Tổng quan luận án

Vùng cửa sông ven biển (VCSVB) giữ vai trò then chốt đối với sự tồn tại và phát triển kinh tế - xã hội của loài người. Hiện nay, khoảng 2/3 số thành phố đông dân nhất thế giới phân bố tại khu vực này. Tại Việt Nam, có 28 trong tổng số 63 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương giáp biển với 114 vùng cửa sông ven biển. Dải đồng bằng ven biển Bắc Trung Bộ kéo dài qua 6 tỉnh: Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế, tập trung 23 cửa sông đổ ra biển. Địa hình các VCSVB Bắc Trung Bộ hình thành và biến đổi do tác động tương hỗ giữa các quá trình động lực nội sinh, ngoại sinh và nhân sinh trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Tác động của các quá trình này dẫn đến hai xu thế đối lập: bồi tụ bãi bồi, cồn cát lấn ra biển tạo điều kiện phát triển kinh tế, hoặc xói lở bờ biển, phá hủy công trình dân sinh và cơ sở hạ tầng.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định là: các công trình trước đây tại khu vực chủ yếu dừng lại ở mức định tính, khái quát ở tỷ lệ nhỏ theo từng chuyên ngành riêng rẽ, thiếu các đánh giá định lượng chi tiết về cơ chế biến động địa hình và quá trình địa mạo động lực hiện đại gắn với bài toán quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên lãnh thổ.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án:

  1. Làm sáng tỏ đặc điểm địa mạo ở các VCSVB Bắc Trung Bộ.
  2. Xác lập xu hướng biến động địa hình và quá trình địa mạo động lực ở các VCSVB Bắc Trung Bộ.

Nhiệm vụ nghiên cứu được phân định thành 8 nội dung:

  1. Thu thập, phân tích tổng hợp, xử lý các tài liệu, số liệu liên quan về địa mạo, địa chất, kiến tạo ở các VCSVB Bắc Trung Bộ.
  2. Thu thập, xử lý và phân tích, giải đoán ảnh viễn thám độ phân giải cao, xác lập các đơn vị địa mạo theo nguồn gốc hình thái, đặc điểm địa chất thạch học và cấu trúc tân kiến tạo.
  3. Khảo sát thực địa, đo vẽ chi tiết, xác định nguồn gốc, đặc điểm hình thái và tuổi của các kiểu, dạng địa hình.
  4. Nghiên cứu đánh giá vai trò của các yếu tố trong quá trình hình thành và biến động địa hình.
  5. Xây dựng bản đồ địa mạo theo nguyên tắc "Bề mặt đồng nguồn gốc và tuổi".
  6. Nghiên cứu đánh giá các quá trình địa mạo động lực hiện đại (xói lở, bồi tụ) ở các VCSVB Bắc Trung Bộ.
  7. Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm địa mạo và xu hướng biến động địa hình các VCSVB Bắc Trung Bộ.
  8. Khuyến nghị giải pháp sử dụng hợp lý các vùng cửa sông ven biển Bắc Trung Bộ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Địa hình và quá trình địa mạo động lực hiện đại các VCSVB Bắc Trung Bộ, tập trung vào ba hệ thống cửa sông chính: sông Mã, sông Thạch Hãn và sông Hương.
  • Phạm vi không gian: Nghiên cứu tập trung tại 3 VCSVB tiêu biểu đại diện cho hai kiểu hình thái chính ở Bắc Trung Bộ: kiểu châu thổ (Delta) tại VCSVB sông Mã (thuộc các huyện Hà Trung, Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hóa, Quảng Xương và các thành phố Sầm Sơn, Thanh Hóa); kiểu vụng - đầm phá (Liman) tại VCSVB sông Thạch Hãn (các huyện Cam Lộ, Gio Linh, Triệu Phong, TP. Đông Hà) và VCSVB sông Hương (các huyện Phong Điền, Quảng Điền, Hương Trà, Hương Thủy, Phú Vang, Phú Lộc, TP. Huế). Ranh giới nghiên cứu giới hạn từ nơi sông chính bắt đầu phân nhánh đến bãi triều thấp khi mực triều kiệt, tương ứng chiều sâu vào lục địa khoảng 15 - 20 km (sông Mã: 20 - 22 km; sông Thạch Hãn: 20 km; sông Hương: 15 km).
  • Phạm vi thời gian: Đánh giá biến động địa hình qua các giai đoạn trong Đệ tứ muộn - hiện đại: cuối Pleistocen muộn - cuối Holocen giữa, cuối Holocen giữa - Holocen muộn, và Holocen muộn - hiện đại; di chuyển đường bờ hiện đại được khảo sát từ 1952 - 2017 (sông Thạch Hãn, sông Hương) và từ 1965 - 2017 (sông Mã).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan các hướng nghiên cứu quốc tế:

  • Hướng hình thái và nguồn gốc sơ khai: Cretner G.v (cuối thế kỷ XIX - đầu thế kỷ XX) đặt nền móng lý thuyết phân loại hình thái cửa sông mang tính kinh nghiệm.
  • Hướng thủy lực và động lực bồi tích truyền thống: Trekhovic P.v xác lập động lực dòng bùn cát; Zubov N. nghiên cứu các yếu tố hải văn (sóng, triều, dòng ven bờ). Trường phái Xô Viết với Zenkovich V.P (1960-1962) tổng hợp lý luận và phương pháp nghiên cứu động lực, hình thái bờ biển, sự phát triển châu thổ; Xamoilov I. nghiên cứu thủy văn cửa sông; Simonov A.I khảo sát vùng biển nông trước cửa sông và diễn biến độ mặn; Alsyler V.F thiết lập mô hình tính toán tương tác gió - dòng chảy và dòng bồi tích; Leontrev (1961) và Kaplin nghiên cứu địa chất bờ biển và dao động mực nước đại dương; Makkavev N. phân tích quá trình phân nhánh lòng dẫn; Shwartz M. tổng hợp thủy thạch động lực và cổ địa lý đới bờ.
  • Hướng mô hình số trị và công nghệ viễn thám, GIS hiện đại: Cuối thế kỷ XX đến đầu thế kỷ XXI, các mô hình số trị như DELFT 3D (Hà Lan), MECCA (Mỹ), MIKE (Đan Mạch) được áp dụng để tính toán thủy thạch động lực. Ứng dụng viễn thám và GIS trong nghiên cứu địa mạo và tai biến đới bờ được triển khai bởi Marston (1995), Winterbottom S., Wadge (1995), Kervyn (2008), Grosse (2009) qua tích hợp mô hình số độ cao (DEM); nghiên cứu địa mạo tai biến bờ biển của Xie (2004), Owen (2008), Marti và Felpeto (2010); nghiên cứu xói lở bờ của O’Connor (2003), Hamilton (2006), Jean - Francois Desprats (2010).

Tổng quan các hướng nghiên cứu tại Việt Nam và khu vực Bắc Trung Bộ:

  • Giai đoạn lịch sử và trước năm 1990: Ghi nhận công cuộc đắp đê thời Trần Thái Tông (1248) và khai khẩn ven biển của Nguyễn Công Trứ (1828-1830) tại Tiền Hải, Kim Sơn. Sau năm 1954, các chương trình khảo sát Việt - Trung vịnh Bắc Bộ (1960), công trình nghiên cứu bờ biển của Zenkovich V.P, các Chương trình biển Thuận Hải - Minh Hải (1977-1980), Chương trình 48B (1986-1990), KT03 với các công trình của Lưu Tỳ (1969), Nguyễn Thanh Sơn (1979), Lê Đức An (1981), Trần Đức Thạnh (1985), Đỗ Văn Tự (1986), Nguyễn Hoàn (1986), Nguyễn Thế Tiệp (1990).
  • Giai đoạn từ sau năm 1990: Đặng Văn Bào (1996) nghiên cứu địa mạo đồng bằng ven biển Huế - Quảng Ngãi; Lại Huy Anh (2001) thành lập bản đồ địa mạo tỉnh Quảng Trị tỷ lệ 1:50.000; nghiên cứu trầm tích Đệ tứ và tiến hóa Holocen của Nguyễn Địch Dỹ, Nguyễn Công Mẫn (1995), Hồ Vương Bính (1995, 1997), Trần Nghi (1996), Doãn Đình Lâm (2002), Vũ Quang Lân (2003 - tiến hóa trầm tích Holocen VCSVB sông Hương), Nguyễn Tiến Hải (2003), Lê Đức An (2007), Vũ Thu Hoài (2010).
  • Hướng ứng dụng viễn thám, GIS và đánh giá tai biến xói lở, bồi tụ: Tô Quang Thịnh (1990) xác lập vị trí đường bờ các năm 1930, 1965, 1985; Lê Phước Trình (2000) xây dựng bộ bản đồ biến động đường bờ 1965-1995 tỷ lệ 1:100.000; Phạm Huy Tiến, Nguyễn Văn Cư (2001, 2005) dự báo và phòng chống sạt lở bờ biển miền Trung; Trần Trọng Huệ (2003) đánh giá tai biến địa chất Bắc Trung Bộ; Trương Quang Học (2003) nghiên cứu sinh thái Quảng Bình - Quảng Trị; Trần Hữu Tuyên (2003) phân tích động lực sông - biển ven bờ Quảng Bình - Thừa Thiên Huế; Bùi Thắng (2010) đánh giá địa chất nhân sinh xói lở bờ sông Hương; Phạm Văn Hùng, Nguyễn Công Quân (2016) nghiên cứu vai trò đứt gãy hoạt động; Phạm Quang Sơn và nnk (2012) xây dựng cơ sở dữ liệu viễn thám GIS vùng cửa sông Bắc Trung Bộ.

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết: Luận án khắc phục tính đơn lẻ, khái quát của các nghiên cứu trước bằng cách tích hợp đồng bộ công nghệ viễn thám phân giải cao đa thời gian và GIS với phương pháp phân tích địa chất Đệ tứ, trắc lượng hình thái; xây dựng bản đồ địa mạo chi tiết theo nguyên tắc "Bề mặt đồng nguồn gốc và tuổi", định lượng tốc độ di chuyển đường bờ tại 3 VCSVB tiêu biểu làm căn cứ đề xuất quy hoạch không gian lãnh thổ đới bờ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khái niệm:

  • Khái niệm cửa sông: Luận án kế thừa các định nghĩa của Cameron và Prichard (1963) về vùng nước nửa kín ven biển; Fairbridge (1980) về cấu trúc 3 phần (cửa sông thấp, trung, cao); Dalrymple (1992) về ranh giới động lực thủy triều và dòng sông; và mô hình phân vùng của Baidin chia vùng cửa sông thành 3 đoạn: đoạn gần cửa sông (A), đoạn cửa sông (B) và vùng biển nông trước cửa sông (C).
  • Tiêu chí phân loại cửa sông: Căn cứ đặc trưng địa chất - địa mạo và động lực, luận án phân loại cửa sông theo 2 kiểu chính:
    • Kiểu Delta (châu thổ, cửa lồi): Tiêu biểu là VCSVB sông Mã, hình thành bãi ngầm trước cửa, hàm lượng bùn cát lớn (>0,2 kg/m³).
    • Kiểu Liman (cửa thẳng, đầm phá): Tiêu biểu là VCSVB sông Thạch Hãn và sông Hương, đặc trưng ít bồi tích (<0,16 kg/m³), phát triển đụn cát, doi cát chắn song song bờ tạo thành hệ thống lagun.
  • Cách tiếp cận: Tiếp cận hệ thống (đánh giá tương tác giữa các yếu tố nội sinh, ngoại sinh và nhân sinh); tiếp cận lịch sử (xác định tuổi bề mặt địa hình, đối sánh trầm tích Đệ tứ, khảo cổ học); tiếp cận trực tiếp (khảo sát thực địa, đo vẽ mặt cắt); tiếp cận không gian - thời gian (viễn thám đa thời kỳ kết hợp GIS); tiếp cận đa ngành (địa chất, kiến tạo, khí tượng, thủy văn, hải văn).

Phương pháp nghiên cứu:

  • Phương pháp khảo sát đo đạc thực địa: Thực hiện trong các giai đoạn 2011-2012, 2013-2014, 2015-2017. Tiến hành đo vẽ kích thước, ranh giới các dạng địa hình, lấy mẫu chìa khóa trong phòng thí nghiệm, thiết lập mặt cắt địa mạo, đo đạc thông số dòng chảy, triều, sóng.
  • Phương pháp phân tích viễn thám: Sử dụng ảnh máy bay và ảnh vệ tinh đa thời gian. Quy trình xử lý gồm: tiền xử lý, hiệu chỉnh phổ khí quyển, nắn chỉnh tọa độ theo bản đồ địa hình, áp dụng kỹ thuật Fusion tăng độ phân giải (Landsat từ 30m lên 15m; SPOT từ 10m lên 2,5m), phân loại có kiểm định dựa trên mẫu thực địa và kiểm chứng chuyên gia.
  • Phương pháp bản đồ và GIS: Xây dựng bản đồ địa mạo theo nguyên tắc "Bề mặt đồng nguồn gốc và tuổi" (quy ước màu chuẩn: nguồn gốc sông dùng màu xanh lục, nguồn gốc biển dùng màu xanh da trời; địa hình trẻ dùng tông màu đậm, cổ hơn dùng tông nhạt). Thiết lập mô hình số độ cao (DEM) từ bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000 và 1:25.000 để tính toán độ dốc, độ chia cắt sâu, độ chia cắt ngang, nhận diện các đứt gãy trẻ qua các facet tam giác và dịch chuyển khe suối.
  • Phương pháp phân tích địa mạo: Mô tả, phân loại trắc lượng hình thái, liên kết nhân quả giữa hình thái bề mặt và các quá trình động lực (sóng, gió, dòng chảy).
  • Nhóm phương pháp địa chất: Phân tích tướng trầm tích, thành phần khoáng vật, thạch học, cấu trúc kiến tạo, bề dày trầm tích Pleistocen - Holocen, địa tầng và cổ sinh nhằm định tuổi và xác định nguồn gốc các bề mặt tích tụ hoặc bóc mòn.
  • Phương pháp phân tích lịch sử khảo cổ: Khai thác dấu vết công trình quai đê lấn biển, đền miếu, chùa chiền, vách mài mòn cổ (klip), các ghi chép lịch sử về vỡ đê, đóng mở cửa biển và đổi dòng sông.
  • Phương pháp phân tích tổng hợp: Tích hợp dữ liệu đa ngành để thành lập bản đồ địa mạo và xác định quy luật biến động.

Nguồn tư liệu và dữ liệu:

  • Tư liệu viễn thám:
    • VCSVB sông Mã: Ảnh máy bay (1965, 1975), Landsat TM (1990), SPOT 4 (2001), Landsat ETM (2001), Landsat 8 (2017), Sentinel 1, 2 (2017), Planet (2017).
    • VCSVB sông Thạch Hãn: Ảnh máy bay (1952, 1965, 1979, 1999), Landsat TM (1989), Landsat ETM (1999), Landsat 8 (2017), Sentinel 1, 2 (2017), Planet (2017).
    • VCSVB sông Hương: Ảnh máy bay (1965, 1978), Landsat TM (1989, 1994), Landsat ETM (1999, 2005), Radarsat (1999), Landsat 8 (2017), Sentinel 1, 2 (2017), Planet (2017).
  • Bản đồ địa hình: Bản đồ tỷ lệ 1:50.000 và 1:25.000 các năm 1965, 1972, 2010.
  • Số liệu kế thừa: Đề tài cấp Nhà nước KC-09; Đề tài cấp Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam (2011-2012); Đề tài cấp Cơ sở Viện Địa chất (2009); số liệu khí tượng - thủy văn các trạm Thanh Hóa, Vinh, Hà Tĩnh, Đồng Hới, Huế; số liệu trạm sóng Bạch Long Vỹ, Cồn Cỏ, Thuận An.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu biến động địa hình vùng cửa sông ven biển

Nội dung chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về cấu tạo và ranh giới vùng cửa sông theo mô hình Baidin (gồm đoạn gần cửa sông A, đoạn cửa sông B và vùng biển nông trước cửa sông C). Vùng cửa sông ven biển Bắc Trung Bộ có chiều dài bờ biển 642 km, trải dài từ vĩ độ 16°18'B đến 20°B qua 6 tỉnh với 23 cửa sông đổ ra biển:

STT Tỉnh Tên sông Cửa sông
1 Thanh Hóa Lèn Cửa Lạch Sung
2 Thanh Hóa Tào Xuyên Cửa Lạch Trường
3 Thanh Hóa Mã Cửa Hới
4 Thanh Hóa Yên Cửa Lạch Ghép
5 Thanh Hóa Khê Dừa Lạch Bạng
6 Nghệ An Hoàng Mai Cửa Trập (Cửa Cờn)
7 Nghệ An Độ Ông (sông Hầu) Cửa Lạch Quèn
8 Nghệ An Dừa Cửa Thới
9 Nghệ An Bùng Cửa Vạn
10 Nghệ An Cửa Lò Cửa Lò
11 Nghệ An Cả Cửa Hội
12 Hà Tĩnh Hạ Vàng Cửa Sót
13 Hà Tĩnh Rác Cửa Nhượng
14 Hà Tĩnh Kinh Cửa Khẩu
15 Quảng Bình Ròn Cửa Ròn
16 Quảng Bình Gianh Cửa Gianh
17 Quảng Bình Lý Hoà Cửa Lý Hoà
18 Quảng Bình Định Cửa Doanh
19 Quảng Bình Kiến Giang Cửa Nhật Lệ
20 Quảng Trị Bến Hải Cửa Tùng
21 Quảng Trị Thạch Hãn + Ô Lâu Cửa Việt
22 Thừa Thiên Huế Sông Hương Đầm Thanh Lam (Cửa Thuận An)
23 Thừa Thiên Huế Nông + Truồi Vụng Cầu Hai (Cửa Tư Hiền)

Chương này cũng xác lập quy trình xử lý viễn thám kết hợp hệ thông tin địa lý (GIS) và phương pháp bản đồ theo nguyên tắc "Bề mặt đồng nguồn gốc và tuổi", định hình khung phân tích cho các chương kế tiếp.

Chương 2. Đặc điểm và vai trò các yếu tố tác động đến biến động địa hình vùng cửa sông ven biển Bắc Trung Bộ

Chương 2 phân tích vai trò của các yếu tố nội sinh và ngoại sinh chi phối địa hình khu vực:

  1. Yếu tố nội sinh:
  • Tầng đá móng và trầm tích: Các thành tạo trầm tích và phun trào từ Proterozoi muộn đến Neogen (như Hệ tầng Nậm Cô - MP-1 nc ở nam Lạch Trường). Cấu trúc nâng yếu ở đất liền (Thanh Hóa, Tân Kỳ, Vinh - Hà Tĩnh, Đèo Ngang) kích thích bóc mòn - xâm thực, tạo nguồn vật liệu cho đồng bằng tích tụ. Các cấu trúc hạ lún phương Tây Bắc - Đông Nam (Quảng Bình, Quảng Trị - Huế) tạo điều kiện tích tụ đồng bằng trũng thấp, đầm phá, vũng vịnh và tích tụ sa khoáng ven biển.
  • Đứt gãy kiến tạo: Các đới đứt gãy phương TB-ĐN hoạt động trượt bằng phải - thuận trong Pliocen - Đệ tứ và tiếp tục hoạt động hiện đại cắt ra biển: Sơn La - Bỉm Sơn (cắt ra bờ biển ở Nga Sơn), Sông Mã (ra Lạch Ghép), Sông Cả (nhánh Cửa Lò và Cửa Sót), Rào Nậy (ra Cửa Gianh, Cửa Ròn), Khe Giữa - Vĩnh Linh (ra Cửa Tùng), Đắk Krông - Huế (ra Cửa Tư Hiền). Tại các điểm nút giao nhau giữa đứt gãy TB-ĐN với đứt gãy ĐB-TN hoặc á kinh tuyến, đới bờ bị dập vỡ tạo vật liệu bở rời, thúc đẩy quá trình xói lở diễn ra mạnh (như bờ bắc Lạch Trường, bắc Lạch Ghép, Thuận An).
  1. Yếu tố ngoại sinh:
  • Dao động mực nước biển Holocen: Vào cực đại băng hà cuối cùng (~20.000 năm trước), mực nước Biển Đông hạ thấp 120m so với hiện nay; các mốc 11.000, 10.000, 9.000 và 8.000 năm BP thấp hơn hiện nay lần lượt là 50m, 30m, 15m và 5m. Biển tiến cực đại vào Holocen giữa (khoảng 6.000 - 5.000 năm BP, hoặc 5.000 - 4.000 năm BP theo Nguyễn Tiến Hải) đạt độ cao thềm 4 - 5m, sau đó hạ dần từ 4.000 năm BP đến nay, định hình hệ thống thềm và bãi bồi hiện tại.
  • Khí hậu và bão: Nhiệt độ trung bình năm dao động từ 23 - 25°C. Lượng mưa có sự phân hóa mạnh mẽ với các tâm mưa lớn tại Kỳ Anh - Hà Tĩnh (2917 mm/năm) và Nam Đông - Thừa Thiên Huế (3581 mm/năm):
Trạm khí tượng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm (mm)
Thanh Hoá 24,3 29,6 41,7 64,6 159,3 178,8 201,8 277,5 383,0 265,3 78,4 27,8 1732,0
Vinh 53,0 43,4 49,1 63,0 140,4 113,5 125,7 195,9 476,8 440,0 182,0 72,6 1955,4
Hà Tĩnh 99,5 66,8 56,1 70,1 139,5 131,4 134,4 222,0 511,0 712,2 345,7 164,0 2652,7
Đồng Hới 63,6 43,4 45,4 52,7 112,1 82,1 83,6 154,2 438,3 611,9 354,6 127,9 2169,8
Huế 148,7 67,7 46,8 54,3 95,7 103,1 85,0 122,2 439,9 765,0 595,3 332,5 2856,4

Từ năm 1960 đến 2013, có 83 cơn bão đổ bộ hoặc ảnh hưởng trực tiếp đến dải ven biển Bắc Trung Bộ, tốc độ gió bão cực đại có thể vượt 35 - 40 m/s (có nơi đạt 48 m/s).

  • Dòng chảy sông và dòng bùn cát: Hàng năm khu vực nhận 113 tỷ m³ nước mưa, sinh ra 67,9 tỷ m³ dòng chảy (môđun dòng chảy đạt 41,6 l/s.km², hệ số dòng chảy 0,60). Tác giả so sánh các chỉ số giữa 3 lưu vực chính:
Khu vực cửa sông Chiều dài dòng chính (km) Diện tích lưu vực (km²) Tổng lưu lượng nước trung bình (m³/năm) Lượng bùn cát trung bình (triệu tấn/năm)
Sông Mã 512 24.800 (VN: 17.600) 18.10⁹ 5,026
Sông Thạch Hãn 156 2.660 3,92.10⁹ 0,488
Sông Hương 104 2.830 6,2.10⁹ 0,620

Sông Mã có lưu lượng nước và bùn cát vượt trội, đóng vai trò chính tạo lập châu thổ lấn biển; hồ thủy điện Cửa Đạt vận hành đã làm thay đổi chế độ bùn cát hạ du. Sông Thạch Hãn và sông Hương có lượng bùn cát thấp, dòng chảy mùa lũ chiếm tỷ trọng nhỏ hơn so với sông Mã.

  • Sóng biển: Mùa đông thịnh hành sóng hướng Đông Bắc với năng lượng lớn, đánh trực diện vào đường bờ; mùa hè sóng hướng Tây, Tây Nam và Đông có năng lượng thấp:
Trạm quan trắc Mùa đông: Hướng sóng Mùa đông: Tần suất (%) Mùa đông: Độ cao (m) Mùa hè: Hướng sóng Mùa hè: Tần suất (%) Mùa hè: Độ cao (m)
Cửa vịnh Bắc Bộ Đông bắc 65 1 - 3 Tây 62 1 - 3
Đảo Cồn Cỏ Đông bắc, bắc 32 0,5 - 1,5 Tây Nam 92 0,5 - 0,75
Cửa Thuận An Đông bắc 99 0,25 - 3 Đông 93 0,25 - 1

Độ cao sóng cực đại tại đảo Cồn Cỏ ghi nhận đạt 6,0m vào các tháng có bão (tháng IX, X).

Chương 3. Đặc điểm địa mạo các VCSVB Bắc Trung Bộ

Chương này trình bày kết quả thành lập bản đồ địa mạo chi tiết theo nguyên tắc "Bề mặt đồng nguồn gốc và tuổi". Kết quả phân loại nguồn gốc hình thái tại 3 vùng cửa sông:

  • VCSVB sông Mã (kiểu Delta): Địa hình gồm 3 dạng nguồn gốc sông, 7 dạng nguồn gốc hỗn hợp sông - biển, và 3 dạng nguồn gốc biển. Châu thổ sông Mã có bãi triều bằng phẳng, mở rộng, các cồn bãi trước cửa Hới và Lạch Trường phát triển mạnh do được cung cấp lượng phù sa lớn.
  • VCSVB sông Thạch Hãn (kiểu Liman): Địa hình gồm 6 dạng nguồn gốc sông, 7 dạng nguồn gốc hỗn hợp, và 4 dạng nguồn gốc biển. Địa hình đặc trưng bởi các đụn cát, dải cồn cát chắn dạng dải hẹp chạy song song đường bờ, ngăn cách dòng chảy tạo nên vụng cửa sông.
  • VCSVB sông Hương (kiểu Liman): Địa hình gồm 4 dạng nguồn gốc sông, 9 dạng nguồn gốc hỗn hợp, và 4 dạng nguồn gốc biển. Cấu trúc địa mạo bị khống chế bởi hệ đầm phá Tam Giang - Cầu Hai nằm sau các giồng cát chắn ven biển, cửa biển có tính chất bất ổn định (như biến động tại cửa Thuận An và Tư Hiền).

Chương 4. Đánh giá biến động địa hình và vấn đề sử dụng hợp lý tài nguyên lãnh thổ các VCSVB Bắc Trung Bộ

Chương 4 tổng hợp các kết quả phân tích lịch sử địa mạo và định lượng biến động hiện đại:

  • Phân kỳ lịch sử địa mạo qua 3 thời kỳ Đệ tứ muộn - hiện đại: cuối Pleistocen muộn - cuối Holocen giữa, cuối Holocen giữa - Holocen muộn, và Holocen muộn - hiện đại. Luận án khôi phục đường bờ biển Pleistocen muộn ở VCSVB sông Thạch Hãn và sông Hương, khôi phục đường bờ biển thời kỳ biển tiến cực đại Holocen giữa ở VCSVB sông Mã.
  • Xu thế biến động đường bờ hiện đại qua tư liệu viễn thám và GIS:
    • VCSVB sông Mã (1965 - 2017): Quá trình bồi tụ chiếm ưu thế tuyệt đối, đường bờ có xu hướng tiến mạnh ra biển qua sự bồi đắp các bãi triều, cồn cát và đảo chắn ở cửa Hới và Lạch Sung.
    • VCSVB sông Thạch Hãn và sông Hương (1952 - 2017): Quá trình xói lở bờ biển chiếm ưu thế, biển lấn sâu vào lục địa, các dải cồn cát chắn ven bờ bị xâm thực mạnh, gây nguy cơ mở mới hoặc dịch chuyển cửa biển (như khu vực Cửa Việt, Cửa Thuận An).
  • Khuyến nghị sử dụng hợp lý lãnh thổ: Đề xuất định hướng quy hoạch đới bờ theo đặc thù địa mạo: tận dụng vùng bồi tụ châu thổ sông Mã để quai đê lấn biển phát triển lâm nghiệp (rừng ngập mặn), nuôi trồng thủy hải sản; xây dựng giải pháp công trình và phi công trình bảo vệ đới bờ, chống xói lở và giữ ổn định hệ thống đầm phá Tam Giang - Cầu Hai tại Thừa Thiên Huế và Quảng Trị.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp về mặt lý luận và khoa học:

  • Xây dựng bản đồ địa mạo chi tiết các VCSVB sông Mã, Thạch Hãn và sông Hương theo nguyên tắc "Bề mặt đồng nguồn gốc và tuổi" bằng cách tích hợp viễn thám đa thời gian, đa độ phân giải và GIS với các phương pháp địa chất Đệ tứ và trắc lượng hình thái.
  • Khôi phục vị trí các đường bờ biển cổ: đường bờ trong Pleistocen muộn tại VCSVB sông Thạch Hãn và sông Hương; đường bờ biển tiến cực đại trong Holocen giữa tại VCSVB sông Mã.
  • Xác lập chuỗi biến động đường bờ qua các thời kỳ lịch sử bằng tư liệu ảnh và bản đồ: giai đoạn 1952 - 2017 tại VCSVB sông Thạch Hãn, sông Hương và giai đoạn 1965 - 2017 tại VCSVB sông Mã.
  • Xác định mối quan hệ tương hỗ giữa hoạt động của các đứt gãy kiến tạo phương TB-ĐN và các nút giao đứt gãy với cường độ xói lở bờ biển hiện đại.
  • Làm sáng tỏ sự phân hóa địa mạo động lực: VCSVB sông Mã đặc trưng bởi bồi tụ lấn biển kiểu Delta; VCSVB sông Thạch Hãn và sông Hương đặc trưng bởi xói lở, biển lấn kiểu Liman.

Đóng góp về mặt thực tiễn và giải pháp đề xuất:

  • Cung cấp cơ sở khoa học phục vụ công tác quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên đất, nước và bảo vệ môi trường đới bờ cho các tỉnh Bắc Trung Bộ.
  • Đưa ra cơ sở dữ liệu địa mạo phục vụ công tác quai đê lấn biển phát triển lâm nghiệp, ngư nghiệp tại châu thổ sông Mã.
  • Cung cấp luận cứ phục vụ thiết kế xây dựng công trình giao thông thủy, cảng biển, khu du lịch, đồng thời đề xuất các giải pháp kỹ thuật phòng chống xói lở bờ biển, hạn chế bồi lấp luồng tàu tại Cửa Việt, Cửa Thuận An trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án:

  • Nghiên cứu tập trung chi tiết vào 3 vùng cửa sông đại diện (sông Mã, Thạch Hãn, sông Hương), chưa bao quát toàn diện số liệu đo đạc thực tế của 20 cửa sông còn lại tại Bắc Trung Bộ.
  • Phạm vi không gian nghiên cứu bị giới hạn từ điểm phân nhánh sông đến bãi triều thấp khi triều kiệt (khoảng 15 - 20 km vào lục địa), chưa mở rộng khảo sát sâu ra vùng biển ngoài khơi.
  • Chuỗi tư liệu ảnh viễn thám và số liệu đo đạc thực địa được cập nhật dừng lại ở năm 2017; các tác động phát sinh sau thời điểm hồ thủy điện Cửa Đạt hoạt động cần có thêm chuỗi số liệu quan trắc dài hạn để đánh giá lượng hóa hoàn chỉnh.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng quy trình phân tích viễn thám và GIS để thành lập bản đồ địa mạo chi tiết cho các cửa sông lớn khác trong vùng như cửa sông Cả (Cửa Hội, Cửa Sót) và sông Gianh.
  • Ứng dụng các mô hình số trị thủy thạch động lực 3D kết hợp cập nhật ảnh vệ tinh độ phân giải cao sau năm 2017 nhằm mô phỏng chi tiết hơn cơ chế dịch chuyển lòng dẫn và bồi lấp bãi ngầm dưới tác động của các công trình thủy lợi, thủy điện thượng nguồn.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo cho các đối tượng và lĩnh vực sau:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học, sinh viên các chuyên ngành Địa mạo học, Địa lý tự nhiên, Địa chất Đệ tứ, Bản đồ, Viễn thám và GIS: Tham khảo quy trình giải đoán ảnh viễn thám (Fusion nâng cao độ phân giải), kỹ thuật xây dựng DEM và phương pháp thành lập bản đồ địa mạo theo nguyên tắc "Bề mặt đồng nguồn gốc và tuổi".
  • Giảng viên, nhà nghiên cứu tại các trường đại học, viện nghiên cứu chuyên ngành Khoa học Trái đất, Thủy văn, Kỹ thuật công trình biển: Sử dụng các số liệu về lưu lượng dòng chảy, lưu lượng bùn cát, chế độ sóng, gió và phân loại nguồn gốc hình thái địa hình.
  • Các cơ quan quản lý nhà nước (Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Sở Giao thông vận tải) tại 6 tỉnh Bắc Trung Bộ: Khai thác bản đồ hiện trạng biến động đường bờ và các phân vùng địa mạo động lực để phục vụ quy hoạch lãnh thổ, quy hoạch đê điều, xây dựng cảng biển và phòng tránh rủi ro sạt lở bờ biển.

Câu hỏi thường gặp

  1. Luận án phân loại các vùng cửa sông ven biển Bắc Trung Bộ thành những kiểu hình thái nào và chọn những cửa sông nào làm đại diện?
    Luận án phân loại các VCSVB Bắc Trung Bộ thành hai kiểu hình thái chính: kiểu châu thổ (Delta/cửa sông lồi) đặc trưng bởi sự phát triển bãi ngầm trước cửa, đại diện là VCSVB sông Mã; và kiểu vụng - đầm phá (Liman/cửa sông thẳng) đặc trưng bởi lượng bồi tích ít, hình thành cồn cát song song với bờ tạo thành lagun, đại diện là VCSVB sông Thạch Hãn và VCSVB sông Hương.

  2. Sự khác biệt về lưu lượng nước và lượng bùn cát giữa sông Mã so với sông Thạch Hãn và sông Hương là bao nhiêu?
    Tổng lưu lượng nước trung bình năm của sông Mã đạt 18.10⁹ m³/năm với tổng lượng bùn cát 5,026 triệu tấn/năm (lớn nhất khu vực Bắc Trung Bộ). Trong khi đó, sông Thạch Hãn có lưu lượng nước 3,92.10⁹ m³/năm và lượng bùn cát 0,488 triệu tấn/năm; sông Hương có lưu lượng nước 6,2.10⁹ m³/năm và lượng bùn cát 0,620 triệu tấn/năm.

  3. Đứt gãy tân kiến tạo ảnh hưởng như thế nào đến hiện tượng xói lở bờ biển tại khu vực nghiên cứu?
    Các đới đứt gãy phương TB-ĐN (Sơn La - Bỉm Sơn, Sông Mã, Sông Cả, Rào Nậy, Khe Giữa - Vĩnh Linh, Đắk Krông - Huế) trượt bằng phải - thuận cắt ra biển phá hủy các khối đá gốc, tạo thành đới vật liệu bở rời. Các đoạn bờ biển bị xói lở mạnh và rất mạnh phân bố tập trung tại các điểm nút giao nhau giữa các đứt gãy phương TB-ĐN với các đứt gãy phương ĐB-TN hoặc á kinh tuyến (điển hình tại bờ bắc Lạch Trường, bờ bắc Lạch Ghép và cửa Thuận An).

  4. Luận án sử dụng những nguồn tư liệu viễn thám nào để theo dõi biến động đường bờ?
    Luận án sử dụng ảnh máy bay chụp các năm 1952, 1965, 1975, 1978, 1979, 1999; ảnh vệ tinh Landsat TM, Landsat ETM, Landsat 8 (giai đoạn 1989 - 2017); ảnh SPOT 4, SPOT 5; ảnh Sentinel 1, 2; ảnh Planet (2017); ảnh Radarsat (1999); kết hợp đối chiếu với hệ thống bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000 và 1:25.000 các năm 1965, 1972, 2010.

  5. Xu thế biến động địa hình hiện nay tại 3 vùng cửa sông nghiên cứu có đặc điểm gì?
    Tại VCSVB sông Mã, quá trình bồi tụ chiếm ưu thế, địa hình phát triển theo xu thế lấn biển với tốc độ và biên độ lớn, hình thành hệ thống bãi triều và cồn bãi rộng. Ngược lại, tại VCSVB sông Thạch Hãn và sông Hương, quá trình xói lở chiếm ưu thế, biển lấn sâu vào đất liền, gây sạt lở mạnh các đụn cát chắn ven bờ và làm dịch chuyển luồng lạch cửa sông.

Kết luận

Luận án "Đặc điểm biến động địa hình các vùng cửa sông ven biển Bắc Trung Bộ" đã giải quyết các mục tiêu khoa học về địa mạo động lực tại dải bờ biển miền Trung thông qua việc kết hợp các phương pháp địa chất - địa mạo truyền thống với công nghệ viễn thám phân giải cao và GIS. Nghiên cứu đã làm sáng tỏ cấu trúc nguồn gốc hình thái, khôi phục các đường bờ cổ trong Pleistocen muộn - Holocen giữa và định lượng biến động đường bờ hiện đại giai đoạn 1952 - 2017 tại ba hệ thống cửa sông tiêu biểu sông Mã, sông Thạch Hãn và sông Hương. Kết quả nghiên cứu xác lập rõ sự phân hóa giữa xu thế bồi tụ lấn biển kiểu Delta ở phía bắc (sông Mã) và xu thế xói lở biển lấn kiểu Liman ở phía nam (Thạch Hãn, sông Hương), cung cấp cơ sở dữ liệu cho công tác quy hoạch không gian lãnh thổ và phòng tránh thiên tai đới bờ.