Tổng quan nghiên cứu

Khu vực cửa sông Vệ, tỉnh Quảng Ngãi, nằm trong vùng duyên hải Nam Trung Bộ Việt Nam, có chiều dài bờ biển khoảng 129 km và diện tích lưu vực sông Vệ là 1.263 km². Đây là vùng chịu ảnh hưởng phức tạp của các yếu tố khí tượng thủy văn như gió mùa Đông Bắc, gió mùa Tây Nam, bão và áp thấp nhiệt đới, với trung bình mỗi năm có khoảng 2-3 cơn bão đổ bộ trực tiếp hoặc gián tiếp ảnh hưởng đến khu vực. Lượng mưa trung bình năm dao động từ 1.000 đến 3.600 mm, tập trung chủ yếu vào các tháng mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12, chiếm 70-80% tổng lượng mưa năm. Dòng chảy sông Vệ có đặc điểm lưu vực nhỏ, sông ngắn, độ dốc lớn, với lưu lượng mùa lũ chiếm khoảng 70% tổng lượng dòng chảy năm, gây ra biến động mạnh về thủy văn và địa hình cửa sông.

Hiện tượng xói lở và bồi tụ diễn ra phức tạp tại cửa sông Vệ, đặc biệt là khu vực cửa Lở, với chiều dài đoạn bờ bị xói lở từ 1 đến 1,5 km, chiều rộng từ 20 đến 80 m, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống dân cư và hoạt động kinh tế thủy sản. Mùa khô, dòng chảy yếu làm cửa sông bị bồi lấp, thu hẹp lòng dẫn, trong khi mùa lũ dòng chảy mạnh mở rộng cửa sông và vận chuyển bùn cát ra biển. Các hoạt động kinh tế xã hội như khai thác cát, xây dựng công trình nuôi trồng thủy sản cũng góp phần làm thay đổi cân bằng bùn cát, làm gia tăng hiện tượng xói lở.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định nguyên nhân, cơ chế diễn biến xói lở, bồi tụ tại cửa sông Vệ, từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật ổn định cửa sông, đảm bảo thoát lũ và phát triển bền vững vùng ven biển. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào khu vực cửa Lở và vùng lân cận, trong khoảng thời gian từ năm 2012 đến 2017, với ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, phát triển kinh tế thủy sản và giảm thiểu thiệt hại do thiên tai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về động lực học sông biển và biến động cửa sông ven biển, bao gồm:

  • Lý thuyết động lực học cửa sông ven biển: Phân tích sự tương tác giữa dòng chảy sông, thủy triều, sóng biển và vận chuyển bùn cát, ảnh hưởng đến biến động hình thái cửa sông.
  • Mô hình thủy lực Mike 11 và Mike 21: Mike 11 mô phỏng thủy lực một chiều dòng chảy sông, Mike 21 mô phỏng thủy lực hai chiều và vận chuyển bùn cát trong vùng cửa sông và ven biển.
  • Khái niệm bồi tụ và xói lở cửa sông: Hiểu rõ các quá trình bồi tụ, xói lở theo mùa và theo các kịch bản tự nhiên và có công trình chỉnh trị.
  • Mô hình số mô phỏng biến động bùn cát: Ứng dụng công nghệ mô phỏng số để dự báo sự thay đổi lớp bùn cát, từ đó đánh giá hiệu quả các giải pháp kỹ thuật.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu sử dụng bao gồm số liệu khí tượng thủy văn (lượng mưa, gió, sóng, thủy triều), số liệu địa hình trên cạn và dưới nước (DEM, bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000 và 1:50.000), số liệu đo đạc trắc địa biến động bờ biển và cửa sông trong các năm 2000-2017, cùng số liệu lưu lượng dòng chảy và hàm lượng bùn cát.

Phương pháp phân tích chính là xây dựng và hiệu chỉnh mô hình thủy lực và mô hình vận chuyển bùn cát Mike 11 và Mike 21 cho khu vực cửa Lở. Cỡ mẫu dữ liệu bao gồm các trạm đo thủy văn, khí tượng và trắc địa phân bố dọc theo cửa sông và ven biển. Phương pháp chọn mẫu dựa trên tính đại diện và khả năng phản ánh biến động thực tế của khu vực nghiên cứu.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2012 đến 2017, tập trung vào các giai đoạn mùa khô và mùa lũ để đánh giá sự biến động bồi tụ, xói lở theo mùa và theo các kịch bản tự nhiên và có công trình chỉnh trị. Phân tích số liệu được thực hiện bằng phần mềm chuyên dụng, kết hợp với đánh giá thực địa và khảo sát hiện trạng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Biến động bồi tụ và xói lở theo mùa: Mùa khô (tháng 1-8), dòng chảy sông Vệ yếu, cửa sông bị bồi lấp mạnh với chiều rộng bãi bồi lên đến 100 m, gây thu hẹp lòng dẫn cửa sông. Mùa lũ (tháng 9-12), dòng chảy mạnh, mở rộng cửa sông và vận chuyển bùn cát ra biển, làm giảm bồi tụ trong cửa sông. Tổng lượng bùn cát vận chuyển trung bình năm khoảng 0,65 triệu tấn, trong đó mùa lũ chiếm hơn 70%.

  2. Ảnh hưởng của sóng và gió mùa: Sóng biển và gió mùa Đông Bắc là động lực chính gây xói lở bờ biển phía nam cửa Lở, với tốc độ gió trung bình 30-70 cm/s, sóng cao kết hợp triều cường làm gia tăng xói lở. Khu vực bờ biển phía bắc cửa Lở được bồi tụ với chiều rộng trung bình 45 m, tối đa 100 m, trong khi phía nam bị xói lở với chiều rộng từ 10 đến 60 m.

  3. Tác động của công trình chỉnh trị và hoạt động nhân sinh: Các công trình chắn sóng, đập chắn bùn cát và các hoạt động khai thác cát làm thay đổi cân bằng bùn cát, gây bồi lấp hoặc xói lở cục bộ. Việc xây dựng các bãi nuôi thủy sản chiếm dụng hành lang thoát lũ ven sông Phú Thọ - Phú Nghĩa làm giảm khả năng thoát lũ, gây ngập úng vùng hạ lưu.

  4. Dịch chuyển vị trí cửa sông: Vị trí cửa Lở dịch chuyển về phía bắc với tốc độ khoảng 30-40 m/năm trong giai đoạn 1995-1998, gây ảnh hưởng đến các khu dân cư và hoạt động giao thông thủy. Lòng dẫn cửa sông luôn biến động do sự dịch chuyển các đồi cát bồi và xói.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của biến động bồi tụ và xói lở là sự phối hợp phức tạp giữa dòng chảy sông, sóng biển, thủy triều và các yếu tố nhân sinh. Mùa khô dòng chảy yếu làm giảm khả năng vận chuyển bùn cát ra biển, dẫn đến bồi tụ và thu hẹp cửa sông, trong khi mùa lũ dòng chảy mạnh làm mở rộng cửa sông và xói lở bờ.

So sánh với các nghiên cứu tại các cửa sông miền Trung khác, hiện tượng dịch chuyển cửa sông và biến động bờ biển tại cửa Lở có mức độ tương đồng về cơ chế nhưng có đặc thù riêng do địa hình dốc và ảnh hưởng mạnh của gió mùa Đông Bắc. Các công trình chỉnh trị cần được thiết kế phù hợp với đặc điểm động lực học khu vực để tránh gây tác động tiêu cực.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tổng lượng bùn cát theo tháng, bản đồ dịch chuyển cửa sông qua các năm, và bảng thống kê chiều rộng bãi bồi/xói lở theo mùa, giúp minh họa rõ ràng xu hướng biến động và hiệu quả các giải pháp kỹ thuật.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng công trình chắn sóng và đập chắn bùn cát hợp lý nhằm ổn định lòng dẫn cửa sông, giảm thiểu xói lở bờ biển phía nam cửa Lở, đồng thời duy trì luồng tàu an toàn. Thời gian thực hiện: 2-3 năm. Chủ thể: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Quảng Ngãi phối hợp với các viện nghiên cứu.

  2. Quản lý và hạn chế khai thác cát ven biển và lòng sông để duy trì cân bằng bùn cát tự nhiên, giảm thiểu tác động nhân sinh gây bồi lấp hoặc xói lở. Thời gian: liên tục, giám sát định kỳ. Chủ thể: UBND tỉnh, các cơ quan quản lý tài nguyên.

  3. Giải phóng hành lang thoát lũ ven sông Phú Thọ - Phú Nghĩa bằng cách di dời hoặc điều chỉnh các công trình nuôi trồng thủy sản chiếm dụng lòng sông, đảm bảo dòng chảy thông suốt, giảm ngập úng vùng hạ lưu. Thời gian: 1-2 năm. Chủ thể: chính quyền địa phương, ngành thủy lợi.

  4. Ứng dụng mô hình số mô phỏng thủy lực và vận chuyển bùn cát để dự báo biến động cửa sông theo các kịch bản tự nhiên và có công trình chỉnh trị, từ đó lập kế hoạch quản lý và đầu tư phù hợp. Thời gian: liên tục cập nhật. Chủ thể: Viện nghiên cứu, trường đại học.

  5. Tăng cường giám sát, đo đạc trắc địa định kỳ để theo dõi biến động bờ biển và cửa sông, làm cơ sở khoa học cho việc điều chỉnh các giải pháp kỹ thuật và chính sách quản lý. Thời gian: hàng năm. Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường, Viện Khoa học Thủy lợi.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách địa phương: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các kế hoạch phát triển bền vững vùng ven biển, phòng chống thiên tai và quản lý tài nguyên nước.

  2. Các chuyên gia và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực thủy lợi, xây dựng công trình biển: Áp dụng mô hình và phương pháp nghiên cứu để phát triển các giải pháp kỹ thuật phù hợp với điều kiện địa phương.

  3. Doanh nghiệp và nhà đầu tư trong lĩnh vực khai thác thủy sản, xây dựng công trình ven biển: Tham khảo để đánh giá tác động môi trường và lựa chọn công nghệ, vị trí xây dựng công trình hiệu quả.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức phi chính phủ hoạt động trong lĩnh vực bảo vệ môi trường và phát triển bền vững: Nắm bắt thông tin về biến động môi trường, từ đó tham gia vào các hoạt động bảo vệ bờ biển và ứng phó thiên tai.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nguyên nhân chính gây xói lở và bồi tụ tại cửa sông Vệ là gì?
    Nguyên nhân chủ yếu là sự phối hợp giữa dòng chảy sông theo mùa, sóng biển, thủy triều và các hoạt động nhân sinh như khai thác cát và xây dựng công trình. Mùa khô dòng chảy yếu làm bồi tụ, mùa lũ dòng chảy mạnh gây xói lở.

  2. Mô hình Mike 11 và Mike 21 được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
    Mike 11 mô phỏng thủy lực một chiều dòng chảy sông, Mike 21 mô phỏng thủy lực hai chiều và vận chuyển bùn cát trong vùng cửa sông và ven biển, giúp dự báo biến động bờ biển và hiệu quả các giải pháp kỹ thuật.

  3. Các giải pháp kỹ thuật nào được đề xuất để ổn định cửa sông?
    Bao gồm xây dựng công trình chắn sóng, đập chắn bùn cát, quản lý khai thác cát, giải phóng hành lang thoát lũ và ứng dụng mô hình số để dự báo biến động, từ đó lập kế hoạch quản lý phù hợp.

  4. Tác động của các công trình nuôi trồng thủy sản đến biến động cửa sông như thế nào?
    Các công trình này chiếm dụng hành lang thoát lũ ven sông, làm giảm khả năng thoát lũ, gây ngập úng vùng hạ lưu và ảnh hưởng đến dòng chảy tự nhiên, làm gia tăng xói lở và bồi tụ không đồng đều.

  5. Làm thế nào để giám sát biến động bờ biển và cửa sông hiệu quả?
    Cần thực hiện đo đạc trắc địa định kỳ, sử dụng công nghệ viễn thám và GIS kết hợp với mô hình số để theo dõi biến động, từ đó có cơ sở khoa học điều chỉnh các giải pháp kỹ thuật và chính sách quản lý.

Kết luận

  • Cửa sông Vệ, đặc biệt khu vực cửa Lở, có biến động bồi tụ và xói lở phức tạp theo mùa, ảnh hưởng lớn đến đời sống và kinh tế địa phương.
  • Nguyên nhân chính là sự phối hợp giữa dòng chảy sông, sóng biển, thủy triều và các hoạt động nhân sinh như khai thác cát và xây dựng công trình.
  • Mô hình thủy lực Mike 11 và Mike 21 được hiệu chỉnh thành công, giúp mô phỏng chính xác biến động bùn cát và thủy lực cửa sông.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm ổn định cửa sông, bảo vệ bờ biển và đảm bảo thoát lũ hiệu quả.
  • Tiếp tục giám sát, cập nhật mô hình và nghiên cứu để điều chỉnh giải pháp phù hợp với biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội.

Next steps: Triển khai xây dựng công trình kỹ thuật, tăng cường quản lý khai thác tài nguyên, và duy trì hệ thống giám sát biến động cửa sông.

Call to action: Các cơ quan quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng cần phối hợp chặt chẽ để thực hiện các giải pháp bền vững, bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế vùng ven biển Quảng Ngãi.