Luận văn Nghiên cứu hiện trạng và nguyên nhân bồi lấp một số cửa sông ven biển tỉnh Bình Định

CỬA SÔNG, PHƢƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nghiên cứu bồi ấp cửa sông trên Thế giới Quy luật tiến hóa tự nhiên về hình thái, hình thế địa mạo, địa chất và cấu trú đới gian triều khu vực cửa sông là mối quan tâm hàng đầu của á nước phục vụ cho phát tri n kinh tế - xã hội ven bi n như Nhật Bản, Hà Lan, Mỹ Đi n hình các nghiên cứu của Reynolds và Os orne (1889,1890, 1891) đã m tả chi tiết về dòng triều và xói lở vùng của sông, hay Cornish (1898) mô tả chi tiết động lực bờ bi n cấu tạo cát và cuội, đưa ra những nét ơ ản về sự dịch chuy n bồi tụ và sự biến đổi địa hình bờ bi n. Elliott (1986) dựa vào động lực sóng, thủy triều và dòng chảy ven bờ đã phân hia vùng ven bờ thành các ki u bờ há nhau, trong đó, ng đã phân t h hi tiết quá trình thành tạo và tiến hóa á đê át, giồng cát ven bờ trong á đồng bằng cát ven bờ. Các nghiên cứu đánh giá điều kiện địa chất, kiến tạo của vùng cửa sông ven bi n của Komar (1998), USArmy (1998, 2002). Bên cạnh đó á nghiên ứu đi n hình trên phạm vi toàn thế giới về phân bố và vận chuy n trầm tích ở khu vực cửa sông, chủ yếu tập trung vào các cửa sông châu thổ ven bi n. Các nghiên cứu này thường mang đến các thông tin về độ dốc và bãi triều chứa ít cát và trầm tích cuội (Portela, 2008). Hơn nữa, những thay đổi về hình thái của cửa sông bị tá động mạnh bởi các nguyên nhân từ nhân sinh và biến đổi khí hậu (Đỗ Minh Đức và cộng sự, 2012; Zhang và cộng sự, 2007, 2014; Chalov và cộng sự, 2015) đã là trầm trọng hóa nguy ơ ồi tụ hoặc xói lở. M Cave (1978) đã thiết lập mối quan hệ giữa đường cong cấp phối hạt trầm tích và vận chuy n trầm tích là một bãi bi n ó h thước của hạt th theo hướng đó định hướng vận chuy n thức tế của sóng. Trong vùng có ảnh hưởng mạnh của thủy triều cho phép thì trầm tích hạt mịn đượ đưa đến vùng lắng đọng. McLaren (1981, 1985) đã hoàn thiện lý thuyết dự đoán xu thế lắng đọng trầm tích dựa báo phâm bố kích thước hạt trầm tích. Phương pháp này được ứng dụng trong nghiên cứu ô nhiễm trầm t h (M Laren và Singer, 2008), á thay đổi ven bi n và bồi tụ ở cửa sông (Van và Ro a zes a, 1993, M Laren và Braid, 2009;). Các nhà khoa học và kỹ sư ủa Hoa Kỳ, Hà Lan và Nhật Bản đã ó những thành tựu nổi bật về nghiên cứu hình thái khu vực cửa sông bằng cách tiếp cận từ trường thủy động lực. Nghiên cứu quá trình bồi lấp và xói lở xung quanh cửa sông bằng cấu trú trường thủy động lự đã được nghiên cứu từ những năm đầu thế XX. Những nỗ lực nhằm hoàn thiện hệ thống quan trắc với các thiết bị hiện đại hơn trướ , qua đó ải thiện độ chính xác của á đo đạc nhằm mụ đ h phát hiện và giải thích các quá trình, hiện tượng vật lý xuất hiện trong khu vực cửa sông (Rajaratnam và Nwachukwu, 1983 5 a,b; Cambers và Gray, 2005). Các nghiên cứu sâu và chi tiết về lý thuyết và ơ hế vận chuy n ùn át lơ lửng và di đáy dưới tá động của sóng và dòng chảy ở vùng cửa sông, trầm tích kết dính và không kết d nh. Đáng lưu theo á hướng này các nghiên cứu của Van Rijn, Meyer Peter & Muller, Coleman J.M,...Xu hướng chủ đạo trong các nghiên cứu này là phát tri n các công thức kinh nghiệm và bán kinh nghiệm dựa trên các mô hình và một số ít các số liệu hiện trường (Zhang và nnk, 2007). Cho dù có nhiều dạng công thứ há nhau nhưng tựu trung lại chúng tập chung tìm mối liên kết với một số các biến h nh như độ sâu và ường độ dòng tới, h thước hạt bùn cát, hình dạng cửa sông và dạng công trình chỉnh trị, Tiêu i u cho cách tiếp cận này là công thứ đượ Melville (1997) đề xuất các biến th của nó. Các nghiên cứu theo hướng này đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng, cho phép hi u rõ hơn ơ hế của các xói cục bộ ung như ung ấp nhiều tư liệu cho việc hiệu chỉnh mô hình. Mặc dầu vậy, các nghiên cứu này chủ yếu là thực nghiệm và chứa đựng nhiều bất định do đó chúng cung cấp những thông tin thiếu đầy đủ, chỉ phù hợp với á trường hợp tương tự và thiếu tính tổng quát (Zhang và nnk, 2006). Việc ứng dụng công nghệ viễn thám nói chung và sử dụng tư liệu vệ tinh độ phân dải cao nói riêng là một hướng nghiên cứu hiện đại, có th giám sát, đánh giá một cách nhanh chóng và khách quan về sự biến động của khu vực cửa sông ven bi n, tạo ơ sở khoa họ an đầu cho các giải pháp bảo vệ bờ, chỉnh trị cửa sông ven bi n (Kraus và Rosatti, 1997). Cơ sở tư liệu viễn thám là phản xạ phổ của á đối tượng tự nhiên, có th phân tích và th hiện, đặc biệt có th chia tách các vùng của á đối tượng mặt đất với các diện tích vùng riêng biệt (Nguyễn Ngọc Thạch, 2011). Dựa trên đặ trưng phản xạ phổ của các lớp đối tượng, bằng các mô hình, phần mềm chuyên dụng, tư liệu viễn thám được xử l đ xá định và chia tách với từng đối tượng. Tư liệu viễn thám đa thời gian ho phép xá định nhanh biến động địa hình khu vực cửa sông trong các khoảng thời gian giữa các thời đi m thu ảnh. Các thông tin này sau khi chiết tách, có th tạo ra các bản đồ hiện trạng và tính toán cụ th diện tích biến động theo thời gian, từ đó xá định được khối lượng vận chuy n bùn cát, biến động đường bờ (Bymes và Hiland, 1995; Morton và nnk, 1993), đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và mực nước bi n dâng (Adarsa và nnk, 2014). Nghiên cứu các biến động địa hình cho phép nắm bắt được quy luật, nhìn thấy thực trạng và dự báo bồi lấp, sạt lở khu vực cửa s ng, định hướng giải pháp bảo vệ và khai thác cửa sông (Rosatti và Kraus, 1997). 1.2 Tổng quan nghiên cứu bồi ấp cửa sông ở miễn Trung Việt Nam Theo các kết quả nghiên cứu, nhìn chung hình thái cửa sông ở khu vực miền Trung bị biến đổi mạnh trong bão, lũ và dịch chuy n theo hướng vận chuy n của dòng 6 bùn cát ven bờ. Do đặ đi m tạo thành, nên các cửa sông miền Trung đa phần nhỏ hẹp thường xuyên bị bồi lấp và không ổn định. Cửa s ng thường xuyên bị bồi lấp, về mùa lũ ửa s ng được mở rộng hơn. Sự mở rộng cửa sông có nguyên nhân từ d ng lũ là h ng đáng k nên hiện tượng bồi lấp cửa sông vẫn là thuộ t nh ơ ản. Phạm Bá Trung và cộng sự (2010) đã ứng dụng phương pháp GIS và viễn thám đ đánh giá hiện trạng và tá động bồi tụ của các kè bảo vệ các cửa sông Sa Huỳnh, Tam Quan và Đề Gi bởi sự thay đổi ơ hế thủy thạ h động lực tại vùng cửa sông, kèm theo là sự thay đổi quá trình lắng đọng vật liệu bồi tụ tại cửa. Bên cạnh đó, Trần Văn Bình và Trịnh Thế Hiếu (2010) đã m phỏng hình thái địa mạo đường bờ và bãi bi n của các vùng cửa đầm Ô Loan, bãi Nha Trang, ãi Đồi Dương và La Gi. Nghiên cứu bi n động địa hình bãi bằng trắc diện hình họ , phương pháp GIS và viễn thám đã mô phong đặ trưng trắc diện bờ, trầm tích bãi bi n và biến động bờ bi n, tuy nhiên, chỉ mới xá định được hiện trạng và hưa hỉ ra được nguyên nhân cụ th . Lê Phước Trình và cộng sự (2011) đã m phỏng cấu trúc thủy động lự đặc thù gây xói lở - bồi tụ khu vực các cửa sông Cửa Đại, Sa Huỳnh, Tam Quan, Đề Gi; khu vự đàm Ô Loan, ảng Phan Thiết, La Gi. Tác giả đã hỉ ra á đặ trưng địa hình là vùng bi n hở, có sự đâm ngang ủa các mỏn núi tạo ra vùng lồi lõm xen kẹp với đàm phá, vịnh; đặ trưng hướng sóng chủ đạo là Đ ng Bắ và Đ ng Nam; đặ trưng d ng chảy ven bờ phụ thuộc vào sóng là chủ đạo; đặ trưng ùn át hủ yếu là cát mịn, cát trung, ít hạt th , độ mài tròn và chọn lọc tốt. Bên cạnh đó, hiện tượng nhiễu xạ sóng sau hướng ngại vật (là các mỏn núi đâm ngang ra i n, công trình chỉnh trị ven bờ như è ngăn át giảm sóng) đã hình thành ấu trúc thủy động lực là xoáy thuận chiều kim đồng hồ hình thành e-lip bao trùm vùng khuất ph a sau là nguyên nhân ơ ản gây ra bồi lấp cửa sông. Với mục tiêu ổn định cửa sông ven bi n đ đảm bảo: giao thông thủy, thoát lũ, khai thác vùng cửa sông, xây dựng các khu neo trú bão của tàu thuyền,... các công trình về Cửa Lò (Nghệ An), Nhật Lệ (Quảng Bình), cửa Việt (Quảng Trị), cửa Thuận An, cửa Tư Hiền (Thừa Thiên - Huế), cửa Bạ h Đằng (Đà Nẵng), cửa Đại (Hội An), cửa Mỹ Á (Quảng Ngãi),... đã được xây dựng. Đi n hình có th k tới các chỉnh trị cửa sông nhằm ngăn át giảm sóng bằng hệ th ng è như ở sông Cà Ty (Phan Thiết), Cà Ná - Ninh Thuận (hình 1.1), Phú Hải - Phan Thiết (hình 1.2), Khánh Hải - Ninh Thuận (hình 1.3), Phan Rí, Lagi (Bình Thuận), Đ ng Hải, Đà N ng (Phú Yên) ... Cá ng trình này đều có tác dụng tích cực trong ổn định luồng tầu cửa sông. Cá ng trình đã góp phần ổn định cửa sông trong thời gian dài. Tuy nhiên, đến nay sau thời gian ổn định, nhiều cửa s ng đã và đang ị bồi lấp nghiêm trọng. 7 Trịnh Việt An (2012) đã đưa ra một số nguyên nhân hoặ l do h nh liên quan đến các công trình chỉnh trị như sau: C ng trình ố tr hưa hợp lý; Công trình xây dựng h ng đầy đủ như thiết kế do thiếu vốn; Cá ng trình hưa được nghiên cứu đánh giá đầy đủ được hiệu quả ng trình ũng như độ tin cậy của các số liệu ơ ản. Hình 1.1 Đê ngăn át giảm sóng cửa Cà Ná Ninh Thuận Hình 1.2 Đê ngăn át giảm sóng Phú Hải – Phan Thiết Hình 1.3 Đê ngăn át giảm sóng Khánh Hải – Ninh Thuận 8 1.3 Phƣơng pháp uận Đối với khu vự ửa s ng ven i n tỉnh Bình Định, quá trình bồi lấp phụ thuộ vào quá trình tương tá ủa á hoạt động nội sinh, ngoại sinh và nhân sinh (hình 1.4). Với cách tiếp cận như vậy, việc nghiên cứu quá trình bồi tụ-xói lở ở các cửa sông không chỉ đáp ứng được mục tiêu làm sáng tỏ ơ hế hình thành và biến đổi của quá trình dưới ảnh hưởng của các yếu tố nội sinh, ngoại sinh, nhân sinh, mà còn tạo ơ sở khoa họ đ đề xuất giải pháp tận dụng các lợi đi m, giảm thi u rủi ro phát sinh do quá trình bồi lấp ũng như xói lở trong khu vực. Do vậy, khi nghiên cứu các diễn biến về bồi lấp và sạt lở ở các khu vực cửa sông cần phải đồng thời xem xét đến cả ba loại hình nguyên nhân: nguyên nhân nội sinh, nguyên nhân ngoại sinh và nguyên nhân nhân sinh. Trong đó, nguyên nhân nội sinh có quy mô thời gian dài và đượ xem xét và đánh giá, luận giải dựa trên á phương pháp và tài liệu địa chất, địa mạo. Nguyên nhân ngoại sinh có th k đến á tá động của các yếu tố nguồn gốc bi n (sóng, thủy triều, nướ dâng, độ muối,...), các yếu tố sông (dòng chảy sông, dòng bùn cát từ thượng nguồn,...) và các yếu tố h tượng, khí hậu (bão, áp thấp, gió, nước bi n dâng do biến đổi khí hậu...). Còn các yếu tố nhân sinh chính là các hoạt động của on người cả trên bi n (giao thông thủy, đánh ắt hải sản), tại khu vực cửa sông (khai thác cát, titan, xây dựng công trình giao thông, nạo vét luồng lạch,...) và trên bề mặt lưu vự (xây đập và hồ chứa, phá rừng ở khu vự thượng nguồn, đê è, đ thị hóa, khai thác và sử dụng nước,...) . Với phương pháp luận như trên, trường hợp bồi lấp cửa sông ven bi n cần thiết tiến hành nghiên cứu theo á ước sau (hình 1.4): 1. Phân t h và đánh giá á tài liệu liên quan về hiện tượng tại khu vực; 2. Nghiên cứu lý thuyết các quá trình thủy động lực và vận chuy n trầm tích có đặc thù giống như hu vực nghiên cứu; 3. Thu thập và phân tích số liệu: gió, sóng, thủy triều, dòng chảy sông, trầm tích lơ lửng và di đáy, địa hình; 4. Đánh giá hiện trạng và á đặ đi m bồi lấp; 5. Phân tích 3 nguyên nhân: nội sinh, ngoại sinh, nhân sinh và mối quan hệ giữa á nguyên nhân đó; 6. Thiết lập miền tính và chuẩn bị các số liệu cần thiết cho việc tính toán; 7. Hiệu chỉnh và ki m định mô hình thủy động lực và trầm tích dựa trên số liệu khảo sát; 8. Phân tích quá trình bồi lấp cửa trong á năm gần đây, tập trung vào các công trình đã xây dựng theo từng giai đoạn; 9 9. Tính toán các kịch bản ; 10. Phân tích, nhận xét nguyên nhân bồi lấp và đề xuất giải pháp. Hình 1.4 Sơ đồ các nguyên nhân bồi lấp cửa sông ven bi n 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu Nguyên cứu hiện trạng và nguyên nhân bồi lấp cửa sông cần được xây dựng trên quan đi m tích hợp và điều chỉnh á phương pháp nghiên ứu đa ngành trên thế giới và kết hợp lồng ghép phát tri n bền vững khu vực ven bi n. Nghiên cứu tai biến bồi lấp cửa s ng được thực hiện theo á phương pháp và ước nghiên cứu được nêu khái quát ở hình 1.5. Hiện trạng bồi lấp cửa s ng được mô tả chi tiết qua bức tranh th hiện á đặc đi m, xu thế dài hạn của bồi tụ - xói lở bờ bi n và tố độ bồi tụ cửa sông từ nguồn dữ liệu ảnh vệ tinh, bản đồ đa thời gian. Nguyên nhân bồi lấp cửa s ng được tiếp cận theo hai hướng với phạm vi thời gian khác nhau. Trong phạm vi thời gian ngắn hạn theo mùa, cửa sông được mô phỏng bằng phương pháp thủy thạ h động lực học Mike 21/3 couple FM dựa trên nguồn dữ liệu gồm sóng, dòng chảy, mự nướ , địa hình đáy. Ngoài ra, trong phạm vi thời gian dài hạn, nguyên nhân đượ xá định bằng xu thế vận chuy n trầm t h m hình 1 đường của McLaren dựa trên nguồn dữ liệu gồm trầm tích tầng mặt và địa hình đáy. 10 Các phân tích hiện trạng và nguyên nhân giúp định hướng đưa ra á h nh sá h cho các nhà quản lý và kiến nghị giải pháp phi công trình và công trình phù hợp đ quyết vấn đề bồi lấp cửa sông nhằm mụ đ h phát tri n bền vững khu vực. Hình 1.5 Khung hệ thống nghiên ứu hiện trạng và nguyên nhân ồi lấp ửa sông 1.4.1 Phương pháp GIS và viễn thám Phương pháp ứng dụng GIS và viễn thám là hướng nghiên cứu hiện đại, có th giám sát, đánh giá một cách nhanh chóng và khách quan về sự biến động của khu vực cửa sông ven bi n, tạo ơ sở khoa họ an đầu cho các giải pháp bảo vệ bờ, chỉnh trị cửa sông ven bi n (Kraus và Rosatti, 1997). Các thông tin này sau khi chiết tách, có th tạo ra các bản đồ hiện trạng và tính toán cụ th diện tích biến động theo thời gian, từ đó xá định được khối lượng vận chuy n bùn cát, biến động đường bờ (Bymes và Hiland, 1995; Morton và nnk, 1993). Sử dụng tool DSAS (Digital Shoreline Analysis System) trong Ar GIS đ thực hiện t nh toán đượ nhanh hóng và h nh xá hơn. Dữ liệu phục vụ ho phương pháp này được trình bày ở bảng 1.1. Bảng 1.1 Dữ liệu các thế hệ ảnh bản đồ đã thu thập Cửa Tam Quan Cửa Đề Gi STT Dữ liệu Hệ quy chiếu Đường bờ bi n Dữ liệu Hệ quy chiếu Đường bờ bi n 1 BĐĐH năm Indian MSL BĐĐH năm Indian 1960 MSL 11 1965 1960 1965 2 BĐĐH năm 2003 VN 2000 MSL BĐĐH năm 2003 VN 2000 MSL 3 Google Earth (05/07/2010) WGS 84 Z49 Đường vách bờ Google Earth (24/02/2012) WGS 84 Z49 Đường vách bờ 4 Bing Map (06/2012) WGS 84 Z49 Đường vách bờ Số liệu khảo sát (29/09/2012) WGS 84 Z49 Đường vách bờ 5 Số liệu khảo sát (29/09/2012) WGS 84 Z49 Đường vách bờ Google Earth (02/03/2014) WGS 84 Z49 Đường vách bờ 6 Số liệu khảo sát (10/2013) WGS 84 Z49 Đường vách bờ Số liệu khảo sát (10/2013) WGS 84 Z49 Đường vách bờ 7 Số liệu khảo sát (18/03/2014) WGS 84 Z49 Đường vách bờ Số liệu khảo sát (18/03/2014) WGS 84 Z49 Đường vách bờ 8 Google Earth (14/02/2014) WGS 84 Z49 Đường vách bờ Google Earth (27/01/2015) WGS 84 Z49 Đường vách bờ Biến động đường bờ bi n bằng cách chồng chập các lớp thông tin ảnh vệ tinh và bản đồ địa hình ở các khoảng thời gian khác nhau, nhằm xá định vị trí bờ bi n trong quá khứ và sự biến đổi địa hình theo không gian và thời gian. Quá trình giải đoán hình ở đây được tiến hành theo sơ đồ hình 1.6. Hình 1.6 Quy trình xử lý thông tin hình và bản đồ Kết quả của phương pháp iến động đường bờ bi n bằng GIS và viễn thám là dữ liệu đầu vào ho hai phương pháp phân t h iến động đường bờ bi n và phương pháp pháp phân tích hàm chẵn lẻ. a) Phân tích biến động đường bờ biển(Fester và Dolan, 1996) Fester & Dolan (1996) đã đưa ra a quy tắc khi áp dụng phương pháp này đ đánh giá phạm vi không gian ảnh hưởng của cửa s ng đến đường bờ bi n gần kề là:  Các mặt cắt ngang vuông góc với bờ á h nhau tương đối nhỏ hơn 500 m. 12  Độ lệch chuẩn của tập giá trị tính toán sẽ giảm khi bỏ qua mặt cắt ngang gần cửa.  Dấu dương đại điện ho đường bờ bi n được bồi tụ và ngược lại. Kết quả của phương pháp phân t h iến động đường bờ bi n góp phần xá định phạm vi ảnh hưởng của cửa s ng đến dòng chảy ven bờ. b) Phân tích hàm chẵn – lẻ Dean & Wor (1993) đã ứng dụng hàm chẵn – lẻ vào phân tích dữ liệu đường bờ bi n Sayddos, Rosta & Kraus (1997) đã áp dụng phương thứ này t nh toán vị tr và hối lượng ồi tụ ủa ửa i n O ean City, Maryland thuộ Mỹ. Tổng th đường bờ bi n (hay th tích bờ bi n) là x tại một mặt cắt ngang vuông góc với bờ được chia các khoảng á h á h đều đối xứng qua cửa sông ó t nh đối xứng, được tính theo công thức: y (x) = yE(x) + yO(x) Hàm chẵn yE(x) h ng đổi dấu nếu như ó đối số yE(x) = yE(-x); hàm lẻ yO(x) đổi dấu thì ó đối số yO(x) = -yO(-x). Hàm chẵn lẻ được tính toán dựa vào giá trị biến động thực tế qua các lớp thông tin bản đồ đại điện bởi: yE(x) = [y(x) + y(-x)]/2 yO(x) = [y(x) – y(-x)]/2 Kết quả của phương pháp hàm hẵn lẻ cung cấp thông tin về phạm vi ảnh hưởng của cửa s ng đến dòng chảy ven bờ và khối lượng bùn cát bồi lấp cửa sông. 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu địa chất – địa mạo Đây là một trong những phương pháp nghiên ứu địa mạo truyền thống và mang lại hiệu quả cao. Các bản đồ địa hình đáy, á hải đồ tỷ lệ và thời gian khác nhau, các ăng đo sâu là những thông tin có giá trị đ chúng ta biết đượ đặ đi m hình thái và trắ lượng hình thái địa hình đáy i n - một đối tượng nghiên cứu không phải bất cứ lúc nào và ở đâu ũng ó th quan sát trực tiếp được, một cách cụ th hơn. Th ng qua địa hình đáy, phần nào có th giải th h được nguồn gố và động lực thành tạo chúng khi kết hợp với đặ đi m phân bố trầm tích tầng mặt. Ngoài ra, độ dày của á đường đẳng độ sâu đáy i n ũng ó nghĩa nhất định giúp ta ơ sở đ xá định vị trí các đường bờ cổ bị ngập nước (nếu đượ định hướng theo một quy luật nào đó), hoặ sườn dốc của các rạn san hô (nếu sự phân bố của chúng khép kín theo một dạng hình học bất kỳ). 13 Phương pháp này nhằm xá định ảnh hưởng của điều kiện địa chất đến đặ đi m hình thành và xu thế biến đổi trong dài hạn của các cửa sông. Bản đồ được thực hiện theo hướng dẫn tại Th ng tư số 03/2011/TT-BTNMT. Phương pháp này ho phép h nh xá hoá á đối tượng địa chất có trong vùng, các khu vực có phân bố khoáng sản và mứ độ phân bố, hiện trạng của húng, xá định đặ đi m hình thành các thành tạo địa chất và mứ độ ảnh hưởng đến hiện tượng bồi lấp. 1.4.3 Các phương pháp nghiên cứu đặc điểm phân bố và vận chuyển trầm tích Đ thực hiên nghiên cứu vận chuy n trầm t h theo quan đi m địa chất- trầm tích cần thực hiện phân t h m hình toán theo phương pháp M Laren dựa trên tương quan về đường cong cấp phối độ hạt và vị trí phân bố của trầm t h (hình 1.5). Phương pháp lấy mẫu cung cấp mẫu trầm t h đ tiến hành phân t h h thướ độ hạt. Thực hiện thí nghiệm phân t h h thướ độ hạt đ phân loại trầm tích tầng mặt và xây dựng đường cong cấp phối độ hạt của từng mẫu. a, Phương pháp lấy mẫu: Mẫu trầm tích mặt vùng bi n từ 0 đến -30 m nước được lấy bằng cuố đại dương, ho phép lấy được các mẫu trầm tích từ bề mặt đáy bi n đến độ sâu khoảng 20 cm. Vị tr á đi m lấy mẫu đượ xá định bằng GPS với độ chính xác nhỏ hơn ± 5 m. Mật độ mẫu cách nhau từ 200 – 250m, Tam Quan có 214 mẫu và Đề Gi có 166 mẫu trầm tích tầng mặt (hình 1.7 và 1.9) Hình 1.7 Sơ đồ đi m lấy mẫu và trạm khảo sát ở cửa Tam Quan 14 Hình 1.8 Một số mẫu trầm tích tầng mặt ở cửa Tam Quan Hình 1.9 Sơ đồ đi m lấy mẫu và trạm khảo sát ở cửa Đề Gi 15 b, Phương pháp phân tích kích thước độ hạt và phân loại trầm tích Hai phương pháp ao gồm rây thành phần hạt và nhiễu xạ lazer đượ thự hiện đ ung ấp th ng tin về huỗi thành phần hạt (độ hạt) ủa mẫu trầm t h. Với thành phần h thướ độ hạt chủ yếu là cát và bột, mẫu trầm tích mặt được phân tích chủ yếu bằng phương pháp rây trong ph ng th nghiệm Địa kỹ thuật và phương pháp nhiễu xạ lazer trong phòng thí nghiệm Địa chất m i trường và thích ứng với biến đổi khí hậu thuộ hoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên theo tiêu chuẩn ASTM Standard S2487-92. Quy trình phân tích mẫu được thực hiện theo a ước: gia công mẫu, phân tích mẫu và ki m định – hiệu chỉnh (hình 1.10). Phân t h h thước hạt bằng tán xạ laser bắt đầu từ những năm 1970 (M Cave và Syvitsky, 1991) và phát tri n nhanh chóng. Máy thực hiện dựa trên nguyên lý của hiện tượng nhiễu xạ-khuếch tán và lý thuyết Mie đ xá định h thước hạt. Mẫu trầm tích gồm các hạt sẽ đi qua một chùm laser, các hạt này sẽ làm tán xạ ảnh sáng ở các góc tán xạ khác nhau, và mỗi t ương quan giữa góc tán xạ và h thước hạt sẽ được xá định. Khi h thước hạt giảm, góc tán xạ ảnh sáng tăng lên theo hàm mũ. Cường độ tán xạ ũng phụ thuộ và h thước hạt, mối tương quan giữa ường độ tán xạ và h thước hạt là đối của nhau. Các hạt ó h thước lớn, tán xạ ở góc hẹp với ường độ tán xạ cao. Các hạt ó h thước nhỏ, tán xạ rộng và ường độ tán xạ thấp. Khi một hạt đi qua một nguồn ánh sáng đơn sắc, sẽ thu được một ảnh nhiễu xạ. Ảnh nhiễu xạ này cho biết ường độ ánh sáng tán xạ dưới dạng một phương trình hàm ủa góc nhiễu xạ bao gồm á v ng tr n đồng tâm. Khoảng cách giữa các vòng tròn khác nhau phụ thuộ vào h thước hạt. Từ kết quả ảnh nhiễu xạ, máy phân tích ra chuỗi kích thước hạt. Máy laser Horiba LA-950 (hình 1.11d) gồm hệ thống 2 nguồn phát sáng: diot lazer 650mm và đèn led 405mm. Máy gồm 87 đầu dò, với 75 đầu d đặt ở góc thấp đ đo á hạt ó h thướ trung ình đến cực lớn (lên đến 3.000 µm), 8 đầu dò ở hai ên đ đo á hạt trung bình và nhỏ, 4 đầu d đặt ở góc rộng đ đo hạt ó h thước nhỏ đến rất nhỏ. Hàm lượng cho vào máy rất nhỏ, nên với mẫu có chuỗi hạt phân dị rộng từ cát- bột thì lấy mẫu h ng đại diện được toàn mẫu, vì vậy, chỉ tiến hành loại thí nghiệm này cho trầm tích là bùn. Phương pháp rây là một phương pháp ổ đi n trong xá định thành phần hạt có h thước từ 0,075 mm đến 10 mm. Máy là hợp phần của các sàng có mắt sàng đồng đều ở mỗi cấp. Bằng lực xay của phần đế, hạt theo quán tính sẽ rây qua các mắt sàng (hình 1.11c). 16 Hình 1.10 Quy trình phân t h h độ hạt trầm tích Hình 1.11 Thiết bị phục vụ thí nghiệm thành phần hạt Đ thuận lợi trong luận giải kết quả và ứng dụng phân tích xu thế nhóm nghiên cứu đã sử dụng thang Phi (-log2D) (D là đường kính hạt t nh ằng mm) đượ 17 Krum ein (1963) đề xuất sử dụng. Thang phi về phân loại á loại đất theo thang hia h thước Wentworth (1922). c, Phương pháp thành lập bản độ trầm tích tầng mặt Tất cả các mẫu trầm tích tự nhiên là một tập hợp của các hạt ó h thước khác nhau. Tuy nhiên, đ mô tả mẫu bằng cách sử dụng các thông số th hiện đặ trưng ủa mẫu. Một số công thứ đã đượ đề xuất đ mô phỏng nghĩa ủa đường cong cấp phối bởi các trầm tích từ những năm đầu thế kỷ 19 như Otto (1939), Inman (1952), Fol và Ward (1957) và McCammon (1962). T nh hất ủa trầm t h rất quan trọng trong nghiên ứu ỹ thuật ờ i n ủa CME. Hầu hết, á đặ trưng này đã nhóm vào a nhóm: h thướ ủa á hạt trầm t h, á thành phần ủa trầm t h, hoặ đặ trưng về số lượng ủa hối lượng trầm t h). Hầu hết, trầm t h ở ãi i n là át (thạ h anh) thì trong phân loại ủa nhà địa hất, h thướ hạt át hày là lớn hơn t nhất 16 lần và ó th hơn 500 lần so với đường nh hạt sét lớn nhất. trường hợp này, sẽ h ng xem xét đến á lự hấp dẫn tá động lên á hạt, vì vậy, hỉ quan tâm tới th ng số m tả h thướ hạt. Theo Fol 1974 đã t nh h thước hạt trung bình (Me), hệ số chọn lọc, hệ số bất đối xứng bằng các hàm th hiện mối tương quan á giá trị đại diện đường cong cấp phối hạt như sau: φ5, φ16, φ25, φ50, φ75, φ84, và φ95; trong đó, φx là đường nh mà x ủa á phần trăm, t nh theo trọng lượng, ó đường nh nhỏ hơn. V dụ, φ5 là đường h hạt mà hiếm 5 trọng lượng ủa ủa mẫu. Đối với á trường trầm tích tầng mặt, nguyên tắc phân loại được sử dụng theo bi n đồ phân loại h thước hạt trung bình (Me), hệ số chọn lọc (So), hệ số bất đối xứng (Sk) đượ t nh ởi ng thứ sau (hình 1.12, bảng 1.2 và 1.3). c) K h thướ hạt trung ình (Mean – Me) ( ) d) Hệ số họn lọ (Sorting –So) ( ) ( ) e) Hệ số ất đối xứng (S ewness –Sk) ( ) ( ) ( ) ( ) 18 Theo đó, á trường trầm t h được phân biệt trên ơ sở hàm lượng phần trăm các cấp hạt sạn, cát, bùn (bột và sét). Kết quả phân loại trầm t h đượ đưa lên sơ đồ địa hình đáy i n theo các trạm khảo sát, từ đó ranh giới á trường trầm t h được vạ h ra trên ơ sở phân t h địa hình đáy, xu thế phân dị trầm tích hiện đại, điều kiện thủy động lực hiện đại. Trên ơ sở hiện trạng phân bố trầm tích tầng mặt cùng các thông số trầm t h, đặ đi m địa hình, điều kiện thủy động lực, báo cáo thuyết minh phải nhận định được quy luật phân bố và vận chuy n trầm tích, tiến hóa trầm tích... Bảng 1.2 Phân chia mứ độ hệ số chọn lọc (So) Giá trị từ Đến Ý nghĩa 0,00 φ 0,35 φ Hệ số chọn lọc rất tốt 0,35 φ 0,5 φ Hệ số chọn lọc tốt 0,5 φ 0,71 φ Hệ số chọn lọc trung bình khá 0,71 φ 1,00 φ Hệ số chọn lọc trung bình 1,00 φ 2,00 φ Hệ số chọn lọc kém 2,00 φ 4,00 φ Hệ số chọn lọc rất kém Hình 1.12 Sơ đồ phân loại trầm tích Bảng 1.3 Phân chia hệ số bất đối xứng (Sk) Giá trị từ Đến Ý nghĩa ≥ +0,3 φ Hạt thô rất bất đối xứng +0,3 φ +0,1 φ Hạt thô bất đối xứng +0,1 φ -0,1 φ Gần đối xứng -0,1 φ -0,3 φ Hạt mịn bất đối xứng ≤ -0,3 φ Hạt mịn rất bất đối xứng 19 d, Phư