1. Mực nước thủy triều

Bờ biển tỉnh Thừa Thiên Huế có chiều dài khoảng 120km, thủy triều vùng biển này khá phức tạp, với chế độ bán nhật triều không đều chiếm hầu hết số ngày trong tháng. Tuy nhiên, khu vực cửa Thuận An lại có chế độ bán nhật triều đều. Nơi đây có dao động thủy triều nhỏ nhất so với toàn dải ven bờ nước ta. Khu vực phía nam tỉnh (tại vịnh Đà Nẵng), chế độ bán nhật triều không đều chiếm ưu thế, trung bình trong mỗi tháng chiếm khoảng 2/3 số ngày trong tháng với sự chênh lệch nhau rõ rệt về độ lớn giữa 2 đỉnh, 2 chân triều trong ngày. Khu vực phía bắc (tại Cửa Việt - Quảng Trị), chế độ bán nhật triều chiếm hầu như toàn bộ số ngày trong tháng, chênh lệch độ lớn giữa 2 đỉnh, 2 chân triều không lớn (hình 15.1, 15.2).

Biên độ triều vùng biển ven bờ Thừa Thiên Huế dao động trong khoảng 0,35-1,0m. Khu vực Thuận An có biên độ triều trong ngày nhỏ nhất - chỉ khoảng 0,35-0,50m. Từ Thuận An trở ra hai phía, biên độ triều tăng dần, nhưng về phía nam có xu hướng tăng mạnh hơn. Tại khu vực cửa Tư Hiền, biên độ triều đạt 0,55-1,00m; tại khu vực Chân Mây, biên độ triều trung bình là 0,70m, biên độ cực đại 1,45m và biên độ cực tiểu 0,20m.

Mực nước triều trung bình là 0,00m, mực nước cực đại là 1,26m và cực tiểu là -0,72m.

Hình 15.1. Quá trình mực nước triều tại Thừa Thiên Huế

Hình 15.2. Quá trình mực nước triều tại vùng biển lân cận Thừa Thiên Huế

2. Chế độ sóng

Sóng ven bờ có những tác động vật lý khá nguy hiểm, nhất là trong trường hợp có bão mạnh đổ bộ. Sóng có thể gây xói lở, phá huỷ công trình, làm địa hình bờ biển biến đổi. Trong điều kiện sóng lớn, giao thông trên biển là rất nguy hiểm, nhất là đối với các ngư dân sử dụng phương tiện tàu thuyền nhỏ.

Khu vực ven biển Thừa Thiên Huế là một khu vực rất đặc biệt, có bờ biển dài với hệ đầm phá chạy song song phía trong khoảng 70km, có nhiều khu đất thấp và có hai cửa đầm thông ra biển. Chính vì vậy, khi có bão đổ bộ, tác động của sóng sẽ rất lớn, có thể gây ứ nước lũ trong đầm, gây ngập lụt cho khu vực đất thấp ven biển, ven đầm phá.

Chế độ sóng chịu ảnh hưởng trực tiếp của chế độ gió. Về mùa đông, vùng vịnh Bắc Bộ và ngoài khơi, sóng hướng bắc chiếm ưu thế với tần suất 65% ở cửa vịnh Bắc Bộ và 30% ở vùng đảo Cồn Cỏ. Đi vào vùng ven bờ, sóng hướng đông và đông bắc chiếm ưu thế. Ở Cửa Tùng, tần suất sóng các hướng này đạt 67%. Ở cửa Thuận An, sóng hướng đông bắc chiếm ưu thế tuyệt đối với tần suất 99% trong khoảng độ cao 0,25-3m (bảng 15.1).

Bảng 15.1. Một số đặc trưng của chế độ sóng ở cửa vịnh Bắc Bộ và ven bờ tỉnh Thừa Thiên Huế

Vào mùa hè, sóng chủ yếu hướng tây nam và đông nam ở ngoài khơi, đông nam ở ven bờ. Vùng cửa Thuận An, sóng hướng đông độ cao 0,2-1m chiếm tần suất 93%.

Bảng 15.2. Độ cao (m) sóng trung bình trạm cồn cỏ

Độ cao sóng trung bình toàn năm là 1,37m, trong bão hoặc gió mùa mạnh có thể đạt 4-5m, thậm chí đến 9m. Độ cao sóng trung bình ở trạm Cồn Cỏ từ 1,02-1,63m, cao vào các tháng 11 đến tháng 3 năm sau. Nhìn chung, độ cao sóng trung bình của các sóng ưu thế trong mùa đông (0,5-5m) lớn hơn mùa hè (0,5-0,75m).

Theo kết quả điều tra thuộc đề tài "Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán để dự báo sóng vùng ven biển tỉnh Thừa Thiên Huế", khi có bão hoặc gió mùa đông bắc mạnh, sóng lớn có thể cao 4-6m. Tại khu vực Phong Điền, bão Ketsana gây ra những đợt sóng lớn với độ cao dao động 3,3 - 4,0m^[22].

Chú thích: [22] Viện Nghiên cứu quản lý Biển và Hải đảo (2013), Báo cáo khoa học đề tài: Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán để dự báo sóng vùng ven biển tỉnh Thừa Thiên Huế, mã số: TTH.2020.KC.08 

Hình 15.3. Hoa sóng ở cửa Thuận An năm 1988

3. Nước dâng

Nước dâng là hiện tượng dâng lên của mực nước biển hoặc hồ lớn hơn so với mực nước bình thường khi có gió thổi vào bờ. Tại các vùng biển có thuỷ triều, nước dâng là sự dâng mực nước biển cao hơn mực thuỷ triều vốn có do tác động của bão. Thủy triều, địa hình bờ và đáy, sự quay của trái đất, tốc độ gió, bán kính gió cực đại, tốc độ di chuyển của bão, áp suất khí quyển, lượng mưa, dòng chảy sông là những yếu tố ảnh hưởng đến độ cao nước dâng, trong đó, áp suất và gió là những yếu tố quan trọng nhất. Quá trình nước dâng có thời đoạn ngắn, nhưng bản chất nước dâng là sự lan truyền sóng dài.

Hình 15.4. Mô tả gió và các thành phần áp suất của nước dâng do bão (Nguồn: NOAA/National Weather Service)

Khi vận tốc gió bão vượt quá 33m/s, độ cao nước biển thường dâng mạnh và gọi là nước dâng do bão. Nước dâng do bão là sự dâng mực nước trong thời đoạn ngắn để phản ứng với trường áp suất và trường ứng suất gió bão trên mặt biển. Nước dâng do bão xảy ra trong thời kỳ triều cường trên nền nước cao là nguyên nhân gây ra những thiệt hại to lớn về người và của cải tại các khu vực bão đổ bộ và vùng lân cận. Khi nước rút thường tạo vận tốc dòng chảy lớn gây xói lở bờ. Nước dâng do bão là một trong những hiện tượng tự nhiên nguy hiểm.

Vùng biển miền Trung là khu vực có khả năng xuất hiện nước dâng do bão khá cao và thường gây thiệt hại khá nặng nề về dân sinh kinh tế.

Theo kết quả nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán để dự báo sóng vùng ven biển tỉnh Thừa Thiên Huế" cho thấy:

Hiện tượng nước dâng lớn nhất do bão vùng ven biển là do bão Cecil xuất hiện vào tháng 10/1985, sau đó là bão Ketsana vào tháng 9/2009. Trong cơn bão Cecil 1985 nước dâng đo được ở Thuận An là 1,9m, ở Lăng Cô 1,7m cộng với mực nước thuỷ triều lúc bão là 1,4m làm mực nước biển dâng cao từ 3,1-3,3m, tràn qua đê ngăn mặn đi sâu vào đất liền 2-3km cuốn trôi nhiều nhà cửa, tàu thuyền và ngư lưới cụ của ngư dân.

Nước dâng trong cơn bão Ketsana là lớn nhất trong những năm gần đây, cao hơn bão Xangsane năm 2006 khoảng 0,1-0,2m. Độ cao mực nước dao động từ 2,2-2,4m.

Sóng, nước dâng trong những năm gần đây đã gây ra nhiều thiệt hại cho vùng ven biển. Theo báo cáo số: 138/BC-UBND, ngày 04/10/2013 của Ủy ban Nhân dân tỉnh Thừa Thiên Huế^[20], bão số 10 năm 2013 gây sóng biển, gió mạnh làm sạt lở nặng hơn 5,0km bờ biển, tập trung tại các khu vực: Xã Phú Thuận, Thị trấn Thuận An thuộc huyện Phú Vang bị sạt lở 3,0km; xã Hải Dương, thị xã Hương Trà bị sạt lở 1,0km; xã Vinh Hải, huyện Phú Lộc bị sạt lở 1,0km sâu vào 5-10m. Sóng biển còn gây sạt lở trên 220ha ao hồ nuôi trồng thuỷ sản với khối lượng sạt lở trên 23.000m³. Trong đó, Phú Lộc 50ha (Vinh Hưng, Vinh Giang, Lộc Điền); Phú Vang 50ha (Vinh Hà, Phú Xuân, Thuận An); Hương Trà 20ha (Hải Dương, Hương Phong) và Quảng Điền 100ha (Quảng Phước, Quảng Thành, Quảng Ngạn). Ngoài ra, bão số 10 còn gây sạt lở bờ sông với chiều dài hàng chục km, tập trung ở sông Hương 5,5km, sông Bồ 8,6km, sông Truồi 2,5km, sông Bù Lu 1,5km, Khe Tre 1km, Tà Rình 2km và sông Ô Lâu 3km. Sau bão số 10, tình trạng sạt lở xâm thực bờ biển trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế diễn ra phức tạp hơn.

4. Dòng chảy

Dòng chảy khu vực vừa chịu ảnh hưởng chung của hoàn lưu vịnh Bắc Bộ, vừa mang tính địa phương. Vào mùa đông, vùng ngoài khơi từ vĩ độ 16 - 18 độ bắc là nơi hội tụ của dòng chảy dọc bờ tây vịnh Bắc Bộ tồn tại quanh năm và dòng chảy xoáy thuận mùa đông bờ tây Biển Đông.

Dòng thứ nhất, phát sinh trong vùng nước không lớn và nông ở vịnh Bắc Bộ chảy theo hướng đông nam dọc theo đường bờ. Khi tới cửa tây nam của vịnh gặp độ sâu lớn, không phát triển mạnh, vận tốc chỉ khoảng hơn 10cm/s ở tầng 20m.

Dòng chảy thứ hai, chảy từ phía đông bắc qua vùng biển khơi ngoài cửa vịnh Bắc Bộ, có quy mô và cường độ mạnh hơn, tốc độ trung bình 15 - 40cm/s, hội lưu ở vùng bờ Bắc Trung Bộ, hoặc là dòng chảy mùa đông bờ tây Biển Đông lấn át dòng bờ tây vịnh Bắc Bộ, hoặc là các dòng chảy hợp thành một và tiếp tục tiến xuống phía nam theo đường bờ miền Trung và Thừa Thiên Huế. Ở đoạn này, do áp sát vào bờ và trường gió mùa đông bắc mùa đông thuận lợi cho sự phát triển, nên dòng chảy mạnh hơn.

Do tính chất đường bờ thẳng, độ sâu lớn nên dòng chảy phát triển chủ yếu dưới tầng sâu vài chục mét với vận tốc lớn đáng kể.

Hệ thống dòng chảy vùng sát bờ gồm: Dòng chảy ổn định, dòng triều và dòng sóng. Dòng chảy ổn định gồm hai đới.

- Đới sát bờ đến độ sâu 10m có tốc độ dòng chảy mặt luôn gấp hai lần dòng chảy đáy, hướng chảy từ bắc đến nam. Riêng khu vực mũi Chân Mây đến nam cửa Thuận An vào mùa hè dòng chảy có hướng từ nam lên bắc, tốc độ từ 5-10cm/s.

- Đới sâu từ 10-50m, quanh năm có hướng bắc - nam dọc đường bờ với tốc độ trung bình 30-50cm/s.

Dòng triều có tính chất bán nhật không đều và toàn nhật không đều, riêng khu vực lân cận cửa Thuận An là bán nhật triều đều. Tốc độ dòng triều khá mạnh, trung bình 25-30cm/s ở vùng nước có độ sâu 10-15m và giảm dần ra ngoài khơi và xuống sâu. Các dòng toàn nhật và bán nhật có cùng bậc ở cửa Thuận An, đạt 15-20cm/s (vào sâu trong phá Tam Giang, dòng toàn nhật chỉ 3cm/s, trong khi dòng bán nhật tăng lên đến 25-30cm/s, dòng 1/4 ngày chỉ 2-3cm/s). Ở cửa Tư Hiền dòng bán nhật đạt tới 35-40cm/s. Ở cảng Chân Mây, dòng triều lớn cực đại chỉ đạt 12-22cm/s.

Dòng chảy sóng giữ vai trò chính trong quá trình vận chuyển bùn cát trong đới sóng nhào. Hướng khá ổn định dọc bờ theo mùa sóng tác động. Mùa hè dòng sóng hướng dọc bờ từ phía nam lên (S -NW), mùa đông ngược lại (NW-SE). Tốc độ dòng sóng biến thiên từ 30-100cm/s và đạt giá trị lớn vào mùa gió đông bắc. Trong vịnh Chân Mây, tốc độ dòng dọc bờ cực đại do sóng đổ về phía Tây là 57cm/s và về phía đông là 31cm/s.

5. Độ mặn^[11]

Vùng ven bờ Thừa Thiên Huế bị ảnh hưởng của dòng nước lạnh ven bờ tây vịnh Bắc Bộ, nên hình thành các đường đẳng nhiệt có xu thế song song với bờ, và nhiệt độ tăng từ bờ ra khơi. Vào mùa đông, nhiệt độ nước luôn nhỏ hơn 24⁰C và giảm dần lên phía bắc. Vùng lân cận cửa Thuận An và Tư Hiền, nhiệt độ cao hơn do ảnh hưởng nước sông đổ ra. Vào mùa hè nhiệt độ nước luôn lớn hơn 26⁰C và khá đồng nhất.

              Bảng 15.3. Nhiệt độ và độ muối trung bình vùng ven bờ Thừa Thiên Huế

Chú thích: TNTB: thấp nhất trung bình.

Biên độ dao động năm của nhiệt độ nước biển khá lớn, đạt 5-7⁰C.

Độ muối trong lớp nước mặt mang tính chất đại dương, trị số khá cao và tăng dần từ bờ ra khơi trong khoảng 32-34o/oo. Mùa hè độ muối cao hơn mùa đông 1o/oo do quá trình bay hơi mạnh về mùa hè và xâm nhập của khối nước lạnh nhạt vào mùa đông. Khu vực sát bờ, do ảnh hưởng của dòng nước lục địa nên có biến động lớn về độ muối trong năm. Vào mùa mưa, độ muối giảm còn 18-20o/oo. Đặc biệt ở cửa Thuận An, Tư Hiền vào kỳ nước lũ, độ muối tại cửa có thể giảm xuống dưới 10o/oo. Hàm lượng ôxy hòa tan trong nước khá cao. Trong lớp nước mặt (0-5m), hàm lượng ôxy dao động từ 5,9-7,0mg/l. Khu vực Chân Mây không có sự khác nhau lớn về thành phần hóa học của nước biển tại đỉnh triều và chân triều, chứng tỏ tác dụng của nước sông ven bờ không đáng kể.