Mở đầu

1. Tính cấp thiết của đề tài

Là một trong những hệ thống sông lớn của Miền Trung, lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn (còn gọi là Thu Bồn) trong nhiều thập niên qua cùng với lũ lụt là quá trình xói - bồi và cắt dòng đang diễn ra rất mạnh mẽ, đặc biệt là các trận lũ lịch sử năm 1964, 1998 và 1999 đã gây thiệt hại nghiêm trọng đến dân sinh, kinh tế và môi trường khu vực. Hơn nữa, đây cũng là hệ thống sông có tiềm năng thuỷ điện rất lớn ở nước ta, đang được qui hoạch 08 nhà máy thuỷ điện theo hệ thống bậc thang với tổng công suất 1.185MW. Trong số đó, hai nhà máy thuỷ điện A Vương 1 (210MW), Sông Tranh 2 (190MW) nằm trên 2 nhánh sông chính và có công suất lớn nhất. Như vậy, các hoạt động KT - CT này sẽ làm thay đổi chế độ thuỷ văn - bùn cát như thế nào ? hoạt động xói - bồi của dòng chảy gây biến động ra sao đến môi trường địa chất (MTĐC) và cóảnh hưởng gì đến phố cổ Hội An trong tương lai ? Đó là những vấn đề cấp thiết mà tác giả giải quyết trong luận án: "Đặc điểm môi trường địa chất khu vực hạ lưu sông Thu Bồn và sự biến đổi của nó do ảnh hưởng các hoạt động KT - CT".

2. Mục đích của luận án

Làm sáng tỏ đặc điểm MTĐC, tác động của các yếu tố tự nhiên - kỹ thuật (TN - KT) gây biến đổi MTĐC (chủ yếu là hoạt động xói - bồi). Dự báo sự biến động của môi trường này sau khi vận hành hệ thống công trình thuỷ điện ở thượng lưu, đồng thời kiến nghị các giải pháp định hướng nhằm phòng chống xói - bồi, bảo vệ MTĐC hạ lưu sông Thu Bồn.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là MTĐC, các yếu tố tác động đến MTĐC

gây xói - bồi sông Thu Bồn như chế độ khí tượng, thuỷ văn, hải văn và các hoạt

động kinh tế - công trình trên sông. Quan trọng nhất là chế độ hoạt động của hệ thống công trình thuỷ điện A Vương 1, Sông Tranh 2. Phạm vi nghiên cứu trọng tâm là đoạn sông Giao Thuỷ - Cửa Đại với chiều dài trên 40 km, chiều sâu nghiên cứu 20 - 30m và chiều rộng của đới tương tác khoảng 2 - 4km. Tuy nhiên, do tính chất của lĩnh vực nghiên cứu nên một số nội dung trong luận án, diện tích nghiên cứu được mở rộng từ hạ lưu đập A Vương 1 và Sông Tranh 2đến cửa sông Thu Bồn (Cửa Đại).

4. Nhiệm vụ luận án

- Nêu bật đặc điểm, vai trò các hợp phần trong địa hệ TN - KT thung lũng sông Thu Bồn, nhất là MTĐC; phân loại cấu trúc MTĐC và đánh giá mức độ nhạy cảm của chúng đối với quá trình xói - bồi.

- Làm rõ diễn biến hoạt động xói - bồi ở hạ lưu trong điều kiện tự nhiên, xác lập cường độ hoạt động địa động lực (ĐĐL) và đánh giá cường độ biến dạng lòng dẫn bằng phương pháp cường độ hoạt động ĐĐL kết hợp kiểm toán ổn

định trượt bờ dốc và thuỷ văn - hình thái sông ngòi.

- Đánh giá định lượng tác động của hệ thống công trình thuỷ điện đến hoạt

động xói - bồi, dự báo xu thế diễn biến lòng dẫn ở hạ lưu theo các kịch bản về

chế độ thuỷ văn khác nhau có khả năng xảy ra cũng như kiến nghị giải pháp

định hướng nhằm khai thác hợp lý và bảo vệ MTĐC.

5. Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu đặc điểm, đánh giá tác động và sự tương tác giữa các hợp phần: MTĐC; chế độ KTTV - hải văn hình thành dòng chảy sông và hoạt động KT - CT đến quá trình xói - bồi sông Thu Bồn.

- Điển hình hoá cấu trúc MTĐC; phân tích - đánh giá mức độ nhạy cảm của môi trường này đối với hoạt động xói - bồi lòng dẫn vùng hạ lưu.

- Nghiên cứu diễn biến hoạt động xói - bồi sông Vu Gia - Thu Bồn ở trạng thái tự nhiên qua nhiều thời điểm khác nhau.

- Xác lập cường độ hoạt động ĐĐL và phân vùng biến dạng lòng dẫn bằng các

phương pháp cường độ hoạt động ĐĐL, kiểm toán ổn định trượt bờ dốc và thuỷ văn - hình thái.

- Nghiên cứu sự biến đổi hoạt động xói - bồi đoạn hạ lưu do ảnh hưởng công

trình thuỷ điện theo các trường hợp khác nhau về chế độ thuỷ văn công trình.

- Kiến nghị giải pháp định hướng nhằm khống chế tác hại do hoạt động xói - bồi gây ra và bảo vệ MTĐC.

6. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

- Góp phần hoàn thiện cơ sở lý thuyết về tiêu chí đánh giá mức độ nhạy cảm của MTĐC và cấp độ hoạt động ĐĐL sông ngòi, từ đó vận dụng đánh giá sự biến đổi MTĐC thung lũng sông. Mặt khác, đã sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu theo “chiến thuật” phân tích, tiếp cận hệ thống để nghiên cứu, dự báo xu thế xói - bồi, đồng thời góp phần khẳng định khả năng sử dụng mô hình toán thuỷ lựcđể dự báo hoạt động xói - bồi sông ngòi ở trạng thái tự nhiên và TN - KT.

- Kết quả nghiên cứu của luận án là nguồn tài liệu tin cậy, có thể tham khảo, sử dụng khai thác hợp lý nguồn tài nguyên, khơi thông dòng chảy và thiết kế thi công các công trình chỉnh trị. Các kịch bản dự báo là cơ sở để áp dụng vận hành và điều khiển tối ưu hệ thống công trình thuỷ điện bậc thang trên hệ thống sông Thu Bồn trong tương lai.

7. Những điểm mới của luận án

- Phân tích, đánh giá đầy đủ và hệ thống cường độ hoạt ĐĐL, mức độ nhạy cảm của MTĐC, khả năng kháng xâm thực (KXT) của đất đá cấu tạo thung lũng sông trên quan điểm địa chất công trình (ĐCCT), phục vụ nghiên cứu và phòng chống xói - bồi sông ngòi.

- Lần đầu tiên sử dụng phương pháp phân tích hệ thống và chuyên gia để xây dựng thang phân cấp mức độ tác động của các yếu tố TN - KT đối với hoạt

động xói - bồi sông ngòi và vận dụng phương pháp ma trận định lượng môi trường để xác lập chế độ hoạt động ĐĐL đoạn hạ lưu.

- Vận dụng thành công tổ hợp nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau để dự báo định lượng sự biến đổi MTĐC thung lũng sông ngòi.

8. Những luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1: MTĐC lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn đa dạng về cấu trúc nội tại lẫn nguồn gốc và hình thái - trắc lượng. Tính đa dạng của MTĐC đoạn hạ lưu với 2 kiểu cấu trúc đặc trưng là điều kiện tiên quyết chi phối cơ chế, qui luật phát sinh, phát triển và đặc điểm phân bố không gian bất đồng nhất quá trình xói - bồi cũng như mức độ nhạy cảm của MTĐC (từ trung bình đến cao) khi chịu tác động của dòng chảy và hoạt động KT - CT.

Luận điểm 2: Sự biến đổi MTĐC hạ lưu sông Thu Bồn liên quan đến hoạt động xói - bồi lòng dẫn xảy ra mạnh mẽ và phức tạp đều do tác động tương hỗ của hàng loạt các yếu tố khí tượng, thuỷ văn, hải văn và nhân sinh, hoàn toàn có thể

đánh giá bán định lượng, định lượng bằng các phương pháp phân tích ảnh viễn

thám và đánh giá thực trạng, phương pháp cường độ hoạt động ĐĐL kết hợp kiểm toán ổn định bờ dốc và thuỷ văn - hình thái sông ngòi. Cường độ hoạt động ĐĐL biến đổi từ yếu, trung bình (chiếm 46,7%), đến mạnh và rất mạnh (chiếm 53.3%). Luận điểm 3: Trước và sau khi vận hành 2 công trình thuỷ điện, quá trình xói sâu chủ yếu xảy ra từ Giao Thuỷ đến Bì Nhai, hoạt động bồi lấp ngự trị từ Kỳ Long đến Hội An, trong đó tốc độ xói sâu cũng như bồi lấp sau khi vận hành 2 công trình đều vượt trội tốc độ xói - bồi ở điều kiện tự nhiên.

9. Cơ sở tài liệu

Tài liệu chính của luận án là đề tài KHCN cấp Bộ: Phân chia các kiểu cấu trúc MTĐC và đánh giá tổng hợp mức độ hoạt động thuỷ thạch động lực khu vực hạ lưu sông Thu Bồn (2005), do tác giả chủ trì cùng với hơn 20 công trình nghiên cứu được đăng tải trên các tạp chí khác nhau.

10. Cấu trúc luận án

Nội dung luận án được trình bày trong 4 chương và minh hoạ bởi 50 ảnh,80 bảng số liệu, 52 hình vẽ và đồ thị, 12 phụ lục tính toán cùng với 24 công trình nghiên cứu đã công bố và danh mục 109 tài liệu tham khảo.