Luận án Tiến sĩ Thủy văn học: Nghiên cứu cơ chế bồi lấp, xói lở và định hướng các giải pháp ổn định cửa sông Đà Nông tỉnh Phú Yên

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:182

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Thủy văn học "Nghiên cứu cơ chế bồi lắp, xói lở và định hướng các giải pháp ổn định cửa sông Đà Nông tỉnh Phú Yên" trình bày các nội dung chính sau: Tổng quan các nghiên cứu về bồi lấp, xói lở khu vực cửa sông; Phương pháp nghiên cứu cơ chế bồi lấp, xói lở khu vực cửa sông Đà Nông; Phân tích cơ chế bồi lấp, xói lở khu vực cửa sông Đà Nông.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Thủy văn học: Nghiên cứu cơ chế bồi lấp, xói lở và định hướng các giải pháp ổn định cửa sông Đà Nông tỉnh Phú Yên

B TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TR NG VI NăKHOAăH Că KHệăT NGăTH YăVĔNăVĨăBI NăĐ IăKHệăH U PHÙNGăĐ CăCHệNH NGHIÊNăC UăC ăCH ăB IăL P,ăXịIăL ăVĨăĐ NHăH NG CÁCăGI IăPHÁPă NăĐ NHăC AăSỌNGăĐĨăNỌNGăT NHăPHÚăYÊN LU NăÁNăTI NăSƾăTH YăVĔNăH C HƠăN i, 2021
B TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TR NG VI NăKHOAăH Că KHệăT NGăTH YăVĔNăVĨăBI NăĐ IăKHệăH U NGHIÊNăC UăC ăCH ăB IăL P,ăXÓI L ăVĨăĐ NHăH NG CÁCăGI IăPHÁPă NăĐ NHăC AăSỌNGăĐĨăNỌNGăT NHăPHÚăYÊN Ngành: Th y văn học Mư số: 9440224 LU NăÁNăTI NăSƾăTH YăVĔNăH C Tácăgi ălu năán Giáoăviênăh ngăd nă1 Giáoăviênăh ngăd nă2 PhùngăĐ căChính PGS.TS.ăNguy năTi năGiang PGS.TS.ăL ngăTu năAnh HƠăN i,ă2021
i L IăCAMăĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a b n thân. Các k t qu nghiên c u được trình bày trong lu n án là trung thực, khách quan và chưa từng b o vệ b t kỳ học v nào. Việc tham kh o các ngu n tài liệu, các thông tin trích d n trong lu n án này đều được ch rõ ngu n gốc theo quy đ nh. Tácăgi ălu năán Phùng Đ căChính
ii L IăC Mă N Để hoàn thành lu n án, NCS xin gửi l i c m ơn tới các thầy cô, b n bè đ ng nghiệp và gia đình, những ngư i đư d y b o và ng h trong suốt quá trình học t p. NCS xin bày tỏ lòng bi t ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Tiền Giang và PGS.TS. Lương Tu n Anh là các thầy đư trực ti p hướng d n, ch b o t n tình trong suốt th i gian nghiên c u và hoàn thành lu n án. NCS xin gửi l i c m ơn đ n các lưnh đ o cùng các thầy cô Viện Khoa học Khí tượng Th y văn và Bi n đ i khí h u đư quan tâm t ch c gi ng d y, giúp đỡ, t o mọi điều kiện thu n lợi trong quá trình thực hiện lu n án. NCS cũng xin c m ơn PGS.TS. Nguyễn Thọ Sáo, PGS.TS. Trần Ngọc Anh, ThS. Bùi M nh Cư ng, ThS. Đặng Đình Khá, là các thành viên c a Đề tài c p Nhà nước “Nghiên cứu cơ s khoa học để xác định cơ chế bồi lấp, xói l và đề xuất các giải pháp ổn định các cửa sông Đà Diễn và Đà Nông tỉnh Phú Yên phục vụ phát triển bền vững cơ s hạ tầng và kinh tế xã hội”, Mã số ĐTĐL.CN.15/15 đư cung c p số liệu, tài liệu và đ nh hướng để tôi thực hiện lu n án. NCS cũng xin c m ơn B TN&MT cùng các đơn v liên quan đư ng h , giúp đỡ thông qua đề tài c p B “Nghiên cứu cơ s khoa học và thực tiễn để cảnh báo và đề xuất giải pháp kiểm soát ngập lụt lưu vực sông Bàn Thạch” Mã số TNMT.2018.05.36. Đề tài đư cung c p số liệu, h trợ kinh phí để tôi thực hiện lu n án này. Xin chân thành c m ơn! TÁCăGI ă PhùngăĐ căChính
iii M CăL C M ăĐ U .................................................................................................................... 1 1.ăTínhăc păthi t,ăm cătiêuăc aălu năán ................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của luận án .................................................................................. 1 1.2. Mục tiêu của luận án .......................................................................................... 2 2.ăĐ iăt ng,ăph măviănghiênăc uăc aălu năán ....................................................... 2 3.ăNh ngăđóngăgópăm iăc aălu năán ........................................................................ 3 4. Lu năđiểmăb oăv ................................................................................................. 4 5.ăụănghƿaăkhoaăh căvƠăth căti năc aălu năán ......................................................... 4 6.ăC uătrúcăc aălu năán ............................................................................................. 5 CH NGăI.ăT NGăQUANăV ăB IăL P,ăXịIăL ăVÙNGăC AăSỌNGăVĨă KHUăV CăNGHIÊNăC U ...................................................................................... 7 1.1. T ngăquanăv ăb iăl p,ăxóiăl ăc aăsông .......................................................... 7 1.1.1. Các nghiên cứu về bồi lấp, xói lở cửa sông trên thế giới ............................ 7 1.1.1.1. Nhóm các nghiên cứu sử dụng phương pháp viễn thám, bản đồ địa hình kết hợp với GIS ................................................................................................................. 7 1.1.1.2. Nhóm các nghiên cứu sử dụng phương pháp mô hình thủy động lực ........... 9 1.1.1.3. Nhóm các nghiên cứu sử dụng phương pháp quan hệ hình thái để xác định tính ổn định cửa sông ................................................................................................ 10 1.1.1.4. Nhóm các nghiên cứu sử dụng mô hình vật lý để mô phỏng bồi lấp, xói l cửa sông .................................................................................................................... 13 1.1.2. Các nghiên cứu về bồi lấp, xói l cửa sông Việt Nam ............................. 14 1.1.2.1. Nhóm các nghiên cứu sử dụng ảnh viễn thám, bản đồ địa hình kết hợp với GIS........ ..................................................................................................................... 15 1.1.2.2. Nhóm các nghiên cứu sử dụng phương pháp mô hình thủy động lực ......... 16 1.1.2.3. Nhóm các nghiên cứu sử dụng phương pháp quan hệ hình thái để xác định tính ổn định cửa sông ................................................................................................ 18
iv 1.1.2.4. Nhóm các nghiên cứu sử dụng mô hình vật lý để mô phỏng bồi lấp, xói l cửa sông .................................................................................................................... 19 1.2. Kháiăquátăkhuăv cănghiênăc uăvƠăth cătr ngăb iăl p,ăxóiăl ăc aăsôngăĐƠă Nông ........................................................................................................................20 1.2.1. Đặc điểm tự nhiên lưu vực sông Bàn Thạch và khu vực cửa sông Đà Nông . 20 1.2.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên .............................................................................. 20 1.2.1.2. Mạng lưới quan trắc khí tượng thuỷ văn ..................................................... 27 1.2.1.3. Đặc điểm mưa, nhiệt .................................................................................... 27 1.2.2. Một số giải pháp đã thực hiện và một số vấn đề tồn tại cần giải quyết ....... 31 1.2.2.1. Một số giải pháp đã thực hiện...................................................................... 31 1.2.2.2. Một số vấn đề tồn tại cần giải quyết ............................................................ 32 1.3. K tălu năch ngă1 ........................................................................................ 33 CH NGă2.ăPH NGăPHÁPăNGHIÊNăC UăC ăCH ăB IăL P, ............... 35 XịIăL ăVÙNGăC AăSỌNGăĐĨăNỌNG ............................................................. 35 2.1.ăKhungănghiênăc uăc ăch ăb iăl p,ăxóiăl ăc aăsôngăĐƠăNông ........................ 35 2.1.1. Các yếu tố tác động đến quá trình bồi lấp, xói l cửa sông Đà Nông ......... 37 2.1.2. Chế độ gió ....................................................................................................... 38 2.1.3. Chế độ sóng .................................................................................................... 40 2.1.4. Chế độ thủy triều ............................................................................................ 44 2.1.5. Chế độ thuỷ văn trong sông ........................................................................... 45 2.2. Ph ngăphápăvi năthám,ăb năđ ăđ aăhìnhăk tăh păv iăGIS ......................... 47 2.2.1. Phương pháp viễn thám và GIS .................................................................... 47 2.2.1.1. Thu thập nguồn ảnh viễn thám ..................................................................... 48 2.2.1.2. Dữ liệu ảnh viễn thám phục vụ tính toán biến động cửa sông Đà Nông ..... 50 2.2.1.3. Quá trình phân tích ảnh viễn thám .............................................................. 50 2.2.2. Phương pháp phân tích bản đồ địa hình kết hợp với GIS ........................... 54 2.2.2.1. Dữ liệu và tài liệu bản đồ địa hình được sử dụng tính toán biến động địa hình khu vực cửa sông Đà Nông ............................................................................... 54 2.2.2.2. Phân tích bản đồ địa hình kết hợp với GIS .................................................. 54
v 2.3.ăPh ngăphápămôăhìnhăth yăth chăđ ngăl c .................................................. 56 2.3.1. Giới thiệu bộ mô hình MIKE (MIKE- NAM, MIKE 11, MIKE21/3 FM COUPLED ).............................................................................................................. 56 2.3.1.1. Mô hình MIKE NAM .................................................................................... 56 2.3.1.2. Mô hình MIKE 11......................................................................................... 56 2.3.1.3. MIKE 21/3 FM COUPLE............................................................................. 57 2.3.1.4. Cơ s dữ liệu mô hình MIKE NAM, MIKE 11, MIKE 21 MF/3 couple....... 58 2.3.2. Thiết lập mô hình MIKE NAM cho lưu vực sông Bàn Thạch .................... 59 2.3.2.1. Phân chia các tiểu lưu vực, tính toán các trọng số ...................................... 59 2.3.2.2. Hiệu chỉnh, kiểm định bộ thông số mô hình ................................................. 60 2.3.3. Thiết lập mô hình thủy lực MIKE 11 cho lưu vực sông Bàn Thạch ........... 62 2.3.3.1. Thiết lập mạng thủy lực 1 chiều cho hệ thống sông..................................... 62 2.3.3.2. Hiệu chỉnh mô hình MIKE 11 ...................................................................... 64 2.3.3.3. Kiểm định mô hình MIKE 11 ....................................................................... 64 2.3.4. Thiết lập mô hình MIKE 21/3 FM COUPLE khu vực cửa sông Đà Nông . 65 2.3.4.1. Thiết lập miền tính và lưới tính .................................................................... 65 2.3.4.2. Dữ liệu cho các biên của mô hình ................................................................ 67 2.3.4.3. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE 21/3 FM Couple .......................... 68 CH NGă3.ăPHÂNăTệCHăC ăCH ăB IăL P,ăXịIăL KHUăV CăC Aă SỌNGăĐĨăNỌNG .................................................................................................... 74 3.1.ăXácăđ nhădi năbi năvƠăquyălu tăbi năđ iăc aăsôngăĐƠăNôngătrênăc ăs ăphơnă tíchă nhăvi năthámăvƠăb năđ ăđ a ........................................................................... 74 3.1.1. Xác định diễn biến và quy luật biến đổi cửa sông Đà Nông trên cơ s phân tích ảnh viễn thám .................................................................................................... 74 3.1.2. Xác định quy luật biến đổi địa hình khu vực cửa sông Đà Nông trên cơ s phân tích dữ liệu địa hình ......................................................................................... 81 3.1.3. Một số nhận định về quy luật bồi lấp, xói l cửa sông Đà Nông trên cơ s phân tích ảnh viễn thám và dữ liệu địa hình ............................................................. 89
vi 3.2.ăXácăđ nhăc ăch ăb iăl p,ăxóiăl ăc aăsôngăĐƠăNôngătrênăc ăs ămôăphỏngăch ă đ ăth yăđ ngăl căkhuăv căc aăsôngăĐƠăNôngăbằngămôăhìnhăMIKEă21/3ăFMă Couple ....................................................................................................................... 91 3.2.1. Kết quả mô phỏng chế độ thủy động lực cho kịch bản hiện trạng .............. 91 3.2.2. Kết quả mô phỏng chế độ thủy động lực theo các kịch bản ......................... 97 3.2.2.1. Các yếu tố tác động đến chế độ thuỷ động lực khu vực cửa sông Đà Nông…………… ........................................................................................................ 97 3.2.2.2. Lựa chọn các kịch bản mô phỏng ................................................................ 97 3.2.2.3. Kết quả mô phỏng chế độ thủy động lực khu vực cửa sông Đà Nông theo nhóm kịch bản 1 ........................................................................................................ 98 3.2.2.4. Kết quả mô phỏng chế độ thủy động lực khu vực cửa sông Đà Nông theo nhóm kịch bản 2 ...................................................................................................... 111 3.2.2.5. Kết quả mô phỏng chế độ thủy động lực khu vực cửa sông Đà Nông theo nhóm kịch bản 3 ...................................................................................................... 121 3.2.2.6. Kết quả mô phỏng chế độ thủy động lực khu vực cửa sông Đà Nông theo nhóm kịch bản 4 ...................................................................................................... 126 3.3.ăM tăs ănh năđ nhăv ăc ăch ăb iăl p,ăxóiăl ăc aăsôngăĐƠăNông ................... 136 CH NGă4.ăĐ NHăH NGăGI IăPHÁPă NăĐ NH C AăSỌNGăĐĨăNỌNG139 4.1.ăC ăs ăl aăch năgi iăphápăcôngătrìnhă năđ nhăc aăsôngăĐƠăNông............... 139 4.1.1. Cơ s khoa học ............................................................................................. 139 4.1.2. Cơ s thực tiễn.............................................................................................. 140 4.2.ăĐ nhăh ngăgi iăphápăch nhătr ăđểă năđ nhăc aăsôngăĐƠăNông ................. 141 4.2.1. Công trình chỉnh trị hiện có và điều kiện địa hình (đặc biệt) khu vực của sông Đà Nông ......................................................................................................... 141 4.2.2. Định hướng giải pháp công trình chỉnh trị ổn định cửa sông Đà Nông .. 142 4.2.2.1. Mục tiêu của công trình ............................................................................. 142 4.2.2.2. Nguyên tắc bố trí mặt bằng công trình chỉnh trị........................................ 143 4.2.2.3. Phương án bố trí công trình ....................................................................... 143 4.2.3. Phân tích đánh giá hiệu quả công trình ..................................................... 144
vii 4.2.3.1. Kết quả mô phỏng trư ng sóng, trư ng d ng chảy và biến động địa hình đáy theo sóng hướng Đông Bắc..............................................................................149 4.2.3.2. Mô phỏng trư ng sóng, trư ng d ng chảy và biến động địa hình đáy theo sóng hướng Đông .................................................................................................... 148 4.2.3.3. Mô phỏng trư ng sóng, trư ng d ng chảy và biến động địa hình đáy theo sóng hướng Đông Nam ........................................................................................... 150 4.2.3.4. Mô phỏng trư ng d ng chảy khu vực cửa sông khi thực hiện phương án kéo dài b kè trong trư ng hợp lũ trong sông có tần suất lũ 1% ........................... 153 K TăLU NăVĨ KI NăNGH .............................................................................. 156 DANHăM CăCỌNGăTRỊNHăC AăTÁCăGI .................................................... 158 TĨIăLI UăTHAMăKH O .................................................................................... 159
viii DANHăM CăCÁCăKụăHI U,ăCÁCăCH ăVI TăT T Ch ăvi tăt t ụănghƿa CERE Coast Engineering Research Center ĐB -TN Đông Bắc ậ Tây Nam DEM Mô hình số đ cao (Digital Elevation Model) Deltares Viện nghiên c u th y lực Hà Lan DHI Viện th y lực Đan M ch E Đông Trung tâm dự báo h n vừa châu Âu (European Centre for ECMWF Medium Weather Forecasts) Phần mềm xử lỦ nh viễn thám (Enviroment for Visualizing ENVI Images) Phần mềm xử lỦ nh viễn thám Earth Resource Data Analysis ERDAS System vệ tinh công nghệ tài nguyên trái đ t (Earth Resource ERTS Technology Sattellite) GIS Hệ thống thông tin đ a lỦ KB K ch b n LANDSAT Hệ thống vệ tinh ch p nh trái đ t MC Mặt cắt N Bắc NCS Nghiên c u sinh NE Đông Bắc NDWI Ch số khác biệt nước (Normalized Differenced Water Index0 NW Tây Bắc PTNT Phát triển nông thôn TIN Lưới tam giác không đều (triangular Irregular Network) SE Đông Nam S Nam SW Tây Nam UBND y ban nhân dân W Tây
ix DANHăM CăCÁCăB NG B ng 1. 1. Các thông số bùn cát khu vực cửa sông Đà Nông ...................................24 B ng 1. 2. Lưu lượng thực đo sông Bàn Th ch khi cửa Đà Nông b l p ..................29 B ng 2.1. Tần su t các hướng sóng trung bình nhiều năm t i cửa Đà Nông ............42 B ng 2.2. Đư ng kính h t (d50) và đ chọn lọc (so) c a bùn cát cửa sông ...............47 B ng 2.3. Các gi i ph màu c a Landsat 4-5, 7 và 8 ................................................49 B ng 2.4. Các tiểu lưu vực c a sông Bàn Th ch ......................................................59 B ng 2.5. Trọng số mưa c a các tr m trên lưu vực sông Bàn Th ch .......................60 B ng 2. 6. Thông số c a mô hình NAM ...................................................................62 B ng 2. 7. Hệ số nhám t i m t số mặt cắt trên sông Bàn Th ch ..............................65 B ng 3. 1. Bi n đ i v trí và đ r ng cửa sông theo không gian và th i gian ...........74 B ng 3. 2. Bi n đ i v trí và đ r ng cửa sông theo không gian và th i gian ...........78 B ng 3. 3. Lượng bùn cát b i, xói trong giai đo n từ 9/2001 - 6/2004 ....................82 B ng 3. 4. Lượng bùn cát b i xói trong giai đo n từ 6/2004 - 9/2009 .....................83 B ng 3. 5. Lượng bùn cát b i xói trong giai đo n từ 9/2009 - 4/2013 .....................84 B ng 3. 6. Lượng bùn cát b i xói trong giai đo n từ 4/2013 - 3/2016 .....................86 B ng 3. 7. Lượng bùn cát b i xói trong giai đo n từ 3/2016 -9/2016 ......................87 B ng 3. 8. Lưu lượng trung bình các th i kỳ t i chân cầu Đà Nông ........................99 B ng 3. 9. Các k ch b n tính toán trong 3 th i kỳ ..................................................100 B ng 3. 10. B ng tính toán khối lượng bùn cát v n chuyển qua các mặt cắt (m3) .125 B ng 3. 11. K t qu mô phỏng ch đ th y đ ng lực theo trư ng sóng.................127 B ng 3. 12. K t qu mô phỏng ch đ th y đ ng lực theo trư ng sóng hướng Đông Nam ng với các điều kiện đ a hình .......................................................................131 B ng 4. 1. B ng thống kê số lượng và công su t tàu cá ra vào qua cửa Đà Nông (tính đ n năm 2016) ................................................................................................141
x DANHăM CăCÁCăHỊNHăVẼ,ăĐ ăTH Hình 1. 1. B n đ lưu vực sông Bàn Th ch và v trí cửa sông Đà Nông ....................2 Hình 1. 2. Ph m vi nghiên b i l p, xói l cửa sông Đà Nông ( nh Googleearth ch p ngày18/5/2018) ...........................................................................................................3 Hình 1. 3. B n đ đ a hình lưu vực sông Bàn Th ch ................................................21 Hình 1. 4. B n đ th nhưỡng lưu vực sông Bàn Th ch...........................................22 Hình 1. 5. Sơ đ phân bố trầm tích tầng mặt cửa Đà Nông ......................................23 Hình 1. 6. B n đ th m ph thực v t lưu vực sông Bàn Th ch ................................25 Hình 1. 7. M ng lưới sông và tr m khí tượng th y văn trên lưu vực .......................26 Hình 1. 8. Lượng mưa trung bình tháng t i Tuy Hòa th i kỳ 1961-2017 (mm) .......27 Hình 1. 9. Nhiệt đ trung bình tháng t i Tuy Hòa giai đo n từ 1961-2017 (°C) ......28 Hình 1. 10. V trí các điểm b i l p, xói l cửa sông Đà Nông..................................30 Hình 1. 11. V trí các điểm b i l p, xói l cửa sông Đà Nông th i kỳ 2000-2015 ...31 Hình 2. 1. Sơ đ khung nghiên c u xác đ nh cơ ch b i l p, xói l và đ nh hướng các gi i pháp n đ nh cửa sông Đà Nông ..................................................................36 Hình 2. 2. Hoa gió tính từ số liệu gió đo t i tr m Tuy Hòa ......................................40 Hình 2. 3. Hoa sóng khu vực cửa biển Đà Nông th i kỳ 1979 ậ 2017 (ngu n ECMWF [12]), Tháng 1-12, lần lượt từ trên xuống dưới, từ trái sang ph i .............41 Hình 2. 4. Chu kỳ sóng khu vực cửa sông Đà Nông .................................................43 Hình 2. 5. Chu kỳ sóng khu vực cửa sông Đà Nông trong các th i kỳ ....................43 Hình 2. 6. Đư ng quá trình mực nước triều t i khu vực cửa sông Đà Nông ............44 Hình 2. 7. Đư ng quá trình mực nước triều t i khu vực cửa sông Đà Nông năm 2015 ...........................................................................................................................45 Hình 2. 8. Lưu lượng nước trung bình tháng t i Cầu Đà Nông (1982 ậ 2017) ........46 Hình 2. 9. Đư ng quá trình mực nước t i chân cầu Đà Nông (từ 13-28/11/2015) ...46 Hình 2. 10. Giao diện website ...................................................................................49 Hình 2. 11. Minh họa xử lỦ nh viễn thám khu vực cửa sông Đà Nông bằng phần mềm ENVI 5.1 ..........................................................................................................51
xi Hình 2. 12. Minh họa ch ng ch p các lớp b n đ trong GIS ....................................51 Hình 2. 13. V trí các mặt cắt ph c v tính toán bi n đ ng đ a hình ........................53 Hình 2. 14. Mặt cắt dọc b biển khu vực cửa sông Đà Nông từ dữ liệu đ a hình tháng 3/2016 ..............................................................................................................53 Hình 2. 15. B n đ số đ cao đ a hình (DEM) khu vực cửa Đà Nông .....................55 Hình 2. 16. Các v trí đo đ c kh o sát .......................................................................59 Hình 2. 17. Các tiểu lưu vực trên lưu vực sông Bàn Th ch ......................................60 Hình 2. 18. K t qu hiệu ch nh mô hình MIKE NAM t i v trí cầu B n C i ...........61 Hình 2. 19. K t qu kiểm đ nh mô hình MIKE NAM t i v trí cầu B n C i ............61 Hình 2. 20. Sơ đ th y lực trong mô hình MIKE 11 cho sông Bàn Th ch ..............63 Hình 2. 21. Mặt cắt ngang trên sông Bàn Th ch.......................................................63 Hình 2. 22. K t qu hiệu ch nh mô hình t i cầu Đà Nông từ 13-20/11/2015 ...........64 Hình 2. 23. K t qu kiểm đ nh mô hình t i cầu Đà Nông từ 21-28/11/2015 ............64 Hình 2. 24. Tương quan bùn cát thực đo và tính toán t i cầu Đà Nông ...................65 Hình 2. 25. Lưới tính toán 2 chiều khu vực cửa Đà Nông ........................................66 Hình 2. 26. Lưới tính cho khu vực Biển Đông .........................................................67 Hình 2. 27. Các biên tính toán vùng 2 chiều .............................................................68 Hình 2. 28. K t qu hiệu ch nh đ cao sóng t i tr m F2 ...........................................69 Hình 2. 29. K t qu hiệu ch nh đ cao sóng t i tr m B2 ..........................................69 Hình 2. 30. Đư ng quá trình đ cao sóng thực đo và tính toán t i tr m B1 .............70 Hình 2. 31. Hoa sóng thực đo và tính toán t i tr m B1 ............................................70 Hình 2. 32. K t qu kiểm đ nh mực nước t i tr m F1 ..............................................71 Hình 2. 33. Đư ng quá trình đ cao sóng thực đo và tính toán t i tr m B2 .............71 Hình 2. 34. Hoa sóng thực đo và tính toán t i tr m B2 ............................................72 Hình 2. 35. K t qu hiệu ch nh bùn cát từ ngày 13 ậ 20/ 11/ 2015 t i tr m F1 ........72 Hình 2. 36. K t qu kiểm đ nh bùn cát từ ngày 21 ậ 28/ 11/ 2015 t i tr m F1 ........73 Hình 3. 1. V trí và xu hướng d ch chuyển cửa sông (giai đo n 1988 ậ 2001) .........76 Hình 3. 2. Bi n đ i đ r ng cửa sông Đà Nông (giai đo n 1988-2001) ...................76 Hình 3. 3. Diễn bi n đóng, m cửa sông Đà Nông (giai đo n 1988 ậ 2001) ...........77
xii Hình 3. 4. Bi n đ i đ r ng cửa sông Đà Nông (giai đo n 2002-2017) ...................79 Hình 3. 5. Quá trình đóng, m cửa sông Đà Nông ( giai đo n 2002-2017) .............80 Hình 3. 6. Phân vùng tính toán b i xói cửa sông Đà Nông ...................................82 Hình 3. 7. Bi n đ i đ a hình đáy trong giai đo n từ 9/2001 - 6/2004 .......................83 Hình 3. 8. Bi n đ i đ a hình đáy trong giai đo n từ 6/2004 - 9/2009 .......................84 Hình 3. 9. Bi n đ i đ a hình đáy trong giai đo n từ 9/2009 -4/2013 ........................85 Hình 3. 10. Bi n đ i đ a hình đáy trong giai đo n từ 4/2013 - 3/2016 .....................86 Hình 3. 11. Bi n đ i đ a hình đáy, giai đo n từ 3/2016 - 9/2016..............................87 Hình 3. 12. Bi n đ ng đ a hình lòng d n khu vực cửa sông Đà Nông ..................88 Hình 3. 13. Đư ng b bi n đ ng do gradient bùn cát v n chuyển dọc b ...............89 Hình 3. 14. K t qu mô phỏng trư ng sóng (8h ngày 17/11/2015) ..........................91 Hình 3. 15. K t qu mô phỏng trư ng dòng ch y t i th i điểm đ nh triều ...............92 Hình 3. 16. K t qu mô phỏng trư ng dòng ch y t i th i điểm triều lên .................92 Hình 3. 17. K t qu mô phỏng trư ng dòng ch y t i th i điểm triều rút .................93 Hình 3. 18. Bi n đ ng đ a hình đáy khu vực cửa sông Đà Nông (13 - 28/11/2015) 93 Hình 3. 19. K t qu mô phỏng trư ng sóng (6h ngày 24/5/2016) ............................94 Hình 3. 20. K t qu mô phỏng trư ng dòng ch y t i th i điểm đ nh triều ...............94 Hình 3. 21. K t qu mô phỏng trư ng dòng ch y t i th i điểm triều lên .................95 Hình 3. 22. K t qu mô phỏng trư ng dòng ch y t i th i điểm triều rút .................95 Hình 3. 23. Bi n đ ng đ a hình đáy khu vực cửa sông Đà Nông (18/5 - 01/6/2016) ...................................................................................................................................96 Hình 3. 24. Phân bố mùa gió và mùa dòng ch y theo các tháng ..............................98 Hình 3. 25.Trư ng dòng ch y theo sóng hướng Đông Bắc (KB1) .........................101 Hình 3. 26. Bi n đ ng đ a hình đáy theo sóng hướng Đông Bắc (KB1) ................102 Hình 3. 27. Trư ng dòng ch y theo hướng sóng Đông (KB2) ...............................102 Hình 3. 28. Bi n đ ng đ a hình đáy theo sóng hướng Đông (KB2) .......................103 Hình 3. 29.Trư ng dòng ch y theo sóng hướng Đông Bắc (KB3) .........................104 Hình 3. 30. Bi n đ ng đ a hình đáy theo sóng hướng Đông Bắc (KB3) ................105 Hình 3. 31. Trư ng dòng ch y theo hướng sóng Đông (KB4) ...............................105
xiii Hình 3. 32. Bi n đ ng đ a hình đáy theo sóng hướng Đông (KB4) .......................106 Hình 3. 33. Trư ng dòng ch y theo hướng sóng Đông Nam (KB5) ......................106 Hình 3. 34. Bi n đ ng đ a hình đáy theo sóng hướng Đông Nam (KB5) ...............107 Hình 3. 35.Trư ng dòng ch y theo sóng hướng Đông Bắc (KB6) .........................108 Hình 3. 36. Bi n đ ng đ a hình đáy theo sóng hướng Đông Bắc (KB6) ................109 Hình 3. 37. Trư ng sóng mô phỏng theo k ch b n bưo số 8 ...................................113 Hình 3. 38. Trư ng sóng mô phỏng theo k ch b n bão số 12 .................................114 Hình 3. 39. Trư ng sóng mô phỏng theo k ch b n bưo số 10 .................................114 Hình 3. 40. Trư ng dòng ch y mô phỏng theo k ch b n bưo số 8 ..........................115 Hình 3. 41. Trư ng dòng ch y mô phỏng theo k ch b n bưo số 12 ........................115 Hình 3. 42. Trư ng dòng ch y mô phỏng theo k ch b n bưo số 10 ........................116 Hình 3. 43. Bi n đ ng đ a hình đáy mô phỏng theo k ch b n bưo số 8 ..................116 Hình 3. 44. Bi n đ ng đ a hình đáy mô phỏng theo k ch b n bưo số 12 ................117 Hình 3. 45. Bi n đ ng đ a hình đáy mô phỏng theo k ch b n bưo số 10 ................117 Hình 3. 46. Quá trình bi n đ i đ a hình đáy theo tháng năm 2016 .........................123 Hình 3. 47. Cân bằng bùn cát khu vực cửa Đà Nông năm 2016 .............................125 Hình 3. 48. V trí các điểm quan tâm trong vùng nghiên c u cửa Đà Nông ..........127 Hình 3. 49. Đ cao sóng t i các điểm theo hướng sóng Đông ................................128 Hình 3. 50.V n tốc dòng ch y t i các điểm theo hướng sóng Đông.......................128 Hình 3. 51. Trư ng sóng với đ a hình tháng 3/2013 ...............................................128 Hình 3. 52. Trư ng sóng với đ a hình tháng 3/2016 ...............................................129 Hình 3. 53.Trư ng dòng ch y khi triều lên với đ a hình tháng 3/2013 ..................129 Hình 3. 54. Trư ng dòng ch y khi triều lên với đ a hình tháng 3/2016 .................130 Hình 3. 55. Trư ng dòng ch y khi triều rút với đ a hình tháng 3/2013 ..................130 Hình 3. 56. Trư ng dòng ch y khi triều rút với đ a hình tháng 3/2016 ..................131 Hình 3. 57. Đ cao sóng t i các điểm theo hướng sóng Đông Nam ......................132 Hình 3. 58. V n tốc dòng ch y t i các theo hướng sóng Đông Nam ......................132 Hình 3. 59. Trư ng sóng với đ a hình tháng 3/2013 ...............................................132 Hình 3. 60. Trư ng sóng với đ a hình tháng 3/2016 ...............................................133
xiv Hình 3. 61. Trư ng dòng ch y khi triều lên theo với đ a hình tháng 3/2013 .........133 Hình 3. 62. Trư ng dòng ch y khi triều lên với đ a hình tháng 3/2016 .................134 Hình 3. 63.Trư ng dòng ch y khi triều rút với đ a hình tháng 3/2013 ...................134 Hình 3. 64.Trư ng dòng ch y khi triều rút với đ a hình tháng 3/2016 ...................135 Hình 4. 1. Mặt bằng ch nh tr cửa Đà Nông phương án kéo dài b kè ...................144 Hình 4. 2. V trí công trình và các điểm trích xu t số liệu ......................................145 Hình 4. 3. Trư ng sóng theo k ch b n hiện tr ng ...................................................145 Hình 4. 4. Trư ng sóng theo phương án kéo dài b kè ..........................................146 Hình 4. 5. Trư ng dòng ch y theo k ch b n hiện tr ng ..........................................146 Hình 4. 6. Trư ng dòng ch y theo phương án kéo dài b kè .................................147 Hình 4. 7. Bi n đ i đ a hình đáy cho ½ chu kỳ nửa tháng khi kéo dài b kè .........147 Hình 4. 8. Trư ng sóng theo k ch b n hiện tr ng ...................................................148 Hình 4. 9. Trư ng dòng ch y theo phương án kéo dài b kè .................................148 Hình 4. 10. Trư ng sóng theo k ch b n hiện tr ng .................................................149 Hình 4. 11.Trư ng dòng ch y theo phương án kéo dài b kè ................................149 Hình 4. 12. Bi n đ i đ a hình đáy sau ½ chu kỳ triều nửa tháng ............................150 Hình 4. 13. Trư ng sóng theo k ch b n hiện tr ng .................................................151 Hình 4. 14. Trư ng sóng khu vực cửa sông Đà Nông ............................................151 Hình 4. 15. Trư ng dòng ch y theo k ch b n hiện tr ng ........................................152 Hình 4. 16. Trư ng dòng ch y theo phương án kéo dài b kè ...............................152 Hình 4. 17. Bi n đ i đ a hình đáy trong ½ chu kỳ triều nửa tháng khi kéo dài b kè .................................................................................................................................153 Hình 4. 18. Trư ng dòng ch y theo k ch b n hiện tr ng ........................................154 Hình 4. 19. Trư ng dòng ch y theo phương án kéo dài b kè ...............................154
1 M Đ U 1. Tính c p thi t, m c tiêu c a lu n án 1.1. Tính cấp thiết của luận án Cửa Đà Nông là cửa sông Bàn Th ch với diện tích lưu vực kho ng 633 km2, chiều dài dòng chính kho ng 86 km, là nơi ra vào c a các tàu thuyền đánh bắt cá c a ba xư Hòa Hiệp Bắc, Hòa Hiệp Trung và Hòa Hiệp Nam và là hành lang thoát lũ c a lưu vực sông Bàn Th ch (Hình 1.1). Là cửa c a lưu vực sông nhỏ, nằm khu vực miền Trung, cửa Đà Nông thư ng xuyên b b i l p và xói l . Trước năm 2002 cửa sông b b i l p, xói l , v trí cửa sông luôn d ch chuyển. Năm 2002 UBND t nh Phú Yên triển khai dự án ch nh tr , xây kè gi m sóng, chắn cát d ng mỏ hàn b Bắc cửa sông với chiều dài 200 m và được hoàn thành vào năm 2004 đư giúp cửa sông n đ nh trong kho ng th i gian, cửa sông không b d ch chuyển. Tuy nhiên, đ n năm 2013 hiện tượng b i l p cửa sông l i ti p t c diễn ra, đ sâu t i khu vực cửa sông ch kho ng 1,5 m, gây khó khăn cho tàu thuyền đánh bắt cá c a ngư dân ra vào. Từ 2014-2016, UBND t nh Phú Yên triển khai n o vét khơi thông cửa sông để tàu bè ra vào được thu n lợi và tăng kh năng thoát lũ cho sông Bàn Th ch. Tuy nhiên, do chưa làm rõ được cơ ch b i l p, xói l nên sau n o vét, cửa sông m r ng, sóng và triều cư ng xâm nh p sâu vào trong sông. Đặc biệt đ n cuối năm 2016, sóng biển gây xói l nghiêm trọng khu vực đ n biên phòng và c ng cá, để ng phó, bước đầu UBND t nh Phú Yên đư ti n hành xây kè đá các khu vực trên. Cho đ n nay, quá trình b i l p, xói l khu vực cửa sông Đà Nông có diễn bi n r t ph c t p. Việc xây dựng công trình kè chắn cát, gi m sóng tuy có hiệu qu nhưng chưa đ m b o sự n đ nh, bền vững lâu dài. Việc n o vét lòng sông ch là gi i pháp t m th i, n o vét vùng này có thể làm xói l những vùng lân c n. Bi n đ ng cửa sông Đà Nông (hiện tượng đóng, m , d ch chuyển do cát b i l p, xói l ) đư tác đ ng r t lớn đ n các ho t đ ng c a khai thác biển cũng như sự n đ nh đ i sống ngư i dân t i đây. Chính vì v y NCS lựa chọn “Nghiên cứu cơ chế
2 bồi lấp, xói l và định hướng các giải pháp ổn định cửa sông Đà Nông tỉnh Phú Yên” làm đề tài cho lu n án nghiên c u sinh c a mình. Lu n án được thực hiện nhằm tìm ra các quy lu t, nguyên nhân và cơ ch d ch chuyển, b i l p, xói l cửa sông Đà Nông (cửa sông lưu vực nhỏ, ít tài liệu), từ đó đ nh hướng các gi i pháp phù hợp nhằm n đ nh cửa sông, t o điều kiện thu n lợi cho tàu thuyền lưu thông, tăng kh năng thoát lũ góp phần đ m b o sự phát triển kinh t , n đ nh xư h i, môi trư ng c a khu vực th xư Đông Hòa nói riêng và c a toàn t nh Phú Yên nói chung. Bản đồ lưu vực sông Bàn Thạch Vị trí cửa sông Đà Nông Hình 1. 1. Bản đồ lưu vực sông Bàn Thạch và vị trí cửa sông Đà Nông 1.2. Mục tiêu của luận án Lu n án được thực hiện nhằm đ t được hai m c tiêu chính sau: - Xác đ nh được nguyên nhân và cơ ch c a hiện tượng b i l p, xói l và sự d ch chuyển c a cửa sông Đà Nông; - Đ nh hướng gi i pháp n đ nh khu vực cửa sông Đà Nông. 2.ăĐ iăt ng,ăph măviănghiênăc uăc aălu năán Đối tượng nghiên cứu: là cơ ch b i l p, xói l khu vực cửa sông Đà Nông. Phạm vi nghiên cứu: nghiên c u này t p trung nghiên c u m t số tác đ ng c a các y u tố ngo i sinh và nhân sinh đ n quá trình b i l p, xói l cửa sông. Các y u tố ngo i sinh được nghiên c u g m: gió, bão, sóng, dòng ch y ven b , thuỷ triều, dòng ch y trong sông, v n chuyển bùn cát. Các y u tố nhân sinh được nghiên c u g m: ho t đ ng n o vét và xây dựng kè chắn sóng b Bắc cửa sông.
3 Trong nghiên c u này không xét tới tác đ ng c a các y u tố n i sinh như: các ho t đ ng ki n t o nâng lên h xuống c a vỏ trái đ t; các đ t gưy đ a ch t khu vực nghiên c u do chúng bi n đ i ch m, x y ra trong m t th i gian r t dài và không có dữ liệu quan trắc. Ngoài ra, trong nghiên cũng ch xét đ n dòng ch y n i t i s n sinh trên bề mặt lưu vực sông Bàn Th ch mà không xét đ n sự chuyển nước từ sông Ba sang sông Bàn Th ch do sự chuyển nước từ lưu vực sông Ba sang lưu vực sông Bàn Th ch ch x y ra trong m t số năm lũ sông Ba r t lớn. Phạm vi không gian: là khu vực cửa sông được tính từ cầu Đà Nông ra biển nối các điểm có tọa đ như sau: - Điểm phía Tây có tọa đ : (12058'59''; 106°8'24''); - Điểm phía Bắc có Khu vực đ n biên Kè b Bắc phòng và c ng cá tọa đ : (12 58'88''; 0 Bưi đá Gốc 106°9'14''); - Điểm phía Đông có tọa đ : (12055'42''; 106°10'59''); - Điểm phía Nam có tọa đ : (12056'17''; Hình 1. 2. Phạm vi nghiên bồi lấp, xói l cửa sông Đà Nông (ảnh Googleearth chụp ngày18/5/2018) 106°12'0''), (hình 1.2). 3. Nh ngăđóngăgópăm iăc aălu năán Lu n án có những đóng góp mới sau: Thứ nhất: đã nghiên c u tìm ra nguyên nhân và cơ ch b i l p, xói l khu vực cửa sông Đà Nông. Sóng Đông Bắc và dòng ven b (sinh ra do sóng Đông Bắc) là nguyên nhân chính gây ra d ch chuyển và b i l p cửa sông Đà Nông. Việc n o
4 vét, khơi thông lòng d n quá m c là nguyên nhân để sóng l n sâu vào trong sông, gây xói l phía trong cửa sông. Thứ hai: dựa trên nguyên nhân và cơ ch b i l p, xói l đư đ nh hướng gi i pháp công trình xây kè chắn cát, gi m sóng b Bắc cửa sông với chiều dài thân kè là 345 m (kè cũ 200 m, kéo dài thêm 145 m), kè vươn tới cao trình -10,0 m, hợp với hướng Bắc góc 1010. 4. Lu năđiểmăb oăv - Sóng Đông Bắc và dòng ven b (sinh ra do sóng Đông Bắc) là nguyên nhân chính gây ra d ch chuyển và b i l p cửa sông Đà Nông. -Việc n o vét, khơi thông lòng d n quá m c là nguyên nhân để sóng l n sâu vào trong sông, gây xói l phía trong cửa sông. - Kè phía b Bắc đư phát huy tác d ng chắn cát và n đ nh v trí cửa sông đ n năm 2013. Tuy nhiên kè chưa đ dài, cần kéo dài b kè nhằm gi m sóng l n sâu vào trong sông, chắn cát gây b i l p cửa sông và đ m b o tàu thuyền ra vào đánh bắt cá được thu n lợi. 5. ụănghƿaăkhoaăh căvƠăth căti năc aălu năán K t qu nghiên c u có các Ủ nghĩa khoa học và Ủ nghĩa thực tiễn sau: Ý nghĩa khoa học: + Đư thi t l p được phương pháp lu n ph c v nghiên c u nguyên nhân, cơ ch b i xói và d ch chuyển m t cửa sông dưới tác đ ng c a các y u tố ngo i sinh và nhân sinh; + Làm rõ được cơ ch b i l p, xói l khu vực cửa sông Đà Nông mà nguyên nhân chính là do sóng Đông Bắc và dòng ven b (s n sinh do sóng Đông Bắc) v n chuyển bùn cát dọc b từ Bắc xuống Nam và tác đ ng ho t đ ng n o vét c a con ngư i gây nên; + Góp thêm vào t p hợp các k t qu nghiên c u khoa học hiện có về nguyên nhân và cơ ch b i l p, xói l khu vực cửa sông c a lưu vực sông nhỏ nói chung và cửa sông khu vực Miền Trung nói riêng.