Nghiên Cứu Cơ Chế Thủy Động Lực Và Vận Chuyển Bùn Cát Khu Vực Bờ Biển Tỉnh Trà Vinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM

NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO

NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ THỦY ĐỘNG LỰC
VÀ VẬN CHUYỂN BÙN CÁT KHU VỰC BỜ BIỂN
TỈNH TRÀ VINH, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Tp. Hồ Chí Minh – Năm 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM

NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO

NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ THỦY ĐỘNG LỰC
VÀ VẬN CHUYỂN BÙN CÁT KHU VỰC BỜ BIỂN
TỈNH TRÀ VINH, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình thủy
Mã số chuyên ngành: 958 02 02

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. HOÀNG VĂN HUÂN
2. PGS.TS. LƯƠNG VĂN THANH

TP. HCM – Năm 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả
nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố
trong bất kỳ công trình khoa học nào.
Tp. HCM, ngày 17 tháng 7 năm 2019
Tác giả luận án

Nguyễn Thị Phương Thảo

i


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Kỹ Thuật Biển, Trường Đại Học Tài
nguyên và Môi trường Tp. HCM, Khoa Tài nguyên nước đã hỗ trợ, tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận án.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến sự hướng dẫn, giúp đỡ của thầy
PGS.TS. Hoàng Văn Huân và PGS.TS. Lương Văn Thanh. Các thầy đã tận tình
hướng dẫn, truyền đạt cho tôi những kiến thức quí báu cùng với những lời động
viên, khích lệ và những giúp đỡ cụ thể trong suốt quá trình nghiên cứu và thực

hiện luận án này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS. Nguyễn Hữu Nhân, ThS.
NCS. Phan Mạnh Hùng, ThS. Lê Thị Vân Linh, những người đã có những sự
giúp đỡ rất thiết thực đối với tôi trong quá trình định hướng cho luận án và làm
quen với bộ công cụ mô hình toán thực hiện trong luận án.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến GS.TSKH. Nguyễn Ân Niên, GS. Lê Mạnh
Hùng, GS. Lương Phương Hậu, GS. Tăng Đức Thắng, GS. Thiều Quang Tuấn,
PGS.TS. Huỳnh Thanh Sơn, PGS.TS. Nguyễn Nghĩa Hùng và các thầy ở cơ sở
đào tạo đã có những góp ý một cách rất chi tiết, cụ thể để tôi hoàn thiện dần luận
án này.
Con xin ghi nhớ công ơn của Bố Mẹ đã sinh thành, nuôi dưỡng và dạy dỗ
con trưởng thành như ngày hôm nay. Bố Mẹ luôn là chỗ dựa tinh thần vững chắc
cho con trước những vấn đề khó khăn trong cuộc sống.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến chồng tôi, Ngô Huy
Biên. Anh đã động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án đồng thời quan
tâm, chăm sóc, lo lắng công việc gia đình để tôi có đủ thời gian vừa hoàn thành
công việc cơ quan, vừa thực hiện công việc nghiên cứu cho luận án này.
Tôi đã nỗ lực hết sức để hoàn thành tốt luận án của mình nhưng chắc
chắn sẽ còn những điều sai sót, kính mong quý thầy cô và bạn đọc đóng góp ý
kiến để tôi có thể tiếp tục hoàn thiện luận án.
Nguyễn Thị Phương Thảo
ii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
0.1.

Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN ............................................................. 1

0.1.1.

Yêu cầu về phòng chống sạt lở ........................................................................ 1

0.1.2.

Yêu cầu về bảo vệ và phát triển rừng ngập mặn .............................................. 5

0.1.3.

Yêu cầu bảo vệ môi trường ven biển ............................................................... 6

0.1.4.

Yêu cầu về công trình chỉnh trị và bảo vệ ổn định bờ biển ............................. 6

0.2.

Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA LUẬN ÁN .............................................................. 7

0.3.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN ....................................................... 8

0.4.

CẤU TRÚC VÀ NỘI DUNG LUẬN ÁN .............................................................. 8

0.5.

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ....................................................... 8

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ XÓI MÒN BỜ
BIỂN VÀ CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ ....................................................................9
1.1. CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VỀ XÓI LỞ BỜ
BIỂN ................................................................................................................................. 9
1.1.1.

Nguyên nhân và cơ chế xói lở/bồi lắng của bờ biển bùn có rừng ngập mặn ... 9

1.1.2.

Các công trình bảo vệ bờ biển ....................................................................... 20

1.2. CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU XÓI LỞ Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU
LONG VIỆT NAM .......................................................................................................... 24
1.2.1.

Một số nghiên cứu của tác giả nước ngoài .................................................... 24

1.2.2.

Các công trình nghiên cứu kết hợp của tác giả nước ngoài và trong nước .... 24

1.2.3.

Các công trình nghiên cứu của tác giả trong nước ........................................ 28

1.3.

CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU XÓI LỞ BỜ BIỂN TRÀ VINH ................ 33

1.3.1.

Kết quả nghiên cứu của tác giả nước ngoài ................................................... 33

1.3.2.

Kết quả nghiên cứu trong nước...................................................................... 34

1.4.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN BỜ BIỂN ................................... 35

1.5.

NHẬN XÉT CHUNG ........................................................................................... 38

1.5.1.

Những thành tựu đã đạt được......................................................................... 38

1.5.2.

Những vấn đề tồn tại ...................................................................................... 39

1.6.

ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN ................................................ 41

1.6.1.

Vấn đề nghiên cứu ......................................................................................... 41

1.6.2.

Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 41

iii


1.7.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1...................................................................................... 42

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....43
2.1.

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN MÔ HÌNH TÍNH TOÁN .................................... 43

2.1.1.

Giới thiệu phương pháp mô hình toán ........................................................... 43

2.1.2.

Lựa chọn phần mềm....................................................................................... 43

2.2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ......................................... 45

2.2.1.

Mô phỏng dòng chảy vùng nước nông ......................................................... 45

2.2.2.

Tính toán sóng ............................................................................................... 47

2.2.3.

Mô phỏng quá trình vận chuyển bùn cát và biến hình lòng dẫn .................... 49

2.2.4.

Phương pháp xây dựng bản đồ ...................................................................... 52

2.3.

XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ................................................................ 53

2.4.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2...................................................................................... 66

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ CHẾ ĐỘ THỦY THẠCH
ĐỘNG LỰC PHỤC VỤ CHỈNH TRỊ BỜ BIỂN TRÀ VINH .............................68
3.1. NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ THỦY ĐỘNG LỰC VÀ VẬN CHUYỂN BÙN CÁT
VEN BỜ ........................................................................................................................... 68

3.1.1.

Yếu tố tác động từ sông Mê Công ................................................................. 68

3.1.2.

Yếu tố triều biển Đông................................................................................... 74

3.1.3.

Yếu tố dòng chảy ........................................................................................... 76

3.1.4.

Yếu tố sóng biển ............................................................................................ 88

3.1.5.

Chế độ vận chuyển bùn cát và trữ lượng ....................................................... 94

3.1.6.

Cơ chế thủy động lực và vận chuyển bùn cát .............................................. 105

3.1.7.

Sơ đồ thủy động lực và vận chuyển bùn cát vùng bờ biển Trà Vinh ........... 107

3.2.

NGHIÊN CỨU HÌNH THÁI BỜ BIỂN TRÀ VINH ......................................... 111

3.2.1.

Đặc trưng hình thái bờ biển Trà Vinh .......................................................... 111

3.2.2.

Kết quả mô phỏng chế độ bồi xói vùng bờ biển Trà Vinh cho các kịch bản114

3.2.3. Xây dựng quan hệ đường giữa chiều dày bồi lắng theo thời gian tại một số
khu vực đặc trưng bờ biển Trà Vinh .......................................................................... 118
3.3.

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ ..... 123

3.3.1.

Các quá trình xói lở...................................................................................... 123

3.3.2.

Đề xuất giải pháp chỉnh trị ........................................................................... 130

3.4. GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ BẢO VỆ BỜ BIỂN TRÀ VINH KHU VỰC HIỆP
THẠNH .......................................................................................................................... 134

iv

3.4.1.

Giới thiện khu vực bờ biển xã Hiệp Thạnh ................................................. 134

3.4.2.

Lựa chọn phương án bố trí tổng thể công trình ........................................... 135

3.4.3.

Phân tích hiệu quả của hệ thống công trình chỉnh trị................................... 138

3.4.4.

Nhận xét chung ............................................................................................ 143

3.5.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3.................................................................................... 144

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................146
4.1.

KẾT LUẬN ......................................................................................................... 146

4.2.

KIẾN NGHỊ ........................................................................................................ 148

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ...................................................... 150

PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ HIỆU CHỈNH – KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH ............................ 157
PHỤ LỤC 2: ĐỊA HÌNH KHU VỰC BỜ BIỂN TRÀ VINH ...................................... - 1 PHỤ LỤC 3: TÀI LIỆU CHỨNG MINH BÙN CÁT BỊ GIỮ LẠI Ở THƯỢNG
NGUỒN DO XÂY DỰNG ĐẬP THỦY ĐIỆN TRÊN SÔNG MÊ CÔNG ................. - 1 -

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
-

BBTV: Bờ biển Trà Vinh
BĐKH: Biến đổi khí hậu
BTCT: Bê tông cốt thép
CSDL: Cơ sở dữ liệu
DEM: Digital Elevation Model
ĐB: đông bắc
ĐH: Đại học
ĐHXD: Đại học xây dựng
ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long
GIS: Geographical Information System (Hệ thống thông tin địa lý)
GMĐB: Gió mùa đông bắc
GMTN: Gió mùa tây nam
KTTV: Khí tượng thủy văn
KTXH: Kinh tế xã hội
NBD: Nước biển dâng
NCKH: Nghiên cứu khoa học
NN&PTNT: Nông nghiệp và phát triển nông thôn
NCS: Nghiên cứu sinh
TN: Tây nam
TNMT: Tài nguyên môi trường

tp. HCM: Thành phố Hồ Chí Minh
TT.: Thị trấn
TVXD: Tư vấn xây dựng
VNC: Vùng nghiên cứu
XD: Xây dựng

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 0. 1: Hiện trạng xói bồi bờ biển tỉnh Trà Vinh mùa gió Đông Bắc ............................. 2
Bảng 0. 2: Hiện trạng xói bồi bờ biển tỉnh Trà Vinh mùa gió Tây Nam ............................... 3
Bảng 2. 1: Phân tích lựa chọn phần mềm ............................................................................ 44
Bảng 2. 2: Phân loại bùn cát mịn ......................................................................................... 49
Bảng 2. 3: Các thông số thiết lập trong mô hình Mike 21/3 FM ......................................... 60
Bảng 2. 4: Kịch bản nước biển dâng xét cho toàn khu vực biển Đông ............................... 64
Bảng 3. 1: Tọa độ của các mặt cắt cửa sông Mê Công ........................................................ 68
Bảng 3. 2: Lưu lượng dòng chảy lớn nhất tại các cửa sông Mê Công (năm 2011) ............. 69
Bảng 3. 3: Bảng so sánh lưu lượng dòng chảy lớn nhất tại cửa Định An và tổng Cung
Hầu – Cổ Chiên (năm 2011) ............................................................................... 71
Bảng 3. 4: Lưu lượng bùn cát lớn nhất tại các cửa sông Mê Công (năm 2011) .................. 72
Bảng 3. 5: Bảng so sánh lưu lượng bùn cát lớn nhất tại cửa Định An và tổng Cung Hầu
– Cổ Chiên (năm 2011) ....................................................................................... 73
Bảng 3. 6: Phân bố gió mùa hàng năm ở biển Đông ........................................................... 77
Bảng 3. 7: Tọa độ các điểm trích xuất giá trị vận tốc dòng chảy ........................................ 81
Bảng 3. 8: Tổng hợp các hoa sóng tại khu vực ven biển Trà Vinh...................................... 92
Bảng 3. 9: Tọa độ các mặt cắt trích xuất kết quả chuyển tải lưu lượng bùn cát .................. 95
Bảng 3. 10: Tổng lượng vận chuyển bùn cát qua mặt cắt MC1 trong 1 ngày ..................... 98
Bảng 3. 11: Kết quả tính toán thông lượng bùn cát dọc bờ qua các mặt cắt ....................... 99
Bảng 3. 12: Tọa độ các mặt cắt của ô tính cân bằng bùn cát khu vực hiệp Thạnh ............ 102

Bảng 3. 13: Phân tích trữ lượng bùn cát khu vực Hiệp Thạnh .......................................... 103
Bảng 3. 14: Phân tích trữ lượng bùn cát khu vực Trường Long Hòa – Đông Hải ............ 103
Bảng 3. 15: Tọa độ các mặt cắt của ô tính cân bằng bùn cát khu vực Trường Long Hòa –
Đông Hải ........................................................................................................... 104
Bảng 3. 16: Tọa độ các điểm trích xuất giá trị thay đổi bề dày lớp bồi tụ ......................... 118
Bảng 3. 17: Giá trị bề dày lớp bồi tụ tại các điểm Sx, Sb, So tương ứng với các kịch bản119
Bảng 3. 18: Mức độ thay đổi bề dày lớp bồi tụ so với kịch bản hiện trạng (%) ................ 121
Bảng 3. 19: Đặc điểm và nguyên nhân xói lở tại các khu vực trọng điểm ........................ 131
Bảng 3. 20: Các thông số thiết kế công trình gây bồi tạo bãi ............................................ 137
Bảng 3. 21: Các kịch bản bố trí công trình chỉnh trị .......................................................... 137

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 0. 1: Thực trạng xói bồi bờ biển Trà Vinh mùa gió Đông Bắc ..................................... 2
Hình 0. 2: Thực trạng xói bồi bờ biển Trà Vinh mùa gió Tây Nam ...................................... 3
Hình 0. 3: Diễn biến BBTV từ 1989 - 2012 qua phân tích ảnh viễn thám ........................... 5
Hình 0. 4: Kè Hiệp Thạnh (trái) và khu vực xói lở phía trước và sau kè (phải) .................... 6
Hình 1. 1: Sơ đồ dòng mặt của dòng ngoài bờ và hệ thống dòng ven bờ (chiều dài mũi
tên biểu thị thị trị số lưu tốc tương đối) .............................................................. 13
Hình 1. 2: Vận chuyển bùn cát dọc bờ ................................................................................ 16
Hình 1. 3: Sự thay đổi mặt cắt bờ biển do một sự kiện bão ................................................ 16
Hình 1. 4: Bùn (trái) và cát (phải) ....................................................................................... 17
Hình 1. 5: Quá trình vận chuyển bùn cát ............................................................................ 18
Hình 1. 6: Sơ đồ nguyên nhân của xói lở, bồi tụ bờ biển .................................................... 19
Hình 1. 7: Các dạng tích tụ bùn cát phát triển sau khi xây dựng đê chắn sóng .................. 21
Hình 1. 8: Quy trình tính toán khoảng cách giữa các mỏ hàn ............................................. 22
Hình 1. 9: Tuổi các giồng phân tích bằng phương pháp nhiệt huỳnh quang thạch anh từ
Vàm Láng (Tiền Giang) đến Duyên Hải (Trà Vinh) .......................................... 25

Hình 1. 10: Quá trình hình thành và phát triển của các tỉnh giữa sông Tiền và sông Hậu
từ 3500 năm trước hiện tại .................................................................................. 26
Hình 1. 11: Xu thế tích tụ trầm tích và vận chuyển trầm tích .............................................. 26
Hình 1. 12: Lưới tính vùng nghiên cứu của dự án JICA...................................................... 27
Hình 1. 13: Mặt cắt địa chất ven biển Trà Vinh .................................................................. 29
Hình 1. 14: Lưới tính của mô hình trong nghiên cứu của Vũ Duy Vĩnh ............................ 30
Hình 1. 15: Phân bố trầm tích lơ lửng (kg/m3) tầng mặt vùng ven bờ Châu thổ sông Mê
Công .................................................................................................................... 31
Hình 1. 16: Biến động địa hình (cm) khu vực cửa Trần Đề và Cung Hầu sau 1 tháng ...... 32
Hình 1. 17: Các quy luật diễn biến địa hình đáy phổ biến tại vùng bồi tụ ven biển Cà
Mau...................................................................................................................... 33
Hình 1. 18: Bản đồ vị trí vùng nghiên cứu (được khoanh tròn) .......................................... 42
Hình 2. 1: Các bước thực hiện trong nghiên cứu bài toán diễn biến bờ biển bằng mô
hình toán .............................................................................................................. 43
Hình 2. 2: Vị trí các điểm tính trên lưới so le trong hệ tọa độ x,y ...................................... 47
Hình 2. 3: Qui trình xây dựng sơ đồ thủy động lực bằng phương pháp GIS ....................... 53
Hình 2. 4: Phạm vi địa hình đo đạc trên cạn và dưới nước thu thập cho VNC ................... 54
Hình 2. 5: Vị trí các trạm đo năm 2011 và năm 2014.......................................................... 55
Hình 2. 6: Vị trí các điểm lấy mẫu bùn cát lơ lửng, bùn cát đáy năm 2011 ........................ 56
Hình 2. 7: Vị trí các điểm lấy mẫu bùn cát lơ lửng, bùn cát đáy năm 2014 ........................ 56

viii


Hình 2. 8: Lưới tính, địa hình đáy biển và ba đoạn biên mở của miền tính ....................... 58
Hình 2. 9: Mô phỏng các công trình bảo vệ bờ và kênh chính trên lưới tính ..................... 59
Hình 2. 10: Các module sử dụng trong mô hình Mike 21/3 FM ......................................... 60
Hình 2. 11: Quá trình bồi/xói đáy trong mô hình “đa lớp bồi tụ”........................................ 62
Hình 2. 12: Thay đổi nồng độ bùn cát lơ lửng trung bình tháng tại các trạm Cần Thơ và
Mỹ Thuận trước và sau khi đập Manwan đi vào vận hành năm 1993. Đường

nằm ngang biểu thị nồng độ bùn cát lơ lửng trung bình ..................................... 65
Hình 2. 13: Sơ đồ các bước thực hiện nội dung nghiên cứu ................................................ 67
Hình 3. 1: Vị trí trích xuất kết quả lưu lượng dòng chảy và lưu lượng bùn cát................... 69
Hình 3. 2: Lưu lượng dòng chảy lớn nhất tại các cửa sông Mê Công trong 12 tháng ......... 70
Hình 3. 3: Biểu đồ so sánh lưu lượng dòng chảy lớn nhất tại cửa Định An và tổng Cung
Hầu – Cổ Chiên. .................................................................................................. 71
Hình 3. 4: Lưu lượng bùn cát lớn nhất tại các cửa sông Mê Công trong năm 2011 ............ 72
Hình 3. 5: Biểu đồ so sánh lưu lượng bùn cát lớn nhất tại cửa Định An và tổng Cung
Hầu – Cổ Chiên ................................................................................................... 73
Hình 3. 6: Dao động mực nước tại điểm T6 ven biển Trà Vinh năm 2011 ......................... 74
Hình 3. 7: Dao động mực nước tại điểm T6 tháng 4/2011 .................................................. 74
Hình 3. 8: Dao động mực nước tại điểm T6 tháng 9/2011 .................................................. 75
Hình 3. 9: Kết quả tính toán dòng triều của 4 sóng chính tại điểm T6 tháng 4/2011 .......... 76
Hình 3. 10: Kết quả tính toán dòng triều của 4 sóng chính tại điểm T6 tháng 9/2011 ........ 76
Hình 3. 11: Trường dòng chảy và cao độ mặt nước vào GMĐB khi triều dâng ................. 78
Hình 3. 12: Trường dòng chảy và cao độ mặt nước vào GMĐB khi triều rút ..................... 78
Hình 3. 13: Trường dòng chảy và cao độ mặt nước vào GMTN khi triều dâng .................. 79
Hình 3. 14: Trường dòng chảy và cao độ mặt nước vào GMTN khi triều rút ..................... 79
Hình 3. 15: Vị trí các điểm trích xuất kết quả vận tốc dòng chảy vùng nghiên cứu............ 80
Hình 3. 16: Biểu đồ so sánh giá trị dòng chảy lớn nhất tại các vị trí ................................... 81
Hình 3. 17: Trường dòng chảy vào cuối mùa gió tây nam khi triều bắt đầu dâng .............. 83
Hình 3. 18: Trường dòng chảy vào đầu mùa gió tây nam khi triều bắt đầu dâng................ 83
Hình 3. 19: Trường dòng chảy biển Đông vào đầu mùa gió tây nam khi triều dâng .......... 84
Hình 3. 20: Trường dòng chảy biển Đông vào cuối mùa gió tây nam khi triều dâng ......... 84
Hình 3. 21: Sự tương tác, tổ hợp giữa các loại dòng chảy tại điểm T6 ............................... 85
Hình 3. 22: Vận tốc dòng ven (dòng dư) tại các vị trí ......................................................... 86
Hình 3. 23: Dòng dư gió mùa đông bắc ............................................................................... 87
Hình 3. 24: Trường vận tốc tức thời do dòng triều đơn thuần trong pha triều lên .............. 88
Hình 3. 25: Trường sóng và chiều cao sóng vào thời điểm gió mùa đông bắc.................... 89
Hình 3. 26: Chiều cao sóng vào thời điểm gió mùa tây nam ............................................... 89

ix


Hình 3. 27: Biểu đồ so sánh giá trị chiều cao sóng trung bình tại các vị trí ........................ 90
Hình 3. 28: Cao độ địa hình khu vực ven biển TV và vị trí trích xuất hoa sóng ................. 92
Hình 3. 29: Vị trí các mặt cắt và hướng vận chuyển bùn cát tương ứng với giá trị trích
xuất từ mô hình.................................................................................................... 95
Hình 3. 30: Lưu lượng bùn cát lơ lửng tại mặt cắt MC 1 .................................................... 95
Hình 3. 31: Lưu lượng bùn cát lơ lửng tại mặt cắt MC 3 .................................................... 96
Hình 3. 32: Lưu lượng bùn cát lơ lửng tại mặt cắt MC 2 .................................................... 97
Hình 3. 33: Hướng vận chuyển bùn cát dọc bờ trong mùa gió đông bắc ............................ 99
Hình 3. 34: Hướng vận chuyển bùn cát dọc bờ trong mùa gió tây nam ............................ 100
Hình 3. 35: Thông lượng bùn cát dọc bờ hàng năm qua các mặt cắt ................................ 100
Hình 3. 36: Phạm vi các ô tính cân bằng bùn cát khu vực Hiệp Thạnh ............................. 102
Hình 3. 37: Phạm vi các ô tính cân bằng bùn cát khu vực Trường Long Hòa – Đông Hải104
Hình 3. 38: Phân bố hạt trầm tích D50 thiết lập trong phần mềm Arcgis ......................... 107
Hình 3. 39: Trường dòng chảy khi triều dâng và rút thiết lập trong Arcgis ...................... 108
Hình 3. 40: Sơ đồ thủy động lực và vận chuyển bùn cát vùng ven biển Trà Vinh trong
MGĐB ............................................................................................................... 109
Hình 3. 41: Sơ đồ thủy động lực và vận chuyển bùn cát vùng ven biển Trà Vinh trong
MGTN ............................................................................................................... 110
Hình 3. 42: Mặt cắt ngang đới bờ biển ............................................................................. 111
Hình 3. 43: Sơ họa mặt cắt ngang đới bờ biển Trà Vinh ................................................... 112
Hình 3. 44: Bản đồ đồng bằng sông Cửu Long ................................................................. 113
Hình 3. 45: Diễn biến bồi xói bờ biển Trà Vinh sau 1 năm – kịch bản hiện trạng và vị trí
các điểm trích xuất kết quả ................................................................................ 116
Hình 3. 46: Diễn biến bồi xói bờ biển Trà Vinh sau 1 năm – Các kịch bản ...................... 117
Hình 3. 47: Sự thay đổi bề dày lớp bồi tụ điểm Sx với kịch bản hiện trạng, NBD 13 – 23
cm ...................................................................................................................... 118

Hình 3. 48: Sự thay đổi bề dày lớp bồi tụ điểm Sx với kịch bản hiện trạng, bùn cát giảm
20 – 30%............................................................................................................ 118
Hình 3. 49: Sự thay đổi bề dày lớp bồi tụ điểm Sb với kịch bản hiện trạng, NBD 13 – 23
cm ...................................................................................................................... 120
Hình 3. 50: Sự thay đổi bề dày lớp bồi tụ điểm Sb với kịch bản hiện trạng, bùn cát giảm
20 – 30%............................................................................................................ 120
Hình 3. 51: Sự thay đổi bề dày lớp bồi tụ điểm So với kịch bản hiện trạng, NBD 13 – 23
cm ...................................................................................................................... 120
Hình 3. 52: Sự thay đổi bề dày lớp bồi tụ điểm So với kịch bản hiện trạng, bùn cát giảm
20 – 30%............................................................................................................ 121
Hình 3. 53: Hoa sóng vào mùa gió đông bắc tại các vị trí trích xuất................................. 126

x


Hình 3. 54: Vị trí các khu vực sạt lở trọng điểm và định hướng bố trí công trình chỉnh trị132
Hình 3. 55: Ví dụ về dạng công trình hàng rào cừ tràm ở Cà Mau ................................... 133
Hình 3. 56: Hình ảnh rừng ngập mặn (trái) và rừng phòng hộ phi lao (phải) tại khu vực
ven biển Trà Vinh .............................................................................................. 134
Hình 3. 57: Vị trí bờ biển xã Hiệp Thạnh .......................................................................... 134
Hình 3. 58: Vị trí các đoạn bờ biển xã Hiệp Thạnh ........................................................... 135
Hình 3. 59: Sơ đồ minh họa cho các thông số tính toán .................................................... 136
Hình 3. 60: Sơ đồ bố trí công trình chỉnh trị bờ biển xã Hiệp Thạnh, tỉnh Trà Vinh ....... 138
Hình 3. 61: Trường dòng chảy khu vực xã Hiệp Thạnh khi triều dâng ............................. 138
Hình 3. 62: Trường dòng chảy và mực nước khu vực xã Hiệp Thạnh khi triều rút ......... 139
Hình 3. 63: Vị trí điểm trích xuất dòng chảy (cách đê 50m) ............................................. 139
Hình 3. 64: Hoa dòng chảy tại điểm P ứng với các kịch bản HT, KB1, KB2, KB3 thời
kỳ gió mùa Đông Bắc (1/1/2011÷ 27/1/2011) .................................................. 139
Hình 3. 65: Trường sóng mùa gió đông bắc khu vực bờ biển xã Hiệp Thạnh ................. 140
Hình 3. 66: Vị trí các mặt cắt để xem xét sự thay đổi sóng trong khu vực được kè mỏ

hàn chữ T bảo vệ ............................................................................................... 140
Hình 3. 67: Chiều cao sóng tại mặt cắt 3 (trái) và mặt cắt 4 (phải) thời điểm 19:00 ngày
18/1/2011 (mùa Đông Bắc) ............................................................................... 141
Hình 3. 68: So sánh lưu lượng bùn cát lơ lửng tại mặt cắt MC1 giữa 2 phương án .......... 141
Hình 3. 67: So sánh lưu lượng bùn cát lơ lửng tại mặt cắt MC2 giữa 2 phương án .......... 142
Hình 3. 70: Mức độ bồi tụ tại mặt cắt 3 (trái) và mặt cắt 4 (phải) sau 1 tháng .................. 142
Hình 3. 71: Diễn biến bồi xói khu vực bờ biển xã Hiệp Thạnh phương án có công trình
sau 1 tháng tính toán (1-23/1/2011, mùa gió đông bắc) .................................... 143

xi


MỞ ĐẦU
0.1. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN
Trong những năm gần đây, tình trạng bờ biển và hệ thống đê bị sạt lở
nghiêm trọng, xảy ra trên phạm vi rộng lớn đối với hầu như tất cả các tỉnh ven
biển ĐBSCL, ảnh hưởng đáng kể tới sự phát triển kinh tế của các ngành liên
quan đến khai thác tổng hợp dải ven biển. Đặc điểm diễn biến của các dải ven
biển có xu thế rất khác nhau tùy thuộc vào địa chất ven biển, các yếu tố từ đại
dương, yếu tố tác động từ sông, tác động của con người,… Việc nghiên cứu sâu
các vấn đề về cơ chế động lực – vận chuyển bùn cát khu vực ven biển tỉnh Trà
Vinh, phục vụ công tác chỉnh trị và bảo vệ bờ biển nhằm đáp ứng các yêu cầu
thực tiễn sau:
0.1.1. Yêu cầu về phòng chống sạt lở
Bờ biển tỉnh Trà Vinh nằm ở vị trí rất đặc biệt, kẹp giữa 2 cửa sông (cửa
Cung Hầu-Cổ Chiên và cửa Định An) có diễn biến đường bờ khá phức tạp, xen
lẫn bồi, xói. Nhiều khu vực bị xói lở với tốc độ nhanh trong những thập niên gần
đây gây mất đất và rừng phòng hộ ven biển.
Tài liệu hiện trạng bờ biển tỉnh Trà Vinh theo kết quả điều tra, khảo sát
thực hiện trong những năm từ 2010 đến 2012 [1], năm 2014 [3] và theo thu thập

thực địa phục vụ luận án cho thấy rằng, trên toàn dải bờ biển sự bồi tụ, ổn định
và xói lở diễn ra so le nhau tại nhiều vị trí. Các khu vực chiếm ưu thế về bồi tụ là
khu vực cửa sông, cửa rạch như khu vực cửa Cung Hầu – vị trí sông Bến Chùa,
vị trí cửa Vàm Láng Nước, cửa Định An và Hố Tàu. Các khu vực xẩy ra hiện
tượng xói lở mạnh như khu vực ấp Bào xã Hiệp Thạnh, khu vực Ba Động xã
Trường Long Hòa và khu vực xã Dân Thành (Hình 0.1).
Tổng thể hiện trạng xói bồi bờ biển tỉnh Trà Vinh trong mùa gió Đông
Bắc, Tây Nam được thể hiện trên Hình 0.1 - 0.2 và thống kê chi tiết trong bảng
0.1 - 0.2.

1


Hình 0. 1: Thực trạng xói bồi bờ biển Trà Vinh mùa gió Đông Bắc
Bảng 0. 1: Hiện trạng xói bồi bờ biển tỉnh Trà Vinh mùa gió Đông Bắc
Địa phận xã
Hiệp Thạnh (8,5
km)

Đoạn bờ lở

Vị trí

A -F

km
3
3
3

Trường Long Hòa
(13,5 km)

Mức độ
Nhẹ
Nặng

Bờ ổn
định
km

Đoạn bờ bồi
km

Mức độ

2,5

Trung bình

4

Trung bình

Trung bình
4

G-M

2,5

Nặng
Dân Thành (5 km)
N-Q
5
Trung bình
2,5
Nhẹ
7
Trung bình
Đông Hải (19 km)
R-X
1,5 Trung bình
2,5
5,5 Trung bình
23 km còn lại (9km thuộc xã Mỹ Long và Mỹ Long Nam, 14 km thuộc xã Long
Vĩnh): Bờ biển ở trạng thái ổn định

2


Hình 0. 2: Thực trạng xói bồi bờ biển Trà Vinh mùa gió Tây Nam
Bảng 0. 2: Hiện trạng xói bồi bờ biển tỉnh Trà Vinh mùa gió Tây Nam
Địa phận xã
Mỹ Long và Mỹ Long
Nam (9km)
Hiệp Thạnh (8,5 km)

Vị
trí

Đoạn bờ lở
km

Mức độ

Bờ ổn
định
km

A-B
C-H

Đoạn bờ bồi
km

Mức độ

2,5

Trung bình

3

Trung bình

2

Trung bình

18

Trung bình

9
Nặng

3

7

Trường Long Hòa
(13,5 km)

I-M

Dân Thành (5 km)

N-P

Đông Hải (19 km)

Q-R

Long Vĩnh (14km)

S-T

4,5
5
1

Nặng
Trung bình
Nhẹ
Nhẹ

1

13

Các mức độ sạt lở - bồi tụ được chia như sau:
Mức độ sạt lở: Nặng: sạt lở từ 10 – 20 m/năm; Trung bình: sạt lở từ 5 –
10 m/năm; Nhẹ: sạt lở từ 1 – 5 m/năm;
Mức độ bồi tụ: Mạnh: bồi tụ từ 20 – 50 m/năm; Trung bình: bồi tụ từ 5 –
3


20 m/năm; Nhẹ: bồi tụ từ 1 – 5 m/năm;
Những đoạn bờ biển có xu thế ổn định hoặc bồi tụ như sau:
- Đoạn bờ biển gồm thị trấn Mỹ Long và xã Mỹ Long Nam;
- Đoạn bờ biển thuộc xã Hiệp Thạnh - Duyên Hải từ vàm Thâu Râu chạy
dài đến Vàm Láng Nước;
- Đoạn từ ấp Nhà Mát xã Trường Long Hòa kéo dài trên phạm vi khoảng
8km đến giáp khu du lịch biển Ba Động là đoạn có xu thế bồi tụ và ổn định;
- Đoạn bờ biển thuộc xã Đông Hải - Duyên Hải, trong hàng chục năm trở
lại đây, hiện tượng bồi tụ diễn ra phổ biến và có hệ thống. Hiện nay, dọc bờ biển
kéo dài khoảng 19km có bãi biển trải rộng, rừng cây phòng hộ mới trồng đang
phát triển tốt;
- Xã Long Vĩnh được dãy rừng bần tự nhiên bảo vệ, bờ biển ổn định.
Những đoạn bờ biển đang bị sạt lở trong cả hai mùa gió đông bắc và tây

nam như sau:
- Đoạn bờ biển thuộc ấp Chợ xã Hiệp Thạnh có chiều dài khoảng 2,5km
hiện nay mức độ xói lở ngày càng tăng đặc biệt nghiêm trọng khi triều dâng cao;
- Đoạn bờ biển thuộc ấp Bầu, xã Hiệp Thạnh kéo dài trên phạm vi 3km
đang xảy ra hiện tượng sạt lở rất mạnh, tốc độ sạt lở ngày càng tăng trong vài
năm gần đây;
- Đoạn bờ biển 1,2km thuộc ấp Nhà Mát xã Trường Long Hoà có hiện
tượng sạt lở trung bình.
- Đoạn bờ biển thuộc ấp Cồn Trứng xã Trường Long Hoà - Duyên Hải kéo
dài từ khu du lịch biển Ba Động đến giáp phạm vi xã Dân Thành với chiều dài
5km, hiện tượng sạt lở đang xảy ra mạnh, mặc dù mức độ xói lở càng gần với địa
phận xã Dân Thành càng giảm;
- Xã Dân Thành - Duyên Hải có chiều dài 5km, tại đoạn ấp Láng Cháo kéo
dài xuống ấp Mù U dài khoảng 2,5km thường bị sạt lở hàng năm từ 10-15m,

4


đoạn bờ biển tiếp theo của xã Dân Thành hiện nay có dãy rừng phi lao, rừng
mắm đã bảo vệ bờ biển không còn bị sạt lở.
Nhận xét chung: Đối với những đoạn bờ biển có diễn biến xói lở trong cả
hai mùa gió đông bắc và tây nam, tình trạng này đã diễn ra hàng chục năm và trở
nên đặc biệt nghiêm trọng trong thời gian gần đây. Xét về mặt quy luật tự nhiên,
việc bờ biển “tiến” hoặc ‘lùi” chỉ là một giai đoạn trong quá trình biến đổi đường
bờ dưới tác động của sóng và dòng chảy. Tuy nhiên, đối với vấn đề kinh tế - xã
hội của một địa phương (tỉnh Trà Vinh) đây là một vấn đề quan trọng. Cùng với
đà phát triển về dân số và kinh tế, các vùng đất ven biển đã được sử dụng để làm
đất canh tác, xây dựng các khu du lịch, xây dựng nhà máy nhiệt điện,... Tình
trạng sạt lở bờ biển nghiêm trọng trong thời gian qua đã làm mất đi hàng trăm
héc ta đất canh tác ven biển, ảnh hưởng đến đời sống và sinh kế người dân, đồng

thời thu hẹp quỹ đất của tỉnh và phạm vi lãnh thổ của đất nước.
0.1.2. Yêu cầu về bảo vệ và phát triển rừng ngập mặn

Hình 0. 3: Diễn biến BBTV từ 1989 - 2012 qua phân tích ảnh viễn thám [1]
Rừng ngập mặn/ phòng hộ là tấm lá chắn bảo vệ vùng ven biển, có tác
dụng giảm sóng, hạn chế xói lở bờ biển, lắng đọng lượng bùn cát từ nơi khác do
sóng và dòng chảy mang tới. Kết quả nghiên cứu diễn biến bờ biển Trà Vinh
trong những năm gần đây cho thấy diện tích đất ven biển, bao gồm chủ yếu là
rừng ngập mặn và phòng hộ giảm đáng kể, đặc biệt tại một số khu vực trọng

5


điểm như xã Hiệp Thạnh, Trường Long Hòa, Dân Thành [1] (xem hình 0.3).
Chính vì vậy việc khôi phục và phát triển rừng ngập mặn cho dải ven biển đặc
biệt là những khu vực đang xói lở là rất cần thiết.
0.1.3. Yêu cầu bảo vệ môi trường ven biển
Rừng ngập mặn mang lại các giá trị về sinh thái - môi trường và dịch vụ
to lớn cho đời sống: là vườn ươm và phát triển của nhiều loài thủy hải sản; là nơi
cư trú và làm tổ của nhiều loài chim, động vật ở nước, thú quý hiếm; cung cấp
dược liệu, chất đốt, nguyên liệu cho công nghiệp; là lá phổi xanh hấp thụ khí
các-bon-nic điều tiết nhiệt độ và khí hậu... Một số khu bãi biển có lợi thế để phát
triển du lịch, dịch vụ đang bị sóng và dòng chảy gây xói lở nghiêm trọng có
nguy cơ làm thiệt hại không chỉ cơ sở hạ tầng mà còn ảnh hưởng đến chủ trương
phát triển kinh tế của tỉnh Trà Vinh tại các khu vực này (xem hình 0.1. về tình
trạng xói lở tại khu du lịch bãi biển Ba Động).
0.1.4. Yêu cầu về công trình chỉnh trị và bảo vệ ổn định bờ biển

Hình 0. 4: Kè Hiệp Thạnh (trái) và khu vực xói lở phía trước và sau kè (phải)
Một số khu vực xói lở trọng điểm của tỉnh Trà Vinh đã được xây dựng

kè bê tông bảo vệ bờ trực tiếp. Tuy nhiên, sau khi kè đã xây dựng diễn biến xói
lở với mức độ nghiêm trọng tiếp tục xảy ra ở các khu vực lân cận (xem hình
0.4).
Từ những kết quả thực tế nói trên cho thấy rằng, việc nghiên cứu sâu các
vấn đề về cơ chế động lực – vận chuyển bùn cát khu vực ven biển tỉnh Trà Vinh,
phục vụ công tác chỉnh trị và bảo vệ bờ biển là rất cần thiết.

6


0.2. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA LUẬN ÁN
Nghiên cứu về bờ biển cần chú trọng đến 3 đặc trưng cơ bản của môi
trường đới bờ biển là: (i) Thủy động lực (chủ yếu là sóng, triều và dòng chảy);
(ii) Vận chuyển bùn cát (phù sa lơ lửng và trầm tích đáy); (iii) Hình thái (diễn
biễn bồi và xói của bờ biển). Những đặc trưng nói trên là các vấn đề mấu chốt và
khó khăn nhất trong nghiên cứu để chỉnh trị và xây dựng công trình bảo vệ bờ
biển.
Bờ biển Trà Vinh có vị trí nằm kẹp giữa hai cửa sông lớn của sông Mê
Công (Cung Hầu – Cổ Chiên và Định An – Trần Đề). Những yếu tố tác động lên
cơ chế hoạt động của 3 đặc trưng cơ bản trong môi trường đới bờ biển Trà Vinh
là: dòng chảy-chuyển tải bùn cát từ sông Mê Công, dòng chảy biển, sóng, gió,
thủy triều, địa chất vùng bờ, khí hậu vùng nhiệt đới gió mùa, tác động của con
người, biến đổi khí hậu,… Đây là những vấn đề thiên văn, địa lý hấp dẫn nhưng
lại rất phức tạp trong mô phỏng bằng các phương trình toán học và cơ học (mô
hình vật lý). Cùng với bề dày phát triển của khoa học nghiên cứu về động lực
sông biển, việc khám phá các quy luật cơ bản của các yếu tố kể trên đã hoàn
thiện về cơ bản, kèm theo đó là sự phát triển mạnh mẽ của các phương pháp
nghiên cứu. Trong đó phương pháp mô hình toán được xem là nổi trội nhờ vào
khả năng tính toán của máy tính, đặc biệt khi thực hiện nghiên cứu đối với vùng
rộng lớn như toàn dải bờ biển Trà Vinh và giải quyết các bài toán giả định.

Luận án sẽ sử dụng phương pháp mô hình toán nghiên cứu sự ảnh hưởng
của các yếu tố đến toàn bộ quá trình động lực – vận chuyển bùn cát và những
biến đổi về mặt hình thái, để từ đó xây dựng được cơ sở khoa học nhằm chỉnh trị
và ổn định bờ biển Trà Vinh.
Trên cơ sở mô hình đã thiết lập, luận án xây dựng các kịch bản, nghiên
cứu mức độ ảnh hưởng của sự suy giảm lượng phù sa sông Mê Công và sự gia
tăng mực nước biển (BĐKH) đến xu thế biến đổi cao trình địa hình đáy một số
khu vực đặc biệt ven biển Trà Vinh.

7


0.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
Mô phỏng diễn biến về thủy hải văn, thủy lực nhằm làm sáng tỏ các yếu tố

-

động lực ảnh hưởng đến sự biến động đường bờ và xu thế phát triển bờ
biển tỉnh Trà Vinh.
Xác lập các cơ sở khoa học để định hướng các giải pháp chỉnh trị nhằm ổn

-

định vùng bờ biển tỉnh Trà Vinh.
0.4. CẤU TRÚC VÀ NỘI DUNG LUẬN ÁN
Cấu trúc luận án gồm các phần cơ bản sau:
-

Mở đầu

-

Chương I: Tổng quan tình hình nghiên cứu về xói mòn bờ biển và các
giải pháp bảo vệ.

-

Chương II: Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu.

-

Chương III: Kết quả nghiên cứu về chế độ thủy thạch động lực phục vụ
chỉnh trị bờ biển Trà Vinh.

-

Kết luận và kiến nghị.

0.5. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
1. Luận án đã đánh giá một cách tổng hợp, có hệ thống các yếu tố động
lực chính tác động gây thay đổi hình thái khu vực bờ biển Trà Vinh.
2. Luận án đã xác lập được xu thế biến động địa hình đáy theo thời gian
dưới tác động gia tăng mực nước biển và suy giảm bùn cát từ sông ra. Đề xuất
được giải pháp chỉnh trị hợp lý.

8


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
VỀ XÓI MÒN BỜ BIỂN VÀ CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ

1.1. CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VỀ XÓI LỞ
BỜ BIỂN
Vùng ven biển (gần cửa sông) là nơi tương tác giữa các yếu tố đến từ
sông, từ biển, từ con người, từ vĩ mô đến vi mô, từ nội sinh đến ngoại sinh, từ
thường xuyên đến đột xuất. Mỗi khi có sự thay đổi một hoặc các thành phần
trong hệ thống thì sẽ kéo theo nhiều sự thay đổi của các thành phần khác nhằm
thiết lập một sự cân bằng mới. Trong những năm gần đây, dưới sự tác động của
các yếu tố như nước biển dâng cao, các hoạt động kinh tế xã hội của con người ở
vùng ven biển được đẩy mạnh,… đã làm cho quá trình bồi tụ – xói lở diễn biến
phức tạp về cả quy mô lẫn cường độ. Do đó, các hoạt động khoa học- công nghệ
trong lĩnh vực nghiên cứu về bờ biển luôn phải đối mặt với những vấn đề khó
khăn, phức tạp mà mặc dầu nó đã thật sự phát triển vào đầu thế kỷ XXI, ở trình
độ hiện nay vẫn còn nhiều tồn tại chưa thể giải quyết được thỏa đáng.
1.1.1. Nguyên nhân và cơ chế xói lở/bồi lắng của bờ biển bùn có rừng ngập
mặn
a) Các yếu tố động lực tác động lên vùng bờ biển
Diễn biến của các dải bờ biển phụ thuộc nhiều vào các yếu tố thủy động
lực tác động trực tiếp lên nó. Có rất nhiều các yếu tố tác động như sóng, thủy
triều, gió, dòng ven bờ, dòng chảy từ sông,… làm biến đổi hình thái bờ biển theo
thời gian, sự biến đổi hình thái này đôi khi làm cản trở các hoạt động phát triển
kinh tế - xã hội của con người. Vì vậy, từ thời cổ đại con người đã có những giải
pháp nhằm chỉnh trị các tác động này. Dấu tích của các công trình cảng và đê
chắn sóng xây dựng tại cửa sông Nile vào khoảng 2500 năm trước Công nguyên
[16] cho thấy rằng từ rất sớm con người đã quan tâm nghiên cứu các yếu tố thủy
thạch động lực vùng ven bờ.

9


Tuy nhiên, phải đến đầu thế kỷ XX các kết quả nghiên cứu về lĩnh vực

cửa sông ven biển mới bắt đầu thăng hoa. Những nghiên cứu ban đầu đã xây
dựng nên các cơ sở lý thuyết cơ bản, phương pháp luận khoa học từ đó định
danh được các yếu tố tác động gây nên diễn biến bờ biển, cửa sông và khái quát
hóa được quá trình diễn biến của chúng bằng các phương trình toán học.
- Nghiên cứu tác động của sóng đến diễn biến bờ biển. Sóng được tạo nên
bởi gió và sự thay đổi trong áp suất khí quyển. Đối với hình thái ven biển và
thiết kế bảo vệ bờ biển sóng ngắn là một trong những thông số quan trọng nhất.
Sóng ngắn có chu kỳ ít hơn khoảng 20 giây [18]. Sóng ngắn có thể chia thành
sóng gió (gần bờ) và sóng lừng [55]:
+ Sóng gió (wind waves): Đây là những sóng tạo ra và chịu ảnh hưởng
của trường gió địa phương. Sóng gió bình thường tương đối dốc (cao và ngắn)
và không đều. Sóng gió tạo ra sự vận chuyển bùn cát từ bờ ra ngoài khơi.
+ Sóng lừng (swell waves): Đây là sóng tự do, được hình thành sau khi
gió ngừng thổi hoặc sóng gió truyền đi đến thủy vực khác không có gió. Sóng
lừng có xu hướng hình thành mặt cắt ven biển.
- Nghiên cứu tác động của thủy triều đến diễn biến bờ biển: Triều thiên
văn là hiện tượng dao động lên xuống theo chu kỳ của nước trên trái đất do
chịu ảnh hưởng của lực hấp dẫn từ các thiên thể (chủ yếu là của mặt trăng và
thứ đến là của mặt trời) [18] [55]. Biến đổi mực nước gây ra bởi thủy triều
thiên văn tạo ra các dòng thủy triều. Dòng thủy triều quan trọng nhất liên quan
đến hình thái ven biển là dòng chảy được tạo ra trong các cửa triều, nơi mà
dòng chảy bị ép vào một khu vực hẹp. Vận tốc dòng thủy triều mạnh có thể đạt
từ 1 – 3 m/s [64] [73].
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nước biển dâng đến diễn biến bờ biển. Có 2
dạng nước biển dâng cơ bản:
+ Nước biển dâng dài hạn do biến đổi khí hậu: Ủy ban liên chính phủ về
biến đổi khí hậu đã đưa ra kết luận rằng trong suốt 100 năm qua, mực nước

10

biển trung bình đã tăng từ 10 đến 25 cm, thay đổi theo từng vùng khác nhau.
Mực nước biển dâng sẽ làm tăng nguy cơ ngập lụt của các vùng trũng thấp, làm
thay đổi chế độ vận chuyển bùn cát vùng cửa sông ven biển [18]. Tất cả các
yếu tố này sẽ dẫn đến những biến đổi cực đoan của bờ biển. Ngoài ra, sự lún
của mặt đất ở vùng ven biển cũng có thể coi như là một hình thức nước biển
dâng lên tương đối và sẽ gây ra xói mòn ở phần trên của mặt cắt bờ biển. Lún
có thể là một hiện tượng tự nhiên nhưng cũng có thể do các tác động của con
người (như bơm hút nước ngầm, dầu khí,...) [55].
+ Nước biển dâng tức thời do sự kiện bão: Năm 1962 Bruun đặt ra giả
thiết mực nước biển dâng là một nguyên nhân gây ra sự xói mòn bờ biển [28],
và năm 1988 ông phát triển định luật Bruun, đưa ra công thức tính toán độ xói
mòn bờ biển dựa trên độ dâng mặt nước và độ dốc bờ biển [29]. Lý thuyết này
của ông được nhiều nhà khoa học ủng hộ và sử dụng nó như một công cụ quản
lý ven biển cho nhiều cộng đồng và quốc gia (ví dụ Leatherman, 1991, 2001;
Leatherman et al, 1994, 2000. Nicholls và Leatherman, 1994; Nicholls et al.,
1994) [51]. Tuy nhiên, năm 2004 J. Andrew đã chứng minh định luật Bruun bỏ
qua các yếu tố quan trọng về địa chất và hải dương học, do đó kết quả dự báo là
không chính xác và khẳng định không thể dự đoán bờ biển rút lui do mực nước
biển tăng một cách chính xác mà phải xét đến trong một tổng thể ảnh hưởng
của nhiều yếu tố tác động [47].
- Nghiên cứu về sự tương tác ảnh hưởng giữa nước biển dâng và thủy
triều lên diễn biến bờ biển có Friendich T.C. năm 1990 đã sử dụng mô hình
toán để dự đoán tác động ban đầu của tăng mực nước biển lên sự biến dạng
thủy triều trong hệ thống, kết hợp với các kết quả mô hình hóa số được sử dụng
để suy ra mô hình vận chuyển bùn cát đáy và xu hướng chung của sự phát triển
cửa sông [42]. Những năm gần đây, nhờ sự phát triển của các công cụ mô hình
toán, việc tính toán các kịch bản nước biển dâng đã trở nên dễ dàng hơn với
khoảng thời gian dự báo dài hơn. Dissanayake D. M. P. K. năm 2012 sử dụng
mô hình số Delft3D xem xét các kịch bản bao gồm cả nước biển dâng và sự sụt

11


lún tại địa phương trong suốt thời gian nghiên cứu 110 năm. Kết quả tính toán
cho thấy rằng, sự gia tăng mực nước biển sẽ làm gia tăng tình trạng ngập lụt và
gia tăng hiện tượng xói mòn các vùng đồng bằng ngập triều [38].
- Nghiên cứu tác động của dòng chảy từ sông đến diễn biến bờ biển: Dòng
chảy từ sông đổ ra biển là một yếu tố động lực quan trọng, nhiều khi là quyết
định trong quá trình diễn biến vùng cửa sông, ven biển. Những đặc tính của
dòng chảy sông phải được xác định từ số liệu của trạm thủy văn cuối cùng
trước địa điểm có ảnh hưởng của sóng triều. Dòng chảy từ sông là một dòng
chảy không ổn định, chuyển động trong một lòng dẫn phức tạp nên có kết cấu
nội bộ vừa rối, vừa có dòng thứ cấp mang bùn cát. [17].
- Ngoài ra, yếu tố nước dâng, nước hạ trong gió bão và tác động của lực
Coriolis cũng là các yếu tố quan trọng tác động lên chế độ thủy động lực vùng
cửa sông ven biển. Lực Coriolis là lực quán tính sinh ra do tác dụng tự quay
của trái đất. Cấp độ của lực Coriolis rất nhỏ, trong nhiều vấn đề cơ học khác có
thể bỏ qua, nhưng đối với cửa sông ảnh hưởng triều do vùng nước rộng lớn, lực
Coriolis có thể làm xuất hiện độ dốc ngang đáng kể. Ở vùng cửa sông có chiều
rộng 5km, chênh lệch mực nước hai bờ là 8cm [17] [49] [54] [52]... Đến
khoảng những năm 60, công trình nghiên cứu của K.N. Fedorop đã kết luận
rằng lực Coriolis có thể bỏ qua đối với vùng bờ có độ nước sâu dưới 20m [17].
Trong số liệu thực đo về dòng chảy tại một vùng biển nào đó, thông
thường là kết quả tổng hợp của dòng chảy triều và dòng chảy phi triều. Dòng
phi triều bao gồm dòng do gió và dòng ven do sóng. Tại các vùng biển gần các
cửa sông lớn còn chịu ảnh hưởng rõ rệt của dòng chảy sông. Thông thường gộp
chung các loại dòng phi triều ở ven bờ gọi là dòng dư [7].
Hoàn lưu dòng ven bờ là một thành phần dòng chảy do dòng biển ven bờ
và ngoài bờ hợp thành, như hình 1.1 thể hiện.

Dòng ngoài bờ là một loại dòng cận hải, thường tồn tại ở lân cận đới sóng
vỡ và vùng biển có độ sâu lớn ngoài đó, chảy song song với đường bờ, thông

12