DIỄN BIẾN CÁC VÙNG CỬA SÔNG Ở VEN BIỂN.doc

DIỄN BIẾN CÁC VÙNG CỬA SÔNG Ở VEN BIỂN
ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG TRONG NHỮNG NĂM ĐẦU
VẬN HÀNH CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN HOÀ BÌNH
PHẠM QUANG SƠN
Trung tâm Viễn thám và Geomatic,Viện Địa chất. 84 Phố Chùa Láng, Đống Đa, Hà Nội.
Tóm tắt: Đến năm 2006, công trình đầu mối thủy điện - thủy lợi Hoà Bình vận
hành đã được 17 năm. Ngoài nhiệm vụ sản xuất điện năng, công trình đầu mối
đa năng này còn giữ nhiệm vụ điều tiết lũ, đảm bảo an toàn cho cả vùng châu
thổ sông Hồng. Bài nghiên cứu này đề cập đến tình hình phát triển và biến động
các vùng cửa sông lớn thuộc hệ thống sông Hồng - sông Thái Bình trên cơ sở
phân tích các tài liệu quan trắc thuỷ văn, đo đạc địa hình lòng dẫn và phân tích
các ảnh vệ tinh phân giải cao chụp trong những năm qua. Kết quả nghiên cứu
cho thấy, các vùng cửa sông không có những bước phát triển mang tính đột biến,
mặc dù có biến động dòng chảy và bùn cát sông Hồng từ phía thượng lưu. Trong
17 năm qua, các cửa sông thuộc hệ thống sông Hồng - sông Thái Bình phát triển
bồi tụ mạnh, do nguồn bùn cát sông ngòi còn rất dồi dào. Một điều kiện quan
trọng khác là hoạt động của bão, lũ trong những năm qua có cường độ thấp hơn
bình thường. Ngoài ra, còn có vai trò tích cực của con người trong việc trồng
mới và khôi phục lại rừng ngập mặn ven biển sau nhiều năm chặt phá vì mục
đích phát triển nuôi trồng thuỷ sản.
I. MỞ ĐẦU
Đến năm nay (2006), công trình đầu mối thuỷ lợi - thuỷ điện Hoà Bình (TĐHB), có
tổng công suất lắp máy 1920 MW, đã vận hành được 17 năm. Sau khi đưa vào vận hành
khai thác, công trình TĐHB đã góp phần quan trọng trong việc chế ngự lũ sông Hồng và
có tác động mạnh tới vùng hạ lưu, trong đó có các cửa sông. Những thay đổi về chế độ
dòng chảy, dòng bùn cát sông Hồng sau khi vận hành công trình TĐHB đã có ảnh hưởng
lớn tới việc khai thác, chỉnh trị dòng sông sau đập và các vùng đất thấp ven biển trong
điều kiện môi trường toàn cầu đang có những thay đổi; đó là hiện tượng nước biển và đại
dương dâng lên, các dạng tai biến lũ lụt, xói lở bờ xẩy ra liên tục ở vùng ven biển nước
ta. Trong tương lai không xa, sẽ có các công trình thuỷ điện lớn khác trên hệ thống sông
Hồng đưa vào hoạt động, như thuỷ điện Tuyên Quang (tổng công suất lắp máy 342 MW),

thuỷ điện Sơn La (tổng công suất lắp máy 2400 MW), vv... Các công trình này giữ vai trò
rất quan trọng trong sản xuất điện năng và điều tiết lũ, hạn hán ở hạ lưu sông Hồng.
Trên cơ sở phân tích các số liệu thuỷ văn, địa hình lòng dẫn, các ảnh vệ tinh phân giải
cao đa thời gian và các tài liệu nghiên cứu khác có liên quan, chúng tôi đã phân tích, đánh
giá quy mô phát triển cửa sông Hồng - sông Thái Bình và đưa ra những nhận định về khả
năng biến động cửa sông, góp phần phục vụ quy hoạch khai thác, sử dụng hợp lý các
vùng đất thấp ven biển đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) .
II. NGUỒN TƯ LIỆU SỬ DỤNG VÀ CÁC VÙNG NGHIÊN CỨU CHÍNH
Trong bài nghiên cứu này đã sử dụng các nguồn tài liệu dưới đây:
- Số liệu quan trắc dòng chảy, dòng bùn cát trên hệ thống sông Hồng, sông Thái Bình;
- Số liệu đo địa hình các mặt cắt dọc và ngang lòng dẫn sông Hồng và các nhánh sông
chính ở châu thổ trong các năm 1992, 1997, 2000, đoạn sau đập Hoà Bình tới cửa sông;
- Các ảnh vệ tinh Spot, Landsat, Radarsat chụp trong các năm 1987, 1988, 1989, 1991,
1994, 1995, 1996, 1999, 2001, 2003;
- Tư liệu khảo sát thực địa tại các vùng cửa sông;
- Kết quả nghiên cứu của một số đề tài khoa học có liên quan.
Các vùng nghiên cứu chính được lựa chọn bao gồm 3 vùng cửa sông lớn nhất thuộc hệ
thống sông Hồng - sông Thái Bình (Hình 1):
1- Vùng cửa Văn Úc - cửa Thái Bình (thành phố Hải Phòng; tỉnh Thái Bình);
2- Vùng cửa Ba Lạt (các tỉnh Thái Bình và Nam Định);
3- Vùng cửa Lạch Giang - cửa Đáy (các tỉnh Nam Định và Ninh Bình).
III. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÙNG VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG
1. Địa hình vùng ven biển
Bề mặt ven biển ĐBSH tương đối bằng phẳng, hơi nghiêng về phía biển, độ dốc nhỏ,
dao động từ 0,04 đến 0,05 m/km. Đỉnh châu thổ sông Hồng được tính từ vùng Việt Trì;
đỉnh châu thổ sông Thái Bình được tính từ vùng Phả Lại. Độ cao trung bình vùng ven
biển ĐBSH dao động từ 0 đến 2 m. Địa hình nhân tạo tiêu biểu ở ĐBSH và vùng ven
biển là hệ thống đê ngăn lũ ven sông và đê biển có tổng chiều dài tới 2.700 km. Hệ thống
đê và các trục giao thông chính đã chia cắt ĐBSH ra những ô đất thấp khác nhau.
Hình 1. Vị trí các vùng nghiên cứu cửa sông ven biển ĐBSH

2. Chế độ khí hậu
Vùng ven biển ĐBSH chịu ảnh hưởng của hai hệ thống gió mùa đông bắc và gió mùa
tây nam có tính chất đối ngược nhau.
- Bức xạ, nhiệt. Tổng bức xạ dao động từ 110 đến 120 kcal/cm
2
/năm. Số giờ nắng dao
động từ 1630 đến 1815 giờ/năm. Nhiệt độ không khí trung bình: 22,2 - 23,6
o
C; tháng 7 có
nhiệt độ cao nhất (28,2 - 29,4
o
C) và tháng 1 thấp nhất (14,7÷16,8
o
C).
- Gió ven biển. Mùa đông thịnh hành các hướng gió B (22,4%), ĐB (17,3%) và Đ
(37,1%). Mùa hè thịnh hành các hướng gió N (25,2%) và ĐN (23,4%). Thời gian chuyển
mùa, gió đông là hướng gió chính. Khi xuất hiện các nhiễu động thời tiết đặc biệt như
dông, lốc, bão,… tốc độ gió có thể tới 40÷45 m/s.
- Mưa. Lượng mưa hàng năm dao động từ 1520 đến 1850 mm. Mùa mưa bắt đầu từ
cuối tháng IV và kết thúc vào tháng X, chiếm 82÷90% lượng mưa cả năm. Mưa lớn tập
trung vào hai tháng VII-VIII. Lượng mưa ngày lớn nhất đạt tới 350÷500 mm. Mưa lớn
thường xuyên gây ra lũ lụt và ngập úng ở ĐBSH.
3. Hệ thống sông ngòi
Sông Hồng thuộc cỡ trung bình trên thế giới và lớn thứ hai ở Việt Nam, có diện tích
lưu vực xấp xỉ 155000 km
2
, diện tích đồng bằng hạ lưu (gồm cả hạ lưu sông Thái Bình)
gần 16000 km
2
. Tổng lượng nước trung bình hàng năm là 136 tỷ m

3
, trong đó từ sông
Hồng là 126,3 tỷ m
3
và sông Thái Bình là 9,7 tỷ m
3
. Tổ hợp lũ ở ĐBSH diễn biến rất
phức tạp do sự lệch pha dòng chảy trên các nhánh sông chính và quá trình điều tiết cắt -
xả lũ trên hồ Hoà Bình. Lượng dòng bùn cát sông Hồng khi chưa có hồ Hoà Bình đạt tới
113,6 triệu tấn/năm. Sau khi có TĐHB, lượng dòng bùn cát chỉ còn khoảng 50-60%. Hệ
thống sông ngòi ở ĐBSH rất phát triển, có mật độ trung bình là 0,7÷1,0 km/km
2
. Nhiều
con sông đã thay đổi do hoạt động chỉnh trị trong 80 năm qua.
4. Các nhân tố tự nhiên và nhân tạo ảnh hưởng tới diễn biến cửa sông
a. Các yếu tố biển và sông ngòi
- Sóng biển: Có thể chia vùng ven biển ĐBSH ra 3 vùng, mỗi vùng có sóng tác động
khác nhau: ven biển Hải Phòng, ven biển Thái Bình, ven biển Nam Định và Ninh Bình.
Trong mùa đông (từ tháng XII đến tháng III năm sau), hướng sóng chính ngoài khơi là
ĐB (51÷70%). Vùng ven bờ thịnh hành các hướng sóng B, ĐB và Đ; trong đó sóng Đ ở
ven biển Hải Phòng (30÷37%), sóng Đ, ĐB ở ven biển Thái Bình và sóng Đ, ĐN ở ven
biển Nam Định - Ninh Bình. Trong mùa hè (từ tháng VI-IX), hướng sóng N thịnh hành
ngoài khơi (37÷60%) và vùng ven biển là các hướng sóng ĐN (24%), N (20%). Tính
chung trong mùa hè sóng có độ cao lớn hơn trong mùa đông, do chịu tác động mạnh của
bão và áp thấp nhiệt đới. Độ cao sóng ven bờ lớn nhất tới 4÷5 m và ở ngoài khơi là 9÷10
m.
- Dao động mực nước, thủy triều ở cửa sông: Dao động mực nước ở cửa sông là dao
động tổng hợp, gồm các thành phần tuần hoàn và phi tuần hoàn .
+ Thuỷ triều (dao động mực nước tuần hoàn). Ven biển ĐBSH có chế độ nhật triều
đều, chu kỳ trung bình 24 giờ 45 phút, thời gian nước dâng và rút gần bằng nhau (tương

ứng là 11 giờ 11 phút và 13 giờ 34 phút). Biên độ dao động tối đa là 3,0÷3,5 m, trung
bình là 1,7÷1,9 m và nhỏ nhất là 0,3÷0,5 m. Hàng tháng có hai kỳ nước lớn (kéo dài 11-
13 ngày) và hai kỳ nước nhỏ (dài 2-3 ngày).
+ Một số loại dao động mực nước phi tuần hoàn:
• Nước dâng do bão. Giai đoạn nước dâng chính trong bão kéo dài một vài giờ với trị
số mực nước dâng đột ngột khá cao, có thể đạt 150÷250 cm và lớn nhất tới 320 cm, gây
ra hiện tượng dồn ứ nước trong các cửa sông. Đặc biệt nguy hiểm khi xuất hiện tổ hợp
nước dâng + triều cường + sóng lớn có nguy cơ phá huỷ rất cao.
• Nước dâng do gió mùa. Hiện tượng nước dâng do gió mùa đông bắc đạt 30÷33 cm.
Nước dâng do gió mùa tây nam biến tính đạt 15÷25 cm.
• Nước biển dâng có tính toàn cầu. Là hậu quả của quá trình Trái đất đang nóng dần
và băng tan ở vùng cực. Hiện nay tốc độ nước biển dâng ở ven biển nước ta dao động
khoảng 2,15÷3,20 mm/năm. Do địa hình vùng ven biển ĐBSH rất thấp, nên các vùng đất
thấp không được tiếp tục bồi tụ có nguy cơ chìm ngập cao .
+ Xâm nhập mặn vào cửa sông. Nêm mặn xâm nhập vào các cửa sông Thái Bình sâu
hơn so với các cửa sông Hồng, có thể giải thích do dòng chảy mùa kiệt ở sông Thái Bình
rất thấp, nhưng thuỷ triều lại có biên độ lớn hơn so với sông Hồng.
+ Dòng chảy vùng cửa sông. Là dòng tổng hợp, bao gồm các thành phần chảy tuần
hoàn VT(t) và chảy phi tuần hoàn VK(t) - còn được gọi là dòng dư. Thành phần dòng
tuần hoàn bao gồm các loại dòng phát sinh do sóng thuỷ triều sinh ra, như dòng nhật
triều, dòng bán nhật triều… Thành phần dòng chảy phi tuần hoàn gồm các loại dòng do lũ
sông ngòi, sóng đổ vỡ ven bờ, gió thổi, v.v.
+ Dòng chảy tuần hoàn:
• Tại vùng ven biển cửa sông ĐBSH dòng nhật triều có vai trò chính; dòng bán nhật
triều có tăng lên đáng kể ở các kỳ nước kém nhưng không mạnh; dòng chảy chu kỳ 6 giờ
(1/4 ngày) có trị số tốc độ thấp.
• Trong cửa sông: tốc độ dòng triều khá lớn có thể đạt và vượt 1,3÷1,5 m/s, trong đó
trị số dòng nhật triều vượt trội hơn các dòng khác, kể cả dòng chảy do lũ trong sông
trong thời gian có lũ không lớn. Ngoài cửa sông, tốc độ dòng triều tuy khá cao nhưng ít
khi vượt quá 1,0 m/s.

+ Một số loại dòng chảy phi tuần hoàn:
• Dòng chảy sông ngòi. Dòng chảy sông ngòi ở ĐBSH có hai mùa với thời gian dài
gần như nhau nhưng lưu lượng rất chênh lệch. Mùa lũ dài gần 6 tháng (từ tháng VI đến
đầu tháng XI), chiếm 75÷80% lượng nước cả năm. Mùa kiệt dài hơn 6 tháng (từ cuối
tháng XI đến tháng V năm sau), chiếm dưới 25% lượng nước trong năm. Vào mùa kiệt
tốc độ dòng chảy nước sông dao động khoảng 0,2÷0,4 m/s. Trong mùa lũ, dòng chảy
sông ngòi lấn át dòng triều nên chỉ có một hướng chảy từ sông ra biển.
• Dòng trôi do gió (dòng Ekman). Có ảnh hưởng chủ yếu ở vùng nước nông ven bờ.
Kết quả phân tích các chuỗi số liệu đo đạc cho thấy tốc độ dòng trôi không lớn, trung
bình thay đổi từ 0,10÷0,20 m/s và tối đa không vượt quá 0,5m/s.
• Dòng chảy khi sóng đổ vỡ, vỗ bờ. Đóng vai trò chính trong quá trình tuyển chọn vật
liệu đáy và vận chuyển bồi tích ven bờ. Tốc độ dòng sóng được tính toán gián tiếp thông
qua các yếu tố sóng đặc trưng và tính theo một số phương pháp của Baskirov, Bijker,
Bruun,vv… Kết quả tính toán dòng sóng ven bờ cho thấy dòng chảy do sóng vỡ ở mỗi
vùng có đặc điểm riêng không giống nhau:
+ Vùng sóng đổ vỡ ở các cửa sông rất rộng, nằm giữa sườn bờ hiện đại và sườn bờ
ngầm. Tốc độ lớn nhất khi sóng đổ vỡ ở các sườn bờ dốc, có thể đạt và vượt 1,3÷1,5 m/s,
gây ra hiện tượng mài mòn và phá huỷ đới bờ biển.
+ Vào mùa đông, dòng chảy do sóng vỡ có hướng chính từ bắc xuống nam và vào mùa
hè thì ngược lại từ nam lên bắc. Hướng chảy tổng hợp trong năm theo hướng BĐB - NTN
(đưa sa bồi chuyển dịch về phía nam).
- Dòng bùn cát ở cửa sông
+ Bùn cát sông ngòi. Bùn cát có nguồn gốc sông ngòi là vật liệu chính bồi đắp châu
thổ sông Hồng. Trước khi có hồ Hòa Bình, hàng năm có trung bình 113,6.10
6
tấn bùn cát
được dòng sông Hồng tải qua mặt cắt Sơn Tây, trong đó 90÷92% vận chuyển trong mùa
lũ, cao nhất vào hai tháng VII-VIII (58÷60%). Sau khi có hồ Hoà Bình, lượng bùn cát
trên sông Hồng giảm xuống, chỉ còn 57,3.10
6

tấn/năm. Lượng bùn cát giảm còn có
nguyên nhân khác, vào những năm 1989-2005 là thời kỳ ít nước trên sông Hồng và dòng
bùn cát sông ngòi cũng giảm xuống.
+ Dòng bùn cát ở ven biển. Động lực vận chuyển bùn cát ven bờ do dòng sóng đổ vỡ
đóng vai trò chủ đạo. So sánh số liệu tính toán của một số tác giả khác khi ứng dụng các
phương pháp tính khác nhau (theo các phương pháp của Munx Peterson, Knap, CERC…)
trên đoạn bờ biển nằm giữa các cửa sông lớn, đều có một kết quả chung là chiều hướng
sự dịch chuyển dòng bùn cát ven bờ về phía nam.
b. Các yếu tố tự nhiên khác và hoạt động khai thác của con người
- Những hiện tượng thời tiết đặc biệt: Những dạng thời tiết đặc biệt có tác động mạnh
tới các cửa sông là dông, lốc, bão, áp thấp nhiệt đới, gió mùa… Ở ven biển ĐBSH hàng
năm có 100÷130 ngày có dông, khi xuất hiện dông kèm theo mưa lớn và gió mạnh trên
16m/s. Gió mùa đông bắc là hiện tương thời tiết gặp nhiều nhất ở ven biển ĐBSH; hơn
70% số đợt gió mùa này xuất hiện vào mùa đông. Bão và áp thấp nhiệt đới thường xuất
hiện trong các tháng mùa hè. Hoạt động của bão và áp thấp nhiệt đới ở ĐBSH có tần suất
rất cao (chiếm 28% số bão ở Việt Nam). Trong thời gian 118 năm (1884-2001) đã có 166
trận bão và áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào ĐBSH (trung bình 1,40 trận/năm); năm nhiều có
đến 3÷4 trận và nhiều năm không có trận nào. Trong hơn 10 năm gần đây, số bão đổ bộ
vào ven biển ĐBSH tương đối ít, trung bình 1,0 trận/năm. Hoạt động của bão, áp thấp
nhiệt đới đi kèm là lũ lớn ở ĐBSH có tác động rất lớn tới những biến động ở vùng của
sông.
- Điều kiện địa chất - địa mạo: ĐBSH nằm trên đới sụt lún thuộc trũng Sông Hồng, có
các đứt gẫy kiến tạo quan trọng chi phối là các đứt gẫy sông Hồng, sông Chảy, sông Lô
và các đứt gẫy nhỏ hơn như Vĩnh Ninh, Thái Bình. Quá trình sụt lún ở châu thổ được bù
đắp bởi lượng phù sa dồi dào. Tốc độ sụt lún trong Đệ tứ được xác định là 0,12 mm/năm
ở vùng đông bắc và 0,06 mm/năm ở rìa tây nam. Trong đới cấu trúc võng sụt lún, các
móng đá gốc thể hiện rất ít trên bề mặt đồng bằng (dạng đồi núi sót), hầu hết bị chôn vùi
dưới lớp phủ của các lớp trầm tích từ Neogen đến Đệ tứ. Lớp trầm tích Holocen rất đa
dạng về thành phần và nguồn gốc; trầm tích Holocen thượng (Q
2

3
) có tuổi trẻ nhất (cách
đây 3000 năm) phân bố rộng rãi ở ĐBSH, bao gồm cát, bột, bột sét, bùn sét. Sau Holocen
muộn là giai đoạn phát triển châu thổ hiện đại, chịu ảnh hưởng rất lớn bởi các hoạt động
của con người, trong đó có việc đắp đê ngăn lũ đã làm mất mối trao đổi phù sa giữa sông
và đồng bằng, làm cho bề mặt ĐBSH vốn chưa được bồi đầy lại có thêm nhiều ô trũng.
- Các hoạt động kinh tế và chỉnh trị sông ngòi: Đắp đê và khai hoang lấn biển là hoạt
động nhân tạo có ảnh hưởng nhiều nhất ở ĐBSH và vùng ven biển, xuất hiện từ triều đại
nhà Lý (thế kỷ XI). Đi đôi với khai hoang lấn biển là việc nạo vét sông ngòi, xây đập
chặn dòng chảy, xây dựng các vùng nuôi thủy sản. Việc nạo vét các luồng vận tải thuỷ ở
đồng bằng và qua các cửa sông đã góp phần phân phối lại dòng chảy và dòng phù sa giữa
hai hệ thống sông lớn ở châu thổ. Các hoạt động nhân tạo không chỉ diễn ra ở vùng đồng
bằng và ven biển, mà còn từ vùng núi, điển hình là xây dựng các hồ chứa đa năng như hồ
Thác Bà (3,60 tỷ m
3
), hồ Hoà Bình (9,45 tỷ m
3
); sắp tới là các hồ Sơn La (9,26 tỷ m
3
), hồ
Tuyên Quang (2,25 tỷ m
3
)... Các hồ chứa đóng vai trò phát điện, điều tiết nước lũ và hạn;
chúng làm thay đổi chế độ thuỷ văn đồng bằng và cán cân bùn cát sông ngòi. Ngoài việc
xây dựng các hồ chứa, nạn chặt phá rừng đầu nguồn là hiện tượng rất phổ biến trong