Nghiên cứu diễn biến hình thái khu vực cửa sông thu bồn và đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác động bất lợi phục vụ phát triển kinh tế xã hội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP &PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
---------------*---------------

ĐẶNG ĐÌNH ĐOAN

NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI KHU VỰC CỬA
SÔNG THU BỒN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM
THIỂU TÁC ĐỘNG BẤT LỢI PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN
KINH TẾ XÃ HỘI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

ĐẶNG ĐÌNH ĐOAN

NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI KHU VỰC CỬA
SÔNG THU BỒN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM
THIỂU TÁC ĐỘNG BẤT LỢI PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN
KINH TẾ XÃ HỘI

Chuyên ngành:
Mã số:

Chỉnh trị sông và bờ biển

62 44 94 01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS.TS. Vũ Minh Cát
2. TS. Phạm Quang Sơn

HÀ NỘI, NĂM 2016


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các nội dung và
kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ
công trình khoa học nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu ( nếu có) đã được thực
hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tác giả luận án

Đặng Đình Đoan


ii

LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tác giả xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS.
Vũ Minh Cát - Đại học Thủy Lợi; TS. Phạm Quang Sơn- Viện Địa chấtđã hướng dẫn
tác giả trong suốt quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thiện luận án.
Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô giáo và đồng
nghiệp ở trường Đại học Thủy lợi; Viện khoa học thủy lợi Việt Nam;Viện khoa học
thủy lợi miền Trung và Tây Nguyên, Trường Cao đẳng Công nghệ Kinh tế và Thủy
lợi miền Trung đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập và
thực hiện luận án.
Tác giả cũng trân trọng cảm ơn các cơ quan: Sở Nông nghiệp và phát triển nông
thôn tỉnh Quảng Nam và Thành phố Đà Nẵng; Đài Khí tượng Thủy văn khu vực
Trung Trung Bộ đã giúp đỡ tác giả trong quá trình thu thập tài liệu, các thông tin cần
thiết liên quan đến vấn đề nghiên cứu.
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp và người thân đã
giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian học tập, nghiên
cứu và thực hiện luận án.

Tác giả luận án

Đặng Đình Đoan


iii

MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Danh mụchình ảnh
Danh mụcbảng biểu

Danh mục các ký hiệu, các từ viết tắt
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
1.Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................... 1
2. Mục tiêu của luận án ............................................................................................... 2
3. Nhiệm vụ và nội dung của luận án .......................................................................... 2
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án ....................................................... 3
5. Cấu trúc của luận án ................................................................................................ 3
6.Những đóng góp mới của luận án ............................................................................ 4
1.1. ĐẶC ĐIỂM VÀ PHÂN VÙNG CỬA SÔNG ..................................................... 5
1.1.1. Đặc điểm vùng cửa sông ................................................................................... 5
1.1.2. Phân vùng cửa sông .......................................................................................... 7
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI VÙNG CỬA SÔNG
TRÊN THẾ GIỚI ........................................................................................................ 8
1.3. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DIỄN BIẾN HÌNH THÁI CỬA SÔNG Ở VIỆT NAM
................................................................................................................................... 13
1.4. CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU Ở VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN ....... 18
1.4.1. Các dự án điều tra cơ bản ................................................................................ 19
1.4.2. Các chương trình KHCN Nhà nước và các đề tài nghiên cứu khoa học công
nghệ có liên quan ...................................................................................................... 19
1.4.3. Các dự án khu vực cửa sông ........................................................................... 21
1.5. NHỮNG HẠN CHẾ RÚT RA VÀ HƯỚNG TIẾP CẬN CỦA LUẬN ÁN ..... 21
1.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN ÁN........................... 23
1.6.1. Phương pháp phân tích thống kê và tổng hợp ................................................. 23
1.6.2. Phương pháp phân tích viễn thám, hệ thông tin địa lý (GIS) ......................... 24
1.6.3. Phương pháp mô hình số trị ............................................................................ 24
1.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1................................................................................... 25
CHƯƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, TÌNH HÌNH DIỄN BIẾN VÀ CÁC NHÂN
TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN BIẾN ĐỔI HÌNH THÁI VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN27

iv

2.1. KHÁI QUÁT VỀ ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN LƯU VỰC NGHIÊN CỨU ......... 27
2.1.1. Vị trí địa lý ...................................................................................................... 27
2.1.2. Đặc điểm địa hình ........................................................................................... 27
2.1.3. Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng ....................................................................... 28
2.1.4. Mạng lưới sông Thu Bồn ................................................................................ 29
2.1.5. Đặc điểm khí hậu ............................................................................................ 30
2.1.6. Chế độ thủy văn .............................................................................................. 32
2.1.7. Các yếu tố hải văn ........................................................................................... 35
2.2. TÌNH HÌNH DIỄN BIẾN HÌNH THÁI CỬA SÔNG THU BỒN .................... 40
2.2.1. Diễn biến hình thái khu vực phía trong sông .................................................. 40
2.2.2. Biến đổi hình thái dải ven biển vùng cửa sông nghiên cứu ............................ 44
2.3. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN BIẾN ĐỔI HÌNH THÁI ...................... 45
2.3.1. Nhân tố nội động lực ....................................................................................... 45
2.3.2. Nhân tố ngoại động lực ................................................................................... 48
2.3.3. Các nguyên nhân do con người ....................................................................... 50
2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2................................................................................... 54
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN BẰNG
PHƯƠNG PHÁP VIỄN THÁM, GIS VÀ MÔ HÌNH SỐ TRỊ ................................ 56
3.1. Nghiên cứu diễn biến hình thái bằng phương pháp viễn thám - GIS ................ 56
3.1.1. Cơ sở lý thuyết ................................................................................................ 56
3.1.2. Phương pháp thực hiện.................................................................................... 58
3.1.3. Phương pháp xác định dòng chủ lưu ............................................................... 61
3.1.4. Diễn biến khu vực cửa sông Thu Bồn qua phân tích thông tin viễn thám ...... 63
3.1.5. Kết luận phần phân tích Viễn thám ................................................................. 79
3.2. Nghiên cứu diễn biến hình thái bằng mô hình số trị .......................................... 79
3.2.1. Lựa chọn mô hình ........................................................................................... 79
3.2.2. Mô phỏng diễn biến đáy sông và đáy biển trước cửa sông bằng MIKE21 ..... 81
3.2.3. Xây dựng tập kịch bản và mô phỏng .............................................................. 91

3.2.4. Mô phỏng sự thay đổi đường bờ biển bằng mô hình LITPACK .................... 98
3.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3................................................................................. 114
CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ĐỊNH HƯỚNG PHÒNG TRÁNH,
GIẢM NHẸ XÓI LỞ, BỒI TỤ VÙNG CỬA SÔNG VEN BIỂN .................... 116
4.1. Nhóm giải pháp phi công trình......................................................................... 116
4.2. Nhóm giải pháp công trình ............................................................................... 117


v

4.3. Giải pháp cho đoạn sông từ Giao Thủy tới Cửa Đại ........................................ 118
4.3.1. Phân tích cơ sở khoa học và thực tiển để lựa chọn các biện pháp ................ 118
4.3.2. Lựa chọn các giải pháp áp dụng cho các điểm xói lở ................................... 120
4.3.3. Giải pháp cho cửa sông Thu Bồn .................................................................. 121
4.4. Giải pháp công trình cho vùng cửa sông .......................................................... 125
4.4.1. Giải pháp cho cửa sông ................................................................................. 125
4.4.2. Giải pháp cho dải ven biển ............................................................................ 126
4.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4................................................................................. 130
PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................... 132
1. Kết luận ............................................................................................................... 132
2. Kiến nghị ............................................................................................................. 135


vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1-1: Sơ đồ tiếp cận ............................................................................................. 23
Hình 1-2: Sơ đồ nghiêncứu phân tích tổng hợp .......................................................... 23
Hình 1-3: Sơ đồ nghiên cứu của phương pháp viễn thám........................................... 24
Hình 1-4: Sơ đồ nghiên cứu của phương pháp mô hình số trị ................................... 25

Hình 2-1: Khu vực nghiên cứu sông Thu Bồn ........................................................... 27
Hình 2-3: Thống kê chiều dài xói lở (m) .................................................................... 42
Hình 2-4: Tốc độ xói lở (m/năm) ................................................................................ 42
Hình 2-5: Xói lở do dòng xoáy tạo thành các hố xói ở Bãi Mộ thôn An Hà - Điện
Phong với độ rộng 10-20m, sâu từ 3-5m(5/2009)..................................................... 43
Hình 2-6: Hố xói Ông Phật, trước lũ 1999 với diện tích 250m2, sâu 2-3m, đến nay
là 4000 m2, sâu 7 –10 m tại thôn An Hà (5/2009) ...................................................... 43
Hình 2-7: Xói lở trên đoạn bờ hữu dài 3km ở thôn An Hà, Thôn Thi Phương và
Thôn Cẩm Phú - Điện Phong (5/2009) .................................................................... 43
Hình 2-8:Xói lở do dòng chảy dồn vào sông nhánh Vĩnh Điện (Điện An) trên đoạn
bờ dài hơn 1km (5/2009) ............................................................................................ 43
Hình 2-9: Sạt lở bờ biển khu vực bờ phải Cửa Đại do sóng xiên góc với đường bờ
(Golden Sand Resort Hội An tháng 10/2010) ............................................................. 44
Hình 2-10: Xói ở bờ biển Duy Hải ( bờ phải Cửa Đại sau lũ 9/2009) ........................ 44
Hình 2-11: Các đứt gãy điển hình có vai trò hình thành các sông chính .................... 45
Hình 2-12: Đốt rừng làm nương ở Quế Sơn; khai thác khoảng sản ở Phước Sơn và
xây dựng Thủy điện Sông Bung 2............................................................................... 51
Hình 2-13: Nuôi trồng thủy sản trên sông và canh tác trên bãi bồi ở hạ lưu sông Thu
Bồn ............................................................................................................................. 52
Hình 3-1: Sơ đồ tóm tắt quy trình xử lý thông tin ảnh và bản đồ .............................. 58
Hình 3-2: Xác định dòng chủ lưu từ phổ phản xạ của các nhánh sông ở Band 4 ....... 62
Hình 3-3: Xác định dòng chủ lưu từ phổ phản xạ của các nhánh sông ở Band 4 ....... 62
Hình 3-4: Xác định dòng chủ lưu từ phổ phản xạ của các nhánh sông ở Band 4 ....... 63
Hình 3-5: Biến động lòng sông Thu Bồn giai đoạn 1965 đến 2013 .......................... 64
Hình 3-6: Ảnh vệ tinh đoạn từ Giao Thủy đến cầu đường sắt .................................... 65
Hình 3-7: Biến đổi dòng sông đoạn từ Giao Thủy đến cầu đường sắt........................ 66
Hình 3-8: Xu thế biến đổi dòng sông đoạn từ Giao Thủy đến cầu đường sắt ............ 66
Hình 3-9 : Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn Giao Thủy ................................. 67
Hình 3-10: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn Duy Châu (Duy xuyên) ............ 68

vii

Hình 3-11: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn Phú Đông, Điện Quang ............ 69
Hình 3-12: Xu hướng diễn biến đường bờ tại Kỳ Long ............................................. 69
Hình 3-13: Ảnh viễn thám khu vực từ cầu đường sắt đến cầu Câu Lâu ..................... 70
Hình 3-14: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn thôn Nhị Dinh1......................... 71
Hình 3-15: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn thôn Nhị Dinh........................... 71
Hình 3-16: Diễn biến đoạn bờ gần cửa sông từ năm 1973 đến 2013.......................... 72
Hình 3-17: Diễn biến dòng chủ lưu đoạn sông gần cửa Đại năm 1973 đến 2013. ..... 74
Hình 3-18: Diễn biến dòng chủ lưu đoạn sông cửa Đại năm 1973 đến 2013. ............ 74
Hình 3-19: Diễn biến đoạn bờ cửa Đại năm 1973 đến 2013 ...................................... 75
Hình 3-20: Diễn biến đường bờ tại đoạn phía Bắc cửa Đại, năm 1973 đến 2013. ..... 76
Hình 3-21: Diễn biến đoạn cửa Đại năm 1999 đến 2013 qua ảnh vệ tinh. ................ 77
Hình 3-22: Diễn biến bờ biển đoạn bờ phía Nam cửa Đại từ năm 1973 đến 2013. ... 78
Hình 3-23: Số hóa địa hình lưới tính miền lớn ........................................................... 84
Hình 3-24: Địa hình lưới tính nhỏ ............................................................................... 85
Hình 3-25: Địa hình chi tiết khu vực cửa Đại ............................................................. 85
Hình 3-26: Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm Sơn Trà (chỉ số NASH = 94%) ... 87
Hình 3-27: Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm cửa Đại(chỉ số NASH = 89%) .... 87
Hình 3-28: Kết quả so sánh chiều cao sóng tính toán và thực đo (chỉ số NASH =
82%) ............................................................................................................................ 88
Hình 3-29: Kết quả hiệu chỉnh lưu tốc tại cửa Đại (chỉ số NASH = 86.2%) ............. 88
Hình 3-30: Địa hình cửa Đại đo tháng 9/2009 ............................................................ 89
Hình 3-31: Địa hình cửa Đại đo tháng 10/2009 .......................................................... 89
Hình 3-32: Các mặt cắt chiết xuất kết quả mô phỏng ................................................. 90
Hình 3-33: Địa hình đáy thực đo và tính toán (MC1) ................................................ 90
Hình 3-34: Địa hình đáy thực đo và tính toán (MC2) ................................................. 90
Hình 3-35: Địa hình đáy thực đo và tính toán (MC3) ................................................. 90
Hình 3-36: Các mặt cắt tính toán biến đổi địa hình đáy ............................................. 93

Hình 3-37: Biến đổi địa hình đáy MC1...................................................................... 94
Hình 3-38: Biến đổi địa hình đáy MC2....................................................................... 94
Hình 3-39: Biến đổi địa hình đáy MC4....................................................................... 94
Hình 3-40: Biến đổi địa hình đáy MC3....................................................................... 94
Hình 3-41: Biến đổi địa hình đáy MC5....................................................................... 94
Hình 3-43: Biến đổi địa hình đáy MC2....................................................................... 95
Hình 3-44: Biến đổi địa hình đáy MC3....................................................................... 96
Hình 3-45: Biến đổi địa hình đáy MC4....................................................................... 96
Hình 3-46: Biến đổi địa hình đáy MC5....................................................................... 96


viii

Hình 3-47: Vận tốc dòng chảy tổng cộng các kịch bản C1, C2 tại điểm 1 ................. 97
Hình 3-48: Địa hình đáy – Kịch bản C1 ..................................................................... 97
Hình 3-49: Địa hình đáy – Kịch bản C2 ..................................................................... 98
Hình 3-50: Mô hình hóa đường bờ khu vực nghiên cứu........................................... 100
Hình 3-51: Mô hình hóa mặt cắt ngang đại diện khu vực nghiên cứu ...................... 100
Hình 3-52: Hiệu chỉnh mô hình LITLINES .............................................................. 102
Hình 3-53: Đường bờ biển sau 10 năm ..................................................................... 103
Hình 3-54: Đường bờ biển sau 20 năm ..................................................................... 104
Hình 3-55: Đường bờ biển sau 10 năm, có thêm 2 đập hướng dòng tại cửa ............ 105
Hình 3-56: Đường bờ biển sau 20 năm ..................................................................... 106
Hình 3-57: Các mặt cắt điển hình chiết xuất trên miền tính toán LITPROF ............ 108
Hình 3-58: Diễn biến cao độ đáy MC2 ứng với các kịch bản E1, E2 trong 1 năm .. 110
Hình 3-59: Diễn biến cao độ đáy MC3 ứng với các kịch bản E1, E2 trong 1 năm .. 111
Hình 3-60: Diễn biến MC1 theo kịch bản có kè trong 1 năm ................................... 113
Hình 3-61: Diễn biến MC2 theo kịch bản có kè trong 1 năm ................................... 113
Hình 3-62: Diễn biến MC3 theo kịch bản có kè trong 1 năm ................................... 114
Hình 3- 63: Diễn biến MC4 theo kịch bản có kè trong 1 năm .................................. 114

Hình 4-1: Kè kết hợp các loại vải địa kỹ thuật và bằng thực vật .............................. 118
Hình 4-2a: Bố trí cây ở nơi không ngập nước thường xuyên ................................... 119
Hình 4-2b: Bố trí cây ................................................................................................ 119
Hình 4-3: Sơ đồ kết cấu kè lát mái ........................................................................... 119
Hình 4-4a: Mỏ hàn nghiêng với dòng chảy ............................................................. 120
Hình 4-4b: Mỏ hàn vuông góc dòng chảy ................................................................ 120
Hình 4-5: Phân đoạn diễn biến đường bờ biển ....................................................... 124
Hình 4-6: Mặt cắt điển hình kiểu kè mái nghiêng..................................................... 129
Hình 4-7: Giải pháp tổng thể bảo vệ bờ khu vực nghiên cứu ................................... 130


ix

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2-1: Các đặc trưng dòng chảy sông Thu Bồn .................................................... 32
Bảng 2-2: Lưu lượng dòng chảy năm ứng với các tần suất ........................................ 32
Bảng 2-3: Lưu lượng lũ thiết kế ứng với các tần suất quy định như sau .................... 32
Bảng 2-4: Giá trị Vmax đặc trưng trạm Cửa Đại ........................................................ 33
Bảng 2-5: Lưu lượng tại mặt cắt Cửa Đại ................................................................... 33
Bảng 2-6: Các đặc trưng dòng chảy bùn cát tại Nông Sơn ......................................... 34
Bảng 2-7: Thống kê các đặc trưng mực nước và độ lớn triều tại Hội An (cm) .......... 35
Bảng 2-8: Tham số sóng do các cơn bão ngoài khơi vùng bờ Hội An gây ra [5]....... 35
Bảng 2-9: Bảng thống kê sóng chế độ ngoài khơi khu vực nghiên cứu ..................... 36
Bảng 2-10: Hằng số điều hòa dòng triều vùng trong sông, tháng IX/2009. ............... 39
Bảng 2-11: Hằng số điều hòa dòng triều vùng ven bờ phía Bắc, tháng IX/2009. ...... 39
Bảng 2-12 :Hằng số điều hòa dòng triều vùng ven bờ phía Nam, tháng IX/2009. ..... 39
Bảng 2-13: Kết quả quan trắc dòng chảy ven bờ biển Cửa Đại (3/10/2010) ............. 40
Bảng 2-14: Vị trí xói lở trên khu vực cửa sông Thu Bồn .......................................... 41
Bảng 2-15: Tổng hợp các nguyên nhân gây xói lở tại các vị trí trong sông ............... 53
Bảng 3-1: Dòng vệ tinh Landsat (NASA) được đưa vào quan sát Trái Đất ............... 57

Bảng 3-2: Độ phân giải các Band ảnh của vệ tinh Landsat 5 TM .............................. 59
Bảng 3-3: Độ phân giải các Band ảnh của vệ tinh Landsat 7 ETM+.......................... 59
Bảng 3-4: Các ảnh vệ tinh sử dụng trong nghiên cứu ................................................ 60
Bảng 3-5: Tọa độ các mặt cắt chiết xuất để so sánh kết quả ...................................... 89
Bảng 3-6: Tọa độ các mặt cắt tính toán ...................................................................... 92
Bảng 3-7: Diễn biến đường bờ mô phỏng theo modul Litlines ................................ 107
Bảng 3-8: Diễn biến đường bờ tự nhiên (tính cho 1 năm) ........................................ 108
Bảng 4-1: Các giải pháp áp dụng cho các vị trí xói lở trên sông ............................. 121
Bảng 4-2: Cân bằng bùn cát trung bình năm (m3/năm) bờ biển cửa sông Thu Bồn . 125


x

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
EC

Ủy ban Châu âu

GDP
GIS

Tổng sản phẩm quốc nội
Hệ thống thông tin địa lý

KC

Chương trình quốc gia về khoa học công nghệ

KHCN

Khoa học công nghệ

QL

Quốc lộ

MC

Mặt cắt

TSKH

Tiến sĩ khoa học

TKKT-TC

Thiết kế kỹ thuật thi công

UBND

Ủy ban nhân dân
Đồng bằng sông cửu long

ĐBSCL


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Quảng Nam là tỉnh có tài nguyên biển phong phú và đa dạng, có tiềm năng lớn
để phát triển kinh tế biển. Với chiều dài bờ biển trên 125km và ở bất cứ đâu cũng có
thể trở thành bãi tắm lý tưởng bởi bờ biển thoải, cát trắng, nước trong, nhiệt độ
nước biển từ 20 - 290C và ánh nắng chan hòa là những điều kiện hấp dẫn, thuận lợi
cho du lịch và nghỉ dưỡng. Với thềm lục địa rộng lớn, điều kiện khí hậu thuận lợi
tạo điều kiện thích hợp cho sự phát triển của các loài cá, tôm và các sinh vật biển và
là điều kiện thuận lợi cho nuôi trồng và khai thác thủy hải sản. Đặc biệt, cụm đảo
Cù Lao Chàm với các hệ sinh thái biển nhiệt đới như rạn san hô, thảm cỏ biển, sinh
vật đáy,...Có tính đa dạng sinh học cao và đã được công nhận là khu bảo tồn biển
quốc gia sẽ là tiềm năng lớn cho phát triển kinh tế biển của địa phương.
Quảng Nam có hệ thống sông ngòi gồm 2 sông lớn là Thu Bồn và Trường
Giang với 2 cửa sông lớn là Cửa Đại (Hội An) và cửa An Hòa (Núi Thành) hàng
năm mang ra biển một lượng phù sa bồi đắp cho vùng đồng bằng hẹp ven biển. Bên
cạnh đó là các thủy vực nước lợ, nước ngọt rộng lớn với trên 27.680ha, trong đó
diện tích mặt nước lợ trên 5.000ha, nước ngọt trên 6.000ha và hàng chục nghìn ha
mặt nước biển ven bờ, rất thuận lợi cho phát triển nuôi trồng thủy sản.
Bên cạnh những thế mạnh tiềm năng về vùng cửa sông ven biển thì cũng tiềm
ẩn nhiều rủi ro như bão, lũ, sạt lở, bồi tụ và đặc biệt với những biến đổi dị thường
của thời tiết gây ra sự tương phản ngày càng khốc liệt giữa mùa mưa và mùa khô.
Các hoạt động kinh tế xã hội thiếu quản lý, quy hoạch làm rừng bị chặt phá rừng
đầu nguồn, các công trình xây dựng nhằm phát triển kinh tế xã hội trên lưu vực như
hồ chứa, đường giao thông v.v... Kết quả là vấn đề xói lở và bồi lấp lòng dẫn, vùng
cửa sông các sông miền Trung nói chung và sông Thu Bồn nói riêng hết sức nghiêm
trọng trong thời gian qua.
Về mặt tự nhiên, cửa sông Thu Bồn nối với biển là nơi chịu tác động tổng hợp
của cả yếu tố động lực sông cũng như các yếu tố động lực biển. Dòng chảy vùng cửa
sông thay đổi theo mùa; bùn cát vùng cửa sông hình thành do dòng nước mang ra từ
lưu vực; dòng triều, dòng do giómangnước mặn ngược từ biển vào sông ...
Về mặt kinh tế xã hội thì cửa sông Thu Bồn là điểm trung chuyển của con
đường giao thông thủy nối liền vùng đồng bằng ven biển với vùng núi ở thượng

nguồn của lưu vực. Khu vực ngay phía trong cửa sông khá rộng thuận lợi cho việc


2

xây dựng cảng giao thương giữa Quảng Nam với các tỉnh khác và quốc tế với hàng
trăm tàu thuyền lớn nhỏ đánh bắt hải sản, du lịch đi lại hàng ngày, đó là một trong
những hoạt động phát triển kinh tế chính của tỉnh. Thành phố Hội An nằm ngay cửa
sông nên phát triển du lịch đường thủy từ đây tới các đảo Cù Lao Chàm, thành phố
Đà Nẵng và các cảng của các tỉnh lân cận cũng là một thế mạnh của Quảng
Nam.Mặt khác, vùng cửa sông đang diễn ra các hoạt động kinh tế xã hội như sản xuất
nông nghiệp, đánh bắt và nuôi trồng thủy sản, vận tải thủy, xây dựng các công trình
cơ sở hạ tầng cho dân sinh, du lịch, dịch vụ v.v…Tổ hợp các điều kiện tự nhiên và
các hoạt động kinh tế xã hội của con người là nguyên nhân gây ra các diễn biến phức
tạp tại vùng cửa sông.
Tóm lại, lợi ích mang lại của vùng cửa sông Thu Bồn đối với phát triển kinh tế
và xã hội của Quảng nam là rất lớn. Tuy nhiên trong những năm qua, vùng cửa sông
và dải ven biển lân cận cửa sông có nhiều diễn biến phức tạp;hiện tượng xói lở bờ
sông, dải ven biển kề cận; hiện tượng di động của các đảo phía trong cửa sông, bồi
lấp cửa sông v.v...Cản trở tàu thuyền ra vào, đặc biệt trong thời kỳ triều thấp gây
khó khăn cho các hoạt động phát triển kinh tế xã hội tại địa phương.
Xuất phát từ những lý do trên, tác giả đã chọn đề tài:“Nghiên cứu diễn biến
hình thái khu vực cửa sông Thu Bồn và đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác động
bất lợi phục vụ phát triển kinh tế xã hội”nhằm đánh giá diễn biến hình thái khu vực
cửa sông, xác định nguyên nhân và quy luật diễn biến để từ đó đề xuất các giải pháp
nhằm ổn định vùng cửa sông phục vụ phát triển kinh tế xã hội vùng nghiên cứu.
2. Mục tiêu của luận án
- Nghiên cứu tương tác của các yếu tố thủy thạch động lực, làm sáng tỏ các
nguyên nhân và cơ chế diễn biến hình thái khu vực cửa sông Thu Bồn.
- Đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu các tác động bất lợi đến quá trình

diễn biến hình thái khu vực cửa sông phục vụ phát triển kinh tế xã hội.
3. Nhiệm vụ và nội dung của luận án
- Thu thập, khảo sát bổ sung, chỉnh lý các tư liệu, số liệu phục vụ các nội dung
nghiên cứu.
- Phân tích, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới diễn biến hình thái vùng cửa
sông Thu Bồn.


3

- Ứng dụng các phương pháp viễn thám, GIS và mô hình số trị để đánh giá, dự
báo các quy luật diễn biến và phát triển vùng cửa sông Thu Bồn.
- Đề xuất các giải pháp khoa học công nghệ có tính định hướng nhằm ổn định
vùng cửa sông Thu Bồn phục vụ phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
Đối tượng nghiên cứu là các quá trình diễn biến vùng cửa sông gồm quá trình
thủy động lực, vận chuyển bùn cát, xói lở, bồi tụ bờ sông, bờ biển, biến động địa
hình đáy vùng ngayphía trong cửa sông và vùng biển ven bờ trước cửa sông.
Phạm vi không gian nghiên cứu của luận án:
- Phía trong sông: Từ Giao Thủy là điểm hợp lưu giữa sông Thu Bồn và sông
Quảng Huế đến cửa sông.
- Phía ngoài biển:
Theo hướng vuông góc với đường bờ: Từ đường bờ đến độ sâu 10m nước.
Dọc theo bờ biển: Mở rộng 15km tính từ mỗi phía của cửa sông về phía Nam
và phía Bắc dọc theo đường bờ biển.
Tuy nhiên, khi phân tích, đánh giá các yếu tố thủy thạch động lực ảnh hưởng
tới cửa sông,phảimở rộng hơn đến khu vực lân cận.
5. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận án được cấu trúc gồm4
chương:

Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu diễn biến cửa sông vùng ảnh hưởng
triều: Đề cập đến những khái niệm cơ bản, tình hình nghiên cứu cửa sông trên thế
giới, ở Việt Nam và vùng cửa sông Thu Bồn.
Chương 2: Đặc điểm tự nhiên, tình hình diễn biến và các nhân tố ảnh hưởng
đến biến đổi hình thái vùng cửa sông Thu Bồn:Dựa vào các tài liệu lịch sử về diễn
biến địa hình bờ và đáy, các yếu tố thủy thạch động lực gồm sóng, gió, dòng chảy,
bùn cát tiến hành phân tích và đánh giá mối tương quan giữa sự thay đổi hình thái với
các yếu tố thủy động lực, bùn cát cũng như ảnh hưởng của hoạt động kinh tế xã hội
tới xói lở, bồi tụ cửa sông, bờ biển.
Chương 3: Nghiên cứu diễn biến vùng cửa sông Thu Bồn bằng phương pháp
viễn thám, GIS và mô hình số trị


4

Dựa vào các ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, bản đồ địa hình trong vòng 50 năm, từ
cuối thập kỷ 60 thế kỷ 20 đến nay, sử dụng các phần mềm chuyên dụng, tiến hành
nắn chỉnh lưới tọa độ, nắn chỉnh hình học, trích xuất các thông tin, lập bản đồ
chuyên đề, tính toán và đánh giá diễn biến hình thái khu vực nghiên cứu theo
không, thời gian.
Ứng dụng mô hình toán để mô phỏng và lượng hóa sự biến đổi hình thái vùng
cửa sông Thu Bồn ở những thời đoạn xác định. Đồng thời dự báo xu thế phát triển
cửa sông theo các kịch bản đề xuất.
Chương 4:Đề xuất giải pháp định hướng phòng tránh, giảm nhẹ xói lở, bồi tụ
vùng cửa sông, ven biển:Từ các kết quả nghiên cứu có được trong các chương 1, 2,
3, đề xuất các giải pháp chỉnh trị vùng cửa sông Thu Bồn phục vụ phát triển kinh tế
xã hội của địa phương.
6. Những đóng góp mới của luận án
1) Phân tích, đánh giá và xác định được các yếu tố tác động chínhgây diễn
biến hình thái vùng cửa sông Thu Bồn, đó là các yếu tố thủy thạch động lực tự

nhiên như dòng chảy sông về mùa lũ; thủy triều và dòng chảy tổng hợp do sóng và
thủy triều biển về mùa kiệt và các hoạt động kinh tế xã hội như xây dựng hồ chứa,
các công trình cơ sở hạ tầng giao thông, thủy lợi và hoạt động khai thác cát.
2) Xây dựng được bộ công cụ bao gồm viễn thám – GIS và mô hình số trị để
đánh giá và dự báođịnh lượng diễn biến đường bờ sông, bờ biểnvà đề xuất được các
giải pháp chỉnh trị theo hướng đa mục tiêu, phục vụ phát triển bền vững cho vùng
cửa sông Thu Bồn.


5

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN VÙNG CỬA
SÔNGẢNH HƯỞNG TRIỀU
1.1. 1.1.Đặc điểm và phân vùng cửa sông
1.1.1. Đặc điểm vùng cửa sông
Theo các tác giả Nguyễn Văn Cư, Hoa Mạnh Hùng, Nguyễn Bá Quỳ..[11, 29,
36]… thì thuật ngữ “cửa sông” được hiểu theo hai nghĩa:
Cửa sông là nơi sông đổ ra biển, ra hồ (hay kho nước) và cửa sông là đoạn
cuối cùng của một con sông thông ra biển.
Cửa sông là nơi tranh chấp giữa nước mặn của biển và nước ngọt của sông
trong lục địa, đó là sự thay đổi từ chế độ thủy văn sông sang chế độ thủy văn biển,
chế độ nước ở cửa sông biến động kéo theo các đặc tính lý hóa, sinh học môi trường
nước, dòng thủy thạch cũng biến động theo. Do vậy, giới hạn cửa sông thường được
xác định bởi các dấu hiệu đặc điểm như sau:
Giới hạn phía trong cửa sông: Là nơi hầu như không còn chịu ảnh hưởng của
dòng chảy ngược do thủy triều tạo ra hay vtr≈ 0.
Giới hạn phía ngoài cửa sông: Đến giới hạn xa nhất của khối nước ngọt từ
trong sông chảy ra được xác định thông qua quá trình nhiệt muối và bùn cát.
Những đặc điểm cơ bản của vùng cửa sông bao gồm:
- Chế độ thủy văn vùng cửa sông được hình thành dưới tác động tổng hợp của các

quá trình sông - biển, hay nói cách khác sự phát triển của cửa sông phụ thuộc vào chế
độ thủy văn lưu vực sông (dòng chảy và dòng bùn cát từ thượng nguồn mang ra cửa
sông) và chế độ hải văn biển (dao động mực nước, sóng, gió…).
- Ảnh hưởng của sông được thể hiện qua chế độ dòng chảy và bùn cát. Dòng
nước sông mang theo bùn cát từ thượng nguồn xuống vùng đồng bằng và cửa sông.
Quá trình bồi tụ hay xói lở thay đổi theo mùa trong năm phụ thuộc vào hình thái
lòng sông và mùa dòng chảy. Mùa lũ do lưu tốc dòng chảy lớn, nên mặc dù hàm
lượng bùn cát do dòng nước mang theo lớn, nhưng hiện tượng xói lòng dẫn xảy ra ở
phần cửa sông phía trên và bùn cát được lắng đọng ở vùng biển phía trước cửa sông
khi lưu tốc đột ngột giảm xuống.
- Ảnh hưởng của biển được thể hiện qua sự dao động của mực nước (thủy
triều và nước dâng do gió, bão) và sóng, giótạo nên dòng chảy sóng và dòng chảy
gió. Tổng hợp của các thành phần dòng chảy tạo dòng chảy 2 chiều vùng cửa sông


6

- Vùng cửa sông ảnh hưởng triều còn được phân biệt với các cửa sông khác
thông qua đặc trưng độ muối. Dưới tác động dòng chảy tổng hợp, trong đó vai trò của
triều là đáng kể nhất đã mang nước biển vào cửa sông hòa với nước ngọt từ thượng
nguồn mang xuống tạo ra khối nước lợ. Mùa kiệt mặn xâm nhập vào sông sâu hơn
mùa lũ; triều cường nước mặn lấn vào sâu hơn hay nói cách khác biến động của độ
mặn phụ thuộc vào mùa trong năm, pha triều và hình dạng cửa sông, lòng sông.
Vùng cửa sông là nơi tranh chấp mãnh liệt giữa đất liền và biển, thường xuyên
xảy ra hai quá trình trái ngược nhau là bồi tụ và xói lở. Bùn cát tại cửa sông do dòng
nước mang từ thượng nguồn xuống và do dòng chảy sóng, dòng triều mang theo
dưới dạng dòng chảy ven bờ và vuông góc với bờ và khi tương tác với các quá trình
thủy động lực sẽ gây bồi xói, tạo ra các cồn cát ngầm, các bãi bồi ở các cửa sông,
cũng như việc mở rộng của đồng bằng châu thổ ra biển.
Để nghiên cứu diễn biến vùng cửa sông, trước hết ta phân chia ra các khu vực

đặc trưng và ranh giới của chúng.Hiện nay, việc phân định ranh giới vùng cửa sông
còn nhiều ý kiến khác nhau, song đều thống nhất dựa trên 3 dấu hiệu cơ bản là: (i)
điều kiện thủy văn, (ii) điều kiện thủy hóa và (iii) hình thái cửa sông.
Theo các nhà chuyên môn nghiên cứu về hóa học và sinh học thì vùng cửa
sông được giới hạn từ điểm có độ mặn từ 0,5‰ phía thượng nguồn đến điểm xa
nhất ngoài khơi, nơi nước lợ biến đổi hoàn toàn thành nước biển có độ mặn từ
30÷32‰. Như vậy, vùng cửa sông bao gồm phần cuối của dòng sông và một phần
biển nông ven bờ.
Các chuyên gia thủy văncho rằng điểm xa nhất về phía trong sông của vùng
cửa sông là nơilòng dẫn chính bắt đầu phân nhánh, nơi không còn hoặc rất ít ảnh
hưởng của dòng triều vào mùa kiệt và ranh giới ngoài phía biển là nơi có chế độ
thủy hóa biến tính mạnh nhất trong mùa lũ (thường lấy gradient độ mặn vùng nước
pha trộn làm chỉ tiêu đặc trưng) [14, 73].
Dựa vào quan điểm phân vùng cửa sông của các tác giả trong và ngoài nước
thì giới hạn phía trong sông sẽ đến điểm không còn dòng chảy ngược do triều tạo ra
(vtr = 0). Ở những cửa sông miền Trung Việt Nam, do độ dốc lòng sông lớn, độ lớn
thủy triều không lớn thì điểm vtr = 0 gần với điểm dao động của thủy triều bằng
không (∆H = 0) và phía biển là nơi kết thúc của khối nước ngọt từ sông mang ra vào
mùa lũ. Dựa vào quan điểm trên, nghiên cứu sinh đã xác định giới hạn phía trong


7

sông của vùng cửa sông Thu Bồn tại Giao Thủy - điểm nhập lưu giữa sông Thu
Bồn và sông Quảng Huế và giới hạn phía biển được mở rộng ra tới vùng nước có độ
sâu 10mvà khoảng 20 km về 2 phía cửa sông.
1.1.2. Phân vùng cửa sông
Theo I.V Xamoilov [79], vùng cửa sông được chia thành ba đoạn: Đoạn thuộc
sông, đoạn cửa sông và vùng biển ven bờ trước cửa sông. Ba đoạn của vùng cửa
sông là một hệ thống nhất, tồn tại không chỉ có các đặc trưng hình thái khác nhau,

mà chế độ thủy động lực và điều kiện cảnh quan tự nhiên cũng khác nhau.
X.X.Baidin [77] phân vùng cửa sông gồm 3 đoạn chính:
- Đoạn trong cửa sông: Đoạn này được chia làm hai dạng gồm một nhánh
sông và nhiều nhánh sông. Với dạng một nhánh, chiều dài của đoạn được xác định
từ điểm thượng lưu nơi vtr=0 đến điểm có độ muối S = 0,5% và với dạng nhiều
nhánh thì giới hạn dưới được nhận biết thông qua sự phân nhánh từ dòng sông
chính thành nhiều nhánh, trong đó thường có 1 đến 2 nhánh chính và nhiều nhánh
phụ mà lòng dẫn bị thoái hóa, hình thành các hồ móng ngựa, đầm lầy cửa sông.
- Đoạn cửa sông (vùng ngưỡng cửa sông): Là nơi tranh chấp mạnh mẽ giữa
quá trình động lực sông với biển và được đặc trưng bởi sự hình thành và phát triển
các val cát, bãi bồi ngầm (bar), doi cát, đảo chắn … Đây là khu vực châu thổ phát
triển mạnh nhất nên địa hình đáy và hình thái bờ luôn biến động.
- Vùng biển nông trước cửa sông: Đoạn này còn được gọi là vùng thềm biển
nông trước cửa sông. Theo thời gian phát triển của cửa sông, theo dấu hiệu hình thái
đoạn cửa sông được phân thành hai dạngkín và dạng hở. Dạng kín ứng với cửa sông
đang phát triển ở giai đoạn đầu (giai đoạn lấp đầy vũng vịnh và hình thành đồng bằng
delta) và dạng hở ứng với cửa sông phát triển có quá trình trao đổi tự do giữa nước
sông và nước biển và chịu ảnh hưởng mạnh của các yếu tố động lực biển như dòng
chảy ven bờ, sóng gió, thủy triều, nước dâng… Vùng biển nông trước cửa sông bao
gồm các khu vực chịu ảnh hưởng của các loại dòng chảy khác nhau như dòng chảytừ
trong sông, dòng triều, dòng trôi, dòng do sóng, gió dẫn tới vùng nước trước cửa sông
bị pha trộn mạnh. Ranh giới phân chia các khu vực biển nông cửa sông cũng là tương
đối, do chúng biến động tùy thuộc vào chế độ thủy lực và điều kiện địa hình vùng
biển nông ven bờ.Trên quan điểm đó vùng cửa sông Thu Bồn chia làm 3 vùng như sau:


8

+ Đoạn trong cửa sông: Được xác định từ Giao Thủy đến cầu Câu Lâu;
+Đoạn cửa sông: Được xác định từ cầu Câu Lâu đến cửa Đại;

+ Vùng biển nông trước cửa sông:Giới hạn phía biển được mở rộng ra tới
vùng nước có độ sâu 10mvà khoảng 20 km về 2 phía cửa sông;
Theo các phân chia và giới hạn của vùng cửa sông như đã trình bày ở trên cho
thấy cửa sông có chế độ động lực đa nguồn gốc, rất phức tạp, thể hiện mối tương tác
các yếu tố từ khí quyển, thủy quyển, thạch quyển và sinh quyển. Các quá trình động
lực vùng cửa sông là quá trình tương tác giữa các yếu tố động lực từ hai khối nước
mặn và ngọt, giữa dòng chảy sông và biển, giữa các yếu tố động lực sông – biển tới
các thành tạo địa hình (quá trình tích tụ - mài mòn, vận chuyển bùn cát trong sông,
vận chuyển bồi tích ven bờ, tạo thành bãi, kéo dài và phá hủy dòng dẫn cửa
sông…). Do đó, việc nghiên cứu động lực vùng cửa sông phải được đặt trong
nghiên cứu tổng hợp một cách hệ thống với nhiều chuyên môn, lĩnh vực khác nhau.
Theo quan điểm hệ thống, các yếu tố xác định cấu trúc động lực vùng cửa
sông có liên quan hữu cơ với nhau, tương tác qua lại lẫn nhau trong một hệ thống
thống nhất là vùng cửa sông. Mối tương tác này thể hiện thông qua 3 nhóm yếu tố
cơ bản bao gồm nhóm các yếu tố nội động lực, nhóm các yếu tố thủy thạch động lực
tự nhiên như sóng, gió, bão, dòng chảy, mang theo vật chất, bùn cát và nhóm các
yếu tố nhân sinh [14]. Luận ánphân tích, đánh giá các ảnh hưởng của từng nhóm
yếu tố tới vùng cửa sông.
1.2. Tình hình nghiên cứu diễn biến hình thái vùng cửa sông trên thế giới
Các nghiên cứu vùng cửa sông ven biển nhằm tính toán diễn biến và phát triển
hình thái chủ yếu tập trung vào nghiên cứu các quá trình thủy thạch động lực bao
gồm sóng, triều, dòng chảy, xâm nhập mặn v.v..và quá trình vận chuyển bùn cát gây
diễn biến hình thái. Các vấn đề trên đều được thực hiện dựa trên số liệu quan trắc
ngoài hiện trường, các nghiên cứu trên mô hình vật lý, mô hình toán.
Những nghiên cứu thuộc lĩnh vực khoa học động lực học dòng sông, chuyển
động bùn cát và vấn đề chỉnh trị sông nhưnghiên cứu xác định nguyên nhân, cơ chế,
diễn biến lòng dẫn; nghiên cứu đề xuất các giải pháp phòng chống giảm nhẹ các
thiệt hại do xói lở bờ, bồi lắng lòng dẫn….

9

Những nghiên cứu này đã được quan tâm từ thế kỷ XIX, nhưng phát triển
mạnh từ những năm thập kỷ 30 đến thập kỷ 60 thế kỷ thứ XX ở các nước Âu Mỹ.
Các nghiên cứu điển hình là nhà khoa học Pháp DuBoys về chuyển động bùn cát,
Barrede Saint – Venant về dòng không ổn định; L. Fargue về hình thái đoạn sông
uốn khúc. Vào những năm đầu của thế kỷ XX, các nhà khoa học Liên Xô như
Lotchin V.M, Bernadski. N.M, Gontrarop V.N. đã có các công trình về vận chuyển
bùn cát; các nhà khoa học Antunin S.T, Grisanin K.B, Kariukin S.N có nhiều
nghiên cứu về chỉnh trị sông.
Vào những năm 60, các nhà khoa học ở Tây Âu đã có nhiều kết quả nghiên
cứu về hình thái lòng dẫn như Meyer - Peter và Muller, Kennedly R.G…Các nhà
khoa học của Mỹ như Einstein H.A., Ven te Chow, Ning chien… Đã có nhiều công
trình nghiên cứu về dòng chảy và chuyển động bùn cát, trên cơ sở đó đánh giá được
diễn biến lòng dẫn. Ngoài những nghiên cứu cơ bản về diễn biến, bồi lắng, xói lở
lòng dẫn, thời kỳ này có những tiến bộ vượt bậc về phương pháp và kỹ thuật tính
toán cũng như các thiết bị đo đạc.
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các nhà khoa học
trên thế giới vẫn tiếp tục nghiên cứu về động lực học dòng sông và chỉnh trị sông,
đặc biệt là ảnh hưởng của các công trình trên sông đến diễn biến, xói lở và bồi lắng
lòng dẫn, điển hình là các nghiên cứu của Simons, Anbecson, De Vries…Điển hình
là các nghiên cứu về xói ở hạ du công trình của Antunin hay tính toán xói phổ biến
theo phương pháp trạng thái ổn định tới hạn làm cơ sở khoa học cho việc phát triển
các mô hình tính toán hình thái và dự báo xói lở lòng dẫn của Levy.
Việc nghiên cứu ảnh hưởng của công trình xây dựng trên sông đến diễn biến
lòng dẫn đã được các nhà khoa học như Tiền Ninh, Đậu Quốc Nhân, Lý Bảo Chấn
(Trung Quốc), Hickin và Nauson, Vannon…(Hoa Kỳ) quan tâm. Các nghiên cứu
này xoay quanh vấn đề tính toán dự báo, đánh giá ổn định và đề xuất các giải pháp
bảo vệ bờdựa trên cơ sở quan hệ dòng chảy và hình thái lòng sông dẫn tới sự thay
đổi chiều rộng lòng sông, cao trình đáy sông, ổn định của mái dốc với các điều kiện

địa chất khác nhau.
Các nghiên cứu về ảnh hưởng của xây dựng cầu trên sông đến diễn biến lòng
dẫn được phát triển cả về mặt lý thuyết cũng như các ứng dụng trực tiếp. Nhiều
nghiên cứu có tính ứng dụng cao phục vụcho việc lập dự án xây dựng một hoặc
nhiều cầu trên sôngnhư nghiên cứu mức độ dâng nước thượng lưu cầu của Bradley


10

(1970); Neil (1973), Karaki (1974) hay nghiên cứu xói phổ biến do dòng chảy bị
thu hẹp của Laursen(1960,1963), Komura (1966) …
Các vấn đề về động lực vùng cửa sông ven biển đã được nghiên cứu từ rất
sớm, điển hình là các công trình nghiên cứu của N.Ya. Danilevxki (1869) [78], I.V.
Xamoilov (1952) [79], T. Elliot (1977) [69], A. Volker (1966) [75],… Những công
trình này chủ yếu tập trung nghiên cứu các diễn biến về động lực vùng cửa sông,
ven biển và mối sự liên hệ về động lực của các quá trình tương tác sông - biển, có
xét đến tác động của con người.
Các công trình tiêu biểu nghiên cứu về động lực vận chuyển bùn cát, bồi tụ,
xói lở tại vùng cửa sông ven biểnlà của các tác giả Bijker E.W. (1971) [68],
Engelund F.và E. Hansen (1972) [71], Meyer-Peter E. và R. Muller (1948) [73],
Van Rijn L. C (1993) [74], Yang C. T. (1996) [76] …
Vào cuối thế kỷ XX đã có hàng loạt các công trình nghiên cứu, dự tính thủy
triều vùng ven biển, cửa sông [10, 11, 12, 17, 67] và các công trình nghiên cứu quá
trình truyền triều, xâm nhập mặn vào trong sông, tương tác giữa thủy triều - nước
dâng - lũ [14, 68]. Các nhà nghiên cứu đã từng bước tiếp cận quá trình thực của sự
phát triển hình thái và xem xét vai trò của mỗi yếu tố trong các tổ hợp có chọn lọc
giữa các yếu tố sông biển tạo ra mỗi kiểu cửa sông và kiểu diễn biến đặc trưng của
nó. Các nghiên cứu về biến hình lòng dẫn và biến dạng bãi chắn, bar cửa sông [13,
14, 15, 26, 40, 69] đã bước đầu làm sáng tỏ cơ chế hình thành và phát triển của các
loại, dạng cửa sông.

Những năm gần đây, rất nhiều Viện nghiên cứu, các nhà khoa học trên thế giới
phát triển các mô hình số trị thủy thạch động lực, bắt đầu là các mô hình một chiều
như MIKE11, HEC-RAS để mô phỏng các quá trình mang tính bình quân hóa trên
mặt cắt. Khi nhu cầu tính toán phân bố theo không gian của các yếu tố thủy thạch
động lực không chỉ theo chiều dòng chảy, mà còn cần trên cả độ sâu thì các mô hình
2D, 3D cũng lần lượt ra đời như mô hình DELFT3D (Hà Lan), MECCA (Hoa
Kỳ),... Đây có thể xem là một bước tiến dài của khoa học công nghệ trong việc mô
phỏng và xây dựng bức tranh đầy đủ hơn về sự biến đổi thủy động lực, hình thái của
lòng dẫn, bờ bãi sông biển cũng như dự báo sự biến đổi của nó ở các hạn vừa và dài.
Các mô hình số trị thủy động có đủ độ tin cậy và mức độ ổn định cao sẽ là
công cụ mạnh giúp các nhà ra quyết định giải quyết các vấn đề rất phức tạp, biến
động, chịu nhiều yếu tố tác động.


11

Một số chương trình đã và đang được thực hiện trên các cửa sông như ở Hoa
Kỳ có một chương trình nghiên cứu rất lớn về động lực các cửa sông, lạch triều và
luồng lạch như (CIRP) đã được tiến hành từ nhiều năm nay. Ở Anh đã triển khai
chương trình nghiên cứu tương tác sông - biển với mục đích đánh giá và dự báo
biến động luồng lạch vào cảng cửa sông nối với biển. Một số nước EC và Ucraina
đã nghiên cứu để khơi thông luồng vào cửa sông Dunai. Các cảng nằm sâu trong
vùng cửa sông ở các nước như Hà Lan, Nga, Nhật, các nhà khoa học đã mô phỏng
với các kịch bản khác nhau để đánh giá quá trình sa bồi luồng và đề xuất các giải
pháp duy tu, nạo vét hợp lý đảm bảo cho các loại tàu có trọng tải lớn ra vào cửa sông.
Dựa trên kết quả mô phỏng của các mô hình động lực, vận chuyển bùn cát mà
26 trong số 58 cửa sông của Hoa Kỳ đã xây dựng được hệ thống kè hướng dòng,
chắn cát chống sa bồi luồng vào cửa sông và xói lở 2 bên bờ liền kề cửa sông.
Tương tự, ở Nhật Bản 72 trong số 139 cửa sông có luồng tàu được xây dựng đê
chắn cát. Ở cửa sông Dunai, người ta đã xây dựng 2 đê chắn cát song song ở 2 phía

luồng, kéo dài bar chắn cửa đến độ sâu -6,5m, cắt các đoạn sông quá cong và nạo
vét duy trì độ sâu luồng và chống bồi lấp luồng tàu vào cảng cửa sông.
Jean - Francois Desprast et al., (2010) [72] đã sử dụng công cụ viễn thám và
GIS để cảnh báo mối hiểm họa cho người dân sống ở vùng ven bờ biển do sóng
thần, nước biển dâng và xói lở để giúp cho các nhà quản lý hoạch định kế hoạch sử
dụng đất đai và phát triển khu dân cư ven bờ biển.
Các công trình nghiên cứu về sa bồi luồng tàu, bồi tụ và xói lở bờ biển cửa
sông được xuất bản trên nhiều Tạp chí Quốc tế nổi tiếng nhưTạp chí Kỹ thuật bờ
biển (Coastal Engieering journal); Tạp chí Nghiên cứu bờ biển (Journal of coastal
reseach); hay Tạp chí Khoa học cửa sông, bờ biển và thềm lục địa (Journal of
Estuarine, Coastal and Shelf Science),…Nghiên cứu cửa sông, biển liên quan
đếndiễn biến hình thái đã có những thành tựu:
- Phân đoạn, phân loại cửa sông.
- Nghiên cứu sự hình thành và phát triển bar chắn cửa sông.
- Nghiên cứu biến đổi lòng dẫn.
- Bồi lắng luồng vùng cửa sông.
- Vận chuyển bùn cát trong các đoạn cửa sông.
- Quan hệ hình thái trong các đoạn cửa sông.
- Xâm nhập mặn.
- Ngập lụt vùng cửa sông và ven bờ biển.


12

- Mô hình hóa các hiện tượng thủy thạch động lực và vận chuyển bùn cát
(trường sóng, thủy triều, dòng chảy, bùn cát...).
Mô hình số trị là một công cụ có tiện ích rất lớn, chính vì vậy nó được rất
nhiều quốc gia quan tâm phát triển và đã có nhiều mô hình có tính thương mại cao,
được sử dụng khá phổ biến ở nhiều nước, cho các dự án quan trọng ở các quốc gia
khác nhau. Tuy nhiên, cũng phải nói rằng mô hình số trị không phải là một công cụ

vạn năng vì độ chính xác của nó phụ thuộc rất nhiều vào độ tin cậy của các điều
kiện biên, các tập hàm vào mà chúng ta phải có trước khi áp dụng chúng.
Chẳng hạn các mô hình thủy thạch động lực cần các số liệu mực nước, dòng
chảy, sóng, bùn cát ở các biên cũng như các điểm trong hệ thống để hiệu chỉnh và
kiểm định các thông số với độ chính xác cho phép trước khi mô phỏng. Tuy nhiên
trong thực tế, các số liệu mà chúng ta có vừa ngắn, lại không đồng bộ, độ chính xác
không cao thì khó có thể khẳng định mô hình sẽ cho kết quả tốt.
Việc ứng dụng các mô hình 2D hoặc 3D cũng còn gặp những trở ngại như
khối lượng tính toán quá lớn, trong khi tốc độ tính toán của các máy tính thông
thường hiện nay chưa đủ lớn dẫn tới thời gian mô phỏng quá dài. Chẳng hạn việc
mô phỏng trường dòng chảy thực 3 chiều cho một nămcần thời gian chạy máy tới 6
- 7 tháng với các máy tính có dung lượng bộ nhớ và tốc độ tính toán thông dụng
như hiện nay. Điều này không đáp ứng các nhu cầu của thực tế, đặc biệt là bài toán
dự báo khi mà kết quả chạy ra đã lạc hậu về mặt thời gian.
Mặt khác, về bản chất vật lý, tập các thông số thủy động lực vừa mang tính địa
đới phụ thuộc vào vùng địa lý, khí hậu, ví như ở Việt Nam hết mùa lũ lại sang mùa
cạn, vừa chịu tác động của các yếu tố phi địa đớihay còn gọi là các yếu tố địa
phương, chẳng hạn cũng là lũ, nhưng lũ năm nay khác lũ năm sau cả về thời điểm
xuất hiện, độ lớn và hình dạng … Do vậy, nếu chỉ sử dụng một công cụ riêng rẽ sẽ
rất khó có những kết luận chính xác và việc sử dụng đồng thời nhiều công cụ khác
nhau, kiểm tra, so sánh dựa trên nguyên lý nhân quả và được thực hiện với nhiều
nghiên cứu khác nhau mới hy vọng phát hiện các quy luật và mới có các kết quả
gần nhất với thực tế phản ánh đúng bản chất của hiện tượng.
Tóm lại, mặc dù đã đạt được những tiến bộ vượt bậc trong nghiên cứu vùng
cửa sông, nhưng các nhà khoa học cũng khẳng định rằng“Không có một lời giải
chung cho mọi cửa sông mà tùy thuộc đặc thù của mỗi cửa sông mà có các lời giải
riêng”, hay nói cách khác ngoài yếu tố địa đới thì các nét riêng của mỗi khu vực
địa lý cũng cần được nghiên cứu để chỉ áp dụng riêng cho cửa sông đó.

13

1.3. Các nghiên cứu vềdiễn biến hình thái cửa sông ở Việt Nam
Lịch sử nghiên cứu vùng cửa sông ven biển nước ta gắn liền với lịch sử dựng
nước và giữ nước, chinh phục dòng sông, quai đê lấn biển, khai khẩn đất đai miền
Duyên hải, được bắt đầu từ triều đại phong kiến nhà Trần (Trần Thái Tông - 1248).
Đến thời Lê (1708), đê biển đã được tu bổ và phát triển trên quy mô từng dải chạy
dọc ven biển từ cửa sông này sang cửa sông khác. Đê thời Lê được người dân nâng
cấp dần và quy mô lớn hơn thời Trần, nhiều đoạn được bảo vệ bằng kè đá [20]. Nhà
Nguyễn vẫn duy trì và phát triển các chính sách về đê điều, trị thủy mở rộng đất đai
của các vương triều trước, nhưng có bổ sung và được nâng cao lên mọi mặt. Vào
đầu thế kỷ XIX, đáng chú ý nhất là công cuộc khai khẩn nổi tiếng do Nguyễn Công
Trứ lãnh đạo (năm 1828-1830) ở vùng ven biển cửa sông Hồng và lập ra hai huyện
mới là Tiền Hải (tỉnh Thái Bình) và huyện Kim Sơn (tỉnh Ninh Bình). Cho đến nay
bài học công cuộc khai khẩn này vẫn còn nguyên giá trị khoa học và thực tiễn.
Những công trình đắp đê và củng cố các tuyến đê ngăn lũ, đê bao, xây cống ngăn
mặn ở ven biển đồng bằng sông Hồng được tiến hành trong suốt các triều đại phong
kiến trước đây và vẫn được tiếp tục cho đến ngày nay. Những công trình đó rất có
giá trị để nghiên cứu lịch sử diễn biến vùng cửa sông.
Những năm 60 của thế kỷ XX, ở miền Bắc Việt Nam đã có một số các công
trình phòng chống lũ lụt, chống bồi lắng cửa lấy nước phục vụ cấp nước tưới ruộng.
Các nghiên cứu ban đầu được tiến hành trong các phòng thí nghiệm như phòng thí
nghiệm của Viện Khoa học Thủy lợi, của trường Đại học Xây dựng…. Các nghiên
cứu của các nhà khoa học trong nước về diễn biến lòng dẫn chủ yếu tập trung giải
quyết các vấn đề thực tế, xây dựng cơ sởkhoa học và phương pháp luận phù hợp với
điều kiện Việt Nam dựa trên các phương pháp, công nghệ do các nhà khoa học trên
thế giới đã phát triển.
Nhận thức rõ tầm quan trọng của vấn đề xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sông, sau
ngày hòa bình lập lại, công tác nghiên cứu, chỉnh trị và khai thác vùng cửa sông ở
nước ta được nhà nước hết sức coi trọng. Có nhiều công trình thuộc chương trình

biển, các đề tài độc lập cấp Nhà nước, đề tài cấp Bộ, đề tài của các địa phương và
các ngành đã được thực hiện đã đề cập khá toàn diện đến các vấn đề như thoát lũ,
xâm nhập mặn, giao thông thủy, quai đê lấn biển, phòng chống sạt lở bờ sông, bờ
biển, bồi lấp cửa sông v.v… Có thể nêu một số công trình tiêu biểu đã được triển
khai như sau: