn biến các cửa sông, ứng dụng mô hình toán Delft3D đưa ra những định hướng giải pháp tổng thể cho các cửa sông điển hình khu vực miền Trung

1.3 Các phương pháp nghiên cứu diễn biến cửa sông

1.3 1 Phương pháp kinh nghiệm

Sử dụng các công thức kinh nghiệm để tính toán diễn biến lòng dẫn Kinh nghiệm thực tế về các nghiên cứu đánh giá sâu các vấn đề liên quan đến cửa sông là đặc biệt quan trọng khi đưa ra những nhận định, phân tích kết quả nghiên cứu Thực tế hiện nay ở Việt Nam, các chuyên gia hàng đầu về lĩnh vực diễn biến cửa sông, quy luật chuyển tải bùn cát dọc bờ còn rất ít, do vậy ý kiến của các chuyên gia trong quá trình nghiên cứu là hết sức cần thiết

1.3.2 Phương pháp viễn thám

Dựa vào tính chất phản xạ, thấu xạ và hấp thụ ánh sáng của tất cả các địa vật, các nhà khoa học đã chế tạo các thiết bị kỹ thuật có khả năng

“quan sát” địa vật ngay từ trên cao - đó chính là kỹ thuật viễn thám

Sau khi có được các hình ảnh của các địa vật dưới tư liệu ảnh viễn thám, để có được các thông tin chính xác hơn về mặt đất người ta phải tiến hành giải đoán ảnh Thông thường có hai phương pháp giải đoán: Giải đoán ảnh bằng mắt và giải đoán ảnh thông qua máy tính điện tử Phương pháp giải đoán ảnh bằng mắt có ưu điểm là đơn giản, dễ thực hiện, nhưng yêu cầu

kỹ thuật viên thực hiện phải có nhiều kinh nghiệm thực tế Tuy nhiên phương pháp này chỉ thích hợp giải đoán cho những trường hợp đơn giản và dễ bị ảnh hưởng bởi ý kiến chủ quan của người giải đoán Phương pháp giải đoán bằng máy tính điện tử tuy có phức tạp hơn song lại cho kết quả phân tích chính xác và không phụ thuộc vào chủ quan của kỹ thuật viên, ngày nay do các công cụ mạnh là các phần mềm chuyên ngành nên phương pháp này thường được ứng dụng rộng rãi trên thế giới Ứng dụng công nghệ viễn thám nghiên cứu biến động đường bờ biển: Do khả năng hiệu ứng dải sóng MSS - 7 đối với nước mạnh, phản ánh sự sai khác nhau rõ rệt giữa hình ảnh của nước

và hình ảnh của đường bờ, có thể sử dụng loại hình ảnh này để nghiên cứu

hình dạng mặt phẳng, phạm vi phân bố của vùng nước Điều đó cho phép điều tra nghiên cứu mạng lưới song ngòi, các cồn cát cửa sông, bãi bên, lạch sâu So sánh các ảnh chụp trong các thời điểm khác nhau có cùng các điều kiện hải văn (cùng chu kỳ triều, chế độ sóng, gió,…) ta sẽ có được hình ảnh trực quan về diễn biến đường bờ và các đơn nguyên địa mạo

1.3.3 Phương pháp mô hình toán

Là phương pháp mô phỏng và tính toán sự vận chuyển bùn cát và quá trình diễn biến bờ biển thông qua các phương trình toán Ứng dụng với các điều kiện biên, ban đầu xác định, lượng vận chuyển bùn cát qua một số mặt cắt ngang trong một đơn vị thời gian sẽ được tính toán từ các tác động sóng, dòng chảy, thủy triều Trong khoảng thời gian tính toán, khi tổng lượng bùn cát vận chuyển trên một đoạn bờ biển được xác định thì vị trí đường bờ mới sẽ được xác định theo phương pháp cân bằng bùn cát Nếu tổng lượng bùn cát vận chuyển tới lớn hơn tổng lượng bùn cát vận chuyển đi thì bờ biển

đã bị bồi, hoặc nếu lượng bùn cát chuyển tới nhỏ hơn lượng bùn cát chuyển

đi thì bãi biển bị xói lở, còn nếu lượng bùn cát chuyển đi cân bằng lượng bùn cát chuyển đến thì bãi biển ở trạng thái ổn định

Có rất nhiều các mô hình đã được phát triển, tuy nhiên phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất phải kể đến bộ mô hình MIKE của DHI Water & Environment, Đan Mạch với các module như MIKE 21 HD, AD, ST, MT,

SW, BW, sử dụng để mô phỏng các quá trình thủy động lực học 2-D, sự vận chuyển và khuếch tán của các chất hòa tan và lơ lửng, bùn cát; sự lan truyền của sóng biển, tính toán sa bồi ở vùng cửa sông và ven biển Ngoài

ra, bộ mô hình này còn bao gồm các module MIKE 3 HD, MT , cho phép tính toán dòng chảy và bùn theo không gian 3 chiều Đặc biệt, trong các phiên bản gần đây các module kể trên đã được cải tiến từ sử dụng lưới chữ nhật thông thường sang sử dụng lưới phi cấu trúc linh động dựa trên phương

pháp thể tích hữu hạn Điều này cho phép mô tả chính xác đường biên của các vùng nghiên cứu bất kỳ kể cả những vùng có hình dạng biên phức tạp, rất thích hợp với vùng cửa sông ven biển như ở vùng ven biển đồng bằng sông Cửu Long Bên cạnh đó, bộ mô hình MIKE là một trong số ít mô hình hiện đại có tính năng cho phép mô phỏng đồng thời các quá trình động học như dòng chảy, sóng, vận chuyển bùn cát

Ngoài ra, cũng phải kể đến một số mô hình thông dụng khác như Del t3D - bộ phần mềm 2D/3D mô hình hoá thuỷ lực, lan truyền chất, sóng, vận chuyển bùn cát, biến đổi đáy của WL | Del t Hydraulics, Hà Lan, sử dụng

hệ lưới cong trực giao Một trong những phần mềm thương mại khác là bộ phần mềm SMS 2D/3D của Aquaveo, Mỹ SMS cũng là tập hợp nhiều module mô hình hoá thuỷ lực, lan truyền chất, sóng, vận chuyển bùn cát, biến đổi đáy sử dụng cả lưới phi cấu trúc dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn, cả lưới cấu trúc theo phương pháp sai phân hữu hạn Sự xuất hiện của các mô hình toán 2D, 3D nói trên mô phỏng quá trình thủy động học ven bờ, cho phép chúng ta tái hiện lại hoặc dự báo trường sóng, cường độ sóng, hướng và độ lớn của dòng chảy ven bờ, phân bố bùn cát, diễn biến đường bờ v.v…, tương ứng với mực nước thủy triều ở các cấp độ khác nhau, dưới tác động của gió, bão gây ra, ngay cả đối với các điều kiện địa hình đáy biển rất phức tạp cũng như các vùng phụ cận công trình Kết quả nhận được từ các mô hình toán cho chúng ta nhìn nhận hiện tượng sạt lở bờ biển một cách toàn diện hơn, đúng bản chất vật lý hơn Nói rõ hơn, từ mô hình toán chúng ta

sẽ xác định được tổ hợp các yếu tố tự nhiên tác động bất lợi nhất tới đới bờ bị sạt lở, sẽ xác định được tốc độ sạt lở bờ biển tại khu vực nghiên cứu theo không gian và thời gian, chỉ rõ nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường các vùng lân cận, trên cơ sở đó đề xuất được giải pháp phòng chống hiệu quả,

ổn định lâu dài, ít tốn kém và ít tác động xấu tới môi trường tự nhiên khi công trình hoàn thành

Tuy nhiên, một trong những hạn chế của các mô hình 2D/3D nói trên

là khả năng dự báo diễn biến dài hạn của bờ biển (năm mười năm hay vài chục năm) bởi việc mô phỏng tốn rất nhiều thời gian Các mô hình này cũng bao gồm những hệ số kinh nghiệm ít được kiểm chứng như hệ số nhám đáy, hệ số xáo trộn rối, vận chuyển bùn cát,… Các mô hình dạng này đòi hỏi số liệu chi tiết để hiệu chỉnh, kiểm định từ các quan trắc, đo đạc hiện trường và/hoặc kết hợp với mô hình vật lý

1.3.4 Phương pháp mô hình vật lý

Là phương pháp xây dựng mô hình nguyên mẫu ngoài thực tế cho một đoạn bờ biển cụ thể nào đó hoặc các công trình theo tỷ lệ thu nhỏ Các tác động trong tự nhiên tới bờ biển như sóng, dòng chảy, sự biến đổi mực nước

do thủy triều,…được tạo ra trong phòng thí nghiệm với tỷ lệ tương ứng với

tỷ lệ mô hình Các số liệu về mực nước, dòng chảy và sự biến đổi của bờ biển được ghi nhận lại thông qua các thiết bị đo đạc tự động hoặc bán tự động đặt trong mô hình

So với các phương khác, thì phương pháp mô hình vật lý cho kết quả

có độ tin cậy cao hơn nhiều so với các phương pháp khác Đối với những

dự án quan trọng, có vốn đầu tư lớn, phương pháp này thường được sử dụng

để kiểm chứng lại các kết quả của phương pháp khác Tuy nhiên việc xây dựng mô hình vật lý mô phỏng lại các diễn biến bờ biển trong phòng thí nghiệm là một công việc tốn kém và phức tạp Để có thể xây dựng và sử dụng được mô hình vật lý mô phỏng diễn biến đường bờ thì nơi xây dựng

và thí nghiệm mô hình phải được trang bị đầy đỷ các thiết bị thí nghiệm, các thiết bị đo đạc, xử lý, phân tích số liệu đồng bộ và hiện đại, phải có đội ngũ chuyên gia và các kỹ thuật viên lành nghề và có chuyên môn cao Hiện nay ở nước ta đã có một số phòng thí nghiệm có các thiết bị tạo sóng, dòng chảy và triều nhân tạo nhưng các thí nghiệm mô hình mới chỉ dừng lại ở

mức độ đơn giản, chỉ mô phỏng được trong phạm vi hẹp chứ chưa thí nghiệm được mô hình tổng thể

1.3.5 Phương pháp phân tích tổng hợp

Trong nhiều trường hợp ứng dụng một phương pháp riêng biệt thường cho những kết quả cụ thể, chi tiết nhưng rất khó đánh giá được mối liên kết giữa các vấn đề, các kết quả với nhau Trong trường hợp này cần có một cách tiếp cận tổng thể, đó là phân tích tổng hợp bằng cách xem xét các mối quan hệ giữa các kết quả từ các phương pháp nghiên cứu khác nhau để tìm ra quy luật, định hướng chung Phương pháp này đặc biệt quan trọng khi lựa chọn kết quả hay phương án cuối cùng

1.3.6 Ưu nhược điểm các phương pháp nghiên cứu

Mô hình toán

Ưu điểm phương pháp này có là cho ta mô phỏng được quá trình động

lực vùng cửa sông, ven biển ứng với nhiều phương án và chi phí giá thành rẻ

và nguyên hình và việc xây dựng mô hình vật lý mô phỏng lại các diễn biến

bờ biển trong phòng thí nghiệm là một công việc tốn kém và phức tạp

Phương pháp viễn thám

Ưu điểm:Tư liệu viễn thám hiện nay rất đa dạng về chủng loại và tính năng, hiện nay đang được sử dụng khá rộng rãi ở nhiều cơ quan chuyên ngành nước ta Nguồn tư liệu ảnh chủ yếu là các ảnh vệ tinh LANDSAT, SPOT và

ADEOS – AVNIR

Nhược điểm của phương pháp: việc phân tích viễn thám mới chỉ tiến hành cho việc diễn biến đường bờ mà chưa có nghiên cứu sâu hơn như về phân bố độ đục, chuyển động bùn cát, lưu tốc, trạng thái chảy như ở các nước tiên tiến

1.4 Các gi ải phápchỉnh trị cửa sông

Hiện nay các giải pháp để bảo vệ và ổn định các cửa sông chủ yếu có thể chia ra hai loại: sử dụng các giải pháp công trình và giải pháp nạo vét lòng

dẫn thông luồng Giải pháp nạo vét dễ thực hiện nhất, mỗi khi các cửa sông bị

bồi lấp là nạo vét, tuy nhiên đây là giải pháp bị động và phải làm thường xuyên vào mùa khô hàng năm Để phục vụ giao thông thủy, hay tàu thuyền đánh cá của ngư dân, chi phí đầu tư lên tới hàng chục thậm chí hàng trăm tỷ đồng để nạo vét luồng lạch Hiện nay đầu tư cho việc nạo vét khá tốn kém, tuy nhiên cũng nhiều nơi kết hợp nạo vét để lấy vật liệu san lấp mặt bằng xây dựng, hay còn bán vật liệu cát trong nội địa hoặc xuất khẩu

Giải pháp công trình

Để ổn định các cửa sông hiện nay chủ yếu gồm các loại công trình:

- Kè lát mái với mục đích chống sạt lở bờ, loại này có nhiều loại kết cấu khác nhau như kết cấu mảng, lát đá, khối bê tông tetrapod, rọ đá, thậm chí còn dùng cả các loại cỏ (như cỏ vetiver) nhằm chống xói mòn và sạt lở do sóng;

- Đập mỏ hàn hoặc đê chắn sóng, chắn cát với mục đích chống xói lở

và bồi lấp cửa sông có lớp vật liệu phủ mái ngoài bằng đá đổ, khối bê tông dị hình hoặc các ống cát, túi cát (Geotube)

- Tường bê tông hoặc tường xây, và các loại đê chắn sóng, chắn cát bảo

vệ bờ

Các loại kết cấu kè lát mái thường dùng:

Gia cố mái bằng đá hộc lát khan

Gia cố bằng đá hộc lát khan là kết cấu gia cố mái nghiêng được sử dụng rộng rãi nhất Các viên đá hộc phổ biến ở Việt Nam có đường kính tương đương 30÷35cm, nặng khoảng 40 ÷45kg Nếu đứng riêng rẽ, chỉ chịu được loại sóng có chiều cao dưới 1,0m Nhưng nếu lát khan đúng kỹ thuật, đặt viên đá theo chiều đứng và cài các viên khác vào sao cho không thể nhấc

1 viên ra mà không động đến các viên xung quanh, thì có thể tăng khả năng chống sóng lên 1,5 lần Đá lát khan lại có các khe rỗng tự nhiên, giảm được

áp lực đẩy nổi, độ nhám bề mặt lớn, giảm được chiều cao sóng leo Thi công

đá lát khan tương đối đơn giản, dễ dàng

Tuy nhiên nó có một số nhược điểm sau: Khi nền bị lún cục bộ hoặc dưới tác dụng của sóng dồn nén mối liên kết do chèn bị phá vỡ, các hòn đá tách rời nhau ra Vì trọng lượng bản thân quá nhỏ nên dễ bị sóng cuốn trôi Khe hở giữa các hòn đá khá lớn, vận tốc sóng làm cho dòng chảy trong các khe đá ép xuống nền thúc đẩy hiện tượng trôi đất nền tạo nhiều hang hốc lớn sụt nhanh chóng hư hỏng đê

Các khối Armorloc, Armorflex và Armorstone

Các khối Armorloc, Amorflex và Armorstone cũng có ô rỗng, liên kết ngàm với nhau trên mặt bằng

Hình 1.3:C ấu tạo và mặt bằng ghép khối Armorflex

mô lớn ở nước ta

Mỏ hàn chữ hình Γngắt quãng (island groyne)

Island Groyne là kết quả nghiên cứu mới nhất của các nhà khoa học Hà Lan và đã giành được giải thưởng Thiết kế cạnh tranh ở Hà Lan năm 2006 Kết cấu của mỏ hàn này dựa trên cơ sở mỏ hàn hình Γnhưng có hạ thấp cao

trình đỉnh thân mỏ hàn tại một đoạn ngay giữa mũi và thân mỏ hàn với cao trình đỉnh thấp hơn mực nước thấp thường xuyên Đây là khu vực dòng chảy tác động mạnh nhất nên việc hạ thấp cao trình đỉnh thân mỏ hàn tại đây có tác dụng hạ thấp chênh lệch mực nước trước và sau mỏ hàn, làm hạn chế những tác động tiêu cực của mỏ hàn cứng đến lòng dẫn và bờ sông

Giải pháp này đã được thử nghiệm trên sông Wall – Hà Lan với diện tích khoảng hạ thấp cao trình là 60m2, cao độ hạ thấp đỉnh mỏ hàn đảm bảo phần thân mỏ hàn bị ngập 300 ngày/năm Kết quả là hạ được chênh lệch mực nước mùa lũ giữa thượng và hạ lưu mỏ hàn 7cm Đồng thời do có khoảng hở tạo nên sự tương tác giữa dòng chảy qua mũi và cánh mỏ hàn với dòng chảy qua khoảng hở này nên làm giảm tác động của sóng do tàu (sông Wall là một tuyến đường thuỷ nội địa lớn của Hà Lan) gây xói lở phần bồi tích phia sau

mỏ hàn vào mùa nước thấp

Hình 1.8 : Sơ đồ tiếp cận giải quyết bài toán

K ết luận chương 1

Nội dung chương 1 đã tổng hợp được các nghiên cứu trên thế giới và trong nước và diễn biến khu vực cửa sông ven biển, cho thấy khoa học nghiên cứu về cửa sông ngày nay đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể với nhiều phương pháp nghiên cứu mới như: Phương pháp mô hình toán, Viễn thám, GIS

Đây là cơ sở chủ đạo cho các nghiên cứu về diễn biến khu vực sông của tác giả trong các chương tiếp theo

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI

KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1 Đặc điểm tự nhiên

2.1.1 Vị trí địa lý

Tỉnh Bến Tre có ví trí đia lý:

Điểm cực Nam nằm trên vĩ độ 9o48’ Bắc

Điểm cực Bắc nằm trên vĩ độ 10o20’ Bắc

Điểm cực Đông nằm trên kinh độ 106o48’ Đông

Điểm cực Tây nằm trên kinh độ 105o57’ Đông

Diện tích tự nhiên của tỉnh có 2.315,01 km2, phía bắc giáp tỉnh Tiền Giang, có ranh giới chung là sông Tiền, phía tây và nam giáp tỉnh Vĩnh Long

và tỉnh Trà Vinh, có ranh giới chung là sông Cổ Chiên, phía đông giáp biển Đông với chiều dài bờ biển 65 km Bốn con sông lớn: Tiền Giang, Ba Lai, Hàm Luông, Cổ Chiên bao bọc và chia BếnTre thành ba phần: cù lao An Hóa,

cù lao Bảo và cù lao Minh

2.1.2 Đặc điểm địa hình

Bến Tre là một tỉnh châu thổ nằm sát biển, có địa hình tương đối bằng phẳng, độ cao từ 1- 2 m Ở vùng đất giồng, cục bộ có nơi cao hơn địa hình chung quanh từ 3 - 5 m, rải rác có những giồng cát xen kẽ với ruộng vườn, không có rừng cây lớn, chỉ có một số rừng chồi và những dải rừng ngập mặn ven biển và ở các cửa sông Bốn bề đều có sông nước bao bọc

Bến Tre là một trong 12 tỉnh của đồng bằng sông Cửu Long, được hợp thành bởi 3 cù lao lớn: An Hóa, Bảo và Minh do phù sa của 4 nhánh sông Cửu Long (sông Tiền, sông Ba Lai, sông Hàm Luông và sông Cổ Chiên) bồi

tụ nên qua nhiều thế kỷ Hệ thống kênh rạch chằng chịt, ăn thông với nhau, nối liền với các sông lớn: Mỹ Tho, Ba Lai, Hàm Luông và Cổ Chiên

2.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng

Qua đợt điều tra lập Bản đồ đất (1977 - 1978) do Viện Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp và Viện Nông hóa Thổ nhưỡng (Bộ Nông nghiệp) thực hiện trên địa bàn từng huyện, đất đai tỉnh Bến Tre chia làm 6 nhóm và 11 loại Theo các báo cáo khảo sát nhằm bổ sung và chỉnh lý Bản đồ đất của tỉnh Bến Tre do Chương trình điều tra cơ bản tổng hợp dòng sông Cửu Long cấp Nhà nước ở giai đoạn II (1984 - 1985), toàn tỉnh chia làm 4 nhóm đất chính và 15 loại đất phụ

Các nhóm đất

Nhóm đất cát

Chủ yếu là loại đất giồng với diện tích 14.248 ha (chiếm 6,4% diện tích) Đây là loại đất hình thành bởi tác động của dòng sông và sóng biển trong suốt quá trình lấn biển của vùng cửa sông Càng xa biển, giồng càng thấp dần với đỉnh bị mài mòn (giồng Ba Tri, giồng Mỏ Cày, giồng thị xã Bến Tre )

Nhóm đất phù sa

Hầu hết đất phù sa ở Bến Tre hình thành từ trầm tích của các cồn sông

cổ và các lòng sông cổ Các tầng đất sâu trên 50 cm qua một thời gian canh tác dài, đã bắt đầu bị thoái hóa nghiêm trọng, biểu hiện bằng sự chai cứng trong các tầng đất Ở một số khu vực khác, có địa hình thấp trũng (bắc Mỏ Cày ven sông Cổ Chiên, ven sông Hàm Luông thuộc huyện Giồng Trôm) đất phù sa hình thành từ trầm tích lòng sông có lẫn nhiều xác hữu cơ từ tầng mặt xuống sâu trên 1 m.Đất phù sa ở Bến Tre có thành phần cơ giới chủ yếu là sét (50 ÷ 60%), trong đó nhiều nhất là khoáng sét Kaolinite (60 ÷ 65%) và Illite (15 ÷ 35%) Đất thường hơi chua ở tầng mặt, càng về phía biển tầng đất sâu càng có phản ứng trung tính hơn

Nhóm đất phèn

Hầu hết đất phèn ở Bến Tre đều thuộc loại phèn hoạt động Tuy nhiên, tầng phèn thường sâu trên 50 cm, do đó chưa phải là loại đất hạn chế hoàn toàn đối với sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là lúa

Đất phèn tiềm tàng là đất phèn chưa bị hóa chua, chỉ có tầng sinh phèn, chưa có tầng phèn (3.286 ha)

Đất phèn tiềm tàng trung bình mặn từng thời kỳ, tầng sinh phèn cạn từ

50 ÷ 100 cm (3.286 ha)

Đất phèn ở Bến Tre thường có 2 dạng chủ yếu: dạng có hữu cơ xen kẽ trong các tầng đất thường xuất hiện ở các khu vực thấp, trũng ven sông lớn hay kênh rạch chằng chịt, dạng có ít hữu cơ thường gặp ở các khu vực hơi cao nơi có nhiều giồng cát

Nhóm đất mặn

Chiếm diện tích lớn nhất so với các nhóm đất khác ở Bến Tre, nhóm đất mặn hình thành chủ yếu từ trầm tích hỗn hợp sông - biển trong quá trình lấn biển, do đó mang dấu ấn sâu sắc của tác động biển trong thành phần và tính chất của mỗi loại đất

Đất mặn ít, mặn từng thời kỳ: 37.630 ha

Đất mặn trung bình, mặn từng thời kỳ: 25.568 ha

Đất mặn nhiều, mặn từng thời kỳ: 14.297 ha

Đất mặn nhiều thường xuyên dưới rừng ngập mặn: 19.243 ha

Các loại đất mặn ít và trung bình thường xuyên phân bố ở địa hình trung bình từ 0,8 đến 1,2 m cách xa biển và sông lớn Loại đất này được canh tác khá lâu đời, mùa khô kiệt bị bỏ trống, chế độ bốc hơi rất mạnh, nên đất đã

bị kết vón ở độ sâu từ 80 ÷ 100 cm (Ba Tri, Thạnh Phú )

Loại đất mặn nhiều, mặn từng thời kỳ thường phân bố ở địa hình thấp hơn, khi triều cường nước tràn lên, khiến tầng đất mặt có độ mặn cao rất khó rửa nhanh vào đầu mùa mưa Ở tầng đất sâu 50 ÷ 80 cm thường có lớp cát xám xanh của bãi thủy triều, có chứa mica và nhiều mảnh vỡ vôi gốc biển

Loại đất mặn nhiều thường xuyên dưới rừng ngập mặn, phân bố thành dãy dọc ven biển Bến Tre, dưới các thảm rừng sú, vẹt, mắm mà ngày nay đã

bị tàn phá nhiều, bị ngập thường xuyên do triều, đất thường có độ mặn rất cao, lầy thụt, không thuận lợi cho các loại cây trồng nông nghiệp

2.1.4 Đặc điểm khí tượng, thủy văn

Bến Tre nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, nhưng lại nằm ngoài ảnh hưởng của gió mùa cực đới Đặc trưng nổi bật nhất của khí hậu vùng nghiên cứu là nhiệt độ bình quân cao đều quanh năm, trong năm không có nhiệt độ tháng nào trung bình dưới 20,0oC Hằng năm, mặt trời đi qua thiên đỉnh 2 lần (16/IV và 27/VII) Lượng bức xạ khá dồi dào, trung bình đạt tới 160kcal/cm2 Đặc biệt là có sự phân bố khá rõ rệt giữa hai mùa khô và mùa mưa Mùa khô bắt đầu từ tháng XI đến tháng IV năm sau và mùa mưa bắt đầu từ tháng V đến tháng XI Ngoài ra, vùng ven biển tỉnh Bến Tre còn chịu tác động mạnh của gió chướng Với vị trí nằm tiếp giáp với biển Đông, nhưng Bến Tre ít chịu ảnh hưởng của bão, vì nằm ngoài vĩ độ thấp (bão

thường xảy ra từ vĩ độ 15 bắc trở lên) Ngoài ra, nhờ có gió đất liền, nên biên

độ dao động ngày đêm giữa các khu vực bị giảm bớt

Mạng lưới quan trắc khí tượng trong vùng nghiên cứu gồm có trạm Ba Tri Ngoài ra có các trạm ở các vùng phụ cận như trạm Mỹ Tho thuộc tỉnh Tiền Giang và một số trạm địa phương

2.1.4.1 Lượng mưa và phân bố lượng mưa

Chế độ mưa được phân làm 2 mùa rõ rệt, mùa mưa và mùa khô, mùa mưa bắt đầu từ tháng V đến tháng XI, mùa khô bắt đầu từ tháng XII đến tháng IV năm sau

+ Lượng mưa trung bình năm: Lượng mưa trung bình năm (1996-2006) trong khu vực nghiên cứu từ các trạm đo thực tế trong vùng biến động vào khoảng 1500 -1600 mm (xem bảng 1.3 và hình 1.2) Lượng mưa trong mùa mưa rất lớn chiếm khoảng 95 -96% lượng mưa năm, trong đó lượng mưa tháng IX, X lại chiếm khoảng 40% lượng mưa của mùa mưa, các tháng còn lại V, VI, VII, VIII chiếm khoảng 50%-60% lượng mưa của mùa mưa Lượng mưa mùa khô rất nhỏ chiếm khoảng 4-5% lượng mưa năm Lượng mưa mùa khô chủ yếu tập trung vào những tháng chuyển tiếp (tháng IV, XII) còn lại trong các tháng I, II, III hầu như không có mưa gây nên tình trạng hạn hán, xâm nhập mặn ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất và đời sống nhân dân trong vùng nghiên cứu

(Nguồn: Hội đồng tài nguyên nước quốc gia)

Bảng 2.1 Lượng mưa (mm) bình quân các tháng trong năm 1996 -2006

B ến Trại 2,7 1,5 19,6 46,1 188,7 234,7 241,6 224,1 220,9 277,7 105,9 42,9 1606,4 Chợ Lách 1,7 7,9 11,7 65 151,7 168,8 207,5 189,0 235,4 304,7 168,6 44,5 1556,5

(Nguồn: TTDBKTTV tỉnh Bến Tre)

+ Lượng mưa lớn nhất

Lượng mưa lớn nhất thường xuất hiện vào các tháng IX, X và giảm dần trong các tháng VII, VIII, XI lượng mưa nhỏ nhất vào các tháng I, II, III hàng năm Trong năm thường xuất hiện hai đỉnh mưa Đỉnh thứ nhất (đỉnh chính) xuất hiện vào tháng X , đỉnh thứ 2 (đỉnh phụ) thường xuất hiện vào tháng VI

+ Diễn biến mưa ngày

Trung bình hàng năm trong vùng có từ 100-110 ngày mưa, trong đó chủ yếu tập trung vào mùa mưa từ 95-100 ngày chiếm 95% tổng số ngày mưa trong năm Mùa khô thường chỉ có từ 5-6 ngày mưa chiếm 5% Số ngày mưa trong các tháng chính mùa mưa tương đối đều nhau (tháng VI-X tương đối đều nhau, còn các tháng khác như tháng V, XI có số ngày mưa ít hơn) Các tháng mùa khô, nhất là giữa mùa khô không có ngày mưa nào (tháng II) Số ngày mưa tăng dần từ phía biển vào

+ Hạn trong mùa mưa

Vào các tháng mùa mưa (tháng V÷XI) có các đợt không mưa kéo dài nhiều ngày, nắng gay gắt Những đợt không mưa trong mùa mưa kéo dài từ 7-

10 ngày, những đợt không mưa kéo dài 15 ngày ít khi xảy ra nhưng đôi khi còn kéo dài cả tháng không mưa Hạn Bà Chằng thường xảy ra vào cuối tháng VII và đầu tháng VIII ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất nông nghiệp nhất và nuớc sinh hoạt của nhân dân trong vùng Hạn nhiều khi cũng xảy ra vào tháng

IX, X, XI nhưng không nghiêm trọng bằng

Do có hạn trong mùa mưa ảnh hưởng lớn sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt nên việc dự trữ nước ngọt những vùng xa sông, hiếm nước là rất cần thiết

2.1.4.2 Gió

Gió: Trong mùa Mưa (từ tháng V-XI) gió hình thành theo hướng Tây Nam, tốc độ trung bình 2,0-3,9m/s, tối đa 12,0-20,0m/s Trong mùa khô hướng gió thịnh hành là Bắc- Đông Bắc và Đông-Đông Nam trung bình 2,0-4,7m/s, tối đa 10,0-15,0m/s Tháng V là thời kỳ gió chuyển hướng Tây-Tây Nam với tần suất lặng gió khá cao (40%)

Tây-Bảng 2.2 Phân bố hướng gió theo các tháng ở vùng ven Biển

2.1.4.3 Bão, áp thấp nhiệt đới

Vùng nghiên cứu nằm ngoài khu vực chịu ảnh hưởng chính của bão và

áp thấp nhiệt đới, song đôi khi cũng bị ảnh hưởng bão và áp thấp nhiệt đới vào cuối mùa như: bão và áp thấp nhiệt đới tháng V, VI và tháng XI năm

2004 thiệt hại hàng trăm triệu đồng Đặc biệt cơn bão số 9 (tháng XII/2006)

đã tàn phá rất mạnh vùng ven biển Nam bộ, trong đó Bến Tre là một trong những tỉnh bị thiệt hại nặng nề nhất với hàng chục người chết, hàng nghìn ngôi nhà bị phá hủy, thiệt hại vật chất hàng trăm tỷ đồng

2.1.5 Đặc điểm sông ngòi

Nằm ở hạ lưu sông Mekong, giáp với biển Đông, nơi mà 4 trong 9 sôngchảy ra biển, Bến Tre có một mạng lưới sông ngòi chằng chịt với tổng chiều dài xấp xỉ 6.000 km, trong đó có sông Cổ Chiên 82 km, sông Hàm Luông 71 km, sông Ba Lai 59 km, sông Mỹ Tho 83 km

Các dòng sông này mang một lương phù sa lớn từ phía thượng nguồn, bồi tụ nên vùng Nam Bộ phì nhiêu, trong đó có đất Bến Tre Ngoài bốn con sông chính trên, Bến Tre còn có một mạng lưới sông, rạch, kênh đào chằng chịt nối liền nhau, tạo thành một mạng lưới giao thông và thủy lợi rất thuận tiện Trung bình đi dọc theo các sông chính, cứ cách khoảng 1 đến 2 km là có một con rạch hay kênh Bến Tre có hàng trăm sông, rạch và kênh, trong khi

đó có trên 60 con sông, rạch, kênh rộng từ 50 ÷ 100 m

2.1.6 Bùn cát

Với lưu lượng nước lớn, hàng năm hệ thống sông Cửu Long chuyển tải

ra biển một lượng bùn cát rất đáng kể qua 7 cửa, riêng đổ ra biển Bến Tre qua

5 cửa:Đại, Tiểu, Hàm Luông, Cung Hầu và Cổ Chiên chiếm tới 70% Những nghiên cứu chỉ ra rằng, hàng năm, lắng đọng mùn bã hữu cơ ở vùng đồng bằng sông Cửu Long mang xuống là 40.000 tấn/ha

Theo các báo cáo quốc gia ô nhiễm biển từ đất liền, hàng năm sông Cửu Long tải ra biển khoảng 160 triệu tấn bùn cát Thực tế có thể còn lớn hơn, vì ngoài lượng bùn cát di chuyển dưới dạng lơ lửng còn có thêm một lượng bùn cát đáng kể di chuyển dưới dạng lăn trượt theo đáy

Lượng cát bùn sông Tiền hàng năm đổ ra biển khoảng 286 tỷ mét khối nước Với lượng ngậm cát bình quân xấp xỉ 0,12 kg/m3 các sông thuộc Bến Tre được hưởng một lượng bùn cát khoảng 25 triệu tấn Lượng bùn cát này một phần bồi đắp cho đất đai, đồng ruộng, phần còn lại đổ ra cửa sông, lắng đọng tạo thành bãi bồi, mỗi năm lấn ra biển tới hàng chục mét

2.1.7 Đặc điểm hải văn

2.1.7.1 Chế độ sóng

Đối với vùng phía Đông bán đảo Cà Mau có mùa sóng hướng Đông Bắc (mùa khô) và mùa sóng hướng Tây Nam (mùa mưa) Mùa sóng hướng Đông Bắc có tần suất lớn vào tháng XI năm trước đến tháng I năm sau Mùa sóng hướng Tây-Nam có tần xuất cực đại vào tháng VIII

Hình 2.3 B ản đồ phân bố tốc độ gió trung bình (m/s)

Theo tài liệu đo đạc sóng của Viện Khoa Học Thủy lợi miền Nam tổng kết được sóng xuất hiện ở biển Đông Hướng sóng xuất hiện chủ yếu là hướng Đông Đông Nam (ESE), chiếm tỷ lệ 68,59 % và hướng Đông Nam (SE) chiếm tỷ lệ 31,41 %

2.1.7.2 Chế độ dòng chảy và thủy triều

Khu vực nghiên cứu chịu tác động mạnh của các quy luật thuỷ triều, chịu sự khống chế của trường gió mùa và dòng chảy sông Dòng chảy ở đây được hình thành bởi dòng triều và dòng gió (vùng xa bờ) và dòng chảy sông (vùng ven bờ) Tốc độ dòng chảy tổng hợp trung bình khá lớn nằm trong khoảng 30-50cm/s, vùng cửa sông lớn hơn nhiều có thể đạt tới trên 100cm/s

Thủy triều tại vùng nghiên cứu nằm trong chế độ bán nhật triều không đều Tốc độ trung bình khoảng 20 – 40cm/s Vùng này chịu ảnh hưởng rõ rệt theo chế độ thủy triều bán nhật triều không đều có biên độ triều khá lớn trên 2

m, đặc biệt có thể lên đến 4 ÷ 4,2 m Mỗi ngày có 2 lần triều lên và 2 lần triều xuống nhưng biên độ triều trong 2 lần khác nhau Trong mỗi chu kỳ ½ tháng,

thấy rõ sự chênh lệch đáng kể về biên độ kỳ nước cường Nước lớn thường xảy ra vào những ngày 2, 3, 18 và 19 âm lịch Nước kém xảy ra vào thời gian giữa 2 thời kỳ nước cường (ngày mùng 7, 8 hoặc 20, 21 âm lịch) Trong chu

kỳ năm, tác động triều ở biển Đông mạnh nhất vào tháng 12 tới tháng 1 rồi yếu đi trong các tháng 3, tháng 4 rồi mạnh lại vào tháng 5 đến tháng 7 và yếu

đi trong tháng 8 tới tháng 9 dương lịch

Các đặc trưng này xảy ra đều đặn suốt chiều dài dọc bờ biển, chỉ riêng đoạn gần đến mũi Cà Mau thì mới có sự biến động về tính chất và biên độ của thủy triều do chịu một phần ảnh hưởng triều biển Tây

* Sự truyền triều vào sông

Thủy triều biển Đông gia tăng biên độ khi tiến sát đến cửa sông và bắt đầu giảm dần khi truyền sâu vào đất liền Đặc biệt về mùa kiệt, ảnh hưởng của triều trong hệ thống sông rất lớn

Bảng 2.3 Biên độ triều trên sông Cửu Long vào thời kỳ mùa kiệt

(Nguồn: Đề tài nghiên cứu cơ chế hình thành, phát triển, đề xuất giải phápthủy lợi, phương thức khai thác bãi bồi ven biển Nam Bộ)

Nguyên nhân chính có sự triết giảm biên độ truyền triều là do ảnh hưởng của lực ma sát dòng chảy với địa hình tự nhiên của dòng sông, các chướng ngại vật trên đường đi và cả ảnh hưởng của áp lực gió trên bề mặt dòng sông

Như vậy, đi sâu vào khoảng 150 km biên độ triều giảm đi 50% và vào sâu khoảng 200 km biên độ triều chỉ còn khỏang 25% Tuy vậy, vào mùa kiệt