TRƯỜng đẠi học khoa học tự nhiêN ĐỖ MẠnh tuân nghiên cứu tưƠng quan bồi tụ XÓi lở BỜ biểN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.

Các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, các thông tin sử dụng trong Luận văn để tham khảo đều có nguồn gốc tường minh, rõ ràng và công trình nghiên cứu này chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2015

Tác giả Đỗ Mạnh Tuân

LỜI CÁM ƠN

Để có thể hoàn thành được luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS. TS. Trần Nghi người không những định hướng nghiên cứu cho tôi trên con đường nghiên cứu khoa học mà còn luôn tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giải đáp các thắc mắc cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài và trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này.

Tôi xin trân trọng cảm ơn các Thầy, Cô giáo Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội,các Thầy, Cô đang công tác tại khoa Địa chất – Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội cùng các nhà khoa học ở các Viện, Trung tâm đã giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi để tôi học tập, làm việc và nghiên cứu trong quá trình đào tạo. Hoàn thành khóa luận này, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè tôi, những người luôn ủng hộ, đồng hành cùng tôi trên mỗi bước đi. Không có hậu phương vững chắc ấy tôi khó có thể yên tâm học tập và nghiên cứu.

Trong quá trình hoàn thành luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong thầy cô và các bạn góp ý để bài viết được hoàn thiện hơn!

Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2015

Tác giả Đỗ Mạnh Tuân

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Hiện tượng bồi tụ - xói lở bờ biển đang xảy ra rất phức tạp và phổ biến ở nhiều khu vực trên thế giới và ngay cả Việt Nam cũng vậy có những nơi đang xảy ra hiện tượng bồi tụ rất mạnh, ngược lại có những nơi đang xảy ra xói lở nghiêm trọng gây ra những tổn hại trên thiên nhiên, thất thoát về vật chất và đem lại những khó khăn cho cuộc sống của con người. Từ cuối thế kỷ XX đến nay, mức độ xói lở bờ biển Việt Nam ngày càng gia tăng từ phạm vi đến cường độ, đặc biệt là khu vực đới bờ châu thổ sông Hồng.

Mục tiêu của luận văn: Xác định cơ chế và xu thế bồi tụ - xói lở , xác định nguyên nhân bồi tụ, xói lở bờ biển tại khu vực nghiên cứu. Đề xuất các giải pháp để giảm thiểu xói lở, quản lý quỹ đất trong khu vực nghiên cứu

Ý nghĩa về lý luận: Luận văn sẽ góp phần làm sáng tỏđược cơ chế, nguyên nhân gây ra xói lở bờ biển Nam Định và bồi tụ mạnh ở cửa Ba Lạt, cửa Đáy. Qua đó đưa ra các biện pháp nhằm giảm thiểu thiệt hại

Ý nghĩa thực tiễn: Qua việc nghiên cứu về cơ chế, nguyên nhân dẫn đến hiện tượng bồi tụ và xói lở đang diễn ra trong khu vực nghiên cứu, luận văn sẽ đưa ra các đề xuất và kiến nghị giúp các nhà quản lý có thể quản lý tốt và đưa ra những chính sách phù hợp nhằm giảm thiểu các thiệt hại do xói lở và bồi tụ gây ra và những định hướng chiến lược phát triển, đồng thời cũng nâng cao nhận thức của người dân về bồi tụ - xói lở bờ biển.

Ngoài phần mở đầu, kết luận – kiến nghị và tài liệu tham khảo cấu trúc của luận văn gồm 4 chương:

CHƯƠNG 1 - ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC CỬA SÔNG BA LẠT – CỬA ĐÁY

CHƯƠNG 2 - LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 3 - HIỆN TRẠNG BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ TỪ CỬA BA LẠT ĐẾN CỬA ĐÁY

CHƯƠNG 4 - ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU XÓI LỞ VÀ QUẢN LÝ QUỸ ĐẤT

CHƯƠNG 1 - ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC CỬA SÔNG BA LẠT – CỬA ĐÁY

1.1. Vị trí địa lý

Vùng cửa sông ven biển tỉnh Nam Định thuộc địa phận 3 huyện Giao Thủy, Hải Hậu và Nghĩa Hưng (Hình 1.1), nằm giữa hai cửa sông lớn là Cửa Ba Lạt (sông Hồng) và Cửa Đáy (sông Đáy) với đường bời biển dài khoảng 72km, tổng diện tích vùng biển và ven biển vào khoảng 20.800 ha, giới hạn trong khoảng tọa độ địa lý:

Từ 19^o50’00 đến 20^o20’00 Vĩ Bắc

Từ 106^o00’00 đến 106^o40’00 Kinh Đông

	Hải Hậu Giao Thủy Nghĩa Hưng
Hình 1. 1. Vị trí vùng nghiên cứu

Hình 1. 2. Sơ đồ hành chính vùng cửa sông ven biển Nam Định

Khí hậu mang tính chất chung của khí hậu đồng bằng Bắc Bộ, thuộc khí hậu nhiệt đới gió mùa, có 4 mùa rõ rệt (xuân, hạ, thu, đông), mùa đông khí hậu khô do chịu tác động của gió mùa đông bắc.

Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình hàng năm của vùng khoảng 23^oC, trong đó có 8 tháng có nhiệt độ trung bình lớn hơn 20^oC. Mùa đông, nhiệt độ trung bình của vùng là 18,9^oC, nhiệt độ thấp nhất có thể xuống 6 – 7^oC (tháng 2/2008), tháng lạnh nhất trong năm thường là tháng 1 và 2. Mùa hạ, nhiệt độ trung bình là 27^oC, tháng nóng nhất là tháng 7 và 8, nhiệt độ nóng nhất có thể đến 40^oC.

Độ ẩm: Độ ẩm không khí của vùng tương đối cao, trung bình năm đạt 80-85%, ít chênh lệch độ ẩm giữa các tháng, tháng có độ ẩm cao nhất là 90% (tháng 3) và tháng có độ ẩm thấp nhất là 81% (tháng 11), mùa đông có những ngày độ ẩm có thể xuống đến 65%.

Chế độ mưa: Lượng mưa trung bình trong năm từ 1.700 – 1.800mm, phân bố đồng đều trong toàn vùng. Theo lượng mưa, một năm có thể chia ra 2 mùa: mùa mưa và mùa khô, mùa mưa của vùng bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 80% lượng mưa cả năm, các tháng mưa nhiều là 7, 8,9. Mưa tập trung trong các tháng này kết hợp với triều cường thường gây ra nhiều thiệt hại cho hoạt động nuôi trồng thủy sản và sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là gây vỡ đê và bờ ao đầm nuôi thủy sản. Mùa khô từ tháng 11 tháng 4 năm sau, lượng mưa chiếm 20% lượng mưa cả năm, các tháng mưa ít là tháng 12, 1 và 2, trong thời gian này có tháng hầu như không có mưa gây ảnh hưởng đến tình hình sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là việc gieo trồng cây vụ đông.

Nắng: Hàng năm trung bình có tới 250 ngày nắng, tổng số giờ nắng từ 1650-1700 giờ. Vụ hè thu có số giờ nắng cao khoảng 1100 – 1200 giờ, chiếm 70% số giờ nắng trong năm.

Gió: Hướng gió thịnh hành thay đổi theo mùa, tốc độ gió trung bình cả năm là 2 – 2,3 m/s. Mùa đông, hướng gió thịnh hành là gió đông bắc với tần suất 60-70%, tốc độ gió trung bình 2,4 – 2,6 m/s, những tháng cuối mùa đông, gió có xu hướng chuyển dần về phía đông. Mùa hè, hướng gió thịnh hành là gió đông nam, với tần suất 50 – 70%, tốc độ gió trung bình là 1,9 – 2.2 m/s, tốc độ gió cực đại (khi có bão) là 40 m/s, đầu mùa hạ thường xuất hiện các đợt gió khô nóng gây tác động xấu đến cây trồng. Ngoài ra vùng ven biển còn chịu ảnh hưởng của gió đất (hướng thịnh hành là tây nam) và gió biển (hướng thịnh hành là đông nam).

Bão: Do nằm trong vùng Vịnh Bắc Bộ, mùa bão tại Nam Định từ tháng 7 đến tháng 9, cực đại vào tháng 8 nên hàng năm thường chịu ảnh hưởng của bão hoặc áp thấp nhiệt đới, bình quân từ 4 – 6 cơn/năm. Cơn bão số 3 và 5 (năm 2005) kết hợp với triều cường đã gây sạt lở và làm vỡ nhiều tuyến đê biển.

Nhìn chung, khí hậu vùng ven biển Nam Định thuận lợi cho sự phát triển của hệ sinh thái động, thực vật và hoạt động du lịch.

1.3. Thủy văn cửa sông

Vùng ven biển tỉnh tỉnh Nam Định có 3 cửa sông lớn, đó là cửa sông Ba Lạt (sông Hồng), cửa sông Ninh Cơ và cửa sông Đáy. Ngoài ra còn một số cửa sông nhỏ thuộc vùng ven biển huyện Hải Hậu như sông Sò, sông Hải Hậu và sông Cát (xã Hải Hà, huyện Hải Hậu). Tuy vậy, mật độ sông trong vùng không cao (0,33km/km²) nên khi lũ xảy ra vẫn có hiện tượng ngập úng tạm thời tại một số vùng, đặc biệt là đối với vùng ven biển nhu cầu rửa mặn rất lớn, do đó hệ thống sông này cần phải được tăng cường bằng các kênh mương tưới tiêu.

Hệ thống sông Hồng có vai trò đặc biệt trong việc thành tạo châu thổ Sông Hồng nói chung và vùng ven biển tỉnh Nam Định nói riêng. Tổng lượng nước sông Hồng đổ ra cửa Ba Lạt hàng năm là 48,6.10⁹ m³ (chiếm 39 - 40% tổng lưu lượng của hệ thống sông Hồng). Sau khi qua Sơn Tây, khoảng 37,8% lượng bùn cát sông Hồng được chuyển qua sông Đuống để nhập vào hệ thống sông Thái Bình, còn lại được phân bố cho các chi lưu của sông Hồng: 10 - 14% qua sông Luộc, 10 - 12% qua sông Trà Lý, 25 - 30% qua sông Nam Định, 10 - 12% qua sông Ninh Cơ và 30 - 50% qua cửa Ba Lạt (Lương Phương Hậu và nnk, 2002). Có thể thấy lượng nước và phù sa sông Hồng vận chuyển chủ yếu qua cửa Ba Lạt và đây là nguồn vật liệu chủ yếu để bồi đắp cửa Ba Lạt tiến ra biển với tốc độ nhanh.

Sông Đáy chảy qua Nam Định có chiều dài 82km được coi là ranh giới phía tây của tỉnh, lưu lượng dòng chảy đo tại trạm Ba Thá là 58,6m³/s.

Sông Ninh Cơ chảy qua các huyện phía nam tỉnh Nam Định, bắt nguồn từ phía bắc huyện Xuân Trường, qua Lạc Quần xuống phía nam đổ ra biển tại cửa Lạch Giang. Sông Ninh Cơ có chiều dài 52km, chiều rộng 400-500m.

1.4. Hải văn biển

Chế độ sóng của khu vực thay đổi theo mùa. Vào mùa lạnh, hướng sóng chính ở ngoài khơi là ĐB (61%), Đông (15%), còn ở ven bờ là các hướng Đông (34%), ĐB (13%) và ĐN (18%). Vào mùa nóng, các hướng sóng thịnh hành ngoài khơi là Nam, TN và Đông với tần suất dao động từ 40 - 75%, trong đó sóng hướng Nam chiếm tới 37%. Độ cao sóng trung bình ngoài khơi là 1,2 - 1,4 m, ở ven bờ là 0,6 - 0,8 m; độ cao sóng cực đại tương ứng là 7,0 - 8,0 m và 5,0 - 6,0 m. Các cấp sóng có độ cao lớn thường xuất hiện khi có bão.

Thủy triều tại vùng biển Nam Định thuộc chế độ nhật triều, biên độ triều trung bình từ 1,6 – 1,7m, lớn nhất đạt 3,3m, nhỏ nhất là 0,1m. Ảnh hưởng của thủy triều đến các sông trong vùng rất lớn. Thủy triều tác động đến hướng chảy của sông ngòi, độ cao thấp của mực nước sông vào lúc triều cường và triều kiệt Khu vực có chế độ nhật triều tương đối thuần nhất tuy nhiên tính nhật triều ở phía nam kém hơn phía bắc cửa Ba Lạt. Độ lớn thủy triều cũng giảm dần từ Bắc xuống Nam. Nếu ở phía bắc trong tháng có 25-27 ngày nhật triều, 3-5 ngày bán nhật triều và độ cao triều trong kỳ nước cường là 2,8 - 3,6 m thì ở phía nam cửa Ba Lạt đến cửa Đáy số ngày nhật triều là 23 - 25 ngày, bán nhật triều là 5 - 7 ngày và độ lớn triều 2 - 3 m. Biên độ triều thấp hơn, số ngày bán nhật triều tăng thuận lợi cho xâm thực và di chuyển trầm tích. Đó cũng là điều kiện thuận lợi để RNM ở vùng ven biển khu vực này phát triển hơn.

Dòng chảy ven bờ của vùng chủ yếu là hướng bắc – nam. Tuy nhiên, do sự thay đổi địa hình đường bờ nên hướng dòng chảy ven bờchủ yếu là tây nam tại khu vực bờ phải cửa sông Ba Lạt.

Khu vực có độ muối dao động lớn từ 1 - 30,3 ‰. Biến đổi độ muối trong năm theo quy luật: cực đại vào mùa khô (tháng 2 - 3) và cực tiểu vào mùa mưa (tháng 7-8). Độ muối ở vùng cửa sông là thấp nhất, đặc biệt vào mùa mưa chỉ đạt 1,1 ‰ thể hiện sự biến động độ muối rất cao ở những vùng gần cửa sông. Nhiệt độ tầng mặt trung bình từ 15 - 30°C.

1.5. Địa hình – địa mạo

Địa hình khu vực là địa hình đồng bằng và bãi triều tương đối bằng phẳng. Hàng năm, dải đất ven biển tại các 2 cửa sông Ba Lạt và sông Đáy lấn ra biển từ 60m đến 80m khiến cho diện tích đất vùng cửa sông ven biển Nam Định trung bình tăng khoảng 110 ha. Tuy nhiên, hàng năm tại các vùng Văn Lý (Hải Hậu), Nghĩa Phúc (Nghĩa Hưng), biển lại lấy đi của Nam Định dải đất rộng từ 5 -50m do xói lở.

Tại các vùng cửa sông Ba Lạt và cửa Đáy, địa hình rất đa dạng với nhiều kiểu nguồn gốc khác nhau, cụ thể là: các bãi bồi hiện đại, các lòng sông; địa hình hỗn hợp sông - biển bao gồm: 1 - Bề mặt tích tụ sông - biển từ thế kỷ thứ XV đến đầu thế kỷ XIX, từ thế kỷ XIX đến XX , từ đầu thế kỷ XX đến nay ngăn cách bởi các đường bờ cổ được xác định nhờ hệ thống các val cát chạy theo hướng đông bắc – tây nam (đường bờ thế kỷ XIX) và các tuyến đê quai, đê biển; 2 - Bề mặt tích tụ hiện đại sông – biển chiếm diện tích khá lớn phía sau các bar cửa sông chủ yếu là bột sét, cát sét lẫn tàn tích thực vật thuộc hệ tầng Thái Bình rất thuận lợi cho RNM phát triển; 3 - Bề mặt tích tụ đáy đầm lầy ngập mặn hiện đại có diện tích khoảng 3.500 ha phân bố ở cửa Ba Lạt phía sau cồn Lu, cồn Vành chủ yếu là bùn sét màu xám tro đen do lẫn nhiều vật chất hữu cơ tạo ra một vùng đệm lý tưởng để bảo tồn RNM và nuôi trồng thủy sản; 4 - Bãi biển tích tụ hiện đại do tác động của sông - biển chỉ phát triển duy nhất trước cửa Ba Lạt với chiều rộng khoảng 1 km, không đồng nhất gồm các hạt thô trong các bar cát lẫn bùn sét ở bộ phận giữa các bar, hình thành trong điều kiện sông mang nhiều phù sa ra biển và cửa sông có sóng lớn.

Địa hình có nguồn gốc biển bao gồm: 1 - Bãi biển xói lở - tích tụ do sóng chiếm ưu thế chủ yếu ở phía nam cửa Lân đã làm mất đi nhiều vùng đất canh tác, phá hủy các công trình dân sinh và hệ thống đê biển tạo ra thềm xâm thực ven bờ và thềm tích tụ xa bờ; 2 - Hệ thống các cồn cát tích tụ biển cổ nằm song song với đường bờ thế kỷ thứ XIX, XX và đầu thế kỷ XX đến nay; 3 - Các bar cát hiện đại là các bar cát cửa sông (cồn Vành) - một thành tạo rất đặc trưng cho kiểu cửa sông delta tiến ra biển theo cơ chế lấp đầy.

Tại các vùng này, địa hình đặc trưng có dạng lượn sóng thấp dần từ tây sang đông với sự đan xen thay thế giữa các thế hệ cồn cát và các bãi triều châu thổ, các đầm lầy ngập mặn và lạch triều. Trong đất liền xen kẽ giữa các giồng cát cổ nổi cao có dạng cánh cung đơn giản và phân nhánh về phía nam, đông nam có độ cao thay đổi từ 2,5 - 5 m là các bãi bồi châu thổ bằng phẳng, chạy theo hướng đông bắc – tây nam. Ở đới ven biển, các bãi triều lầy RNM hiện đại rộng và thoải, phân bố giữa hai thế hệ cồn cát. Hệ thống lạch triều hiện đại nằm len lỏi giữa các cồn cát nổi cao hiện đại (lạch Trà nằm giữa cồn Ngạn, cồn Lu). Phía ngoài cồn là các bãi triều cát khá bằng phẳng thoải từ 0,5 – 1m.

Địa hình đáy biển ở vùng cửa sông có sự khác nhau theo độ sâu. Ở vùng cửa sông Hồng từ 0-30m nước địa hình đáy nghiêng thoải tạo ra sườn tiền châu thổ rất rõ, trong khi đó ở cửa Đáy và cửa Lạch Giang địa hình lại tương đối bằng phẳng được đặc trưng bởi những bãi dưới triều rộng. Từ 30m nước trở ra địa hình tương đối bằng phẳng. Trong phạm vi 2 cửa Đáy và cửa Ba Lạt, địa hình đáy biển tương đối bằng phẳng, các đường đẳng sâu thưa và khoảng cách giữa chúng tăng dần từ bờ ra ngoài khơi.

Cửa Ba Lạt đặc trưng cho cửa sông châu thổ bồi tụ theo phương thức lấp đầy do tác động phức tạp của động lực sông - sóng với các thế hệ cồn cát sắp xếp dạng nan quạt rất độc đáo và các lạch triều lớn nhất Bắc Bộ. Thế hệ các cồn cát cổ song song với đường bờ và luôn có xu hướng dịch chuyển về phía bờ trong quá trình tiến hóa. Điều thú vị là mỗi thế hệ cồn cát đều gồm một số hay một nhóm các cồn cát chạy gần song song với nhau, nhiều chỗ nối đuôi liên tiếp hoặc nằm sát cạnh nhau theo hướng từ lục địa ra biển. Riêng hệ thống cồn cát cổ ở Giao Yến có dạng nan quạt rất điển hình. Cánh quạt quay về phía đông bắc còn nan quạt xòe ở phía tây nam.

Tiến hóa cửa sông trải qua nhiều chu kỳ. Hàng năm sông Hồng và các dòng chảy dọc bờ chuyển tải một lượng bùn cát khổng lồ qua cửa Ba Lạt. Quá trình sóng mạnh mẽ cuốn lượng bùn cát này ra xa rồi lại đưa vào bờ kết hợp với dòng chảy dọc bờ hình thành các dải cát ngầm chắn cửa hình vòng cung (cồn Lu, cồn Vành...) bảo vệ đường bờ phía trong khỏi tác động của sóng đồng thời tạo ra một đới yên tĩnh phía trong rất thuận lợi cho lắng đọng trầm tích do sông Hồng đưa ra. Dòng chảy sông Hồng đến cửa bị dải cát ngầm chặn lại buộc phải phân nhánh về hai phía, trong đó một phía có điều kiện thuận lợi hơn sẽ tích tụ một cồn cát chắn dòng có hướng dọc theo dòng chảy đồng thời chia đôi vùng nước thành hai lạch nước chảy bao quanh hai bên cồn để ra biển, phía còn lại dòng chảy tập trung hơn sẽ trở thành lạch chính (lạch Lân). Đến một thời kỳ nào đó sức cản trong lạch ngang lớn, dòng chảy mùa lũ khi có gió bão sẽ vươn thẳng theo phương ngắn nhất, xẻ đôi cồn chắn cửa chính để đi ra biển, lạch ngang bị thoái hóa , các cồn dần nối vào đất liền rồi quá trình diễn biến cửa sông lại bắt đầu một chu kì mới. Với phương thức ấy đã hình thành vùng châu thổ sông Hồng trong đó các sông Luộc, Trà Lý, Ninh Cơ là dấu vết các lạch ngang của các chu kỳ trước.

Từ 1938 đến nay diễn biến khu vực hết sức phức tạp với 4 lần chuyển dòng chính và các hiện tượng bồi tụ xen kẽ xói lở vẫn diễn ra hết sức thường xuyên.

1.6. Thổ nhưỡng

Các trầm tích bề mặt trải qua các quá trình mặn hóa, phèn hóa, bồi tụ và lắng đọng đã hình thành nên 4 nhóm đất chính với 12 loại có ý nghĩa lớn đối với sinh vật và con người.

1.7.Đặc điểm cấu trúc địa chất [13]

1.7.1.Địa tầng Đệ tứ vùng cửa sông châu thổ Sông Hồng