BIẾN ĐỔI HÌNH THÁI LÒNG SÔNG TIỀN VÀ SÔNG HẬU GẦN ĐÂY: TÁC ĐỘNG RÕ RỆT CỦA KHAI THÁC ĐÁY SÔNG VÀ LIÊN CAN ĐẾN SỰ MẤT ỔN ĐỊNH ĐỒNG BẰNG

Guillaume Brunier, EdwardJ.Anthony, Marc Goichot, Mireille Provansal, Philippe Dussouillez

TÓM TẮT

Đồng bằng sông Cửu Long là đồng bằng lớn thứ ba trên thế giới với dân cư đông đúc, được bao bọc đáng kể bởi các công trình kỹ thuật và đê bao để bảo vệ người dân và cơ sở hạ tầng trước các trận bão, lũ và các trại nuôi tôm khỏi nước mặn xâm nhập. Áp lực phát triển kinh tế ở Việt Nam và các nước thượng nguồn đã dẫn đến việc xây dựng một số đập thủy điện ở Trung Quốc và khai thác vật liệu đáy sông mạnh mẽ. Những hoạt động phát triển này đã ảnh hưởng đến động lực đồng bằng theo nhiều cách khác nhau.

Trong nghiên cứu này, những biến đổi hình thái lòng sông Tiền và sông Hậu, hai sông chính trong phạm vi đồng bằng kéo dài 250 km từ biên giới Campuchia đến bờ biển được phân tích bằng số liệu đo sâu lòng sông năm 1998 và 2008. Kết quả phân tích cho thấy sự biến đổi đáy sông mạnh mẽ và bất thường trong giai đoạn 10 năm, trong đó đáng kể là sự hạ thấp và mở rộng của nhiều hố sâu.

Độ sâu trung bình cả hai sông tăng hơn 1,3 m. Cả hai sông có sự mất đi vật liệu đáy đáng kể, tương đương nhau: 90 triệu m3 ở sông Tiền và 110 triệu m3 ở sông Hậu trong giai đoạn 10 năm. Những tổn thất rất lớn này chỉ trong thời gian tương đối ngắn và mối tương quan yếu giữa sự khoét sâu đáy sông và các thông số thủy lực cho thấy những biến đổi hình thái rõ rệt này không cân bằng với điều kiện dòng chảy và vận chuyển trầm tích, và do đó không liên quan đến những biến đổi về chế độ thủy văn sông. Chúng tôi cho rằng khai thác vật liệu đang diễn ra trên quy mô rất lớn trong các sông đồng bằng sông Cửu Long và thượng lưu của đồng bằng này là nguyên nhân chính của những thay đổi hình thái gần đây.

Những biến đổi này được coi là đóng góp tích cực vào xói lở tràn lan bờ sông và bờ biển ở đồng bằng sông Cửu Long. Các hoạt động khác làm biến đổi hình thái lòng sông bao gồm các tuyến đê, kè trên đồng bằng. Vai trò của các đập thủy điện hiện có ảnh hưởng đến hình thái đáy sông vẫn chưa rõ do không có dữ liệu đáng tin cậy về tải lượng trầm tích sông Mê Công. Phát triển đập thủy điện qui mô lớn trên dòng chính sông Mê Công sẽ có những tác động tích lũy cùng với khai thác vật liệu làm gia tăng biến đổi hình thái, sẽ tiếp tục ảnh hưởng đến các vùng đồng bằng, đặc biệt là sự thiếu hụt trầm tích và xói lở bờ biển.

Hình 1: Đồng bằng sông Cửu Long với sông Tiền (Mekong) và sông Hậu (Bassac)
Hình 1: Đồng bằng sông Cửu Long với sông Tiền (Mekong) và sông Hậu (Bassac)

1. DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1 Dữ liệu

Nghiên cứu biến đổi đáy sông dựa vào việc so sánh bộ dữ liệu số hóa lòng sông giai đoạn 1998 và 2008 do MRC (Ủy ban Sông Mê Công) cung cấp. Phạm vi không gian khoảng 400 km dọc theo sông chính của đồng bằng (Hình 1). Dữ liệu thô được mô phỏng dưới dạng đám mây điểm (COP – clouds of points) với tọa độ X, Y, Z các mặt cắt ngang lòng sông, lưới chiếu UTM, Datum Indian 1954. Giá trị độ cao (mét) được tính bằng mực “nước thấp nhất” (LLW) của Việt Nam, và được chuyển đổi sang mực nước biển trung bình (MSL) với điểm mốc ở Hà Tiên. Độ sâu được đo bằng cách sử dụng sóng âm với tần số đặc trưng. Biên độ sai số là ± 0,2 m cho mỗi 10 m chiều sâu, sai số tối đa cho độ sâu 30 m là ± 0,6 m. Bộ dữ liệu lưu trữ (1960-2011) mực nước và lưu lượng tại các trạm của Việt Nam ở Tân Châu (Cửu Long) và Châu Đốc (Sông Hậu) đã được sử dụng để xác định vai trò của những thay đổi trong thủy văn. Các mực nước đo tại mức bờ sông được tham chiếu đến mực biển trung bình ở Hà Tiên.

1.2 Xử lý số liệu

Xử lý bộ dữ liệu đáy sông 1998 và 2008 được trình bày tại Hình 2. Dữ liệu COP được đưa vào ArcGIS®10 trong định dạng không gian (Hình 2a). Mỗi tập tin độ sâu được chuyển đổi thành TIN bằng phương pháp Delaunay, sau đó chuyển sang cấu trúc raster – giá trị của mỗi ô tương ứng với độ cao nội suy trên cơ sở tập tin TIN. Raster cuối cùng được chọn có kích thước ô là 50m, cho phép nội suy khá tốt về chiều sâu, khoảng cách trung bình giữa hai mặt cắt là 250 m. Raster được mô tả theo phân loại có kiểm định của các giá trị ô với khoảng độ sâu là 2,5m. Để xác định sự biến đổi độ sâu và tính toán thể tích (khối lượng bị mất), giá trị Z của các ô trên ảnh năm 2008 được trừ đi cho Z năm 1998.

Hình 2. Dữ liệu độ sâu lòng sông và xử lý. (a) Ví dụ về lấy mẫu dữ liệu (số lượng mặt cắt ngang thay đổi phụ thuộc vào ngày và khu vực đo); (b) xây dựng đường đáy sông từ điểm sâu nhất trên từng mặt cắt; (c) ví dụ xử lý raster độ sâu (ô lưới 50 m và đường đẳng sâu 5 m); (d) ảnh phân loại độ sâu cho phép tính toán khối lượng vật liệu khai thác.

Hình 2. Dữ liệu độ sâu lòng sông và xử lý. (a) Ví dụ về lấy mẫu dữ liệu (số lượng mặt cắt ngang thay đổi phụ thuộc vào ngày và khu vực đo); (b) xây dựng đường đáy sông từ điểm sâu nhất trên từng mặt cắt; (c) ví dụ xử lý raster độ sâu (ô lưới 50 m và đường đẳng sâu 5 m); (d) ảnh phân loại độ sâu cho phép tính toán khối lượng vật liệu khai thác.

2. KẾT QUẢ

2.1 Biến đổi đường đáy sông

Mặt cắt đường đáy sông Tiền thể hiện một hệ thống bất thường các hố sâu và bãi nông ở trung tâm đồng bằng (Hình 3a). Các hố sâu nhất lên đến 45 m phân bố tại các uốn khúc như Sa Đéc (km 135–140 hoặc trong các nhánh hẹp hơn ở thượng lưu Hàm Luông (km 125) và Cổ Chiên (km 125). Các bãi nông tương ứng với độ sâu từ -15 đến -5 m. Xa hơn về hạ lưu (Hình. 3a), mặt cắt đáy sông Mỹ Tho sâu khoảng -15 và -10 m và bãi nông khoảng -10 và -5 m. Sự bất thường hình thái ít rõ rệt hơn ở thượng lưu. Đường đáy sông Hậu ít bất thường hơn so với sông Tiền và Mỹ Tho (Hình. 3b). Các hố sâu nhất trong khoảng -30 và -25 m (gần Cần Thơ), ngoại lệ có hố sâu đến -40 m (km 190) và một nhánh hẹp tại phân nhánh qua Vàm Nao đến sông Hậu. Tương tự sông Mỹ Tho, phía dưới ra tới cửa sông địa hình đáy cao và đều đặn hơn (từ km 50).

Hình 3. Biến đổi hình thái và độ sâu đường đáy sông Tiền (a) và sông Hậu (b) giữa 1998 và 2008 cho thấy sự hạ sâu đáng kể trong giai đoạn so sánh 10 năm
Hình 3. Biến đổi hình thái và độ sâu đường đáy sông Tiền (a) và sông Hậu (b) giữa 1998 và 2008 cho thấy sự hạ sâu đáng kể trong giai đoạn so sánh 10 năm

So sánh mặt cắt đáy sông 1998 và 2008 thấy sự khoét sâu đáy rõ ràng tại nhiều vị trí. Trong sông Tiền, xói mòn đáy là 59% tại khu vực điều tra, 16% bồi tụ và 25% dao động không đáng kể (giữa -0,6 m và 0,6 m). Độ sâu đáy trung bình tăng 1,4 m. Sự khoét sâu rất bất thường, nhất là thượng lưu nhánh Cổ Chiên (km 95). Sự biến đổi đáy trung bình ở đoạn sông này là -1,8 m, so với -1 m ở Mỹ Tho. Có sự khoét rất sâu tại các bãi nông (km 46-58 trên sông Mỹ Tho; km 89-97, 106-111, 114-122, 195-209 và trên sông Tiền). Các điểm khoét sâu đáng kể thấy được không chỉ ở hạ lưu phân nhánh Hàm Luông (km 106-125), với độ sâu tăng từ -5 đến -15 m tại các bãi nông mà còn ở nhánh phía đông đoạn Cù Lao Tây (km 190-213) với độ sâu từ -5 đến -7 m. Một số hố sâu có xu hướng mở rộng hơn là đào sâu xuống (km 145-155 và 175-185 trên sông Tiền). Những biến đổi đường đáy sông Tiền bất thường hơn và lớn hơn so với hạ lưu nhánh Mỹ Tho.

So sánh các mặt cắt 1998 và 2008 cho thấy độ sâu đáy sông Hậu có sự biến đổi nhiều hơn so với sông Tiền, với 70% xói mòn, chỉ có 12% bồi tụ và 18% biến đổi không đáng kể. Những biến đổi lớn được tập trung chủ yếu tại các bãi nông và và gần cửa sông. Các hố có xu hướng gia tăng cả chiều sâu và chiều rộng. Sự thay đổi độ cao trung bình là -1,34 m, gần giống như sông Tiền. Biến đổi độ sâu trung bình từ km 50 đến cửa biển (-1,46 m) lớn hơn về phía thương lưu (-1,33 m).

2.2 Ví dụ về biến đổi hình thái đáy sông

Hình thái đáy sông cho thấy có rất nhiều hố sâu không đồng nhất kết hợp với các bãi nông và gờ nông (> -5 m) với hình dạng rất khác nhau. Những biến đổi này được mô tả ngắn gọn cho ba khu vực: (1) Cù Lao Tây trên sông Tiền, (2) Sông Mỹ Tho (Hình 5), và (3) gần thành phố Cần Thơ, trên sông Hậu (Hình 6).

2.2.1 Cù Lao Tây

Cù lao Tây (Hình 4a), năm 1998 đáy sông có một hố sâu ở phía thương lưu cù lao, lòng sông thể hiện luân phiên giữa hố sâu và bãi nông (Hình 4aI). Đến 2008, hố sâu này đã được mở rộng (Hình 4aII). Nhánh phía tây đã trở nên sâu hơn theo suốt chiều dài dẫn đến sự kết nối với các hố cũ năm 1998. Những biến đổi tương tự có thể quan sát được trên nhánh phía đông. Cả raster biến đổi cao độ (Hình 4b) và mặt cắt đáy nhánh đông (Hình 3aI) xác nhận sự hạ sâu này (trung bình là – 2,47 m tại nhánh phía đông).

Hình 4. Tiến hóa hình thái khu vực Cù lao Tây (km 195-220). (aI) năm 1998; (aII) năm 2008; (b) tổng hợp biến đổi độ sâu giữa đợt khảo sát 1998 và 2008. Khu vực này cho thấy xói mòn đáy rộng khắp, đặc biệt sông Vàm Nao và các đới nông trên sông Tiền
Hình 4. Tiến hóa hình thái khu vực Cù lao Tây (km 195-220). (aI) năm 1998; (aII) năm 2008; (b) tổng hợp biến đổi độ sâu giữa đợt khảo sát 1998 và 2008. Khu vực này cho thấy xói mòn đáy rộng khắp, đặc biệt sông Vàm Nao và các đới nông trên sông Tiền.

2.2.2 Sông Mỹ Tho

Năm 1998, đáy sông cho thấy một bãi nông lớn với độ sâu -5 đến -10 m, đặc trưng bởi các hố rời rạc (Hình 5a1). Hình thái đáy năm 2008 thể hiện hai hố sâu kéo dài khoảng -10 và -30 m dọc theo đáy (Hình 5a11). Vị trí này xâm thực mạnh với độ sâu trung bình tăng 2 m, xuống đến -15 và -20 m. Ngược lại, các bãi bồi cho thấy một số phần tích tụ (Hình 5b).

Hình 5. Tiến hóa hình thái đáy sông Mỹ Tho cho thấy sự xói mòn đáng kể từ giữa 1998 và 2008. (a1) bản đồ 1998 cho thấy bãi nông có độ sâu – 5 đến - 10 m; (a11) bản đồ 2008 thể hiện các hố sâu bất thường; (b) tổng hợp biến đổi độ sâu.
Hình 5. Tiến hóa hình thái đáy sông Mỹ Tho cho thấy sự xói mòn đáng kể từ giữa 1998 và 2008. (a1) bản đồ 1998 cho thấy bãi nông có độ sâu – 5 đến – 10 m; (a11) bản đồ 2008 thể hiện các hố sâu bất thường; (b) tổng hợp biến đổi độ sâu.

2.2.3 Sông Hậu gần khu vực Thành phố Cần Thơ

Năm 1998, vị trí này là bãi nông (-10 đến -5 m), gờ nông (> -5 m), bãi bồi gần thành phố Cần Thơ (km 110-120) và được bao quanh bởi hai hố sâu (phía trên – 27 m và phía dưới – 30 m) (Hình 6a1). Trong năm 2008, phần bãi nông đã có các hố sâu rời rạc (Hình 6a11). Gờ nông đã bị mất từng phần, thay vào đó là các hố. Biến đổi độ sâu lên tới -10 đến -15 m gần bãi bồi sông chính (Hình 6b).

Hình 6. Tiến hóa hình thái đáy sông Hậu gần thành phố Cần Thơ 6 (km 110-125) cho thấy bãi nông, gờ nông và bãi bồi biến đổi đáng kể. (a1) năm 1998; (a11) năm 2008; (b) những biến đổi độ sâu giữa hai đợt điều tra.
Hình 6. Tiến hóa hình thái đáy sông Hậu gần thành phố Cần Thơ 6 (km 110-125) cho thấy bãi nông, gờ nông và bãi bồi biến đổi đáng kể. (a1) năm 1998; (a11) năm 2008; (b) những biến đổi độ sâu giữa hai đợt điều tra.

2. 3 Lượng trầm tích đáy sông thêm vào và mất đi

Biến đổi khối lượng trầm tích đáy sông được tính toán cho một phần các nhánh nghiên cứu: 205 km về phía dưới km 30 trên sông Tiền và 143 km về phía dưới km 45 trên sông Hậu. Một vài đoạn uốn khúc như Sa Đéc (km 130) đã được loại trừ để tránh sai số do sự dịch chuyển về một phía mang tính cục bộ của uốn khúc. Sông Tiền và sông Hậu cho thấy một lượng lớn vật liệu đáy đã mất: 90 triệu m3 (sông Tiền) và 110 triệu m3 (sông Hậu) trong giai đoạn so sánh 10 năm. Những tổn thất này chủ yếu ở các bãi nông (Hình 7). Tổn thất lớn hơn ở sông Hậu (Hình 7b.) nhưng có xu hướng ổn định giữa các hố sâu gần thành phố Cần Thơ và khu vực bãi nông tại km 80, trước khi gia tăng đột ngột ở hạ lưu (Hình 7b). Những biến đổi khối lượng đáng kể nhất ở sông Tiền là đoạn phía trên phân nhánh Cổ Chiên/Mỹ Tho (km 100). Thiệt hại trung bình trong sông Mỹ Tho (Hình. 7a).

Hình 7. Biến đổi độ sâu và trầm tích đáy sông Tiền (a) và sông Hậu (b), và quỹ trầm tích tại từng vị trí (c) trong giai đoạn 1998-2008.
Hình 7. Biến đổi độ sâu và trầm tích đáy sông Tiền (a) và sông Hậu (b), và quỹ trầm tích tại từng vị trí (c) trong giai đoạn 1998-2008.

KẾT LUẬN

Đáy sông Tiền và sông Hậu cho thấy sự khoét sâu đáng kể cùng với việc mất một lượng lớn trầm tích giữa năm 1998 và 2008. Chúng tôi xác định sự tổn thất này chủ yếu do khai thác cát lòng sông quy mô lớn (địa lý khai thác cát, sỏi đã được Bravard và cộng sự mô tả*). Vô số đê, kè xây dựng trong hai thập kỷ qua cũng có thể góp phần vào sự đào sâu đáy sông theo nhiều cách mà đòi hỏi phải tiếp tục điều tra. Trong bức tranh về tải lượng trầm tích sông Cửu Long, vai trò lưu giữ trầm tích tại các đập ở Trung Quốc dẫn đến tổn thất tổng khối lượng trầm tích đáy sông vẫn còn là một câu hỏi mở.

Trong nhiều cuộc tranh luận về các nguy cơ mà đồng bằng sông Cửu Long phải đối mặt, trọng tâm là các đập, trong khi khai thác vật liệu đáy sông tràn lan lại không được chú ý. Sự tổn thất vật liệu đáy sông đồng bằng có thể làm trầm trọng thêm các vấn đề môi trường khác như xâm nhập mặn, xói lở bở sông, bờ biển. Trong bối cảnh dễ bị tổn thương do nước biển dâng, sự cân bằng trầm tích, tính ổn định tương lai của vùng đồng bằng sông Cửu Long và sự đảm bảo tính liên tục của các dịch vụ hệ sinh thái có thể sẽ bị ảnh hưởng mạnh mẽ không chỉ do tác động của các đập mà còn bởi khai thác cát nếu hoạt động này vẫn được duy trì ở mức hiện tại.

Hoạt động khai thác cát qui mô công nghiệp năm trong năm 2012 trên sông Hậu. (a) hạ nguồn Phnom Penh; (b) tại Cần Thơ.
Hoạt động khai thác cát qui mô công nghiệp năm trong năm 2012 trên sông Hậu. (a) hạ nguồn Phnom Penh; (b) tại Cần Thơ.
Ví dụ về xói lở bờ vào năm 2012 do những biến đổi động lực hình thái lòng sông chủ yếu gây ra từ hoạt động khai thác vật liệu đáy sông.
Ví dụ về xói lở bờ vào năm 2012 do những biến đổi động lực hình thái lòng sông chủ yếu gây ra từ hoạt động khai thác vật liệu đáy sông.

Văn Bằng

Lược dịch từ: Recent morphological changes in the Mekong and Bassac river channels, Mekong delta: The marked impact of river-bed mining and implications for delta destabilization. Geomorphology 224 (2014) 177–191. Journal homepage:w.w.w.elsevier.com/locate/geomorph.

* Tìm đọc: Địa lý khai thác cát và sỏi ở hạ lưu sông Mê Công. Khảo sát và đánh giá tác động đầu tiên (trong Diamoitruong.com)

Advertisements

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất /  Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Đăng xuất /  Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất /  Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất /  Thay đổi )

w

Connecting to %s