Chương 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN 1. Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan ñến quy luật biến ñộng trầm tích 1. Một số kết quả nghiên cứu ngoài nước liên quan ñến lĩnh vực trầm tích ven biển Các nghiên cứu về quy luật biến ñộng trầm tích (ñộng lực vận chuyển và lắng ñọng trầm tích, sự di chuyển trầm tích lơ lửng và di ñáy) mà hậu quả của nó là ñể lại các biến ñộng ñường bờ, biến ñộng ñịa hình ñáy ñã ñược nghiên cứu nhiều trên thế giới, ñáng lưu ý là ñại diện các công trình nghiên cứu của Van Rijn (1993) [140], Yang (1996) [160].
Từ những năm 1980 ñến 2012 các nhà khoa học trên thế giới ñã hướng tới nghiên cứu vào quá trình tương tác giữa vùng cửa sông và biển (ñộng lực trầm tích) trong ñó có vùng cửa sông và biển của Việt Nam, ñể giải quyết vấn ñề ñã tập trung hơn 360 nhà nghiên cứu thềm lục ñịa từ 11 viện NERC (Hội ñồng nghiên cứu môi trường tự nhiên) và 27 trường ñại học, với sự ñóng góp của hơn 70 dự án liên kết. Theo ñó, các nhà khoa học như Wolanski và nnk (1995) [151], Signell và Harris. (1999) [123], Harris và Wiberg (2001) [77], Harris và nnk (2003, 2004) [79, 80], Sherwood và nnk (2002, 2004) [120, 121], Wiberg và nnk (2002) [ 150], Van Maren và Hoekstra (2004) [139] ñã thực hiện các nghiên cứu về ñộng lực trầm tích cửa sông và biển ven bờ với quy mô lớn và quy tụ nó thành các công trình nghiên cứu liên ngành. Mặc dù có rất nhiều các nghiên cứu về sự tương tác giữa các quá trình ñộng lực ở các vùng cửa sông và biển ñể xác ñịnh sự biến ñộng về hình thái bờ cũng như ñịa hình ñáy do sự biến ñộng của trầm tích nhưng sự hiểu biết của con người về các quá trình này vẫn còn nhiều hạn chế.
Các phương pháp luận nghiên cứu ñộng lực sông - biển trong ñó có ñộng lực trầm tích vùng cửa sông ven biển [67] và các phương pháp tính toán biến ñộng hình thái cho ñến nay vẫn chưa ñược hoàn thiện, còn những hạn chế nhất ñịnh. Các cơ sở lý luận và phương pháp luận của các nghiên cứu trước ñây chưa làm sáng tỏ cơ chế của quá trình hình thành mạng lưới sông gắn liền với quá trình hình thành và phát triển delta, nên việc áp dụng vào thực tiễn nghiên cứu dự báo biến ñộng hình thái (biến ñổi ñịa hình ñáy và bờ biển) còn nhiều hạn chế. Một vấn ñề quan trọng trong việc giải quyết bài toán biến ñộng hình thái bờ và 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ñáy biển là phải xác ñịnh ñược hiện trạng và xu thế biến ñổi liên quan ñến các nguyên nhân tự nhiên của ñộng lực sông biển (sóng, dòng chảy, thủy triều, lưu lượng sông) [141] cùng các tác ñộng của nhân sinh làm thay ñổi hình thái ñường bờ, ñịa hình ñáy tại các cửa sông. Những biến ñộng ñó diễn ra liên tục trong quá khứ cũng như hiện tại và sẽ còn diễn ra trong tương lai, nhất là trong bối cảnh mực nước biển ngày một dâng cao bởi biến ñổi khí hậu và ảnh hưởng tác ñộng của con người ngày càng gia tăng ( quai ñê lấn biển, khai thác và chỉnh trị dòng sông, nuôi trồng thủy sản…) Với những lý do ñó, ñầu những năm 90 của thế kỷ XX ñã xuất hiện hàng loạt các công trình nghiên cứu trên thế giới tính toán dự tính thủy triều vùng ven biển, cửa sông [114], ảnh hưởng của triều ñến vận chuyển trầm tích [65].
Đáng lưu ý là các công trình nghiên cứu quá trình truyền triều, xâm nhập mặn vào trong sông, tương tác giữa thuỷ triều - nước dâng - lũ [129], các nghiên cứu về chế ñộ nước, ñộng lực trầm tích và biến ñổi hình thái cửa sông [52]. Những công trình này chủ yếu tập trung nghiên cứu các diễn biến hình thái vùng cửa sông ven biển và tìm sự liên hệ về ñộng lực của các quá trình tương tác sông - biển có xét ñến tác ñộng của con người. Đã có nhiều công trình nghiên cứu tập trung vào những khu vực chịu tác ñộng của nước sông (Regions Of Fresh water Influence - ROFI), như De Kok và nnk. Một báo cáo tóm tắt về ñộng lực học của các ROFIs ñược trình bày trong bài báo của Simpson (1996) [124], cho rằng ở phần lớn các ROFIs có sự cạnh tranh giữa tác ñộng phân tầng của lực nổi ñược ñưa vào và tác ñộng xáo trộn của gió, sóng và thủy triều.
Rõ ràng là sự cạnh tranh này khó xác ñịnh hơn nhiều so với sự cạnh tranh giữa nhiệt/xáo trộn, bởi vì sức nổi của lượng nước sông ñổ vào không phải là ñồng nhất về mặt không gian mà ñổ vào từ nhiều nguồn riêng rẽ, vì thế cần phải xác ñịnh ñược sự lan truyền sau ñó. Do phức tạp như vậy nên Simpson cho rằng sự hiểu biết về các hệ thống ROFI là một trong những thách thức lớn mà các nhà hải dương học phải ñối mặt hiện nay. Trong thời gian gần ñây với sự phát triển mạnh mẽ của máy tính, những tính toán với khối lượng lớn ñã ñược giải quyết một cách khá dễ dàng. Các sơ ñồ tính, thuật giải, tham số tính toán của mô hình ngày càng ñược tối ưu hơn.
Đã có hàng trăm mô hình ñộng lực, tương tác ñược thiết lập ñể phục vụ các mục tiêu nghiên cứu cụ thể trong ñó có Briand và Kamphuis (1993) [54], Ouillon và Guennec (1996) [112], Cancino và Neves (1999) [57], Styles và Glenn (2000) [128], Douillet và nnk (2001) [64], Marchesiello và nnk (2001) [100], Harris và Wiberg (2002) [78], Shchepetkin và 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các nhà khoa học có thể tự mình thiết lập và xây dựng các mô hình phục vụ mục ñích nghiên cứu riêng như các phần mềm VISSIM, STELLA, Ecopath with Ecosim. Ngoài ra còn có các mô hình thuỷ thạch ñộng lực có khả năng ứng dụng mạnh mẽ và mang tính thực tiễn cao như MECCA (Mỹ), MIKE (Đan Mạch), COHERENS (Bỉ), DELFT-3D (Hà Lan), SHYFEM (Ý), ERSEM (Vương quốc Anh), ECOHAM (Đức). Các nghiên cứu xây dựng và sử dụng các mô hình trên ñã phần nào mô tả ñược bức tranh tổng thể về tương tác sông biển, các quá trình trong hải dương học cụ thể là các quá trình vận chuyển trầm tích và lắng ñọng trầm tích, biến ñổi hình thái bờ và ñáy thông qua việc sử dụng các mô hình mô phỏng.
Tuy nhiên hạn chế của các nghiên cứu này là chưa kết hợp giữa mô hình, phân tích dữ liệu vệ tinh và sử dụng các số liệu khảo sát thực ñịa, sự liên kết giữa quá trình ñộng lực trầm tích trong sông và vùng biển ven bờ không ñược làm rõ, mới chỉ xem xét chủ yếu ñến sự vận chuyển nguồn trầm tích lơ lửng do sông ñổ ra mà chưa xem xét các quá trình lắng ñọng và tái lắng ñọng dưới tác ñộng hỗn hợp của ñộng lực sông biển… Sau này, một số nghiên cứu sử dụng số liệu viễn thám có thể ñược khai thác ñể bổ sung cho việc sử dụng mô hình số nghiên cứu ñộng lực cửa sông và vận chuyển trầm tích [66, 127, 161]. Dữ liệu này tuy khá nhiều vào mùa khô nhưng rất ít vào mùa mưa vì nhiều mây, ñiều này sẽ gây khó khăn cho việc ước tính hàm lượng trầm tích từ cảm biến của vệ tinh. Chính vì vậy, việc ño ñạc số liệu thực tế hoặc sử dụng mô hình (sau khi ñã hiệu chỉnh và kiểm ñịnh từ dữ liệu ño) là hai cách ñánh giá (ước tính) các thông lượng hàng năm ñược xem là một cách kết hợp khá tối ưu. Nếu kết hợp ñược dữ liệu viễn thám thì việc ñánh giá, ước tính sẽ chính xác hơn, cung cấp một cách khái quát cho các vị trí khảo sát cũng như khắc phục ñược những hạn chế của việc sử dụng mô hình.
Khi có các số liệu khảo sát thực ñịa cùng với sự liên kết giữa quá trình ñộng lực trầm tích trong sông và vùng biển ven bờ, xem xét các quá trình lắng ñọng và tái lắng ñọng dưới tác ñộng hỗn hợp của ñộng lực sông biển… Trên cơ sở ñó sẽ xác ñịnh ñược quy luật vận chuyển và lắng ñọng trầm tích theo các quy mô khác nhau (ngắn, trung bình và dài) tại khu vực nghiên cứu. Như vậy có thể thấy, sự kết hợp giữa mô hình, phân tích dữ liệu viễn thám và phân tích các số liệu khảo sát thực tế sẽ là cơ sở cho việc nghiên cứu quy luật biến 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ñộng trầm tích dự kiến sẽ ñược thực hiện trong tương lai trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Một số kết quả nghiên cứu trong nước liên quan ñến lĩnh vực nghiên cứu Vùng cửa sông ven biển là một vùng có hệ sinh thái ñặc thù, là nơi giao thoa, tương tác giữa môi trường lục ñịa và biển, là nơi chứa nhiều tiềm năng to lớn về tài nguyên thiên nhiên và cũng là nơi xảy ra nhiều tai biến thiên nhiên với những hiểm họa khó lường. Nhận thức ñược tầm quan trọng của vùng cửa sông ven biển trong vấn ñề phát triển kinh tế - xã hội, việc nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng ñến cửa sông cụ thể là nghiên cứu quy luật biến ñộng trầm tích vùng cửa sông ven biển ñược quan tâm ñặc biệt, ñầu tư thích ñáng nhằm khai thác các tiềm năng và phát triển bền vững kinh tế - xã hội.
Ở Việt Nam hiện nay có các công trình nghiên cứu về các khu vực ven biển, các vùng cửa sông có sử dụng mô hình toán, chúng ñược bắt ñầu phát triển từ khoảng giữa thập niên 80 của thế kỷ XX. Do các trạm quan trắc ở dải ven biển và ngoài khơi ở nước ta thưa thớt, số liệu thực ño thường rất ngắn và thiếu, không ñồng bộ làm cho hiệu chỉnh mô hình khó ñược kiểm chứng chính xác. Các kết quả tính toán bằng mô hình rất khó ñược kiểm chứng trên cả hai phương diện trong phòng thí nghiệm và ngoài hiện trường. Các nghiên cứu tiêu biểu ở Việt Nam trong lĩnh vực này phải kể ñến nhóm nghiên cứu của Bùi Hồng Long (2001) [15], nghiên cứu vùng Phan Rí, Hàm Tiến, Phước Thể (Bình Thuận).