BC de xuat GP dự án: Điều tra hiện trạng các cửa sông thuộc hệ thống sông Hồng (Ba Lạt, Trà Lý, Đáy, Ninh Cơ) kiến nghị các giải pháp khai thác một cách hoàn thiện phục vụ phát triển kinh tế

Đây là sự thay đổi đáng kể so với đặc tính của thuỷtriều ở vùng biển hở và ven bờ là khi triều lớn và nhỏ đều truyền với cùng một tốc độ.Đặc điểm quan trọng của triều cửa sông là sự triế

Trương Văn Bốn Nguyễn Thanh Hùng

Vũ Văn Ngọc

Vũ Đình Cương Nguyễn Thành Luân Nguyễn Văn Hiệp Phan Thị Việt Hà

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG 1: CHẾ ĐỘ THUỶ HẢI VĂN VÙNG CỬA SÔNGVÀ VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ 9

1.1 Chế độ gió 9

1.2 Chế độ mực nước, nước dâng 12

1.2.1 Thuỷ triều 12

1.2.2 Nước dâng tại khu vực cửa sông nghiên cứu 15

1.3 Chế độ sóng 18

1.3.1 Sóng theo mùa 18

1.3.2 Sóng bão 20

1.4 Chế độ dòng chảy vùng cửa sông Hồng 20

1.4.1 Dòng chảy lũ 21

1.4.2 Dòng triều 22

1.4.3 Dòng ven bờ do sóng 22

1.4.4 Dòng chảy ven bờ do gió 23

1.4.5 Dòng dị trọng 23

1.5 Sự vận chuyển bùn cát ven bờ vùng các cửa sông Hồng 24

1.6 Xâm nhập mặn 25

1.7 Sơ bộ về tổ hợp thủy triều – lũ - nước dâng vùng cửa sông Hồng và sông Thái Bình 26

1.7.1 Tổ hợp lũ triều 26

1.7.2 Tổ hợp thuỷ triều nước dâng do bão trong vùng cửa sông 27

CHƯƠNG 2: DIỄN BIẾN CỬA SÔNG VÀ ĐƯỜNG BỜ BIỂN KHU VỰC DỰ ÁN 28

2.1 Quá trình phát triển các cửa sông, thuộc hệ thống sông Hồng 28

2.1.1 Đầu Holoxen 28

2.1.2 Haloxen muộn (QIV) 28

2.1.3 Các đường bờ cổ từ thế kỷ X đến nay 29

2.2 Đặc điểm hình thái và xu thế diễn biến các cửa sông thuộc hệ thống sông Hồng 30

2.2.1 Xu thế diễn biến các cửa sông thuộc hệ thống sông Hồng 30

2.2.2 Diễn biến cửa sông Trà Lý 31

2.2.3 Diễn biến cửa Ba Lạt 38

2.2.4 Diễn biến cửa Ninh Cơ 50

2.2.5 Diễn biến vùng cửa Đáy 52

CHƯƠNG 3: VAI TRÒ THOÁT LŨ VÀ KHAI THÁC PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN KINH TẾ CỦA CỬA SÔNG 57

3.1 Vai trò thoát lũ 57

3.1.1 Khái niệm về khả năng thoát lũ ở cửa sông 58

3.1.2 Phương pháp và tiêu chí đánh giá khả năng thoát lũ của cửa sông 59

3.2 Vài nét về hoạt động khai thác các cửa sông, ven biển đồng bằng bắc bộ (đbbb) 61

3.2.1 Khai thác phục vụ giao thông thủy 61

3.2.2 Phát triển các khu công nghiệp 62

3.2.3 Đánh bắt, nuôi trồng thủy sản 62

3.2.4 Khai thác khoáng sản 62

3.2.5 Sản xuất nông nghiệp 63

3.2.6 Phát triển du lịch, khu nghỉ mát, bảo tồn sinh thái 63

3.2.7 Xây dựng đê biển chống biển lấn và quai đê lấn biển 63

3.3 Nội dung quản lý môi trường đới bờ khu dự án 63

CHƯƠNG 4: ĐỊNH HƯỚNG CÁC GIẢI PHÁP TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG THOÁT LŨ CÁC CỬA SÔNG VÙNG ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ 66

4.1 Chỉ dẫn chung 66

4.2 Đề xuất bước đầu các giải pháp khai thác hợp lý các cửa sông phục vụ phát triển kinh tế xã hội 68

4.3 Sử dụng mô hình toán hai chiều bước đầu kiểm chứng các giải pháp khai thác hợp lý các cửa sông 69

4.3.1 Lựa chọn mô hình, phương pháp và lưới tính toán 69

4.3.2 Thiết lập mô hình tính toán 69

4.3.3 Kiểm định mô hình 72

4.3.4 Kết quả tính toán cho các khu vực cửa sông 74

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 112

5.1 Kết luận 112

5.2 Kiến nghị 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO 113

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Tần suất (%) và tốc độ gió trung bình (m/s) trạm Bạch Long Vĩ) 10

Bảng 2: Hướng và tốc độ gió cực đại (m/s) tại một số trạm ven bờ lưu vực sông Hồng và sông Thái bình 11

Bảng 3: Tốc độ gió trung bình nhiều năm 11

Bảng 4.: Tần suất gió bão tại khu vực nghiên cứu 12

Bảng 5.: Thời gian triều lên và rút trên sông Hồng 15

Bảng 6: Tổng kết số cơn bão đổ bộ vào bờ và số lần gây nước dâng ở Bắc Bộ [4] (Số liệu của Trung Tâm khí tượng thuỷ văn biển) 17

Bảng 7: Tần suất xuất hiện tổ hợp nước dâng cực đại gặp ngày triều cường triều kiệt 17

Bảng 8: Tần suất xuất hiện tổ hợp giờ nước dâng cực đại gặp giờ nước lớn, nước ròng 18

Bảng 9: Tần suất chiều cao súng nhiều năm(1960-1994) Trạm Hòn Dấu trong mua Đông Bắc % 19

Bảng 10: Tần suất chiều cao sóng nhiều năm (1960 – 1994) trạm Hòn Dấu trong mùa hè (%) 20

Bảng 11: Tốc độ phát triển đường bờ biển trong 100 năm ở vùng bờ biển Thái Bình.34 Bảng 12: Tốc độ biến dạng trung bình năm các bãi triều, sườn bờ ngầm ven biển Thái Bình từ 1965 – 1994 35

Bảng 13: Đặc trưng hình thái – thủy văn đoạn cửa sông vùng bờ biển Thái Bình 37

Bảng 14: Quá trình diến biến của cửa Ba Lạt qua các thời kỳ từ 1939-2009 43

Bảng 15: Phân phối bùn cát khu vực cửa sông 45

Bảng 16: Tốc độ nâng cao của các bãi bồi 45

Bảng 17: Thống kê tình hình phát triển vũng bãi bồi cửa Đáy từ 1940 đến nay 56

Bảng 18: Dự kiến luồng hàng vận tải 61

Bảng 19: Trích tham số sóng hướng E với 3 điểm khu vực Trà Lý 82

Bảng 20: Giá trị mực nước các phương án TH2 tại các điểm có tọa độ như bảng trên 82

Bảng 21: Trích tham số sóng hướng E tại 3 điểm khu vực Ninh Cơ 92

Bảng 22: Giá trị mực nước các phương án TH2 tại các điểm có tọa độ như bảng trên 92

Bảng 23: Trích tham số sóng hướng E tại 3 điểm khu vực Ninh Cơ 101

Bảng 24: Giá trị mực nước các phương án TH2 tại các điểm có tọa độ như bảng trên .101

Bảng 25: Lưu lượng tàu qua luồng cửa Đáy 106

Bảng 26: Thống kê cao trình các đoạn mặt cắt luồng tàu vùng cửa Đáy 107

Bảng 27: Thống kê kết quả mực nước và lưu lượng theo các phương án 110

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1: Diễn biến xói bồi cửa Ba Lạt trước 1939 40

Hình 2: Diễn biến xói bồi cửa Ba Lạt từ 1939 đến 1952 41

Hình 3: Diễn biến xói bồi cửa Ba Lạt từ 1952 – 1971 42

Hình 4: Diễn biến xói bồi cửa Ba Lạt từ 1971 đến nay 44

Hình 5: Kết quả giải đoán ảnh vệ tinh cửa Ninh Cơ giai đoạn 1985-1996 52

Hình 6: Bản đồ phân bố phân bố xói lở bồi tụ vùng cửa Đáy giai đoạn 1989-1995 54

Hình 7: Trình bày kết quả giải đoán ảnh viễn thám của Đáy trong các thời lỳ: 1985 ÷ 1996 (hình 3-18b); 1996 ÷ 2000 (hình 1 -18c) 55

Hình 8: Biến trình lưu lượng từng giờ qua các cửa sông 72

Hình 9: So sánh giữa mực nước thực đo và tính toán tại cửa sông Ba Lạt 73

Hình 10: So sánh giữa mực nước thực đo và tính toán tại cửa sông Trà Lý 73

Hình 11: So sánh giữa mực nước thực đo và tính toán tại cửa sông Ninh Cơ 73

Hình 12: So sánh giữa mực nước thực đo và tính toán tại cửa sông Đáy 74

Hình 13: Địa hình PA2.3 khu vực Trà Lý 75

Hình 14: Trường dòng triều tại sườn triều lên 76

Hình 15: Trường dòng triều tại sườn triều xuống 76

Hình 16: Trường sóng khu vực cửa sông Trà Lý (sóng ngoài khơi E, chu kỳ lặp 10 năm) 77

Hình 17: Trường sóng khu vực cửa sông Trà Lý (sóng ngoài khơi NE, chu kỳ lặp 10 năm) 77

Hình 18: Trường sóng khu vực cửa sông Trà Lý (sóng ngoài khơi SE, chu kỳ lặp 10 năm) 78

Hình 19: Trường sóng khu vực cửa sông Trà Lý ( Sóng hướng E, chu kỳ lặp 10 năm)78 Hình 20: Trường dòng triều tại Trà Lý tại sườn triều xuống PA2.1 79

Hình 21: Trường dòng triều tại Trà Lý khi lưu lượng lũ đạt giá trị lớn nhất PA2.2 80

Hình 22: Trường dòng triều tại Trà Lý tại sườn triều xuống PA2.2 80

Hình 23: Trường dòng triều tại Trà Lý khi lưu lượng lũ đạt giá trị lớn nhất PA2.3 81

Hình 24: Trường dòng triều tại Trà Lý tại sườn triều xuống PA2.3 81

Hình 25: Biến trình mực nước tại các điểm trích kết quả điển hình làm cơ sở so sánh 83

Hình 26: Biến đổi hệ số góc dốc của đường mặt nước, so sánh các phương án 83

Hình 27: Địa hình PA3 khu vực Ba Lạt 85

Hình 28: Trường dòng triều tại sườn triều lên 86

Hình 29: Trường dòng triều tại sườn triều xuống 86

Hình 30: Trường sóng khu vực cửa sông Ba Lạt (sóng ngoài khơi E, chu kỳ lặp 10 năm) 87 Hình 31: Trường sóng khu vực cửa Ba Lạt (sóng ngoài khơi NE, chu kỳ lặp 10 năm) 87

Hình 32: Trường sóng khu vực cửa Ba Lạt (sóng ngoài khơi SE, chu kỳ lặp 10 năm).88

Hình 33: Trường sóng khu vực cửa Ba Lạt ( Sóng hướng E, chu kỳ lặp 10 năm) 88

Hình 34: Trường dòng triều tại Ba Lạt khi lưu lượng lũ đạt giá trị lớn nhất PA2.1 89

Hình 35: Trường dòng triều tại Ba Lạt tại sườn triều xuống PA2.1 89

Hình 36: Trường dòng triều tại Ba Lạt khi lưu lượng lũ đạt giá trị lớn nhất PA2.2 90

Hình 37: Trường dòng triều tại Ba Lạt khi lưu lượng lũ đạt giá trị lớn nhất PA2.3 91

Hình 38: Trường dòng triều tại Ba Lạt tại sườn triều xuống PA2.3 91

Hình 39: Biến trình mực nước tại các điểm trích kết quả điển hình làm cơ sở so sánh 93

Hình 40: Biến đổi hệ số góc dốc của đường mặt nước, so sánh các phương án 93

Hình 41: Trường dòng tiều tại sườn triều lên 95

Hình 42: Trường dòng triều tại sườn triều xuống 95

Hình 43: Trường sóng khu vực cửa Ninh Cơ (sóng ngoài khơi E, chu kỳ lặp 10 năm). 96

Hình 44: Trường sóng khu vực cửa Ninh Cơ (sóng ngoài khơi NE, chu kỳ lặp 10 năm) 96

Hình 45: Trường sóng khu vực cửa Ninh Cơ (sóng ngoài khơi SE, chu kỳ lặp 10 năm). 97

Hình 46: Trường sóng trong điều kiện có công trình (Sóng ngoài khơi hướng E) 97

Hình 47: Trường dòng triều tại Ninh Cơ khi lưu lượng lũ đạt giá trị lớn nhất PA2.1 98 Hình 48: Trường dòng triều tại Ninh Cơ tại sườn triều xuống PA2.1 98

Hình 49: Trường dòng triều tại Ninh Cơ khi lưu lượng lũ đạt giá trị lớn nhất PA2.2 99 Hình 50: Trường dòng triều tại Ninh Cơ tại sườn triều xuống PA2.2 99

Hình 51: Trường dòng triều tại Ninh Cơ khi lưu lượng lũ đạt giá trị lớn nhất PA2.3 .100

Hình 52: Trường dòng triều tại Ninh Cơ tại sườn triều xuống PA2.3 100

Hình 53: Biến trình mực nước tại các điểm trích kết quả điển hình làm cơ sở so sánh .102

Hình 54: Các mặt cắt chia theo biến hình lòng sông vùng cửa Đáy 106

Hình 55: Luồng sông vùng cửa Đáy sau khi được nạo vét 108

Hình 56: Trường dòng triều tại sườn triều xuống PA0 109

Hình 57: Trường dòng triều tại sườn lên PA4 109

Hình 58: Mực nước tại thời điểm lưu lượng lũ thoát cực đại PA2 110

MỞ ĐẦU

Cửa sông là vùng chuyển tiếp giữa sông và biển, ở đó có sự tập trung về kinh

tế, văn hoá xã hội Ở nhiều khu vực là cái nôi đầu tiên của văn minh nhân loại Ví dụcửa sông Nin Ai Cập, sông Hoàng Hà Trung Quốc, sông Sen Pháp

Ở Việt Nam các cửa sông thuộc hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình, sông ThuBồn, sông Cửu Long đã gắn chặt với sự phát triển kinh tế xã hội của nhiều thế hệ từhàng ngàn năm nay

Đất nước Việt Nam chạy dài từ Bắc vào Nam với hơn 3000 km bờ biển, có hệthống sông ngòi dày đặc Trong đó 114 cửa sông có tên, riêng đồng bằng Bắc Bộ cóhơn 20 cửa sông lớn Các cửa sông này là nơi chuyển tải cuối cùng của toàn bộ lượngnước lũ ra biển, là đầu mối giao thông quan trọng giữa đất liền với biển, giữa nước ta

và các nước trên thế giới

Các cửa sông đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc tiêu thoát lũ giảmnhẹ thiên tai, phát triển kinh tế nói chung và kinh tế biển nói riêng

Việc xâm nhập mặn ở các cửa sông gây ảnh hưởng lớn đến việc tưới tự chảy,làm giảm năng suất cây trồng và ảnh hưởng đến sinh hoạt của nhân dân vùng đồngbằng cửa sông Mặt khác sự phát triển của các bar, bãi và đảo cũng làm tăng diện tíchđất đai canh tác Việc khai hoang lấn biển, nuôi trồng thuỷ sản, phát triển nông, lâmnghiệp cũng đem lại lợi ích kinh tế rất lớn Vì vậy việc nghiên cứu phát triển và khaithác hợp lý vùng cửa sông được đặt ra một cách cấp thiết, phục vụ yêu cầu cuộc sống,sản xuất phát triển kinh tế

Nghiên cứu diễn biến các cửa sông có vai trò rất quan trọng trong việc khaithác hợp lý các cửa sông và phát triển kinh tế Tuy nhiên diễn biến ở các cửa sông rấtphức tạp, sự biến đổi của các quá trình động lực diễn ra rất mạnh mẽ theo không gian

và thời gian Kết quả dẫn tới việc tiến ra biển với các bar, bãi, đảo, phát triển trướccửa sông của một số sông hoặc là một quá trình biển lấn kéo theo hàng loạt các côngtrình khu vực cửa sông ven biển bị phá huỷ Việc phát triển các bãi ngầm, bar cửasông gây cản trở rất lớn cho việc thoát lũ và giao thông thuỷ là nguy cơ đe doạ ngậpúng cho hàng chục vạn ha canh tác ở vùng đồng bằng cửa sông

Trên thế giới việc nghiên cứu diễn biến các cửa sông ven biển đã có từ lâu doyêu cầu về giao thông, hàng hải Với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp

hiện đại và vấn đề thương mại quốc tế đã thúc đẩy các nước phát triển quan tâm đếncác vấn đề về cửa sông ven biển Nhiều nhà khoa học đi sâu nghiên cứu mối tương tácgiữa sông và biển,

Lịch sử nghiên cứu vùng cửa sông ven biển ở nước ta cũng có từ khá lâu, đượcthể hiện bằng các công trình chinh phục lòng sông, khai hoang lấn biển mở rộng đồngbằng, nhưng những tư liệu khoa học về vùng cửa sông vẫn chưa được đầy đủ

Trước đây Pháp có xây dựng một số trạm thuỷ văn ở khu vực cửa sông, từ năm

1954 Nhà nước đã cho xây dựng lưới trạm thuỷ văn, hải văn tại các cửa sông, venbiển, thành lập các đoàn khảo sát cửa sông, xây dựng các dự án điều tra cơ bản kếthợp với các trạm đo cố định Kết quả là đã lập được các bản đồ địa hình khu vực cửasông một cách chi tiết có hệ thống, thu thập được các số liệu về gió, sóng, dòng chảy,bùn cát Tuy nhiên do điều kiện kinh tế, hạn chế về thiết bị đo đạc nên các số liệu thuđược chưa đáp ứng được đòi hỏi của các phương pháp nghiên cứu vùng cửa sông.Việc nghiên cứu thực tế ở các cửa sông một cách chi tiết, thiết lập các phương pháptính toán dự báo biến hình lòng dẫn ở các vùng cửa sông chưa được hoàn thiện

Mục tiêu của dự án là dựa trên kết quả điều tra khảo sát, và các kết quả thu thậpđược phân tích xu thế diễn biến một số cửa sông chính của hệ thống sông Hồng, ảnhhưởng của các diễn biến đó đến thoát lũ cửa sông, bước đầu đề ra giải pháp khai tháccác cửa sông một cách hợp lý, để góp phần vào công tác phòng chống lũ lụt cho đồngbằng Bắc Bộ, khai thác, phát triển các cửa sông một cách hợp lý trước mắt cũng nhưlâu dài phục vụ phát triển kinh tế

CHƯƠNG 1: CHẾ ĐỘ THUỶ HẢI VĂN VÙNG CỬA SÔNGVÀ VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ

Cửa sông là nơi chuyển tiếp giữa sông và biển, các yếu tố thuỷ, hải văn vùngcửa sông ven biển chính dưới đây chi phối diễn biến các cửa sông và ảnh hưởng tớithoát lũ

Đối với khu vực nghiên cứu đặc điểm nổi bật qua kết quả thống kê là chế độgió mùa, gió mùa Đông Bắc trong mùa Đông (từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau), giómùa Đông Nam (từ tháng 7 đến tháng 9) thời gian này trùng với mùa lũ bão ở Bắc Bộ,(bảng 1.1) là tần suất và vận tốc trung bình trạm Bạch Long Vĩ[1].

Đặc trưng của chế độ gió mùa Đông Bắc có thể thấy qua chế độ gió tháng 1hàng năm, ở đây hướng gió Đông Bắc có tần suất lớn, trung bình từ 6m- 10m/s Cácđợt gió mùa Đông Bắc mạnh có thể đạt cực trị đến 25m/s Nhân tố gió mùa là độnglực gây ra sự vận chuyển bùn cát ven bờ, cửa sông rất lớn Biến động địa hình bãi venbiển cửa sông có biên độ tương đối lớn trong mùa này so với cả năm

Mùa gió Đông Nam của khu vực trùng với thời kỳ có bão, lũ xảy ra Trong mùanày gió có hướng nam, và Đông Nam chiếm tần suất lớn hơn cả so với các hướngkhác (bảng 1.2, 1.3) chiếm 72% tần suất xuất hiện Yếu tố gây nhiễu động mạnh nhấttrong mùa này là bão và áp thấp nhiệt đới Theo tài liệu thống kê của Tổng cục KTTV(từ năm 1970-1993) trung bình có 8 trận bão đổ bộ vào Việt Nam một năm Đoạn bờbiển thuộc đồng bằng Bắc Bộ bị ảnh hưởng nhiều nhất 28%[2] Do vậy tần suất giómạnh cũng rơi vào những tháng mùa bão

Bảng 1 Tần suất (%) và tốc độ gió trung bình (m/s) trạm Bạch Long Vĩ)

Bảng 2: Hướng và tốc độ gió cực đại (m/s) tại một số trạm ven bờ lưu vực sông Hồng và sông Thái bình

0

Bảng 3 : Tốc độ gió trung bình nhiều năm

Bảng 4.: Tần suất gió bão tại khu vực nghiên cứu

- Trong mùa hè ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam biến tính khi thổi vào vịnhBắc Bộ với các hướng gió chính là Nam, Đông Nam và Đông Đặc biệt trong mùa nàygió mạnh trong các cơn bão là nguyên nhân gây biến đổi địa hình cửa sông ven biểntheo những thời gian ngắn

- Tốc độ gió tại vùng ven bờ, cửa sông giảm nhiều so với trạm đặc trưng ngoàikhơi nhưng vẫn giữ quy luật phân bố chung của nó

1.2 Chế độ mực nước, nước dâng

1.2.1 Thuỷ triều

1.2.1.1 Thuỷ triều vùng cửa sông và phương pháp nghiên cứu

Trong những năm gần đây một số nghiên cứu về các vùng cửa sông nói chung

và động lực thuỷ triều vùng cửa sông nói riêng đã được tăng cường mạnh mẽ Đểnghiên cứu hiện tượng thuỷ triều trong vùng cửa sông đồng bằng thường áp dụng cácphương pháp sau :

 Phân tích điều hoà dao động mực nước sông

 Tính các đặc trưng thuỷ triều trong mạng sông và kênh chính của đồng bằng theophương pháp số trị thuỷ động

Dao động mực nước sông đồng bằng khi ảnh hưởng thuỷ triều đóng vai trò chủyếu có thể phân tích điều hoà thành nhiều sông hợp thành

h t A0  f H i icos q t V i  0 U i g i

Trong đó :

A0 : Mực nước trung bình của trạm.

f và (V0 + U)i : Các đặc trưng thiên văn phụ thuộc vào lực hấp dẫn vũ

trụ sinh ra thuỷ triều

Hi, gi : Các hằng số điều hoà thuỷ triều phụ thuộc các điều kiện

địa phương trạm đo

Dựa trên cơ sở lý thuyết số liệu cho thấy chế độ thuỷ triều vùng cửa sông cácsông thuộc hệ thống sông Hồng có nhiều điểm khác với các vùng biển kề cận Sự thayđổi chủ yếu do ảnh hưởng mạnh của địa hình Triều trong vùng cửa sông dựa trênquan trắc cũng như tính toán bị suy giảm khi truyền vào sông Cũng theo các kết quảtrên có thể thấy một hiện tượng chung của các cửa sông trên thế giới là : Mực nướcbiển lớn tiến vào sông nhanh hơn mực nước triều nhỏ (các con sông lớn trên thế giớinhư Fraser (Canada), Ren (Đức) Đây là sự thay đổi đáng kể so với đặc tính của thuỷtriều ở vùng biển hở và ven bờ là khi triều lớn và nhỏ đều truyền với cùng một tốc độ.Đặc điểm quan trọng của triều cửa sông là sự triết giảm triều khi tiến vào sông, dothành phần ma sát và sự mất cân đối quan trắc được giữa dòng triều lên và dòng triềuxuống trong sông vùng triều, dòng triều lên có tốc độ mạnh hơn nhưng thời gian xảy

ra ngắn hơn dòng triều xuống

1.2.1.2 Mực nước thuỷ triều tại các cửa sông Hồng

Đặc điểm thuỷ triều tại vùng ven biển lưu vực sông Hồng nằm trong quy luậtchung của vịnh Bắc Bộ Là vùng nhật triều thuần tuý, mỗi ngày chỉ có một lần lên vàmột lần xuống Độ lớn triều vùng này thuộc loại triều lớn nhất nước ta biên độ khoảng3-4m vào kỳ triều cường

So sánh số liệu thực đo tại các trạm mực nước cửa sông chính Văn Úc, TháiBình, Ba Lạt, Ninh Cơ, Trà Lý, Đáy của Viện NCKH Thuỷ lợi (93- 99 và kết qua đonăm 2009) [ 3] ta có nhận xét sau:

Tương quan mực nước giữa các trạm, mực nước trạm đại diện và Hòn Dấutương đối chặt chẽ, hệ số tương quan dao động trong khoảng từ 0.8  0.95

Đỉnh triều lớn nhất tại hầu hết các trạm cửa sông xảy ra gần như đồng thời vớitại Hòn Dấu, tiến sâu vào nội địa thì chậm pha trung bình khoảng 1h/7km

Độ cao mực nước thực đo ở các cửa sông thường lớn hơn trị số mực nước dựbáo cho trạm Hòn Dấu cùng kỳ Sự sai khác này xảy ra ở đỉnh và đặc biệt là chântriều.

Hiện nay ở tất cả các cửa sông đều không đủ tài liệu thực đo nhiều năm nhưng

ta có thể kéo dài tài liệu thông qua phương trình tương quan với Hòn Dấu

1.2.1.3 Đặc điểm truyền sóng triều trong sông của hệ thống sông Hồng

- Giới hạn truyền sóng triều

Vùng biển đồng bằng Bắc Bộ có chế độ nhật triều với biên độ khá lớn, saukhoảng 100km truyền trong sông vẫn giữ nguyên đặc tính nhật triều đều Trongkhoảng 60km đầu sự triết giảm ít khác nhau trên sông Hồng, sau đó sự triết giảm trênsông có cửa, bồi, lòng sông nông mạnh hơn

- Tốc độ truyền sóng triều có thể tính gần đúng theo công thức:

Sóng triều truyền trên sông Hồng và sông Thái Bình 15-20 km/h

1.2.1.4 Sự biến dạng dao động thuỷ triều

Khi sóng triều truyền vào sông thì không những triết giảm biên độ mà còn biếndạng cả đường cong dao động

Thời gian triều lên và triều rút cũng thay đổi Thời gian triều lên giảm thời giantriều rút tăng, khi tiến sâu vào sông bảng 1.5

Bảng 5.: Thời gian triều lên và rút trên sông Hồng

Nhân tố chủ yếu gây nên hiện tượng nước dâng là sự thay đổi áp suất khí quyển

và gió sinh ra khi có bão hoặc áp thấp nhiệt đới Những nhân tố trên tạo ra ứng suấttheo phương thẳng đứng và tiếp tuyến với bề mặt nước gây ra nước dâng

Hệ phương trình biểu thị quá trình nước dâng do bão như sau :

 : Cao độ mặt nước.

0 : Nước dâng do áp suất không khí giảm

Bằng cách đưa vào các tham số động lượng dòng chảy M và N xác định bởi :

S

x b x

S

y b y

Trên đây là hệ phương trình mô tả hiện tượng, quá trình nước dâng Ở đây S, b

là ứng suất tiếp dọc theo bề mặt nước và đáy biển

1.2.2.2 Nước dâng do bão tại cửa sông thuộc hệ thống sông Hồng:

Từ 1960-1990 vùng biển vịnh Bắc Bộ tới vĩ độ 16o N có 101 cơn bão gây nướcdâng ven bờ Tại vùng cửa sông Hồng và sông Thái bình có số cơn bão đổ bộ vàochiếm 17.8% tổng số cơn bão đổ bộ vào Miền Bắc

- Trong đó 50% số cơn bão đổ bộ vào vùng này gây nước dâng > 150cm

- Thời gian xảy ra nước dâng lớn nhất chậm hơn 1 giờ so với thời điểm bão đổ

bộ vào

- Thời gian tồn tại nước dâng tại các trạm ven bờ từ 12giờ đến 30 giờ đỉnhnước dâng tồn tại từ 2 giờ đến 3 giờ

Bảng 6 : Tổng kết số cơn bão đổ bộ vào bờ và số lần gây nước dâng ở Bắc Bộ [4] (Số

liệu của Trung Tâm khí tượng thuỷ văn biển)

bão

1.2.2.3 Tổ hợp triều nước dâng:

Tổ hợp về pha giữa triều và nước dâng

Để tìm hiểu quy luật này tại vùng cửa sông Hồng và sông Thái Bình, tiến hànhthống kê số liệu mực nước tại trạm Hòn Dấu cho 56 cơn bão thời kỳ 1963-1983

Tần suất xuất hiện tổ hợp nước dâng cực đại gặp ngày triều cường triều kiệt tạibảng 1.7

(Ghi chú số âm chỉ ngày trước, số 0 chỉ ngày triều cường, kiệt số dương chỉ ngàysau)

Trung gian 24.6

Như vậy khả năng xảy ra tổ hợp nước dâng cực đại gặp triều lớn chiếm tần suấtkhá cao xấp xỉ 50% Do vậy khi nghiên cứu vùng cửa sông cần xem xét đến tổ hợpbất lợi này

1.3 Chế độ sóng

1.3.1 Sóng theo mùa

1.3.1.1 Sóng gió mùa đông bắc

Trong mùa này, vùng cửa sông ven biển đồng bằng Bắc Bộ chịu ảnh hưởngcủa sóng do gió mùa Đông Bắcvà sóng lừng cùng hướng gây nên với các đặctrưng của sóng như sau

6 2

1.3.1.2 Sóng gió mùa Đông Nam

Trong mùa này vùng cửa sông nghiên cứu chịu ảnh hưởng của sóng có hướngNam , Tây Nam và Đông Nam , trong đó hướng Đông Nam chiếm 60%

Các đặc trưng sóng trong mùa này thu được như sau

1.3.2 Sóng bão

Sóng trong bão và áp thấp nhiệt đới là loại sóng phức tạp gây nhiều biến độnglớn trong sự hình thành và biến đổi các bãi cát vùng cửa sông Những số liệu quantrắc được của sóng bão khu vực nghiên cứu cho ta thấy các đặc trưng sóng bão nhưsau:

hmax= 4 - 5(m)

h1/3 = 3-4(m)

 = 5-8(m)

1.4 Chế độ dòng chảy vùng cửa sông Hồng

Dòng chảy vùng cửa sông là tổng hợp các dòng chảy thành phần

- Thành phần dòng chảy tuần hoàn là tổng hợp các dòng phát sinh do sóngtriều tương ứng gây ra các chu kỳ khác nhau

- Thành phần dòng chảy không tuần hoàn gồm hai thành phần

Dòng ổn định, thường là dòng do quán tính, được phát sinh do gió có hướng vàcường độ tương đối ổn định, khi hết gió dòng chảy này vẫn tồn tại một thời gian khálâu do quán tính Dòng không ổn định bao gồm các loại dòng phát sinh ngẫu nhiêntheo thời gian, dòng chảy lũ, dòng chảy sông ngòi, dòng chảy ven bờ, dòng do thayđổi mật độ

Dòng chảy cửa sông có thể biểu diễn như sau[ 5]

(t) = (t)+ (t)

(t) = (t)+ (t)

(t) = Dòng chảy tổng hợp

(t ) = Dòng chảy tuần hoàn

(t) = Thành phần dòng chảy không tuần hoàn

X, t: Khoảng cách dọc theo dòng chảy và thời gian

o : hệ số sửa chữa động năng

1.4.2 Dòng triều

Từ dao động mực nước theo phương thẳng đứng của thuỷ triều một khối lượngnước lớn được dồn ép và chuyển động theo phương ngang gọi là dòng triều Đặc trưngcủa dòng triều được biểu thị bằng một Elip trong mỗi chu kỳ triều Dòng triều ở vùngcửa sông Hồng và sông Thái Bình thuộc nhóm nhật triều có chu kỳ 24.5-25.5 giờ.Cũng như thuỷ triều, dòng triều lớn xuất hiện trong năm vào các tháng 6, 7, 8, 12, 1,vận tốc lớn nhất đạt 60-70 cm/s Hướng thịnh hành và giá trị lớn của dòng triều rơivào hướng Đông Bắc và Tây Nam tức hướng song song với bờ Một đặc điểm đánglưu ý là dòng triều lớn khi mực nước gần mực nước trung bình

Theo Richarcha,Davisi, chế độ thuỷ triều có vai trò đáng kể trong việc hìnhthành bãi triều và lạch triều vùng cửa sông, cũng như sự duy trì tồn tại các lạch ngangđó

1.4.3 Dòng ven bờ do sóng

Khi sóng chuyển động từ ngoài khơi vào bờ, sóng biến đổi và chuyển qua bagiai đoạn khác nhau

-Giai đoạn ngoài vùng nước sâu (deep water)

- Giai đoạn biến dạng do khúc xạ vùng nước nông

- Giai đoạn đổ vỡ hoàn toàn thành dòng chảy

Kết quả nghiên cứu lý thuyết cũng như trong thực nghiệm cho thấy khi sóng vỡkhối nước tiếp tục chuyển động về phía bờ tạo ra dòng chảy Dòng chảy này được chialàm hai phần

- Thành phần dọc bờ (ven bờ): Vb

- Thành phần theo pháp tuyến đường bờ VT.

Với chế độ sóng của vùng nghiên cứu đã giới thiệu phần trên, dòng ven bờ củavùng cửa sông Hồng và sông Thái Bình có vận tốc lớn là nguyên nhân quan trọng gâyxói lở bãi, biến đổi địa hình cửa sông

Vận tốc dòng ven chịu ảnh hưởng rất lớn của địa hình vùng bờ nông và sự thayđổi độ dốc bãi biển, hình dạng đường bờ Ở những vùng biển thoáng độ dốc bãi lớn,giá trị của chúng lớn hơn nhiều so với các khu vực gần cửa sông

Hoạt động của thuỷ triều có ảnh hưởng quan trọng đến vận tốc dòng ven

1.4.4 Dòng chảy ven bờ do gió

Trong vịnh Bắc Bộ dòng chảy do gió chịu chi phối của gió mùa: Gió mùa ĐôngBắcvà gió Tây Nam

Theo số liệu điều tra khảo sát nhiều năm Việt - Trung 1959 - 1965 và kết quảđiều tra kết hợp tính trên mô hình toán (Viện cơ học 1980-1990) [6] có thể đưa ra một

số qui luật sau

- Vào mùa gió Đông Bắc, dòng chảy có hướng Đông Bắc, dòng chảy có hướngĐông Bắc Tây Nam với moduyn dòng chảy khoảng 30 - 40 cm/s ứng với gió ĐôngBắc có tốc độ 18 m/s, gần bờ dòng chảy gần như song song với đường bờ

- Vào thời kỳ gió mùa Đông Nam , phía Nam cửa Ba Lạt tồn tại một xoáythuận chiều kim đồng hồ Sát ven bờ Hải Hậu - Xuân Thuỷ tồn tại một xoáy ngượcnhỏ Vùng bắc cửa Ba Lạt có xu hướng tạo nên sóng thuận chiều kim đồng hồ

- Dòng chảy gió thường có trị số trung bình nhỏ, chúng chỉ tồn tại, phát triểnmạnh trong trường gió mùa đông ổn định với từng đợt gió mùa Đông Bắctừ 5 - 10ngày Càng gần vào bờ do biển nông bị ảnh hưởng ma sát đáy, dòng này sẽ yếu dần

Do vậy về cơ bản vai trò của dòng này ở vùng nước nông và vùng gần cửa sôngnghiên cứu là không đáng kể

b/ Xáo trộn vừa : dòng triều và dòng chảy sông có độ lớn tương đương.

c/ Xáo trộn mạnh : tại cửa sông có triều mạnh hoặc vào thời kỳ triều lớn trong mùakhô Với các đặc trưng triều và dòng chảy sông ở vùng cửa sông Hồng và sông TháiBình ta có thể xếp dòng dị trọng ở vùng này vào loại xáo trộn nhẹ Do vậy dòng dịtrọng ở vùng cửa sông này đóng một vai trò không lớn trong các yếu tố dòng chảyvùng cửa sông

1.5 Sự vận chuyển bùn cát ven bờ vùng các cửa sông Hồng

Dựa trên tài liệu thực tế ta có thể tính vận tốc dòng ven bờ trong gió mạnh vàbão, chúng có trị số rất lớn Chẳng hạn, đối với cơn bão Alice (20/9/1975) vận tốcdòng ven có thể đạt tới giá trị Vmax = 2.5m/s Với tốc độ lớn như vậy dòng ven dosóng đã mang đi một lượng cát lớn gây xói bãi nghiêm trọng, sau bão bãi biển bị xóisâu từ 0.4-0.5(m) Hiện tượng xói bãi cũng xảy ra mạnh mẽ trong các đợt gió mùa dàingày Chính lượng bùn cát bị dòng ven do sóng mang đi cùng với các tác động khácgây nên những biến đổi ở vùng cửa sông

Để đánh giá qui luật vận chuyển bùn cát do dòng chảy sóng vùng ven biển đồngbằng Bắc Bộ có thể xử dụng kết quả phân tích bình đồ khúc xạ sóng

a Tại vùng nước sâu (5-20m):

Sóng Đông Bắc mạnh đưa bùn cát từ phía bắc đến, bùn cát được lắng đọng trên mộtdiện rộng ở phía nam cửa Ba Lạt Sóng đông gây xói ở vùng phía Nam cửa Ba Lạt cókhả năng đưa bùn cát về tới cửa Lạch Giang - cửa Đáy Các vùng khuất sóng tại XuânThuỷ có thể gây hiện tượng phân kỳ của dòng ven

Sóng Đông Nam gây chuyển động phân kỳ - ở phía bắc cửa Ba Lạt bùn cát ởđây chuyển tới vùng phía bắc Đồ Sơn - Cát Bà Phía nam cửa Ba Lạt có khả năng bùncát đã lắng đọng di đẩy dần về phía cửa Hà Lạn

b.Tại vùng cạn (Độ sâu < 5m) :

Dòng ven bị cắt vụn do các cồn cát ngầm ở cửa sông Trong điều kiện cân bằngbùn cát, cát chuyển động cục bộ được hình thành.

c Dựa trên số liệu sóng, gió ngoài khơi vùng đồng bằng Bắc Bộ (kết quả của Viện Cơ học thực hiện trong đề tài KT- 03-14 chương trình biển)

Viện nghiên cứu khoa học Thuỷ Lợi đã sử dụng phương pháp của CERC đểtính sơ bộ định lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ lưu vực nghiên cứu và cho kết quảsau:

Tại khu vực phía nam cửa Ba Lạt - Đáy nhìn chung, dòng bùn cát dọc bờ toànnăm đi từ bắc xuống nam chiếm ưu thế Dựa trên luật cân bằng bùn cát có thể sơ bộnêu lên một số qui luật sau

Đoạn bồi nam Ba Lạt - Kiên Hành - Bạch Long hàng năm lượng bùn cát đượcmang đến ít hơn lượng mang đi là 59000 m3 năm nên bị xói nhẹ

- Đoạn Bạch Long - Quất Lâm - cửa Hà Lạn lượng bùn cát được mang đếnnhiều hơn mang đi là 621000 m3/năm nên được bồi

- Đoạn cửa Hà Lạn - Văn Lý - Hải Thịnh lượng bùn cát mang đi nhiều hơnmang đến 556000 m3/năm nên bị xói mạnh

- Đoạn nam Lạch Giang - Cửa Đáy lượng phù sa mang đến nhiều hơn mang đi

671000 m3/năm nên được bồi tích mạnh - Cửa sông Đáy có xu thế bị bồi mạnh và tiếnnhanh về phía biển

- Đoạn bắc cửa Ba Lạt - Hải Phòng do hình dạng địa hình phức tạp phươngpháp trên sẽ cho sai số lớn nên không áp dụng được

Giới hạn của đường đẳng mặn 1% ở đồng bằng Bắc Bộ ứng với lưu lượng tai HàNội khoảng 1000 m/s trong mùa khô là 20 km trên sông Hồng, vào khoảng 40 km.Hằng ngày mặn lên cao nhất là vào sau thời gian đỉnh triều và nói chung chỉ có một

giao động hằng ngày Do độ lớn triều thay đổi đáng kể trong vòng một tháng nên độmặn cũng thay đổi theo Độ mặn lớn nhất theo chu kỳ nửa tháng xuất hiện ở kỳ triềucường.

Kiểu xáo trộn nước mặn, nước ngọt ở đồng bằng Bắc Bộ nói chung là kiểu xáotrộn vừa phải không có nêm mặn

1.7 Sơ bộ về tổ hợp thủy triều – lũ - nước dâng vùng cửa sông Hồng và sông Thái Bình

1.7.1 Tổ hợp lũ triều

Trong mùa lũ dao động triều bị biến dạng đáng kể Sóng lũ truyền trên sôngchịu ảnh hưởng của thuỷ triều dưới 2 dạng: Dao động mực nước triều và dao độngtuần hoàn của dòng triều vừa chảy ngược, chảy xuôi trong thời gian 25 giờ

Cơ chế động lực của tương tác triều - lũ được thể hiện trên toàn vùng hạ du là:Sóng lũ lấn át sóng triều ở gần hạ lưu Sau đây có thể xét tương tác triều - lũ trong trận

lũ lịch sử ở miền Bắc nước ta thời kỳ 1945 - 1971

Trận lũ tháng 8/1971 ở đồng bằng sông Hồng:

Trong thời kỳ này dao động triều Hòn Dấu đạt 3.03 m vẫn còn truyền tới BảoChâu cách biển 105 km với độ lớn trên dưới 10 cm

Cần chú ý là tổ hợp triều có cường độ có thể dẫn tới hệ quả khác nhau:

Lũ tháng 8/1945 có mực nước ở Hà Nội khoảng 13.90 m  14.10 m là trận lũlớn thứ hai từ đầu thế kỷ đến nay, xảy ra trong thời kỳ triều yếu

- Lũ tháng 8/1969 có mực nước tại Hà Nội là 13.22 m xảy ra trong thời kỳ triềuxấp xỉ mực nước trung bình

Như vậy lũ tháng 8/1971 là tổ hợp lũ lớn gặp triều ở mức trên trung bình nếunhư xảy ra tổ hợp lũ lớn gặp triều mạnh trong mùa lũ (mực nước triều 3.5 m tại HònDấu tức là = 116% so với dao đông triều trong trận lũ tháng 8/1971) thì hậu quả chắccòn lớn hơn Dựa vào phân tích của Trung tâm khí tượng thuỷ văn biển tại trạm PhúHào (sông Hồng - cách biển 81 km) do ảnh hưởng của lũ lớn, tại đây biên độ lớn triều

đã giảm xuống còn 78% so với cùng điều kiện thiên văn trong mùa khô, lưu lượngtriều cũng giảm non nửa so với mùa khô

Rõ ràng trong mùa lũ, lưu lượng triều ở vùng cửa sông có tác dụng tích cực khichảy xuôi góp phần thoát lũ nhanh hơn, ngược lại nó gây tác dụng tiêu cực khi chảyngược làm nước lũ bị dồn ứ gây nguy hiểm cho vùng hạ lưu.

- Trong mùa lũ triều truyền từ biển vào sông dưới dạng sóng dài với tốc độtruyền chậm so với mùa khô

Kết quả phân tích phổ dao động mực nước tại Hòn Dấu, cửa Cấm và cửa Ba Lạt(Trung tâm Khí tượng thuỷ văn biển) trong tháng 8/1971 có lũ lịch sử xảy ra cho thấy:Các sóng nước nông bậc cao đã bị ảnh hưởng lũ làm cho mờ đi như tác dụng của nhân

tố nhiễu

1.7.2 Tổ hợp thuỷ triều nước dâng do bão trong vùng cửa sông

Tuy ít xảy ra nhưng khả năng xuất hiện phân bố tương đối đều Khi tổ hợp triềucường - nước dâng xuất hiện gây tác hai không nhỏ Cơ chế phát triển tương tác củachúng như sau:

Thuỷ triều là một sóng dài có chu kỳ chủ yếu là một ngày đêm, còn nước dâng

do bão ở vịnh Bắc Bộ cũng là một sóng dài có chu kỳ lớn hơn ngày đêm (1.5  3ngày) Vì vậy, khi có bão, sóng triều thường truyền vào sông có biên độ và góc phanhất định được bổ xung thêm một sóng dài, nước dâng kiểu xung kích không tuầnhoàn có độ lớn, góc pha và tốc độ truyền khác Kết quả là mực nước trong sông cókhuynh hướng dâng cao hơn thường lệ cả khi triều cao cũng như triều thấp Phân tíchmột trường hợp cơn bão ngày 18/7/1971 đã gây nước lớn làm ngập khu cảng HảiPhòng như sau :

Dao động triều cộng nước dâng trong bão được thể hiện rõ từ cửa biển tớikhoảng cách 80  105 km sâu vào sông, trên sông Thái Bình lúc này có lũ nhỏ gây tácdụng cản trở sự truyền sóng dài hỗn hợp triều cộng nước dâng, dao động tổng hợp củatriều và nước dâng có khuynh hướng lấn sâu hơn và các đường đẳng độ lớn, dao độngmực nước trở nên dị thường với giá trị cao tại khu vực có bão đi qua

CHƯƠNG 2: DIỄN BIẾN CỬA SÔNG VÀ ĐƯỜNG BỜ BIỂN KHU VỰC DỰ ÁN

2.1 Quá trình phát triển các cửa sông, thuộc hệ thống sông Hồng

Quá trình tiến hóa dải ven bờ châu thổ sông Hồng luôn luôn gắn liền với lịch sử

hình thành và phát triển của toàn bộ lãnh thổ Theo các tài liệu địa chất và cổ địa lý,châu thổ sông Hồng là một vùng sụt võng được đền bù bởi sự lắng đọng trầm tích khámạnh mẽ mà chế độ châu thổ chỉ biểu hiện rõ nét nhất từ Mioxen (N1) Các quá trìnhbiển tiến và biển thoái diễn ra nhiều lần trong Plioxen (N2) và Đệ Tứ (Q) đã làm thayđổi về hình thái và diện tích của châu thổ

Cho đến cuối Pleistoxen muộn, biển rút ra xa ngoài vịnh Bắc Bộ và dải châu thổsông Hồng chịu tác động của chế độ lục địa và còn kéo dài sang cả thời kỳ đầu củaHoloxen

2.1.1 Đầu Holoxen

Dải ven bờ châu thổ sông Hồng tiếp tục chịu tác động của chế độ lục địa Tuynhiên, chỉ một thời gian ngắn sau đó, mực nước biển lại tiếp tục dâng lên cho đến độsâu khoảng -30m so với mực nước hiện tại Lúc đó, ở dải ven bờ phát triển các đầmlầy, các hồ ven bờ thuận tiện cho việc thành tạo than bùn và các trầm tích sét bột lẫnbùn thực vật mà đại diện là phần dưới của hệ tầng Hải Hưng (QIVhh) có tuổi 9.000 –7.000 năm trước và bề dày hạt tới 10 – 60 mét

Trong Holoxen trung, biển tiếp tục dâng cao làm tràn ngập châu thổ cho đến độcao +4m tạo điều kiện cho quá trình tích tụ tầng sét màu xanh xám thuộc phần trên của

hệ tầng Hải Hưng (6.000 ÷4.500 năm trước )

2.1.2 Haloxen muộn (QIV)

Lúc này mực nước biển lại hạ thấp dần cho đến độ sâu - 4 m Các đầm lầy venbiển rất phát triển, tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành các trầm tích sét và thanbùn thuộc phần dưới của hệ tầng Thái Bình (QIVtb)

Vào khoảng 2.300 ÷ 2.000 năm trước, mực nước biển dâng cao trở lại và đạt độcao 1,0 ÷ 2,0 m, sau đó biển rút dần, giải phóng dải ven bờ, làm tăng nhanh diện tích

châu thổ lục địa và quá trình biển lùi chỉ dừng lại cách ngày nay khoảng 5 – 6 thế kỷ.Các trầm tích sét, cát nhỏ tướng sông - biển, đàm lấy của phần hệ tầng Thái Bình lộngay trên bề mặt đồng bằng.

2.1.3 Các đường bờ cổ từ thế kỷ X đến nay.

Do phần rìa của sông Hồng nằm trên một sụt võng có các mảng móng bị sụt lúnvới tốc độ khác nhau, nên bề dày của tầng trầm tích bở rời trong Holoxen cũng rấtkhác nhau Nó tăng dần từ Tây Nam về Đông Bắc Mặt khác, tổng dòng chảy rắn màsông Hồng mang ra Biển Đông mỗi năm 114.106 tấn, nhưng vật liệu đổ qua cửa TháiBình chỉ chiếm 17%, qua cửa Ninh Cơ là 30-40%, phần còn lại đổ qua cửa Ba Lạt vàTrà Lý

Từ đó, tốc độ tích tụ là xu hướng mở rộng đất liền tất yếu sẽ có tăng dần từ ĐôngBắc về Tây Nam Vì vậy, các đường bờ cổ từ thế kỷ X đã xác định có xu hướng chụmlại ở phía bắc và mở rộng về phía nam Dựa vào vị trí phân bố của val cát trên đồngbằng hiện nay và trên cơ sở phân tích các tư liệu lịch sử, chúng ta thấy rằng, vào giaiđoạn này, chí ít cũng từ thế kỷ thứ X, dải đồng bằng thuộc khu vực nghiên cứu là mộtvịnh nước nông và càng về phía Tây Nam, vịnh này càng lõm sâu vào lục địa (khu vựctỉnh Ninh Bình hiện nay) Do vậy, trong khoảng thời gian từ thế kỷ thứ X đến nay cóthể xác định được một số đường bờ cổ như sau:

- Đường bờ biển thế kỷ thứ X

Đường bờ này có xu hướng chạy thống nhất với hệ thống val bờ cổ là Tây Đông Bắc, xác định hình thái một đường bờ tương đối thẳng, ít vũng vịnh, hình thànhtrong điều kiện tương đối cân bằng về động lực và ngồn cung cấp vật liệu trên toàntuyến bờ Sau đó, sự cân bằng này bị phá vỡ, làm cho tốc độ lấn ra biển giảm đi rõ rệttheo hướng từ trung tâm lên phía Đông Bắc và xuống phía Tây Nam

Nam Đường bờ thế kỷ XV

Sự đổi hướng của các val bờ từ Tây Băc- Đông Bắc sang Á vĩ tuyến (Đông –Tây) rồi trở lại hướng Tây Nam – Đông Bắc đã khẳng định hình thái phát triển của rìachâu thổ sông Hồng trong thời gian này là có hướng lệch về phía Nam và tốc độ lấn rabiển của đường bờ này là lớn nhất trong số các đường bờ cổ có mặt trong khu vực (tốc

độ đạt 40m/ năm)

Các val bờ cổ dạng nan quạt hướng Đông Bắc– Tây Nam rất điển hình ở phíaNam cửa Diêm Điền đã xác nhận chế độ hình thái các val bờ tự do của một vùng biển

mà nguồn cung cấp vật liệu chủ yếu được đưa từ phía Bắc xuống Đây cũng là khuvực có tốc độ lấn ra biển nhỏ nhất (4-5m/năm)

- Đường bờ đầu thế kỉ XIX

Phía Nam Định, Ninh Bình đường bờ này chạy song song với đường bờ thế kỉ

XV Còn ở phiá Thái Bình, nó có xu hướng chập vào đường bờ thế kỉ XV ở phiá Nam

và phiá Bắc Tốc độ lấn biển ở khu vực này đạt giá trị lớn nhất ở gần cửa Lân (khoảng20m/ năm)

Tại khu vực Diêm Điền và từ cửa Diêm Điền đến cửa Thái Bình, các đường bờthế kỉ XV và đầu thế kỉ XIX không xác định được Còn vị trí, có lẽ chúng không thayđổi mấy so với đường bờ thế kỉ X Vì vậy, có thể khẳng định rằng khu vực rìa bắcvùng ven biển Thái Bình này có sự cân bằng tương đối giữa nhân tố sụt lún kiến tạovới lượng vật liệu đưa đến các nhân tố động lực khác

- Các đường bờ từ thế kỉ XIX đến nay

Chúng chính là các tuyến đê biển và đê quai Trên bình đồ, dễ dàng nhận thấyrằng, tốc độ lấn biển đạt giá trị lớn nhất ở phần cửa các con sông, còn phần giữa chúng

có tốc dộ nhỏ hơn

2.2 Đặc điểm hình thái và xu thế diễn biến các cửa sông thuộc hệ thống sông Hồng

2.2.1 Xu thế diễn biến các cửa sông thuộc hệ thống sông Hồng

Dựa trên cách phân loại cửa sông của Việt Nam để nghiên cứu lịch sử phát triểncủa các cửa sông thuộc hệ thống sông Hồng

Cửa sông delta :

Khi đi vào đoạn cửa sông, do có sự thay đổi về hình thái lòng sông, chịu ảnhhưởng của các yếu tố động lực biển, sự xáo trộn giữa nước sông và nước biển, phầnlớn bùn cát đã lắng đọng tập trung làm cho cửa sông kéo dài, khối lượng bồi tích pháttriển dần và được gọi là tam giác châu (delta)

Loại cửa sông này gồm cửa Ba Lạt (sông Hồng), cửa Đáy (sông Đáy), cửa Ninh

Cơ (sông Ninh Cơ), cửa Trà Lý (sông Trà Lý) Các cửa sông loại này gồm nhiều lạch,

nhiều bar, cồn cát và diễn biến rất phức tạp Căn cứ vào các tài liệu thu thập được ta

có thể phân tích diễn biến các cửa sông thuộc dự án

2.2.2 Diễn biến cửa sông Trà Lý

Sông Trà Lý nhận 9% lưu lượng lũ sông Hồng tại Sơn Tây, dài 70km, hệ sốuốn khúc 1,65

Cửa Trà Lý nằm ở trung đoạn bờ biển Thái Bình, giữa cửa Thái Bình gần nhưkhông thay đổi, và cửa Ba Lạt, có tốc độ lấn ra biển cực đại

Ta thấy, từ thế kỷ thứ X đến nay, vùng cửa sông Trà Lý ít biến đổi hơn so vớicác cửa vùng khác trong hệ thống sông Hồng Tuy vậy, xu thế chung vẫn là bồi tụ,nhưng có tốc độ chậm, do dòng sông uốn khúc quanh co, năng lượng tải cát yếu

Chính được bồi đắp như vậy, nên vùng cửa sông Trà Lý vẫn là vùng được quai

đê lấn biển phát triển nuôi trồng thuỷ sản

2.2.2.1 Các tuyến đê quai lấn biển vùng cửa Trà Lý và lân cận

Tuyến đê Nguyễn Công Trứ (còn gọi là đê Đại Hoàng) được hình thành khiNguyễn Công Trứ tổ chức đắp đê biển trên một tuyến dài gần 12km, đi từ hữu ngạnsông Trà Lý, dọc bờ phải sông Cá đến tả ngạn sông Ngân Công cuộc khai hoang cótầm cỡ lịch sử này được tiến hành vào năm 1828 Ở phía nam khu vực khai hoang,Nguyễn Công Trứ chỉ tổ chức đắp đê sông dọc hai bờ trái và phải sông Lân từ TâyPhong đến cửa Lân, không cho đắp đê biển

Tuyến đê 1828 – 1830 nằm ở phía nam khu vực nghiên cứu và chỉ tiến giới hạn

từ cửa Lân đến cửa Ba Lạt Đây chính là tuyến đê Bệ “chạy dọc vịnh Bắc Bộ từ làngĐoàn Đông đến âu Thuyền Lân” được đắp xong năm Minh Mệnh thứ 9 (1828) Tuynhiên, theo chúng tôi, ở thời điểm năm 1828 chỉ có tuyến đê Nguyễn Công Trứ đượcxây dựng Vì vậy tuyến đê Bệ phải được xây dựng sau đê Nguyễn Công Trứ một vàinăm và có lẽ trong khoảng 1828 - 1830

Tuyến đê 1892 – 1900 Đây là tuyến đê có quy mô lớn nhất, chạy suốt từ cửa BaLạt đến cửa Thái Bình trên chiều dài gần 60km Nó gồm 4 tuyến đê chạy liên tiếp vớinhau Đó là đê Long Thành (từ cửa Ba Lạt đến cửa Lân ), nay là tuyến đê biển quốcgia số 5, đê Bạch Long (từ cửa Lân đến cửa Trà Lý), đê Quan (từ cửa Trà Lý tới cửa

Diêm điền), nay là tuyến đê biển quốc gia số 7 và đê 218 (từ cửa Diêm Điền đến cửaThái Bình) nay là một đoạn của tuyến đê biển quốc gia số 8.

Đoạn từ cửa Trà Lý đến Ba Lạt (đê Long Thành và đê Bạch Long) được đắpnăm Thành Thái thứ 4 (năm 1892) Các đoạn còn lại được đắp trong khoảng từ năm

1892 – 1900

+ Các tuyến đê quai Các tuyến đê quai được đắp với quy mô và thời gian khácnhau Về cơ bản, chúng có quy mô vừa và nhỏ, tập trung trong khoảng thời gian từthập kỷ 50 (1955 -1956) tới gần đây (1980) Đó là các tuyến đê 1955-1956, 1960 -

1968 (1961, 1964, 1966, 1968) và 1975 – 1980 (1975 – 1980) [2]

Hiện nay, một số cá nhân và tập thể đã và đang tổ chức quai đê các tuyến đêquy mô nhỏ và siêu nhỏ với mục đích nuôi trồng thủy hải sản như các xã Nam Phú,Nam Thịnh, Thái đô, Thụy Hải, Thụy Xuân v.v…

2.2.2.2 Cơ chế bồi tụ, lấn biển

Quá trình tiến ra biển diễn ra theo cơ chế lấp đầy Theo cơ chế này, ban đầu làhình thành một bar của sông Sự tiến hóa của bar này theo thời gian sẽ tạo ra một vùngnước khá yên tĩnh ở phía trong tạo thuận lợi cho sự tích tụ vật liệu mịn do sông mang

ra Cồn Vành là một bar cửa sông và đã trở thành “người bảo vệ” cho đoạn bờ biển từcửa Ba Lạt đến cửa Trà Lý

Đoạn bờ bãi bắc của Trà Lý đến cửa Thái Bình sẽ được mở rộng nhưng tốc độdiễn ra chậm hơn Để tăng cường sự bồi tụ trên toàn khu vực bãi biển từ cửa Ba Lạtđến cửa Thái Bình cần sử dụng tối đa rừng ngập mặn bằng cách bảo vệ những khu đã

có và trồng thêm những khu mới theo phương châm đất bồi đến đâu trồng cây đến đó

Sự biến động địa hình bờ và bãi trong khu vực xảy ra mang tính chu kỳ Nhữngdạng địa hình được tạo thành trong thời gian ngắn thường kém ổn định và dễ bị pháhủy Đó là các val cát lúc nhô lên khỏi mặt nước, lúc bị phá hủy ở khu vực ĐồngChâu Vì vậy nếu muốn sử dụng nó sau khi đã nhô khỏi mặt nước biển cần có biệnpháp kỹ thuật chống lại sự phá hủy sau đó Những dạng địa hình được tạo thành trongchu kỳ dài thì khả năng ổn định cao hơn Đó là hệ thống bar cửa sông –doi cát CồnVành –Cồn Thủ.Đến khi nó nhô lên khỏi mặt nước thì vùng đất phía sau nó có điềukiện thuận lợi cho việc sử dụng theo các mục đích khác nhau

2.2.2.3 Cửa Trà Lý và diễn biến bờ biển Thái Bình

( Theo tài liệu của Hoa Mạnh Hùng, Nguyễn Văn Cư, Nguyễn Hoàn).

Qúa trình tạo thành và phát triển của bờ biển Thái Bình là sự tổng hòa của các yếu

tố sông – biển, trên bình đồ kiến tạo không ổn định, trong đó vai trò chủ đạo lại là yếu

tố động lực sông, tốc độ bồi tích thực sự vượt lên trên cả quá trình hạ lún Tổng lượngbùn cát đổ ra ở các cửa sông đạt 71,736 triệu tấn/năm; cửa Thái Bình (15 ÷ 20) triệutấn/năm, cửa Trà Lý (12 ÷ 15) triệu tấn/năm, cửa Ba Lạt 23 triệu tấn/năm….Chu kỳtạo thành phát triển bar cửa sông và kéo dài dòng dẫn cửa sông thường gắn liền vớiquá trình phát triển val, dọi, bãi ở dọc bờ, góp phần hình thành lên địa hình bờ biểndelta châu thổ Thái Bình trong những thập kỷ hiện nay

Trên nền bản đồ 1: 25000, vùng bờ biển Thái Bình, các tuyến đê biển được đắp

từ 1890 trở lại, đường mép nước đường đẳng sâu, bar cửa sông cùng với sự biến độngcủa lòng dẫn cửa sông trong 40 năm trở lại, cho thấy tốc độ lấn biển trong 100 nămqua các tuyến đê biển ở bờ biển Thái Bình đạt trung bình trên toàn đới bờ là 22,6m/năm Nơi có tốc độ lấn biển lớn nhất là đoạn bờ cửa Ba Lạt đạt 67 m/năm, tốc độlấn biển nhỏ nhất ở đoạn bờ biển Đông Minh đạt 5 m/năm (bảng 2.1)

Tốc độ lấn biển xảy ra mạnh mẽ nhất ở khu vực cửa sông và đoạn bờ kế cận sátcửa sông, còn đoạn bờ cách xa cửa sông (nằm giữa hai cửa sông kế tiếp nhau) thì tốc

độ lấn biển nhỏ hơn hẳn, đồng thời cao độ bề mặt địa hình ở khu vực này cũng thấphơn

(Theo các tuyến đê và đường mép nước thấp nhất)

Tốc độ phát triển bồi, xói và nâng cao bề mặt của bãi triều, bar… ở dải đất ướtven bờ biển Thái Bình được thể hiện khá phức tạp Trong vòng 30 năm (từ 1965 -1995) quá trình bồi lấn bãi triều chỉ xảy ra chủ yếu ở dải bờ nằm sát hai bên cửa sông(cửa Thái Bình, cửa Trà Lý, cửa Ba Lạt) với tốc độ lấn trung bình đạt xấp xỉ 74,8m/năm; nơi đạt tốc độ lấn lớn nhất là bãi triều Nam Hưng – Cồn Vành, đạt tới 100m/năm; còn tốc độ lấn nhỏ nhất là bãi triều ở đoạn bờ Đông Hoàng, đạt 16 m/năm.Ngược lại, với bãi triều lấn biển là các bãi triều bị xói mất đi, phần lớn những dải đấtthấp ven bờ bị xói nằm ở cách xa vùng cửa sông như bãi triều Thụy Xuân, Thuỵ Hà,Thái Lộc, bắc Cồn Thủ… đạt tốc độ xói trung bình 66,8 m/năm Tốc độ xói lớn nhấtđạt 91 m/năm (ở bắc Cồn Thủ) Song song với quá trình bồi xói bờ biển là quá trìnhbồi lấp nâng cao của bề mặt bãi triều Kết quả tính toán cho thấy tốc độ bồi lấp nângcao, trung bình năm lớn nhất là bãi triều, bar ở Cồn Vành là 100 m/năm và tốc độ nhỏnhất ở bãi triều Thụy Xuân, Đông Minh, Đông Hoàng là 30 m/năm

Ở dải sườn bờ ngầm ven biển Thái Bình (được tính từ “0” hải đồ trở xuống) cácquá trình xói mòn bồi tụ cũng được thể hiện khá rõ, mặc dù chưa xác định được tốc độmài mòn hoặc bồi tụ, song những dấu hiệu biểu hiện khu vực xói, khu vực bồi ở bảng

2 cho thấy những đoạn bờ có bãi triều bị xói lở thì thường kèm theo hiện tượng màimòn ở sườn bờ ngầm, ngược lại ở những đoạn bờ có bãi triều bồi lắng thì sườn bờ

ngầm có xu thế bồi, điều này trái với quy luật bãi triều được bồi lấn mà đường bờ biểnvẫn bị xói lở điển hình là đoạn bờ biển Đồng Châu.

Bảng 12 : Tốc độ biến dạng trung bình năm các bãi triều, sườn bờ ngầm ven biển Thái

Bình từ 1965 – 1994

Số

thứ

tự

Vị trí đoạn bờ Vùng bãi chiều

(>”0”m hải đồi) Sườn bờven biển Tốc độ lấp đầytrên mặtBồi lấn

m/năm

Sói lởm/năm

Bồi (+)Sói (-)

Bãi triều(Cm/năm)1

251650150

16674.8

33 ÷ 75797950

42 ÷ 66

91509066.8

+ -++++ -+

6.63.03.03.03.05.0-3.03.05.0-10108.65.3Phân tích từ các bình đồ, mặt cắt địa hình các cửa sông Ba Lạt, cửa sông Trà

Lý, cửa sông Thái Bình, cửa sông Diêm Điền, cửa sông Lân, và theo đặc trưng hìnhthái thủy văn cửa sông của vùng bờ biển Thái Bình, ta thấy phần lớn lòng dẫn cửasông của vùng nghiên cứu được phát triển có xu hướng kéo dài ra biển theo hướngĐông – Đông Nam , với biên độ dịch chuyển ngang trung bình đạt 17,8 m đén 53m/năm, ứng với độ sâu được giảm dần ra phía biển từ 4,75 m đến 0,92 m ở đoạn lòngdẫn cửa sông Lòng sông được mở rộng dần ra phía biển (trừ cửa Ba Lạt có lẽ do barcửa sông phát triển) Nhìn chung cửa sông trong vùng biển Thái Bình thuộc loại cửasông delta, phát triển theo quy luật tạo thành bar đảo chắn cửa sông - phân nhánh lòngdẫn - đổi hướng dòng chảy và chọc thủng bar đảo chắn để tiến thẳng ra biển theohướng cũ (điển hình là cửa Ba Lạt, cửa Trà Lý) Hoặc phát triển theo quy luật tạothành bar, bờ ở ven cửa sông, các bar bở kéo dài ra phía biển cùng với sự kéo dài củalòng dẫn cửa sông, điển hình là cửa Thái Bình

Do các yếu tố đặc trưng thủy văn (lưu lượng nước, lưu lượng bùn cát, tốc độdòng chảy…) của từng cửa sông khác nhau, dẫn đến sự khác nhau về tốc dộ phát triểncủa delta ngầm cửa sông làm cho đường bờ biển có dạng lồi lõm Song xu thế pháttriển của một châu thổ delta ven biển là lấp đầy và lấn biển, điều này được biểu hiện rõtrong quá trình phát triển của đồng bằng delta sông Hồng Các quá trình mài mòn –xói lở, quá trình vận chuyển bồi tích ở những đoạn bờ lồi đến tích tụ ở đoạn bờ lõmbằng các dạng tích tụ val, doi chay dọc song song với bờ Phần lớn những val, doi tích

tụ đều bắt đầu từ cửa sông chạy về hai phía, chính chúng đã tạo điều kiện cho quátrình lấp đầy, nâng cao bề mặt bãi triều nằm ở phía sâu, điển hình là đoạn bãi NamThịnh - Nam Phú… Quy luật này còn được minh chứng khá rõ bằng sự tồn tại hàngloạt các cồn cát cổ xen giữa chúng là bề mặt đồng bằng trũng thấp “Bãi triều cổ” củađồng bằng châu thổ Bắc Bộ

Bảng 13: Đặc trưng hình thái – thủy văn đoạn cửa sông vùng bờ biển Thái Bình

Độ sâu ngưỡng

đoạncửasông(m)

Biên độdịchchuyểnlòngdẫn (m)

Các đặctrưng độnglực khác

Lòngdẫnkéo dài theohướng đông,Đông

Nam , pháttriển bar bờ

Lòng dẫnkéo dài có

xu thế theohướng ĐôngNam , pháttriển bãingầm cửasông

Lòng dẫnkéo dàivềphía ĐôngNam , pháttriển bar đảocửa sông

về phía bắc

Lòng dẫnluôn thayđổi hướngbar bờ pháttriển mạnh

(Trong: tại vị trí ngưỡng cửa khu triều cường; Ngoài: vị trí ngưỡng của khu triều kiệt)

2.2.3 Diễn biến cửa Ba Lạt

Quá trình hình thành và phát triển delta sông Hồng là một qúa trình kéo dài vàphân nhánh lòng sông Nếu tính từ Sơn Tây ra biển, sông Hồng đã 9 lần phân nhánh

và kéo dài lòng dẫn rồi đổ ra biển bằng 5 cửa chính như đã nêu ở trên Quá trình thànhtạo và phát triển delta sông Hồng trong mỗi giai đoạn đều có phương thức tích tụriêng, liên quan chặt chẽ đến quá trình hình thành và phát triển mạng lưới sông ở hạ du[2] Ta có thể nêu một số phương thức chính sau:

- Phương thức tích tụ trong điều kiện biển nông kiểu vũng vịnh được biểu hiệnbằng tầng trầm tích nét loang lổ có tuổi pleistoxen thượng

- Phương thức san bằng tích tụ trong điều kiện lục địa, chủ yếu là dòng chảythường xuyên và tạm thời của mạng lưới trong vùng quyết định

- Phương thức tích tụ kéo dài lòng dẫn trong điều kiện biển lùi từ từ, theo quiluật lấn biển kiểu cồn cát duyên hải và phân lưu dòng chảy có sự tham gia của rừngngập mặn Kiểu thành tạo này đã và đang diễn ra, lặp lại khá phức tạp ở vùng cửasông ven biển

Trong khoảng 70 năm trở lại đây từ (1926), ở khu vực cửa Ba Lạt phát triển hàng loạtcác bãi ngầm trước cửa và hai bên lòng dẫn cửa sông Các bãi bồi lớn dần , có bãi pháttriển thành dạng đảo chắn cửa với đỉnh thoát khỏi ảnh hưởng trực tiếp của mực nướcbiển, đưa đến việc phân chia dòng chảy, lòng dẫn cũ chết, phát triển lòng dẫn mới vàđổi hướng chính cửa sông trong một giai đoạn tạm thời Khi gặp lũ lớn kết hợp vớidòng triều rút, sức nước đủ mạnh dòng chảy cắt đảo chắn, đưa lòng sông về hướng banđầu một chu kỳ phát triển mới lặp lại

Bằng các bình đồ đo đạc nhiều năm trong nửa thế kỷ qua (Từ năm 1939 đếnnay) đã chứng minh quy luật trên và thể hiện rõ nét chu kỳ phát triển của cửa sông

độ 0m-1m thì bãi ngừng bồi cao mà chỉ mở rộng ra, nối với các phần do bùn cát sông

Hồng tải ra qua cửa Ba Lạt tập trung bồi lắng phía ngoài, cứ như thế cửa sông ngàymột tiến ra biển

2.2.3.1 Giai đoạn trước 1939

Theo các số liệu có được thì từ năm 1925 đến năm 1952 dòng chính cửa Ba Lạt đổ rabiển theo hướng tây bắc - Đông Nam Ở cửa Ba Lạt đã hình thành các đảo cát trướccửa (lệch về phía bắc) và các bãi bồi ở hai bên cửa sông, dòng sông Hồng chảy thẳng

ra biển qua cửa Thối Cồn Thủ, cồn Lu, cồn Vành, cồn Thông nối liền nhau gọi là cồnVạch kéo dài đến tận cửa Lân, cửa Trà Xã Nam Hưng huyện Tiền Hải lúc đó là vùnglầy cửa sông luôn ngập nước

Cửa sông dược kéo dài do sự phát triển của bãi bồi hai bên, trong đó phía bênThái Bình phát triển mạnh hơn Xuất hiện dải ngầm chắn ngang dòng chính, cách bờ(7 ÷10) km

Hình 1: Diễn biến xói bồi cửa Ba Lạt trước 1939

2.2.3.2 Giai đoạn từ 1939 đến 1952

Dải cát ngầm chắn cửa tiếp tục phát triển thành cồn, nhô lên khỏi mực nước triềukiệt Đồng thời, các cồn cát hai phía tiêp tục lấn ra, dòng chính bị thu hẹp thành cửaThối Nước sông Hồng buộc phải rẽ thành 2 ngả để vòng qua các cồn, thoát ra biển Vìvậy hình thành Lạch Bắc (Lạch Lân) bên Thái Bình và Lạch Vọp chảy xuống phíaNam, bên Nam Định