Nghiên cứu có chế gây bồi lấp cửa Tư Hiền Thừa Thiên Huế - Việt Nam

Dới tác dụng của dòng chảy dọc bờ, bùn cát bị vận chuyển dọc theo bờ biển gây bồi lấp cửa;

thu hẹp chiều rộng và làm giảm diện tích dòng chảy vào ra cửa. Theo khái niệm về hệ số ổn định

lạch triều của Escoffier (1940), khi chiều rộng cửa biển bị thu hẹp thì vận tốc dòng chảy qua cửa

sẽ tăng lên và kết quả là lòng dẫn của lạch triều ở vị trí

cửa bị xói lở mạnh hơn và một mặt cắt ngang mới của

lòng dẫn tại cửa ở trạng thái cân bằng động sẽ đợc

thiết lập. Do vận chuyển bùn cát dọc bờ hầu hết đều bổ

sung thêm cát chủ yếu về một phía của cửa biển, kết

hợp với việc gia tăng vận tốc dòng chảy qua cửa, nên

phía bờ đối diện thờng dễ bị xói lở và kết quả là cửa

biển sẽ bị dịch chuyển theo hớng của dòng chảy dọc bờ.

Tốc độ dịch chuyển của cửa biển phụ thuộc vào nguồn

cung cấp bùn cát, năng lợng sóng, và cờng độ của

dòng triều cũng nh thành phần cấu tạo của bờ lòng

dẫn. Trong quá trình dịch chuyển cửa, nếu gặp phải vị

trí có thành phần cấu tạo là bùn cát khó xói lở thì hiện

tợng dịch chuyển cửa sẽ bị cản trở. Cửa biển nông

thờng có xu thế dễ bị dịch chuyển hơn trong khi cửa

biển có lạch sâu thờng có xu thế ổn định hơn vì có thể

lòng dẫn tại cửa biển này đã xói tới vùng bùn cát đã thô

hóa và ổn định. Khi một cửa biển dịch chuyển, nó sẽ để

lại phía sau một chuỗi các bãi biển cong lợn sóng. Cửa

biển sau khi bị dịch chuyển thờng tạo nên một lạch

triều kéo dài chạy song song với bờ nằm bên trong dải

cồn cát ven bờ. Lạch triều này có nhiệm vụ nối tiếp giữa

biển với đầm, phá, vịnh hay hệ thống lạch triều ở bên

trong. Hiện tợng kéo dài lòng dẫn lạch triều ở cửa biển làm tăng hệ số nhám của dòng triều và

do đó làm giảm biên độ triều ở đầm, phá bên trong cửa biển

 

pdf8 trang | Chia sẻ: trungkhoi17 | Lượt xem: 451 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu có chế gây bồi lấp cửa Tư Hiền Thừa Thiên Huế - Việt Nam, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
và cơ chế gây bồi lấp cửa sẽ cho phép tiếp cận tới những giải pháp có tính thực tiễn và khả thi nhằm ngăn ngừa, hạn chế hoặc ứng xử thích hợp đối với dạng tai biến trên. Cửa biển Tư Hiền ở bờ biển miền Trung Việt Nam, thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế được chọn làm trường hợp nghiên cứu thí điểm cho vấn đề này. Bài viết này trình bày kết quả nghiên cứu bước đầu về cơ chế gây bồi lấp cửa Tư Hiền. 1. Giới thiệu Dải bờ biển miền Trung Việt Nam có hơn 60 lạch triều và cửa sông chảy ra biển. Các cửa sông và lạch triều này (dưới đây gọi chung là cửa biển) có vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế xã hội của các Tỉnh ven biển Miền Trung và trong khu vực. Hiện tượng bồi lấp, dịch chuyển các cửa biển thường xảy ra tại những nơi có biên độ triều nhỏ, động lực sóng ven bờ chiếm ưu thế và dòng chảy của các sông đổ ra biển có sự biến đổi theo mùa rõ rệt. Các cửa biển này có thể bị bồi lấp theo chu kỳ vài tháng trong một năm hoặc vài năm trong một chu kỳ dài hơn. Hiện tượng bồi lấp và dịch chuyển các cửa biển thường do 2 nguyên nhân chính sau: 1) do sự hình thành và dịch chuyển của các dải cát hoặc các cồn cát ngầm chạy chắn ngang cửa hoặc 2) do sự phát triển kéo dài của các doi cát theo hướng dọc bờ từ phía thượng lưu về phía hạ lưu khi có vận chuyển bùn cát dọc bờ chiếm ưu thế. Hiện tượng bồi lấp, dịch chuyển các cửa biển tại những thời điểm không mong muốn đã và đang gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng tới hoạt động thoát lũ trên lưu vực, ảnh hưởng tới môi trường biển và hệ sinh thái, làm cản trở giao thông thủy, phát triển nghề cá và nuôi trồng thủy sản trong vùng, gián tiếp gây nên sự phát triển kinh tế xã hội không bền vững trong vùng và khu vực. Trong vài năm trở lại đây, đài, báo trung ương và địa phương cũng đã đưa tin nhiều về hiện tượng này, như báo Lao động, Tuổi trẻ,... đưa tin về hiện tượng bồi lấp các cửa Đại sông Trà Khúc, cửa Lở sông Vệ (Quảng Ngãi), cửa Nhật Lệ (Quảng Bình), cửa Thuận An, Tư Hiền (Thừa Thiên Huế). Chính vì những lý do trên mà mối quan tâm của các ngành và các địa phương và của người dân sinh sống dựa vào các cửa biển này nhằm tìm ra giải pháp nhằm duy trì sự ổn định của các cửa biển trong thời gian lâu dài là rất lớn. Tuy nhiên trước khi đề cập tới các giải pháp kỹ thuật nhằm ổn định các cửa biển thì những hiểu biết thấu đáo về quá trình động lực và nguyên nhân, cơ chế gây bồi lấp cửa theo mùa là đặc biệt quan trọng và giúp đi đến những giải pháp có tính thực tiễn và khả thi. Để hạn chế sự bồi lấp, dịch chuyển cửa, tiến tới ổn định các cửa biển lâu dài cho vùng bờ biển Miền Trung Việt Nam thì cần có một cách tiếp cận riêng, trong đó có xét tới các điều kiện đặc thù của tự nhiên, môi trường và phát triển kinh tế xã hội của dải ven biển miền Trung. Đồng thời, đây cũng phải là vấn đề được ưu tiên hàng đầu trong quản lý tổng hợp của dải ven bờ và cũng là nhằm đáp ứng được nhu cầu phát triển kinh tế xã hội bề vững trong khu vực. Cửa biển Tư Hiền ở bờ biển miền Trung Việt Nam, thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế được chọn làm trường hợp nghiên cứu thí điểm cho vấn đề này. Trên cơ sở các tài liệu đo đạc, khảo sát và kế thừa các kết quả nghiên cứu trước đây tại bờ biển Thừa Thiên Huế và cửa Tư Hiền, bài báo sẽ trình bày và phân tích các cơ chế gây bồi lấp cửa. 1 Phũng QLKH&HTQT, Đại Học Thủy Lợi, 175 Tõy Sơn, Đống Đa, Hà Nội; Email: T.T.Tung@hwru.edu.vn 2. Khái quát cơ chế vận chuyển bùn cát tại cửa biển 2.1 Vận chuyển bùn cát tại cửa biển Động lực dòng chảy và vận chuyển bùn cát ở lân cận các cửa biển thường rất phức tạp. Có thể coi đây là một trong những hệ thống động lực và vận chuyển bùn cát phức tạp nhất trong môi trường biển khi lượng hóa. Tại các cửa biển, bùn cát bị dịch chuyển dưới tác dụng kết hợp của cả sóng và dòng chảy trên bề mặt địa hình thường xuyên bị biến đổi và có sự dao động mực nước một cách có chu kỳ. Trước đây đã có nhiều nghiên cứu được công bố có liên quan tới trường vận chuyển bùn cát tại các cửa biển, lạch triều (như của Oertel, 1972; Hubbard, 1975; và Sha, 1990). Hầu hết các nghiên cứu trên đều thể hiện mối quan hệ giữa các trạng thái thủy lực với vận chuyển bùn cát. Trường vận chuyển bùn cát tổng quát tại các lạch triều và khu vực lân cận có thể tham khảo tại Steijn (1991). Một trong những trường vận chuyển bùn cát quan trọng nhất tại các lạch triều và các vùng biển lân cận, có liên quan chặt chẽ tới hiện tượng bồi lấp các lạch triều là hiện tượng chuyển cát qua cửa biển (by passing). Đây là một quá trình mà trong đó bùn cát bị dịch chuyển từ phía thượng lưu theo hướng của dòng chảy dọc bờ, về phía hạ lưu của cửa biển. Trong quá trình này bùn cát bị dịch chuyển đi qua lòng dẫn của lạch triều tại cửa phía ngoài biển và đi qua delta triều xuống. Quá trình và tốc độ chuyển chuyển cát qua cửa biển chịu sự chi phối và khống chế mạnh mẽ của các quá trình động lực xảy ra ở khu vực này. Đã có nhiều nghiên cứu thí điểm về vấn đề này được công bố. Một trong những người đi tiên phong trong nghiên cứu trường vận chuyển bùn cát tổng quát dẫn tới hiện tượng chuyển cát tại các cửa biển là Bruun và Gerritsen (1959) và sau này là nghiên cứu của Fitzgerald (1982, 1988). Hiện tượng chuyển cát tại cửa biển có tương quan chặt chẽ với các đặc trưng như: lăng trụ triều (tidal prism); địa hình lòng dẫn của lạch triều; năng lượng của sóng và năng lượng thủy triều; nguồn cung cấp bùn cát; sự phân bố theo không gian của các lạch triều phía bên trong cửa; đặc điểm địa tầng của vùng nghiên cứu, độ dốc thềm bãi và ảnh hưởng của các công trình ở lân cận cửa biển. Tại nhiều cửa biển, hình thức chuyển cát chính qua các cửa biển có thể nhận biết được thông qua việc phân tích ảnh vệ tinh và bản đồ địa hình tại các thời điểm kế tiếp nhau. Theo Bruun và Gerritsen (1959), có hai nguyên lý cơ bản làm dịch chuyển bùn cát qua cửa biển dưới các tác động của tự nhiên, được mô tả như sau: (a) hiện tượng chuyển cát qua cửa biển thông qua các dải cát ngầm ngoài cửa và (b) hiện tượng chuyển cát qua cửa biển do tác động của dòng triều. Cơ chế chuyển cát thứ nhất xảy ra khi dải cát ngầm phía ngoài cửa hoạt động như một “cầu nối”, chuyển cát từ thượng lưu cửa về hạ lưu cửa theo hướng của dòng ven. Trong khi đó, cơ chế chuyển cát thứ 2 xảy ra khi bùn cát bị lắng đọng bên trong lạch triều dưới tác dụng của dòng triều lên, bị vận chuyển trở lại xuống vùng hạ lưu của cửa biển dưới tác dụng của dòng triều rút. 2.2 Sự dịch chuyển cửa Tư Hiền và thành tạo cửa Lộc Thủy Lịch sử phát triển và biến đổi của cửa Tư Hiền và Lộc Thủy có thể được giải thích bằng mô hình dịch chuyển và thành tạo cửa biển của FitzGerald (1988) như sau: “ Dưới tác dụng của dòng chảy dọc bờ, bùn cát bị vận chuyển dọc theo bờ biển gây bồi lấp cửa; thu hẹp chiều rộng và làm giảm diện tích dòng chảy vào ra cửa. Theo khái niệm về hệ số ổn định lạch triều của Escoffier (1940), khi chiều rộng cửa biển bị thu hẹp thì vận tốc dòng chảy qua cửa sẽ tăng lên và kết quả là lòng dẫn của lạch triều ở vị trí cửa bị xói lở mạnh hơn và một mặt cắt ngang mới của lòng dẫn tại cửa ở trạng thái cân bằng động sẽ được thiết lập. Do vận chuyển bùn cát dọc bờ hầu hết đều bổ sung thêm cát chủ yếu về một phía của cửa biển, kết hợp với việc gia tăng vận tốc dòng chảy qua cửa, nên phía bờ đối diện thường dễ bị xói lở và kết quả là cửa biển sẽ bị dịch chuyển theo hướng của dòng chảy dọc bờ. Tốc độ dịch chuyển của cửa biển phụ thuộc vào nguồn cung cấp bùn cát, năng lượng sóng, và cường độ của dòng triều cũng như thành phần cấu tạo của bờ lòng dẫn. Trong quá trình dịch chuyển cửa, nếu gặp phải vị trí có thành phần cấu tạo là bùn cát khó xói lở thì hiện tượng dịch chuyển cửa sẽ bị cản trở. Cửa biển nông thường có xu thế dễ bị dịch chuyển hơn trong khi cửa biển có lạch sâu thường có xu thế ổn định hơn vì có thể lòng dẫn tại cửa biển này đã xói tới vùng bùn cát đã thô hóa và ổn định. Khi một cửa biển dịch chuyển, nó sẽ để lại phía sau một chuỗi các bãi biển cong lượn sóng. Cửa biển sau khi bị dịch chuyển thường tạo nên một lạch triều kéo dài chạy song song với bờ nằm bên trong dải cồn cát ven bờ. Lạch triều này có nhiệm vụ nối tiếp giữa biển với đầm, phá, vịnh hay hệ thống lạch triều ở bên trong. Hiện tượng kéo dài lòng dẫn lạch triều ở cửa biển làm tăng hệ số nhám của dòng triều và do đó làm giảm biên độ triều ở đầm, phá bên trong cửa biển.” [2] Sự chênh lệch mực nước giữa phần bên trong và bên ngoài cửa biển sẽ làm gia tăng thêm khả năng phá vỡ dải cát chạy song song với bờ biển và tạo nên một cửa biển mới. Hiện tượng mở thêm cửa biển mới thường xảy ra khi có bão hoặc sau đó, khi xuất hiện lũ trên sông. Khi xảy ra bão, sóng lớn hình thành trong bão sẽ làm xói lở nhanh chóng các vị trí xung yếu cũng như hệ thống cồn cát dọc bờ, làm thu hẹp chiều rộng của dải cát dọc bờ. Dòng chảy lũ trên sông đổ ra cửa biển sẽ làm tăng mực nước ở bên trong cửa; tạo nên độ dốc mực nước lớn giữa trong đầm và phần ngoài biển. Cửa biển mới mở thường nằm dọc theo dải cát ven bờ ở phía thượng lưu cửa, tại vị trí nơi dải cát bị thu hẹp và có địa hình thuận lợi cho dòng chảy của lăng trụ triều hay dòng chảy lũ tràn qua. Cửa biển mới mở sẽ làm cửa biển cũ bị hẹp dần lại và thậm chí là bồi lấp hoàn toàn do phần lớn dòng chảy không còn đi qua cửa này nữa. Khi một chu trình dịch chuyển cửa biển hoàn tất thì một lượng lớn bùn cát bị chuyển dịch từ thượng lưu về hạ lưu cửa theo hướng dòng chảy dọc bờ. 3. Nguyên nhân và cơ chế gây bồi lấp cửa biển 3.1 Tổng quan các cơ chế gây bồi lấp cửa biển Đã có nhiều giả thiết khác nhau được đề xuất nhằm giải thích cơ chế gây bồi lấp cửa biển (Bruun và Gerritsen, 1960; Fitz Gerald, 1988; Gordon, 1990; Ghosh, 1991; Hayes, 1991; Largier, 1992; Murtagh và Nelson, 1993; Treloar, 1993; Cooper, 1994). Theo Ranasinghe (1999), các giả thiết trên được chia thành 2 nhóm chính, như sau: Cơ chế gây bồi lấp cửa thứ 1: do sự tương tác giữa dòng triều và dòng chảy dọc bờ (longshore current) ở đây, sự tương tác giữa dòng triều và dòng chảy dọc bờ có vai trò kiểm soát sự bồi lấp cửa biển. Cửa biển được xem như là điểm gây gián đoạn dòng chảy dọc bờ và do đó nó sẽ gây gián đoạn sự vận chuyển bùn cát theo hướng dọc bờ. Và kết quả là, một bãi cát ngầm sẽ hình thành ở thượng lưu cửa. Kích thước và tốc độ phát triển của bãi cát ngầm sẽ phụ thuộc vào cường độ vận chuyển bùn cát dọc bờ. Trong hầu hết các trường hợp, một bãi bồi thứ hai nhỏ hơn cũng sẽ hình thành ở phía hạ lưu của cửa biển (Oertel, 1972; Hayes, 1975; Komar, 1976, 1996; FitzGerald, 1988, 1996). Nếu nguồn cung cấp bùn cát dọc bờ cho bãi cát ngầm ở thượng lưu cửa được duy trì một cách liên tục thì bãi cát ngầm này sẽ liên tục phát triển kéo dài và thậm chí là sẽ nổi hẳn lên trên mặt nước tạo thành dải cát chắn ngang qua cửa. Nếu dòng triều đủ mạnh để dịch chuyển bùn cát đang bị bồi lấp tại lòng dẫn ở cửa thì khi đó dải cát ngầm ở cửa biển sẽ khó có khả năng hình thành hơn. Trong trường hợp này, hai cồn cát ngầm ở cả hai phía thượng, hạ lưu cửa sẽ hình thành ở cả hai phía của lạch triều chảy qua cửa. Tuy nhiên, trường hợp dòng triều không đủ mạnh để xói lở bùn cát đã lắng đọng thì dải cát chắn ngang cửa sẽ tiếp tục được bồi đắp và phát triển cho đến khi cửa biển bị bồi lấp hoàn toàn. Cơ chế bồi lấp cửa này thường thấy tại các đoạn bờ biển thẳng với suất chuyển bùn cát dọc bờ lớn và dòng triều nhỏ. Cơ chế gây bồi lấp cửa thứ 2: do sự tương tác giữa dòng triều và vận chuyển bùn cát ngang bờ (onshore sediment transport) Cơ chế này chỉ có thể chiếm ưu thế khi dòng triều có vận tốc nhỏ (< 1 m/s) và do vậy mà nó chủ yếu hoạt động tại những nơi có biển độ triều thấp và những nơi có lăng trụ triều (tidal prism) nhỏ. Khi đó, sự tương tác giữa dòng triều (yếu) và sự vận chuyển bùn cát ngang bờ do sóng lừng tạo ra, trong điều kiện suất chuyển bùn cát dọc bờ nhỏ, sẽ được xét tới. Trong điều kiện bão (vào mùa mưa bão), bùn cát bị xói lở từ bãi biển và tại vùng sóng vỗ sẽ được vận chuyển ra xa bờ. Sự vận chuyển bùn cát theo hướng này sẽ tạo nên các dải cát ngầm chạy song song với đường bờ tại vị trí sóng vỡ. Sau khi bão tan khi các sóng lừng có chu kỳ dài chiếm ưu thế, bùn cát được giữ lại tại các dải cát ngầm ở ngoài sẽ được vận chuyển vào trong bờ. Tuy nhiên nếu dòng triều rút (ebb flow) đủ mạnh thì bùn cát bị vận chuyển từ ngoài biển vào trong bờ sẽ bị chặn lại, đặc biệt là tại vị trí đối diện cửa (FitzGerald, 1988). Khi dòng triều rút yếu đi (ví dụ khi dòng chảy từ sông ra biển nhỏ), và liên tục có sự vận chuyển bùn cát theo hướng ngang bờ trong điều kiện sóng lừng thì cửa biển rất dễ bị bồi lấp. Cơ chế bồi lấp cửa do vận chuyển bùn cát ngang bờ này đặc biệt rất có ý nghĩa khi lý giải hiện tượng bồi lấp cửa tại các cửa biển đóng mở theo mùa nằm ở các bãi biển có hình dạng vịnh (hoặc tại bãi biển bị chắn bởi các mũi đá ở 2 đầu). Những bãi biển dạng này thường có suất chuyển bùn cát dọc bờ nhỏ do hiện tượng khúc xạ sóng là các sóng đến hầu như vuông góc với đường bờ. Qua phân tích các cơ chế gây bồi lấy cửa biển nêu trên có thể thấy rằng quá trình bồi lấp cửa chịu sự chi phối chủ yếu bởi chế độ sóng, dòng chảy lũ và dòng triều. Quá trình vận chuyển bồi tích theo cả hai phương dọc bờ và ngang bờ đều có ảnh hưởng sâu sắc đến cơ chế gây bồi lấp cửa. 3.2 Đặc điểm động lực hình thái cửa Tư Hiền Căn cứ theo đặc điểm động lực hình thái thì có thể chia đoạn bờ biển thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế thành 3 khu: Thuận An - Vinh Xuân, Vinh Xuân - Linh Thái và Linh Thái - Chân Mây Tây. Tiểu khu Linh Thái- Chân Mây Tây, nơi có hai cửa Tư Hiền và Lộc Thủy, dài 5km là đoạn bờ có hình thái bờ phức tạp nhất và thường xuyên biến động. Đoạn bờ này bị bồi tụ mạnh về mùa gió đông bắc khi dòng bồi tích dọc bờ có hướng tây bắc - đông năm (TB-ĐN) di chuyển vượt mũi Linh Thái. Vào mùa gió tây nam, do bùn cát di chuyển dọc bờ ngược về phía tây bắc nên đoạn bờ bị xói lở. Mặt trước bãi biển hẹp, chiều rộng trung bình khoảng 10-15m, vách bờ bị xói lở dựng đứng với chiều cao trung bình từ 0,8m đến 1,5. Khi cửa Tư Hiền mở rộng, về mùa khô, mực nước đỉnh triều luôn cao hơn mực nước trong đầm Cầu Hai từ 25 cm đến 35cm, vì vậy dòng triều chảy qua cửa Tư Hiền đã tải cát vào và tạo nên bãi tích tụ ngầm delta triều lên rộng đến 6000m2 chắn phía trong cửa. Chứng tỏ rằng, cân bằng dòng chảy hướng vào phía trong và lượng bồi tích cát đáng kể được đưa vào đầm phá. Doi cát phía bắc cửa Tư Hiền (vào 10/1994) rộng 30-35m chạy theo hướng 135o, có mặt bãi trước phía biển chỉ rộng 5-10m, sườn phía đầm phá thoi, đỉnh doi cát cao khong 2,5m. Doi này lấn từ phía bắc với tốc độ đạt 50m/năm trong 1990 - 1994. Nó làm hẹp, nông dần và lấp hẳn cửa chính Tư Hiền. Khi cửa chính bị đóng, cửa phụ được mở khi lại và dòng bồi tích di chuyển sát mũi Chân Mây Tây dần dần lấp cửa phụ. Mùa gió tây nam từ tháng 5 đến tháng 9, gió hướng tây nam thịnh hành nhưng ít có ý nghĩa tạo sóng gây di chuyển bồi tích dọc bờ. Mùa gió đông bắc với các hướng gió bắc và đông bắc thịnh hành từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau. Gió hướng đông thịnh hành trong các tháng 2-5 và 10-11. Tưng ứng với hoạt động của gió, các hướng sóng thịnh hành bắc, đông bắc và đông có ý nghĩa lớn đối với xâm thực và di chuyển bồi tích dọc bờ. 3.3 Lịch sử phát triển cửa Tư Hiền và Lộc Thủy Hệ đầm phá Tam Giang -Cầu Hai được hình thành trong giai đoạn biển tiến Holoxen. Ban đầu hệ đầm phá TG-CH chỉ có một cửa duy nhất có tên là Từ Dung ở tại vị trí cửa Tư Hiền hiện nay và chỉ mãi đến năm 1404 dòng lũ mới mở cửa Thuận An [4]. Kể từ đó, động lực dòng chảy qua cửa Tư Hiền yếu đi và dòng bồi tích dọc bờ liên tục phát triển làm dịch chuyển dần cửa về phía nam. Qua lịch sử phát triển của cửa Tư Hiền, có thể thấy cửa luôn ở 1 trong 4 trạng thái : cửa chín mở, cửa phụ đóng; cả hai cửa đều đóng kín; cửa chính đóng, cửa phụ mở; và hai cửa đều mở. Trên thực tế chưa lần nào cửa phụ tự mở như cửa chính. Trường hợp thứ 4 ít xảy ra và chỉ tồn tại trong thời gian ngắn vì ngay sau khi dòng chảy lũ mở cửa chính thì cửa phụ lại bị bồi lấp. Thường khi cửa chính bị lấp, người dân địa phương tổ chức khơi cửa phụ để có lối ra biển. Các tài liệu cũ đã ghi nhận được các lần lấp cửa Tư Hiền vào các năm 1823, 1953, 1979 và 1994, các lần mở vào 1811, 1844, 1959 và 1990. Hình 4: Biến động lịch sử của cửa Tư Hiền và Lộc Thủy (Nguyễn Hữu Cử, 1996) Cửa biển Tư Hiền gồm 2 cửa là cửa chính Tư Hiền (thuộc xã Vĩnh Hiền) và cửa phụ Lộc Thuỷ ở sát mũi Chân Mây Tây, hai cửa nằm cách nhau 3km trong đoạn bờ Linh Thái - Chân Mây Tây. Giữa hai cửa là một con lạch nông nằm sau cồn cát cao 2,5m. Hiện tại lạch nước này đã bồi lấp phía đầu tiếp giáp với cửa Tư Hiền. Cửa chính Tư Hiền có kích thước cửa thay đổi liên tục theo mùa và giữa các năm. Khi rộng nhất (lúc mới mở năm 1990), cửa có kích thước 200m3m, khi hẹp nhất cửa chỉ còn rộng 50m, sâu 0,5m vào cuối tháng 10/1994 (một tháng trước cửa bị lấp). Từ 1994-1999 là giai đoạn cửa Tư Hiền bị bồi lấp hoàn toàn. Đến tháng 11-1999, khi xảy ra trận lũ lịch sử tại miền Trung, toàn bộ hệ thống đầm Tam Giang - Cầu Hai bị dòng chảy lũ phá vỡ tại 5 vị trí, trong đó có cửa Tư Hiền và Lộc Thủy. Tại thời điểm đó, cửa Tư Hiền bị phá vỡ rộng 600 m và sâu từ 4 đến 8 m. Sau đó, cửa bị thu hẹp dần dưới tác dụng của dòng bồi tích dọc bờ có hường TB-ĐN. Đến nay, cửa chỉ còn rộng khoảng 100m và sâu từ 1 đến 3 mét. 3.4 Nguyên nhân và cơ chế gây bồi lấp cửa Tư Hiền Xét về nguyên nhân lâu dài và sâu xa, có thể nói hiện tượng bồi lấp cửa Tư Hiền là kết quả quá trình tiến hoá địa chất của đầm phá từ giai đoạn trẻ sang trưởng thành theo xu thế hẹp dần, cạn dần và vai trò chủ đạo của nó được thay thế bằng cửa Thuận An. Một số nghiên cứu và phân tích trước đây cũng đã đi đến những kết luận tương tự. Tuy nhiên, nếu xem xét lịch sử phát triển cửa trong khoảng thời gian 15 năm trở lại đây có thể thấy số lần đóng mở cửa đang tăng và khoảng thời gian giữa các lần đóng mở cửa cũng ngắn dần lại. Một trong những nguyên nhân của sự bất thường này có thể liên quan đến nhiễu động bất thường về thời tiết và chế độ thủy hải văn trong vùng. Mặt khác là do ảnh hưởng của việc xây dựng các hồ chứa ở thượng lưu các sông chảy vào đầm Cầu Hai; do ảnh hưởng của việc nông hóa dần đầm Cầu Hai do nuôi trồng thủy sản, và gần đây nhất là việc xây dựng cầu Tư Hiền tại vị trí sát với cửa Tư Hiền hiện nay. Về nguyên nhân sâu xa, cửa Tư Hiền đã mất vai trò chủ đạo trong tiếp nhận dòng chảy của hệ thống đầm phá TG-CH đổ ra biển. Đó là do sông Phú Cam, một dòng chính trên lưu vực chảy ra đầm Cầu Hai và qua cửa Tư Hiền đã bị ách tắc do hoạt động của vòm nâng Thuỷ Thanh kết hợp với quá trình bồi tụ ở cửa Đại Giang [4]. Bên cạnh đó là là sự phát triển của delta triều xuống ở phía nam đầm Thuỷ Tú cũng dần làm ách tắc con đường chuyển lũ từ sông Hương ra cửa Tư Hiền. Phân tích chế độ động lực dòng chảy theo mùa tại cửa Tư Hiền, có thể thấy hai chế độ động lực dòng chảy riêng biệt vào thời kỳ mùa lũ và thời kỳ mùa kiệt tại cửa Tư Hiền như sau: (a) vào thời kỳ mùa mưa, mực nước trong đầm Cầu Hai cao hơn mực nước ngoài biển từ 0,5 đến 0,7m, dòng chảy tổng hợp (dòng chảy sông và dòng triều) đi qua cửa Tư Hiền luôn đủ mạnh để xâm thực, đẩy luồng bồi tích dọc bờ từ phía bắc xuống và duy trì cửa; (b) vào thời kỳ mùa khô, dòng chảy qua cửa Tư Hiền chủ yếu là dòng triều, tốc độ dòng chảy cực đại chỉ khoảng 50-60cm/s, trung bình 30-40cm/s. Như vậy, trong một pha triều 25 giờ có đến 2 giờ nước đứng, 6 giờ tốc độ chảy dưới 25cm/s không đủ động năng để vận chuyển bùn cát bồi tích. Đồng thời vào mùa này, mực nước trong đầm Cầu Hai luôn thấp hơn đỉnh triều từ 20 đến 30cm và tổng lượng dòng chảy thủy triều đi vào đầm luôn lớn hơn tổng lượng dòng chảy ra khỏi đầm. Như vậy hướng vận chuyển các vật liệu bồi tích tịnh tại thời điểm này sẽ có chiều từ ngoài biển vào trong đầm. Bùn cát vận chuyển vào trong đầm sẽ vào làm cạn dần đoạn lạch triều ở cửa, tạo điều kiện thuận lợi để cửa bị bồi lấp đột ngột (thường chỉ sau 1 đêm hoặc trong vòng 24 tiếng). Theo kết quả điều tra tại thực địa, hiện tượng bồi lấp cửa đột ngột thường xảy ra vào khoảng thời gian từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau tức là vào nửa sau của thời kỳ mùa gió đông bắc thịnh hành, khi không còn dòng chảy lũ trên lưu vực và dòng chảy trên các sông đổ vào đầm Cầu Hai đã dần bước vào thời kỳ mùa kiệt (kiệt nhất vào tháng 3-4). Qua phân tích các tài liệu quan trắc sóng, gió tại khu vực (tài liệu gió tại Huế và tài liệu sóng tại Cồn Cỏ, Sơn Trà), cho thấy đây cũng là thời kỳ có sự đổi hướng sóng, gió thịnh hành từ bắc sang đông bắc rồi chuyển sang đông, đông nam. Nếu gặp điều kiện thuận lợi khi lạch triều tại cửa đã bị bồi hẹp, bồi cạn đáng kể (do tác dụng vận chuyển bùn cát của dòng bồi tích dọc bờ) mà hệ quả của là làm giảm đáng kể vận tốc dòng triều ra, vào cửa, gặp thời kỳ gió đông và đông bắc thổi liên tục trong vài ngày với cường độ mạnh thì cửa sẽ bị lấp rất nhanh. Sở dĩ xảy ra lấp cửa nhanh như vậy là do các sóng đông bắc (do gió đông và đông bắc tạo ra) có chiều cao sóng đáng kể tác dụng theo phương vuông góc với đường bờ, tạo nên sự vận chuyển bồi tích theo hướng ngang (cross-shore transport) gây bồi lấp cửa. Đó là trường hợp lấp cửa Tư Hiền vào ngày 22/12/1994. Trước đó một tháng, cửa Tư Hiền đã bị thu hẹp chỉ còn rộng 50m, sâu 0,5 -1m. Vào thời điểm đó, gió hướng đông thổi liên tục 6 ngày với tốc độ 8m/s, sau đó chuyển sang hướng đông bắc liên tục trong 2 ngày với tốc độ 9-10m/s ( theo tài liệu tại trạm Phú Bài - Huế). Đây có thể xem như là một cơ chế đã gây bồi lấp cửa Tư Hiền. Kết luận Sự hình thành, phát triển và suy tàn của các cửa biển Tư Hiền và Lộc Thủy có liên quan chặt chẽ tới quá trình động lực và vận chuyển bùn cát dọc bờ tại đoạn bờ Linh Thái - Chân Mây Tây và chế độ dòng chảy trong đầm Cầu Hai. Lịch sử phát triển và tồn tại của chúng đã được lý giải bằng mô hình dịch chuyển và thành tạo cửa biển của FitzGerald (1988). Xét về nguyên nhân sâu xa, hiện tượng bồi lấp cửa Tư Hiền là kết quả của quá trình tiến hoá địa chất của đầm phá từ giai đoạn trẻ sang trưởng thành theo xu thế hẹp dần, cạn dần và vai trò chủ đạo của nó được thay thế bằng cửa Thuận An. Nguyên nhân trực tiếp dẫn đến bồi lấp cửa Tư Hiền là sự suy yếu của dòng chảy qua cửa trong thời kỳ mùa kiệt kết hợp với sự tập trung của bồi tích dọc bờ ở khu vực cửa. Cơ chế bồi lấp cửa giải thích theo mô hình tương tác giữa dòng triều và vận chuyển bùn cát theo phương ngang là hoàn toàn phù hợp với hiện tượng bồi lấp cửa Tư Hiền trong thực tế (22/12/1994). Đây chính là cơ sở để tiếp cận tới các giải pháp nhằm phòng ngừa hiện tượng bồi lấp tiến tới ổn định lâu dài cửa biển Tư Hiền trong tương lai. Tài liệu tham khảo [ 1 ] Escoffier, F. F. (1940). “The Stability of Tidal Inlets”, Shore and Beach, Vol 8, No. 4, pp 114-115. [ 2 ] FitzGerald, D.M., (1988). Shoreline erosional depositional processes associated with tidal inlets. In: Aubrey, D.G., Weishar, L. Eds. , Hydrodynamics and Sediment Dynamics of Tidal Inlets. Springer- Verlag, pp.186–225. [ 3 ] Hồi, Ng. Chu; Đỗ Nam, Trần Đức Thạnh, Nguyễn Miên và nnk. (1996). Nghiên cứu khai thác, sử dụng hợp lý tiềm năng phá Tam Giang. Báo cáo đề tài KT.ĐL.95.09. Phân viện Hải dương học Hải Phòng . [ 4 ] Nguyễn Hữu Cử (1996). Đặc điểm địa chất hệ đầm phá Tam Giang -Cầu Hai (Thừa Thiên- Huế) trong Holoxen và phức hệ trùng lỗ chứa trong chúng. Luận án Phó tiến sỹ. [ 5 ] Ranasinghe, R. and Pattiaratchi, C. (1999). “The seasonal closure of tidal inlets- Wilson Inlet: A case study”, Coastal Engineering Journal. Vol 37: pp 37-56. [ 6 ] Steijn R.C. (1991). Some consideration on the tidal inlets. Literature survey H 840.45. Delft Hydraulic. Abstract STUDY ON MECHANISM OF CLOSURE OF TU HIEN INLETS THUA THIEN HUE - VIETNAM MSc. Tran Thanh Tung Description of research Central Coast Area of Vietnam has more than sixty inlets and river entrances discharging into the sea. They play vital roles in social-economic activities in the region. Seasonally closure and migration of tidal inlets usually occur in micro-tidal, wave-dominated coastal environments where strong seasonal variations of river flow and wave climate are experienced. These inlets are closed to the ocean for a number of months every year due to the formation of a sand bar across the entrance or due to the growing of a sand-spit from updrift to downdrift. The closure of a tidal inlet or the shoaling of a river entrance at undesired periods would cause significant negative impacts to the flood discharge, coastal environment, ecological system, navigation, and fishery and cause unsustainable development of socio-economy in the region. In recent years, this problems occurred very frequently at many coastal provinces in the Central coast of Vietnam. Th

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfnghien_cuu_co_che_gay_boi_lap_cua_tu_hien_thua_thien_hue_vie.pdf