Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu chế độ sóng, dòng chảy và vận chuyển trầm tích vùng nước biển ven bờ Nam Định

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:115

Thêm vào BST

Báo xấu

104
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc sử dụng công cụ mô hình vào các bài toán thực tế còn nhiều khó khăn và hạn chế. Trong thực tế, thường không có nhiều thực nghiệm và các hệ số của mô hình cũng như các số liệu đo đạc hiện trường phục vụ cho tham số đầu vào. Vì vậy, mục đích của nghiên cứu này là thử nghiệm áp dụng các mô đun của bộ chương trình MIKE nhằm tính toán các đặc trưng trường sóng, dòng chảy sóng và vận chuyển trầm tích gây ra do sóng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu chế độ sóng, dòng chảy và vận chuyển trầm tích vùng nước biển ven bờ Nam Định

®¹i häc quèc gia hμ néi Tr−êng ®¹i häc khoa häc tù nhiªn ------------------- Vũ Công Hữu NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ SÓNG, DÒNG CHẢY VÀ VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH VÙNG NƯỚC BIỂN VEN BỜ NAM ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội1 - 2010
®¹i häc quèc gia hμ néi Tr−êng ®¹i häc khoa häc tù nhiªn ------------------- Vũ Công Hữu NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ SÓNG, DÒNG CHẢY VÀ VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH VÙNG NƯỚC BIỂN VEN BỜ NAM ĐỊNH Chuyên ngành : Hải dương học Mã số : 60.44.97 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYỄN MINH SƠN Hà Nội - 2010 2
Lời cảm ơn Để hoàn thành luận văn này, tác giả mong muốn được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới TS. Nguyễn Minh Sơn – Viện Công nghệ Môi Trường – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã định hướng, trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ về nhiều mặt. Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới TS. Lê Xuân Hoàn - Viện Cơ học Hà Nội đã giúp đỡ về số liệu cũng như phương pháp luận để tiếp cận đến bài toán thực tế. Tác giả luôn biết biết ơn sâu sắc đối với các thầy cô trong Bộ môn Hải Dương học - Khoa KT – TV - HDH đã truyền đạt những kinh nghiệm quý báu trong quá trình đào tạo, nhờ đó học viên được nâng cao trình độ, mở rộng tầm hiểu biết khi tiếp cận đến thực tế. Cuối cùng, Tôi xin được cảm ơn Phòng Quy hoạch Môi trường – Viện Công nghệ Môi trường đã tạo điều kiện thuận lợi để bản luận văn được hoàn thành. Trong quá trình thực hiện, luận văn chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn đồng nghiệp để luận văn có thể hoàn thiện hơn. Tác giả xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 22 tháng 11 năm 2010 Học viên Vũ Công Hữu 3
Mục lục Lời cảm ơn.........................................................................................................................1 Mục lục ............................................................................................................................... 4 MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 6 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU ............................ 9 1.1. Chế độ gió ................................................................................................... 10 1.2. Chế độ sóng................................................................................................. 11 1.3. Chế độ thủy triều và nước dâng ............................................................. 12 1.4. Đặc điểm địa mạo ...................................................................................... 13 1.5. Đặc điểm địa hình vùng ven bờ ............................................................. 15 1.6. Chế độ dòng chảy ...................................................................................... 15 1.7. Diễn biến các cửa sông ............................................................................ 17 1.8. Tình hình xói lở và biến đổi đường bờ khu vực Hải Hậu ................ 18 Chương 2. GIỚI THIỆU CÁC MÔ ĐUN TRONG HỆ THỐNG MÔ HÌNH MIKE ĐƯỢC ÁP DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN ......... 21 2.1. Sơ lược về các bộ chương trình thủy động lực .................................. 21 2.2. Giới thiệu mô hình MIKE 21FM ........................................................... 26 2.3. Giới thiệu mô đun tính sóng Mike21 SW .......................................... 28 2.4. Giới thiệu mô đun dòng chảy Mike21 HD FM ................................. 34 2.5. Giới thiệu mô đun tính vận chuyển trầm tích Mike21 ST FM . .... 37 2.6. Sự liên kết giữa các mô đun ................................................................. 40 Chương 3. SỬ DỤNG MÔ HÌNH MIKE TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRƯNG SÓNG, DÒNG CHẢY VÀ VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH VÙNG NƯỚC BIỂN VEN BỜ NAM ĐỊNH ....................................................... 42 3.1. Thu thập số liệu khảo sát thực địa ......................................................... 42 3.2. Tính toán các đặc trưng trường sóng .................................................... 44 3.2.1. Hiệu chỉnh và kiểm tra mô hình sóng ........................................ 48 4
3.2.2. Tính toán các đặc trưng trường sóng ......................................... 53 3.3. Tính toán trường dòng chảy sóng .......................................................... 58 3.4. Tính toán vận chuyển trầm tích.............................................................. 59 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 60 4.1. Kết quả các phương án tính sóng .......................................................... 60 4.2. Kết quả các phương án tính dòng chảy sóng ...................................... 67 4.3. Kết quả tính toán vận chuyển trầm tích ............................................... 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 78 Phụ lục 1: Kết quả tính toán phân bố trường sóng của 20 phương án. .... 82 Phụ lục 2: Kết quả các phương án tính dòng chảy sóng ............................... 103 Phụ lục 3: Kết quả các phương án tính vận chuyển trầm tích ................... 109 5
MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài: Lan truyền sóng biển, vận chuyển trầm tích và bồi xói là những lĩnh vực khoa học quan trọng, được các nhà khoa học rất quan tâm. Trong thực tế, sóng và vận chuyển trầm tích nói chung, gây xói lở và gây ảnh hưởng tiêu cực đến các hoạt động kinh tế xã hội ở nhiều vùng ven biển. Nhiều giải pháp quản lý, kỹ thuật khác nhau đã được xây dựng nhằm giải quyết vấn đề trên và tính toán mô hình là một trong những công cụ quan trọng giúp ích cho việc xây dựng các giải pháp đó. Tỉnh Nam Định có trên 72 km bờ biển và là hạ lưu của nhiều sông lớn như: sông Hồng, sông Ninh Cơ, sông Đáy. Đây là khu vực đặc thù, thể hiện đầy đủ các tác động ảnh hưởng đến bãi biển, bờ biển. Nguyên nhân gây ra sự bồi xói vùng ven biển là do tác động của sóng và dòng chảy làm cho bùn cát dịch chuyển theo hai hướng: vuông góc với bờ (cross shore) và dọc theo bờ (long shore). Quá trình bồi xói xảy ra trong thời gian dài (long term) sẽ làm biến đổi đường bờ và được xem như là hệ qủa của sự chuyển dịch bùn cát dọc bờ. Nhiều khu vực tại vùng bờ biển Nam Định, đặc biệt là đoạn bờ trong khoảng từ Văn Lý tới Thịnh Long đã và đang bị xói lở mạnh. Trong những năm gần đây, quy mô và cường độ xói lở có chiều hướng gia tăng. Đặc biệt, trong cơn bão số 7 ngày 27 tháng 9 năm 2005, rất nhiều đoạn đê biển trong khu vực này như đê biển Hải Triều, Hải Hoà, Hải Thịnh đã bị vỡ, gây ngập lụt cho những khu vực rộng lớn ven bờ. Đặc biệt, tại một số địa điểm du lịch như bãi biển Thịnh Long, sóng kết hợp với nước dâng trong bão phá huỷ toàn bộ con đường ven biển và nhiều nhà nghỉ. Thông thường, tại một số vùng biển, đặc biệt là biển miền Trung, hiện tượng xói lở xảy ra vào mùa đông, khi sóng lớn kết hợp với triều cường tấn công vào bờ, đào các hố xói tại bãi và làm sạt lở bờ biển và các công trình xây 6
dựng trên bờ. Vào mùa hè, sóng lặng hơn và sóng lừng mang cát từ ngoài xa vào bồi lại bãi. Tuy nhiên, cơ chế xói lở tại bãi biển Nam Định vẫn chưa rõ ràng. Đối với vùng biển này, hiện tượng xói lở xảy ra thường xuyên trong cả năm, nhưng mạnh hơn vào mùa đông. Quá trình diễn biến xói lở bờ biển do tác động của sóng là một quá trình khá phức tạp, nó bị tác động bởi các yếu tố như chiều cao sóng, vị trí sóng vỡ, dòng chảy do sóng vỡ, ứng suất do sóng tác dụng trên đáy, lượng bùn cát chuyển dịch và cách thức biến dạng mái dốc bờ biển. Hình 1. Một số hình ảnh xói lở bờ biển Nam Định Để nghiên cứu bài toán xói lở đối với khu vực biển Nam Định, cần nghiên cứu trong mối quan hệ tổng thể giữa các tác động liên quan hoạt động kinh tế xã hội và do tự nhiên gây ra. Về mặt tự nhiên, cần xét đến sự tác động tổng hợp của các tác nhân, sóng, dòng chảy, thủy triều, nước dâng, …. Vì vậy, đề tài Nghiên cứu chế độ song, dòng chảy và vận chuyển trầm tích được lựa chọn. Tuy nhiên, trong khuôn khổ của luận văn này, chỉ tập chung vào 7
nghiên cứu, tính toán phân bố trường sóng, dòng chảy sóng và lượng vận chuyển cát gây ra do sóng đối với vùng nước biển ven bờ Hải Hậu - Nam Định. Mô hình là công cụ quan trọng, hỗ trợ xây dựng các giải pháp quản lý nhằm giảm thiểu thiệt hại và phòng ngừa các tác động của biển. Mô hình MIKE được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới và Việt Nam, có đủ các chức năng đáp ứng việc giải quyết bài toán thực tế. Mô đun liên hợp Mike21 coupled model FM (hai chiều) trong bộ chương trình được sử dụng cho nghiên cứu này. Mô đun này liên kết giữa các mô đun tính toán dòng chảy (Mike21HD FM), mô đun tính toán sóng (Mike21 SW FM), mô đun tính toán vận chuyển cát (Mike21ST FM) với lưới phi cấu trúc (phần tử hữu hạn) phù hợp tốt với các dạng đường bờ và địa hình phức tạp. Mục đích của đề tài: Việc sử dụng công cụ mô hình vào các bài toán thực tế còn nhiều khó khăn và hạn chế. Trong tực tế, thường không có nhiều thực nghiệm về các hệ số của mô hình cũng như các số liệu đo đạc hiện trường phục vụ cho các tham số đầu vào. Vì vậy, mục đích của nghiên cứu này là thử nghiệm áp dụng các mô đun của bộ chương trình MIKE nhằm tính toán các đặc trưng trường sóng, dòng chảy sóng và vận chuyển tầm tích gây ra do sóng. Do vậy, bố cục của luận văn gồm các phần như sau: MỞ ĐẦU Chương 1: Tổng quan về khu vực nghiên cứu. Chương 2: Giới thiệu các mô đun trong hệ thống mô hình Mike được áp dụng trong nghiên cứu của luận văn. Chương 3: Tính toán các đặc trưng sóng, dòng chảy và vận chuyển trầm tích vùng nước biển ven bờ Nam Định. Chương 4: Các kết quả và thảo luận KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 8
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU Tỉnh Nam Định có đường bờ biển dài chạy theo hướng Tây Nam và Đông Bắc (lệch khoảng 45o so với hướng Bắc) và một số cửa sông như cửa Đáy, cửa Ninh Cơ, cửa Ba Lạt. Đặc điểm của các cửa sông này là lượng phù sa vận chuyển hàng năm ra biển khá lớn. Chính vì vậy, tại các vùng cửa sông này tồn tại rất nhiều bãi cát, doi cát và cồn cát ngầm. Vì cát do các sông đưa ra là cát mịn nên độ dốc bãi trên toàn vùng bãi biển Nam Định là rất nhỏ. Tại nhiều vị trí, độ dốc bãi biển là nhỏ hơn 1%. Hình 1.1. Bản đồ tỉnh Nam Định (Dự án VNICZM, Hà Nội) 9
1.1. Chế độ gió Tại vùng biển Nam Định tồn tại hai mùa gió rõ ràng, gió mùa đông bắt đầu vào khoảng tháng 10 hàng năm và kết thúc vào khoảng giữa tháng 3 năm sau, gió mùa hè (nam, đông nam và tây nam) trong thời gian còn lại của năm, từ tháng 5 đến tháng 9. Gió mùa đông được đặc trưng bởi tốc độ mạnh thổi từ phía Bắc, nhiệt độ thấp hơn và lượng mưa thấp hơn. Gió mùa hè được đặc trưng bởi gió vừa, thổi từ phía nam, nhiệt độ cao hơn và lượng mưa cao hơn. Ngoài ra, có một giai đoạn chuyển tiếp giữa hai gió mùa chính (tháng 4 và tháng 10), đặc trưng bởi gió mậu dịch hướng đông mang theo luồng khí mát. Xung quanh khu vực Hải Hậu có 4 trạm đo gió, cho thấy trường gió trong Vịnh Bắc Bộ bị ảnh hưởng bởi địa hình rất rõ. Vì trạm Bạch Long Vĩ nằm ở giữa Vịnh Bắc Bộ (trên đảo Bạch Long Vĩ), cách xa đất liền, dữ liệu gió ghi nhận tại trạm này sẽ đại diện cho tính sóng nước sâu ở bãi biển Hải Hậu [18], [26]. Hình 1.2. Hoa gió tại các trạm xung quanh khu vực Hải Hậu (dựa trên chuỗi số liệu từ năm 1976 - 1995) 10
1.2. Chế độ sóng Chế độ sóng nước sâu ở Vịnh Bắc Bộ có các tính chất rõ ràng theo mùa. Dựa trên những dữ liệu quan trắc tại trạm Hòn Dấu, các tác giả Pruszak (2002) và Vinh (1996) đã chỉ ra rằng; trong mùa đông, sóng thịnh hành đến từ phía đông bắc, trong khi đó vào mùa hè sóng đến từ phía đông và đông nam. Tốc độ gió trong mùa đông mạnh hơn trong mùa hè, tạo ra sóng cao hơn so với mùa hè. Ước tính độ cao sóng trung bình trong nước sâu vào khoảng 1,8- 2,0m đối với mùa đông và 1,2-1,4 m đối với mùa hè. Tuy nhiên, sự khác biệt theo mùa rõ rệt nhất có lẽ là tần số xuất hiện độ cao sóng ý nghĩa (Hs). Vào mùa Đông, Hs đạt giá trị 3m chiếm tới 10%, trong khi vào mùa hè Hs đạt giá trị 2m chiếm 10% [24]. Ở phía Bắc của Việt Nam, bão chủ yếu xảy ra vào tháng 7 và tháng 8 (trong thời gian mùa hè). Trong bão, độ cao sóng vùng nước sâu có thể đạt giá trị 8-10m. [16], [18]. Đối với Việt Nam nói chung và Hải Hậu nói riêng, chuỗi số liệu đo sóng trong thời gian dài thường là rất hiếm. Trong khuôn khổ của một chương trình viện trợ của quốc tế Cơ quan Hợp tác Phát triển Thụy Điển (SIDA), 4 đợt đo sóng tại bãi biển Hải Hậu được thực hiện vào năm 2005 và 2006 [14], [20]. Tuy nhiên, các đợt đo này thực hiện trong điều kiện thời tiết ôn hòa và trong thời gian ngắn hạn (khoảng 10 ngày). Các tần xuất xuất hiện độ cao sóng ý nghĩa dựa trên dữ liệu đo được tại độ sâu 20m (trạm S1), cho thấy rằng trong mùa đông, độ cao của sóng đo được cao hơn trong mùa hè. Trong mùa đông, độ cao sóng ý nghĩa lớn hơn 1,0m chiếm tới 10% , trong khi đó vào mùa hè độ cao sóng ý nghĩa lớn hơn 0,6m chiếm tới 10% [12] . 11
Hình 1.3. Tần xuất độ cao sóng ý nghĩa dựa trên số liệu đo trong các đợt khảo sát năm 2005 và 2006 Vịnh Bắc Bộ nối với biển Đông qua cửa vịnh mở rộng theo hướng Đông - Nam nên các sóng lừng sẽ xảy ra trong vịnh Bắc Bộ khi có sóng lớn trong vùng biển Đông. Các phép đo đồng thời tại các trạm ven vờ Hải Hậu trong các đợt của năm 2005 và 2006 cho thấy xuất hiện sóng lừng cao hơn 1m trong điều kiện lặng gió [14]. Như vậy, các sóng lừng phát sinh phía Nam của biển Đông có thể truyền vào và làm ảnh hưởng đến bãi biển Hải Hậu. 1.3. Chế độ thủy triều và nước dâng Thuỷ triều đóng vai trò động lực quan trọng ở khu vực ven biển và cửa sông nói chung và khu vực đồng bằng Bắc Bộ nói riêng. Thuỷ triều ở đây mang tính chất nhật triều đều với độ cao triều tới trên 3,5m. Trong năm, độ lớn triều đạt giá trị cực đại vào các tháng đầu năm, giữa năm và cuối năm. Các sóng triều truyền từ Biển Đông và một phần bị phản xạ ở khu vực cuối vịnh Bắc Bộ. Với độ dài 50km và độ sâu 50m, thời gian cộng hưởng trong vinh vào cỡ 25h [23], khoảng thời gian này xấp xỉ với chu kỳ của các sóng triều O1, K1 dẫn đến sự cộng hưởng làm tăng biên độ triều dọc bờ biển Việt Nam [10]. Dòng triều trung bình đạt 20-30cm/s, dòng triều lớn nhất đạt 12
60cm/s và ở các bãi triều là 50cm/s (Thanh, 1997). Độ cao trung bình đạt 1,92m, lớn nhất 3,64m (23-12-1987 đến 01-07-1988) [15]. Hiện tượng nước dâng do gió mùa chủ yếu xuất hiện vào mùa đông do ảnh hưởng của hệ thống gió mùa Đông Bắc với tốc độ cao và hướng khá ổn định. Các kết quả phân tích các tài liệu quan trắc trong 40 năm (1962 - 2002) qua cho thấy trị số nước dâng do gió mùa Đông Bắc kết hợp với sóng lớn ở đây xấp xỉ cỡ 50 - 80cm. Hiện tượng nước dâng do bão xảy ra tương tự như gió mùa nhưng trị số cao và cường độ mạnh trong khoảng thời gian ngắn gây tác động rất mạnh ở vùng ven biển gây ra hiện tượng phá huỷ, làm hư hỏng đến các công trình ven bờ nói chung và đê kè nói riêng. Các kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy nước dâng cực đại tại vùng biển Nam Định khá cao, có thể đạt trên 2m. Thí dụ trong cơn bão số 7 ngày 27 tháng 9 năm 2005, nước dâng do bão với độ cao cực đại tại Quất Lâm khoảng 1,90m, tại Thịnh Long trên 1,8m, kết hợp với triều cường đã gây ra vỡ đê biển và ngập lụt tại nhiều xã [2]. 1.4. Đặc điểm địa mạo Tất cả các vị trí bờ biển bị xói mòn tại vùng biển Nam Định đều là vùng bờ cát. Với các vùng bờ này, sóng phải lớn hơn một giá trị nào đó mới có khả năng gây vận chuyển cát và biến đổi địa hình đáy một cách đáng kể. Đối với vùng bờ biển Nam Định, các tính toán sơ bộ cho thấy chỉ có sóng với độ cao lớn hơn 0,75 m mới có khả năng gây vận chuyển cát một cách đáng kể [1] 13
Hinh 1.4. Đường cong cấp phối hạt tại bãi biển Nam Định (Viện Cơ học) Kết quả đo và phân tích các mẫu trầm tích tại các mặt cắt vuông góc với bờ của dự án SIDA ở khu vực Hải Hậu cho thấy, đường kính D 50 của trầm tích có giá trị trong khoảng 0,14 - 0,18mm [12]. 14
1.5. Đặc điểm địa hình vùng ven bờ Địa hình khu vực bãi biển hải hậu có độ dốc thoải, tạo ra đới rộng làm giảm năng lượng sóng [17], các đường đẳng sâu chạy dọc theo đường bờ. Tuy nhiên, khu vực cửa Ba Lạt có độ dốc lớn và địa hình phức tạp tạo lên sự mất trầm tích ở khu vực ngoài [25]. Độ dốc trung bình tính từ bờ đến độ sâu khoảng 7-8m vào khoảng 1–1,6%. Xung quanh cửa Ba Lạt, gần các bãi bồi có độ dốc khoảng 4% [25]. 1.6. Chế độ dòng chảy Các thành phần dòng chảy chủ yếu trong đới ven bờ bao gồm dòng chảy phát sinh do sóng, dòng thủy triều, dòng chảy gió và chảy ra từ các cửa sông. Những thành phần dòng chảy tương tác với địa hình hình tạo ra các dạng hoàn lưu phức tạp [17]. Đường bờ của bờ biển Hải Hậu, chạy theo hướng Đông Bắc-Tây Nam, hướng sóng chiếm ưu thế trong cả hai mùa đông và mùa hè chủ yếu chéo so với đường bờ, hình thành dòng chảy sóng dọc bờ. Tại bãi biển Hải Hậu, dòng chảy sóng có vai trò chủ đạo gây lên vận chuyển trầm tích và thay đổi hình thái [17]. Theo tác giả Phạm Văn Ninh, vận tốc dòng chảy gió tại vùng biển ven bờ Nam Định có thể đạt tới 25-30cm/s vào mùa đông và 10-15 cm/s vào mùa hè [2]. Dòng triều thể hiện vai trò chủ đạo trong quá trình hình thành bãi triều và lạch triều ở khu vực ven bờ và các đầm phá. Ở Vịnh Bắc Bộ, các sóng triều truyền từ phía Nam đến Bắc, dẫn đến dòng triều hướng lên phía Bắc trong thời gian của pha triều lên và hướng xuống phía Nam trong pha triều rút. Dòng triều trung bình trong khu vực gần bờ, ở độ sâu khoảng 5m, có vận tốc trong khoảng 25 đến 40cm/s. Vận tốc tối đa có thể đạt 60 đến 80cm/s [17]. Do sự bất đối xứng của dòng triều ở khu vực ven bờ, thời gian triều lên ngắn hơn 15
so thời gian triều lên xuống, tương ứng 42% và 58% thời gian, dẫn đến dòng triều thực hướng xuống phía Nam ở khu vực ven biển [24]. Đáng chú ý là dựa trên dữ liệu đo và mô hình số, Ninh, Quỳnh, Việt Liên (2001) và Van Mar en và Hoekstra (2004) cho thấy hoàn lưu do gió quay ngược chiều kim đồng hồ, trung tâm của nó nằm ở giữa Vịnh Bắc Bộ trong cả mùa gió đông và mùa hè. Do đó, trong vùng ven bờ biển Hải Hậu, dòng dư luôn hướng về phía nam. Như đã đề cập ở trên, tốc độ gió trong mùa đông là mạnh hơn trong mùa hè và dòng chảy gió trong mùa đông lớn hơn trong mùa hè [24]. Trong dự án SIDA, đặt 4 trạm đo tại khu vực biển ven bờ Hải Hậu trong 2 các đợt (10 ngày mỗi đợt) năm 2005 và 2006, tháng 2 đặc trưng cho mùa đông và tháng 8 đặc trưng cho mùa hè. Chế độ dòng chảy dựa trên các đợt đo cho thấy dòng dư luôn hướng xuống phía Nam trong cả mùa đông và mùa hè, ngoại trừ trạm S2. Dòng chảy trung bình trong các đợt đo khoảng 30cm/s và dòng chảy lớn nhất đạt khoảng 50–80 cm/s [12]. Hình 1.5. Chế độ dòng chảy dựa trên các đợt đo tại 4 trạm (2005 và 2006) 16
1.7. Diễn biến các cửa sông Sông Hồng mang đến một lượng lớn trầm tích được thải vào vịnh Bắc Bộ qua 7 cửa sông. Lượng trầm tích đổ ra biển hàng năm thay đổi theo mùa rõ ràng. Lượng mưa trong mùa hè cao hơn rất nhiều so với mùa đông (khoảng 80% tổng lượng mưa hàng năm), dẫn đến tải lượng trầm tích được vận chuyển vào mùa hè chiếm khoảng 91- 96% tổng tải lượng của năm. Tổng tải lượng trầm tích do sông Hồng vận chuyển ra biển khoảng 75-100 triệu tấn/năm. Trong đó, khoảng 30% bồi ở khu vực gần bờ tạo thành các bãi triều (độ sâu dưới 2m) và các roi cát, phần còn lại vận chuyển qua các lạch triều ra ngoài nước sâu (độ sâu 2m đến 30m [8], [17]... Tải lượng trầm tích do hệ thống sông hồng được phân bố qua các của sông; cửa Văn Úc khoảng 19%, cửa Thái Bình khoảng 6%, cửa Trà Lý khoảng 9%; cửa Ba Lạt khoảng 21%; cửa Lạch Giang khoảng 6%, cửa Đáy khoảng 19%, và 20% cho tất cả các phân lưu nhỏ hơn [24]. Một số hình ảnh về sự biến đổi các cửa sông [3]; Hình 1.6. Cửa sông Ba Lạt trong giai Hình 1.7. Cửa sông Ba Lạt trong giai đoạn 1912-1965 đoạn 1965-2001 17
Hình 1.8. Cửa sông Đáy trong giai đoạn Hình 1.9. Cửa sông Đáy trong giai 1921-1965 đoạn 1965-2001 1.8. Tình hình xói lở và biến đổi đường bờ khu vực Hải Hậu Nam Định Bờ biển Hải Hậu từ cửa sông Sò đến cửa Ninh Cơ dài trên 27,42km đi qua 7 xã: Hải Lộc, Hải Đông, Hải Lý, Hải Chính, Hải Triều, Hải Hoà và Hải Thịnh. Đây là đoạn bờ sạt lở dài nhất, nghiêm trọng nhất ven bờ châu thổ sông Hồng và Bắc Việt Nam. Bờ biển Hải Hậu (Nam Định) bị xói sạt trên đoạn dài chừng 17km, tốc độ trung bình 14,5m/năm; lớn nhất 20,5m/năm. Đến nay, có thể xác định được Hải Hậu có 10,4 km bờ rất nguy hiểm, do tính xung yếu của đê kè và mật độ dân cư tập trung cao [3], [15]. Đoạn bờ thuộc xã Hải Đông (dài khoảng 2,5km). Trong đó 1km đầu tiên giáp xã Hải Lộc, bờ đang bị xói lở mạnh làm sập mái đê tạo vách đứng 2m. Khoảng 1,5km đê thuộc làng Xuân Hà hiện đang bị xói lở, phía trước cồn cát lộ ra lớp bùn nâu đỏ. 18
Đoạn bờ thuộc xã Hải Lý (dài 3km), với 1,8km đoạn phía Bắc giáp Hải Đông tiếp giáp trực tiếp với biển nhờ các cồn cát, phi lao-dứa dại rộng 50- 100m. Phía trong là đường đê đất đắp cao không kè. Sạt lở bờ cát tự nhiên đã tạo ra vách xói cao 0,6 – 1,0m. Khoảng 1,2km phía Nam đoạn bờ Văn Lý có kè lát mái và kè ô vuông chống xói lở. Đoạn đê này hiện nay là đoạn đầu tiên xuất hiện quá trình xói lở mãnh liệt nhất từ đầu những năm 70 của thế kỷ trước. Hiện nay, tuyến đê biển 1 tại khu vực này hầu như bị phá hủy hoàn toàn. Đoạn đê này thường bị phá huỷ nghiêm trọng ở nhiều giai đoạn, đặc biệt vào mùa gió mùa Đông Bắc và bão. Đoạn bờ thuộc xã Hải Chính (dài khoảng 3,4km), có 1,6km bờ đê tuyến ngoài đã bị phá huỷ gần như hoàn toàn, chỉ còn 320m nền đê cũ sót lại ở đầu phía Bắc nối tuyến giáp xã Hải Lý và 120m đê nối tuyến cũ sót lại ở phía Bắc xã. Tuyến đê chính diện với sóng biển đã được kè lát mái PAM và đã hình thành một tuyến đê trong cách 100-250m. Đoạn bờ thuộc xã Hải Triều (dài khoảng 3,6km) có 2km đầu tiên giáp xã Hải Chính cũng đang bị sạt lở nghiêm trọng. Tuyến đê ngoài đang bị phá hoại với cường độ mạnh nhất vào những năm 80, vào thời kỳ cuối những năm 90 nhà thờ “Lái Tim” thuộc xóm Quang Phục bị phá huỷ hoàn toàn trước sóng biển. Trong đoạn này có 1,2km kè bê tông của dự án PAM và 0,8km đê đang được tu bổ, đắp cao và kè. Khoảng 1,5km đê còn lại phía Nam tương đối ổn định bởi phía trước của tuyến đê ngoài có cồn cát - phi lao rộng 100m. Tuyến đê trong đang được hình thành, cách 120m. Đoạn bờ thuộc xã Hải Hoà (dài khoảng 4km) có 0,5km đầu tiên giáp xã Hải Triều. Tuyến đê ngoài đã được kè bê tông theo dự án PAM, phía trước mặt kè có cồn cát phi lao thưa rộng 40-70m. Tuyến đê phòng hộ phía trong cách tuyến đê ngoài khoảng 200m. Trong cơn bão số 7/2005 khu vực Cồn 19
Tròn tại đây bị tràn trên chiều dài 40m, sau đó bị tràn vỡ tuyến đê chính, chiều dài đê bị tràn vỡ trên 300m. Đoạn bờ xã Hải Thịnh (dài 7km): Chiều dài 1,4km bờ phía Bắc giáp xã Hải Hoà có di cồn cát-phi lao-dứa dại, rộng khoảng 50-100m áp sát đê biển. Trong cơn bão số 7/2005 đoạn Hải Thịnh III (Thị trấn Thịnh Long): Vỡ chiều dài 40m, lúc 11 giờ 53 phút, sau đó lỗ vỡ tiếp tục mở rộng thêm; chiều dài đoạn đê vỡ tới 174m, có chỗ sâu tới (- 2,5)m; (kẹp giữa 2 đê có dân cư của làng Tân Anh - thị trấn Thịnh Long. (trích dẫn từ “Báo cáo Hiện trạng sạt lở bờ biển, phá hoại đê, kè biển Hải Hậu- Giao Thuỷ- Nam Định thời kỳ gần đây”). Hình 1.10. Các đoạn đường bờ bị xói 20