i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP &PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI * ĐẶNG ĐÌNH ĐOAN NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI KHU VỰC CỬA SÔNG THU BỒN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG BẤT LỢI PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - NĂM 2014 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐẶNG ĐÌNH ĐOAN NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI KHU VỰC CỬA SÔNG THU BỒN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG BẤT LỢI PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI Chuyên ngành: Chỉnh trị sông và bờ biển Mã số : 62 44 94 01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS. TS. VŨ MINH CÁT; 2. TS. PHẠM QUANG SƠN; HÀ NỘI - NĂM 2014 iii LỜI CAM ĐOAN Tôi là Đặng Đình Đoan, xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các nội dung và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào. TÁC GIẢ Đặng Đình Đoan iv LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tác giả xin gửi lời cảm ơn tới PGS. TS. Vũ Minh Cát, ĐH Thủy Lợi; TS. Phạm Quang Sơn,Viện Địa chất, đã hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thiện luận án. Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô giáo và đồng nghiệp ở trường Đại học Thủy lợi; Viện khoa học thủy lợi Việt Nam; Viện khoa học thủy lợi miền Trung và Tây Nguyên, Trường Cao đẳng Công nghệ Kinh tế và Thủy lợi miền Trung đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án. Tác giả cũng trân trọng cảm ơn các cơ quan: Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn tỉnh Quảng Nam và Thành phố Đà Nẵng; Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Trung Trung Bộ đã giúp đỡ tác giả trong quá trình thu thập tài liệu, các thông tin cần thiết liên quan đến vấn đề nghiên cứu. Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp và người thân đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án. TÁC GIẢ Đặng Đình Đoan v MỤC LỤC Trang phụ bìa trang Lời cam đoan Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các hình vẽ Danh mục các bảng MỞ ĐẦU 1 1. Cơ sở khoa học của luận án 1 2. Mục tiêu của luận án 3 3. Nhiệm vụ và nội dung của luận án 3 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án 3 5. Cấu trúc của luận án 4 6. Những đóng góp mới của luận án 5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN VÙNG CỬA SÔNG ẢNH HƯỞNG TRIỀU 6 1.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN VÙNG CỬA SÔNG 6 1.1.1. Khái niệm về vùng cửa sông 6 1.1.2. Phân vùng cửa sông 8 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỬA SÔNG TRÊN THẾ GIỚI 9 1.3. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ BIẾN ĐỔI CỬA SÔNG Ở VIỆT NAM 13 1.4. CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU Ở VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN 20 1.4.1. Các dự án điều tra cơ bản 20 1.4.2. Các chương trình KHCN Nhà nước và các đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ có liên quan 21 1.4.3. Các dự án khu vực cửa sông 22 1.5. NHỮNG HẠN CHẾ RÚT RA VÀ HƯỚNG TIẾP CẬN CỦA LUẬN ÁN 23 1.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN ÁN 25 1.6.1. Phương pháp phân tích thống kê và tổng hợp 25 1.6.2. Phương pháp phân tích viễn thám, hệ thông tin địa lý (GIS) 26 1.6.3. Phương pháp mô hình toán 26 vi 1.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 27 CHƯƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, HIỆN TRẠNG, NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN DIỄN BIẾN HÌNH THÁI VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN 29 2.1. KHÁI QUÁT VỀ ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN LƯU VỰC NGHIÊN CỨU 29 2.1.1. Vị trí địa lý 29 2.1.2. Đặc điểm địa hình 30 2.1.3. Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng 31 2.1.4. Mạng lưới sông Thu Bồn 32 2.1.5. Đặc điểm khí hậu 32 2.1.6. Chế độ thủy văn 34 2.1.7. Các yếu tố hải văn 38 2.2. HIỆN TRẠNG DIỄN BIẾN HÌNH THÁI CỬA SÔNG THU BỒN 43 2.2.1. Diễn biến hình thái khu vực phía trong sông 43 2.2.2. Biến đổi hình thái dải ven biển vùng cửa sông nghiên cứu 46 2.3. NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG 47 2.3.1. Nhân tố nội động lực 48 2.3.2. Nhân tố thủy động lực 51 2.3.3. Các nguyên nhân do con người 53 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 57 CHƯƠNG 3. CỨU DIỄN BIẾN VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VIỄN THÁM, GIS VÀ MÔ HÌNH TOÁN 59 3.1. NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VIỄN THÁM, GIS 59 3.1.1. Cơ sở lý thuyết 59 3.1.2. Phương pháp thực hiện 61 3.1.3. Diễn biến khu vực cửa sông Thu Bồn qua phân tích thông tin viễn thám 61 3.2. NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH TOÁN 78 3.2.1. Lựa chọn mô hình 78 3.2.2. Mô phỏng diễn biến đáy sông và đáy biển trước cửa sông bằng MIKE21 79 3.2.3. Xây dựng tập kịch bản và mô phỏng 92 vii 3.2.4. Mô phỏng sự thay đổi đường bờ biển bằng Litpack 99 3.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 114 CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CÓ TÍNH ĐỊNH HƯỚNG PHÒNG TRÁNH, GIẢM NHẸ XÓI LỞ, BỒI TỤ VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN 117 4.1. NHÓM GIẢI PHÁP PHI CÔNG TRÌNH 117 4.2. NHÓM GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH 119 4.2.1. Giải pháp cho đoạn sông từ Giao Thủy tới Cửa Đại 119 4.2.2. Giải pháp cho cửa sông và bờ biển kề cận 2 bên cửa sông 126 4.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 135 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 137 CÁC BÀI BÁO CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ CỦA NGHIÊN CỨU SINH 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO 142 viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT EC GDP Ủy ban Châu âu Tổng sản phẩm quốc nội GIS Hệ thống thông tin địa lý KC Chương trình quốc gia về khoa học công nghệ KHCN Khoa học công nghệ QL Quốc lộ MC Mặt cắt TSKH Tiến sĩ khoa học TKKT-TC UBND Thiết kế kỹ thuật thi công Ủy ban nhân dân ĐBSCL Đồng bằng sông cửu long ix DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1- 1: Sơ đồ tiếp cận 25 Hình 1- 2: Sơ đồ nghiên cứu phân tích tổng hợp 25 Hình 1-3: Sơ đồ nghiên cứu của phương pháp viễn thám 26 Hình 1-4: Sơ đồ nghiên cứu của phương pháp mô hình toán 27 Hình 2-1: Khu vực nghiên cứu sông Thu Bồn 29 Hình 2- 2: Hoa sóng chế độ ngoài khơi khu vực nghiên cứu 41 Hình 2- 3: Thống kê chiều dài xói lở (m)[66] 45 Hình 2- 4: Tốc độ xói lở (m/năm)[66] 45 Hình 2- 5: Xói lở do dòng xoáy tạo thành các hố xói ở Bãi Mộ thôn An Hà - Điện Phong với độ rộng 10-20m, sâu từ 3-5m(5/2009) 46 Hình 2- 6: Hố xói Ông Phật, trước lũ 1999 với diện tích 250m2, sâu 2-3m, đến nay là 4000 m2, sâu 7 –1 0 m tại thôn An Hà (5/2009) 46 Hình 2- 7: Xói lở trên đoạn bờ hữu dài 3km ở thôn An Hà, Thôn Thi Phương và Thôn Cẩm Phú - Điện Phong. (5/2009) 46 Hình 2- 8 :Xói lở do dòng chảy dồn vào sông nhánh Vĩnh Điện (Điện An) trên đoạn bờ dài hơn 1km (5/2009) 46 Hình 2- 9: Sạt lở bờ biển khu vực bờ phải Cửa Đại do sóng xiên góc với đường bờ (Golden Sand Resort Hội An tháng 10/2010) 47 Hình 2- 10: Xói ở bờ biển Duy Hải ( bờ phải Cửa Đại sau lũ 9/2009) 47 Hình 2-11: Các đứt gãy điển hình có vai trò hình thành các sông chính 48 Hình 2- 12: Đốt rừng làm nương ở Quế Sơn; khai thác khoảng sản ở Phước Sơn và xây dựng Thủy điện Sông Bung 2[66] 54 Hình 2- 13: Nuôi trồng thủy sản trên sông và canh tác trên bãi bồi khu vực hạ lưu sông Thu Bồn [66] 55 Hình 3- 1: Sơ đồ tóm tắt qui trình xử lý thông tin ảnh và bản đồ [40] 61 Hình 3- 2: Biến động lòng dẫn sông Thu Bồn giai đoạn 1973 đến 2013 63 Hình 3- 3: Ảnh vệ tinh đoạn từ Giao Thủy đến cầu đường sắt 64 Hình 3- 4: Sơ đồ biến đổi dòng sông đoạn từ Giao Thủy đến cầu đường sắt 64 Hình 3- 5: Xu thế biến đổi dòng sông đoạn từ Giao Thủy đến cầu đường sắt 65 Hình 3- 6 : Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn Giao Thủy 66 Hình 3- 7: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn Duy Châu (Duy xuyên) 66 Hình 3- 8: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn Phú Đông, Điện Quang 67 Hình 3- 9: Xu hướng diễn biến đường bờ tại Kỳ Long 67 Hình 3- 10: Ảnh viễn thám khu vực từ cầu đường sắt đến cầu Câu Lâu 68 Hình 3- 11: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn thôn Nhị Dinh1 69 x Hình 3- 12: Sự di chuyển của dòng chủ lưu tại đoạn thôn Nhị Dinh 69 Hình 3- 13: Diễn biến đoạn bờ gần cửa sông từ năm 1973 đến 2013 70 Hình 3- 14: Diễn biến dòng chủ lưu đoạn sông gần cửa Đại năm 1973 đến 2013. 72 Hình 3-15: Diễn biến dòng chủ lưu đoạn sông nằm kề cửa Đại năm 1973 đến 2013. 72 Hình 3- 16: Diễn biến đoạn bờ cửa Đại năm 1973 đến 2013 73 Hình 3- 17: Diễn biến đường bờ tại đoạn phía Bắc cửa Đại, năm 1973 đến 2013. 74 Hình 3- 18: Diễn biến đoạn cửa Đại năm 1999 đến 2013 qua ảnh vệ tinh. 75 Hình 3-19: Diễn biến bờ biển đoạn bờ phía Nam cửa Đại từ năm 1973 đến 2013. . 76 Hình 3- 20: Số hóa địa hình lưới tính miền lớn 84 Hình 3- 21: Địa hình lưới tính nhỏ 85 Hình 3-22: Địa hình chi tiết khu vực cửa Đại 85 Hình 3- 23: Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm Sơn Trà 86 Hình 3- 24: Tương quan mực nước thực đo và tính toán tại Sơn Trà 87 Hình 3- 25: Kết quả hiệu chỉnh mực nước tại trạm cửa Đại 87 Hình 3- 26: Tương quan mực nước thực đo và mô phỏng tại cửa Đại 88 Hình 3- 27: Kết quả so sánh chiều cao sóng tính toán và thực đo 88 Hình 3- 28: Kết quả hiệu chỉnh lưu tốc tại cửa Đại 89 Hình 3- 29: Tương quan giữa lưu tốc thực đo và tính toán tại cửa Đại 89 Hình 3- 30: Địa hình cửa Đại đo tháng 9/2009 90 Hình 3- 31: Địa hình cửa Đại đo tháng 10/2009 90 Hình 3- 32: Các mặt cắt chiết xuất kết quả mô phỏng 91 Hình 3-33: Địa hình đáy thực đo và tính toán (MC1) 91 Hình 3-34: Địa hình đáy thực đo và tính toán (MC2) 91 Hình 3- 35: Địa hình đáy thực đo và tính toán (MC3) 91 Hình 3- 36: Các mặt cắt tính toán biến đổi địa hình đáy 93 Hình 3- 37: Biến đổi địa hình đáy MC1 94 Hình 3- 38: Biến đổi địa hình đáy MC2 94 Hình 3- 39: Biến đổi địa hình đáy MC4 95 Hình 3- 40: Biến đổi địa hình đáy MC3 95 Hình 3- 41: Biến đổi địa hình đáy MC5 95 Hình 3- 43: Biến đổi địa hình đáy MC2 96 Hình 3- 44: Biến đổi địa hình đáy MC3 96 Hình 3- 45: Biến đổi địa hình đáy MC4 96 Hình 3- 46: Biến đổi địa hình đáy MC5 96 Hình 3- 47: Vận tốc dòng chảy tổng cộng các kịch bản C1, C2 tại điểm 1 98 Hình 3- 48: Địa hình đáy – Kịch bản C1 98 [...]... trên, tác giả đã chọn đề tài: Nghiên cứu diễn biến hình thái khu vực cửa sông Thu Bồn và đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác động bất lợi phục vụ phát triển kinh tế xã hội để nghiên cứu 2 Mục tiêu của luận án - Nghiên cứu tương tác của các yếu tố thủy thạch động lực, làm sáng tỏ các nguyên nhân và lượng hóa mức độ ảnh hưởng gây diễn biến hình thái khu vực cửa sông Thu Bồn - Đề xuất các giải pháp. .. giảm thiểu các tác động bất lợi đến quá trình diễn biến hình thái khu vực cửa sông phục vụ phát triển kinh tế xã hội của khu vực 3 Nhiệm vụ và nội dung của luận án Luận án sẽ thực hiện các các nhiệm vụ và nội dung sau đây: - Thu thập, khảo sát bổ sung, chỉnh lý các tư liệu, số liệu phục vụ các nội dung nghiên cứu - Phân tích, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới diễn biến hình thái vùng cửa sông Thu Bồn. .. dụng các phương pháp viễn thám, GIS và mô hình toán để xác định các quy luật diễn biến và phát triển vùng cửa sông Thu Bồn - Đề xuất các giải pháp khoa học công nghệ có tính định hướng nhằm ổn định vùng cửa sông Thu Bồn phục vụ phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường 4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án Đối tượng nghiên cứu của luận án là các quá trình diễn biến vùng cửa sông bao gồm các. .. Nói tóm lại, tại khu vực cửa sông Thu Bồn trong những năm gần đây đã có một số nghiên cứu chuyên sâu, đó là cơ sở khoa học quan trọng, giúp định hướng cho nghiên cứu tổng hợp hơn, nhìn từ các khía cạnh khác nhau gây ra các biến động cho cửa Thu Bồn 1.4.3 Các dự án khu vực cửa sông Do thực trạng xói bồi và các diễn biến bất lợi đã diễn ra ở cửa Thu Bồn và do nhu cầu phát triển kinh tế xã hội, nhiều dự... thạch, động lực, bùn cát có xét tới tác động các hoạt động kinh tế xã hội gây nên diễn biến đường bờ Các kết quả nghiên này là cơ sở cho việc đề xuất phương án giảm thiểu những tác động bất lợi phục vụ cho phát triển dân sinh kinh tế và bảo vệ môi trường 24 Các kết quả điều tra cho thấy hiện tượng xói lở vùng cửa sông Thu Bồn là do tổ hợp của các yếu tố tác động liên quan đến các quá trình nội sinh, các. .. một số đặc trưng thủy thạch động lực vùng cửa sông, ven biển nghiên cứu 1.4.2 Các chương trình KHCN Nhà nước và các đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ có liên quan Các nghiên cứu khoa học về khu vực cửa Thu Bồn là những tư liệu rất có giá trị khoa học và thực tiễn phục vụ cho xây dựng các kế hoạch phát triển kinh tế xã hội tại khu vực cửa sông này Các nghiên cứu điển hình được liệt kê dưới đây: -... chưa nghiên cứu chi tiết, thỏa đáng, đặc biệt là chưa xét đến tác động của biến đổi khí hậu tới biến động các cửa sông, ven biển 1.4 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU Ở VÙNG CỬA SÔNG THU BỒN Cửa sông Thu Bồn là một trong số những cửa sông ở miền Trung đóng vai trò rất to lớn đến sự phát triển kinh tế của Quảng Nam - Đà Nẵng và các tỉnh miền Trung và xét về mặt khoa học thì cửa sông Thu Bồn là một kiểu cửa sông. .. quả nghiên cứu có được trong các chương 2 và 3; Căn cứ vào định hướng phát triển kinh tế xã hội của địa phương, từ đó đề xuất các giải pháp (nhóm giải pháp) cho việc ổn định cửa sông Thu Bồn phù hợp với phát triển kinh tế, bảo vệ môi trường 5 6 Những đóng góp mới của luận án 1) Luận án đã phân tích, đánh giá được các yếu tố tác động, làm sáng tỏ nguyên nhân cơ chế gây diễn biến hình thái vùng cửa sông. .. tích và ước tính sự biến động theo phương ngang vùng cửa sông Thu Bồn Hướng nghiên cứu này cho ta biết quá trình phát triển của cửa sông từ các tư liệu ảnh và nó là kết quả của các tương tác nội lực, thủy thạch động lực tự nhiên và tác động các hoạt động kinh tế xã hội do con người, tuy nhiên nó không trực tiếp phát hiện được các nguyên nhân của diễn biến hình thái, mà chỉ hỗ trợ cho các phương pháp. .. hoạt động trên lưu vực ảnh hưởng đến vùng cửa sông như xây dựng và vận hành các công trình hồ chứa nước thủy lợi, thủy điện lớn như thu điện Đăk Min 4, AVương, Sông Bung 2, Sông Bung 4, sông Côn và thủy điện sông Tranh Sẽ được xem xét và đánh giá định lượng Nghiên cứu nguyên nhân, qui luật diễn biến và đề xuất giải pháp giảm thiểu xói lở, bồi tụ phục vụ phát triển kinh tế vùng cửa sông Thu Bồn là . HỌC THỦY LỢI ĐẶNG ĐÌNH ĐOAN NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI KHU VỰC CỬA SÔNG THU BỒN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG BẤT LỢI PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI . Thu Bồn và đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác động bất lợi phục vụ phát triển kinh tế xã hội để nghiên cứu. 2. Mục tiêu của luận án - Nghiên cứu tương tác của các yếu tố thủy thạch động. các nguyên nhân và lượng hóa mức độ ảnh hưởng gây diễn biến hình thái khu vực cửa sông Thu Bồn. - Đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu các tác động bất lợi đến quá trình diễn biến hình thái