nghiên cứu đánh giá tác động của tổ hợp công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị

nghiên cứu đánh giá tác động của tổ hợp công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị

TS Trần Ngọc Anh và CN Đặng Đình Khá cùng các cộng sự đã tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp đỡ tác giả trong quá trình thực hiện luận văn

Cuối cùng, tác giả xin chân thành cám ơn gia đình, đồng nghiệp, bạn

bè đã chia sẻ, giúp đỡ trong thời gian học tập và hoàn thành luận văn

Trong khuôn khổ luận văn không tránh khỏi những sai sót, tác giả mong nhận được các ý kiến đóng góp từ phía độc giả và các bạn đồng nghiệp

Hà Nội, ngày 9 tháng 01 năm 2011 Đào Văn Giang

MỤC LỤC

Trang Trang bìa

1.1 Một số đặc điểm về điều kiện tự nhiên 3

1.2 Điều kiện kinh tế xã hội 17

2.2 Tổng quan các mô hình tính toán thủy động lực 26

2.3 Cơ sở lý thuyết mô hình Mike 21/3 FM 35

Chương 3

ÁP DỤNG MÔ HÌNH MIKE 21 ĐỂ ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA

TỔ HỢP CÔNG TRÌNH LÊN TRƯỜNG THỦY ĐỘNG LỰC VÙNG

CỬA SÔNG VEN BIỂN CỬA TÙNG, TỈNH QUẢNG TRỊ

42

3.1 Cơ sở dữ liệu 42

3.2 Thiết lập miền tính và điều kiện biên 45

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Đặc trưng lưu vực của sông Bến Hải và sông Sa Lung 9

Bảng 1.2: Mưa bình quân năm 12 Bảng 1.3: Nhiệt độ bình quân tháng tại các trạm 12

Bảng 1.4 : Ðộ ẩm không khí tương đối trung bình (%) 13

Bảng 1.6: Số giờ nắng theo tháng trung bình năm 14

Bảng 1.7 : Các đơn vị cấp huyện, thị xã và diện tích, dân số 17

Bảng 3.1: Gió và sóng tại trạm Cồn Cỏ 42

Bảng 3.2: Thống kê số liệu thời gian và địa điểm đo sóng, dòng

chảy và mực mước tại khu vực nghiên cứu tháng 8 năm 2009 44

Bảng 3.3: Thống kê số liệu thời gian và địa điểm đo sóng, dòng

chảy và mực mước tại khu vực nghiên cứu tháng 4 năm 2010 45

Bảng 3.4: Kết quả bộ thông số của mô hình thủy lực MIKE21 50

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Vị trí khu vực nghiên cứu 3

Hình 1.2: Sơ đồ bố trí công trình khu vực nghiên cứu 4

Hình 1.3: Sơ đồ mạng lưới sông suối tỉnh Quảng Trị 10

Hình 1.4: Cầu Tùng Luật 22

Hình 3.1: Hoa sóng tại trạm Cửa Tùng và Cồn Cỏ 44

Hình 3.2: Bình đồ đáy biển khu vực khảo sát 45

Hình 3.5: Lưới phần tử hữu hạn dùng trong mô hình MIKE 21FM 48

Hình 3.6 So sánh vận tốc thực đo và tính toán tại K2 49

Hình 3.7 So sánh vận tốc thực đo và tính toán tại K1 49

Hình 3.8 So sánh mực nước thực đo và tính toán tại K2 50

Hình 3.9 So sánh mực nước thực đo và tính toán tại K1 50

Hình 3.10: Trường sóng Đông trong kịch bản 1 54

Hình 3.11: Trường dòng chảy trong sóng Đông theo kịch bản 1 54

Hình 3.12: Trường sóng Đông Bắc trong kịch bản 1 55

Hình 3.13: Trường dòng chảy trong sóng Đông Bắc theo kịch bản 1 55

Hình 3.14: Trường sóng Đông Nam trong kịch bản 1 56

Hình 3.15: Trường dòng chảy trong sóng Đông Nam theo kịch bản 1 56

Hình 3.16: Trường sóng Đông trong kịch bản 2 58

Hình 3.17: Trường dòng chảy trong sóng Đông theo kịch bản 2 59

Hình 3.18: Trường sóng Đông Bắc trong kịch bản 2 59

Hình 3.19: Trường dòng chảy trong sóng Đông Bắc theo kịch bản 2 60

Hình 3.20: Trường sóng Đông Nam trong kịch bản 2 60

Hình 3.21: Trường dòng chảy trong sóng Đông Nam theo kịch bản 2 61

Hình 3.22: Trường sóng Đông trong kịch bản 3 63 Hình 3.23: Trường dòng chảy trong sóng Đông theo kịch bản 3 64 Hình 3.24: Trường sóng Đông Bắc trong kịch bản 3 64 Hình 3.25: Trường dòng chảy trong Đông Bắc theo kịch bản 3 65 Hình 3.26: Trường sóng Đông nam trong kịch bản 3 65 Hình 3.27: Trường dòng chảy trong sóng Đông Nam theo kịch bản 3 66 Hình 3.28: Trường sóng Đông trong kịch bản 4 67 Hình 3.29: Trường dòng chảy trong sóng Đông theo kịch bản 4 68 Hình 3.30: Trường sóng Đông Bắc trong kịch bản 4 68 Hình 3.31: Trường dòng chảy trong Đông Bắc theo kịch bản 4 69 Hình 3.32: Trường sóng Đông nam trong kịch bản 4 69 Hình 3.33: Trường dòng chảy trong sóng Đông Nam theo kịch bản 4 70 Hình 3.34: Trường sóng Đông trong kịch bản 5 72 Hình 3.35: Trường dòng chảy trong sóng Đông theo kịch bản 5 72 Hình 3.36: Trường sóng Đông Bắc trong kịch bản 5 73 Hình 3.37: Trường dòng chảy trong Đông Bắc theo kịch bản 5 73 Hình 3.38: Trường sóng Đông nam trong kịch bản 5 74 Hình 3.39: Trường dòng chảy trong sóng Đông Nam theo kịch bản 5 74

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Dải ven biển cửa sông Trung Bộ kéo dài trên 1000 km, là nơi tập trung dân cư và nhiều khu kinh tế ven biển quan trọng khác Trong những năm gần đây, tình hình biến động hình thái dải ven biển tại khu vực trên đang diễn ra theo chiều hướng bất lợi như lũ lớn, cửa sông di động, bồi lắng và xói lở, gây

ra những thiệt hại nặng nề Đặc biệt vào mùa cạn, các cửa sông bị bồi lấp làm ách tắc giao thông thủy, ngăn cản tàu thuyền ra vào, gây ảnh hưởng không tốt tới các hoạt động đánh bắt hải sản Ngoài ra, sự bồi lấp cửa sông cản trở việc thoát lũ, làm gián đoạn các hoạt động kinh tế, thiệt hại mùa màng, nuôi trồng thủy sản, đánh bắt cá Tại những khu vực bị xói lở, dân cư phải di dời đến nơi

Từ trước đến nay chưa có nghiên cứu cụ thể và hoàn chỉnh về ảnh hưởng của các công trình lên trường thủy động lực trong khu vực nghiên cứu

Do đó, việc nghiên cứu đánh giá tác động của tổ hợp công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị là một vấn

đề cần được triển khai nghiên cứu để phần nào đóng góp cho công tác quy

hoạch và chỉnh trị vùng cửa sông và ven biển, giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai gây ra

2 Mục đích nghiên cứu

Áp dụng mô hình Mike 21 để đánh giá tác động của tổ hợp công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Trường thủy động lực khi có tổ hợp công trình

- Phạm vi nghiên cứu: Vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị

4 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng phương pháp điều tra, thu thập số liệu, khảo sát bổ sung các số liệu địa hình, thủy văn, dòng chảy, chế độ thủy triều,…; phương pháp phân tích thống kê; mô hình toán

5 Tên đề tài

“Đánh giá tác động của tổ hợp công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông

ven biển biển Cửa Tùng Quảng Trị”

6 Cấu trúc luận văn

Luận văn gồm 3 chương, phần mở đầu và phần kết luận - kiến nghị

Chương 1 - Tổng quan khu vực nghiên cứu

Chương 2 - Tổng quan các mô hình tính toán thủy động lực và cơ sở lý thuyết của mô hình Mike 21

Chương 3 - Áp dụng mô hình Mike 21 để đánh giá tác động của tổ hợp công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị

Để thực hiện đề tài này, tác giả đã thu thập và sử dụng các tài liệu thực

tế của lưu vực, kế thừa một số kết quả điều tra, tính toán của dự án “Điều tra, đánh giá xâm thực bãi tắm Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị”, tham khảo các kết quả nghiên cứu của các tác giả khác nhằm đưa ra những nhận định thích hợp cho vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng về vấn đề trường thủy động lực

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Một số đặc điểm về điều kiện tự nhiên

1.1.1 Vị trí địa lý

Quảng Trị là một tỉnh ở Bắc Trung Bộ nằm trong khoảng 1060

32'-107024' kinh độ đông, 16018'-17010' vĩ độ bắc, cách Hà Nội 582 km về phía Nam và cách thành phố Hồ Chí Minh 1121 km về phía Bắc

Phía bắc tỉnh Quảng Trị giáp Quảng Bình, phía nam giáp Thừa Thiên Huế, phía tây giáp tỉnh Savanakhet (Lào) và phía đông giáp biển Ðông

Vùng tính toán từ cầu Hiền Lương đến vùng ven biển Cửa Tùng Toạ độ nằm

Các công trình trong vùng tính toán: cầu Cửa Tùng, kè Cửa Tùng, cảng

cá Cửa Tùng

Cầu Tùng Luật

K2

K1 Cảng cá

Nét nổi bật của địa hình Quảng Trị là dốc nghiêng từ tây sang đông Ở phía tây là vùng núi cao rồi hạ xuống vùng đồi và núi thấp với tổng diện tích khoảng 81% diện tích toàn lãnh thổ, tiếp theo vùng đồi và núi thấp là vùng đồng bằng chiếm 11,5% diện tích và phía đông là vùng cồn cát ven biển

Địa hình của lưu vực sông Bến Hải có thể chia làm hai phần rõ rệt :

- Lưu vực sông Bến Hải bắt nguồn từ dãy Trường sơn đổ về sông Bến Hải Địa hình lưu vực khá phức tạp, sông trong lưu vực này có độ dốc lớn từ 150/00

đến 800/00, độ dốc sườn núi khoảng 3000/00

- Lưu vực vùng đồng bằng hạ lưu sông Bến Hải: Nhìn chung địa hình đồng bằng khá đơn giản, cao độ tương đối bằng phẳng và thay đổi từ +0,5 đến +3,5m, xen kẽ các đồng ruộng và các khu nuôi trồng thủy sản là các cụm dân

cư ở cao độ trên +3,0 đến +5,0m

1.1.3 Đặc điểm địa chất - thổ nhưỡng [6,13]

* Vùng đồng bằng ven biển: vùng đồng bằng của tỉnh Quảng Trị không rộng,

chủ yếu tập trung ở hạ lưu các sông Bến Hải, Thạch Hãn, Ô Lâu Có 14 loại đất ở vùng này nhưng chỉ có 5 loại đất phù sa là đất tốt song hàm lượng dinh dưỡng không giàu như các loại đất phù sa ở đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ Ðây là nơi tập trung dân cư và là nơi tập trung chủ yếu của các trung tâm kinh

tế của tỉnh, bao gồm các xã nằm phía Đông quốc lộ 1A kéo dài từ Vĩnh Linh đến Hải Lăng Vỏ phong hoá chủ yếu phát triển trên đất đá bazan (Vĩnh Linh) vùng trầm tích biển và phù sa sông, gồm các tiểu vùng:

- Tiểu vùng bazan Vĩnh Linh, vùng này thích hợp cho trồng cây hồ tiêu

- Tiểu vùng cồn cát, bãi cát phân bố dọc bờ biển, địa hình đụn cát có dạng lượn sóng, độ dốc nghiêng ra biển Các đụn cát có độ cao từ 1m đến vài chục mét Dạng trầm tích biển được hình thành từ kỷ QIV Cát trắng chiếm ưu thế, tầng dưới cùng bước đầu có tích tụ sắt, chuyển sang màu nâu hơi đỏ Lớp vỏ phong hoá khá dày, thành phần cơ giới trên 97% là cát Đất nghèo các nguyên

tố vi lượng

- Tiểu vùng đất nhiễm mặn cửa Tùng được tạo thành dưới tác động của thuỷ triều phân bố ở địa hình thấp, bậc thềm phù sa ven sông hoặc mực nước ngầm nông Diện tích đất này chiếm ít, có thể sử dụng để trồng lúa nhưng cần có các biện pháp thau chua rửa mặn

* Vùng gò đồi: Hầu hết có dạng địa hình đồi thấp, một số dạng thung lũng

sông thuộc địa phận huyện Vĩnh Linh, Gio Linh, Cam Lộ trên vỏ phong hoá Mazma Nhiều nơi hình thành đất trống, đồi trọc Thực vật chủ yếu là cây dạng lùm bụi, cây có gai Đất đai ở những nơi không có cây bị rửa trôi khá mạnh

- Tiểu vùng đất đỏ Bazan: thuộc khu vực Cồn Tiên, Dốc Miếu và Tân Lâm, Cùa Diện tích khoảng 10.200 ha Đất có tầng dày trên 1,2 m, có tới 6.300 ha Đây là hai khối bazan lớn nhất của tỉnh và có nhiều tiềm năng phát triển cây công nghiệp dài ngày như hồ tiêu, cà phê, cao su Khu Cồn Tiên - Dốc Miếu

là vùng cao su chủ lực của tỉnh

- Tiểu vùng đồi thấp sa phiến thạch giáp đồng bằng được hình thành trên đá

mẹ sa phiến thạch, tầng mỏng, bị bào mòn mạnh, thực vật nghèo nàn Vùng đất này phù hợp với trồng cây lâm nghiệp để tái tạo môi sinh môi trường

* Vùng đồi, núi dãy Trường Sơn: gồm núi cao chia cắt mạnh, thực vật nghèo

- Tiểu vùng đất bazan Khe Sanh, Hướng Phùng thuộc các xã Tân Hợp, Tân

Độ, Tân Liên, nông trường Khe Sanh, Hướng Phùng có dạng địa hình lượn sóng, chia cắt yếu, đất đai phù hợp cho phát triển trồng cây công nghiệp dài ngày

- Tiểu vùng đất sa phiến thạch thuộc địa phận Lao Bảo, Lìa: Địa hình ở đây thấp, trũng, đồi lượn sóng Đất phát triển trên phiến thạch sét biến chất Ở những khu đất nhiều phù sa thuận lợi phát triển các cây nông nghiệp, vùng cao hơn rất thuận lợi cho phát triển cây công nghiệp dài ngày như hồ tiêu, cà fê

* Thổ nhưỡng trong vùng nghiên cứu được chia thành 6 loại chính sau đây:

Đất vùng núi cao, gò đồi; Đất cát biển (ARd); Đất mặn trung bình; Đất phù sa được bồi(FLe); Đất phù sa không được bồi (FLd); Đất phù sa Gley (FLg)

1.1.4 Thảm thực vật [1, 6]

Trong thời gian chiến tranh, tỉnh Quảng Trị nằm trong vùng bị huỷ diệt khốc liệt, lớp phủ thực vật bị tàn phá Ngay khi đất nước thống nhất, kế hoạch khôi phục lớp phủ thực vật với ý nghĩa phục hồi các hệ sinh thái trở thành kế

hoạch hành động cụ thể và tích cực Đến 1990, nhiều diện tích rừng trồng và rừng tự nhiên tái sinh do khoanh nuôi bảo vệ đã xuất hiện Rừng trồng theo chương trình hỗ trợ của PAM (Chương trình An toàn lương thực Thế giới) dọc các quốc lộ hoặc tỉnh lộ phát triển nhanh và có hiệu quả môi trường rõ rệt Từ các Chương trình Quốc gia 327, 264 và kế hoạch trồng rừng, trồng cây nhân dân của cấp tỉnh, phát động và đầu tư, đã nâng cao tỷ lệ che phủ rừng khá nhanh Đồng thời với các kế hoạch trồng rừng, trong giai đoạn từ 1995 đến 2000, thực hiện hạn chế khai thác rừng tự nhiên, tăng cường khoanh nuôi phục hồi rừng tự nhiên, độ che phủ rừng đã tăng bình quân 1%/năm Đến năm

2003 độ che phủ của rừng đạt 36,5% Tỉnh Quảng Trị gần như vùng đất vành đai trắng trong thời gian chiến tranh, chỉ sau hơn 25 năm, rừng che phủ đất đai tự nhiên từ 7,4% lên hơn 35%là một thành quả sinh thái quan trọng

1.1.5 Đặc điểm khí tượng - thủy hải văn

Quảng Trị nằm trọn vẹn trong khu vực nhiệt đới gió mùa, là vùng chuyển tiếp giữa hai 2 miền khí hậu Miền khí hậu phía bắc có mùa đông lạnh và phía nam nóng ẩm quanh năm Tuy nhiên Quảng Trị có khí hậu còn mang nhiều dấu vết của miền Trung Bắc Bộ, khí hậu ở đây có những điểm khác biệt so với các vùng còn lại của miền khí hậu Đông Trường Sơn Hàng năm có 2 mùa rõ rệt : Mùa mưa (từ tháng IX đến tháng X) và mùa khô (từ tháng I đến tháng VIII)

1.1.5.1 Mạng lưới trạm đo đạc [13]

Các trạm đo đạc khí tượng:

* Trạm khí tượng Vĩnh Linh: Cách lưu vực nghiên cứu khoảng 15 km về

hướng Đông Bắc Trạm có số liệu đo mưa, nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơi, gió từ năm 1960 đến năm 1966 và từ năm 1971 đến năm 1976 (13 năm) Do bị chiến tranh nên chuỗi số liệu không được liên tục, chất lượng tài liệu đo không đáng tin cậy

* Trạm khí tượng Cửa Tùng: Cách lưu vực nghiên cứu khoảng 20 km về

hướng Đông - Đông Bắc Trạm có số liệu đo mưa, nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơi, gió từ năm 1927 đến năm 1943, chất lượng tài liệu đo không đáng tin cậy

* Trạm khí tượng Đông Hà: Cách trung tâm lưu vực nghiên cứu khoảng 30

Km về hướng Đông Nam Trạm có số liệu đo lượng mưa và các yếu tố khí hậu khí tượng khác từ năm 1977 đến nay, chất lượng tài liệu đo đáng tin cậy

* Trạm khí tượng Quảng Trị: Cách trung tâm của lưu vực nghiên cứu khoảng

43 km về hướng Đông Nam Trạm có số liệu đo: Mưa và các yếu tố khí tượng

từ năm 1960 đến 1971, đo mực nước sông và lượng mưa từ năm 1977 đến nay

Các trạm đo đạc thủy văn:

* Trạm thủy văn Bến Thiêng: Trạm nằm trên sông Sa Lung, trạm có số liệu đo

mực nước, lưu lượng từ năm 1961 đến năm 1966, chuỗi số liệu đo ngắn

* Trạm đo mực nước Sa Lung: Nằm về phía hạ lưu trạm Bến Thiêng khoảng

15 km, đây là trạm đo nhằm phục vụ lập dự án công trình ngăn mặn Sa Lung

* Trạm thủy văn Gia Vòng: Trạm nằm trên sông Bến Hải, thuộc lưu vực

nghiên cứu Trạm có số liệu đo mưa, mực nước, lưu lượng từ năm 1977 đến nay, chất lượng tài liệu đo đáng tin cậy

* Trạm thủy văn Cửa Việt: Nằm bên bờ sông Cửa Việt, cách trung tâm lưu

vực 30Km về hướng Đông Nam Trạm có số liệu đo mực nước thủy triều từng giờ một và đo 24 giờ/ngày Thời gian đo từ năm 1977 đến nay với chuỗi số liệu đầy đủ và mức độ đáng tin cậy, ngoài ra trạm còn có số liệu mưa của những năm trên

1.1.5.2 Hệ thống sông ngòi [13]

Do điều kiện địa hình của tỉnh dốc và ngắn nên đã tạo ra các hệ thống sông có điều kiện tương tự như nhau là sông ngắn, độ dốc lớn chảy theo hướng tây đông (bắt nguồn từ dãy núi Trường Sơn đổ ra biển) đó là các hệ thống sông Bến Hải, Thạch Hãn, Ô Lâu, chỉ trừ hệ thống sông Xê Pôn chảy

qua Lào rồi đổ ra sông Mê Kông Trong địa phận tỉnh Quảng Trị có 4 con sông chính đó là Bến Hải, Thạch Hãn, Ô Lâu và sông Xê Pôn

Hệ thống sông ngòi trong vùng nghiên cứu gồm có 2 hệ thống sông

chính là : Sông Bến Hải và sông Sa Lùng

Sông Bến Hải nằm về phía Nam của huyện là ranh giới giữa huyện Vĩnh Linh với Gio Linh, sông bắt nguồn từ dãy núi Trường Sơn đổ ra biển tại Cửa Tùng Sông Sa Lung là một nhánh sông cấp 1 của sông Bến Hải chảy qua trung tâm huyện Vĩnh Linh chia diện tích canh tác của Huyện ra làm 2 vùng: Bắc và Nam sông Sa Lung Độ dốc các sông này tương đối nhỏ (khoảng 0,0005 đến 0,001) Cao độ lòng sông bình quân -3,5 m, cao độ bờ sông từ +1,5 m đến +3,5 m

Diện tích lưu vực tính đến cửa ra Hiền Lương là 267,0 km2, dòng chảy phân bố không đều, nước đến tập trung từ tháng IX đến tháng XII và gây ra

lũ, mùa khô dòng chảy kiệt thường xuất hiện vào các tháng VII, VIII, hàng năm từ tháng III đến tháng VIII thường bị mặn xâm nhập sâu đến Bến Quan (vào sâu khoảng 19,5 km kể từ ngả ba sông Sa Lung và sông Bến Hải)

Bảng 1.1: Đặc trưng lưu vực của sông Bến Hải và sông Sa Lung

Chiều rộng bình quân lưu vực

Chiều dài sông chính

Tổng chiều dài sông nhánh

Độ dốc bình quân sông chính

Độ dốc sườn dốc

độ khoảng trên dưới 0,8m cũng có tác động rất lớn đến chế độ chảy của sông Bến Hải

Lưu vực sông Bến Hải nằm trong địa phận hai huyện Vĩnh Linh và Gio Linh, có dạng hẹp ở thượng lưu và phình ra ở hạ lưu Trung và thượng lưu là vùng đồi núi, được bao phủ bởi đất bazan, với độ cao từ 50 -100 m đến hơn

1000 m Hạ lưu là vùng đồng bằng tương đối bằng phẳng, có các cồn cát chạy dài theo bờ biển Cầu Hiền Lương bắc qua sông Bến Hải

16°15'N

107°45'E 107°30'E

0 K m 1 0 N

T h õ a T h i ª n H u Õ

§ ¶o C ån C á

S. N ng

S § a-kr« ng

Q u n B h

Q u ¶ n g T r Þ

S B Õn Xe

S Xª P«n

S B Õn H¶ i

S R µ Q u

L o

Cửa Tùng

Hình 1.3: Sơ đồ mạng lưới sông suối tỉnh Quảng Trị

Cửa biển: Quảng Trị có 2 cửa lạch là Cửa Tùng và Cửa Việt

* Cửa Tùng: Nằm giữa hai huyện Vĩnh Linh và Gio Linh là hạ lưu củasông Bến Hải, có độ sâu nhỏ hơn so với Cửa Việt, vào mùa khô độ sâu luồng có thể đạt 2 ÷ 3m, hệ thống cơ sở hạ tầng còn rất hạn chế, do lượng tàu thuyền lớn ra vào nơi đây ít hơn so với Cửa Việt Hiện nay tại Cửa Tùng đã xây dựng cầu nối hai bờ Bắc Nam của sông Bến Hải, cùng với cảng cá và khu neo đậu trú bão Cửa Tùng, là điều kiện thuận lợi cho việc phát triển nghề cá tại cửa lạch này, tàu thuyền dưới 135 CV

có thể ra vào dễ dàng Khoảng cách từ Thành phố Đông Hà đến Cửa Tùng là 30 km về phía Bắc

* Cửa Việt: Nằm giữa hai huyện Gio Linh và Triệu Phong, là hạ lưu của sông Thạch Hãn Cửa lạch này cách Thành phố Đông Hà 14km, độ sâu tương đối lớn, vì vậy tàu thuyền lớn có thể ra vào dễ dàng Phía bờ Bắc là cảng thương mại, phía bờ Nam có cảng cá và dịch vụ hậu cần nghề cá Cửa Việt có nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển thành trung tâm nghề cá của tỉnh

1.1.5.3 Đặc trưng khí tượng [1, 5, 9]

Chế độ mưa:

Nhìn chung ở Quảng Trị có tổng lượng mưa năm đạt từ 2.300 - 2.700 mm bao gồm các vùng: trung du, gò đồi và vùng đồng bằng ven biển, với lượng mưa năm đạt dưới 2.300 mm ở các vùng thung lũng, núi thấp và vùng cát ven biển, hải đảo Lượng mưa các tháng trong năm thường phân bố không đều, phần lớn tập trung vào các tháng

IX, X, XI và tháng XII Lượng mưa bình quân hàng năm tương đối lớn Xo = 2.579,8 mm

Bảng 1.2: Mưa bình quân năm

Đơn vị: mm

Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Vĩnh Linh 129.

9 83.3 48.6 51.9 100.5 97.8 94.3 125.3 420.2 766.0 462.3 227.0 2614.1Gia Vòng 60.1 47.9 35.4 64.1 143.6 101.4 78.7 155.0 509.7 695.9 456.4 188.0 2536.3 Đông Hà 48.2 34.1 30.8 60.7 119.3 83.0 65.7 163.2 388.9 683.9 429.0 175.2 2291.8 Thạch Hãn 84.3 60.7 48.9 63.0 135.0 105.7 82.9 135.3 476.4 710.6 438.6 240.7 2627.3 Cửa Việt 57.6 48.6 33.1 50.8 102.6 63.4 68.1 150.3 398.6 574.3 415.7 219.6 2187.8 Hướng Hoá 83.6 61.7 47.8 97.8 191.5 171.7 148.9 219.1 585.8 778.0 227.7 95.7 2779.9 Khe Sanh 16.7 19.2 29.7 89.8 158.9 210.8 187.8 295.9 376.7 455.0 175.8 64.7 2118.6

Ba Lòng 99.8 90.1 51.0 71.7 156.6 156.8 74.2 173.1 473.4 762.0 411.8 227.8 2794.3

Nhiệt độ:

Nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ 20,0 - 250,0C, tháng VII cao nhất còn tháng I thấp nhất Nhiệt độ tối cao trong năm vào các tháng nóng đo được trên 410,0C, nhiệt độ thấp nhất trong năm có thể xuống tới 100,0C Biên

độ dao động ngày đêm của nhiệt độ vào khoảng 7 - 80C Thời kì dao động nhất là các tháng đầu và giữa mùa Hạ, biên độ ngày đạt tới 9 -100C Thời kì dao động ít nhất là các tháng giữa mùa Đông, biên độ ngày chỉ đạt 5 - 60C

Bảng 1.3: Nhiệt độ bình quân tháng tại các trạm

Đơn vị: o C

Đông Hà 19.2 19.3 22.5 25.6 28.2 29.3 29.6 28.8 27.1 25.1 22.5 19.9Quảng Trị 19.4 20.4 22.6 25.6 28.1 29.4 29.5 29.0 27.1 25.1 23.2 20.8Khe Sanh 17.6 18.4 21.8 24.4 25.6 25.6 25.3 24.6 24.0 22.8 20.4 18.2

Độ ẩm:

Độ ẩm các năm nhìn chung tương đối cao, các tháng có gió mùa Tây Nam hoạt động có độ ẩm thấp, độ ẩm lớn nhất xuất hiện vào các tháng II và tháng III Độ ẩm trung bình năm khoảng 86%

Bảng 1.4 : Ðộ ẩm không khí tương đối trung bình (%)

Khả năng bốc hơi không khí Zp:

Bốc hơi bình quân nhiều năm nằm trong khoảng 1200-1300mm Ở vùng đồng bằng bốc hơi bình quân nhiều năm cao hơn vùng núi Lượng bốc hơi bình quân tháng lớn nhất tại Đông Hà là 219 mm/tháng (xem Bảng 1.5) Lượng bốc hơi ngày lớn nhất vào tháng VII, bình quân 1 ngày bốc hơi tới 7mm

Bảng 1.5: Bốc hơi bình quân tháng

53.5 49 54 71.5 126 195 219 189 100 90 71 61 1279

Nắng :

Số giờ nắng trung bình tháng trong mùa đông khoảng 90-150 giờ Trong mùa hè trung bình mỗi tháng từ 180 - 250 giờ Thời kỳ nhiều nắng nhất trong năm từ tháng Vđến tháng VIII, các tháng ít nắng nhất tháng I, II

Bảng 1.6: Số giờ nắng theo tháng trung bình năm

Tháng

Trạm

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Vĩnh Linh 96 93 135 187 246 237 252 206 178 154 112 103 1998Ðông Hà 109 91 132 173 223 223 236 209 165 132 96 81 1854Quảng Trị 104 88 112 174 241 229 252 225 165 134 94 96 1815Khe Sanh 166 138 182 197 215 170 172 152 145 130 104 106 1878

Gió và bão:

Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, Quảng Trị cũng có hai mùa gió chính là gió mùa Đông và gió mùa Hạ Một hiện tượng tự nhiên đặc biệt cần quan tâm ở Quảng Trị là gió Tây khô nóng (giữa hai miền Đông - Tây Trường Sơn ở Quảng Trị gió Tây khô nóng cũng có sự phân hóa sâu sắc) Ở miền Đông Quảng Trị gió Tây khô nóng được đánh giá là dữ dội nhất nước ta, trung bình mỗi năm có 45 ngày, gió Tây khô nóng ở miền Đông Trường Sơn chỉ có 10 ngày trong một năm Nhiệt độ tối cao tuyệt đối thường xuất hiện trong các đợt gió Tây khô nóng mạnh và có thể đạt tới 40 - 410C

Bão và xoáy thuận nhiệt đới là những biến động thời tiết trong mùa hạ, hoạt động rất mạnh mẽ và thất thường Từ tháng V đến tháng VIII vùng ven Thái Bình Dương không khí bị nung nóng bốc lên cao tạo thành những vùng xoáy rộng hàng trăm km2, tích luỹ dần và di chuyển theo hướng Tây Nam đổ

bộ vào đảo Hải Nam Trung Quốc Đến cuối mùa, từ tháng IX đến tháng XI gió Tây Nam suy yếu, nhường dần cho hướng gió Nam và Đông Nam Tâm

xoáy thuận di chuyển dần xuống vùng vĩ độ thấp và đổ bộ vào khu vực từ Nghệ An đến Thừa Thiên Huế Cuối mùa, gió Đông Bắc mạnh hẳn lên, ép các xoáy thuận nhiệt đới di chuyển dần về cực Nam Trung Bộ Quy luật này diễn

ra thường xuyên, hàng năm Thời kỳ xoáy thuận nhiệt đới đổ bộ vào Bắc Trung Bộ thường gây ra bão vùng ven biển Hướng đi của bão trong vùng Bình Trị Thiên như sau:

Bão theo hướng chính Tây chiếm khoảng 30%

Bão theo hướng Tây - Tây Bắc chiếm khoảng 45%

Bão theo hướng Nam chiếm khoảng 24%

Bão theo các hướng khác chiếm khoảng 1%

Tính chất của bão và áp thấp nhiệt đới ở vùng Quảng Trị cũng rất khác nhau theo từng cơn bão và từng thời kỳ có bão Có năm không có bão và áp thấp nhiệt đới như năm 1963, 1965, 1969, 1986, 1991, 1994 Cũng có năm liên tiếp 3 cơn bão như năm 1964, 1996 hoặc 1 năm có 2 cơn bão như năm

1999 Bình quân 1 năm có 1,2 ÷ 1,3 cơn bão đổ bộ vào Quảng Trị Vùng ven biển Quảng Trị bão và áp thấp nhiệt đới thường gặp nhau tới 78%, do vậy khi

có bão thường gặp mưa lớn sinh lũ trên các triền sông

Bão đổ bộ vào đất liền với tốc độ gió từ cấp 10 đến cấp 12, có khi gió giật trên cấp 12 Thời gian bão duy trì từ 8 ÷ 10 giờ nhưng mưa theo bão thường xảy ra 3 ngày liên tục

Trong thời gian có bão thường đi kèm mưa lớn và có thể gây ra hiện tượng lũ quét gây thiệt hại lớn về người và tài sản Đây cũng là một trong các yếu

tố tự nhiên cản trở tới tiến trình phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Quảng Trị

1.1.5.4 Các đặc trưng thủy hải văn

Chế độ dòng chảy năm: [13]

Dòng chảy năm phân phối không đều trong năm và chia ra làm 2 mùa: mùa lũ và mùa cạn Lưu lượng dòng chảy đến bình quân nhiều năm tại Sa

Lung với lưu vực 156,4 km2 đạt 8,14m3/s và tại Gia Vòng với lưu vực 267km2đạt 12,73 m3/s Nhìn chung, mùa lũ thường bắt đầu từ tháng IX đến tháng XII, lượng dòng chảy chiếm khoảng 67,7% lượng dòng chảy năm Mùa cạn thường bắt đầu từ tháng I đến tháng VIII, chiếm khoảng 32,4% lượng dòng chảy năm

Mực nước triều:

Về thủy triều vùng biển tỉnh Quảng Trị chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều không đều, thời gian triều dâng nhỏ hơn thời gian triều rút Hầu hết các ngày trong tháng đều có hai lần lên và 1 lần triều xuống Biên độ thủy triều tương đối thấp khoảng 0,5 – 1,2m Riêng vùng Cửa Tùng có nhiều tính chất bán nhất triều đều, chênh lệch về thời gian triều lên và triều xuống hầu như không có, chỉ có chênh lệch độ cao của 2 lần nước ròng thể hiện tương đối rõ

Sóng biển: [14]

Mùa gió Đông Bắc, sóng gió có hướng thịnh hành là Đông Bắc, độ cao sóng trung bình 0,7 – 0,8 m, những tháng đầu mùa độ cao sóng trung bình có thể lớn hơn, lớn nhất 3,0 – 4,0 m Mùa gió Tây Nam, độ cao sóng trung bình 0,55 – 0,75, độ cao sóng lớn nhất 2,5 – 3,5m Khi có bão, sóng cao nhất có thể lớn hơn (như ở Cồn Cỏ tháng IX/1974 quan trắc được sóng cao nhất tới 6 m hướng Bắc)

Dòng chảy và nhiệt độ nước biển:

Nhiệt độ nước biển tầng mặt vào mùa Đông trung bình 21 – 240C, vào mùa Hè từ 28 – 300C Mùa Đông nhiệt độ tăng dần từ bờ ra khơi và ngược lại vào mùa Hè Biên độ dao động nhiệt độ giữa tầng mặt và tầng đáy trong mùa Đông khoảng 100C, mùa Hè khoảng 6 – 100C

Hoạt động của dòng hải lưu tồn tại quanh năm theo chế độ gió mùa: thời

kỳ gió mùa Đông Bắc dòng chảy theo hướng từ Bắc vào Nam, thời kỳ gió mùa Tây Nam chảy theo hướng ngược lại

1.2 Điều kiện kinh tế xã hội

1.2.1 Diện tích, dân số và các đơn vị hành chín [17]

Theo Niên giám thống kê năm 2008 của cục thống kê Quảng Trị nhận

thấy: Dân số trên lưu vực phân bố không đều, đặc biệt có sự khác biệt lớn

giữa đồng bằng và miền núi Mật độ dân số trung bình lưu vực là 133

người/km2, thị xã Đông Hà 1157 người/km2, thị xã Quảng Trị 308 người/km2

trong khi đó huyện miền núi Đakrông chỉ có 29 người/km2 và huyện Hướng

Hóa 64 là người/km2 Dân cư trong vùng chủ yếu là người Kinh, sống tập

trung ở dải đồng bằng ven biển, các thị trấn vùng núi Số còn lại là các dân

tộc ít người như người Sách, Thái, Dao, Vân Kiều, Sào, Pa Cô tập trung chủ

yếu ở huyện Hướng Hoá và Đakrông Kết quả điều tra đến ngày 31/12/2008

dân số tỉnh Quảng Trị là 631.591 người Với diện tích tự nhiên 4.746,99 Km2 ,

phân theo các đơn vị hành chính gồm 7 huyện và 2 thị xã, bảng 1

Bảng 1.7 : Các đơn vị cấp huyện, thị xã và diện tích, dân số

Đơn vị hành

chính

Số xã phường

Diện tích (km2)

Dân số (người)

Mật độ dân số (người/km2)

Số người lao động

Tỷ lệ % so với tổng

Số dân trong độ tuổi lao động trung bình trong tỉnh chiếm 50.76% và được phân bố nhiều ngành nghề từ sản xuất nông nghiệp đến các ngành công nghiệp, du lịch, văn hoá xã hội và khoa học kỹ thuật

1.2.2 Cơ cấu kinh tế của tỉnh [6, 17, 18]

Cơ cấu kinh tế của tỉnh Quảng Trị như sau: nông, lâm nghiệp và thủy sản chiếm 33,6 %, dịch vụ 34,5%, công nghiệp và xây dựng 31,9% tổng sản lượng của tỉnh (thống kê năm 2008) trong cơ cấu nông nghiệp các ngành phân

bổ như sau: dịch vụ 5,6%, chăn nuôi 20,0%, trồng trọt 74,4% Hiện nay trong vùng còn 19 xã đặc biệt khó khăn (Hướng Hoá 13 xã, Đakrông 5 và Vĩnh Linh) nằm trong chương trình 135 của Chính phủ

Nông - lâm nghiệp:

- Trồng trọt

Theo Niên giám thống kê năm 2008 của tỉnh Quảng Trị, diện tích canh

tác hiện nay trong toàn vùng là 102954,9 ha, trong đó 77918,3 ha dùng cho cây hàng năm và 25036,6 ha dùng cho cây lâu năm Có nhận xét sơ bộ như sau: Nông nghiệp ở Quảng Trị chưa thể trở thành nền nông nghiệp hiện đại và sản xuất hàng hoá được Về cơ cấu vẫn mang nặng tính chất tự cung tự cấp Diện tích canh tác lúa chủ yếu tập trung ở vùng đồng bằng nơi có điều kiện đất đai, nguồn nước và nhân lực phong phú Hệ số sử dụng đất đai trong vùng mới đạt 1,6 chỉ số này còn thấp so với vùng đồng bằng Bắc Bộ Theo thống

kê, thấy rằng diện tích và sản lượng các cây công nghiệp lâu năm không ngừng tăng lên theo các năm, riêng cây chè sau 2000 lại bị suy giảm (từ 15 ha xuống

2 ha) Các loại cây ăn quả chủ yếu ở Quảng Trị được thống kê theo các hộ gia đình, sản xuất mang tính tự cung tự cấp

- Chăn nuôi

Chăn nuôi trong vùng chưa phát triển, chủ yếu còn ở mức độ chăn nuôi

tự phát ở mức độ hộ gia đình Chưa có nông trường chăn nuôi theo quy mô

công nghiệp Do điều kiện thiếu lương thực, chăn nuôi trong vùng chưa phát triển thành quy mô chăn nuôi trang trại được Cơ cấu vật nuôi trong gia đình

là trâu, bò, lợn, gà Ngành chăn nuôi mới chiếm tỷ trọng 15-18% thu nhập cho các hộ nông dân Đàn gia súc ở Quảng Trị tăng qua các năm ở mức độ chậm Sau 5 năm sản lượng thịt hơi xuất chuồng tăng khoảng 40%

Thuỷ sản:

Tỉnh Quảng Trị có bờ biển dài 75 km và vùng biển có đặc tính chung của khu hệ ven biển Miền Trung với thành phần loài khá phong phú Tổng trữ lượng hải sản vùng biển Quảng Trị khoảng 60.000 tấn, khả năng khai thác bền vững là 17.000 tấn Tuy thế, cho đến 2008, sản lượng khai thác thủy sản đạt khoảng 16.000 tấn, chưa khai thác hết tiềm năng của nguồn lợi kinh tế này Diện tích mặt nước nuôi trồng thuỷ sản khoảng 2518 ha (trong đó nước ngọt: khoảng1713 ha; nước măn và lợ: khoảng 804 ha)

Có thể nhận thấy tiềm năng phát triển thuỷ sản của tỉnh nói chung còn rất lớn, song mức độ khai thác còn hạn chế Để phát huy tiềm năng cần đầu tư thích đáng về cơ chế, chính sách khuyến ngư cũng như vấn đề cấp nước phục

vụ cho nuôi trồng thuỷ sản ven bờ

Công nghiệp:

Công nghiệp trong vùng còn chưa phát triển Cơ cấu công nghiệp chủ yếu là vật liệu xây dựng và chế biến nông lâm sản Trong vùng có 2 nhà máy sản xuất xi măng lò đứng Đông Hà 1 và Đông Hà 2, nhưng hiện nay chỉ còn

nhà máy Đông Hà 2 hoạt động với tổng sản lượng 50.000 tấn/năm, 2 nhà máy gạch tuynel có tổng công suất 2 triệu viên năm Công nghiệp chế biến thủy sản còn hạn chế, chỉ có 2 nhà máy đông lạnh đặt tại cửa Tùng và cửa Việt hoạt động theo thời vụ đánh bắt Ngoài ra ở các địa phương còn có công nghiệp nhỏ nhưng ở mức độ hộ gia đình

Nguồn điện trong vùng còn hạn chế, vùng núi hiện có 2 trạm thuỷ điện Khe Sanh và Cam Chính với công suất thấp Lưới điện quốc gia đã phát triển tới các trung tâm huyện Điện lưới đã tới được các xã, tuy nhiên ở miền núi các xã vùng sâu vùng xa còn hạn chế Tuyến đường dây 500KV đi qua địa phận Quảng Trị song trong tỉnh không có trạm hạ áp Hiện nay thuỷ điện Rào Quán đang được xây dựng, khi đi vào hoạt động có khả năng cải thiện đáng kể tình trạng cấp điện của vùng Thấy rằng công nghiệp chế biến chiếm một tỷ trọng lớn trong các ngành công nghiệp tỉnh Quảng Trị

Y tế - Giáo dục:

- Y tế

Mạng lưới y tế ở vùng đồng bằng phát triển rộng khắp ở các cộng đồng dân cư nhất là y tế cộng đồng, phòng ngừa quản lý và phát hiện các dịch bệnh Tính đến năm 2008 tỉnh Quảng Trị đã có 162 cơ sở y tế với 1872 giường bệnh, gồm 2576 cán bộ y tế, trong đó có 2307 cán bộ ngành y với

382 cán bộ là bác sĩ và trên đại học và còn lại các cán bộ có trình độ khác;

và 269 cán bộ ngành dược với 34 dược sĩ cao cấp và còn lại các cán bộ có trình

độ khác Mỗi huyện có một bệnh viện với quy mô 80 giường bệnh, công tác y tế

đã đóng vai trò tích cực trongviệc bảo vệ sức khoẻ nhân dân và phát huy thắng lợi chương trình sinh đẻ có kế hoạch Tuy nhiên, ở các xã miền núi, hệ thống y tế còn chưa được phát triển, nhìn chung mỗi xã có 1 trạm y tế, song do khoảng cách từ các cụm dân cư tới trạm xá còn xa và do mê tín, nên tệ nạn chữa bệnh bằng cúng vái vẫn còn tồn tại ở một số địa phương

đi sang thượng nguồn sông Hương Tuyến đường này cùng với đường mòn

Hồ Chí Minh trở thành tuyến đường Trường Sơn công nghiệp Đường thuỷ có trục đường theo sông Bến Hải, Sông Hiếu, sông Thạch Hãn từ biển vào sâu đất liền, tuy nhiên tuyến đường thuỷ này cũng chỉ cho phép thuyền trọng tải

10 tấn đi lại Tuyến đường sắt chạy theo hướng Bắc Nam có ga chính Đông

Hà là nơi trung chuyển hàng hoá ra Bắc và vào Nam

- Ngành dịch vụ thương mại, du lịch

Ngành dịch vụ ở đây phát triển đã lâu Dịch vụ chủ yếu là buôn bán hàng hoá qua Lào, Thái Lan theo trục đường 9 và phục vụ sản xuất nông nghiệp như sửa chữa công cụ lao động, cung cấp vật tư và bao tiêu sản phẩm cho sản xuất nông nghiệp Khu thương mại quốc tế Lao Bảo được hình thành

và tương lai cần phải đóng vai trò lớn trong hành lang kinh tế Đông – Tây Dịch vụ của tư nhân hiện tại phần nào đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng nhưng chỉ tập trung ở vùng đồng bằng nơi dân cư đông đúc

Về du lịch, trong vùng có bãi tắm cửa Tùng, bãi biển cửa Việt, Mỹ

Thuỷ khá đẹp, nhưng chủ yếu mới chỉ thu hút được khách địa phương đến trong mùa hè Các cơ sở vui chơi giải trí, ăn nghỉ chưa được xây dựng nên cũng chưa thu hút được nhiều khách Vùng nghiên cứu cũng có những căn cứ cách mạng nổi tiếng như làng Vây, chiến khu Ba Lòng; địa đạo Vĩnh Chấp, khu nhà người Pacô ở Tà Rụt, làng văn hoá Phú Thiềng ở Mò Ó, du lịch sinh thái ở Tà Long, trằm Trà Lộc, khu bảo tồn Đakrông, suối nước nóng Tân Lâm

và nhiều hồ đập lớn và đẹp (Trúc Kinh, Khe Mây) nhưng những nơi này hiện nay vẫn chưa được khai thác tốt để đưa vào thành các tour du lịch hấp dẫn khách trong nước và khách quốc tế

1.3 Hiện trạng hệ thống công trình [12, 18]

1.3.1 Qui mô công trình cầu Tùng Luật

Cầu Tùng Luật được xây dựng vào năm 2004 ngay nơi dòng sông gặp biển, nối hai huyện huyện Gio Linh và Vĩnh Linh Cầu có thiết kế dài 461 m, rộng 9m, tải trọng H30-XB80, khổ thông thuyền 50 m, tĩnh không 8,5 m Có

4 trụ cầu với kích thước mỗi trụ: 10,5m x 7m Kết cấu bằng dầm hộp bê tông

dự ứng lực liên tục thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng đối xứng với kinh phí xây dựng là 44,9 tỷ đồng, cây cầu này sẽ góp phần quan trọng vào việc phát triển kinh tế và hai khu du lịch biển Cửa Tùng và Cửa Việt

Hình 1.4: Cầu Tùng Luật

1.3.2 Qui mô công trình kè Cửa Tùng

Kè Cửa Tùng bắt đầu được xây dựng từ năm 2004, nằm phía bờ nam Cửa Tùng, bờ kè được xây dựng có chiều dài 430 m, cao 1,5 m, rộng 6 m với kết cấu bằng đá hộc và cốt thép vươn dài ra biển Mục đích chắn sóng, chắn cát, giảm xói mòn trụ cầu Tùng Luật

Hình 1.5: Kè Cửa Tùng

1.3.3 Qui mô công trình cảng cá Cửa Tùng

Cảng cá Cửa Tùng bắt đầu được xây dựng từ năm 2004, khi Sở Thuỷ sản Quảng Trị (nay thuộc Sở NN-PTNT Quảng Trị) thực hiện dự án khu neo đậu trú bão và hậu cần nghề cá (gọi tắt là khu neo đậu-KNĐ) tại Cửa Tùng với kinh phí 39 tỉ đồng Mục tiêu của dự án là góp phần bảo vệ bãi tắm Cửa Tùng, hiện đại hoá khu sản xuất nghề cá ven biển

Trước đây, KNĐ là một eo biển kín gió, được một cồn cát lớn nằm phía ngoài che chắn sóng biển Khi thực hiện dự án, hơn 200.000 m3 cát ở cồn này

bị múc đi đổ vào san lấp eo biển tạo thành một bãi cát bằng phẳng Một KNĐ tàu thuyền và hậu cần nghề cá có diện tích gần 10.000 m2 được ra đời, nằm phía trên, bên phải bãi tắm

1.4 Các nghiên cứu liên quan

Vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng gần như chưa có những nghiên cứu cụ thể về ảnh hưởng của các công trình lên trường thủy động lực trong vùng Dưới đây là một vài nghiên cứu liên quan đến vùng cửa sông ven

biển Cửa Tùng:

- Ảnh hưởng của công trình thủy lợi Sa Lùng đến xâm nhập mặt hạ lưu sông

Bến Hải Nguyễn Ngọc Tuấn, Nguyễn Thế Hùng Đại học Đà Nẵng

- Điều tra, đánh giá xâm thực bãi tắm Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị Nguyễn Thọ

Sáo, Trần Ngọc Anh và nnk Đại học KHTN - Đại học Quốc gia Hà Nội

- Dự tính xâm nhập mặn trên các sông chính tỉnh Quảng Trị theo các kịch bản

phát triển kinh tế xã hội đến 2020 Trần Ngọc Anh, Nguyễn Tiền Giang,

Nguyễn Thanh Sơn và nnk Đại học KHTN - Đại học Quốc gia Hà Nội

- Đánh giá hiện trạng và dự báo nguy cơ ô nhiễm nguồn nước do nuôi trồng

thuỷ sản nước mặn, lợ tỉnh Quảng Trị Nguyễn Tiền Giang, Trần Ngọc Anh,

Nguyễn Thanh Sơn và nnk Đại học KHTN - Đại học Quốc gia Hà Nội

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN CÁC MÔ HÌNH THỦY ĐỘNG LỰC

VÀ CƠ SỞ CỦA MÔ HÌNH MIKE 21

2.1 Giới thiệu chung

Các quá trình thủy động lực học trong biển như sóng, dòng chảy, nước dâng,… ảnh hưởng rất lớn tới đời sống con người, nhất là dân cư vùng ven biển Việc dự báo trước những biến động của các hiện tượng ấy có ý nghĩa rất quan trọng Nhờ sự phát triển của khoa học, ngày nay công việc nghiên cứu các hiện tượng thủy động lực trở nên thuận lợi hơn thông qua việc sử dụng các mô hình mô phỏng

Vai trò của mô hình trong nghiên cứu khoa học là vô cùng quan trọng,

nó là công cụ được sử dụng rộng rãi trong khoa học ngày nay và ngày càng phát triển

Trước đây, các nhà khoa học thường sử dụng các mô hình vật lý để tiến hành các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cũng như trên hiện trường để nghiên cứu các quy luật, mối quan hệ của đối tượng mà người ta quan tâm Ngày nay, do sự phát triển của công nghệ máy tính và công nghệ thông tin,

mô hình số trị đã được sử dụng rộng rãi

Trên thế giới, có nhiều các mô hình số trị thủy động lực học có thể sử dụng để mô phỏng các yếu tố thủy động lực học trong đại dương và biển Trong đó có thể kể đến như mô hình MIKE của Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI), mô hình SMS, mô hình DELFT của Hà Lan, mô hình POM của Đại học Priceton Hoa Kỳ…

Với mục đích nghiên cứu phát hiện các quy luật phân bố và biến động của các quá trình thủy động lực biển tiến tới dự báo chúng, các nhà nghiên cứu biển Việt Nam và quốc tế đã sử dụng phương pháp mô hình hóa đối với

toàn biển hoặc từng khu vực trên cơ sở sử dụng các nguồn số liệu đã thu thập được và các phương pháp mô hình phân tích và mô phỏng ngày một hoàn thiện hơn

2.2 Tổng quan các mô hình tính toán thủy động lực

2.2.1 Một số mô hình tính toán thủy động lực cơ bản

2.2.1.1 Mô hình VRSAP[13]

Mô hình VRSAP do Phó Giáo sư – Anh hùng Lao động Nguyễn Như Khuê và nhóm mô hình của Phân Viện Khảo sát Quy hoạch Thủy lợi Nam Bộ xây dựng Nó là mô hình thủy động lực học tiêu biểu của Việt Nam đã được ứng dụng rộng rãi và thành công trong nước Đây là mô hình toán thuỷ lực cho dòng chảy một chiều trên hệ thống sông ngòi có nối với đồng ruộng và các khu chứa khác Dòng chảy trong các đoạn sông được mô tả bằng hệ phương trình Saint – Venant đầy đủ Các khu chứa nước và các ô đồng ruộng trao đổi nước với sông qua cống điều tiết Do đó, mô hình đã chia các khu chứa và các ô đồng ruộng thành hai loại chính Loại kín trao đổi nước với sông qua cống điều tiết, loại hở trao đổi nước với sông qua tràn mặt hay trực tiếp gắn với sông như các khu chứa thông thường Mô hình VRSAP có chương trình nguồn, có thể chủ động sửa chữa, thay đổi VRSAP liên tục được cập nhật nhiều chức năng mới đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người sử dụng như chạy trong môi trường Windows, kết nối với GIS

Các số liệu đầu vào bao gồm:

- Sơ đồ hệ thống sông và ruộng

- Hình dạng mặt cắt và đặc trưng thủy lực của lòng sông

- Một số đặc trưng hình học của ruộng

- Các biên lưu lượng, biên mực nước, biên độ mặn

- Lượng mưa rơi trên mặt ruộng

Kết quả tính toán bao gồm:

- Quá trình mực nước và lưu lượng tại các vị trí khác nhau trên sông

- Diễn biến của mực nước trên các khu ruộng

- Lượng nước trao đổi giữa sông và ruộng

- Quá trình biến đổi độ mặn tại các vị trí khác nhau trên sông

2.2.1.2 Mô hình SMS

Phần mềm SMS được một số cơ quan của Mỹ xây dựng: Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Công trình thuộc quân đội Mỹ; Phòng Nghiên cứu Đường thuỷ và Phòng Nghiên cứu Thuỷ động lực Phần mềm có thể tính toán dòng chảy một chiều, hai chiều và ba chiều ổn định và không ổn định

SMS được áp dụng rộng rãi trên khắp thế giới với các mô đun khác nhau:

- Mô đun RMA2, HIVEL2D và FLO2DH dùng để tính toán dòng chảy hai chiều cho các khu vực trong sông và vùng cửa sông;

- Mô đun RMA10 và CH3D dùng để tính toán dòng chảy ba chiều cho các khu vực trong sông và cửa sông;

- Mô đun ADCIRC và M2D dùng để tính toán dòng chảy trong các biển và đại dương;

- Mô đun CGWAVE và BOUS2D dùng để tính toán sóng ổn định;

- Mô đun STWAVE dùng để tính toán sóng không ổn định;

- Mô đun RMA4 và SED2D-WES dùng để tính toán lan truyền chất ô nhiễm

Hydraulics Laboratory) của Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển kỹ thuật của quân đội Mỹ ERDC (U.S Army Engineer Research and Development Center)

M2D giải phương trình động lượng và liên tục bằng phương pháp sai phân hữu hạn

Mô hình HEC-RAS:

Mô hình toán thuỷ lực HEC-RAS (HEC- River Analysis System) của hiệp hội các kỹ sư quân sự Hoa Kỳ là thế hệ phần mềm kế tiếp về mô hình phân tích hệ thống sông

Mô hình được xây dựng dựa trên sự kết hợp của mô hình HEC-2 và hệ thống thông tin địa lý (GIS) với những cải tiến đáng kể so với HEC-2 về kỹ thuật tính toán và khoa học thuỷ văn

Mô hình thuỷ lực HEC-RAS là công cụ có khả năng mô phỏng sự vận chuyển nước và diễn biến mực nước trong sông trên cơ sở giải hệ phương trình Saint-Venant 1 chiều Phiên bản mới hiện nay đã được bổ sung thêm modul tính vận chuyển bùn cát và tải khuếch tán Mô hình HEC-RAS được xây dựng để tính toán dòng chảy trong hệ thống sông có sự tương tác 2 chiều giữa dòng chảy trong sông và dòng chảy vùng đồng bằng lũ Khi mực nước trong sông dâng cao, nước sẽ tràn qua bãi gây ngập vùng đồng bằng, khi mực nước trong sông hạ thấp nước sẽ chảy lại vào trong sông

HEC - RAS là phần mềm tập hợp của ba modun chính: gồm modun tính cho dòng chảy ổn định, modun tính cho dòng chảy không ổn định và modun tính vận chuyển bùn cát

Các ứng dụng của mô hình bao gồm:

- Mô hình có khả năng tính toán ngập lụt và vận chuyển bùn cát trong mạng lưới sông cũng như bồi lấp hồ chứa;

- Mô phỏng xu thế dài hạn của hiện tượng bồi hoặc xói lòng sông do kết quả của sự thay đổi có tính thường xuyên và tính chu kỳ của lưu lượng hoặc do sự thay đổi hình dạng kênh;

- Tính toán bồi lắng hồ chứa;

- Tính toán khối lượng nạo vét và dự đoán ảnh hưởng của việc nạo vét đối với tốc độ bồi lắng,

- Mô phỏng tràn bãi vào các ô chứa trong đê, bờ

2.2.1.3 Mô hình MIKE [20, 21]

MIKE là phần mềm được phát triển bởi Viện Tài nguyên và Môi trường nước Đan Mạch (DHI Water & Environment) MIKE Zero là tên chung của tất cả các mô hình liên quan đến môi trường nước của DHI, bao gồm:

- MIKE 11 - mô hình 1 chiều cho sông và kênh;

- MIKE 21 - mô hình 2 chiều cho cửa sông, vùng nước ven bờ và biển;

- MIKE 3 - mô hình 3 chiều cho biển sâu, vùng cửa sông và vùng nước ven bờ;

- LITPACK - mô hình cho các quá trình ở vùng ven biển và động học đường bờ;

- MIKE SHE - mô hình cho nước ngầm và tài nguyên nước

Mô hình MIKE 11:

Mô hình MIKE 11 là một phần mềm kỹ thuật chuyên dụng do Viện Thuỷ lực Đan Mạch (DHI) xây dựng và phát triển trong khoảng 20 năm trở lại đây, được ứng dụng để mô phỏng chế độ thủy lực, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát vùng cửa sông, trong sông, hệ thống tưới, kênh dẫn và các hệ thống dẫn nước khác MIKE 11 bao gồm nhiều mô đun có các khả năng và nhiệm vụ khác nhau như: mô đun mưa dòng chảy (RR), mô đun thuỷ động lực (HD), mô đun tải – khuếch tán (AD), mô đun sinh thái (Ecolab) và một số

mô đun khác Trong đó, mô đun thuỷ lực (HD) được coi là phần trung tâm

của mô hình, tuy nhiên tuỳ theo mục đích tính toán mà chúng ta kết hợp sử dụng với các mô đun khác một cách hợp lý và khoa học

Mô đun mô hình thủy động lực (HD) là một phần trọng tâm của hệ thống lập mô hình MIKE 11 và hình thành cơ sở cho hầu hết các mô đun bao gồm Dự báo lũ, Tải khuyếch tán, Chất lượng nước và các mô đun vận chuyển bùn cát không kết dính Mô đun MIKE 11 HD giải các phương trình tổng hợp theo phương đứng để đảm bảo tính liên tục và động lượng (phương trình Saint Venant)

Cơ sở lý thuyết mô đun thủy lực mô hình Mike 11

Mô hình MIKE 11 HD là mô hình tính toán mạng sông dựa trên việc giải

hệ phương trình một chiều Saint –Venant, với các giả thiết cơ bản sau đây:

- Chất lỏng (nước) là không nén được và đồng nhất (xem như không có sự khác biệt về trọng lượng riêng của nước)

- Độ dốc đáy sông (kênh) là tương đối nhỏ

- Giả thiết áp suất thủy tĩnh

- Dòng chảy trong hệ thống là dòng chảy êm

Các ứng dụng liên quan đến mô đun MIKE 11 HD bao gồm:

- Dự báo lũ và vận hành hồ chứa

- Các phương pháp mô phỏng kiểm soát lũ

- Vận hành hệ thống tưới và tiêu thoát bề mặt

- Thiết kế các hệ thống kênh dẫn

- Nghiên cứu sóng triều và dâng nước do mưa ở sông và cửa sông

Qua nghiên cứu, mô hình MIKE 11 đã thể hiện nhiều tính năng ưu việt như:

- Kết nối với các mô hình thành phần khác của bộ MIKE ví dụ như mô hình mưa rào – dòng chảy NAM, mô hình thuỷ động lực học 2 chiều MIKE 21, mô hình dòng chảy nước dưới đất, dòng chảy tràn bề mặt và dòng bốc thoát hơi thảm phủ (MIKE SHE)

- Kết nối với công cụ GIS

- Các tiện ích đầy đủ, dễ cho người sử dụng

2.2.1.4 Mô hình Delft3D [4, 19]

Phần mềm Delft-3D là một hệ thống tổng hợp các mô đun thành phần của Viện Thuỷ lực Delft – Hà Lan Nó bao gồm nhiều mô đun khác nhau và thể hiện được mối quan hệ giữa các mô đun đó Ngoài ra, còn có các công cụ

hỗ trợ như phần mềm biễu diễn kết quả tính toán, tạo lưới tính toán, nhập và

xử lý các số liệu đầu vào

Một số đặc trưng chính của Delft3D là:

Delft3D sử dụng chủ yếu để mô hình hoá các khu vực ven bờ, trong sông và cửa sông Delft3D gao gồm một số các mô đun đã được kiểm định và

áp dụng tốt trong thực tế, mỗi mô đun có thể liên kết với các mô đun khác

thành một thể thống nhất Các mô đun đó bao gồm:

- Mô đun tính dòng chảy (Delft3D FLOW)

- Mô đun tính sóng (Delft3D WAVE)

- Mô đun tính chất lượng nước (Delft3D-WAQ)

- Mô đun tính lan truyền quỹ đạo hạt (Delft3D-PART)

- Mô đun sinh thái học (Delft3D-ECO)

- Mô đun tính vận chuyển trầm tích (Delft3D-SED)

- Mô đun tính biến đổi hình thái (Delft3D-MOR)

Ngoài ra còn có các công cụ hữu ích khác để chuẩn bị số liệu đầu vào

và trình diễn các kết quả tính toán: mô đun tạo lưới Delft3D-RGFGRID, mô đun nội suy độ sâu và gán vào các ô lưới tương ứng Delft3D-QUICKIN và hai mô đun trình diễn kết quả Delft3D-GPP và Delft3D-QUICKPLOT

Mô hình Delft3D FLOW:

Mô hình ba chiều Delft3D-FLOW tính toán các quá trình không ổn định của hoàn lưu, các quá trình vận chuyển được tạo ra bởi thuỷ triều và

tác động của các yếu tố khí tượng Mục đích cơ bản của mô hình 2 chiều (2D – trung bình độ sâu) và 3 chiều (3D) là mô phỏng quá trình lan truyền thuỷ triều và dòng chảy gió bao gồm sự ảnh hưởng của mật độ do tác động không ổn định của phân bố nhiệt độ muối trong vùng biển nông, vùng ven bờ, vùng cửa sông

Với phần ứng dụng của mô hình ba chiều, quá trình này được sinh

ra do tác động của gió, ứng suất đáy, lực Coriolis, sự phân tầng Những ứng dụng của mô hình ba chiều dùng để mô phỏng quá trình như sự xâm nhập mặn và vùng nước trồi

Các khía cạnh vật lý của mô hình Delft3D-FLOW

Mô hình Delft3D-FLOW được thiết lập trên việc giải hệ phương trình nước nông không ổn định Hệ thống của hệ các phương trình bao gồm: Các phương trình động lượng, phương trình liên tục và các phương trình vận chuyển Các phương trình được thiết lập trong hệ toạ độ đề các

và hệ toạ độ cầu

Các quá trình lan truyền, phân bố nhiệt độ và độ muối được mô phỏng bởi phương trình bảo toàn vận chuyển Các đại lượng nguồn được kết hợp trong mô hình

Hệ mô hình Delft3D-FLOW được thiết lập trên cơ sở các quá trình vật lý sau:

- Các quá trình biến đổi của ứng suất gió trên mặt nước theo không gian

- Ứng suất đáy

- Sự biến đổi của áp suất khí quyển theo không gian và thời gian

- Sự biến đổi các nguồn lan truyền theo thời gian

- Quá trình truyền nhiệt từ khí quyển qua bề mặt tự do

- Tác động của sóng

2.2.1.5 Mô hình ISIS

Mô hình iSIS là một bộ mô hình thuỷ động lực được xây dựng bởi tập đoàn công ty Halcrow và HR Wallingford, với nhiều mô đun tính toán khác nhau: thủy lực, chất lượng nước, bùn cát Trong đó, mô đun ISIS flow là mô đun thủy lực mô phỏng: dòng chảy ổn định, dòng chảy không

ổn định một chiều biến đổi chậm trong lòng dẫn hở, dòng chảy qua công trình thuỷ lực, chảy qua hồ chứa, chảy tràn bờ, chảy trên những vùng ngập

lũ, mô phỏng quy trình hoạt động của các cống, mô phỏng các biên thuỷ văn bằng mô hình mưa - dòng chảy Thuật toán của mô hình dựa theo cách giải hệ phương trình Saint Venant theo phương pháp sai phân hữu hạn với sơ đồ ẩn 4 điểm

Dòng chảy trong sông được phân thành dòng chảy của các đoạn sông nối tiếp nhau Các đoạn sông này tương đối ngắn và được giả thiết là không thay đổi về mặt thủy lực, ổn định trong suốt thời gian tính toán và được mô

tả bởi 1 mặt cắt đại diện cho cả đoạn Sự thay đổi dòng chảy trong đoạn được mô tả bởi hệ phương trình Saint Venant

Việc tràn nước vào ruộng khi mực nước trong sông lên cao và chảy

ra sông khi mực nước trong sông hạ thấp cũng như tràn nước từ ô ruộng này sang ô ruộng khác được mô phỏng bởi các ô chứa và các đường tràn Các ô chứa được giả định như sau: mực nước trong ô chứa là nằm ngang có giá trị bằng mực nước tại tâm ô Ô chứa được mô phỏng bởi đường quan hệ

cao trình và diện tích bề mặt thoáng theo từng cấp mực nước (Z ~ A)

ISIS có phần giao diện khá đẹp và tiện dụng, ứng dụng công nghệ GIS để tổ chức mạng thủy lực, trình bày kết quả tính toán trực quan thông qua biểu, bảng và mô tả được quá trình thay đổi dòng chảy dọc sông, qua từng mặt cắt và qua công trình Phần mềm ISIS đã được sử dụng cho đồng bằng sông Cửu Long ở dạng mạng kênh sông được đơn giản hóa

2.2.2 Lựa chọn mô hình

2.2.2.1 Phân tích bài toán

Vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng là một hệ thống thuỷ văn, thuỷ lực

thống nhất chịu tác động đồng thời của các nhân tố tự nhiên và nhân tạo Các nhân tố tự nhiên: dòng chảy sông, thuỷ triều, sóng chi phối chế độ dòng chảy theo thời gian; các công trình nhân tạo: cảng cá Cửa Tùng, cầu Tùng Luật, kè

Cửa Tùng ảnh hưởng lên trường thủy động lực Nhiệm vụ của bài toán cần

giải quyết là mô phỏng được tác động của tổ hợp công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng

Khu vực nghiên cứu là một vùng nhỏ, nhưng trường thủy động lực trong vùng lại chịu ảnh hưởng tác động đồng thời của sông, biển và tổ hợp công trình Do vậy, thích hợp nhất nên dùng mô hình thủy lực hai chiều để tính toán và mô phỏng trường thủy động lực cho khu vực

2.2.2.2 Phân tích lựa chọn mô hình mô phỏng

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin cũng như khoa học kỹ thuật nói chung, các mô hình toán ứng dụng ngày càng được phát triển nhiều hơn Các mô hình toán với các ưu điểm như cho kết quả tính toán nhanh, giá thành rẻ, dễ dàng thay đổi các kịch bản bài toán, vv đang trở thành là một công cụ mạnh, phục vụ đắc lực trong nhiều lĩnh vực Trên thế giới hiện nay có rất nhiều mô hình toán đang được sử dụng, các

mô hình này hiện cũng đang được nhiều cơ quan trong nước áp dụng cho

nhiều mục đích khai thác khác nhau như nghiên cứu, quy hoạch và thiết kế hệ

thống quản lý tài nguyên nước và phòng lũ [8] Trong những năm qua, nhiều

mô hình đã đáp ứng được những yêu cầu cấp bách của thực tế như tính toán

và dự báo lũ, quy hoạch hệ thống phòng lũ sông Hồng - Thái Bình (VRSAP,

MIKE 11, ISIS, HEC-RAS), quy hoạch phòng lũ đồng bằng sông Cửu Long (VRSAP, HYDROGIS, KOD1, ISIS), tính toán, dự báo lũ Miền Trung (MIKE 11, VRSAP) Tuy nhiên, cho đến nay cũng chưa có một đánh giá,

so sánh về khả năng áp dụng của các mô hình nói trên Lựa chọn mô hình là khâu đầu tiên rất quan trọng trong phương pháp mô hình toán, nó phụ thuộc vào yêu cầu công việc, điều kiện số liệu

Trong nghiên cứu này, với mục tiêu mô phỏng và tính toán ảnh hưởng của các công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng – Quảng Trị, chúng tôi đã lựa chọn áp dụng bộ phần mềm MIKE 21/3

FM couple, bởi nó đáp ứng được những tiêu chí sau:

- Là bộ phần mềm tích hợp đa tính năng;

- Là bộ phần mềm đã được kiểm nghiệm thực tế ở nhiều quốc gia trên thế giới;

- Cho phép tính toán thủy lực với độ chính xác cao;

- Đáp ứng mục đích nghiên cứu;

- Giao diện thân thiện, dễ sử dụng

2.3 Cơ sở lý thuyết mô hình Mike 21/3 FM [20, 21]

Mô hình kết hợp MIKE 21/3 FM couple là một hệ thống mô hình thủy động lực áp dụng cho vùng cửa sông, ven biển và trong sông Mô hình bao gồm các mô đun sau:

- Mô đun dòng chảy

- Mô đun tải khuếch tán

- Mô đun chất lượng nước và sinh thái học

- Mô đun vận chuyển bùn