Báo cáo nghiên cứu khoa học " Biến động trầm tích và diễn biến hình thái khu vực cửa sông ven bờ Cửa Tùng, Quảng Trị " ppsx

TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)427‐434
427
_______
Biến động trầm tích và diễn biến hình thái khu vực cửa sông
ven bờ Cửa Tùng, Quảng Trị
Nguyễn Thọ Sáo*, Nguyễn Minh Huấn, Ngô Chí Tuấn, Đặng Đình Khá
Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN,
334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 11 tháng 8 năm 2010
Tóm tắt. Thủy thạch động lực là bài toán phức tạp, đòi hỏi nhiều nguồn số liệu, trong đó có các
tham số trầm tích, bài này phân tích biến động trầm tích lơ lửng, trầm tích đáy và diễn biến hình
thái khu vực cửa sông Bến Hải và vùng ven bờ Cửa Tùng trên cơ sở số liệu 2 đợt khảo sát do khoa
KT-TV-HDH thực hiện 8/2009 và 4/2010 và thu thập của Công ty Tư vấn GTVT (TEDI) năm
2000.
Kết quả phân tích sẽ đóng góp các nhận định cơ bản về biến động trầm tích trong khu vực
nghiên cứu, đồng thời làm số liệu đầu vào cho các mô hình toán. Đã đề xuất chọn đường kính hạt
trung vị cho khu vực là d50 = 0.27mm và độ chọn lọc cát là 1.4, vận tốc chìm lắng bằng 2cm/s.
Từ khóa: trầm tích lơ lửng, trầm tích đáy, đường kính hạt trung vị, độ chọn lọc, vận tốc chìm lắng.
1. Mở đầu
∗
Trong bài toán nghiên cứu thủy thạch động
lực, các tham số của trầm tích và biến động của
nó có tầm quan trọng đặc biệt. Các tham số này
và sự biến động của chúng theo không gian và
thời gian không chỉ cho ta cách nhìn nhận về
các diễn biến hình thái có thể xảy ra tại khu vực
nghiên cứu, mà còn cung cấp thông tin quan
trọng làm đầu vào cho mô hình toán, phục vụ
thực hiện các dự án.
Cửa sông và vùng ven bờ Cửa Tùng (H.1)
là khu vực đặc biệt, n

ằm trên nền đất bazan, nơi
đây chịu tác động của các yếu tố khí tượng và
thủy văn sông Bến Hải và biển Đông. Từ khi
các mục tiêu phát triển kinh tế xã hội của tỉnh
Quảng Trị được thực thi, Cửa Tùng trở nên một
khu vực có tầm quan trọng trong ngành du lịch
và hải sản của tỉnh. Sự ra đời của cụm công
trình: cầu Tùng Luật, khu neo đậu tàu và hậu
cần nghề cá (cảng cá), kè chắn cát đã tác động
mạnh đến bức tranh thủy thạch động lực khu
vực. Sau khi cụm công trình này đi vào hoạt
độ
ng, một lượng cát lớn bị giữ lại ở phía nam
kè, cùng lúc bãi tắm Cửa Tùng ngày càng xói lở
mạnh. Các tác động công trình này sẽ được
đánh giá trong một nghiên cứu khác, trong bài
này nhóm tác giả tập trung vào việc phân tích
biến động trầm tích dựa trên số liệu thu thập và
các đợt khảo sát được thực hiện bởi khoa KT-
TV-HDH, trường Đại học KHTN và các cơ
quan khác.
∗
Tác giả liên hệ. ĐT: 84-4-38584943.
E-mail: saont@vnu edu vn
N.T.Sáovànnk./TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)427‐434
428
2. Nguồn số liệu
Phương pháp đo đạc, lấy mẫu, phân tích
được thực hiện bằng các máy móc hiện đại, quy
trình quy phạm Việt Nam đã ban hành, do đó

đạt độ tin cậy.
2.1. Khảo sát địa hình và địa chất công trình
của TEDI (2000):
- Bản đồ địa hình 1/2000 với 240ha dưới
nước, 70ha trên cạn
- 17 lỗ khoan khu vực đê chắn cát, neo đậu
tàu và luồng
- 5 mặt cắt địa tầng.
Các khảo sát này ch
ỉ tập trung vào khu vực
cửa sông Bến Hải [1, 2].
2.2. Hai đợt khảo sát (đợt 1 từ 12-18/8/2009,
đợt 2 từ 21-28/4/2010) của Trường ĐH KHTN:
- Đo đạc địa hình đáy biển (H.2)
- Đo địa hình trên bờ và đáy sông (H.2)
- Lấy mẫu bùn cát đáy (H.3)
- Lấy mẫu trầm tích lơ lửng tại 3 tầng sâu
0.2h, 0.6h, 0.8h tại biên phía bắc, phía nam,
trên sông.


H.1. Khu vực nghiên cứu.

N.T.Sáovànnk./TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)427‐434
429

H.2. Sơ đồ khảo sát địa hình.

H.3. Vị trí lấy mẫu đáy.
N.T.Sáovànnk./TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)427‐434

430
Các khảo sát này đầy đủ hơn, phạm vi bao
gồm: sông Bến Hải từ cầu Hiền Lương ra tận
cửa sông, dải ven biển kéo dài về hai phía cửa
sông mỗi bên 5-6 km, bề rộng tính ra phía biển
khoảng 2 km, đến độ sâu khoảng 10-15m, bao
trùm khu vực sóng đổ. Trên tuyến biên phía bắc
(D1-B1) và tuyến biên phía nam (D2-B2), lấy
mẫu lơ lửng tại các vị trí cách bờ 20, 500, 1000
và 2000m.
3. Biến động trầm tích
Xét toàn diện bức tranh trầm tích sẽ
rất khó
khăn, đặc biệt khi thực hiện các dự án xây dựng
công trình ven bờ. Nếu không xét đầy đủ các
nguồn trầm tích, các đánh giá có thể sai lệch
(H.4). Tuy nhiên, các khó khăn về mọi mặt
không bao giờ cho phép đánh giá định lượng
đầy đủ các nguồn trầm tích, thậm chí tại các
nước có đủ điều kiện như Mỹ, Nhật, Hà Lan
Vì vậy các nhà khoa học thường tập trung vào
các nguồn nổi trội nh
ất mang tính địa phương
của khu vực nghiên cứu để thực hiện các đánh
giá của mình

H.4. Các nguồn trầm tích cần xét đến khi đánh giá cơ chế vận chuyển.

H.5. Trích lục biểu đo trầm tích lơ lửng.

N.T.Sáovànnk./TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)427‐434
431
3.1. Trầm tích lơ lửng
Trong báo cáo của TEDI không có số liệu
đo đạc và phân tích trầm tích lơ lửng. Trầm tích
lơ lửng cũng không thuộc diện quan trắc của
trạm Hiền Lương trong hệ thống trạm do Trung
tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia quản lý. Các
kết quả từ 2 đợt đo đạc cho thấy nồng độ trầm
tích lơ lửng trong sông dao động trong khoảng
20-30mg/l, vùng ven biển khoảng 30-50mg/l,
cho thấy ảnh hưởng của tác động sóng trong
vùng bờ. Điều này phù hợp với các nghiên cứu
về trầm tích, theo đó nồng độ lơ lửng do tác
động sóng thường lớn hơn do tác động của
dòng chảy. Tuy nhiên, đại lượng này vẫn khá
nhỏ so với một số vùng cửa sông ven biển trên
thế giới, từ 40-100mg/l. Do vậy trong các tính
toán thủy động lực, nếu bỏ qua yếu tố này, kết
quả
tính toán sẽ không sai khác đáng kể so với
trường hợp có xét đến nó. Hình dưới đây trích
dẫn một số kết quả đo trầm tích lơ lửng trên
tuyến khảo sát B1-d1
3.2. Trầm tích đáy
Chúng ta sẽ sử dụng thang phân loại trầm
tích dưới đây [3]:

H.6. Thang phân loại trầm tích Welnworth [3].

H.7. Phía bắc bãi tắm Cửa Tùng là cát trắng mịn, phía nam bãi là cát vàng thô hơn.
N.T.Sáovànnk./TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)427‐434
432
Với khảo sát của TEDI, chỉ sử dụng trầm
tích mặt của 18 lỗ khoan trong phân tích này.
Các lỗ khoan chỉ tập trung vào khu vực nhỏ,
chủ yếu phục vụ cho việc thiết kế các công
trình: cầu, cảng, kè. Nếu chỉ lấy trầm tích tầng
mặt của các lỗ khoan có thể thấy đường kính
trung vị trung bình của hạt là d
50
= 0.32mm, độ
chọn lọc σ = 1.8-2.2. Trong khảo sát đợt 1 của
ĐH KHTN (8/2009) với 39 mẫu, d
50
= 0.16mm,
σ = 1.2-2, cá biệt có vị trí đạt đến 5. Khảo sát
đợt 2 với 30 mẫu cho thấy d
50
= 0.1mm, σ =
1.1-2.3, cá biệt có vị trí đạt đến 3. Như vậy
trong khu vực này trầm tích thuộc loại cát bở
rời, không kết dính và nên được xếp vào loại
nhiều cấp (multi-fraction) thay vì nhiều lớp
(multi-layer).
Với các đặc trưng trên, vận tốc chìm lắng
của hạt (trong nước tĩnh, nhiệt độ nước 25-
30
o
C) khoảng 2cm/s. Lưu ý rằng các giá trị d

50

và σ là trung bình của toàn bộ số mẫu, phân bố
của chúng diễn biến phức tạp hơn theo không
gian và thời gian (H.9a, b, c). Bằng cách thô
thiển, thấy rằng đường kính hạt trung vị theo
trung bình số mẫu có vẻ thô hơn trong thời gian
trước đây và mịn hơn gần đây, cho thấy có sự
xáo trộn của chế độ thủy động lực, vốn là động
lực chính tác động lên phân bố trầm tích theo
nguyên nhân ngoại sinh. Đường kính hạt
chuyển từ thô (d
50
= 0.35mm) ở ven bờ sang
mịn dần (d
50
= 0.08mm) khi hướng ra biển, hợp
với quy luật chung của các bãi biển chịu tác
động chủ yếu của sóng. Trầm tích phía bắc cửa
sông hầu hết là cát vàng hơi thô, còn phía nam
cửa sông, đặc biệt phía dưới kè chắn sóng là cát
trắng mịn hơn. Mặt khác, chỉ tại bãi tắm Cửa
Tùng, thấy rằng phần phía bắc bãi có cát trắng
mịn mang nguồn gốc cát từ phía nam, phần phía
nam bãi có cát vàng thô hơn mang nguồn gốc từ
phía bắc bãi (H. 7). T
ừ đó có thể nhận định rằng
phân bố trầm tích do dòng chảy sóng là kết quả
của cơ chế đề xuất dưới đây:

H.8. Cơ chế đề xuất cho vận chuyển trầm tích tại bãi tắm Cửa Tùng.

N.T.Sáovànnk./TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)427‐434
433
Qua kết quả phân tích thấy rằng có thể lấy
d
50
= 0.27mm và σ = 1.4 là thích hợp đối với
vùng này. Cũng thấy rằng nếu cơ chế trên là
phù hợp, thì rõ ràng nguồn cát trắng mịn từ phía
nam đi lên phía bắc do tác động của dòng chảy
sóng đã bị chặn lại một phần do tác động của kè
chắn sóng, phần còn lại đi lên phía bắc ít cơ hội
tiếp xúc trực tiếp với bãi tắm Cửa Tùng do sự
hiện diện của kè này.
4. Biến
động hình thái
a) Diễn biến đường bờ có thể nhận thấy trên
H.9, các bản đồ của Hải quân với tỷ lệ 1: 100
000 và 1: 200 000 không đủ mô tả chính xác
đường bờ, trong khi ảnh hàng không 2004, bản
đồ Google và đường bờ từ 2 đợt khảo sát cho
thấy sự bồi tụ đáng kể sau kè phía nam và xói
lở ở các bãi phía bắc cửa sông Bến Hải.
b) Thay đổi mặt cắt ngang diễn ra đáng kể
(H.10). Các hình vẽ thiết di
ện ngang cho thấy
xói lở đang hiện diện tại mọi nơi ở bãi tắm Cửa
Tùng. Xói lở mạnh xảy ra khoảng 100m từ
đường bờ trở ra, sau đó bình diện đáy trở nên

ổn định.
Các biến động hình thái xảy ra với cường
độ mạnh trong những năm gần đây, trùng hợp
với việc hệ thống công trình cầu, kè, cảng cá đi
vào hoạt động. Tuy nhiên các tác động công
trình không được xem xét ở đây.


H.9a. Đường kính hạt d
50
(TEDI). H.9b. Đường kính hạt d
50

(KS đợt1).
H.9c. Đường kính hạt d
50

(KS đợt 2).

N.T.Sáovànnk./TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)427‐434
434


H.10a. Thiết diện phía bắc bãi. H.10b. Thiết diện phía giữa bãi. H.10c. Thiết diện phía nam bãi.
5. Nhận xét và thảo luận
Bồi tụ và xói lở bờ biển là hiện tượng xảy ra
liên tục và thường xuyên tại vùng biển Việt
Nam, với tốc độ ngày càng gia tăng và khu vực
Cửa Tùng không là ngoại lệ. Sự phân tích trên
đây có thể chưa toàn diện vì chỉ dựa trên nguồn

số liệu hạn hẹp, nhưng phần nào cho thấy sự
biến động của trầm tích và hình thái bờ biển
theo không gian và thờ
i gian trong vùng. Các
biến động có thể đạt trạng thái cân bằng trong
10-15 năm tới. Kết quả phân tích có thể làm căn
cứ cho đầu vào các mô hình thủy thạch động
lực được ứng dụng về sau để lựa chọn giải pháp
cải tạo thích hợp bãi tắm Cửa Tùng.
Tài liệu tham khảo
[1] Báo cáo khảo sát địa hình-thủy văn, Công ty Tư
vấn Xây dựng Cảng đường thủy, Hà Nội, 2000.
[2] Báo cáo khảo sát địa chất công trình, Công ty
Tư vấn Xây dựng Cảng đường thủy, Hà Nội,
2000.
[3] Soulsby, Động lực học cát biển - Hướng dẫn các
ứng dụng thực hành, Thomas Telford, 199

Variations of sediment and morphology changes in Cua Tung
beach and adjacent region, Quang Tri province
Nguyen Tho Sao, Nguyen Minh Huan, Ngo Chi Tuan, Dang Dinh Kha
Faculty of Hydro-Meteorology & Oceanography, Hanoi University of Science, VNU,
334 Nguyen Trai, Hanoi, Vietnam

Geohydrodynamics is always a complicated problem, requiring a lot of input data, in which
sediment characteristics are the most important. This paper describes these parameters including
suspended and bed sediment, morphology change in Ben Hai river mouth and Cua Tung beach. The
analysis is based on field surveys implemented by Hydrometeorology and Oceanography Faculty
under Hanoi University of Science in 2009 and 2010, added by the survey of TEDI in 2000.
The analysis is considered to be useful for assessment of sediment variation in the region of study

and may be served as an in put to mathematical models as well. As a results, the mean diameter of
sand can be taken as d
50
= 0.27mm and the sorting parameter as 1.4, settling velocity as 2cm/s.
Keywords: suspended sediment, bed sediment, mean grain size, sorting parameter, settling velocity.

N.T.Sáovànnk./TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ26,Số3S(2010)427‐434
428