Khảo sát động lực trầm tích bề mặt tại khu vực rừng ngập mặn rạch Cồn Bửng, Thạnh Phú Tỉnh Bến Tre pdf

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 l

Khảo sát động lực trầm tích bề mặt tại khu vực 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 lở đường 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:

5.2 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN TẠI KHU VỰC 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

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 (b) Vị trí khu vực khảo sát (Ảnh chụp ngày 12/10/2008)

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]

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 bị ảnh 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

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 sẽ đem 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

• Cân để xác định khối lượng các hạt trên rây sau khi đã nung, từ đó xác định

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)

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% trừ đi 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

20giờ15ph 19giờ9ph 17giờ42ph 16giờ48ph 15giờ36ph

• Để tiết kiệm thời gian phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm, ta để các ống đo ở

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 ở độ 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 đây [4]:

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)

• 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

Bảng 5.2 là kết quả phân tích thành phần hạt theo phương pháp rây và phép

phân tích pipet Từ đó, 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]

Hình 5.7: Thành phần phần trăm kích thước hạt

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

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 thể đánh giá được động lực trầm tích bề mặt trong khoảng thời gian khảo sát Tracer stick có màu khác với màu đất xung quanh

nhằm giúp cho việc nhận diện mẫu tracer dễ dàng hơn khi khảo sát

5.4.2 Cách đặt mẫu tại vị trí khảo sát

Để dễ dàng nhận ra vị trí đặt mẫu tracer stick sau một khoảng thời gian đặt mẫu,

và lấy mẫu đúng vị trí, ta dùng hai cây tre hoặc ống mũ sơn đỏ một đầu (hoặc dán băng keo) để làm dấu nhận biết, đặt cách nhau một khoảng thường là 1m Tracer stick được đặt tại chính giữa hai cọc tre này, theo phương vuông góc bề mặt mặt đất ở độ sâu bằng chiều dài của tracer stick (10cm) và ngang bằng mặt đất (Hình 5.9 và Hình 5.10)

Hình 5.11 là vị trí các trạm đặt mẫu tracer stick trong đó từ ST1 đến ST3 được

bố trí sát con rạch, ST4 đến ST6 đặt dưới bãi lầy, ST7, ST8 ở bãi bồi nơi đây còn sót lại các rễ cây ngập mặn, và ST9 (cách khoảng 2m phía trong là cây ngập mặn), ST10 đến ST14 đặt ven bờ (cách ST hướng vào phía trong 3m còn sót lại các rễ cây và vài cây ngập mặn, vào khoảng 5m là rừng cây ngập mặn mới trồng) Các vị rí đặt tracer stick thường cách đường bờ khoảng từ 1m đến 2m

Hình 5.12 minh họa các vị trí đặt tracer stick tại hiện trường

5.4.3 Cách tính độ xói bồi của tracer stick

Khi đặt tracer stick xuống mặt đất, theo đường vuông góc mặt đất Sau khi đặt vào trong đất, tại vị trí đặt tracer stick có thể xảy ra hai quá trình hoặc là bồi tụ hoặc là xói mòn do động lực bề mặt tác động

Nếu tại vị trí khảo sát bị xói mòn, trầm tích bề mặt bị mất kéo theo lượng cát trong tracer stick trôi đi, thanh tracer stick sẽ bị ngắn lại Nếu tại vị trí khảo sát được bồi tụ bởi trầm tích nơi khác mang đến, lượng trầm tích này sẽ phủ lên bề mặt trên của lớp tracer stick

Hình 5.12: Vị trí đặt tracer stick ở một số trạm

(a) ST1 và ST2 (b) ST3 – ST6 (c) ST8

(d) ST9 (e) ST13 (f) ST14

(e) (f)

Tính toán bồi tụ và xói mòn bằng cách đo phần còn lại của tracer stick trong cột trầm tích Dựa trên dữ liệu này ta tính được sự cân bằng trầm tích hay trầm tích luân chuyển Giá trị khác nhau giữa độ dài ban đầu và độ dài còn lại của tracer stick chính là

độ xói mòn nhỏ nhất (E) trong một chu kì giữa phần rã ra và mẫu, ngược lại bề dày của lớp trầm tích trên đỉnh của tracer stick còn lại cho ta giá trị tích tụ trầm tích nhỏ nhất (h) Sự khác nhau giữa bồi tụ và xói mòn là sự cân bằng trầm tích (B), do vậy sự tăng thêm của quá trình bồi tụ và xói mòn chúng ta gọi là trầm tích luân chuyển (T) (Hình 5.13, Hình 5.14, Hình 5.15)

Hình 5.13: Tracer stick nằm trong đất Hai giá trị phải đo: độ dài tracer stick còn

Hình 5.14: Tracer stick sau khi lấy từ đất lên bằng ống lấy mẫu tại khu vực khảo sát

Hình 5.15: Xác định giá trị lắng đọng và xói mòn bằng tracer stick

Số liệu đo mức độ xói lở bề mặt bằng tracer stick được trình bày trong Bảng 5.3

Dấu “x” cho biết mẫu đặt bị mất

E/h: tỉ số giữa độ xói mòn và độ bồi tụ

- Từ 12/10/2008 đến 09/11/2008: kết quả thu được như trong Bảng 5.3 đã cho

ta thấy rõ được các yếu tố động lực tác động lên bề mặt tại các trạm khảo sát Quá trình

xói diễn ra nhiều hơn so với quá trình bồi tụ tại hầu hết các trạm thu thập được số liệu

Bảng 5.3: Mức độ xói lở bề mặt bằng tracer stick tại các trạm đo

từ 10/2008 đến 05/2009

Hình 5.16: Trầm tích cân bằng tại khu vực khảo sát từ 10/2008 đến 05/2009

đo đạc Chỉ trừ trạm ST9 thì quá trình bồi tụ khá nhanh và nhanh hơn quá trình xói lở

Lượng mưa vào thời gian này khá lớn (Hình 5.2) nên có thể xem mưa cũng là một trong những nguyên nhân gây xói lở bề mặt

Vào thời gian này cũng là thời điểm gió mùa Đông Bắc bắt đầu hình thành nên sóng phát triển mạnh đi vào rừng ngập mặn, tác động mạnh vào đường bờ gây xói lở ở khu vực như ST5, ST6, ST7, ST8 Các mẫu trạm ST4, ST5, ST7 bị mất, được xem là

do tốc độ xói lở bề mặt khá lớn nên làm mất các mẫu Dọc theo con rạch, độ xói bồi tại ST2, ST3 và ST6 có thể do sự vận chuyển trầm tích từ các rạch đổ ra

Do đó, các quá trình bồi xói là do không những dòng trong rạch mà còn do dòng

chảy ven bờ và dòng triều gây nên

Điểm đáng lưu ý là hiện tượng bồi nhiều (+7) và xói ít (-2) tại trạm ST9 Tốc độ bồi cao này có thể phân tích là do vị trí này ở phía sau ST8 mà tại đây còn lại dấu vết của rừng cây ngập mặn cũ, nên cản hướng sóng tác động vào ST9 vì thế không gây xói

lở Ngoài ra dòng chảy ven bờ đã mang trầm tích từ nơi khác đến góp phần bồi tụ nên tốc độ lắng tụ trầm tích ở đây nhiều hơn

- Từ tháng 12/2008 đến tháng 01/2009, thời kỳ gió mùa Đông Bắc phát triển mạnh, tạo ra sóng rất lớn tác động vào khu vực khảo sát nên tốc độ xói lở vẫn diễn ra nhanh trên toàn vùng Các mẫu mất được cho là do xói lở nhanh tạo nên Song song đó vẫn có sự bồi tụ ở một số trạm như ST2, ST3, ST6, ST9, tuy lượng bồi tụ không lớn lắm Nguyên nhân có thể là do ảnh hưởng của dòng chảy trong kênh rạch, dòng chảy ven bờ và dòng triều đã vận chuyển trầm tích từ các sông và lắng tụ lại góp phần vào việc bồi tụ ở đây

Trong khoảng thời gian này, mưa đã giảm (Hình 5.2) nên yếu tố mưa không xét đến

Nhìn chung trong ba tháng gió mùa Đông Bắc, quá trình biến đổi địa hình ở khu vực xu hướng xói chiếm ưu thế Điểm đáng lưu ý là dọc theo con rạch, quá trình xói lở diễn ra khá mạnh làm con rạch càng rộng hơn (Hình 5.17)

Trong vòng một tuần từ nước lớn (11/01/2009) đến nước ròng (18/01/2009), dọc theo con rạch đều bị xói lở (-3 cm đến -5 cm) và không có sự bồi tụ (Hình 5.18)

- Tháng 3/2009 tốc độ xói lở vẫn còn xảy ra trên toàn khu vực khảo sát, nhưng