Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ thủy - Thạch động lực đến biến động địa hình vùng cửa sông Cửa Đại, tỉnh Quảng Nam

 105 
Vietnam Journal of Marine Science and Technology; Vol. 19, No. 3B; 2019: 105–112 
DOI: https://doi.org/10.15625/1859-3097/19/3B/14518 
https://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst 
Research on effects of geo-hydrodynamics on topographic changes in the 
estuary of Cua Dai, Quang Nam province 
Dao Dinh Cham
1,*
, Nguyen Quang Minh
1
, Nguyen Thai Son
1
, Tran Tuan Dung
2 
1
Institute of Geography, VAST, Vietnam 
2
Institute of Marine Geology and Geophysics, VAST, Vietnam 
*
E-mail: chamvdl@gmail.com 
Received: 25 July 2019; Accepted: 6 October 2019 
©2019 Vietnam Academy of Science and Technology (VAST) 
Abstract 
Accretion and erosion processes recorded in the estuary of Cua Dai, Quang Nam province from 2014 to 
present have directly affected the issues of flooding drainage system, waterway traffic, aquaculture and 
seafood exploitation services. These have been drawing special attentions of national and international 
scientists. So far, several solutions are implemented to overcome these problems such as concreted 
embankments or dredging operations of the channel to open the sea. The solutions, however, are just 
temporary to solve immediate situations but not long-term. As a result of passive solutions, the shoreline is 
still seriously eroded and then the estuary of Cua Dai is re-accreted. Annually, Vietnam government and 
local offices still spend a large budget and time for recovering and minimizing the effects of such 
catastrophes without long-term effectiveness. One of the main causes of erosion and accretion of the Cua 
Dai estuary is hydrodynamic factors and the complex of sediment transportation. The results show that the 
northeast waves with high frequency and intensity in combination with floods during the Northeast monsoon 
are considered to be main causes. The accretion of estuary and formation of “Dinosaur island” in front of 
Cua Dai estuary is partly due to the combined sediment sources caused by the nearshore currents of 
northeast waves from the north direction and from the river by floods, especially the historical flood event in 
November, 2017. 
Keywords: Cua Dai, Quang Nam, MIKE, DELFT3D, coastal erosion, estuarine accretion. 
Citation: Dao Dinh Cham, Nguyen Quang Minh, Nguyen Thai Son, Tran Tuan Dung, 2019. Research on effects of geo-
hydrodynamics on topographic changes in the estuary of Cua Dai, Quang Nam province. Vietnam Journal of Marine 
Science and Technology, 19(3B), 105–112. 
 106 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển, Tập 19, Số 3B; 2019: 105–112 
DOI: https://doi.org/10.15625/1859-3097/19/3B/14518 
https://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst 
Nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ thủy - thạch động lực đến biến động 
địa hình vùng cửa sông Cửa Đại, tỉnh Quảng Nam 
Đào Đình Châm1,*, Nguyễn Quang Minh1, Nguyễn Thái Sơn1, Trần Tuấn Dũng2 
1
Viện Địa lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Việt Nam 
2
Viện Địa chất và Địa vật lý biển, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Việt Nam 
*
E-mail: chamvdl@gmail.com 
Nhận bài: 25-7-2019; Chấp nhận đăng: 6-10-2019 
Tóm tắt 
Hiện tượng xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sông ở vùng cửa sông Cửa Đại, tỉnh Quảng Nam được diễn ra từ năm 
2014 đến nay đã ảnh hưởng trực tiếp đến vấn đề thoát lũ, giao thông thủy nơi đây cũng như các hoạt động 
nuôi trồng, khai thác thủy - hải sản. Chúng đã và đang được nhiều nhà khoa học trong nước và quốc tế quan 
tâm nghiên cứu. Cho đến nay, đã có một số biện pháp khắc phục các tai biến này như xây kè bảo vệ bờ biển, 
nạo vét để khơi thông luồng lạch cho tàu, thuyền qua lại vùng cửa sông. Các phương án này mang tính bị 
động, chỉ giải quyết tình thế trước mắt, không đem lại hiệu quả lâu dài và chỉ sau một thời gian bờ biển vẫn 
bị xói lở nghiêm trọng và cửa sông Cửa Đại lại bồi lấp trở lại. Hàng năm, nhà nước và địa phương mất rất 
nhiều thời gian, kinh phí để khắc phục, giảm thiểu các loại tai biến tr n nhưng không có hiệu quả lâu dài. 
Một trong những nguyên nhân chính gây ra hiện tượng xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sông ở vùng cửa sông Cửa 
Đại là do các yếu tố thủy động lực, vận chuyển bùn cát diễn ra ở đây rất mạnh mẽ và phức tạp. Kết quả bài 
báo cho thấy, nguyên nhân chính gây biến động vùng cửa sông Cửa Đại, tỉnh Quảng Nam là do sóng hướng 
đông bắc có tần suất và cường độ lớn kết hợp với dòng chảy lũ trong thời kỳ gió mùa Đông Bắc. Hiện tượng 
bồi lấp cửa sông cũng như việc hình thành “đảo khủng long” trước cửa sông là do một phần nguồn bùn cát 
từ phía bắc đưa xuống do d ng chảy ven bờ của sóng đông bắc và một phần lớn bùn cát từ trong sông đưa ra 
theo các trận lũ, đặc biệt lớn xảy ra từ trận lũ tháng 11/2017. 
Từ khóa: Cửa Đại, MIKE, DELFT3D, xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sông, vùng cửa sông. 
ĐẶT VẤN ĐỀ 
 hu vực uảng Nam - Đà N ng là nơi 
thường xuy n chịu ảnh hưởng và tác động của 
nhiều loại h nh thi n tai khốc liệt như hạn hán, 
bão, lũ lụt, ngập lụt, xói lở bờ sông, bờ biển và 
bồi lấp cửa sông. Ngoài ra, do cấu trúc địa chất 
phức tạp bị chia cắt bởi nhiều cửa sông và đầm 
phá của dải bờ biển iệt Nam nói chung. Các 
quá tr nh thủy, thạch động lực diễn ra trong dải 
ven bờ khu vực này rất phức tạp và li n quan 
chặt chẽ tới các quá tr nh động lực tự nhi n như 
sóng, d ng chảy ven bờ và vận chuyển bùn cát 
cũng như các hoạt động của con người từ thế 
hệ này sang thế hệ khác. vậy, các quá tr nh 
xói lở và bồi lấp cửa sông, biến tiến, biển lùi 
xảy ra li n tục theo thời gian rất khó lường. 
Đặc biệt, trong những năm gần đây, sự gia tăng 
về cả quy mô lẫn cường độ của các loại h nh 
thi n tai và diễn biến phức tạp, mạnh mẽ của 
các quá tr nh xói lở và bồi lấp vùng cửa sông 
tỉnh uảng Nam đã dẫn tới những thiệt hại 
đáng kể về người và của, ảnh hưởng ti u cực 
tới sự phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh. 
 ừ năm 2014 tới nay, vùng cửa sông Cửa 
Đại (hình 1) đã thu hút sự quan tâm đặc biệt của 
dư luận cũng như cộng đồng khoa học do sự xói 
Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ thủy - thạch 
107 
lở bờ biển, bồi lấp cửa sông đang diễn ra một 
cách rất nghiêm trọng theo thời gian và không 
gian. vậy, việc nghi n cứu để nắm bắt được 
quy luật diễn biến quá tr nh thủy thạch động lực, 
biến động của địa h nh l ng dẫn cửa sông, đặc 
biệt là xu thế biến đ i địa h nh cửa sông Cửa Đại 
có tầm quan trọng về mặt khoa học và ngh a to 
lớn về mặt ứng dụng thực tiễn. Nghi n cứu này 
sẽ góp phần quan trọng trong công tác ph ng, 
tránh và giảm nh tai biến thi n nhi n cũng như 
quản lý t ng hợp một cách bền vững dải ven 
biển tỉnh Quảng Nam. 
Hình 1. Vùng cửa sông Cửa Đại tỉnh uảng Nam [Nguồn: GoogleEarth] 
Cho tới nay, có rất nhiều phương pháp 
nghi n cứu để giải quyết vấn đề này như 
phương pháp thống k , phân tích các tài liệu 
thu thập, mô h nh vật l hay phân tích tài liệu 
thực đo. uy nhi n, với những ưu điểm của 
phương pháp mô h nh toán đã được nhiều nước 
ti n tiến tr n thế giới sử dụng như Hà an, 
Anh, Australia [1–3]. Việc áp dụng phương 
pháp mô h nh toán trong mô phỏng chế độ thủy 
- thạch động lực vùng cửa sông Cửa Đại nhằm 
đánh giá hiện trạng và nguyên nhân ảnh hưởng 
đến biến động địa hình vùng cửa sông Cửa Đại, 
Quảng Nam phục vụ cho việc khơi thông luồng 
lạch là việc làm rất cần thiết nhằm đáp ứng yêu 
cầu của xã hội và nhất là của ngư dân vùng ven 
biển cửa sông Cửa Đại. Trong khuôn kh bài 
báo này, chúng tôi tr nh bày kết quả nghiên cứu 
biến động địa hình vùng cửa sông Cửa Đại tỉnh 
Quảng Nam bằng phương pháp mô h nh toán 
dựa tr n 2 mô h nh đang được áp dụng rộng rãi 
trên thế giới và Việt Nam là mô hình MIKE và 
Delft3D. 
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 
Giới thiệu mô hình MIKE 
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều mô hình 
được sử dụng để mô phỏng các quá trình thủy 
động lực và vận chuyển bùn cát ở vùng cửa 
sông, vùng biển như: DELFT, TELEMAC, 
SMS, MECCA hay MIKE. Tuy nhiên, bộ phần 
mềm MIKE do Viện Thủy lực Đan Mạch xây 
dựng và phát triển, được nhiều quốc gia trên 
thế giới có biển sử dụng ph biến. Vì bộ mô 
hình MIKE này được xây dựng có lưới tính 
linh hoạt đối với bài toán có địa h nh đa dạng 
và phức tạp. Hệ thống mô h nh được phát triển 
và ứng dụng nghiên cứu về l nh vực hải dương 
học, môi trường vùng cửa sông, ven biển. Hiện 
nay, Viện Thủy lực Đan Mạch có các bộ phần 
mềm 1 chiều, 2 chiều và 3 chiều bao gồm một 
Đào Đình Châm và nnk. 
108 
số module tính dòng chảy thông dụng chuyên 
sử dụng để mô phỏng và tính toán: Trường 
dòng chảy, trường sóng, vận chuyển bùn cát, 
chất lượng nước và sinh thái... cho các vùng 
như sông lục địa, cửa sông, vịnh và các vùng 
ven biển. Trong bài báo này, chúng tôi sử dụng 
mô hình một chiều (MIKE 11) [4] mô phỏng 
dòng chảy trong sông cung cấp lưu lượng, độ 
đục làm bi n đầu vào cho mô hình Delft3D. 
MIKE 11 là một phần mềm kỹ thuật chuyên 
dụng, được ứng dụng để mô phỏng chế độ thủy 
văn thủy lực, chất lượng nước và vận chuyển 
bùn cát ở cửa sông, trong sông, hệ thống tưới, 
kênh dẫn và các hệ thống dẫn nước khác. Đây 
là mô hình tích hợp, bao gồm các module 
chuyên dụng độc lập phục vụ thực hiện các 
nhiệm vụ khác nhau như: Mô đun thuỷ lực 
(Hydrodynamic - HD); Mô đun tải khuyếch tán 
(Advection Dispersion - AD); Mô đun sinh thái 
(Ecolab), Mô đun vận chuyền bùn cát 
(Sediment transport-ST). 
Giới thiệu mô hình Delft3D 
Mô hình Delft3D do Delft Hydraulics (Hà 
Lan) phát triển [5]. Sự lan truyền và biến đ i 
của sóng biển được mô hình hóa bằng mô đun 
Delft3D-WAVE dựa tr n cơ sở của mô hình 
SWAN. Sự thay đ i của các trường mực nước, 
vận tốc dòng chảy, vận chuyển bùn cát và biến 
đ i đáy được mô hình hóa bằng mô đun 
Delft3D-FLOW. Kết quả mực nước, dòng chảy 
và địa h nh đáy từ Delft3D-F OW được dùng 
để làm điều kiện đầu vào cho mô hình sóng 
Delft3D-WAVE. Kết quả tính toán sóng và 
dòng chảy do sóng từ Delft3D-WAVE lại được 
sử dụng làm đầu vào cho Delft3D-F OW để 
tính toán dòng chảy, vận chuyển bùn cát và 
biến đ i đáy ở bước tính tiếp theo. 
Thiết lập mô hình cho khu vực cửa sông Cửa 
Đại 
Số liệu địa hình 
Ở khu vực cửa sông Cửa Đại: Được sử 
dụng từ số liệu đo vẽ để thành lập bản đồ địa 
hình tỷ lệ 1:10.000 do Viện Địa lý thực hiện 
vào tháng 3/2017. 
Ở khu vực ngoài biển sâu: Sử dụng số liệu 
bản đồ địa hình 1:50.000 do Bộ Tài nguyên và 
Môi trường thành lập. 
Số liệu địa hình toàn cầu Gebco 2019 [6]. 
Số liệu điều kiện biên 
Biên sóng số liệu từ chuỗi số liệu sóng tái 
phân tích toàn cầu của Cục Khí quyển và Đại 
dương Hoa ỳ [7]. 
Hình 2. Thiết lập mô hình toán cho khu vực nghiên cứu 
Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ thủy - thạch 
109 
Bi n gió được lấy từ số liệu gió tái phân 
tích của Trung tâm Nghiên cứu khí quyển quốc 
gia Hoa Kỳ (NCAR) [8]. 
Số liệu dùng cho các biên ở phía biển là các 
hằng số điều hòa của 10 sóng: Q1,O1, P1, K1, 
M2, S2, K2, N2, MF, MM. Ứng với mỗi đoạn 
biển sẽ tương ứng có các hằng số điều hòa khác 
nhau. Mô h nh đã sử dụng chuỗi số liệu đo đạc 
17 năm từ các nguồn đo đạc từ vệ tinh 
TOPEX/Poseidon. 
 ưu lượng nước, độ đục được trích từ kết 
quả của mô hình MIKE11 thuộc đề tài cấp Nhà 
nước KC 09.03/16–20 do Viện Địa l là cơ 
quan chủ trì. 
Số liệu thành phần cấp hạt được lấy mẫu 
phân tính từ tháng 3/2017 với kích thước hạt 
trung bình d50 = 0,32 mm. 
Số liệu hiệu chỉnh mô hình sóng và dòng 
chảy được đo đạc từ máy AWAC tại vị trí 
(108
o
24’E, 15o53’E) (hình 2). 
Hiệu chỉnh mô hình 
Để đảm bảo mô hình có kết quả tốt khi mô 
phỏng bằng các mô h nh toán th bước hiệu 
chỉnh là bước rất quan trọng. iệc hiệu chỉnh 
mô h nh được thực hiện tại vị trí đặt thiết bị đo 
sóng và dòng chảy (AWAC) với các yếu tố 
sóng (hướng sóng, chu kỳ, độ cao sóng) và 
dòng chảy (vận tốc dòng chảy, hướng dòng 
chảy và mực nước). Chúng được chỉ ra trong 
h nh 3, so sánh kết quả mô phỏng của mô hình 
và thực đo cho thấy sự phù hợp với đo đạc thực 
tế của tất các yếu tố và đảm bảo cho việc mô 
phỏng các thời gian tiếp theo. 
Hình 3. Kết quả so sánh giữa mô hình Deflt3D và thực đo tại vị trí đặt thiết bị AWAC 
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 
Kết quả mô phỏng cho thấy vùng cửa sông 
Cửa Đại có chế độ thủy động lực rất mạnh mẽ, 
thường xuất hiện chủ yếu từ tháng 9 năm trước 
đến tháng 3 năm sau, trùng với thời kỳ gió mùa 
Đông Bắc. Trong thời điểm này sóng có độ cao 
trên 1,0 m xuất hiện với tần suất lớn nhất, tập 
trung chủ yếu vào tháng 10 và tháng 11 hàng 
năm và trùng với thời kỳ lũ xuất hiện tr n sông 
 hu Bồn. Dòng chảy vào mùa lũ cũng khá lớn, 
vận tốc dòng chảy có giá trị lớn hơn 1,0 m/s, tập 
trung chủ yếu ở khu vực phía trong cửa sông. 
Đối với khu vực phía ngoài cửa sông, vận tốc 
dòng chảy t ng hợp thường có giá trị khá nhỏ do 
tác động mạnh của sóng biển có hướng đông bắc 
- trùng với hướng dòng chảy lũ. ự tương tác 
mạnh giữa các yếu tố sông, biển với nhau ở 
trước cửa sông đã tạo thành một vòng cung, hầu 
hết các yếu tố thủy động lực đều vận tốc khá 
nhỏ, đây là nguyên nhân hình thành lên dải cát 
lớn, chắn ngang trước cửa sông (hình 4a–4b). 
Tuy nhiên, trong các tháng mùa hè từ tháng 
4 đến tháng 8 hàng năm, dòng chảy sông ở 
vùng cửa sông Cửa Đại có vận tốc rất nhỏ, 
nhiều lúc gần như không thấy xuất hiện dòng 
chảy từ trong sông ra. Tại vùng này, xuất hiện 
Đào Đình Châm và nnk. 
110 
chủ yếu là dòng chảy triều và dòng chảy ven bờ 
do sóng đông nam (hình 4b và hình 5). Trên 
hình 6a cho thấy, vùng cửa sông Cửa Đại phía 
ngoài biển dòng chảy có hướng tây bắc - đông 
nam với sự chiếm ưu thế của d ng chảy hướng 
đông nam so với hướng tây bắc. Sóng tại khu 
vực này, chịu ảnh hưởng chủ đạo của sóng 
đông bắc (chiếm tới > 70%) so với hướng đông 
nam. Đặc biệt, khu vực phía bắc của cửa sông, 
do địa hình ven bờ rất dốc, đường đẳng sâu 5,0 
m ở ngay sát bờ nên dòng chảy ven bờ có 
hướng về phía nam do sóng hướng đông bắc là 
khá lớn (hình 6b) tại cùng thời điểm. 
b) a) 
Hình 4. rường dòng chảy khu vực Cửa Đại khi có lũ (a) và khi không có lũ (b) 
b) a) 
Hình 5. rường sóng khu vực Cửa Đại khi có lũ (a) và khi không có lũ (b) 
 o sánh kết quả mô phỏng độ đục bằng mô 
h nh Delft3D cho thấy, phân bố độ đục tại khu 
vực Cửa Đại có sự khá tương đồng với dữ liệu 
ảnh vệ tinh entinel-2A [9] chụp vào lúc 8 h 
ngày 14/11/2017 (h nh 7). hời điểm này, cũng 
chính là khoảng thời gian xuất hiện lũ lớn tr n 
sông u Gia - hu Bồn trong năm 2017. Như 
vậy, có thể khẳng định nguồn cung cấp bùn cát 
chủ yếu từ trong sông đưa ra từ trận lũ tháng 
11/2017 đã h nh thành l n “đảo khủng long” 
phía trước cửa sông Cửa Đại (hình 8). 
Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ thủy - thạch 
111 
b) a) 
Hình 6. Hoa dòng chảy t ng hợp (a) và hoa sóng (b) 
b) a) 
Hình 7. Kết quả phân bố độ đục giữa mô hình Delft3D (a) và ảnh vệ tinh Sentinel (b) chụp vào 
ngày 8h ngày 14/11/2017 tại vùng cửa sông Cửa Đại 
Hình 8. Kết quả mô phỏng biến đ i địa h nh đáy khu vực Cửa Đại 
Đào Đình Châm và nnk. 
112 
KẾT LUẬN 
Nghi n cứu đã chỉ ra rằng mô h nh 
Delft3D mô phỏng chế độ thủy động lực và 
vận chuyển bùn cát cho vùng cửa sông Cửa 
Đại, tỉnh uảng Nam khá trùng với thực tế 
xảy ra. Kết quả mô phỏng đã làm sáng tỏ sự 
h nh thành dải cát chắn ngang cửa sông Cửa 
Đại; Nguyên nhân chính là do sự tương tác 
giữa dòng chảy lũ và sóng biển gây ra trong 
thời kỳ gió mùa Đông Bắc trùng với trận lũ 
tháng 11/2017 - tương ứng tần suất lũ 10 năm 
xuất hiện 1 lần. Kết quả tính toán cho thấy, 
dòng chảy lũ đã mang lượng bùn cát là 
700.000 m
3
 từ trong sông Thu Bồn ra phía cửa 
sông hình thành lên ”đảo khủng long” phía 
trước cửa sông Cửa Đại. 
Lời cảm ơn: Bài báo này là một phần kết quả 
nghiên cứu của đề tài cấp Nhà nước mã số 
KC09.03/16–20. Tập thể tác giả bài báo xin 
chân thành cảm ơn Bộ Khoa học và Công 
nghệ đã cấp kinh phí để triển khai thực hiện đề 
tài này. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] van Rijn, L. C., 1993. Principles of 
sediment transport in rivers, estuaries and 
coastal seas (Vol. 1006). Amsterdam: 
Aqua publications. 
[2] van Rijn, L. C., 2007. Unified view of 
sediment transport by currents and waves. 
I: Initiation of motion, bed roughness, and 
bed-load transport. Journal of hydraulic 
Engineering, 133(6), 649–667. 
[3] van Rijn, L. C., 2007. Unified view of 
sediment transport by currents and waves. 
II: Suspended transport. Journal of 
Hydraulic Engineering, 133(6), 668–689. 
[4] DHI, 2019. Users Manual: MIKE 11. 
Danish Hydraulic Institute. 
[5] Delft Hydraulics, 2006. Delft3D-Flow User 
Manual; Delft3D-Wave User Manual. 
[6] https://www.gebco.net/data_and_products 
/gridded_bathymetry_data/ 
[7] https://polar.ncep.noaa.gov/waves/ 
[8] https://rda.ucar.edu/ 
[9] https://glovis.usgs.gov/app?fullscreen=0