Nghiên cứu bồi lấp cửa Ba Lai, Bến Tre

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 211-217 211 Nghiên cứu bồi lấp cửa Ba Lai, Bến Tre Nguyễn Thọ Sáo1,*, Nguyễn Minh Huấn1 1 Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 29 tháng 4 năm 2011 Tóm tắt. Cửa sông Ba Lai, tỉnh Bến Tre đang bị bồi lấp mạnh. Việc bồi lấp cửa sông này cùng cửa Bassac trước đó đã biến Cửu Long thành “Thất Long”, gây ảnh hưởng lớn đến đời sống người dân trong vùng cũng như sự phát triển kinh tế xã hội của tỉnh. Bài này bước đầu phân tích sự biến động cửa sông dưới tác động của các điều kiện thủy động lực, nhằm góp phần làm sáng tỏ nguyên nhân gây bồi lấp cửa, từ đó làm cơ sở khoa học cho các giải pháp khắc phục. Từ khóa: cửa Ba Lai, bồi tụ, trầm tích kết dính, đường kính hạt. 1. Mở đầu Bến Tre là một trong 13 tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, có diện tích tự nhiên 2315 km2, được hình thành bởi cù lao An Hoá, cù lao Bảo, cù lao Minh và do phù sa của 4 nhánh sông Cửu Long bồi tụ mà thành gồm: sông Tiền dài 83 km, sông Ba Lai 59 km, sông Hàm Luông 71 km, sông Cổ Chiên 82 km. Cửa Ba Lai có độ sâu phổ biến từ 5-7 m, khu vực này đang trong quá trình bồi tụ, mạnh nhất từ cửa ấp Thạnh Phước đến Bảo Thuận (3 km) và khu vực từ rạch Vũng Luông đến xóm Trên (1 km). Địa hình các dãy tích tụ này phân bổ ở độ sâu trung bình 6 m khi triều cường và phần lớn lộ ra khi triều kém, nước ròng, tạo thành những bãi cát ngầm rộng tới 500 m. Vùng này hiện là các sân nghêu lớn của địa phương. Sự xâm thực chỉ xuất hiện trên đoạn bờ trái dài khoảng 500-800 m, bắt đầu từ chỗ rạch Thị Diễm đến cửa rạch Vũng Luông. Tại đây, đáy sông có lạch sâu từ _______  Tác giả liên hệ. ĐT: 0912008553. E-mail: saont@vnu edu vn 12-14 m [1]. Tuy nhiên, “dưới tác động của tự nhiên và con người, sông Cửu Long hiện chỉ còn 7 cửa đang hoạt động, 2 cửa sông chết dần là cửa Ba Lai và cửa Bassac. Hai cửa sông này đã ngừng chảy do bồi tụ và xây dựng công trình giao thông thủy lợi”. Đây là kết luận của Viện Địa chất (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam). “Các cồn cát ở cửa sông này đã phát triển mạnh, cửa Ba Lai là một ví dụ về sự tàn lụi của một cửa sông do tác động của con người. Năm 1999, hệ thống cống đập ở cửa sông Ba Lai được xây dựng, hệ quả làm cho quá trình bồi lấp xảy ra nhanh hơn và đến nay thì cửa sông này đã ngừng chảy” (ĐH Cần Thơ). “Một “con rồng” khác được con người chuyển hoá thành...con đập là Ba Lai, với việc xây dựng hệ thống cống đập hoành tráng từng gây nhiều tranh cãi giữa các nhà khoa học và nhà quản lý” (Đã chết mất "hai con rồng"? 24h.com.vn). “Tám năm hoạt động, cống đập vẫn chưa phát huy hết những tác dụng đặt ra ban đầu, ngược lại còn làm cho nhiều gia đình lao đao, sản xuất nông nghiệp khốn khó vì đôi N.T. Sáo, N.M. Huấn / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 211-217 212 dòng mặn ngọt” (Hệ lụy Ba Lai, nongnghiep.vn). Hầu như chưa có các nghiên cứu khoa học về bồi lấp cửa sông Ba Lai một cách hệ thống, mà chỉ là các nhận định dựa trên hiện tượng. Bài báo này giới thiệu một số kết quả nghiên cứu tìm hiểu nguyên nhân bồi lấp cửa sông theo quan điểm thủy thạch động lực, dựa trên sự phân tích số liệu thu thập và kết quả tính toán trên các mô hình toán. Hình 1. Bản đồ tỉnh Bến Tre và khu vực đâp-cửa Ba Lai. 2. Phương pháp tiếp cận Về lý thuyết các nguyên nhân gây bồi xói bờ biển và cửa sông có thể thuộc về 3 nhóm: nội sinh, ngoại sinh và nhân sinh. Nội sinh bao gồm các hoạt động tân kiến tạo và động lực hiện đại, cũng như cấu trúc địa chất, địa mạo, sẽ không được xem xét ở đây. Ngoại sinh gồm: sóng và dòng chảy tổng hợp, đặc điểm trầm tích, các dạng thời tiết đặc biệt và ở mức độ nào đó có thể do sự biến đổi khí hậu toàn cầu. Các hoạt động nhân sinh gồm: xây dựng các công trình và khai thác khoáng sản, sử dụng đất. Chúng ta sẽ tập trung vào hai nhóm cuối, trong đó phân tích đánh giá các điều kiện khí tượng thủy văn và đặc điểm trầm tích, sau đó sẽ sử dụng mô hình toán để làm rõ sự phân bố các trường này. 3. Phân tích số liệu Số liệu đã thu thập và khảo sát bao gồm: - Tài liệu khảo sát địa hình khu vực, tài liệu mặt cắt ngang sông Ba Lai từ đập Ba Lai đến cửa biển, và tài liệu phân tích cấp hạt bùn cát đáy Ba Lai do Viện Kỹ thuật Biển thực hiện 7/9-10/9 năm 2009; đồng thời là số liệu quan trắc sóng và dòng chảy tại 2 trạm gần bờ. N.T. Sáo, N.M. Huấn / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 211-217 213 - Ảnh trên Google Earth. - Các thông tin trên trang web của tỉnh và các phương tiện thông tin khác. - Số liệu sóng, gió: Côn Đảo (1975-2008), Phú Quý (1975- 2008). - Số liệu sóng dùng cho thiết kế các công trình biển từ đề tài khoa học cấp nhà nước KT- 06-05. - Số liệu địa hình đáy biển Đông từ NOAA, độ phân giải 0,5’. Tỉnh Bến Tre chịu ảnh hưởng của gió mùa đông bắc từ tháng XII đến tháng IV năm sau và gió mùa tây nam từ tháng V đến tháng XI, trùng với mùa khô và mùa mưa. Ngoài ra còn gió chướng, có ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp, gây trở ngại cho trồng trọt nhất là các huyện ven biển. Gió này chủ yếu là gió mùa Đông Bắc, căn cứ vào thống kê gió chướng tại Mỹ Tho, có thể coi mùa gió chướng trong khoảng tháng I-IV, mạnh nhất vào tháng II. Bảng 1. Tần suất gió chướng các tháng - Trạm Mỹ Tho (1979-1985) Tháng XI XII I II III IV V Tần suất xuất hiện (%) 31 33 61 74 73 57 23 Gió mùa ĐB (Gió chướng I-IV) Gió mùa TN Hình 2a. Hoa gió và sóng tại Côn Đảo (I-VI). Gió mùa TN Gió mùa ĐB Hình 2b. Hoa gió và sóng tại Côn Đảo (VII-XII). N.T. Sáo, N.M. Huấn / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 211-217 214 Nằm kề bên biển Đông, những con sông Bến Tre không những tiếp nhận nguồn nước từ Biển Hồ đổ về, mà còn nhận nguồn nước biển do thủy triều đẩy vào. Vùng biển Bến Tre thuộc khu vực bán nhật triều không đều. Hầu hết các ngày đều có 2 lần nước lên, 2 lần nước xuống. Chênh lệch giữa đỉnh-chân triều những ngày triều lớn có thể từ 2,5 tới 3,5 m, những ngày triều kém thường dưới hoặc xấp xỉ 1 m. Mùa cạn lưu lượng nước phân phối cho các sông như sau: cửa Tiểu 236,8 m3/giây, cửa Đại 473,6 m 3/giây, cửa Ba Lai 59 m3/giây, cửa Hàm Luông 828 m 3/giây. Về mùa lũ, lượng nước này được chia: cửa Tiểu 960 m3/giây, cửa Đại 1920 m 3/giây, cửa Ba Lai 240 m3/giây, cửa Hàm Luông 3360 m 3 /giây [1]. Trong thời gian quan trắc của Viện Kỹ thuật Biển [2], vận tốc gió lớn nhất chỉ 9,5m/s, chủ yếu là hướng Tây; về dòng chảy: vận tốc lớn nhất Vmax = 115 cm/s xuất hiện lúc 07 giờ 30 phút ngày 08 tháng 9 năm 2009 tại trạm II, chỉ tập trung vào khoảng 0 đến 50 cm/s, và chiếm trên 90% tổng số. Tại trạm I, vận tốc lớn nhất xuất hiện lúc 08 giờ 17 phút ngày 10 tháng 9 năm 2009 với độ lớn Vmax = 54 cm/s, chủ yếu trong khoảng từ 0 đến 30 cm/s, chiếm trên 92% tổng số. Về hướng: tại trạm I dòng chảy tập trung chủ yếu vào hai hướng chính là Tây Bắc (NW) chiếm 32,526% và Tây (W) chiếm 20,761%. Tại trạm II: hướng Đông (E) chiếm 33,218% và hướng Đông Bắc (NE) chiếm 19,723% là hai hướng dòng chảy chính, chiếm trên 50% tổng số. Sóng có độ cao H1/3max = 47 cm xuất hiện lúc 16 giờ 10 phút ngày 08 tháng 10 năm 2009 với chu kỳ sóng là T = 2,6 s, hướng sóng α = 65 0 tại trạm I. Tại trạm II, sóng H1/3max = 33 cm xuất hiện lúc 15 giờ 00 phút ngày 07 tháng 9 năm 2009, với chu kỳ sóng T = 6.4 s và hướng sóng là α = 970. Độ cao sóng cao nhất tại 2 trạm xấp xỉ nhau, độ cao sóng của trạm I lớn hơn và số lần sóng có độ cao lớn cũng xuất hiện nhiều hơn tại trạm II. Bến Tre là một tỉnh châu thổ nằm sát biển, bốn bề đều có sông nước bao bọc, có địa hình tương đối bằng phẳng, độ cao từ 1-2 m, cục bộ có nơi cao hơn địa hình chung quanh từ 3-5 m, rải rác có những giồng cát xen kẽ với ruộng vườn, không có rừng cây lớn, chỉ có một số rừng chồi và những dải rừng ngập mặn ven biển và ở các cửa sông. Nhìn từ trên cao xuống, Bến Tre có hình quạt, đầu nhọn nằm ở thượng nguồn, các nhánh sông lớn như hình nan quạt xòe rộng ở phía đông. Bãi thủy triều có địa mạo rất bằng phẳng, một đặc trưng cơ bản của khu vực. Tuy vậy, mặt bên trên bao giờ cũng có dấu vết của dòng nước và của sóng. Dòng nước tạo những lượn sóng, nên bãi có chỗ lồi, chỗ lõm. Một số nơi, rãnh nước cắt ngang cắt dọc bãi, tạo thành lòng lạch chằng chịt. Bãi cũng có nếp nhăn, đường cào, khe, lỗ. Sinh vật như ngao, giun, cua, còng cũng tạo nên cấu trúc hang ổ rất đặc sắc, ảnh hưởng lớn đến địa mạo của toàn bãi. Bãi thủy triều gồm có hai loại. Một loại chứa cát, nằm nơi biển có sóng gió to nên gọi là bãi cát thủy triều. Ngược lại, nơi khuất sóng, trong vũng kín hoặc nửa kín, có toàn bùn pha sét và chất hữu cơ, nên được gọi là bãi bùn thủy triều. Ở các cửa sông của Bến Tre, quá trình bồi tụ chiếm ưu thế, đặc biệt là khu vực sông cửa Ba Lai và cửa Cổ Chiên. Hiện tượng xâm thực các cửa sông diễn ra với qui mô nhỏ, liên quan chủ yếu đến hoạt động thủy triều, sóng và do tích tụ ở giữa sông, từ đó làm lệch dòng chảy. Biến động ven biển mạnh mẽ với quá trình bồi tụ chiếm ưu thế. Tài liệu qua ảnh chụp từ vệ tinh (1968-1989) cho thấy tổng diện tích bồi tụ là 61,170 km 2 trong 21 năm, tỉnh Bến Tre lấn ra biển 68,9 km2, tốc độ bình quân mỗi năm là 2,33 km 2. Đất bồi tụ diễn ra liên tục, hình thành N.T. Sáo, N.M. Huấn / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 211-217 215 dải hẹp ở phía bắc và phía nam cửa Đại, mạnh nhất là cửa Ba Lai, phía nam cửa Hàm Luông đến phía bắc cửa Cổ Chiên, tạo thành sân nghêu lớn ở phía đông cồn Lớn, trải dài trên diện tích từ Vàm Hồ đến cửa Cổ Chiên. Kết quả phân tích 41 mẫu bùn cát tại M1- M41 cho thấy đường kính trung vị trung bình của hạt là d50 = 0,0047 mm, đôi khi dính cát, như vậy đây là loại bùn sét á cát. Phía biển, có thể là cát á sét tuy không có mẫu phân tích. Trong mùa gió Đông Bắc dòng chảy sóng và trầm tích dịch chuyển xuống phía Nam, tạo mũi nhô dịch về phía Nam. Trong mùa gió Tây Nam, dòng chảy và trầm tích lên phía Bắc, tạo mũi nhô dịch về phía Bắc. Trầm tích lơ lửng sông khoảng 980 mg/l, nhưng từ khi xây dựng đập Ba Lai, dòng chảy sông không đủ sức đẩy trầm tích ra xa. Các mũi nhô phía Bắc và phía Nam cửa sông hình thành theo mùa, hai mũi nhô hợp lại gây bồi lấp cửa sông. 4. Kết quả mô phỏng trên mô hình toán Ba mô đun HD (thủy động lực), SW (phổ sóng) và MT (vận chuyển bùn) được sử dụng trong mô hình liên hợp FM [3]. Sóng được tính với 3 hướng chính NE (mùa gió đông bắc), E (mùa gió chướng) và SW (mùa gió tây nam) với độ cao, chu kỳ và hướng sóng tại biên phía biển, được trích xuất từ kết quả tính toán từ miền lớn khống chế bởi 2 trạm Phú Quý và Côn Đảo [4, 5] phía ngoài khơi. Trong tính toán đã coi như đập Ba Lai đóng hoàn toàn, không có nguồn nước chảy ra biển. Do cửa sông Ba Lai có dạng hình phễu, điều kiện để sóng thâm nhập từ biển vào khá dễ dàng, tuy nhiên độ cao sóng đã giảm đáng kể khi đi vào cửa sông. Trường sóng này sẽ được kết hợp với trường dòng chảy để tính toán vận chuyển trầm tích sau này. Hình 3. Trường sóng trong mùa gió đông bắc, gió chướng và tây nam. N.T. Sáo, N.M. Huấn / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 211-217 216 Hình 4. Trường dòng chảy đại biểu trong mùa gió đông bắc, gió chướng và tây nam. Dòng chảy tổng hợp nói chung là kết quả tác động đồng thời của thủy triều, gió và ứng suất bức xạ sóng, cũng như điều kiện địa hình của khu vực. Trước hết thấy rằng khu vực cửa Ba Lai có những nét tương đồng với các cửa sông miền Trung khác của Việt Nam, đó là vùng biển hở trực tiếp tiếp xúc với tác động sóng biển, trong khi lưu lượng dòng chảy sông không quá lớn, hình dạng cửa sông biến động thường xuyên với 2 mũi cát dẹt ở cửa sông. Có thể coi đây là trạng thái cân bằng tương đối tĩnh (lâu dài, hàng chục năm) nếu thực hiện các biện pháp công trình, chế độ thủy động lực sẽ thay đổi, hình thái địa hình sẽ có phản ứng đối với chúng và sẽ thích nghi dần (cân bằng động) trong một vài năm. Vì vậy nói chung cơ chế vận chuyển trầm tích tại các cửa sông và vùng biển kế cận là tương tự nhau, cũng như giải pháp công trình sẽ áp dụng sau này gần như nhau, chỉ có khác biệt là trầm tích đáy ở cửa sông Ba Lai thuộc loại bùn sét. Hình 5. Biến đổi đáy sau 4 ngày trong mùa gió đông bắc, gió chướng và tây nam. N.T. Sáo, N.M. Huấn / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27, Số 1S (2011) 211-217 217 Thấy rõ rằng trong mùa Đông Bắc, đáy cửa sông được lắng đọng và hình thành mũi đất kéo xuống phía Nam. Trong mùa gió chướng, cửa sông rộng hình phễu tạo điều kiện cho trầm tích thâm nhập vào sâu hơn trong sông, tạo ra các khu vực lắng đọng cục bộ, đồng thời một phần làm cho mũi nhô phía Bắc cửa cao thêm. Trong mùa gió Tây Nam, trầm tích lắng đọng phía Nam cửa sông và phía gần bờ hữu. Bồi lấp là tình trạng chung của các cửa sông ven biển đồng bằng sông Cửu Long với quy mô không gian và thời gian khác nhau, và Ba Lai không phải là ngoại lệ. Kết quả tính toán cho thấy sự biến động mùa rõ rệt của 2 mũi nhô phía Bắc và phía Nam cửa sông Ba Lai dưới tác động tổng hợp của gió, dòng chảy thủy triều và sóng. Nếu không có lưu lượng sông đủ lớn để đẩy dòng chảy ra xa, dòng bùn cát sẽ thâm nhập vào cứa sông hoặc xa hơn, gây bồi lấp cửa. Với nguồn số liệu ít ỏi, đây là một nỗ lực lớn nhằm tìm hiểu bản chất của hiện tượng. Sự phân tích trên đây có thể chưa toàn diện vì chỉ dựa trên nguồn số liệu hạn hẹp, nhưng phần nào cho thấy sự biến động của trầm tích và hình thái cửa sông và bờ biển theo không gian và thời gian trong vùng. Qua phân tích tài liệu và kết quả tính toán, trường thủy động lực trong khu vực đã có những thay đổi mạnh mẽ khi có sự xuất hiện của đập Ba Lai. Đây có thể là nguyên nhân dẫn tới những biến đổi bất thường về mặt hình thái trong khu vực. Nghiên cứu này đặt cơ sở cho việc nghiên cứu đề xuất các biện pháp giảm thiểu tác động bất lợi bảo vệ các nguồn tài nguyên trong khu vực phục vụ phát triển kinh tế xã hội bền vững. Điều này gợi ý các giải pháp chống bồi lấp sau này. 5. Lời cảm ơn Bài báo này được thực hiện với sự trợ giúp của đề tài NCKH độc lập cấp Nhà nước “Nghiên cứu những tác động của hệ thống thuỷ lợi Bắc Bến Tre (tên cũ: hệ thống thuỷ lợi Ba Lai) đối với môi trường lưu vực và đề xuất các biện pháp giảm thiểu tác động tiêu cực diễn biến môi trường trong các vùng nhạy cảm của tỉnh Bến Tre”. Tác giả xin chân thành cảm ơn. Tài liệu tham khảo [1] Cổng thông tin điện tử: www.bentre.gov.vn. [2] Viện Kỹ thuật Biển, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam. “Báo cáo kết quả khảo sát hải văn” (Đợt khảo sát từ ngày 07/9 đến 10/9/2009), 2009. [3] Danish Hydraulics Institute (DHI). MIKE21. User’s Mannual”. 2007. [4] Trung tâm KTTVB. “Sổ tay tra cứu các đặc trưng KTTV thềm lục địa Việt Nam”, Hà Nội, 2005. [5] Đề tài khoa học cấp nhà nước KT-03-14. “Hiện trạng và nguyên nhân bồi xói dải bờ biển Việt Nam. Đề xuất các biện pháp KHKT bảo vệ và khai thác vùng đất ven biển”, 1995. Study on deposition of Ba Lai estuary, Ben Tre province Nguyen Tho Sao 1 , Nguyen Minh Huan 1 Faculty of Hydro-Meteorology & Oceanography, Hanoi University of Science, VNU, 334 Nguyen Trai, Hanoi, Vietnam Ba Lai estuary of Ben Tre province is strongly deposited. The deposition of this estuary as well as Bassac estuary is leading to the fact that, Mekong river with 9 river mouths becomes of 7 river mouths affecting on peoples’ activities and social economical development of Ben Tre province. This paper presents the analysis of deposition at Ba Lai river mouth under the hydrodynamic conditions, which makes contribution to understand the deposition phenomena. The measures for deposition mitigation may be based on this scientific study. Keywords: northeast wind, cohesive sediment, grain diameter.