Nghiên cứu diễn biến hình thái khu vực cửa sông Thu Bồn và đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác động bất lợi phục vụ phát triển kinh tế xã hội

Mục tiêu của luận án - Nghiên cứu tương tác của các yếu tố thủy thạch động lực, làm sáng tỏ các nguyên nhân và lượng hóa mức độ ảnh hưởng gây diễn biến hình thái khu vực cửa sông Thu Bồ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP &PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

-* -

ĐẶNG ĐÌNH ĐOAN

NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI KHU VỰC CỬA SÔNG THU BỒN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG BẤT LỢI PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN

KINH TẾ XÃ HỘI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - NĂM 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

ĐẶNG ĐÌNH ĐOAN

NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI KHU VỰC CỬA SÔNG THU BỒN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG BẤT LỢI PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Đặng Đình Đoan, xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các nội dung và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào

TÁC GIẢ

Đặng Đình Đoan

LỜI CẢM ƠN

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tác giả xin gửi lời cảm ơn tới PGS TS

Vũ Minh Cát, ĐH Thủy Lợi; TS Phạm Quang Sơn,Viện Địa chất, đã hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thiện luận án

Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô giáo và đồng nghiệp ở trường Đại học Thủy lợi; Viện khoa học thủy lợi Việt Nam; Viện khoa học thủy lợi miền Trung và Tây Nguyên, Trường Cao đẳng Công nghệ Kinh tế và Thủy lợi miền Trung đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án

Tác giả cũng trân trọng cảm ơn các cơ quan: Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn tỉnh Quảng Nam và Thành phố Đà Nẵng; Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Trung Trung Bộ đã giúp đỡ tác giả trong quá trình thu thập tài liệu, các thông tin cần thiết liên quan đến vấn đề nghiên cứu

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp và người thân

đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án

TÁC GIẢ

Đặng Đình Đoan

MỤC LỤC

Trang phụ bìa trang

Lời cam đoan Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các hình vẽ Danh mục các bảng MỞ ĐẦU 1

1 Cơ sở khoa học của luận án 1

2 Mục tiêu của luận án 3

3 Nhiệm vụ và nội dung của luận án 3

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án 3

5 Cấu trúc của luận án 4

6 Những đóng góp mới của luận án 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN VÙNG CỬA SÔNG ẢNH HƯỞNG TRIỀU 6

1.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN VÙNG CỬA SÔNG 6

1.1.1 Khái niệm về vùng cửa sông 6

1.1.2 Phân vùng cửa sông 8

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỬA SÔNG TRÊN THẾ GIỚI 9

1.3 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ BIẾN ĐỔI CỬA SÔNG Ở VIỆT NAM 13

1.4 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU Ở VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN 20

1.4.1 Các dự án điều tra cơ bản 20

1.4.2 Các chương trình KHCN Nhà nước và các đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ có liên quan 21

1.4.3 Các dự án khu vực cửa sông 22

1.5 NHỮNG HẠN CHẾ RÚT RA VÀ HƯỚNG TIẾP CẬN CỦA LUẬN ÁN 23

1.6 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN ÁN 25

1.6.1 Phương pháp phân tích thống kê và tổng hợp 25

1.6.2 Phương pháp phân tích viễn thám, hệ thông tin địa lý (GIS) 26

1.6.3 Phương pháp mô hình toán 26

1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 27

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, HIỆN TRẠNG, NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN DIỄN BIẾN HÌNH THÁI VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN 29

2.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN LƯU VỰC NGHIÊN CỨU 29

2.1.1 Vị trí địa lý 29

2.1.2 Đặc điểm địa hình 30

2.1.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng 31

2.1.4 Mạng lưới sông Thu Bồn 32

2.1.5 Đặc điểm khí hậu 32

2.1.6 Chế độ thủy văn 34

2.1.7 Các yếu tố hải văn 38

2.2 HIỆN TRẠNG DIỄN BIẾN HÌNH THÁI CỬA SÔNG THU BỒN 43

2.2.1 Diễn biến hình thái khu vực phía trong sông 43

2.2.2 Biến đổi hình thái dải ven biển vùng cửa sông nghiên cứu 46

2.3 NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG 47

2.3.1 Nhân tố nội động lực 48

2.3.2 Nhân tố thủy động lực 51

2.3.3 Các nguyên nhân do con người 53

2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 57

CHƯƠNG 3 CỨU DIỄN BIẾN VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VIỄN THÁM, GIS VÀ MÔ HÌNH TOÁN 59

3.1 NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VIỄN THÁM, GIS 59

3.1.1 Cơ sở lý thuyết 59

3.1.2 Phương pháp thực hiện 61

3.1.3 Diễn biến khu vực cửa sông Thu Bồn qua phân tích thông tin viễn thám 61

3.2 NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH TOÁN 78

3.2.1 Lựa chọn mô hình 78

3.2.2 Mô phỏng diễn biến đáy sông và đáy biển trước cửa sông bằng MIKE21 79

3.2.3 Xây dựng tập kịch bản và mô phỏng 92

3.2.4 Mô phỏng sự thay đổi đường bờ biển bằng Litpack 99

3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 114

CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CÓ TÍNH ĐỊNH HƯỚNG PHÒNG TRÁNH, GIẢM NHẸ XÓI LỞ, BỒI TỤ VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN 117

4.1 NHÓM GIẢI PHÁP PHI CÔNG TRÌNH 117

4.2 NHÓM GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH 119

4.2.1 Giải pháp cho đoạn sông từ Giao Thủy tới Cửa Đại 119

4.2.2 Giải pháp cho cửa sông và bờ biển kề cận 2 bên cửa sông 126

4.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 135

PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 137

CÁC BÀI BÁO CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ CỦA NGHIÊN CỨU SINH 141

TÀI LIỆU THAM KHẢO 142

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

EC

GDP

Ủy ban Châu âu Tổng sản phẩm quốc nội

KC Chương trình quốc gia về khoa học công nghệ

Thiết kế kỹ thuật thi công

Ủy ban nhân dân

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1- 1: Sơ đồ tiếp cận 25

Hình 1- 2: Sơ đồ nghiên cứu phân tích tổng hợp 25

Hình 1-3: Sơ đồ nghiên cứu của phương pháp viễn thám 26

Hình 1-4: Sơ đồ nghiên cứu của phương pháp mô hình toán 27

Hình 2-1: Khu vực nghiên cứu sông Thu Bồn 29

Hình 2- 2: Hoa sóng chế độ ngoài khơi khu vực nghiên cứu 41

Hình 2- 3: Thống kê chiều dài xói lở (m)[66] 45

Hình 2- 4: Tốc độ xói lở (m/năm)[66] 45

Hình 2- 5: Xói lở do dòng xoáy tạo thành các hố xói ở Bãi Mộ thôn An Hà - Điện Phong với độ rộng 10-20m, sâu từ 3-5m(5/2009) 46

Hình 2- 6: Hố xói Ông Phật, trước lũ 1999 với diện tích 250m2, sâu 2-3m, đến nay là 4000 m2, sâu 7 –1 0 m tại thôn An Hà (5/2009) 46

Hình 2- 7: Xói lở trên đoạn bờ hữu dài 3km ở thôn An Hà, Thôn Thi Phương và Thôn Cẩm Phú - Điện Phong (5/2009) 46

Hình 2- 8 :Xói lở do dòng chảy dồn vào sông nhánh Vĩnh Điện (Điện An) trên đoạn bờ dài hơn 1km (5/2009) 46

Hình 2- 9: Sạt lở bờ biển khu vực bờ phải Cửa Đại do sóng xiên góc với đường bờ (Golden Sand Resort Hội An tháng 10/2010) 47

Hình 2- 10: Xói ở bờ biển Duy Hải ( bờ phải Cửa Đại sau lũ 9/2009) 47

Hình 2-11: Các đứt gãy điển hình có vai trò hình thành các sông chính 48

Hình 2- 12: Đốt rừng làm nương ở Quế Sơn; khai thác khoảng sản ở Phước Sơn và xây dựng Thủy điện Sông Bung 2[66] 54

Hình 2- 13: Nuôi trồng thủy sản trên sông và canh tác trên bãi bồi khu vực hạ lưu sông Thu Bồn [66] 55

Hình 3- 1: Sơ đồ tóm tắt qui trình xử lý thông tin ảnh và bản đồ [40] 61

Hình 3- 2: Biến động lòng dẫn sông Thu Bồn giai đoạn 1973 đến 2013 63

Hình 3- 3: Ảnh vệ tinh đoạn từ Giao Thủy đến cầu đường sắt 64

Hình 3- 4: Sơ đồ biến đổi dòng sông đoạn từ Giao Thủy đến cầu đường sắt 64

Hình 3- 5: Xu thế biến đổi dòng sông đoạn từ Giao Thủy đến cầu đường sắt 65

Hình 3- 6 : Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn Giao Thủy 66

Hình 3- 7: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn Duy Châu (Duy xuyên) 66

Hình 3- 8: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn Phú Đông, Điện Quang 67

Hình 3- 9: Xu hướng diễn biến đường bờ tại Kỳ Long 67

Hình 3- 10: Ảnh viễn thám khu vực từ cầu đường sắt đến cầu Câu Lâu 68

Hình 3- 11: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn thôn Nhị Dinh1 69

Hình 3- 12: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn thôn Nhị Dinh 69

Hình 3- 13: Diễn biến đoạn bờ gần cửa sông từ năm 1973 đến 2013 70

Hình 3- 14: Diễn biến dòng chủ lưu đoạn sông gần cửa Đại năm 1973 đến 2013 72

Hình 3-15: Diễn biến dòng chủ lưu đoạn sông nằm kề cửa Đại năm 1973 đến 2013 72

Hình 3- 16: Diễn biến đoạn bờ cửa Đại năm 1973 đến 2013 73

Hình 3- 17: Diễn biến đường bờ tại đoạn phía Bắc cửa Đại, năm 1973 đến 2013 74

Hình 3- 18: Diễn biến đoạn cửa Đại năm 1999 đến 2013 qua ảnh vệ tinh 75

Hình 3-19: Diễn biến bờ biển đoạn bờ phía Nam cửa Đại từ năm 1973 đến 2013 76

Hình 3- 20: Số hóa địa hình lưới tính miền lớn 84

Hình 3- 21: Địa hình lưới tính nhỏ 85

Hình 3-22: Địa hình chi tiết khu vực cửa Đại 85

Hình 3- 23: Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm Sơn Trà 86

Hình 3- 24: Tương quan mực nước thực đo và tính toán tại Sơn Trà 87

Hình 3- 25: Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm cửa Đại 87

Hình 3- 26: Tương quan mực nước thực đo và mô phỏng tại cửa Đại 88

Hình 3- 27: Kết quả so sánh chiều cao sóng tính toán và thực đo 88

Hình 3- 28: Kết quả hiệu chỉnh lưu tốc tại cửa Đại 89

Hình 3- 29: Tương quan giữa lưu tốc thực đo và tính toán tại cửa Đại 89

Hình 3- 30: Địa hình cửa Đại đo tháng 9/2009 90

Hình 3- 31: Địa hình cửa Đại đo tháng 10/2009 90

Hình 3- 32: Các mặt cắt chiết xuất kết quả mô phỏng 91

Hình 3-33: Địa hình đáy thực đo và tính toán (MC1) 91

Hình 3-34: Địa hình đáy thực đo và tính toán (MC2) 91

Hình 3- 35: Địa hình đáy thực đo và tính toán (MC3) 91

Hình 3- 36: Các mặt cắt tính toán biến đổi địa hình đáy 93

Hình 3- 37: Biến đổi địa hình đáy MC1 94

Hình 3- 38: Biến đổi địa hình đáy MC2 94

Hình 3- 39: Biến đổi địa hình đáy MC4 95

Hình 3- 40: Biến đổi địa hình đáy MC3 95

Hình 3- 41: Biến đổi địa hình đáy MC5 95

Hình 3- 43: Biến đổi địa hình đáy MC2 96

Hình 3- 44: Biến đổi địa hình đáy MC3 96

Hình 3- 45: Biến đổi địa hình đáy MC4 96

Hình 3- 46: Biến đổi địa hình đáy MC5 96

Hình 3- 47: Vận tốc dòng chảy tổng cộng các kịch bản C1, C2 tại điểm 1 98

Hình 3- 48: Địa hình đáy – Kịch bản C1 98

Hình 3- 49: Địa hình đáy – Kịch bản C2 98

Hình 3- 50: Mô hình hóa đường bờ khu vực nghiên cứu 100

Hình 3- 51: Mô hình hóa mặt cắt ngang đại diện khu vực nghiên cứu 100

Hình 3- 52: Hiệu chỉnh & kiểm định mô hình litline 102

Hình 3- 53: Đường bờ biển sau 10 năm 103

Hình 3- 54: Đường bờ biển sau 20 năm 104

Hình 3- 55: Đường bờ biển sau 10 năm, có thêm 2 đập hướng dòng tại cửa 105

Hình 3- 56: Đường bờ biển sau 20 năm 106

Hình 3- 57: Các mặt cắt điển hình chiết xuất trên miền tính toán Litprof 108

Hình 3-58: Diễn biến cao độ đáy MC2 ứng với các kịch bản E1, E2 111

Hình 3-59: Diễn biến cao độ đáy MC3 ứng với các kịch bản E1, E2 111

Hình 3- 60: Diễn biến MC1 theo kịch bản có kè 113

Hình 3- 61: Diễn biến MC2 theo kịch bản có kè 113

Hình 3- 62: Diễn biến MC3 theo kịch bản có kè 114

Hình 3- 63: Diễn biến MC4 theo kịch bản có kè 114

Hình 4- 1: Kè kết hợp các loại vải địa kỹ thuật và bằng thực vật[66] 122

Hình 4- 2a: Bố trí cây ở nơi không ngập nước thường xuyên[66] 122

Hình 4-2b: Bố trí cây [66] 122

Hình 4- 3: Sơ đồ kết cấu kè lát mái [66] 123

Hình 4- 4a: Mỏ hàn nghiêng với dòng chảy [66] 125

Hình 4- 4b: Mỏ hàn vuông góc dòng chảy [66] 125

Hình 4- 5: Phân đoạn diễn biến đường bờ biển[5] 129

Hình 4-6: Mặt cắt điển hình kiểu kè mái nghiêng 134

Hình 4-7: Giải pháp tổng thể bảo vệ bờ khu vực nghiên cứu 135

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2- 1: Dòng chảy sông Các đặc trưng Thu Bồn 34

Bảng 2- 2: Lưu lượng dòng chảy năm ứng với các tần suất 35

Bảng 2- 3: Lưu lượng lũ thiết kế ứng với các tần suất qui định như sau 35

Bảng 2- 4: Giá trị Vmax đặc trưng trạm Cửa Đại 36

Bảng 2- 5: Lưu lượng tại mặt cắt Cửa Đại 36

Bảng 2- 6: Các đặc trung dòng chảy bùn cát tại Nông Sơn 37

Bảng 2- 7: Thống kê các đặc trưng mực nước và độ lớn triều tại Hội An (cm) 38

Bảng 2- 8: Tham số sóng do các cơn bão ngoài khơi vùng bờ Hội An gây ra [5] 39

Bảng 2- 9: Bảng thống kê sóng chế độ ngoài khơi khu vực nghiên cứu 40

Bảng 2- 10:Hằng số điều hòa dòng triều vùng trong sông, tháng IX/2009 41

Bảng 2- 11: Hằng số điều hòa dòng triều vùng ven bờ phía Bắc, tháng IX/2009 42

Bảng 2- 12 :Hằng số điều hòa dòng triều vùng ven bờ phía Nam, tháng IX/2009 42

Bảng 2-13: Kết quả quan trắc dòng chảy ven bờ biển Cửa Đại (3/10/2010) 42

Bảng 2- 14: Vị trí xói lở trên khu vực cửa sông Thu Bồn [66] 44

Bảng 2- 15: Tổng hợp các nguyên nhân gây xói lở tại các vị trí trong sông 56

Bảng 3- 1: Dòng vệ tinh Landsat (NASA) được đưa vào quan sát Trái Đất 60

Bảng 3- 2: Tọa độ các mặt cắt chiết xuất để so sánh kết quả 90

Bảng 3- 3: Tọa độ các mặt cắt tính toán 93

Bảng 3- 4: Diễn biến đường bờ mô phỏng theo modul Litlines 107

Bảng 3- 5: Diễn biến đường bờ tự nhiên (không kè bảo vệ bờ) 109

Bảng 4- 1: Các giải pháp áp dụng cho các vị trí xói lở trên sông 125

Bảng 4- 2: Cân bằng bùn cát trung bình năm (m3/năm) bờ biển cửa sông Thu Bồn 130

MỞ ĐẦU

1 Cơ sở khoa học của luận án

Việt Nam là một quốc gia biển với trên 3.260km đường bờ và khoảng 1.000.000km2 diện tích mặt nước biển với nguồn tài nguyên phong phú và vị trí địa chính trị thuận lợi Nghị quyết về chiến lược biển Việt Nam đến năm 2020 của Ban

chấp hành Trung ương Đảng khóa X năm 2007 đã chỉ rõ: “Phấn đấu đến năm 2020, Việt Nam sẽ trở thành quốc gia mạnh lên từ biển, giàu lên từ biển; đảm bảo vững chắc chủ quyền biên giới quốc gia trên biển, đóng góp khoảng 53% - 55% GDP và 55% - 60% kim ngạch xuất khẩu của cả nước”

Quảng Nam là tỉnh có tài nguyên biển phong phú và đa dạng, có tiềm năng lớn

để phát triển kinh tế biển Với chiều dài bờ biển trên 125km và ở bất cứ đâu cũng có thể trở thành bãi tắm lý tưởng bởi bờ biển thoải, cát trắng, nước trong, nhiệt độ nước biển từ 20 - 290C và ánh nắng chan hòa là những địa danh hấp dẫn, thuận lợi cho du lịch và nghỉ dưỡng Với thềm lục địa rộng lớn, điều kiện khí hậu thuận lợi tạo điều kiện thích hợp cho sự phát triển của các loài cá, tôm và các sinh vật biển và

là điều kiện thuận lợi cho nuôi trồng và khai thác thủy hải sản Đặc biệt, cụm đảo

Cù Lao Chàm với các hệ sinh thái biển nhiệt đới như rạn san hô, thảm cỏ biển, sinh vật đáy, có tính đa dạng sinh học cao và đã được công nhận là khu bảo tồn biển quốc gia sẽ là tiềm năng lớn cho phát triển kinh tế biển của địa phương

Quảng Nam có hệ thống sông ngòi gồm 2 sông lớn là Thu Bồn và Trường Giang với 2 cửa sông lớn là Cửa Đại (Hội An) và cửa An Hòa (Núi Thành) hàng năm mang ra biển một lượng phù sa bồi đắp cho vùng đồng bằng hẹp ven biển Bên cạnh đó là các thủy vực nước lợ, nước ngọt rộng lớn với trên 27.680ha, trong đó diện tích mặt nước lợ trên 5.000ha, nước ngọt trên 6.000ha và hàng chục nghìn ha mặt nước biển ven bờ, rất thuận lợi cho phát triển nuôi trồng thủy sản

Bên cạnh những thế mạnh tiềm năng thì biển cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro như bão, lũ, sạt lở và bồi tụ và đặc biệt với những biến đổi dị thường của thời tiết gây ra

sự tương phản ngày càng khốc liệt giữa mùa mưa và mùa khô Các hoạt động kinh

tế xã hội thiếu quản lý, qui hoạch làm rừng bị chặt phá nghiêm trọng dẫn tới độ che phủ chỉ còn trên 10%, bề mặt lưu vực bị cày xới do các mục đích mưu sinh, phát triển hệ thống cơ sở hạ tầng làm thay đổi chế độ dòng chảy v.v Kết quả là dòng sông bị cạn kiệt về mùa khô có thể đi lại ngay ở những đoạn khu vực đồng bằng, trong khi lũ lụt có xu hướng tăng lên cả về tần số và độ lớn làm chết người, nhiều

nhà cửa bị lũ cuốn trôi, nhiều cầu cống, đường xá bị hư hỏng, thiệt hại lên tới hàng chục nghìn tỷ đồng Vấn đề xói lở và bồi lấp lòng dẫn, vùng cửa sông các sông miền Trung nói chung và sông Thu Bồn nói riêng hết sức nghiêm trọng

Về mặt tự nhiên, cửa sông nối trực tiếp với biển là nơi chịu tác động tổng hợp của các yếu tố động lực sông cũng như các yếu tố động lực biển Dòng chảy vùng cửa sông thay đổi theo mùa Bùn cát vùng cửa sông hình thành do dòng nước mang ra từ lưu vực, dòng triều, dòng do gió mang từ biển vào v.v Mặt khác, vùng cửa sông đang diễn ra rất nhiều hoạt động kinh tế xã hội như sản xuất nông nghiệp, đánh bắt và nuôi trồng thủy sản, vận tải thủy, xây dựng các công trình cơ sở hạ tầng cho dân sinh,

du lịch, dịch vụ v.v…Tổ hợp các điều kiện tự nhiên và các hoạt động kinh tế xã hội của con người là nguyên nhân gây ra các diễn biến phức tạp tại vùng cửa sông

Về mặt tài nguyên nước, cửa sông Thu Bồn là nơi tải phần lớn lượng nước của lưu vực, nhưng về mặt kinh tế xã hội thì nó là điểm trung chuyển của con đường giao thông thủy nối liền vùng đồng bằng ven biển với vùng núi ở thượng nguồn của lưu vực Khu vực ngay phía trong cửa sông khá rộng thuận lợi cho việc xây dựng cảng giao thương giữa Quảng Nam với các tỉnh khác và quốc tế và phục vụ hàng trăm tàu thuyền lớn nhỏ đánh bắt hải sản, một trong những hoạt động kinh tế chính của tỉnh Thành phố Hội An nằm ngay cửa sông nên phát triển du lịch đường thủy

từ đây tới các đảo Cù Lao Chàm, thành phố Đà Nẵng và các cảng của các tỉnh lân cận cũng là một thế mạnh của Quảng Nam Nói tóm lại lợi ích mang lại của vùng cửa sông Thu Bồn đối với phát triển kinh tế và xã hội của Quảng nam là rất lớn Tuy nhiên trong những năm qua, vùng cửa sông và dải ven biển lân cận cửa sông có nhiều diễn biến phức tạp Đó là hiện tượng xói cửa sông, dải ven biển kề cận và khu vực 2 bờ sông phía trong; hiện tượng di động của các đảo phía trong cửa sông và hiện tượng dịch chuyển, bồi lấp cửa cản trở tàu thuyền ra vào, đặc biệt trong thời kỳ triều thấp Trong qui hoạch phát triển kinh tế xã hội của Quảng nam, một cảng tổng hợp phía trong cửa sông đã và đang được hình thành và nó trở thành điểm nối tới các khu công nghiệp, khu chế xuất, khu dân cư của Quảng nam cũng như các tỉnh khác để trao đổi hàng hóa từ nội địa ra ngoài bằng đường thủy

Do vậy việc đánh giá thực trạng bồi xói khu vực cửa sông, tìm ra nguyên nhân, qui luật diễn biến, các nhân tố và mức độ ảnh hưởng của chúng và đề xuất các giải pháp nhằm ổn định vùng cửa sông, kiểm soát và giảm thiểu ảnh hưởng xấu của tự nhiên và các hoạt động kinh tế xã hội của con người là nhiệm vụ vô cùng cấp bách

Xuất phát từ những lý do trên, tác giả đã chọn đề tài: “Nghiên cứu diễn biến hình thái khu vực cửa sông Thu Bồn và đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác động bất lợi phục vụ phát triển kinh tế xã hội” để nghiên cứu

2 Mục tiêu của luận án

- Nghiên cứu tương tác của các yếu tố thủy thạch động lực, làm sáng tỏ các nguyên nhân và lượng hóa mức độ ảnh hưởng gây diễn biến hình thái khu vực cửa sông Thu Bồn

- Đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu các tác động bất lợi đến quá trình diễn biến hình thái khu vực cửa sông phục vụ phát triển kinh tế xã hội của khu vực

3 Nhiệm vụ và nội dung của luận án

Luận án sẽ thực hiện các các nhiệm vụ và nội dung sau đây:

- Thu thập, khảo sát bổ sung, chỉnh lý các tư liệu, số liệu phục vụ các nội dung nghiên cứu

- Phân tích, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới diễn biến hình thái vùng cửa sông Thu Bồn

- Ứng dụng các phương pháp viễn thám, GIS và mô hình toán để xác định các quy luật diễn biến và phát triển vùng cửa sông Thu Bồn

- Đề xuất các giải pháp khoa học công nghệ có tính định hướng nhằm ổn định vùng cửa sông Thu Bồn phục vụ phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án

Đối tượng nghiên cứu của luận án là các quá trình diễn biến vùng cửa sông bao gồm các quá trình thủy động lực, vận chuyển bùn cát, quá trình xói lở, bồi tụ bờ sông, bờ biển, cửa sông, biến động địa hình đáy vùng ngay phía trong cửa sông và đáy biển ven bờ trước cửa sông

Phạm vi không gian nghiên cứu của luận án được giới hạn như sau:

- Phía trong sông: Từ Giao Thủy là điểm hợp lưu giữa sông Thu Bồn và sông Quảng Huế đến cửa sông

- Phía ngoài biển: Nằm trong giới hạn độ sâu đến 10m nước gồm cửa sông và đáy biển ven bờ Dọc theo bờ biển, vùng nghiên cứu được mở rộng 20km tính từ tim lòng dẫn cửa sông về phía Nam và phía Bắc cửa sông

Mặc dù giới hạn phạm vi nghiên cứu như vậy, nhưng khi phân tích đánh giá các yếu tố động lực chính ảnh hưởng tới cửa sông không thể không đề cập đến khu

vực lân cận Đó là các quá trình lòng dẫn đoạn cửa sông, hiện tượng xói lở - bồi tụ

bờ sông, bờ biển, diễn biến quá trình vận động của sóng biển từ ngoài khơi vào vùng bờ, trường dòng chảy và các yếu tố đặc trưng sông - biển khác

5 Cấu trúc của luận án

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận án được cấu trúc thành 4 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu diễn biến cửa sông vùng ảnh hưởng triều: Trong chương này đề cập đến những khái niệm cơ bản, tình hình nghiên cứu cửa sông trên thế giới, ở Việt Nam và vùng cửa sông Thu Bồn

Chương 2: Đặc điểm tự nhiên, hiện trạng, nguyên nhân và các nhân tố ảnh hưởng đến diễn biến hình thái vùng cửa sông Thu Bồn: Dựa vào các tài liệu lịch sử

về sóng, gió, dòng chảy sông, biển; tài liệu địa hình, bùn cát tiến hành phân tích và đánh giá mối tương quan giữa sự thay đổi hình thái với các yếu tố thủy động lực, bùn cát cũng như ảnh hưởng của các hoạt động kinh tế xã hội tới quá trình uốn khúc, xói lở, bồi tụ, hình thành các đảo, các đảo di động, quá trình di chuyển, bồi lấp cửa sông v.v

Chương 3: Nghiên cứu diễn biến vùng cửa sông Thu Bồn bằng phương pháp viễn thám, GIS và mô hình toán

Dựa vào các ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, bản đồ địa hình từ những năm bẩy

mươi của thập kỷ 20 đến nay, tiến hành nắn chỉnh lưới tọa độ, nắn chỉnh hình học, chiết xuất các thông tin lập bản đồ chuyên đề, tính toán và đánh giá diễn biến hình thái khu vực nghiên cứu theo không, thời gian

Ứng dụng mô hình toán để mô phỏng và lượng hóa sự biến đổi hình thái vùng cửa sông Thu Bồn ở những thời đoạn xác định Đồng thời, nó được sử dụng như là công cụ để dự báo xu thế phát triển cửa sông theo các kịch bản đề xuất

Chương 4: Đề xuất giải pháp có định hướng phòng tránh, giảm nhẹ xói lở, bồi

tụ vùng cửa sông, ven biển: Từ các kết quả nghiên cứu có được trong các chương 2

và 3; Căn cứ vào định hướng phát triển kinh tế xã hội của địa phương, từ đó đề xuất các giải pháp (nhóm giải pháp) cho việc ổn định cửa sông Thu Bồn phù hợp với phát triển kinh tế, bảo vệ môi trường

6 Những đóng góp mới của luận án

1) Luận án đã phân tích, đánh giá được các yếu tố tác động, làm sáng tỏ nguyên nhân cơ chế gây diễn biến hình thái vùng cửa sông Thu Bồn

2) Luận án xác lập được xu thế diễn biến đường bờ biển, cửa sông một cách định lượng và chi tiết cho từng tiểu vùng theo cả chiều dọc bờ và ngang bờ phục vụ xây dựng định hướng quy hoạch chỉnh trị

3) Bước đầu đề xuất được “hành lang thoát lũ” cho vùng phía trong cửa sông

làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp có tính định hướng phòng chống xói lở, bồi tụ, ổn định bờ sông và cửa sông, tăng khả năng thoát lũ và thông luồng ra vào cảng phía trong sông

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN VÙNG CỬA SÔNG ẢNH

HƯỞNG TRIỀU 1.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN VÙNG CỬA SÔNG

1.1.1 Khái niệm về vùng cửa sông

Theo các tác giả Nguyễn Văn Cư, Hoa Mạnh Hùng, Nguyễn Bá Quỳ [11],

[29], [36] thì thuật ngữ “cửa sông” được hiểu theo hai nghĩa:

Cửa sông là nơi sông đổ ra biển, ra hồ (hay kho nước) và cửa sông là đoạn cuối cùng của một con sông thông ra biển

Như vậy, cửa sông là vùng giao nhau giữa sông và biển, nó là một “tập mờ”

giữa trắng sông và đen biển, hoặc là một kiểu đèn vàng nằm giữa đèn đỏ và đèn xanh Cửa sông là nơi tranh chấp giữa nước mặn của biển và nước ngọt của sông trong lục địa, đó là sự thay đổi từ chế độ thủy văn sông sang chế độ thủy văn biển, chế độ nước ở cửa sông biến động kéo theo các đặc tính lý hóa, sinh học môi trường nước, dòng thủy thạch cũng biến động theo Do vậy, giới hạn cửa sông thường được xác định bởi các dấu hiệu đặc điểm như sau:

Giới hạn phía trong cửa sông: Là nơi hầu như không còn dao động của thủy triều ∆H = 0, nghĩa là điểm kết thúc ảnh hưởng của biển vào trong sông

Giới hạn phía ngoài cửa sông: Ở ranh giới ngoài cửa sông là nơi dòng chảy lũ lịch sử của con sông đạt tới

Những đặc điểm cơ bản của cửa sông bao gồm:

- Chế độ thủy văn vùng cửa sông được hình thành dưới tác động tổng hợp của các quá trình sông - biển, hay nói cách khác sự phát triển của cửa sông phụ thuộc vào chế

độ thủy văn lưu vực sông (dòng chảy và dòng bùn cát từ thượng nguồn mang ra cửa sông) và chế độ hải văn biển (sóng gió ven bờ, dòng chảy, dao động mực nước…)

- Ảnh hưởng của sông được thể hiện qua chế độ dòng nước và bùn cát Dòng nước sông mang theo bùn cát từ thượng nguồn xuống vùng đồng bằng và cửa sông Quá trình bồi tụ hay xói lở thay đổi theo mùa trong năm Mùa lũ do lưu tốc dòng chảy lớn, nên mặc dù hàm lượng bùn cát do dòng nước mang theo lớn, nhưng hiện tượng xói lòng dẫn xảy ra ở phần cửa sông phía trên và bùn cát được lắng đọng ở vùng biển phía trước cửa sông

- Ảnh hưởng của biển được thể hiện qua sự dao động của mực nước (thủy triều và nước dâng do gió, bão) gây dồn ứ nước sông, tạo thành dòng chảy ngược vào sông trong mùa kiệt và kéo theo quá trình truyền mặn vào sâu trong sông Đặc trưng của vùng cửa sông còn là sự biến động rất lớn về độ mặn Mùa kiệt

lũ xâm nhập vào sông sâu hơn; khi triều lên độ mặn cũng cao hơn khi triều rút hay nói cách khác sự biến động của độ mặn phụ thuộc vào mùa trong năm, pha triều và hình dạng cửa sông, lòng sông

Vùng cửa sông là nơi tranh chấp mãnh liệt giữa đất liền và biển, thường xuyên xảy ra hai quá trình trái ngược nhau: Bồi tụ và xói lở Khối lượng bùn cát từ các hệ thống sông được đem ra biển rất lớn Dòng bùn cát này được các dòng chảy do sóng, dòng triều phân bố lại ở cửa sông và dọc ven bờ tạo nên các cồn cát ngầm, các bãi triều ở các cửa sông, cũng như việc mở rộng của đồng bằng châu thổ ra biển

Để nghiên cứu diễn biến vùng cửa sông, trước hết ta phân chia ra các khu vực đặc trưng và ranh giới của chúng

Hiện nay, việc phân định ranh giới vùng cửa sông còn nhiều ý kiến khác nhau, song đều thống nhất dựa trên 3 dấu hiệu cơ bản là: (i) điều kiện thủy văn, (ii) điều kiện thủy hóa và (iii) hình thái cửa sông Theo đánh giá của các nhà chuyên môn nghiên cứu về hóa học và sinh học thì vùng cửa sông có giới hạn trong sông ở nơi nước lợ có độ mặn từ 0,5‰ đến giới hạn ngoài khơi là nơi nước lợ biến đổi hoàn toàn thành nước biển có độ mặn từ 30÷32‰ Như vậy, vùng cửa sông bao gồm phần cuối của dòng sông và một phần biển nông ven bờ

Các chuyên gia thủy văn cho rằng ranh giới phía trong sông của vùng cửa sông là nơi lòng dẫn chính bắt đầu phân nhánh, hoặc là nơi không có ảnh hưởng của thủy triều và nước dâng trong mùa kiệt và ranh giới ngoài phía biển là nơi có chế độ thủy hóa biến tính mạnh nhất trong mùa lũ (thường lấy gradient độ mặn vùng nước pha trộn làm chỉ tiêu đặc trưng) [14], [73]

Dựa vào quan điểm phân vùng cửa sông của các tác giả trong và ngoài nước thì giới hạn phía trong sông sẽ đến điểm không còn dao động của thủy triều (∆H = 0), hay là điểm kết thúc ảnh hưởng của biển vào trong sông Dựa vào quan điểm trên, đã xác định giới hạn phía trong sông của vùng cửa sông Thu Bồn tại Giao Thủy - điểm nhập lưu giữa sông Thu Bồn và sông Quảng Huế Giới hạn phía biển được mở rộng ra tới vùng nước có độ sâu 10m và khoảng 20 km về 2 phía cửa sông

Tuy nhiên, dù cách phân chia nào đi nữa thì ranh giới vùng cửa sông cũng là tương đối, bởi lẽ đường biên ảnh hưởng của thủy triều hay nước dâng và ranh giới vùng nước lợ còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố tự nhiên khác và cả các tác động của các hoạt động kinh tế xã hội

1.1.2 Phân vùng cửa sông

Theo I.V Xamoilov [79], vùng cửa sông được chia thành ba đoạn: Đoạn thuộc sông (phía trên), cửa sông và vùng biển ven bờ trước cửa sông Ba đoạn của vùng cửa sông là một hệ thống nhất, nó tồn tại không chỉ có các đặc trưng hình thái khác nhau, mà chế độ thủy động lực và điều kiện cảnh quan tự nhiên cũng khác nhau X.X.Baidin [77] lại phân vùng cửa sông gồm 3 đoạn chính:

- Đoạn trong cửa sông: Đoạn này được chia làm hai dạng một nhánh sông và

nhiều nhánh sông Loại một nhánh, đặc trưng nhất là chiều dài của vùng ảnh hưởng nước dâng, thủy triều, xâm nhập mặn và vùng xuất hiện dòng chảy ngược Loại nhiều nhánh, trong đó thường có 1 đến 2 nhánh chính và nhiều nhánh phụ hoặc các lòng dẫn bị thoái hóa, hình thành các hồ móng ngựa, đầm lầy cửa sông

- Đoạn cửa sông (vùng ngưỡng cửa sông): Là nơi tranh chấp mạnh mẽ giữa

quá trình động lực sông - biển Đặc điểm đặc trưng nhất của cửa sông là sự hình thành và phát triển các val cát, bãi bồi ngầm (bar), doi cát, đảo chắn … Đây là khu vực châu thổ phát triển mạnh nhất nên địa hình đáy và hình thái bờ luôn biến động

- Vùng biển nông trước cửa sông: Đoạn này còn được gọi là vùng thềm biển

nông trước cửa sông Theo thời gian phát triển của cửa sông, theo dấu hiệu hình thái đoạn cửa sông được phân thành hai dạng: dạng kín và dạng hở Dạng kín ứng với cửa sông đang phát triển ở giai đoạn đầu (giai đoạn lấp đầy vũng vịnh và hình thành đồng bằng delta) Dạng hở ứng với cửa sông phát triển có quá trình trao đổi tự do giữa nước sông và nước biển và chịu ảnh hưởng mạnh của các yếu tố động lực biển (như dòng chảy ven bờ, sóng gió, thủy triều, nước dâng…) Vùng biển nông trước cửa sông bao gồm các khu vực chịu ảnh hưởng của các loại dòng chảy khác nhau: Dòng lũ, dòng triều, dòng trôi, dòng sóng vỗ bờ và vùng nước bị pha trộn mạnh Ranh giới phân chia các khu vực biển nông cửa sông cũng là tương đối, do chúng biến động tùy thuộc vào chế độ lực và điều kiện địa hình vùng biển nông ven bờ Theo các phân chia và giới hạn của vùng cửa sông như đã trình bày ở trên cho thấy cửa sông có chế độ động lực đa nguồn gốc, rất phức tạp thể hiện mối tương tác các yếu tố từ khí quyển, thủy quyển, thạch quyển và sinh quyển Các quá trình động

lực vùng cửa sông là quá trình tương tác giữa các yếu tố động lực từ hai khối nước mặn và nước ngọt, giữa dòng chảy sông và biển, giữa các yếu tố động lực sông – biển tới các thành tạo địa hình (quá trình tích tụ - mài mòn, vận chuyển bùn cát trong sông, vận chuyển bồi tích ven bờ, tạo thành bãi, kéo dài và phá hủy dòng dẫn cửa sông…) Do đó, việc nghiên cứu động lực vùng cửa sông phải đặt trên cơ sở nghiên cứu tổng hợp một cách hệ thống với nhiều chuyên môn, lĩnh vực khác nhau Theo quan điểm hệ thống, các yếu tố xác định cấu trúc động lực vùng cửa sông có liên quan hữu cơ với nhau, tương tác qua lại lẫn nhau trong một hệ thống thống nhất là vùng cửa sông Mối tương tác này thể hiện thông qua 3 nhóm yếu tố

cơ bản bao gồm nhóm các yếu tố nội động lực, nhóm các yếu tố thủy động lực tự nhiên và nhóm các yếu tố nhân sinh [14] Luận án đi sâu phân tích, đánh giá các ảnh hưởng của từng nhóm yếu tố tới vùng cửa sông

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỬA SÔNG TRÊN THẾ GIỚI

Các nghiên cứu vùng cửa sông ven biển nhằm tính toán diễn biến và phát triển hình thái chủ yếu tập trung vào nghiên cứu các quá trình thủy thạch động lực bao gồm sóng, triều, dòng chảy, xâm nhập mặn v.v và quá trình vận chuyển bùn cát gây diễn biến hình thái Các vấn đề trên đều được thực hiện dựa trên số liệu quan trắc ngoài hiện trường, các nghiên cứu trên mô hình vật lý, mô hình toán

Những nghiên cứu thuộc lĩnh vực khoa học động lực học dòng sông, chuyển động bùn cát và vấn đề chỉnh trị sông 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 đã được quan tâm từ thế kỷ XIX, nhưng phát triển mạnh từ những năm thập kỷ 30 đến thập kỷ 60 thế kỷ thứ XX ở các nước Âu Mỹ Các nghiên cứu điển hình là nhà khoa học Pháp Du Boys về chuyển động bùn cát, Barrede 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 đã có các công trình về 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

Vào những năm 60, các nhà khoa học ở Tây Âu đã có nhiều kết quả nghiên cứu về hình thái lòng dẫn như Meyer - Peter và Muller, Kennedly R.G…Các nhà khoa học của Mỹ như Einstein H.A., Ven te Chow, Ning chien… Đã có nhiều công

trình nghiên cứu về dòng chảy và chuyển động bùn cát, trên cơ sở đó đánh giá được diễn biến lòng dẫn Ngoài những nghiên cứu cơ bản về diễn biến, bồi lắng, xói lở lòng dẫn, thời kỳ này có những tiến bộ vượt bậc về phương pháp và kỹ thuật tính toán cũng như các thiết bị đo đạc

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, 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 diễn biến, xói lở và bồi lắng lòng dẫn, điển hình là các nghiên cứu của Simons, Anbecson, De Vries…Điển hình

là các nghiên cứu về xói ở hạ du công trình của Antunin hay tính toán xói phổ biến theo phương pháp trạng thái ổn định tới hạn làm cơ sở khoa học cho việc phát triển các mô hình tính toán hình thái và dự báo xói lở lòng dẫn của Lê Vi

Việc nghiên cứu ảnh hưởng của công trình xây dựng trên sông đến diễn biến lòng dẫn đã được các nhà khoa học như Tiền Ninh, Đậu Quốc Nhân, Lý Bảo Chấn (Trung Quốc), Hickin và Nauson, Vannon…(Mỹ) quan tâm Các nghiên cứu này xoay quanh vấn đề tính toán dự báo, đánh giá ổn định và đề xuất các giải pháp bảo

vệ bờ dựa trên cơ sở quan hệ dòng chảy và hình thái lòng sông dẫn tới sự thay đổi chiều rộng lòng sông, cao trình đáy sông, ổn định của mái dốc với các điều kiện địa chất khác nhau

Các nghiên cứu về ảnh hưởng của xây dựng cầu trên sông đến diễn biến lòng dẫn được phát triển cả về mặt lý thuyết cũng như các ứng dụng trực tiếp Nhiều nghiên cứu có tính ứng dụng cao phục vụ cho việc lập dự án xây dựng một hoặc nhiều cầu trên sông như nghiên cứu mức độ dâng nước thượng lưu cầu của Bradley (1970); Neil (1973), Karaki (1974) hay nghiên cứu xói phổ biến do dòng chảy bị thu hẹp của Laursen(1960,1963), Komura (1966) …

Các vấn đề về động lực vùng cửa sông ven biển đã được nghiên cứu từ rất sớm, điển hình là các công trình nghiên cứu của N.Ya Danilevxki (1869) [78], I.V Xamoilov (1952) [79], T Elliot (1977) [69], A Volker (1966) [75],… Những công trình này chủ yếu tập trung nghiên cứu các diễn biến về động lực vùng cửa sông, ven biển và mối sự liên hệ về động lực của các quá trình tương tác sông - biển, có xét đến tác động của con người

Các công trình tiêu biểu nghiên cứu về động lực vận chuyển bùn cát, bồi tụ, xói lở tại vùng cửa sông ven biển là của các tác giả Bijker E.W (1971) [68], Engelund F và E Hansen (1972) [71], Meyer-Peter E và R Muller (1948) [73], Van Rijn L C (1993) [74], Yang C T (1996) [76] …

Vào cuối thế kỷ XX đã có hàng loạt các công trình nghiên cứu, dự tính thủy triều vùng ven biển, cửa sông [10], [11], [12], [17], [67] và các công trình nghiên cứu quá trình truyền triều, xâm nhập mặn vào trong sông, tương tác giữa thủy triều - nước dâng - lũ [14], [68] Các nhà nghiên cứu đã từng bước tiếp cận quá trình thực của sự phát triển hình thái và xem xét vai trò của mỗi yếu tố trong các tổ hợp có chọn lọc giữa các yếu tố sông biển tạo ra mỗi kiểu cửa sông và kiểu diễn biến đặc trưng của nó Các nghiên cứu về biến hình lòng dẫn và biến dạng bãi chắn, bar cửa sông [13], [14], [15], [26], [40], [69] đã bước đầu làm sáng tỏ cơ chế hình thành và phát triển của các loại, dạng cửa sông

Những năm gần đây, rất nhiều Viện nghiên cứu, các nhà khoa học trên thế giới phát triển các mô hình số trị thủy thạch động lực mà bắt đầu là các mô hình một chiều như MIKE11, HEC-RAS để mô phỏng các quá trình mang tính bình quân hóa trên mặt cắt Khi nhu cầu tính toán phân bố theo không gian của các yếu tố thủy thạch động lực không chỉ theo chiều dòng chảy, mà còn cần trên cả độ sâu thì các

mô hình 2D, 3D cũng lần lượt ra đời chẳng hạn như mô hình DELFT3D (Hà Lan), MECCA (Mỹ), Đây có thể xem là một bước tiến dài của khoa học công nghệ trong việc mô phỏng và xây dựng bức tranh đầy đủ hơn về sự biến đổi thủy động lực, hình thái của lòng dẫn, bờ bãi sông biển cũng như dự báo sự biến đổi của nó ở các hạn vừa và dài

Khi các mô hình số trị thủy động đã được hiệu chỉnh và kiểm định có đủ độ tin cậy và mức độ ổn định cao thì nó sẽ là công cụ mạnh giúp chúng ta biết được sự thay đổi của các quá trình thủy thạch động lực theo các kịch bản khác nhau và giúp cho các nhà ra quyết định có những thông tin chính xác hơn trong việc quyết định giải quyết các vấn đề rất phức tạp và biến động lại chịu nhiều các yếu tố tác động như các cửa sông và dải ven biển

Có thể dẫn ra một số chương trình đã và đang được thực hiện trên các cửa sông như ở Mỹ có một chương trình nghiên cứu rất lớn về động lực các cửa sông, lạch triều và luồng lạch (CIRP) đã được tiến hành từ nhiều năm nay Ở Anh đã triển khai chương trình nghiên cứu tương tác sông - biển với mục đích đánh giá và dự báo biến động luồng lạch vào cảng cửa sông nối với biển Một số nước EU và Ucraina đã nghiên cứu để khơi thông luồng vào cửa sông Dunai Một số cảng nằm sâu trong vùng cửa sông ở các nước như Hà Lan, Nga, Nhật, các nhà khoa học đã

mô phỏng với các kịch bản khác nhau để đánh giá quá trình sa bồi luồng và đề xuất

các giải pháp duy tu, nạo vét hợp lý đảm bảo cho các loại tàu có trọng tải lớn ra vào theo kế hoạch định trước

Dựa trên kết quả mô phỏng của các mô hình động lực, vận chuyển bùn cát mà

26 trong số 58 cửa sông của Mỹ đã xây dựng được hệ thống kè hướng dòng, ngăn cát chống sa bồi luồng vào cửa sông và xói lở 2 bên bờ liền kề cửa sông hay ở Nhật Bản 72 trong số 139 cửa sông có luồng tàu được xây dựng đê chắn cát Ở cửa sông Dunai, người ta đã xây dựng 2 đê chắn cát song song ở 2 phía luồng, kéo dài bar chắn cửa đến độ sâu 6,5m, cắt các đoạn sông quá cong và nạo vét duy trì độ sâu luồng và chống bồi lấp luồng tàu vào cảng cửa sông

Jean - Francois Desprast et al., (2010) [72] đã sử dụng công cụ viễn thám và GIS để cảnh báo mối hiểm họa cho người dân sống ở vùng ven bờ biển do sóng thần, mực nước biển dâng và xói lở để giúp cho các nhà quản lý hoạch định kế hoạch sử dụng đất đai và phát triển khu dân cư ven bờ biển

Các công trình nghiên cứu về sa bồi luồng tàu, bồi tụ và xói lở bờ biển cửa sông được xuất bản trên nhiều Tạp chí Quốc tế nổi tiếng như: Tạp chí Kỹ thuật bờ

biển (Coastal Engieering journal); Tạp chí Nghiên cứu bờ biển (Journal of coastal reseach); hay Tạp chí Khoa học cửa sông, bờ biển và thềm lục địa (Journal of Estuarine, Coastal and Shelf Science),…

Tóm lại, những vấn đề và nội dung đã được nghiên cứu và đã có những thành

tựu đáng khích lệ trên thế giới về diễn biến hình thái cửa sông, ven biển bao gồm:

- Phân đoạn, phân loại cửa sông

- Sự hình thành và phát triển bar chắn cửa sông

- Nghiên cứu biến đổi lòng dẫn

- Bồi lắng luồng vùng cửa sông

- Vận chuyển bùn cát trong các đoạn cửa sông

- Quan hệ hình thái trong các đoạn cửa sông

- Xâm nhập mặn

- Ngập lụt vùng cửa sông và ven bờ biển

- Mô hình hóa các hiện tượng thủy thạch động lực và vận chuyển bùn cát (trường sóng, thủy triều, dòng chảy, bùn cát )

Mô hình toán là một công cụ có tính tiện ích rất lớn, chính vì vậy nó được rất nhiều quốc gia quan tâm phát triển và đã có nhiều mô hình có tính thương mại cao, được sử dụng khá phổ biến ở nhiều nước, cho các dự án quan trọng ở các quốc gia khác nhau Tuy nhiên, cũng phải nói rằng mô hình toán không phải là một công cụ

vạn năng vì tính đúng sai của nó phụ thuộc rất nhiều vào độ tin cậy của các điều kiện biên, các tập hàm vào mà chúng ta phải có trước khi áp dụng chúng

Chẳng hạn các mô hình thủy thạch động lực cần các số liệu mực nước, dòng chảy, sóng, bùn cát ở các biên cũng như các điểm trong hệ thống để hiệu chỉnh và kiểm định các thông số với độ chính xác cho phép khi mô phỏng Nhưng thực tế, các số liệu mà chúng ta có vừa ngắn, lại không đồng bộ, độ chính xác không cao thì khó có thể khẳng định mô hình sẽ cho kết quả có thể chấp nhận được

Việc ứng dụng các mô hình 2D hoặc 3D cũng còn gặp những trở ngại như khối lượng tính toán quá lớn, trong khi tốc độ tính toán của các máy tính thông thường hiện nay chưa đủ lớn dẫn tới thời gian mô phỏng quá dài Chẳng hạn việc

mô phỏng trường dòng chảy thực 3 chiều cho một năm cần thời gian chạy máy tới 6

- 7 tháng với các máy tính có dung lượng bộ nhớ và tốc độ tính toán thông dụng như hiện nay Điều này không đáp ứng các nhu cầu của thực tế, đặc biệt là bài toán

dự báo khi mà kết quả chạy ra đã lạc hậu về mặt thời gian

Mặt khác, về bản chất vật lý, mỗi yếu tố trong tập các thông số thủy động lực vừa mang tính địa đới phụ thuộc vào vùng địa lý, khí hậu, ví như ở Việt Nam hết mùa lũ lại sang mùa cạn, vừa chịu tác động của các yếu tố phi địa đới hay còn gọi là các yếu tố địa phương Chẳng hạn cũng là lũ, nhưng lũ năm nay khác lũ năm sau cả

về thời điểm xuất hiện, độ lớn và hình dạng … Do vậy, nếu chỉ sử dụng một công

cụ riêng rẽ sẽ rất khó có những kết luận chính xác và việc sử dụng đồng thời nhiều công cụ khác nhau, kiểm tra, so sánh dựa trên nguyên nhân và kết quả và được thực hiện với nhiều nghiên cứu khác nhau mới hy vọng phát hiện các qui luật và mới có các kết quả gần nhất với thực tế phản ánh đúng bản chất của hiện tượng

Tóm lại, mặc dù đã đạt được những tiến bộ vượt bậc trong nghiên cứu vùng cửa sông, nhưng các nhà khoa học cũng khẳng định rằng “Không có một lời giải chung cho mọi cửa sông mà tùy thuộc đặc thù của mỗi cửa sông mà có các lời giải riêng”, hay nói cách khác ngoài yếu tố địa đới thì các nét riêng của mỗi khu vực cũng cần được nghiên cứu để chỉ áp dụng riêng cho cửa sông đó

1.3 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ BIẾN ĐỔI CỬA SÔNG Ở VIỆT NAM

Lịch sử nghiên cứu vùng cửa sông ven biển nước ta gắn liền với lịch sử dựng nước và giữ nước, chinh phục dòng sông, quai đê lấn biển, khai khẩn đất đai miền Duyên hải, được bắt đầu từ triều đại phong kiến nhà Trần (Trần Thái Tông - 1248) Đến thời Lê (1708), đê biển đã được tu bổ và phát triển trên quy mô từng dải chạy

dọc ven biển từ cửa sông này sang cửa sông khác Đê thời Lê được người dân nâng

cấp dần và quy mô lớn hơn thời Trần, nhiều đoạn được bảo vệ bằng kè đá [20] Nhà

Nguyễn vẫn duy trì và phát triển các chính sách về đê điều, trị thủy mở rộng đất đai của các vương triều trước, nhưng có bổ sung và được nâng cao lên mọi mặt Vào đầu thế kỷ XIX, đáng chú ý nhất là công cuộc khai khẩn nổi tiếng do Nguyễn Công Trứ lãnh đạo (năm 1828-1830) ở vùng ven biển cửa sông Hồng và lập ra hai huyện mới là Tiền Hải (tỉnh Thái Bình) và huyện Kim Sơn (tỉnh Ninh Bình) Cho đến nay bài học công cuộc khai khẩn này vẫn còn nguyên giá trị khoa học và thực tiễn Những công trình đắp đê và củng cố các tuyến đê ngăn lũ, đê bao, xây cống ngăn mặn ở ven biển đồng bằng sông Hồng được tiến hành trong suốt các triều đại phong kiến trước đây và vẫn được tiếp tục cho đến ngày nay Những công trình đó rất có giá trị để nghiên cứu lịch sử diễn biến vùng cửa sông

Những năm 60 của thế kỷ XX, ở miền Bắc Việt Nam đã có một số các công trình phòng chống lũ lụt, chống bồi lắng cửa lấy nước phục vụ cấp nước tưới ruộng Các nghiên cứu ban đầu được tiến hành trong các phòng thí nghiệm như phòng thí nghiệm của Viện Khoa học Thủy lợi, của trường Đại học Xây dựng… Các nghiên cứu của các nhà khoa học trong nước về diễn biến lòng dẫn chủ yếu tập trung giải quyết các vấn đề thực tế, xây dựng cơ sở khoa học và phương pháp luận phù hợp với điều kiện Việt Nam dựa trên các phương pháp, công nghệ do các nhà khoa học trên thế giới đã phát triển

Các công trình nghiên cứu điển hình cho các sông miền Bắc phải kể đến các tác giả như Vũ Tất Uyên, Lưu Công Đào, Nguyễn Văn Cư, Lê Ngọc Bích, Hoàng Hữu Văn, Trịnh Việt An, Nguyễn Bá Quỳ, Đỗ Tất Túc, Phạm Thị Hương Lan … Trong khoảng 20 năm trở lại đây, các tác giả Lê Ngọc Bích, Lương Phương Hậu, Nguyễn Ân Niên, Nguyễn Sinh Huy, Hoàng Văn Huân, Lê Mạnh Hùng, Lê Xuân Thuyên…có nhiều đóng góp nghiên cứu về thủy động lực và diễn biến sông ngòi vùng đồng bằng sông Cửu Long

Các tác giả Ngô Đình Tuấn, Đỗ Tất Túc, Lương Phương Hậu, Nguyễn Văn Tuần, Trần Văn Túc … đã có nhiều nghiên cứu về diễn biến cửa sông, ven biển, biến hình lòng dẫn các sông miền Trung

Các công trình nghiên cứu dự báo xói lở bờ của tác giả Lê Ngọc Túy; nghiên cứu dự báo xói sâu phổ biến ở hạ du các công trình thủy điện Hòa Bình, Sơn La của

các tác giả Lưu Công Đào, Lê Ngọc Bích, Hoàng Hữu Văn, Vũ Tất Uyên là những công trình rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nhận thức rõ tầm quan trọng của vấn đề xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sông, sau ngày hòa bình lập lại, công tác nghiên cứu, chỉnh trị và khai thác vùng cửa sông ở nước ta được nhà nước hết sức coi trọng Có nhiều công trình thuộc chương trình biển, các đề tài độc lập cấp Nhà nước, đề tài cấp Bộ, đề tài của các địa phương và các ngành đã được thực hiện đã đề cập khá toàn diện đến các vấn đề như thoát lũ, xâm nhập mặn, giao thông thủy, quai đê lấn biển, phòng chống sạt lở bờ sông, bờ biển, bồi lấp cửa sông v.v… Có thể nêu một số công trình tiêu biểu đã được triển khai như sau:

- Nghiên cứu các phương pháp dự báo diễn biến bờ biển và xây dựng các luận

cứ khoa học cho các giải pháp phòng chống của tác giả Lương Phương Hậu [22]

- Nghiên cứu thuỷ động lực, trầm tích vịnh Bắc bộ, chương trình khảo sát hỗn hợp Việt - Trung (1959 - 1961)

- Khảo sát hỗn hợp Việt - Xô nhằm mở rộng cảng Hải Phòng (1960 - 1963)

- Nghiên cứu đặc trưng khí tượng- hải dương vùng ven biển từ cửa Thuận An đến Kiên Giang của Viện Hải dương học Scrips (Mỹ) và Hải quân Hoa Kỳ (1960-1974)

- Nghiên cứu chỉnh trị lòng dẫn sông Hồng từ Sơn Tây đến Ba Lạt giai đoạn (1980 - 1990) do viện Khoa học Thuỷ lợi thực hiện

- Nghiên cứu chỉnh trị luồng tàu biển khu vực sông Cấm - cửa Nam Triệu (1994 - 1999) do Viện Địa Lý, Viện HLKHVN thực hiện

- Điều tra nghiên cứu quá trình sạt lở bờ sông Tiền - sông Hậu và kiến nghị giải pháp phòng tránh do Viện Khoa học Thuỷ lợi miền Nam, phân Viện Địa lý tại

TP Hồ Chí Minh thực hiện trong các năm 1990 – 1998 [6], [25], [26], [27], [28]…

- Nghiên cứu nguyên nhân và giải pháp phòng chống sạt lở bờ biển Cát Hải, Hải Phòng do Viện Các khoa học về Trái đất thực hiện, 1982 - 1986 [13]

- Nghiên cứu động lực các vùng cửa sông Việt Nam, thuộc đề tài KT-02-01 [14] do Viện Địa Lý, Viện Hàn lâm khoa học Việt Nam thực hiện

- Đề tài KT-03-14 “Nghiên cứu phòng chống xói lở bờ biển Hải Hậu, Cảnh Dương, Gò Công” (1990 - 1995) do Viện Khoa học thực hiện [33]

- Một số đề tài thuộc chương trình nghiên cứu biển giai đoạn 1990 - 1995 và

1996 - 2000 cũng đề cập đến vấn đề điều tra nghiên cứu qui luật vận chuyển bùn cát ven bờ biển và cửa sông [6], [17], [18], [23], [24], [28] …

- Nghiên cứu động lực vùng cửa sông ven biển thuộc đề tài KC-09-05 2005) do Viện Địa lý, Viện Hàn lâm khoa học Việt Nam chủ trì

(2001 Những công trình có giá trị khoa học nghiên cứu dòng chảy và nước dâng trong bão và động lực các vùng cửa sông Việt Nam phải kể đến Nguyễn Văn Cư (1979, 1990) [14] Tác giả Nguyễn Ngọc Thụy (1985, 1995) [6], [17], [25], [49] có các công trình nghiên cứu về chế độ thủy triều biển đông và Việt Nam Các tác giả Nguyễn Bá Quỳ (1994) [37], Nguyễn Thị Thảo Hương (2000) [30], Nguyễn Bá Uân (2002) [64], Lê Đình Mầu (2006), Nghiêm Tiến Lam (2009) [31], Trần Thanh Tùng (2011) [59] có các nghiên cứu về thủy động lực cửa sông, diễn biến hình thái và quá trình đóng mở các cửa sông miền Trung…

Đề tài khoa học cấp nhà nước “Nghiên cứu dự báo xói lở, bồi lắng và các giải pháp phòng chống trên hệ thống sông ở ĐBSCL” thực hiện năm 2001-2004 do Viện

Khoa học Thủy lợi miền Nam thực hiện đã sử dụng mô hình họ MIKE, kết hợp với phương pháp viễn thám và GIS đã xác định được nguyên nhân, cơ chế xói lở và các nhân tố ảnh hưởng đến xói lở và xác định vị trí, quy mô, tốc độ xói lở bờ sông và xác định các vùng trọng điểm xói lở, bồi tụ cũng như các giải pháp phòng tránh

Đề tài nhà nước KC-08-29 “Nghiên cứu các giải pháp khoa học công nghệ để

ổn định lòng dẫn hạ du hệ thống sông Đồng Nai - Sài Gòn phục vụ phát triển kinh

tế xã hội vùng Đông Nam bộ” do Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam chủ trì thực

hiện trong 2 năm (2004-2005) đã xác định được tình trạng diễn biến các sông thuộc

hệ thống Đồng Nai – Sài gòn, xác định các trọng điểm xói lở và từ kết quả nghiên cứu khoa học đã xây dựng dự án qui hoạch chỉnh trị sông Đồng Nai, khu vực thành phố Biên Hòa và đã xây dựng được 1.500m kè bảo vệ bờ sông Đồng Nai khu vực trung tâm thành phố Biên Hòa Đề tài cũng kiến nghị 8 giải pháp ổn định lòng dẫn

hạ du sông Đồng Nai - Sài Gòn, đặc biệt kiến nghị ứng dụng công nghệ mới thi công kè bảo vệ bờ sông Mương Chuối, huyện Nhà Bè, TP Hồ Chí Minh; kè khu vực thành phố Biên Hòa trên sông Đồng Nai-Sài Gòn

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ 2005-2007 “Nghiên cứu diễn biến lòng dẫn và khả năng thoát lũ khi xây dựng cầu qua sông Hồng khu vực Hà Nội bằng mô hình MIKE21C” do PGS.TS.Nguyễn Ngọc Quỳnh làm chủ nhiệm đã đánh giá được

ảnh hưởng của cầu tới phân bố lưu lượng trên bãi sông và lòng chính; ảnh hưởng của cầu tới ổn định lòng dẫn và dự báo được diễn biến tổng thể lòng dẫn đoạn sông Hồng qua Hà Nội

Về nghiên cứu địa chất - địa mạo có các công trình điển hình của các tác giả

Lê Xuân Hồng (1996) [26], Lê Văn Ân (2004) [4], Trần Đức Thạnh (1993) [44] Các nghiên cứu về tai biến vùng cửa sông ven biển tiêu biểu là các công trình của Nguyễn Văn Cư (1987, 1998, 2010) [13], [16], [18], Ngô Đình Tuấn (1995, 1998) [57], [58], Nguyễn Thanh Ngà (1995) [33], Phạm Văn Giáp (1996) [21], Quản Ngọc An (1997) [1], Lê Phước Trinh (2000) [54], Phạm Huy Tiến (2001, 2005)[52], [53] Trần Đình Hợi (2001) [25], Lương Phương Hậu (2009) [23], Trần Đức Thạnh (1996, 2001) [44], [45], Bùi Hồng Long (2001) [32], Trịnh Việt An (2000, 2006) [3], [2], Trần Hữu Tuyên (2001, 2003) [61], [62], Nguyễn Thọ Sáo (2010) [39], Lê Đình Thành (2010) [42]…Các báo cáo khoa học của các đề tài trên đề cập đến hiện trạng bồi tụ, xói lở bờ biển, cửa sông, xác định nguyên nhân, quy luật, cơ chế bồi, xói và dự báo sự phát triển hình thái cửa sông cũng như bờ biển nước ta

Nghiên cứu về ô nhiễm vùng ven bờ có các tác giả Lê Phước Trình (1993), Nguyễn Tác An (1994), Phạm Văn Ninh (1995), Nguyễn Xuân Dục (1995), Lưu Văn Diệu (2000) … Các công trình của các tác giả đề cập tới nguy cơ ô nhiễm do

sự cố tràn dầu, do sông tải ra biển, biến động môi trường biển và xử lý ô nhiễm môi trường biển ven bờ

Nghiên cứu các hệ sinh thái rừng ngập mặn có các tác giả Phan Nguyên Hồng (1970, 1991); Nguyễn Hoàng Trí (1998)…Các nghiên cứu đề cập tới vai trò của rừng ngập mặn, phân bố thảm thực vật ở ven biển Việt Nam và vai trò của các giải pháp mềm tới việc bảo vệ các công trình cơ sở hạ tầng ven biển, các thành phố và các khu kinh tế xây dựng dọc theo dải ven biển

Việc ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp với phương pháp bản đồ và GIS trong nghiên cứu biến động vùng bờ biển và phát triển cửa sông đã được thực hiện vào những thập kỷ gần đây và đã có những đóng góp rất có ý nghĩa Tác giả Tô Quang Thịnh (1990) [46] đã chủ trì một đề tài trong chương trình KHCN 48B-07-02-01 lần đầu tiên sử dụng các ảnh viễn thám qua các thời điểm khác nhau và các công nghệ tiên tiến để xác lập vị trí đường bờ biển vào các năm 1930, 1965, 1985 Trong khuôn khổ đề tài KHCN.06.08, nhóm tác giả Lê Phước Trình [54] đã sử dụng các tư liệu viễn thám qua các thời điểm từ 1985-1995 và bản đồ địa hình năm 1965

để xây dựng bộ bản đồ hiện trạng và biến động đường bờ biển trong 30 năm 1995) tỷ lệ 1:100.000 gồm 33 mảnh từ Móng Cái đến Hà Tiên Từ bộ bản đồ này đã thành lập được bản đồ hiện trạng bồi tụ - xói lở cho cả dải ven biển, cửa sông Việt Nam tỷ lệ 1:2.000.000 và các bản đồ chi tiết cho các đoạn bờ xung yếu tỷ lệ lớn

(1965-1:25.000 và 1:50.000 Phạm Quang Sơn (2004) [40] đã sử dụng các loại ảnh viễn thám, các loại bản đồ địa hình và các tư liệu khác để phân tích quá trình phát triển

và biến động các cửa sông thuộc vùng ven biển đồng bằng sông Hồng trong chuỗi thời gian 90 năm (từ năm 1921 đến 2001) Ngoài ra còn một số công trình của các tác giả Nguyễn Văn Cư (2008, 2010) [7], [17], [18], Trịnh Việt An (2006) [2]… Đã

sử dụng phương pháp viễn thám và GIS trong nghiên cứu sa bồi luồng tàu, quá trình bồi tụ - xói lở bờ biển, bồi lấp và dịch chuyển lòng dẫn cửa sông ở các vùng cửa sông ven biển ở nước ta

Số lượng các nghiên cứu diễn biến cửa sông, ven biển có sử dụng mô hình toán khá nhiều và được bắt đầu từ khoảng giữa thập niên 80 của thế kỷ XX Tuy nhiên, sự hoàn thiện của mô hình cũng như mức độ chính xác của các mô phỏng tốt dần theo thời gian Ở giai đoạn đầu, do mô hình chưa hoàn chỉnh, thêm vào đó các

số liệu đầu vào rất ít, ngắn và không đồng bộ nên các kết quả còn hạn chế Đến những năm gần đây, các mô hình toán ngày càng hoàn thiện, máy tính tốc độ ngày một nhanh hơn, các số liệu hiệu chỉnh và kiểm định gồm tài liệu thực đo và từ các phòng thí nghiệm nhiều hơn, chính xác hơn, phân bố tốt hơn theo không thời gian

đã khẳng định mô hình số là một công cụ thực sự mạnh, hữu hiệu trong nghiên cứu diễn biến cửa sông, ven biển

Các nghiên cứu tiêu biểu theo hướng mô hình toán phải kể đến nhóm Bùi Hồng Long (Viện Hải dương học Nha Trang) nghiên cứu thủy động lực và bùn cát vùng Phan Rí, Hàm Tiến, Phước Thế (Bình Thuận); Nhóm của Lê Ngọc Bích, Lương Phương Hậu nghiên cứu vùng cảng Nhà Bè, Cần Giờ (TP Hồ Chí Minh),

Gò Công (Tiền Giang) nhằm cung cấp các thông số kỹ thuật phục vụ xây dựng các phương án thiết kế và thi công đê, kè chống xói lở Nhóm của Nguyễn Mạnh Hùng, Viện Cơ học ứng dụng các mô hình thủy thạch động lực mô phỏng bùn cát và biến đổi địa hình đáy vùng ven bờ, biến động đường bờ biển và cửa sông dưới tác động của sóng, mực nước, dòng chảy ngoài biển và bùn cát cung cấp từ trong sông cho các khu vực cửa Lạch Huyện, cửa Nam Triệu (Hải Phòng), vùng biển Hải Hậu (Nam Định), vùng bờ biển Cảnh Dương (Quảng Bình), Hồ Tàu, cửa Định An (Trà Vinh), Gành Hào (Bạc Liêu) Nhóm nghiên cứu của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội gồm Nguyễn Thọ Sáo, Đinh Văn Ưu…nghiên cứu các quá trình động lực học của lớp gần đáy, chính xác hóa các hệ số trong các công thức bán kinh nghiệm của các tác giả nước ngoài để tính vận chuyển bùn cát ven bờ biển nước ta Nhóm nghiên cứu của công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Cảng,

đường thủy (TEDI Port) mô phỏng chế độ sóng và dòng chảy khu vực Nam Đình

Vũ (Hải Phòng), diễn biến hình thái cửa Định An, lan truyền sóng phục vụ thiết kế

kè chắn cát cảng Dung Quất (Quảng Ngãi), kè Mũi Né (Bình Thuận), kè biển Vũng Tàu (Bà Rịa, Vũng Tàu), Nha Trang (Khánh Hòa)…Nguyễn Hữu Nhân cùng một số tác giả khác phát triển modul dự báo sóng VINAWAVE và ứng dụng phần mềm Hydro GIS mô phỏng lũ lụt và xâm nhập mặn vùng đồng bằng sông Cửu Long Trong những năm gần đây, đã có nhiều chương trình, đề tài, đề án cấp Nhà nước và dự án hợp tác Quốc tế tiến hành nghiên cứu các quá trình thủy thạch động lực và bồi tụ, xói lở ở vùng cửa sông, ven biển Trong 2 năm (1999-2001), nhà nước

đã cho triển khai 8 đề tài nghiên cứu sạt lở bờ sông, bờ biển, trong đó có 3 đề tài nghiên cứu về hiện tượng sạt lở bờ biển là KHCN-5A (miền Bắc) do Viện Tài nguyên và Môi trường biển chủ trì, KHCN-5B (miền Trung) do Viện Địa lý chủ trì,

KHCN-5C (miền Nam) do Viện Hải dương học Nha Trang chủ trì Đề tài “Nguyên nhân và giải pháp phòng chống sa bồi luồng tàu vùng cảng Hải Phòng” (1994-

1996) do Viện Địa lý chủ trì; các đề tài KT03.14, KHCN 06.08 (1996-2000), KC.09.05 (2001-2005) nghiên cứu, dự báo hiện tượng xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sông Việt Nam; Đề tài nghiên cứu các giải pháp KHCN chống sa bồi, ổn định lòng dẫn cửa Định An phục vụ giao thông thủy do Viện Khoa học Thủy lợi chủ trì thực

hiện (2003 - 2005) Các dự án hợp tác quốc tế “EC - Cửu Long Project” năm 1997 - 1998; Dự án “Sự tiến triển và quản lý bền vững các vùng bờ biển Việt Nam” thuộc

chương trình hợp tác nghiên cứu Việt Nam - Thủy Điển giai đoạn 2004 - 2007 và

2007 - 2011 nghiên cứu biến động bờ biển, cửa sông Việt Nam là một chương trình nghiên cứu về biến động bờ biển có quy mô lớn và dài hạn với sự tài trợ và tham gia của các nhà khoa học Thụy Điển Trong chương trình KC-08 giai đoạn 2006 -

2010 có đề tài KC-08-07 do Trường Đại học Thủy lợi chủ trì thực hiện đã ứng dụng

bộ mô hình MIKE-21, SEDTRA, STWAVE - WABED, DELFT-3D, GENESIS…

để mô phỏng trường sóng, dòng chảy và vận chuyển bùn cát, dự báo sa bồi luồng tàu, biến động đường bờ biển, cửa sông…Đề tài đã lý giải các nguyên nhân, cơ chế gây bồi lắng luồng tàu, bồi lấp và dịch chuyển lòng dẫn cửa sông các tỉnh ven biển miền Trung nước ta và đề xuất các giải pháp khắc phục, giảm thiểu và ổn định cửa sông trong vùng nghiên cứu

Các chương trình, đề tài, đề án nghiên cứu kể trên đã thu được nhiều kết quả

có giá trị về mặt khoa học và thực tiễn góp phần không nhỏ vào việc chỉnh trị cửa sông, bờ biển giảm nhẹ thiên tai xói lở, bồi tụ

Song do giới hạn về kinh phí cũng như thiết bị nghiên cứu của mỗi đề tài nên

sự gắn kết giữa các vùng còn hạn chế, nhiều vấn đề về qui luật diễn biến cửa sông,

bờ biển, cơ chế của quá trình bồi tụ, xói lở vẫn chưa được giải quyết thoả đáng Cho đến nay chúng ta chưa có được qui trình thống nhất trong khảo sát đo đạc dòng bồi tích và quá trình vận chuyển bùn cát vùng ven bờ biển, cửa sông Chưa có được qui trình công nghệ dự báo quá trình bồi tụ, xói lở các vùng biển, cửa sông Nhiều giải pháp công trình đưa ra còn mang tính cục bộ, địa phương, nên khi áp dụng có thể giảm thiểu được xói lở, bồi tụ ở khu vực này thì lại xảy ra tai biến ở các vùng lân cận Vấn đề liên kết các nghiên cứu của các ngành khác nhau theo cách tiếp cận nhân quả chưa được quan tâm, còn bị giới hạn trong các mục tiêu ngành Mối quan

hệ giữa các quá trình thủy động lực tại các cửa sông, ven biển với các hoạt động khai thác bề mặt lưu vực như chặt phá rừng, xây dựng hệ thống hồ thủy lợi, thủy điện, xây dựng hệ thống cơ sở hạ tầng chưa nghiên cứu chi tiết, thỏa đáng, đặc biệt

là chưa xét đến tác động của biến đổi khí hậu tới biến động các cửa sông, ven biển

1.4 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU Ở VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN

Cửa sông Thu Bồn là một trong số những cửa sông ở miền Trung đóng vai trò rất to lớn đến sự phát triển kinh tế của Quảng Nam - Đà Nẵng và các tỉnh miền Trung và xét về mặt khoa học thì cửa sông Thu Bồn là một kiểu cửa sông khá đặc biệt nên trong những năm gần đây, Nhà nước và các Bộ, ngành đã có những đầu tư đáng kể cho các dự án điều tra cơ bản, các đề tài nghiên cứu nhằm đánh giá tình trạng diễn biến, các nhân tố tác động để có những giải pháp hợp lý phục vụ cho ổn định cửa sông và dải bờ biển kề cận Các hoạt động được chia thành các nhóm sau:

1.4.1 Các dự án điều tra cơ bản

Các dự án điển hình được thực hiện trên khu vực cửa sông Thu Bồn và các vùng lân cận như sau:

- Dự báo hiện tượng xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sông và các giải pháp phòng

tránh, thuộc chương trình KC - 09 - 05 “Điều tra cơ bản và nghiên cứu ứng dụng công nghệ biển”, do Viện Địa lý thực hiện từ năm 2005

- Dự án điều tra hiện trạng cửa sông Thu Bồn và kiến nghị các giải pháp bảo

vệ (Dự án 47) do Viện Khoa học Thuỷ lợi thực hiện (2009-2010)

Mục tiêu của các dự án điều tra cơ bản là thu thập những số liệu đã có, phân tích, chỉnh lý, hệ thống hóa và trên cơ sở đó đề xuất khảo sát, đo đạc bổ sung các số liệu thủy thạch động lực cần thiết phục vụ cho các nghiên cứu nhằm phát hiện các

qui luật xói lở, bồi tụ, diễn biến hình thái của cửa Thu Bồn Trong vòng 10 năm gần đây đã có 2 đề tài thuộc chương trình KHCN Nhà nước nghiên cứu về cửa sông, ven biển trong đó có cửa Thu Bồn Những số liệu khảo sát bao gồm địa hình, mực nước, sóng, dòng chảy, bùn cát và chất lượng nước cửa sông Đây là những tài liệu rất quý phục vụ cho các nghiên cứu, đặc biệt nó là số liệu hiệu chỉnh, kiểm định khi

mô phỏng bằng các mô hình toán Tuy nhiên cũng nhận thấy rằng do mục tiêu của

dự án và tính chất đặc thù là phải huy động một nguồn nhân vật lực, tài lực rất lớn, trong điều kiện thiết bị khảo sát thiếu, không đồng bộ, nguồn nhân lực chưa thành thạo, qui trình chưa thống nhất dẫn tới các số liệu quan trắc không đồng nhất về tiêu chuẩn kỹ thuật, lại rất ngắn và chưa đại biểu, chưa phản ánh được sự biến động theo các chu kỳ đặc trưng như dao động theo chu kỳ triều, dao động mùa và chu kỳ năm Nhưng với chuỗi tài liệu thực đo là những tư liệu hết sức quí giá giúp cho hiệu chỉnh và kiểm định các mô hình toán trong các nghiên cứu và cho phép đánh giá sơ

bộ một số đặc trưng thủy thạch động lực vùng cửa sông, ven biển nghiên cứu

1.4.2 Các chương trình KHCN Nhà nước và các đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ có liên quan

Các nghiên cứu khoa học về khu vực cửa Thu Bồn là những tư liệu rất có giá trị khoa học và thực tiễn phục vụ cho xây dựng các kế hoạch phát triển kinh tế xã hội tại khu vực cửa sông này Các nghiên cứu điển hình được liệt kê dưới đây:

- Đặng Văn Bào, Nguyễn Vi Dân, 1996 thực hiện đề tài “Lịch sử phát triển địa hình dải đồng bằng Huế - Quảng Ngãi” và đã công bố kết quả nghiên cứu trong

Tạp chí Khoa học- Chuyên san Địa lý 1996 - Đại học Quốc gia Hà Nội

- Vũ Văn Phái, 1996 trình bày các kết quả nghiên cứu về địa mạo khu bờ biển hiện đại Trung bộ Việt Nam trong luận án PTS khoa học địa lý - địa chất tại Đại học Quốc gia Hà nội

- Phạm Quang Sơn và nhóm nghiên cứu, 1996 công bố kết quả “Đặc điểm động thái vùng cửa sông Thu Bồn và khu vực phố cổ Hội An” trong tuyển tập Địa

chất tài nguyên -Tập I, Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia

- Báo cáo đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu nguyên nhân và các biện pháp chống xói lở các sông miền Trung” 1999-2000 do Trường Đại học Thủy lợi thực hiện

- Báo cáo “Qui hoạch phát triển và bảo vệ tài nguyên nước lưu vực sông Vu Gia- Thu Bồn”, 1999 - 2001 do Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội

- Nghiên cứu các giải pháp thoát lũ, phòng tránh xói lở và bồi lấp cửa sông Vu Gia - Thu Bồn do PGS TS Vũ Minh Cát chủ trì thực hiện năm 2007

- Tác giả Vũ Tuấn Anh công bố kết quả “Nghiên cứu động lực hình thái vùng biển cửa sông Thu Bồn” trong luận án tiến sĩ địa lý năm 2009

Các nghiên cứu của Đặng Văn Bào, Vũ Văn Phái và Nguyễn Vi Dân dựa trên quan điểm địa chất, địa mạo; Vũ Tuấn Anh lại dựa trên các quá trình địa chất, thủy thạch động lực từ phía biển để lý giải sự hình thành và phát triển các cửa sông thuộc khu vực trung trung bộ, trong đó có cửa sông Thu Bồn Các nghiên cứu này mang tính vĩ mô, nhưng các quá trình thay đổi nhanh và tương tác với các yếu tố thủy động lực thì chưa được xem xét tới

Nghiên cứu của Phạm Quang Sơn sử dụng phương pháp viễn thám, GIS và các bản đồ trong một khoảng thời gian khá dài (từ 1965 đến 1996), để phân tích và ước tính sự biến động theo phương ngang vùng cửa sông Thu Bồn Hướng nghiên cứu này cho ta biết quá trình phát triển của cửa sông từ các tư liệu ảnh và nó là kết quả của các tương tác nội lực, thủy thạch động lực tự nhiên và tác động các hoạt động kinh tế xã hội do con người, tuy nhiên nó không trực tiếp phát hiện được các nguyên nhân của diễn biến hình thái, mà chỉ hỗ trợ cho các phương pháp khác trong việc phát hiện qui luật tiến triển của cửa sông, đường bờ biển

Các nghiên cứu của Trường Đại học Thủy lợi lại tập trung lý giải vai trò của các yếu tố thủy động lực từ phía lục địa như biến đổi của chế độ mưa, dòng chảy; khai thác bề mặt lưu vực như xây dựng các hồ chứa thủy lợi, thủy điện, khai thác rừng, bề mặt lưu vực làm thay đổi chế độ bùn cát ra tới cửa sông, mà chưa có các nghiên cứu từ phía ngoài biển

Nói tóm lại, tại khu vực cửa sông Thu Bồn trong những năm gần đây đã có một số nghiên cứu chuyên sâu, đó là cơ sở khoa học quan trọng, giúp định hướng cho nghiên cứu tổng hợp hơn, nhìn từ các khía cạnh khác nhau gây ra các biến động cho cửa Thu Bồn

1.4.3 Các dự án khu vực cửa sông

Do thực trạng xói bồi và các diễn biến bất lợi đã diễn ra ở cửa Thu Bồn và do nhu cầu phát triển kinh tế xã hội, nhiều dự án đã được thực hiện, điển hình là:

- Báo cáo nghiên cứu khả thi, TKKT-TC kè bảo vệ bờ An Lương - Viện Khoa học Thủy lợi năm 2005

- Báo cáo TKKT-TC kè bảo vệ bờ biển Tam Thanh - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam năm 2003

- Báo cáo Dự án đầu tư - Thiết kế cơ sở: Dự án nạo vét thoát lũ khẩn cấp sông Trường Giang

- Dự án nghiên cứu sạt lở bờ sông của hệ thống sông Vu Gia -Thu Bồn - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam năm 2012

Do nhu cầu phát triển kinh tế xã hội, ở vùng cửa sông Thu Bồn đã và đang có các dự án do địa phương đặt ra, chẳng hạn do 2 bờ sông phía trong cửa sông thuộc các huyện Duy Xuyên và thành phố Hội An bị xói lở gây mất đất, phá hủy các cơ sở

hạ tầng hiện hữu trên khu vực nên đã có các dự án chống xói lở bờ sông; hay do nhu cầu giao thông thủy trên sông Trường Giang - con sông ngang dài 70km nối từ phần cuối của sông Thu Bồn thuộc khu vực cửa sông sang phía Tam Kỳ (Cửa Hòa An)

mà địa phương đề xuất dự án nạo vét con sông này hoặc do tình trạng xói lở bờ biển ngay phía Bắc cửa sông thuộc thành phố Hội An và nhu cầu mở rộng thành phố nên các nghiên cứu bảo vệ cũng được đưa ra Tuy nhiên các dự án này chưa được đặt trong tổng thể trên cơ sở nghiên cứu, phát hiện qui luật diễn biến của vùng cửa sông, chính vì vậy, có dự án thì thành công, song cũng có dự án thất bại

1.5 NHỮNG HẠN CHẾ RÚT RA VÀ HƯỚNG TIẾP CẬN CỦA LUẬN ÁN

Như đã phân tích ở trên, trong khu vực cửa sông Thu Bồn đã có một số đề tài,

dự án nghiên cứu xói lở, bồi tụ và đã đạt được những kết quả nhất định Tuy nhiên, mỗi nghiên cứu cũng chỉ giải quyết được các mục tiêu đặt ra mà thôi, chẳng hạn có nghiên cứu chỉ quan tâm đến các quá trình từ phía biển, trong khi một số nghiên cứu khác lại chỉ tập trung vào các nguyên nhân từ phía lưu vực Do nhiều lý do khác nhau mà các nghiên cứu chưa xem xét được một cách tổng thể mọi khía cạnh dẫn tới sự biến động của cửa sông, bờ biển, do vậy thiếu cơ sở để đưa ra các giải pháp tổng thể giải quyết các vấn đề xói lở, bồi tụ cho vùng nghiên cứu

Vì vậy, luận án sử dụng cách tiếp cận tổng hợp với công cụ mô hình toán, viễn thám, GIS để nghiên cứu và mô phỏng mối tương tác giữa các yếu tố thủy thạch, động lực, bùn cát có xét tới tác động các hoạt động kinh tế xã hội gây nên diễn biến đường bờ Các kết quả nghiên này là cơ sở cho việc đề xuất phương án giảm thiểu những tác động bất lợi phục vụ cho phát triển dân sinh kinh tế và bảo vệ môi trường

Các kết quả điều tra cho thấy hiện tượng xói lở vùng cửa sông Thu Bồn là do

tổ hợp của các yếu tố tác động liên quan đến các quá trình nội sinh, các yếu tố tự nhiên và tác động của con người, chính vì vậy để nghiên cứu toàn diện về cửa sông Thu Bồn, ngoài việc nghiên cứu qui luật diễn biễn của các yếu tố động lực biển như thủy triều, dòng ven bờ, sóng… Cần phải xem xét đến các yếu tố tự nhiên từ trong sông có tác động lên vùng cửa sông, đó là:

- Dòng chảy sông Thu Bồn, đặc biệt là sự phân bố theo mùa lũ và cạn, các trận

lũ lớn trong năm có khả năng gây biến đổi địa hình vùng cửa sông, vai trò của dòng chảy trong sông mùa cạn

- Khả năng chuyển tải bùn cát từ thượng nguồn về vùng cửa sông, vấn đề này quyết định lượng bồi tụ vùng hạ lưu và cửa Thu Bồn, bùn cát trong sông phụ thuộc vào nhiều yếu tố mặt đệm lưu vực

- Quy luật vận chuyển bùn cát từ sông ra, vận chuyển bùn cát ven bờ, sự tương tác giữa dòng chảy, bùn cát giữa sông và biển

- Các yếu tố tự nhiên tác động đến vùng cửa sông Thu Bồn trong các mùa, trong đó các yếu tố như gió và hướng gió thịnh hành, sóng và thủy triều, ảnh hưởng của Cù Lao Chàm Những yếu tố này quyết định đến khả năng vận chuyển bùn cát dọc bờ vùng cửa sông Thu Bồn

- Các hoạt động phát triển kinh tế, xã hội có tác động trực tiếp tới vùng cửa sông như xây dựng cầu giao thông, kè bảo vệ bờ, nuôi trồng thủy sản, đánh bắt hải sản biển… hay các hoạt động trên lưu vực ảnh hưởng đến vùng cửa sông như xây dựng và vận hành các công trình hồ chứa nước thủy lợi, thủy điện lớn như thuỷ điện Đăk Min 4, AVương, Sông Bung 2, Sông Bung 4, sông Côn và thủy điện sông Tranh Sẽ được xem xét và đánh giá định lượng

Nghiên cứu nguyên nhân, qui luật diễn biến và đề xuất giải pháp giảm thiểu xói lở, bồi tụ phục vụ phát triển kinh tế vùng cửa sông Thu Bồn là một nhiệm vụ cấp thiết, nhưng rất khó khăn Trên cơ sở đánh giá những thành công và các hạn chế của các nghiên cứu đã thực hiện, luận án sẽ lựa chọn các công cụ thích hợp, chuẩn

bị các dữ liệu tốt nhất với mong muốn làm sáng tỏ quy luật hình thành, phát triển và biến động của cửa sông Thu Bồn, từ đó đề xuất các giải pháp định hướng ổn định cửa sông, bờ biển phục vụ phát triển kinh tế cho khu vực

1.6 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN ÁN

Sau khi nghiên cứu tổng quan biến đổi hình thái, đánh giá ưu, khuyết điểm và hướng phát triển, hướng tiếp cận

trong luận án vừa kế thừa các kết

quả của các nghiên cứu đã có,

vừa giải quyết những tồn tại đã

lý giải ở phần trên Diễn biến cửa

sông là sự tương tác của các quá

trình thủy thạch, động lực và

hoạt động kinh tế xã hội của con

người, nên luận án đã sử dụng

các phương pháp khác nhau

được thể hiện trong hình 1 - 1

1.6.1 Phương pháp phân tích thống kê và tổng hợp

Phân tích, xử lý các số liệu

lịch sử được đo đạc, quan trắc

trong nhiều năm, nhiều thời kỳ

nhằm hệ thống hóa các đặc trưng

cơ bản, xác lập các quy luật biến

động đường bờ, biến động địa

hình đáy, phân bố xói lở trên lưu

Hình 1- 1: Sơ đồ tiếp cận

Hình 1- 2: Sơ đồ nghiên cứu phân tích tổng hợp

1.6.2 Phương pháp phân tích viễn thám, hệ thông tin địa lý (GIS)

Bản chất của phương

pháp này là chồng ghép các

chuỗi dữ liệu ảnh vệ tinh, máy

bay hoặc tư liệu bản đồ của các

thời điểm khác nhau nhằm xác

định sự thay đổi vị trí của

đường bờ theo thời gian Hình

1- 3 là sơ đồ khối giải thích các

bước của phương pháp viễn

thám Phương pháp này cho

phép nghiên cứu sự biến động

của các vùng lãnh thổ rộng lớn

sau những thời khoảng dài

(năm hoặc nhiều năm)

Hệ thông tin địa lý (GIS) giúp cho việc lưu trữ, cập nhật và sử dụng có hiệu quả các dữ liệu đã có về diễn biến vùng cửa sông

1.6.3 Phương pháp mô hình toán

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin, sự ra đời của các máy tính tốc độ cao và các công cụ toán học hiện đại, phương pháp mô hình toán đã phát triển mạnh mẽ trong thời gian gần đây Mô hình toán với ưu điểm là tốc độ tính toán nhanh cho phép điều chỉnh và thay đổi các kịch bản khá linh hoạt có thể áp dụng cho nhiều vùng có điều kiện đầu vào khác nhau Phương pháp mô hình toán được sử dụng khá hiệu quả để nghiên cứu về cửa sông nơi chịu tác động tổ hợp của các quá trình sông - biển Tuy nhiên, độ chính xác của mô hình phụ thuộc vào chuỗi

số liệu đầu vào phục vụ cho hiệu chỉnh và kiểm định mô hình

Hiện nay trên thế giới đã phát triển và hoàn thiện nhiều bộ mô hình để mô phỏng các quá trình thủy động lực và hình thái vùng cửa sông, ven biển Các bộ mô hình như MIKE, LITPACK của Đan Mạch, TELEMAX của Pháp, UNIBEST, DELFT-3D, SOBEK của Hà Lan, GENESIS, STWAVE, SMS của Mỹ là những bộ

mô hình thương mại đã được ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam và đã chứng tỏ tính ưu việt của chúng

Hình 1-3: Sơ đồ nghiên cứu của phương pháp viễn thám

Vùng cửa sông chịu tác động đồng thời của các yếu tố tự nhiên và nhân tạo Các yếu tố tự nhiên bao gồm dòng chảy, thủy triều, sóng… và các yếu tố nhân tạo

là các hoạt động kinh tế như xây dựng cảng, đê kè, cầu, cống… chi phối chế độ thủy động lực ở vùng cửa sông Do vậy, mục tiêu và nhiệm vụ của luận án là mô phỏng được trường thủy thạch, động lực vùng cửa sông Thu Bồn dưới các tổ hợp tác động khác nhau

Phương pháp mô hình toán cho phép đánh giá được sự biến động của đường

bờ và đáy bằng mô hình thích hợp và trên cơ sở mô phỏng được một cách định lượng các thay đổi sẽ cho phép dự báo sự thay đổi trong tương lai Sơ đồ logic của phương pháp được trình bày trong hình 1-4

Hình 1-4: Sơ đồ nghiên cứu của phương pháp mô hình toán

1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Các công trình nghiên cứu vùng cửa sông trong và ngoài nước đã đạt được thành tựu nhất định Nhiều kết quả nghiên cứu được ứng dụng rộng rãi trong việc thiết kế các công trình thủy lợi, giao thông, các công trình quai đê lấn biển, khai thác tài nguyên thiên nhiên vùng cửa sông ven biển Ở Việt Nam, việc xác định nguyên nhân, quy luật và cơ chế bồi tụ - xói lở ở các vùng cửa sông ven biển mới dừng lại mở mức định tính, chưa đánh giá một cách định lượng các yếu tố tác động chính vì vậy nhiều giải pháp tình thế mang tính cục bộ, tạm thời Việc xây dựng công trình phòng chống bồi tụ - xói lở cho vùng này lại ảnh hưởng xấu cho vùng lân cận… Một hạn chế lớn nhất trong việc nghiên cứu cửa sông ven biển là số liệu quan

trắc, đo đạc các đặc trưng về dòng chảy, bùn cát, địa hình lòng dẫn vùng cửa sông còn rất ít, lại không đồng bộ, chưa phản ánh được qui luật diễn biến của chúng trong một chu kỳ gồm những biến đổi mang tính tất định như ảnh hưởng của gió mùa, thủy triều và những biến đổi ngẫu nhiên như bão, nước dâng v.v… Hoạt động kinh

tế xã hội làm thay đổi đáng kể hình thái vùng cửa sông, do vậy ngoài những qui luật chung, đối với cửa sông Thu Bồn cần xem xét những yếu tố đặc trưng chỉ tồn tại ở đây thì mới có thể tìm ra nguyên nhân đúng, trước khi đề xuất các giải pháp hữu hiệu nhằm ổn định cửa sông và dải ven biển kề cận

Trong nghiên cứu cửa sông ven biển ngoài những phương pháp nghiên cứu truyền thống được sử dụng ở Việt Nam trước đây, tác giả đã lựa chọn ứng dụng một

số phương pháp nghiên cứu hiện đại để xác định quy luật của các quá trình động lực vùng cửa sông và định lượng các nguyên nhân, cơ chế gây xói - bồi, biến động vùng cửa sông như: phương pháp viễn thám, bản đồ, hệ thông tin về hoạt động bồi tụ - xói lở và biến động vùng cửa sông Đặc biệt là ứng dụng phương pháp mô hình toán

để mô phỏng, tính toán định lượng các quá trình thủy động lực và vận chuyển bùn cát vùng cửa sông Thu Bồn

Diễn biến vùng cửa sông ven biển rất phức tạp thể hiện mối tương tác giữa các yếu tố thủy động lực giữa nước mặn và nước ngọt, giữa dòng chảy sông và dòng chảy biển, giữa lục địa và biển, là tổ hợp của nhiều yếu tố tác động từ các quyển: khí quyển, thủy quyển, thạch quyển, sinh quyển Vì vậy, nghiên cứu vùng cửa sông ven biển phải đặt trên cơ sở nghiên cứu tổng hợp các yếu tố tác động trong mối tương tác giữa chúng