Tài liệu Nghiên cứu đánh giá sự biến đổi hình thái và đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển sông lam

Lời cảm ơn! Lời đầu tiên, tác giả xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS Trần Duy Kiều – Trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội, GS.TS Phạm Thị Hƣơng Lan – Trƣờng Đại học Thủy lợi đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo, hƣớng dẫn cho học viên hoàn thành đƣợc luận văn này. Tác giả trân trọng gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô trong Khoa Thủy văn và Tài nguyên nƣớc – Trƣờng Đại học Thủy lợi đã tận tình truyền đạt kiến thức, chỉ bảo cho học viên trong suốt thời gian học tập tại trƣờng. Tác giả cũng gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể Lớp 24V21 – Niên khóa 2016-2018 – Trƣờng Đại học Thủy lợi, gia đình và bạn bè đã giúp đỡ, cổ vũ, động để học viên có thể hoàn thành tốt luận văn của mình. Học viên cũng xin gửi lời cảm ơn đến nhóm cộng tác viên thực hiện đề tài NCKH cấp Bộ “Nghiên cứu đánh giá sự thay đổi một số đặc trưng lưu vực sông Lam phục vụ theo dõi, giám sát và phát triển bền vững nguồn nước”, mã số TNMT.2016.05.28 đã cung cấp cơ sở dữ liệu, phƣơng pháp luận và một số kết quả nghiên cứu để học viên có thể thực hiện đƣợc nội dung nghiên cứu của mình. Trân trọng! Tác giả Đinh Xuân Trường MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. iii DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................... vi MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CỬA SÔNG VEN BIỂN .5 1.1. Một số khái niệm về vùng cửa sông ven biển ...............................................5 1.1.1. Khái niệm ............................................................................................5 1.1.2. Phân đoạn cửa sông .............................................................................6 1.2. Một số nghiên cứu trong và ngoài nƣớc liên quan đến vấn đề nghiên cứu ...8 1.2.1. Trên thế giới ........................................................................................8 1.2.2. Ở Việt Nam .......................................................................................11 1.3. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ..............................................................16 1.3.1. Đặc điểm điều kiện địa lý tự nhiên....................................................16 1.3.2. Đặc điểm khí tƣợng – thủy văn .........................................................17 1.3.3. Đặc điểm thủy triều ...........................................................................19 1.4. Nhận xét chƣơng 1 .......................................................................................20 CHƢƠNG 2. SỐ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................22 2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................22 2.1.1. Phƣơng pháp viễn thám và GIS trong đánh giá biến đổi hình thái cửa sông ven biển sông Lam....................................................................................22 2.1.2. Phƣơng pháp phân tích, thống kê trong phân tích trƣờng gió vùng cửa biển sông Lam ............................................................................................29 2.1.3. Phƣơng pháp mô hình toán trong đánh giá đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển sông Lam ....................................................................32 2.2. Số liệu phục vụ nghiên cứu .........................................................................39 2.2.1. Lam Số liệu phục vụ đánh giá biến đổi hình thái cửa sông ven biển sông ...........................................................................................................39 2.2.2. Lam Số liệu phục vụ đánh giá đặc điểm thủy động lực cửa sông ven biển sông ...........................................................................................................40 2.3. Nhận xét chƣơng 2 .......................................................................................41 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN ĐỔI HÌNH THÁI VÀ ĐẶC ĐIỂM THỦY ĐỘNG LỰC CỬA SÔNG VEN BIỂN SÔNG LAM........................42 3.1. Đặc điểm hình thái cửa sông ven biển sông Lam ........................................42 i 3.2. Đặc điểm trƣờng gió vùng cửa sông ven biển sông Lam ............................52 3.2.1. Kết quả phân tích tốc độ gió ..............................................................52 3.2.2. Kết quả phân tích hƣớng gió .............................................................54 3.3. Hiệu chỉnh và kiểm đinh mô hình thủy động lực 2 chiều ...........................57 3.3.1. Điều kiện biên ...................................................................................57 3.3.2. Kịch bản tính toán .............................................................................59 3.3.3. Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định .......................................................60 3.4. Phân tích, đánh giá đặc điểm thủy động lực vùng ven biển sông Lam .......63 3.4.1. Trƣờng sóng khu vực cửa sông ven biển sông Lam .........................63 3.4.2. Trƣờng dòng chảy khu vực cửa sông ven biển sông Lam ................65 3.4.3. Đánh giá khả năng thoát lũ vùng cửa sông ven biển sông Lam ........68 3.5. Nhận xét chƣơng 3 .......................................................................................72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................73 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................76 PHỤ LỤC ..................................................................................................................78 ii DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1: Một số đặc trƣng bất đẳng triều chu kỳ nửa tháng vùng cửa sông ven biển sông Lam[12] ............................................................................................................20 Bảng 2-1: Dữ liệu ảnh Landsat cho cửa sông ven biển Lam ....................................40 Bảng 2-2: Số liệu mặt cắt ngang sông.......................................................................40 Bảng 3-1: Kết quả tính toán tốc độ gió theo một số tần suất thiết kế .......................54 Bảng 3-2: Đặc điểm điều kiện biên sử dụng trong mô hình MIKE 21 .....................58 Bảng 3-3: Kịch bản nghiên cứu chế độ thủy động lực cửa biển sông Lam ..............59 Bảng 3-4: Phƣơng án đánh giá khả năng thoát lũ cửa biển sông Lam......................59 Bảng 3-5: Chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng mô phỏng mô hình MIKE 21 .....................62 Bảng 3-6: Bộ thông số của mô hình MIKE 21 .........................................................63 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1-1: Phân đoạn cửa sông theo địa hình cửa........................................................7 Hình 1-2: Bản đồ hệ thống mạng lƣới sông thuộc hệ thống sông Lam ....................16 Hình 1-3: Khu vực cửa sông ven biển sông Lam......................................................17 Hình 2-1: Đặc trƣng phổ phản xạ của một số đối tƣợng tự nhiên chính ...................22 Hình 2-2: Lƣới tính toán phi cấu trúc dạng 3 chiều ..................................................37 Hình 2-3: Số liệu mặt cắt và địa hình ngoài khơi vùng cửa sông ven biển sông Lam ...................................................................................................................................41 Hình 3-1: Công cụ Landsat Toolbox phân tích hình thái cửa sông ven biển............42 Hình 3-2: Tính toán chỉ số NDVI .............................................................................43 Hình 3-3: Phân tách đất và nƣớc ...............................................................................44 Hình 3-4: Đƣờng bờ cửa sông ven biển sông Lam theo ảnh Landsat tháng 10 năm 1990 ...........................................................................................................................45 Hình 3-5: Đƣờng bờ cửa sông ven biển sông Lam theo ảnh Landsat tháng 10 năm 1995 ...........................................................................................................................46 Hình 3-6: Đƣờng bờ cửa sông ven biển sông Lam theo ảnh Landsat tháng 9 năm 2000 ...........................................................................................................................47 Hình 3-7: Đƣờng bờ cửa sông ven biển sông Lam theo ảnh Landsat tháng 10 năm 2005 ...........................................................................................................................48 Hình 3-8: Đƣờng bờ cửa sông ven biển sông Lam theo ảnh Landsat tháng 10 năm 2010 ...........................................................................................................................49 Hình 3-9: Đƣờng bờ cửa sông ven biển sông Lam theo ảnh Landsat tháng 10 năm 2015 ...........................................................................................................................50 Hình 3-10: Sự biến đổi hình thái cửa biển sông Lam qua các năm ..........................51 Hình 3-11:Đƣờng tần suất gió tại trạm Hòn Ngƣ .....................................................54 Hình 3-12: Hoa gió tại trạm Hòn Ngƣ ......................................................................56 Hình 3-13: Lƣới tính khu vực cửa sông ven biển sông Lam ....................................57 Hình 3-14: Địa hình và điều kiện biên khu vực cửa sông ven biển sông Lam .........57 Hình 3-15: Hằng số điều hòa khu vực nghiên cứu năm 2010 ...................................58 Hình 3-16: Hình thái và địa hình cửa biển sông Lam mùa lũ năm 1995 (PA1) .......59 iv Hình 3-17: Hình thái và địa hình cửa biển sông Lam mùa lũ năm 2010 (PA2) .......60 Hình 3-18: Hình thái và địa hình cửa biển sông Lam mùa lũ năm 2015 (PA3) .......60 Hình 3-19: Quá trình mực nƣớc thực đo và tính toán tại Chợ Tràng (3 /2010) Hiệu chỉnh mô hình MIKE21 ............................................................................................61 Hình 3-20: Quá trình mực nƣớc thực đo và tính toán tại Cửa Hội (3 /2010) Hiệu chỉnh mô hình MIKE21 ............................................................................................61 Hình 3-21: Quá trình mực nƣớc thực đo và tính toán tại Chợ Tràng (10 /2010) Kiểm định mô hình MIKE21 ....................................................................................61 Hình 3-22: Quá trình mực nƣớc thực đo và tính toán tại Cửa Hội (10 / 2010) Kiểm định mô hình MIKE21 ..............................................................................................62 Hình 3-23: Trƣờng sóng khu vực cửa biển sông Lam với hƣớng gió 450 – thời kì triều cƣờng ................................................................................................................63 Hình 3-24: Trƣờng sóng khu vực cửa biển sông Lam với hƣớng gió 1350 – thời kì triều cƣờng ................................................................................................................64 Hình 3-25: Trƣờng sóng khu vực cửa biển sông Lam với hƣớng gió 450 – thời kì triều kém....................................................................................................................64 Hình 3-26: Trƣờng sóng khu vực cửa biển sông Lam với hƣớng gió 1350 – thời kì triều kém....................................................................................................................65 Hình 3-27: Trƣờng dòng chảy khu vực cửa biển sông Lam hƣớng gió NE - thời kì triều cƣờng tháng 10 năm 2010.................................................................................66 Hình 3-28: Trƣờng dòng chảy khu vực cửa biển sông Lam hƣớng gió SE - thời kì triều cƣờng tháng 10 năm 2010.................................................................................67 Hình 3-29: Trƣờng dòng chảy khu vực cửa biển sông Lam hƣớng gió NE - thời kì triều kém tháng 3 năm 2010 ......................................................................................67 Hình 3-30: Trƣờng dòng chảy khu vực cửa biển sông Lam hƣớng gió SE - thời kì triều kém tháng 3 năm 2010 ......................................................................................68 Hình 3-31: Trƣờng dòng chảy cửa sông ven biển sông Lam theo PA1 ....................68 Hình 3-32: Trƣờng dòng chảy cửa sông ven biển sông Lam theo PA2 ....................69 Hình 3-33: Trƣờng dòng chảy cửa sông ven biển sông Lam theo PA3 ....................69 Hình 3-34: Trƣờng vận tốc khu vực cửa sông ven biển sông Lam theo PA1...........70 Hình 3-35: Trƣờng vận tốc khu vực cửa sông ven biển sông Lam theo PA2...........70 Hình 3-36: Trƣờng vận tốc khu vực cửa sông ven biển sông Lam theo PA3...........71 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 2D 3D BVI DEM DVI EU GIS GVI HVCH KB1 KB2 KB3 KHCN LVI LST NDVI PA1 PA2 PA3 SMS TREM RVI YVI Two-dimensions Three-dimensions Brown vegetation index Digital elevation model Difference vegetion index European Union Geographic Information System Green vegetation index Học viên cao học Kịch bản 1 Kịch bản 2 Kịch bản 3 Khoa học công nghệ Light vegetation index Land surface temperature Normalized difference vegetation index Phƣơng án 1 Phƣơng án 2 Phƣơng án 3 Surface-water Modeling System Two-dimensional Rinereb Evolution Model Ratio vegetion index Yellow vegetation index vi MỞ ĐẦU Vùng cửa sông ven biển là vùng chịu sự tƣơng tác giữa môi trƣờng nƣớc biển và nƣớc ngọt, hình thành môi trƣờng nƣớc lợ (brackishwater) với sự pha trộn các tính chất của môi trƣờng nƣớc biển và nƣớc ngọt nội địa. Hoạt động thủy triều tác động lên vùng này hình thành các hệ sinh thái thủy sinh vô cùng đa dạng và phong phú, có ảnh hƣởng đến hoạt động sản xuất và phát triển kinh tế của vùng. Vùng cửa sông ven biển là nơi tiếp nhận nguồn dinh dƣỡng hữu cơ dồi dào bắt nguồn từ các con sông cũng nhƣ đƣợc bổ sung từ biển, là nguồn cung cấp thức ăn dồi dào để hỗ trợ cho sự sống của nhiều loại sinh vật khác nhau. Thực tế, vùng cửa sông ven biển đƣợc coi là vùng có năng suất sinh học cao vào loại bậc nhất trên hành tinh. Các nghiên cứu vùng cửa sông ven biển nhằm tính toán diễn biến và phát triển hình thái chủ yếu tập trung vào nghiên cứu các quá trình thủy thạch động lực bao gồm sóng, triều, dòng chảy, xâm nhập mặn v.v..và quá trình vận chuyển bùn cát gây diễn biến hình thái. Các vấn đề trên đều đƣợc thực hiện dựa trên số liệu quan trắc ngoài hiện trƣờng, các nghiên cứu trên mô hình vật lý, mô hình toán. Mô hình toán là một công cụ có tính tiện ích rất lớn, chính vì vậy nó đƣợc rất nhiều quốc gia quan tâm phát triển và đã có nhiều mô hình có tính thƣơng mại cao, đƣợc sử dụng khá phổ biến ở nhiều nƣớc, cho các dự án quan trọng ở các quốc gia khác nhau. Tuy nhiên, cũng phải nói rằng mô hình toán không phải là một công cụ vạn năng vì tính đúng sai của nó phụ thuộc rất nhiều vào độ tin cậy của các điều kiện biên, các tập hàm vào mà chúng ta phải có trƣớc khi áp dụng chúng. Chẳng hạn các mô hình thủy thạch động lực cần các số liệu mực nƣớc, dòng chảy, sóng, bùn cát ở các biên cũng nhƣ các điểm trong hệ thống để hiệu chỉnh và kiểm định các thông số với độ chính xác cho phép khi mô phỏng. Nhƣng thực tế, các số liệu mà chúng ta có vừa ngắn, lại không đồng bộ, độ chính xác không cao thì khó có thể khẳng định mô hình sẽ cho kết quả có thể chấp nhận đƣợc. Việc ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp với phƣơng pháp bản đồ và GIS trong nghiên cứu biến động vùng bờ biển và phát triển cửa sông đã đƣợc thực hiện vào những thập kỷ gần đây và đã có những đóng góp rất có ý nghĩa nhƣ: xác lập vị trí đƣờng bờ biển, xây dựng bộ bản đồ hiện trạng và biến động đƣờng bờ biển, thành lập bản đồ hiện trạng bồi tụ - xói lở cho dải ven biển, phân tích quá trình phát triển và biến động các cửa sông ven biển vùng đồng bằng, nghiên cứu sa bồi luồng tàu, quá trình bồi tụ - xói lở bờ biển, bồi lấp và dịch chuyển lòng dẫn cửa sông ở các vùng cửa sông ven biển ở nƣớc ta. 1 Cho đến nay, nhiều vấn đề về qui luật diễn biến cửa sông, bờ biển, cơ chế của quá trình bồi tụ, xói lở vẫn chƣa đƣợc giải quyết thoả đáng. Chƣa có đƣợc qui trình thống nhất trong khảo sát đo đạc dòng bồi tích và quá trình vận chuyển bùn cát vùng ven bờ biển, cửa sông. Chƣa có đƣợc qui trình công nghệ dự báo quá trình bồi tụ, xói lở các vùng biển, cửa sông. Nhiều giải pháp công trình đƣa ra còn mang tính đơn lẻ, địa phƣơng, nên khi áp dụng có thể giảm thiểu đƣợc xói lở, bồi tụ ở khu vực này thì lại xảy ra tai biến ở các vùng lân cận. Vấn đề liên kết các nghiên cứu của các ngành khác nhau theo cách tiếp cận nhân quả chƣa đƣợc quan tâm, còn bị giới hạn trong từng mục tiêu riêng biệt. Mối quan hệ giữa các quá trình thủy động lực tại các cửa sông, ven biển với các hoạt động khai thác bề mặt lƣu vực nhƣ chặt phá rừng, xây dựng hệ thống hồ thủy lợi, thủy điện, xây dựng hệ thống cơ sở hạ tầng chƣa nghiên cứu chi tiết, thỏa đáng, đặc biệt là chƣa xét đến tác động của biến đổi khí hậu tới biến động các cửa sông, ven biển. Vì vậy, học viên đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá sự thay đổi hình thái và đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển sông Lam” để thực hiện nhằm góp phần cung cấp thêm cơ sở phƣơng pháp luận giúp các nhà quy hoạch, quản lý có nhũng giải pháp phù hợp trong việc khai thác, phát triển tiềm năng của khu vực cửa sông ven biển sông Lam nói riêng và cửa sông ven biển nƣớc ta nói chung. 1. Mục tiêu - Nghiên cứu đánh giá đƣợc sự thay đổi hình thái cửa sông ven biển sông Lam từ việc giải đoán ảnh viễn thám; - Nghiên cứu đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển sông Lam và ảnh hƣởng của nó đến thoát lũ. 2. Cách tiếp cận Với mục tiêu là đánh giá đƣợc sự thay đổi hình thái và đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển sông Lam, mặt khác vùng cửa sông ven biển là nơi tranh chấp giữa nƣớc mặn của biển và nƣớc ngọt của sông trong lục địa, đó là sự thay đổi từ chế độ thủy văn sông sang chế độ thủy văn biển, chế độ nƣớc ở cửa sông biến động kéo theo các đặc tính lý hóa, sinh học môi trƣờng nƣớc, dòng thủy thạch cũng biến động theo. Vì vậy để giải quyết đƣợc bài toán đề ra, hƣớng tiếp cận đƣợc lựa chọn trong đề tài này bao gồm: - Tiếp cận kế thừa: Đây là một trong những cách tiếp cận không thể thiếu của tất cả các công trình nghiên cứu nhằm nắm vững phƣơng pháp và kết quả nghiên cứu của các công trình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc trƣớc đó. Kế thừa các kết quả đã có, đồng thời cũng nắm bắt đƣợc thông tin để tiến hành phối hợp với các đơn vị liên quan trong việc thực hiện các nội dung của luận văn. 2 - Tiếp cận tổng hợp đa ngành: Cửa sông ven biển sông Lam là khu vực nhạy cảm, dễ bị tổn thƣơng, thƣờng xuyên chịu nhiều tác động bất lợi do dòng chảy, thủy triều, sóng và gió. Do đó, để đƣa ra đƣợc cơ sở khoa học nhằm xem xét sự biến đổi của hình thái và đặc điểm thủy động lực thì cần phải tiến hành theo hƣớng tiếp cận tổng hợp đa ngành. - Tiếp cận phƣơng pháp và công nghệ mới: Để tránh những bất cập, giảm chi phí trong quá trình nghiên cứu thì cần thiết phải áp dụng các công cụ hiện đại đã có và mới có nhằm nâng cao hiệu quả và đảm bảo độ tin cậy cho kết quả nghiên cứu, cũng nhƣ tính khả thi, khả dụng của các giải pháp đề xuất. Hình A - Hướng tiếp cận của đề tài 3. Phương pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp kế thừa: Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng nhằm phân tích và tổng hợp các nguồn tài liệu, số liệu thông tin có liên quan từ các đề tài đã thực hiện trƣớc đây, từ đó đƣa ra đƣợc phƣơng pháp, công nghệ, các giải pháp thích hợp cho bài toán đặt ra. - Phƣơng pháp thống kê, phân tích, tổng hợp: Đƣợc sử dụng để đánh giá đặc điểm, tính chất và xu thế biến đổi của đƣờng bờ; đặc điểm trƣờng gió và trƣờng sóng; đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển sông Lam. - Phƣơng pháp viễn thám và GIS: Ứng dụng công nghệ giải đoán ảnh viễn thám để phân tích xác định đƣờng bờ cho khu vực cửa sông ven biển sông Lam giai đoạn 1990 - 2015, sau đó đánh giá sự thay đổi hình thái cho khu vực này. Dữ liệu ảnh Landsat đƣợc thu thập từ Website: http://glovis.usgs.gov, bao gồm Landsat 4-5 (LT5), Landsat 7 (LE7), Landsat 8 (LC8) với Path = 126, Row = 47. 3 - Phƣơng pháp mô hình toán: Ứng dụng mô hình MIKE21 thiết lập mô hình thủy động lực 2 chiều để phân tích, đánh giá trƣờng vận tốc, dòng chảy vùng cửa sông ven biển sông Lam. Dựa trên số liệu mặt cắt thực đo khu vực hạ lƣu sông Lam, số liệu địa hình vùng ven bờ khu vực cửa biển sông Lam, kết hợp với số liệu địa hình từ bản đồ DEM để xây dựng lƣới địa hình tính toán cho khu vực nghiên cứu. Sau đó lựa chọn một số kịch bản về trƣờng gió và dòng chảy để nghiên cứu đánh giá đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển sông Lam. 4. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, nội dung luận văn đƣợc cấu trúc thành 3 chƣơng nhƣ sau: - Chƣơng 1: Tổng quan các nghiên cứu về cửa sông ven biển Trong chƣơng này, luận văn tập trung đƣa ra một số khái niệm về vùng cửa sông ven biển, những nghiên cứu trong và ngoài nƣớc liên quan đến vấn đề nghiên cứu, tổng quan về khu vực cửa sông ven biển sông Lam. - Chƣơng 2: Số liệu và phƣơng pháp nghiên cứu Những nội dung nghiên cứu trong chƣơng 2 bao gồm: Nguồn số liệu ảnh Landsat cho khu vực của sông ven biển sông Lam; cơ sở khoa học giải đoán ảnh Landsat xác định đƣờng bờ; các tham số chính của ảnh Landsat trong nghiên cứu biến đổi đƣờng bờ; phƣơng pháp và công nghệ phân tích, giải đoán ảnh Landsat để xác định đƣờng bờ; phƣơng pháp mô hình toán trong đánh giá đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển. - Chƣơng 3: Kết quả đánh giá sự biển đổi hình thái và đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển sông Lam Trong chƣơng 3, luận văn tập trung việc ứng dụng mô hình toán trong việc đánh giá đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển sông Lam bao gồm những nội dung nhƣ: xây dựng các kịch bản tính toán theo đặc điểm trƣờng gió, thủy triều... với số liệu thực đo, đặc điểm hình thái cửa biển sông Lam từ kêt quả phân tích hình thái cửa sông ven biển sông Lam; hiệu chỉnh và kiểm đinh mô hình thủy động lực 2 chiều cho khu vực cửa sông ven biển sông Lam; kết quả đánh giá đặc điểm thủy động lực vùng cửa sông ven biển sông Lam theo các kịch bản nghiên cứu. 4 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CỬA SÔNG VEN BIỂN 1.1. Một số khái niệm về vùng cửa sông ven biển 1.1.1. Khái niệm Theo các tác giả Nguyễn Văn Cƣ, Hoa Mạnh Hùng, Nguyễn Bá Quỳ [1]... thì thuật ngữ “cửa sông” đƣợc hiểu theo hai nghĩa: Cửa sông là nơi sông đổ ra biển, ra hồ (hay kho nƣớc) và cửa sông là đoạn cuối cùng của một con sông thông ra biển. Nhƣ vậy, cửa sông là vùng giao nhau giữa sông và biển, nó là một “tập mờ” giữa “trắng sông” và “đen biển”, nghĩa là các quá trình diễn biến dòng chảy trong sông con ngƣời có thể kiểm soát đƣợc, trong khi các quá trình diễn ra ngoài biển thì rất khó nắm bắt, chỉ có thể nhận thấy khi nó đã xảy ra. Cửa sông là nơi tranh chấp giữa nƣớc mặn của biển và nƣớc ngọt của sông trong lục địa, đó là sự thay đổi từ chế độ thủy văn sông sang chế độ thủy văn biển. Chế độ dòng chảy ở cửa sông biến động kéo theo các đặc tính lý hóa, sinh học, môi trƣờng nƣớc, dòng thủy thạch cũng biến động theo. Do vậy, giới hạn cửa sông thƣờng đƣợc xác định bởi các dấu hiệu đặc điểm nhƣ sau: - Giới hạn phía trong cửa sông: Là nơi hầu nhƣ không còn dao động của thủy triều ΔH = 0, nó là điểm kết thúc ảnh hƣởng của biển vào trong sông. - Giới hạn phía ngoài cửa sông: là nơi dòng chảy lũ lịch sử của con sông đạt tới. Những đặc điểm cơ bản của cửa sông bao gồm: - Chế độ thủy văn vùng cửa sông đƣợc hình thành dƣới tác động tổng hợp của các quá trình sông - biển và chế độ hải văn biển (sóng gió ven bờ, dòng chảy, dao động mực nƣớc...). - Ảnh hƣởng của sông đƣợc thể hiện qua chế độ dòng nƣớc và bùn cát, hiện tƣợng xói lòng dẫn xảy ra ở phần cửa sông phía trên và bùn cát đƣợc lắng đọng ở vùng biển phía trƣớc cửa sông. - Ảnh hƣởng của biển đƣợc thể hiện qua sự dao động của mực nƣớc (thủy triều và nƣớc dâng do gió, bão) gây dồn ứ nƣớc sông, tạo thành dòng chảy ngƣợc vào sông trong mùa kiệt và kéo theo quá trình truyền mặn vào sâu trong sông. Đặc trƣng của vùng cửa sông còn là sự biến động rất lớn về độ mặn. Mùa kiệt mặn xâm nhập vào sông sâu hơn; khi triều lên độ mặn cũng cao hơn khi triều rút hay nói cách khác sự biến động của độ mặn phụ thuộc vào mùa trong năm, pha 5 triều và hình dạng cửa sông, lòng sông. Hiện nay, việc phân định ranh giới vùng cửa sông còn nhiều ý kiến khác nhau, song đều thống nhất dựa trên 3 dấu hiệu cơ bản là: (i) điều kiện thủy văn, (ii) điều kiện thủy hóa và (iii) hình thái cửa sông. Theo đánh giá của các nhà chuyên môn nghiên cứu về hóa học và sinh học thì vùng cửa sông có giới hạn trong sông ở nơi nƣớc lợ có độ mặn từ 5% đến giới hạn ngoài khơi là nơi nƣớc lợ biến đổi hoàn toàn thành nƣớc biển có độ mặn từ 30†32%. Nhƣ vậy, vùng cửa sông bao gồm phần cuối của dòng sông và một phần biển nông ven bờ. Các chuyên gia thủy văn cho rằng ranh giới phía trong sông của vùng cửa sông là nơi lòng dẫn chính bắt đầu phân nhánh, hoặc là nơi không có ảnh hƣởng của thủy triều và nƣớc dâng trong mùa kiệt và ranh giới ngoài phía biển là nơi có chế độ thủy hóa biến tính mạnh nhất trong mùa lũ (thƣờng lấy gradient độ mặn vùng nƣớc pha trộn làm chỉ tiêu đặc trƣng). Tuy nhiên, dù cách phân chia nào đi nữa thì ranh giới vùng cửa sông cũng là tƣơng đối, bởi lẽ đƣờng biên ảnh hƣởng của thủy triều hay nƣớc dâng và ranh giới vùng nƣớc lợ còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố tự nhiên khác và cả các tác động của các hoạt động kinh tế xã hội. 1.1.2. Phân đoạn cửa sông Theo I.V Xamoilov, vùng cửa sông đƣợc chia thành ba đoạn: Đoạn thuộc sông (phía trên), cửa sông và vùng biển ven bờ trƣớc cửa sông. Ba đoạn của vùng cửa sông là một hệ thống nhất, nó tồn tại không chỉ có các đặc trƣng hình thái khác nhau, mà chế độ thủy động lực và điều kiện cảnh quan tự nhiên cũng khác nhau. X.X.Baidin lại phân vùng cửa sông gồm 3 đoạn chính: - Đoạn trong cửa sông: Đoạn này đƣợc chia làm hai dạng một nhánh sông và nhiều nhánh sông. Loại một nhánh, đặc trƣng nhất là chiều dài của vùng ảnh hƣởng nƣớc dâng, thủy triều, xâm nhập mặn và vùng xuất hiện dòng chảy ngƣợc. Loại nhiều nhánh, trong đó thƣờng có 1 đến 2 nhánh chính và nhiều nhánh phụ hoặc các lòng dẫn bị thoái hóa, hình thành các hồ móng ngựa, đầm lầy cửa sông. - Đoạn cửa sông (vùng ngƣỡng cửa sông): Là nơi tranh chấp mạnh mẽ giữa quá trình động lực sông - biển. Đặc điểm đặc trƣng nhất của cửa sông là sự hình thành và phát triển các val cát, bãi bồi ngầm (bar), doi cát, đảo chắn ... Đây là khu vực châu thổ phát triển mạnh nhất nên địa hình đáy và hình thái bờ luôn biến động. - Vùng biển nông trước cửa sông: Đoạn này còn đƣợc gọi là vùng thềm biển nông trƣớc cửa sông. Theo thời gian phát triển của cửa sông, theo dấu hiệu hình thái đoạn cửa sông đƣợc phân thành hai dạng: dạng kín và dạng hở. Dạng kín ứng với cửa sông đang phát triển ở giai đoạn đầu (giai đoạn lấp đầy vũng vịnh và hình thành 6 đồng bằng delta). Dạng hở ứng với cửa sông phát triển có quá trình trao đổi tự do giữa nƣớc sông và nƣớc biển và chịu ảnh hƣởng mạnh của các yếu tố động lực biển (nhƣ dòng chảy ven bờ, sóng gió, thủy triều, nƣớc dâng.). Vùng biển nông trƣớc cửa sông bao gồm các khu vực chịu ảnh hƣởng của các loại dòng chảy khác nhau: Dòng lũ, dòng triều, dòng trôi, dòng sóng vỗ bờ và vùng nƣớc bị pha trộn mạnh. Ranh giới phân chia các khu vực biển nông cửa sông cũng là tƣơng đối, do chúng biến động tùy thuộc vào chế độ lực và điều kiện địa hình vùng biển nông ven bờ. Theo các phân chia và giới hạn của vùng cửa sông nhƣ đã trình bày ở trên cho thấy cửa sông có chế độ động lực đa dạng, rất phức tạp thể hiện mối tƣơng tác các yếu tố từ khí quyển, thủy quyển, thạch quyển và sinh quyển. Các quá trình động lực vùng cửa sông là quá trình tƣơng tác giữa các yếu tố động lực từ hai khối nƣớc mặn và nƣớc ngọt, giữa dòng chảy sông và biển, giữa các yếu tố động lực sông biển tới các thành tạo địa hình (quá trình tích tụ - mài mòn, vận chuyển bùn cát trong sông, vận chuyển bồi tích ven bờ, tạo thành bãi, kéo dài và phá hủy dòng dẫn cửa sông...). Do đó, việc nghiên cứu động lực vùng cửa sông phải đặt trên cơ sở nghiên cứu tổng hợp một cách hệ thống với nhiều chuyên môn, lĩnh vực khác nhau. Các cửa sông dù thuộc loại nào cũng đều đƣợc cấu tạo thành hai đoạn lấy mốc ngƣỡng cạn (bãi chắn cửa) làm gianh giới phân chia: a. Cửa sông hình tam giác châu (Delta) b. Cửa sông hình phễu (Estuary) Trong đó: 1 là đoạn tiếp cận cửa; 2 là đoạn cửa sông; 3 là bãi biển ngoài cửa; 4 là bờ biển; 5 là đường viền bờ dốc Hình 1-1: Phân đoạn cửa sông theo địa hình cửa. Theo quan điểm hệ thống, các yếu tố xác định cấu trúc động lực vùng cửa sông có liên quan hữu cơ với nhau, tƣơng tác qua lại lẫn nhau trong một hệ thống thống nhất là vùng cửa sông. Mối tƣơng tác này thể hiện thông qua 3 nhóm yếu tố cơ bản bao gồm nhóm các yếu tố nội động lực, nhóm các yếu tố thủy động lực tự nhiên và nhóm các yếu tố nhân sinh. 7 1.2. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến vấn đề nghiên cứu 1.2.1. Trên thế giới Các nghiên cứu vùng cửa sông ven biển nhằm tính toán diễn biến và phát triển hình thái chủ yếu tập trung vào nghiên cứu các quá trình thủy thạch động lực bao gồm sóng, triều, dòng chảy, xâm nhập mặn v.v..và quá trình vận chuyển bùn cát gây diễn biến hình thái. Các vấn đề trên đều đƣợc thực hiện dựa trên số liệu quan trắc ngoài hiện trƣờng, các nghiên cứu trên mô hình vật lý, mô hình toán. Những nghiên cứu thuộc lĩnh vực khoa học động lực học dòng sông, chuyển động bùn cát và vấn đề chỉnh trị sông nhƣ nghiên cứu xác định nguyên nhân, cơ chế, diễn biến lòng dẫn; Nghiên cứu đề xuất các giải pháp phòng chống giảm nhẹ các thiệt hại do xói lở bờ, bồi lắng lòng dẫn. Những nghiên cứu này đã đƣợc quan tâm từ thế kỷ XIX, nhƣng phát triển mạnh từ những năm thập kỷ 30 đến thập kỷ 60 thế kỷ thứ XX ở các nƣớc Âu Mỹ. Các nghiên cứu điển hình là nhà khoa học Pháp Du Boys về chuyển động bùn cát, Barrede Saint - Venant về dòng không ổn định; L. Fargue về hình thái đoạn sông uốn khúc. Vào những năm đầu của thế kỷ XX, các nhà khoa học của Liên Xô nhƣ Lotchin V.M, Bernadski. N.M, Gontrarop V.N. đã có các công trình về vận chuyển bùn cát; các nhà khoa học Antunin S.T, Grisanin K.B, Kariukin S.N. có nhiều nghiên cứu về chỉnh trị sông[1]. Vào những năm 60, các nhà khoa học ở Tây Âu đã có nhiều kết quả nghiên cứu về hình thái lòng dẫn nhƣ Meyer - Peter và Muller, Kennedly R.G...Các nhà khoa học của Mỹ nhƣ Einstein H.A., Ven te Chow, Ning chien... Đã có nhiều công trình nghiên cứu về dòng chảy và chuyển động bùn cát, trên cơ sở đó đánh giá đƣợc diễn biến lòng dẫn. Ngoài những nghiên cứu cơ bản về diễn biến, bồi lắng, xói lở lòng dẫn, thời kỳ này có những tiến bộ vƣợt bậc về phƣơng pháp và kỹ thuật tính toán cũng nhƣ các thiết bị đo đạc[1]. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các nhà khoa học trên thế giới vẫn tiếp tục nghiên cứu về động lực học dòng sông và chỉnh trị sông, đặc biệt là ảnh hƣởng của các công trình trên sông đến diễn biến, xói lở và bồi lắng lòng dẫn, điển hình là các nghiên cứu của Simons, Anbecson, De Vries...Điển hình là các nghiên cứu về xói ở hạ du công trình của Antunin hay tính toán xói phổ biến theo phƣơng pháp trạng thái ổn định tới hạn làm cơ sở khoa học cho việc phát triển các mô hình tính toán hình thái và dự báo xói lở lòng dẫn của Lê Vi. Việc nghiên cứu ảnh hƣởng của công trình xây dựng trên sông đến diễn biến lòng dẫn đã đƣợc các nhà khoa học nhƣ Tiền Ninh, Đậu Quốc Nhân, Lƣ Bảo Chấn (Trung Quốc), Hickin và Nauson, Vannon.(Mỹ) quan tâm. Các nghiên cứu này xoay quanh vấn đề tính toán dự báo, đánh giá ổn định và đề xuất các giải pháp bảo vệ bờ dựa trên cơ sở quan hệ dòng chảy và hình thái lòng sông dẫn tới sự thay đổi 8 chiều rộng lòng sông, cao trình đáy sông, ổn định của mái dốc với các điều kiện địa chất khác nhau. Các nghiên cứu về ảnh hƣởng của xây dựng cầu trên sông đến diễn biến lòng dẫn đƣợc phát triển cả về mặt lƣ thuyết cũng nhƣ các ứng dụng trực tiếp. Nhiều nghiên cứu có tính ứng dụng cao phục vụ cho việc lập dự án xây dựng một hoặc nhiều cầu trên sông nhƣ nghiên cứu mức độ dâng nƣớc thƣợng lƣu cầu của Bradley (1970); Neil (1973), Karaki (1974) hay nghiên cứu xói phổ biến do dòng chảy bị thu hẹp của Laursen(1960,1963), Komura (1966) ... Các vấn đề về động lực vùng cửa sông ven biển đã đƣợc nghiên cứu từ rất sớm, điển hình là các công trình nghiên cứu của N.Ya. Danilevxki (1869), I.V. Xamoilov (1952), T. Elliot (1977), A. Volker (1966),. Những công trình này chủ yếu tập trung nghiên cứu các diễn biến về động lực vùng cửa sông, ven biển và mối sự liên hệ về động lực của các quá trình tƣơng tác sông - biển, có xét đến tác động của con ngƣời[1]. Các công trình tiêu biểu nghiên cứu về động lực vận chuyển bùn cát, bồi tụ, xói lở tại vùng cửa sông ven biển là của các tác giả Bijker E.W. (1971), Engelund F. và E. Hansen (1972), Meyer-Peter E. và R. Muller (1948), Van Rijn L. C (1993), Yang C. T. (1996)... Những năm gần đây, nhiều Viện nghiên cứu, các nhà khoa học trên thế giới phát triển các mô hình số trị thủy thạch động lực mà bắt đầu là các mô hình một chiều nhƣ MIKE11, HEC-RAS để mô phỏng các quá trình mang tính bình quân hóa trên mặt cắt. Khi nhu cầu tính toán phân bố theo không gian của các yếu tố thủy thạch động lực không chỉ theo chiều dòng chảy, mà còn cần trên cả độ sâu thì các mô hình 2D, 3D cũng lần lƣợt ra đời chẳng hạn nhƣ mô hình DELFT3D (Hà Lan), MECCA (Mỹ),... Đây có thể xem là một bƣớc tiến dài của khoa học công nghệ trong việc mô phỏng và xây dựng bức tranh đầy đủ hơn về sự biến đổi thủy động lực, hình thái của lòng dẫn, bờ bãi sông biển cũng nhƣ dự báo sự biến đổi của nó ở các hạn vừa và dài[1]. Khi các mô hình số trị thủy động đã đƣợc hiệu chỉnh và kiểm định có đủ độ tin cậy và mức độ ổn định cao thì nó sẽ là công cụ mạnh giúp chúng ta biết đƣợc sự thay đổi của các quá trình thủy thạch động lực theo các kịch bản khác nhau và giúp cho các nhà ra quyết định có những thông tin chính xác hơn trong việc quyết định giải quyết các vấn đề rất phức tạp và biến động lại chịu nhiều các yếu tố tác động nhƣ các cửa sông và dải ven biển. Ở Mỹ có một chƣơng trình nghiên cứu rất lớn về động lực các cửa sông, lạch triều và luồng lạch (CTRP) đã đƣợc tiến hành trong nhiều năm nay. Quá trình vận chuyển bùn cát mà 26 trong số 58 cửa sông của Mỹ đã xây dựng đƣợc hệ thống kè 9 hƣớng dòng, ngăn cát chống sa bồi luồng vào cửa sông và xói lở 2 bên bờ liền kề cửa sông. Ở Anh đã triển khai chƣơng trình nghiên cứu tƣơng tác sông - biển với mục đích đánh giá và dự báo biến động luồng lạch vào cảng cửa sông nối với biển. Một số nƣớc EU và Ucraina đã nghiên cứu để khơi thông luồng vào cửa sông Dunai. Một số cảng nằm sâu trong vùng cửa sông ở các nƣớc nhƣ Hà Lan, Nga, Nhật, các nhà khoa học đã mô phỏng với các kịch bản khác nhau để đánh giá quá trình sa bồi luồng và đề xuất các giải pháp duy tu, nạo vét hợp lƣ đảm bảo cho các loại tàu có trọng tải lớn ra vào theo kế hoạch định trƣớc. Trong đó, tại Nhật Bản 72 trong số 139 cửa sông có luồng tàu đƣợc xây dựng đê chắn cát. Ở cửa sông Dunai, ngƣời ta đã xây dựng 2 đê chắn cát song song ở 2 phía luồng, kéo dài bar chắn cửa đến độ sâu 6,5m, cắt các đoạn sông quá cong và nạo vét duy trì độ sâu luồng và chống bồi lấp luồng tàu vào cảng cửa sông. Jean - Francois Desprast et al., (2010) đã sử dụng công cụ viễn thám và GIS để cảnh báo mối hiểm họa cho ngƣời dân sống ở vùng ven bờ biển do sóng thần, mực nƣớc biển dâng và xói lở để giúp cho các nhà quản lý hoạch định kế hoạch sử dụng đất đai và phát triển khu dân cƣ ven bờ biển. Những vấn đề về diễn biến hình thái, chế độ thủy động lực vùng cửa sông ven biển đã đƣợc nghiên cứu từ rất sớm và đã có những thành tựu đáng khích lệ trên thế giới bao gồm: - Phân đoạn, phân loại cửa sông. - Sự hình thành và phát triển bar chắn cửa sông. - Nghiên cứu biến đổi lòng dẫn - Bồi lắng luồng vùng cửa sông. - Vận chuyển bùn cát trong các đoạn cửa sông. - Quan hệ hình thái trong các đoạn cửa sông. - Xâm nhập mặn. - Ngập lụt vùng cửa sông và ven bờ biển. - Mô hình hóa các hiện tƣợng thủy thạch động lực và vận chuyển bùn cát (trƣờng sóng, thủy triều, dòng chảy, bùn cát...). Mô hình toán là một công cụ có tính tiện ích rất lớn, chính vì vậy nó đƣợc rất nhiều quốc gia quan tâm phát triển và đã có nhiều mô hình có tính thƣơng mại cao, đƣợc sử dụng khá phổ biến ở nhiều nƣớc, cho các dự án quan trọng ở các quốc gia khác nhau. Tuy nhiên, cũng phải nói rằng mô hình toán không phải là một công cụ vạn năng vì tính đúng sai của nó phụ thuộc rất nhiều vào độ tin cậy của các điều kiện biên, các tập hàm vào mà chúng ta phải có trƣớc khi áp dụng chúng. 10 Chẳng hạn các mô hình thủy thạch động lực cần các số liệu mực nƣớc, dòng chảy, sóng, bùn cát ở các biên cũng nhƣ các điểm trong hệ thống để hiệu chỉnh và kiểm định các thông số với độ chính xác cho phép khi mô phỏng. Nhƣng thực tế, các số liệu mà chúng ta có vừa ngắn, lại không đồng bộ, độ chính xác không cao thì khó có thể khẳng định mô hình sẽ cho kết quả có thể chấp nhận đƣợc. Việc ứng dụng các mô hình 2D hoặc 3D cũng còn gặp những trở ngại nhƣ khối lƣợng tính toán quá lớn, trong khi tốc độ tính toán của các máy tính thông thƣờng hiện nay chƣa đủ lớn dẫn tới thời gian mô phỏng quá dài. Chẳng hạn việc mô phỏng trƣờng dòng chảy thực 3 chiều cho một năm cần thời gian chạy máy tới 6 - 7 tháng với các máy tính có dung lƣợng bộ nhớ và tốc độ tính toán thông dụng nhƣ hiện nay. Điều này không đáp ứng các nhu cầu của thực tế, đặc biệt là bài toán dự báo khi mà kết quả chạy ra đã lạc hậu về mặt thời gian. Mặt khác, về bản chất vật lý, mỗi yếu tố trong tập các thông số thủy động lực vừa mang tính địa đới phụ thuộc vào vùng địa lý, khí hậu, ví nhƣ ở Việt Nam hết mùa lũ lại sang mùa cạn, vừa chịu tác động của các yếu tố phi địa đới hay còn gọi là các yếu tố địa phƣơng. Chẳng hạn cũng là lũ, nhƣng lũ năm nay khác lũ năm sau cả về thời điểm xuất hiện, độ lớn và hình dạng ... Do vậy, nếu chỉ sử dụng một công cụ riêng rẽ sẽ rất khó có những kết luận chính xác và việc sử dụng đồng thời nhiều công cụ khác nhau, kiểm tra, so sánh dựa trên nguyên nhân và kết quả và đƣợc thực hiện với nhiều nghiên cứu khác nhau mới hy vọng phát hiện các qui luật và mới có các kết quả gần nhất với thực tế phản ánh đúng bản chất của hiện tƣợng. 1.2.2. Ở Việt Nam Công cuộc nghiên cứu vùng cửa sông ven biển nƣớc ta gắn liền với lịch sử dựng nƣớc và giữ nƣớc, chinh phục dòng sông, quai đê lấn biển, khai khẩn đất đai miền Duyên hải, đƣợc bắt đầu từ triều đại phong kiến nhà Trần (Trần Thái Tông 1248). Đến thời Lê (1708), đê biển đã đƣợc tu bổ và phát triển trên quy mô từng dải chạy dọc ven biển từ cửa sông này sang cửa sông khác. Đê thời Lê đƣợc ngƣời dân nâng cấp dần và quy mô lớn hơn thời Trần, nhiều đoạn đƣợc bảo vệ bằng kè đá. Nhà Nguyễn vẫn duy trì và phát triển các chính sách về đê điều, trị thủy mở rộng đất đai của các vƣơng triều trƣớc, nhƣng có bổ sung và đƣợc nâng cao lên mọi mặt. Vào đầu thế kỷ XIX, đáng chú ƣ nhất là công cuộc khai khẩn nổi tiếng do Nguyễn Công Trứ lãnh đạo (năm 1828-1830) ở vùng ven biển cửa sông Hồng và lập ra hai huyện mới là Tiền Hải (tỉnh Thái Bình) và huyện Kim Sơn (tỉnh Ninh Bình). Cho đến nay bài học công cuộc khai khẩn này vẫn còn nguyên giá trị khoa học và thực tiễn. Những công trình đắp đê và củng cố các tuyến đê ngăn lũ, đê bao, xây cống ngăn mặn ở ven biển đồng bằng sông Hồng đƣợc tiến hành trong suốt các triều đại phong kiến trƣớc đây và vẫn đƣợc tiếp tục cho đến ngày nay. Những công trình đó 11 rất có giá trị để nghiên cứu lịch sử diễn biến vùng cửa sông[1]. Những năm 60 của thế kỷ XX, ở miền Bắc Việt Nam đã có một số các công trình phòng chống lũ lụt, chống bồi lắng cửa lấy nƣớc phục vụ cấp nƣớc tƣới ruộng. Các nghiên cứu ban đầu đƣợc tiến hành trong các phòng thí nghiệm nhƣ phòng thí nghiệm của Viện Khoa học Thủy lợi, của trƣờng Đại học Xây dựng.... Các nghiên cứu của các nhà khoa học trong nƣớc về diễn biến lòng dẫn chủ yếu tập trung giải quyết các vấn đề thực tế, xây dựng cơ sở khoa học và phƣơng pháp luận phù hợp với điều kiện Việt Nam dựa trên các phƣơng pháp, công nghệ do các nhà khoa học trên thế giới đã phát triển[1]. Các công trình nghiên cứu điển hình cho các sông miền Bắc phải kể đến các tác giả nhƣ Vũ Tất Uyên, Lƣu Công Đào, Nguyễn Văn Cƣ, Lê Ngọc Bích, Hoàng Hữu Văn, Trịnh Việt An, Nguyễn Bá Quỳ, Đỗ Tất Túc, Phạm Thị Hƣơng Lan ... Trong khoảng 20 năm trở lại đây, các tác giả Lê Ngọc Bích, Lƣơng Phƣơng Hậu, Nguyễn Ân Niên, Nguyễn Sinh Huy, Hoàng Văn Huân, Lê Mạnh Hùng, Lê Xuân Thuyên… có nhiều đóng góp nghiên cứu về thủy động lực và diễn biến sông ngòi vùng đồng bằng sông Cửu Long[1]. Các tác giả Ngô Đình Tuấn, Đỗ Tất Túc, Lƣơng Phƣơng Hậu, Nguyễn Văn Tuần, Trần Văn Túc . đã có nhiều nghiên cứu về diễn biến cửa sông, ven biển, biến hình lòng dẫn các sông miền Trung. Các công trình nghiên cứu dự báo xói lở bờ của tác giả Lê Ngọc Túy; nghiên cứu dự báo xói sâu phổ biến ở hạ du các công trình thủy điện Hòa Bình, Sơn La của các tác giả Lƣu Công Đào, Lê Ngọc Bích, Hoàng Hữu Văn, Vũ Tất Uyên là những công trình rất có ƣ nghĩa khoa học và thực tiễn. Nhận thức rõ tầm quan trọng của vấn đề xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sông, sau ngày hòa bình lập lại, công tác nghiên cứu, chỉnh trị và khai thác vùng cửa sông ở nƣớc ta đƣợc nhà nƣớc hết sức coi trọng. Có nhiều công trình thuộc chƣơng trình biển, các đề tài độc lập cấp Nhà nƣớc, đề tài cấp Bộ, đề tài của các địa phƣơng và các ngành đã đƣợc thực hiện đã đề cập khá toàn diện đến các vấn đề nhƣ thoát lũ, xâm nhập mặn, giao thông thủy, quai đê lấn biển, phòng chống sạt lở bờ sông, bờ biển, bồi lấp cửa sông v.v... Một số công trình tiêu biểu đã đƣợc triển khai nhƣ sau: - Nghiên cứu thuỷ động lực, trầm tích vịnh Bắc bộ, chƣơng trình khảo sát hỗn hợp Việt - Trung (1959 - 1961). - Nghiên cứu động lực các vùng cửa sông Việt Nam, thuộc đề tài KT-02-01 do Viện Địa Lý, Viện Hàn lâm khoa học Việt Nam thực hiện. - Nghiên cứu động lực vùng cửa sông ven biển thuộc đề tài KC-09-05 (20012005) do Viện Địa Lý, Viện Hàn lâm khoa học Việt Nam chủ trì. 12 - Những công trình có giá trị khoa học nghiên cứu dòng chảy và nƣớc dâng trong bão và động lực các vùng cửa sông Việt Nam phải kể đến Nguyễn Văn Cƣ (1979, 1990). Tác giả Nguyễn Ngọc Thụy (1985, 1995) có các công trình nghiên cứu về chế độ thủy triều biển đông và Việt Nam. Các tác giả Nguyễn Bá Quỳ (1994), Nguyễn Thị Thảo Hƣơng (2000), Nguyễn Bá Uân (2002), Lê Đình Mầu (2006), Nghiêm Tiến Lam (2009), Trần Thanh Tùng (2011) có các nghiên cứu về thủy động lực cửa sông, diễn biến hình thái và quá trình đóng mở các cửa sông miền Trung[1]... - Đề tài khoa học cấp nhà nƣớc “Nghiên cứu dự báo xói lở, bồi lắng và các giải pháp phòng chống trên hệ thống sông ở ĐBSCL” thực hiện năm 2001-2004 do Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam thực hiện đã sử dụng mô hình MIKE, kết hợp với phƣơng pháp viễn thám và GIS để xác định nguyên nhân, cơ chế xói lở, các nhân tố ảnh hƣởng đến xói lở và xác định vị trí, quy mô, tốc độ xói lở bờ sông; xác định các vùng trọng điểm xói lở, bồi tụ cũng nhƣ các giải pháp phòng tránh[1]. - Đề tài nhà nƣớc KC-08-29 “Nghiên cứu các giải pháp khoa học công nghệ để ổn định lòng dẫn hạ du hệ thống sông Đồng Nai - Sài Gòn phục vụ phát triển kinh tế xã hội vùng Đông Nam bộ” do Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam chủ trì thực hiện trong 2 năm (2004-2005) đã xác định đƣợc tình trạng diễn biến các sông thuộc hệ thống Đồng Nai - Sài gòn, xác định các trọng điểm xói lở và từ kết quả nghiên cứu khoa học đã xây dựng dự án qui hoạch chỉnh trị sông Đồng Nai, khu vực thành phố Biên Hòa và đã xây dựng đƣợc 1.500m kè bảo vệ bờ sông Đồng Nai khu vực trung tâm thành phố Biên Hòa. Đề tài cũng kiến nghị 8 giải pháp ổn định lòng dẫn hạ du sông Đồng Nai - Sài Gòn, đặc biệt kiến nghị ứng dụng công nghệ mới thi công kè bảo vệ bờ sông Mƣơng Chuối, huyện Nhà Bè, TP. Hồ Chí Minh; kè khu vực thành phố Biên Hòa trên sông Đồng Nai-Sài Gòn[1]. - Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ 2005-2007 “Nghiên cứu diễn biến lòng dẫn và khả năng thoát lũ khi xây dựng cầu qua sông Hồng khu vực Hà Nội bằng mô hình MIKE21C” do PGS.TS.Nguyễn Ngọc Quỳnh làm chủ nhiệm đã đánh giá đƣợc ảnh hƣởng của cầu tới phân bố lƣu lƣợng trên bãi sông và lòng chính; ảnh hƣởng của cầu tới ổn định lòng dẫn và dự báo đƣợc diễn biến tổng thể lòng dẫn đoạn sông Hồng qua Hà Nội. - Nghiên cứu về ô nhiễm vùng ven bờ có các tác giả Lê Phƣớc Trình (1993), Nguyễn Tác An (1994), Phạm Văn Ninh (1995), Nguyễn Xuân Dục (1995), Lƣu Văn Diệu (2000) ... Các công trình của các tác giả đề cập tới nguy cơ ô nhiễm do sự cố tràn dầu, do sông tải ra biển, biến động môi trƣờng biển và xử lý ô nhiễm môi trƣờng biển ven bờ. - Nghiên cứu các hệ sinh thái rừng ngập mặn có các tác giả Phan Nguyên 13