Đánh giá biến động bờ biển và đề xuất giải pháp ổn định bờ biển, khai thác sử dụng tài nguyên, bảo vệ môi trường khu vực ven biển Hải Hậu, tỉnh Nam Định

Luận văn đánh giá biến động bờ biển và giải pháp bảo vệ ven biển Hải Hậu, Nam Định

• Tác giả: Nguyễn Thị Quỳnh Nga
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Đào Đình Châm
• Trường học: Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường
• Đề tài: Đánh giá biến động bờ biển và đề xuất giải pháp ổn định bờ biển, khai thác sử dụng tài nguyên, bảo vệ môi trường khu vực ven biển Hải Hậu, tỉnh Nam Định
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan biến động bờ biển khu vực ven biển Hải Hậu Nam Định

Dải ven biển huyện Hải Hậu thuộc tỉnh Nam Định giữ vị trí trọng yếu trong phát triển kinh tế biển phía Bắc. Vùng đất này sở hữu đường bờ biển dài khoảng 32 km từ cửa Lạch Giang đến giáp huyện Giao Thủy. Địa hình bờ biển Hải Hậu tương đối bằng phẳng nhưng chịu tác động thủy thạch động lực phức tạp. Quá trình biến đổi địa hình đáy biển và mép nước diễn ra liên tục qua nhiều thập kỷ. Hiện tượng xói lở nghiêm trọng xen lẫn bồi tụ cục bộ đe dọa trực tiếp đến hệ thống đê điều. Nguồn phù sa sông Hồng qua sông Ninh Cơ và các nhánh sông suy giảm đáng kể. Điều này làm gia tăng sự mất cân bằng cán cân bùn cát ven bờ. Biến đổi khí hậu kết hợp nước biển dâng khiến rủi ro sạt lở gia tăng nhanh. Nghiên cứu biến động bờ biển khu vực Hải Hậu đóng vai trò then chốt cho quy hoạch bền vững. Các nhà quản lý cần cơ sở khoa học để thiết lập hành lang bảo vệ đê kè. Công tác đánh giá đòi hỏi dữ liệu quan trắc dài hạn và phân tích đa thời gian. Địa bàn ven biển này tiếp tục đối mặt với thách thức lớn về sinh thái và an toàn dân sinh.

1.1. Vị trí địa lý và đặc điểm tự nhiên bờ biển Hải Hậu

Huyện Hải Hậu nằm ở phía đông nam tỉnh Nam Định. Phía đông và đông nam huyện giáp vịnh Bắc Bộ với dải bờ biển mở rộng. Hệ thống địa hình ven bờ gồm các bãi triều lầy, bãi cát phẳng và cồn cát thoải. Mạng lưới sông ngòi đổ ra biển có sông Ninh Cơ tại cửa Lạch Giang. Chế độ nhật triều tại vùng ven biển có biên độ dao động lớn từ 2,0 đến 3,5 mét. Hướng sóng thịnh hành thay đổi rõ rệt theo hai mùa gió chính. Mùa đông chịu chi phối bởi sóng hướng đông bắc với năng lượng lớn. Mùa hè đón sóng hướng đông nam và nam với tần suất cao. Sự tương tác này tạo môi trường động lực bờ biển hết sức nhạy cảm.

1.2. Khái niệm và cơ chế biến động bờ biển vùng cửa sông ven biển

Biến động bờ biển thể hiện sự dịch chuyển vị trí đường bờ và biến dạng địa hình ven bờ. Hiện tượng này bao gồm hai quá trình đối lập là xói lở và bồi tụ. Xói lở xảy ra khi lượng bùn cát bị sóng gió và dòng chảy cuốn đi vượt quá lượng bồi lắng. Bồi tụ diễn ra khi trầm tích lắng đọng làm mở rộng bãi bồi ven mép biển. Tại khu vực Hải Hậu, dòng chảy bùn cát dọc bờ chịu sự chi phối của sóng nghiêng. Sóng vỗ bờ tạo nên dòng chảy ven có vận tốc đáng kể. Dòng hải lưu này vận chuyển trầm tích rời ra xa khỏi khu vực bãi nông. Khi nguồn cung cấp trầm tích thượng nguồn thiếu hụt, đáy biển ven bờ bị hạ thấp. Quá trình mất ổn định diễn ra liên tục trên diện rộng.

II. Phân tích thực trạng biến động bờ biển Hải Hậu Nam Định

Dải bờ biển Hải Hậu ghi nhận tốc độ biến động địa hình mạnh nhất khu vực đồng bằng Bắc Bộ. Lịch sử quan trắc cho thấy tình trạng xói lở chiếm ưu thế tuyệt đối dọc tuyến bờ biển này. Đoạn bờ từ xã Hải Đông, Hải Lý đến Hải Cường chịu mức độ phá hủy nghiêm trọng nhất. Vận tốc thoái lui bờ biển trung bình đạt từ 10 đến 25 mét mỗi năm trong các giai đoạn cao điểm. Nhiều đoạn kè đá kiên cố bị sóng lớn đánh sập và cuốn trôi. Vết tích các công trình cổ bị nước biển xâm lấn minh chứng cho sự lùi sâu của mép nước. Nguyên nhân tự nhiên bắt nguồn từ tác động cộng hưởng của sóng bão mùa hè và gió mùa đông bắc. Chiều cao sóng cực đại trong bão có thể vượt ngưỡng 5 mét. Bên cạnh đó, các hồ thủy điện thượng lưu sông Hồng giữ lại phần lớn lượng bùn cát mịn. Sự suy giảm nguồn trầm tích khiến dòng chảy ven bờ thiếu hụt vật liệu bồi đắp tự nhiên. Hiện tượng sạt trượt mái dốc và hạ thấp bãi triều diễn ra với tốc độ báo động. Hoạt động đào ao nuôi tôm sát chân đê cũng làm suy yếu liên kết của nền đất ven biển.

2.1. Phân bố không gian các dải xói lở và bồi tụ bờ biển

Dải ven biển Hải Hậu thể hiện sự phân hóa không gian bồi xói rất rõ nét. Khu vực xói lở mạnh tập trung chủ yếu từ cống số 2 Hải Triều đến Hải Lý. Bờ biển đoạn này thụt lùi hàng trăm mét vào đất liền qua các thời kỳ. Mép sóng khoét sâu vào chân thân đê tạo thành các hàm ếch nguy hiểm. Bãi cát mặt trước đê bị bào mòn và hạ thấp cao trình từ 1 đến 2 mét. Ngược lại, khu vực bồi tụ phát triển cục bộ tại vùng cửa sông Ninh Cơ. Phù sa lắng đọng tạo thành các cồn cát ở cửa Lạch Giang. Tuy nhiên, phạm vi bồi tụ rất hạn chế so với quy mô xói lở toàn tuyến bờ. Sự bất đối xứng này tạo ra nguy cơ vỡ đê biển trong mùa bão.

2.2. Nhóm nguyên nhân chính gây mất cân bằng động lực bờ biển

Sự mất ổn định bờ biển Hải Hậu chịu sự tác động đồng thời của tự nhiên và con người. Yếu tố tự nhiên bao gồm trường sóng bão mạnh mẽ từ hướng đông bắc. Năng lượng sóng tập trung lớn tại các mũi nhô làm biến dạng bãi biển nhanh chóng. Dao động thủy triều biên độ cao thúc đẩy dòng chảy mang cát mịn ra vùng biển sâu. Về phía nhân sinh, các hồ chứa thủy điện ở thượng nguồn sông Hồng giữ lại lượng bùn cát lớn. Lượng phù sa về vùng hạ du sụt giảm mạnh so với các thời kỳ trước. Hoạt động khai thác cát lòng sông cũng làm gia tăng mức độ thiếu hụt trầm tích. Việc thu hẹp diện tích rừng ngập mặn khiến dải ven bờ mất đi lớp bảo vệ tự nhiên trước sóng lớn.

III. Giải pháp giảm thiểu biến động bờ biển khu vực Hải Hậu Nam Định

Công tác bảo vệ bờ biển Hải Hậu đòi hỏi việc ứng dụng đồng bộ khoa học công nghệ hiện đại. Nghiên cứu thực nghiệm kết hợp công nghệ viễn thám và GIS mang lại hiệu quả cao. Dữ liệu ảnh vệ tinh đa thời gian Landsat và Sentinel giúp bóc tách chính xác vị trí mép nước. Thuật toán chiết xuất đường bờ kết hợp hệ thống DSAS hỗ trợ tính toán tốc độ xói lở chi tiết. Các mô hình toán thủy động lực mô phỏng rõ quy luật tương tác giữa sóng và dòng chảy ven bờ. Kết quả tính toán cung cấp luận cứ vững chắc để thiết kế các công trình phòng hộ. Về giải pháp công trình, các chuyên gia đề xuất áp dụng kè mỏ hàn kết hợp đê giảm sóng xa bờ. Tuyến mỏ hàn bố trí hợp lý giúp giữ cát và bồi tạo bãi trước thân đê. Đê ngầm ngoài khơi tiêu hao năng lượng sóng bão trước khi truyền vào bờ. Song song với đó, các biện pháp phi công trình giữ vai trò chiến lược lâu dài. Việc trồng rừng ngập mặn phòng hộ ven đê giúp tiêu tán xung lực cơ học của sóng biển. Quy hoạch quản lý dải ven bờ cần được giám sát chặt chẽ nhằm duy trì tính toàn vẹn hệ sinh thái.

3.1. Ứng dụng viễn thám và GIS trong giám sát biến động bờ

Công nghệ viễn thám quang học và radar đóng vai trò cốt lõi trong quan trắc đường bờ biển. Chuỗi ảnh vệ tinh đa thời gian cung cấp dữ liệu biến đổi hình thái ven bờ qua nhiều giai đoạn. Kỹ thuật số hóa đường bờ qua chỉ số viễn thám MNDWI xác định chính xác ranh giới mép nước. Công cụ DSAS hỗ trợ tính toán tốc độ dịch chuyển và lập thống kê diễn biến bồi xói tự động. Các tuyến mặt cắt vuông góc với bờ biển phản ánh trực quan mức độ sạt lở từng năm. Ứng dụng GIS giúp tích hợp các lớp dữ liệu địa hình, sóng gió và trầm tích vào cùng hệ quy chiếu. Đây là công cụ đắc lực cho dự báo biến động bờ biển Hải Hậu.

3.2. Giải pháp công trình kết hợp phi công trình ổn định bờ

Sự kết hợp giữa công trình cứng và giải pháp mềm tạo nên chiến lược phòng hộ tối ưu. Tuyến đê biển Hải Hậu cần tiếp tục được nâng cấp mặt cắt và kiên cố hóa mái đê bằng khối bê tông tự chèn. Kè mỏ hàn giữ cát ven bờ phát huy hiệu quả chặn dòng bùn cát trôi dọc bờ. Việc bổ sung đê ngầm giảm sóng ngoài xa giúp phá sóng từ xa và tạo bãi lắng phù sa. Bên cạnh giải pháp công trình, khôi phục thảm thực vật ngập mặn là ưu tiên cấp bách. Các loài cây như trang, đước, bần giúp giữ chặt bùn cát và tiêu tán năng lượng thủy triều. Chính quyền địa phương cần quản lý nghiêm ngặt việc đào đắp ao đầm nuôi thủy sản sát dải bảo vệ đê.

IV. Kết luận và định hướng quản lý biến động bờ biển Hải Hậu Nam Định

Nghiên cứu biến động bờ biển khu vực ven biển Hải Hậu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn cho quy hoạch địa phương. Địa bàn này tiếp tục là điểm nóng về xói lở bờ biển của tỉnh Nam Định. Xói lở làm mất đất sản xuất, đe dọa an toàn dân cư và phá hủy các cơ sở hạ tầng ven bờ. Quá trình bồi tụ chỉ diễn ra cục bộ ở cửa sông và không đủ bù đắp lượng đất bị xói mòn. Nguyên nhân chủ yếu xuất phát từ cán cân bùn cát bị thâm hụt nghiêm trọng kết hợp tác động sóng bão. Để kiểm soát tình hình, các cơ quan ban ngành cần xây dựng cơ chế quản lý tổng hợp vùng bờ biển ICZM. Việc ứng dụng công nghệ viễn thám GIS giúp theo dõi biến động đường bờ theo thời gian thực. Hệ thống đê kè kiên cố cần kết hợp linh hoạt với rừng ngập mặn và đê ngầm phá sóng. Công tác quy hoạch không gian biển phải tính toán đầy đủ kịch bản biến đổi khí hậu dài hạn. Việc bảo vệ bờ biển Hải Hậu đóng góp trực tiếp vào an ninh quốc phòng và phát triển kinh tế biển bền vững.

4.1. Khuyến nghị chính sách khai thác tài nguyên và bảo vệ môi trường

Chính quyền tỉnh Nam Định cần ban hành quy chế phân vùng sử dụng dải ven biển Hải Hậu. Hoạt động nuôi trồng thủy sản cần chuyển dần sang mô hình sinh thái có kiểm soát nước thải. Địa phương cần nghiêm cấm hành vi khai thác cát sỏi trái phép tại các cửa sông lân cận. Ranh giới hành lang bảo vệ bờ biển phải được cắm mốc và giám sát nghiêm ngặt bằng công nghệ vệ tinh. Việc xây dựng các khu đô thị và cụm công nghiệp ven biển phải tuân thủ đánh giá tác động môi trường chi tiết. Các dự án kinh tế biển cần dành ngân sách định kỳ cho duy tu công trình đê kè bảo vệ bờ. Sự phối hợp liên ngành giữa tài nguyên môi trường và nông nghiệp tạo nền tảng quản lý đồng bộ.

4.2. Tầm nhìn phát triển kinh tế biển gắn liền thích ứng thiên tai

Phát triển kinh tế biển Hải Hậu cần đặt trong khuôn khổ thích ứng với biến đổi khí hậu. Các xã ven biển cần chuyển đổi sinh kế cho người dân từ đánh bắt tự nhiên sang du lịch sinh thái biển an toàn. Việc bảo tồn di sản văn hóa như nhà thờ đổ Hải Lý gắn liền với giáo dục nâng cao nhận thức bảo vệ môi trường. Các trạm cảnh báo sớm xói lở và nước dâng do bão cần được đầu tư hiện đại hóa. Cộng đồng cư dân ven biển đóng vai trò giám sát viên phát hiện kịp thời các sự cố sạt lở đê điều. Mô hình kinh tế biển bền vững bảo đảm cân bằng giữa lợi ích kinh tế và tính toàn vẹn của bờ biển thiên nhiên.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Dải ven biển Việt Nam giữ vị trí chiến lược đặc biệt với hơn 25% dân số cả nước tập trung tại các huyện duyên hải. Trong bối cảnh phát triển kinh tế biển gắn liền với bảo vệ môi trường, tỉnh Nam Định sở hữu bờ biển dài 72 km, diện tích tự nhiên đạt 166.856,52 ha cùng mật độ dân số lên tới 1.067 người/km2, đứng thứ 7 khu vực Đồng bằng sông Hồng và thứ 8 trên toàn quốc. Trong đó, huyện Hải Hậu nằm cách trung tâm thành phố Nam Định khoảng 35 km về phía Nam, giữ vai trò trọng yếu trong mạng lưới không gian kinh tế biển của tỉnh cùng hai huyện lân cận là Giao Thủy và Nghĩa Hưng, tạo nên vùng duyên hải rộng trên 720 km2, chiếm xấp xỉ 44% diện tích toàn tỉnh.

Tuy nhiên, khu vực ven biển Hải Hậu đang đối mặt với những tai biến thiên nhiên gay gắt, đặc biệt là tình trạng xói lở bờ biển và bồi tụ luồng lạch. Chế độ thủy thạch động lực phức tạp từ tương tác sông biển kết hợp với tần suất trên 50 cơn bão và áp thấp nhiệt đới giai đoạn 1990-2016 đã gây thiệt hại nghiêm trọng cho hệ thống đê kè. Tại một số vị trí xung yếu, bờ biển bị xâm thực sâu vào đất liền tới 50 m chỉ trong vòng 5 năm, xóa sổ nhiều dải rừng phòng hộ và đe dọa sinh kế dân sinh.

Trước yêu cầu cấp thiết về ứng phó biến đổi khí hậu, luận văn tập trung đánh giá toàn diện hiện trạng xói lở, bồi tụ và quy luật dịch chuyển đường bờ ven biển Hải Hậu giai đoạn từ năm 1987 đến nay. Mục tiêu nghiên cứu hướng đến việc xác định rõ cơ chế động lực hình thành tai biến và đề xuất hệ thống giải pháp khoa học công nghệ, bảo vệ hơn 260.000 cư dân địa phương và ổn định 72 km đê biển trọng yếu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý luận Quản lý tổng hợp đới bờ (ICZM) theo hướng dẫn chuẩn quốc tế của Hội nghị Môi trường và Phát triển Rio de Janeiro, kết hợp mô hình cân bằng động lực đới bờ theo tài liệu SPM của Cơ quan Công binh Lục quân Hoa Kỳ. Theo khung lý thuyết này, dải ven biển được nhìn nhận là một thể thống nhất chịu tác động qua lại của năm quyển địa cầu, trong đó địa hình đáy và đường bờ giữ vai trò tài nguyên nền tảng quyết định sự tồn tại của hệ sinh thái ven bờ.

Luận văn phân tích ba khái niệm cốt lõi: đới bờ hoàn chỉnh (gồm dải đất ven biển và dải biển ven bờ), đường bờ danh định theo mực triều trung bình nhiều năm, và tính dễ bị tổn thương của bờ biển trước nguy cơ nước biển dâng. Về mặt phân loại động lực, khu vực nghiên cứu được xếp vào nhóm bờ biển có năng lượng sóng chiếm ưu thế kết hợp thủy triều lớn với biên độ dao động đỉnh triều từ 3,5 đến 4,0 m. Hệ thống lý thuyết cân bằng trầm tích ven bờ cũng được áp dụng nhằm lý giải hiện tượng thiếu hụt vật liệu bở rời Đệ tứ ven dải Hải Hậu khi dòng phù sa sông bị chặn giữ bởi các công trình hồ chứa nhân tạo ở thượng nguồn.

Phương pháp nghiên cứu

Luận văn thu thập cỡ mẫu dữ liệu gồm 35 cảnh ảnh vệ tinh viễn thám đa thời gian thuộc các hệ cảm biến Landsat (TM, ETM+, OLI) và Sentinel-2 trong giai đoạn 35 năm từ năm 1987 đến năm 2022, kết hợp chuỗi số liệu quan trắc khí tượng hải văn hơn 50 năm từ trạm Hòn Dấu, Ba Lạt, Phú Lễ và 3 hố khoan địa chất công trình sâu tới 15 m tại tuyến đê biển Hải Thịnh.

Phương pháp chọn mẫu ảnh viễn thám được tiến hành theo lát cắt thời gian định kỳ 5 năm một lần, ưu tiên thời điểm triều kiệt vào mùa đông và bổ sung các ảnh ngay trước, sau những trận bão lớn có sức gió từ cấp 10 đến cấp 12 để đánh giá biến động đột biến.

Luận văn lựa chọn phương pháp phân tích không gian trên Hệ thông tin địa lý (GIS) kết hợp công cụ phân tích đường bờ kỹ thuật số DSAS. Lý do lựa chọn tổ hợp công cụ này xuất phát từ khả năng bao quát toàn bộ 72 km dải bờ biển mà khảo sát trắc địa truyền thống không thể thực hiện liên tục về mặt thời gian, đồng thời khống chế sai số vị trí đường bờ dưới 0,5 pixel (tương đương sai số mặt đất dưới 15 m), cung cấp các chỉ số tốc độ biến động đường bờ theo thời gian thực đạt độ tin cậy khoa học cao.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích ảnh viễn thám và dữ liệu đo đạc thực tế chỉ ra bốn phát hiện nổi bật về bức tranh động lực ven biển Hải Hậu:

Thứ nhất, bờ biển Hải Hậu phân hóa thành hai xu thế trái ngược: xói lở khốc liệt chiếm ưu thế tại đoạn bờ Văn Lý đến Hải Thịnh với tốc độ giật lùi bình quân từ 5 đến 10 m/năm, thuộc cấp xói lở mạnh và rất mạnh. Trong giai đoạn 2012-2017, nhiều đoạn đê biển xung yếu bị sóng cuốn lùi sâu hơn 50 m. Ngược lại, khu vực cửa Đáy và cửa Lạch Giang có xu hướng bồi tụ cục bộ do vận chuyển bùn cát cửa sông.

Thứ hai, lượng bùn cát hạ lưu suy giảm nghiêm trọng. Kể từ khi thủy điện Hòa Bình đi vào vận hành năm 1988, tổng lượng bùn cát lơ lửng đổ ra cửa Ba Lạt và Ninh Cơ sụt giảm từ 60% đến 70% so với thời kỳ 1960-1987, làm triệt tiêu nguồn vật liệu bồi đắp tự nhiên cho bãi biển Hải Hậu.

Thứ ba, mực nước đỉnh triều cực trị tại các cửa sông có xu thế dâng cao rõ rệt. So sánh hai giai đoạn trước và sau năm 1988, mực nước cao nhất năm tại trạm Ba Lạt tăng trung bình 19 cm, trạm Phú Lễ trên sông Ninh Cơ tăng 16 cm và trạm Như Tân tăng 3 cm. Trận bão ngày 27/09/2005 đã ghi nhận mực nước lũ lịch sử đạt 264 cm tại Phú Lễ và 255 cm tại Ba Lạt, gây tràn và sạt lở đê trên diện rộng.

Thứ tư, chế độ sóng mùa hè có tần suất hướng Nam và Đông Nam chiếm tới 72% với chiều cao sóng trung bình 0,6 đến 0,8 m; trong bão, chiều cao sóng cực đại vượt ngưỡng 5,6 m, tạo nên tác động xung lực phá hủy chân các công trình bảo vệ bờ.

Thảo luận kết quả

Dữ liệu diễn biến đường bờ qua các thời kỳ có thể được trực quan hóa sinh động thông qua biểu đồ đường đa trục thể hiện tương quan giữa mức độ sụt giảm lưu lượng bùn cát thượng nguồn (triệu tấn/năm) và tốc độ thoái lui của đường mép nước (m/năm), kết hợp bảng ma trận phân vùng nguy cơ tai biến bờ biển theo cấp độ từ 1 đến 4.

Nguyên nhân căn bản gây xói lở Hải Hậu là sự kết hợp bất lợi giữa yếu tố tự nhiên và nhân tạo. Về mặt địa chất, nền đất bãi ven biển Hải Hậu chủ yếu là trầm tích Đệ tứ bở rời, với các lớp sét pha và cát bụi có sức chịu tải tiêu chuẩn rất thấp, góc ma sát trong nhỏ chỉ 4°34' và lực dính 0,019 đến 0,163 kg/cm2, rất dễ bị xói trôi khi gặp dòng chảy áp sát. Khi mất đi nguồn phù sa sông bù đắp, năng lượng sóng thịnh hành hướng Đông Nam trong mùa bão không bị tiêu hao mà trực tiếp va đập vào vách bờ dốc đứng.

Kết quả này hoàn toàn nhất quán với các công trình nghiên cứu của Viện Địa lý và Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, khẳng định xói lở bờ biển Hải Hậu không còn là hiện tượng cục bộ mang tính chu kỳ ngắn hạn mà đã trở thành xu thế thoái lui thường xuyên dưới tác động kép của hồ chứa thượng lưu và biến đổi khí hậu toàn cầu.

Đề xuất và khuyến nghị

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, luận văn kiến nghị bốn nhóm giải pháp hành động đồng bộ:

Thứ nhất, kiên cố hóa hệ thống công trình bảo vệ bờ biển. Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Nam Định cần chủ trì thực hiện giai đoạn 2023-2027, tập trung xây dựng tuyến kè mỏ hàn giảm sóng ngầm xa bờ bằng khối bê tông đúc sẵn kết hợp thảm đá hộc dọc theo 15 km dải xung yếu Văn Lý - Hải Thịnh. Mục tiêu đặt ra là tiêu hao từ 40% đến 50% năng lượng sóng ngoài khơi trước khi truyền vào chân đê chính, giữ ổn định cao trình mặt bãi.

Thứ hai, phục hồi dải đệm sinh thái tự nhiên. Ủy ban nhân dân huyện Hải Hậu phối hợp cùng Chi cục Kiểm lâm triển khai dự án trồng rừng ngập mặn phòng hộ từ năm 2023 đến năm 2030; chỉ tiêu phủ xanh tối thiểu 250 ha cây trang, bần và vẹt tại các bãi triều vùng cửa sông Lạch Giang và bãi ngang ven biển. Đai rừng này giúp giảm trên 30% vận tốc dòng chảy ven bờ và thúc đẩy lắng đọng phù sa mịn.

Thứ ba, hoàn thiện khung chính sách và thiết lập hành lang an toàn bờ biển. Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Nam Định cần hoàn thành cắm mốc ranh giới hành lang bảo vệ bờ biển trước năm 2025; kiểm soát tuyệt đối 100% hoạt động khai thác cát sỏi trái phép tại lòng sông Ninh Cơ và vùng biển ven bờ nhằm chấm dứt nguy cơ gây thâm hụt cán cân bùn cát cục bộ.

Thứ tư, nâng cấp hệ thống quan trắc và chuyển đổi sinh kế bền vững. Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Đồng bằng Bắc Bộ phối hợp với chính quyền địa phương hoàn thành lắp đặt mạng lưới trạm hải văn tự động trước năm 2026; nâng độ chính xác cảnh báo triều cường và sóng bão lên trên 90%, đồng thời hỗ trợ hơn 30.000 hộ dân vùng bãi chuyển đổi mô hình kinh tế sang nuôi trồng thủy sản công nghệ cao trong đê.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và học thuật phong phú, là tài liệu tham khảo cho bốn nhóm độc giả:

Nhóm cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Các chuyên viên thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Nam Định sẽ tìm thấy luận cứ khoa học để xây dựng quy hoạch không gian biển tích hợp, phân vùng khai thác dải 72 km bờ biển và tối ưu hóa ngân sách phòng chống thiên tai đến năm 2030.

Nhóm kỹ sư công trình thủy lợi và đê điều: Các đơn vị tư vấn thiết kế hạ tầng ven biển có thể ứng dụng bảng chỉ tiêu cơ lý đất nền với sức chịu tải từ 0,019 đến 1,5 kg/cm2 cùng thông số sóng cực đại 5,6 m để tính toán kết cấu đê kè mềm, mỏ hàn tiêu sóng bảo đảm tính bền vững công trình.

Nhóm viện nghiên cứu, giảng viên và học viên cao học: Các nhà khoa học chuyên ngành Quản lý tài nguyên, Biến đổi khí hậu và Địa lý tự nhiên có thể khai thác bộ dữ liệu viễn thám 35 năm (1987-2022) như một case study thực chứng điển hình về tương tác thủy thạch động lực đồng bằng châu thổ sông Hồng.

Nhóm chính quyền địa phương và cộng đồng ven biển Hải Hậu: Lãnh đạo các xã ven biển có căn cứ xác định vùng rủi ro thiên tai cao, từ đó điều chỉnh kế hoạch di dời dân cư và định hướng bảo vệ an toàn cho hơn 500 ha diện tích đầm nuôi thủy sản ngoài đê.

Câu hỏi thường gặp

Tốc độ xói lở đường bờ biển tại huyện Hải Hậu diễn biến nghiêm trọng nhất ở khu vực nào? Khu vực chịu tác động xói lở nặng nề nhất là dải bờ biển kéo dài từ Văn Lý đến Hải Thịnh với tốc độ xâm thực trung bình từ 5 đến 10 m/năm. Trong giai đoạn 2012-2017, một số vị trí xung yếu đã ghi nhận đường bờ bị sóng biển cuốn trôi sâu hơn 50 m vào đất liền, gây sập đổ các công trình kè chắn sóng cũ.

Các hồ chứa thủy điện lớn ở thượng nguồn sông Hồng ảnh hưởng như thế nào đến xói lở bờ biển Hải Hậu? Hệ thống hồ chứa thủy điện lớn như Hòa Bình đã giữ lại lượng lớn trầm tích bở rời, khiến tổng lượng bùn cát lơ lửng đổ ra vùng cửa sông hạ lưu sụt giảm từ 60% đến 70%. Thiếu hụt phù sa bồi đắp làm bờ biển Hải Hậu mất đi lớp vật liệu bảo vệ tự nhiên, khiến năng lượng sóng đánh trực diện vào chân bãi.

Đặc trưng chế độ thủy triều và sóng biển tại vùng biển Hải Hậu có gì đặc biệt? Vùng biển Hải Hậu mang chế độ nhật triều điển hình với biên độ triều lớn từ 3,5 đến 4,0 m. Về mùa hè, sóng hướng Nam và Đông Nam chiếm tần suất xuất hiện lên tới 72% với độ cao trung bình 0,6 đến 0,8 m; khi có bão đổ bộ, chiều cao sóng cực trị có thể vượt ngưỡng 5,6 m.

Công nghệ GIS và ảnh viễn thám phát huy ưu thế gì trong nghiên cứu biến động bờ biển? Tổ hợp ảnh vệ tinh Landsat và Sentinel-2 trải dài 35 năm cho phép số hóa và trích xuất đường bờ đồng bộ trên toàn tuyến 72 km bờ biển. Phương pháp này giảm thiểu hơn 70% kinh phí đo đạc mặt đất thông thường, đồng thời kiểm soát sai số không gian dưới 15 m, mang lại độ chính xác cao.

Giải pháp bảo vệ bờ biển nào được đề xuất ưu tiên áp dụng cho dải ven biển Hải Hậu? Luận văn khuyến nghị giải pháp tích hợp công trình mỏ hàn giảm sóng ngầm xa bờ kết hợp trồng đai rừng ngập mặn phòng hộ rộng trên 200 m. Mô hình này giúp tiêu tán từ 40% đến 50% năng lượng sóng bão, đồng thời giữ lại bùn cát để bãi biển tự bồi tụ ổn định lâu dài.

Kết luận

Nghiên cứu về biến động bờ biển Hải Hậu đã tổng kết được năm nội dung cốt lõi:

• Xây dựng thành công cơ sở dữ liệu đường bờ liên tục 35 năm (1987-2022) từ ảnh viễn thám, chỉ ra dải xói lở mạnh 5 đến 10 m/năm tại Văn Lý - Hải Thịnh.
• Làm rõ cơ chế thâm hụt trầm tích do lượng bùn cát thượng nguồn suy giảm hơn 60% sau khi xây dựng các đập thủy điện lớn.
• Xác lập bức tranh động lực thủy hải văn với biên độ triều đạt 3,5 đến 4,0 m cùng chiều cao sóng bão cực đại vượt mức 5,6 m.
• Đánh giá chi tiết đặc tính cơ lý đất nền móng đê biển với sức chịu tải yếu, làm luận cứ thiết kế kỹ thuật bền vững.
• Đề xuất đồng bộ hệ thống công trình tiêu sóng ngầm kết hợp 250 ha rừng phòng hộ ven biển nhằm giảm 40% xung lực sóng.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là cung cấp cơ sở khoa học xác đáng, phục vụ trực tiếp cho việc hoạch định chiến lược quản lý đới bờ tỉnh Nam Định giai đoạn 2023-2030. Các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và địa phương cần khẩn trương áp dụng các khuyến nghị của đề tài để bảo vệ an toàn dải bờ biển và bảo đảm sinh kế bền vững cho nhân dân.

Trích đoạn nội dung tài liệu

lời mở đầu, kết luận - kiến nghị, tài liệu tham khảo và Phụ lục, luận văn đƣợc trình bày trong 3 chƣơng: Chƣơng 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu. Đối tƣợng, phạm vi, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu và thảo luận.

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu 1. Một số khái niệm cơ bản 1. Dải ven biển Các khái niệm tại đới bờ: Theo SPM (1984), các khái niệm đới bờ đƣợc định nghĩa nhƣ sau: - Đới bờ (Coastal area): khu vực tiếp giáp giữa biển và đất liền với các hoạt động kinh tế xã hội trong đó.

Đới bờ bao gồm “dải đất ven biển” và “dải biển ven bờ”. - Bãi biển (Beach): vùng cấu tạo bởi vật liệu không dính kết với nhau (cát hoặc sỏi) nằm giữa biển và đất liền và chịu tác động mạnh của các quá trình động lực biển (sóng, triều, dòng chảy) và gió. - Vùng gần bờ: vùng đƣợc giới hạn từ bãi biển đến khu vực ngoài khơi. - Bãi sau: phần phía trong của bãi biển cao hơn mực nƣớc triều cƣờng bình thƣờng, nhƣng chịu ảnh hƣởng của sóng lớn trong kỳ triều cƣờng.

- Bãi trƣớc: phần bãi nằm giữa mực nƣớc triều cao nhất và thấp nhất. - Vùng ven bờ: vùng sóng bị biến dạng bởi sự tƣơng tác với đáy biển. - Vùng ngoài khơi: vùng thềm lục địa, ở đây không còn bùn cát chuyển động do sóng, ảnh hƣởng của đáy biển tới sóng không đáng kể so với ảnh hƣởng của sóng. - Vùng sóng vỡ: khu vực sóng bị vỡ khi tiến vào bờ, thông thƣờng bắt đầu ở độ sâu từ 5m đến 10m tùy thuộc vào các đặc trƣng sóng tới.

- Bờ dốc đứng: bờ dốc. - Vách dốc của bãi: phần bờ đứng bị xói do sóng. Theo chiều cao, nó thay đổi từ vài cm đến hàng mét phụ thuộc vào cƣờng độ sóng, thành phần và cấu tạo của vật chất bãi. - Gờ bãi: là phần bãi cao hơn mặt bằng do sóng, gió tác động hoặc mặt phẳng trên công trình để đặt lớp bảo vệ.

- Đỉnh bờ: giới hạn phía biển của một giờ. 4 - Mực nƣớc triều cao: là cao độ tối đa của mực nƣớc biển đạt đƣợc khi thủy triều lên. - Mực nƣớc triều thấp: là cao độ thấp nhất của mực nƣớc biển đạt đƣợc khi thủy triều xuống. Đường bờ biển Theo quan niệm chung, đƣờng bờ biển là ranh giới tiếp xúc giữa biển và đất liền.

Đƣờng này luôn dịch chuyển theo sự dao động của mực nƣớc biển theo chu kỳ ngắn (thủy triều), chu kỳ dài (chu kỳ thiên văn) hoặc không theo chu kỳ. Trong thực tế, ngƣời ta thƣờng lấy đƣờng bờ biển là mực nƣớc triều trung bình nhiều năm. Định nghĩa phổ biến nhất đƣợc Dolan đƣa ra “Đƣờng bờ biển là ranh giới tiếp xúc giữa biển với đất liền” và luôn dịch chuyển theo sự dao động của mực nƣớc biển theo chu kỳ đƣợc sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khoa học. Hoặc có thể hiểu “Đƣờng bờ biển là sự giao thoa giữa đất liền và biển, là một đƣờng động và vị trí không gian của nó biến đổi theo thời gian [Moore, 2000]; Chỉ thị phổ biến để xác định là dựa vào đƣờng mực nƣớc trung bình nhiều năm với vị trí về phía đất liền đạt đƣợc bởi mực nƣớc biển lúc thủy triều cao [Crowel, 1991; Leatherman, 2002].

Tuy nhiên, để nghiên cứu biến động đƣờng bờ biển cần phải xác định rõ 2 đƣờng bờ: đƣờng bờ trong và đƣờng bờ ngoài. Đƣờng bờ trong là ranh giới tác động cao nhất của sóng trong năm (thƣờng là sóng bão) với đất liền, còn đƣờng bờ ngoài là ranh giới tác động của sóng vào lúc thủy triều cao trung bình. Tại các vị trí bờ biển dốc đứng thì bờ trong và bờ ngoài có thể trùng nhau [Vũ Văn Phái]. Sơ đồ biểu diễn các thuật ngữ về bờ biển đƣợc sử dụng Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu biến động bờ biển cho quản lý tài nguyên và tai biến, trƣớc hết, phải xem bản thân địa hình là một dạng tài nguyên thiên nhiên đặc biệt, góp phần đắc lực cho phát triển kinh tế - xã hội vùng bờ.

Địa hình là cơ sở nền tảng cho một số loại tài nguyên khác tồn tại, nhƣ tài nguyên đất, tài nguyên nƣớc, kiểm soát tài nguyên khí hậu, từ đó kiểm soát tài nguyên hệ sinh thái. Nếu một thành tạo địa hình nào đó đang tồn tại bị phá hủy, thì các tài nguyên trên đó (bao gồm cả tài nguyên sinh vật và một số loại tài nguyên khác) cũng bị mất đi, đặc biệt là các thành tạo địa hình phá hủy (bóc mòn nói chung). Cửa sông Có nhiều định nghĩa khác nhau đƣợc dùng để diễn tả một cửa sông ven biển. Định nghĩa của Pritchard, D.

đƣa ra năm 1967 đƣợc dùng rộng rãi nhất, đó là: “Cửa sông ven biển là một thủy lực nƣớc lợ bán kín ven bờ nối liền với biển khơi, trong đó giới hạn của nó là nơi mà nƣớc biển còn vƣơn tới pha trộn với dòng nƣớc ngọt bắt nguồn từ nội địa”. Hạn chế của định nghĩa này là đã không đề cập đến tác động của thủy triều mặc dù có đề cập sự pha trộn giữa nƣớc biển và nƣớc ngọt, trong thực tế cũng có những vùng biển không có tác động thủy triều nhƣng có sự pha trộn nƣớc ngọt và biển nhƣ vùng Địa Trung Hải nên định nghĩa trên dễ tạo sự nhầm 6 lẫn ngƣợc lại định nghĩa trên cũng bỏ qua những thành phần của hệ sinh thái cửa sông ven biển nhƣ đầm phá ven bờ hoặc vùng biển nƣớc lợ, có thể có độ mặn tƣơng tự nhƣ vài vùng cửa sông nhƣng không có sự biến đổi độ mặn hàng ngày do tác động của thủy triều. Theo định nghĩa của Pritchard, D. W thì những vùng vịnh ven biển do không thỏa mãn điều kiện bán kín và hồ nƣớc mặn không thỏa mãn điều kiện nguồn nƣớc ngọt cung cấp từ sông đổ vào vì chỉ có nƣớc mƣa nên chúng không đƣợc coi là các bộ phận thuộc vùng cửa sông ven biển.

Do những thiếu sót của định nghĩa Pritchard, nhiều nhà khoa học đã đề nghị sử dụng một định nghĩa phù hợp hơn của Pritchard, D. đƣa ra năm 1980, đó là: “Một cửa sông là một nhánh của biển đi vào một dòng sông đến nơi mà mực nƣớc cao nhất của thủy triều còn vƣơn tới, thƣờng đƣợc chia thành 3 phần khác nhau: a) phần biển hay phần cửa sông thấp, nối liền với biển khơi; b) phần cửa sông trung, nơi diễn ra sự pha trộn chính của nƣớc biển và nƣớc ngọt; c) phần cửa sông cao, chi phối bởi nƣớc ngọt nhƣng còn tác động nhiều của thủy triều. Giới hạn giữa 3 phần này không cố định và biến động theo lƣợng nƣớc ngọt đổ ra từ sông”. Tóm lại, vùng cửa sông ven biển là một hệ sinh thái động nối liền với biển khơi, qua đó nƣớc biển thƣờng xâm nhập nhờ tác động của thủy triều, nƣớc biển đi vào cửa sông đƣợc pha trộn với nƣớc ngọt từ sông đổ ra.

Kiểu pha trộn này thay đổi theo các cửa sông khác nhau và tùy thuộc vào lƣợng nƣớc ngọt chảy xuống và vào biên độ thủy triều, cũng nhƣ vào mức độ bốc hơi nƣớc trong vùng cửa sông ven biển và cũng có thể đƣợc dùng nhƣ nền tảng để phân loại các loại cửa sông ven biển khác nhau. Biến đổi đường bờ biển Bờ biển có ý nghĩa rất to lớn đối với sự sống và phát triển của xã hội loài ngƣời từ xa xƣa cho đến nay và cả trong tƣơng lai. Bờ biển là một dải đất có chiều rộng không xác định mở rộng từ đƣờng bờ vào sâu trong đất liền tới sự thay đổi đầu tiên về địa hình. Các vách, các cồn cát tiền tiêu, hoặc đƣờng thực 7 vật có mặt thƣờng xuyên.

Trên các vùng đồng bằng châu thổ, ranh giới về phía đất liền khó xác định hơn còn ranh giới về phía biển vƣơn tới vị trí mức sóng bão - đó chính là đƣờng bờ trong. Trên các đoạn bờ dốc đứng, thì đƣờng bờ trong và đƣờng bờ ngoài có thể trùng nhau. Theo Bách khoa toàn thƣ về Địa lý Xô Viết (1988), thì bờ biển là một dải hẹp gồm có cả bãi biển chạy dọc theo đƣờng bờ có giới hạn về phía biển là đƣờng mực triều thấp nhất. Hay có thế hiểu một cách đơn giản hơn, bờ biển là nơi chuyển tiếp giữa biển và đất liền, là nơi chịu sự tác động mạnh mẽ của thủy triều, dòng chảy, sóng và gió.

Là khu vực làm tiêu tán năng lƣợng biển một cách hiệu quả. Bờ biển là môi trƣờng động nhất trên toàn bộ mặt đất. Đây là nơi thể hiện đầy đủ và rõ rệt nhất các mối tƣơng tác lẫn nhau giữa 5 quyển của trái đất là thạch quyển, thủy quyển, khí quyển, sinh quyển và kỹ thuật, công nghệ quyển. Bờ biển cũng là nơi tiếp xúc và tƣơng tác của ba trạng thái của vất chất rắn, lỏng và khí.

Chính vì vậy, bờ biển là nơi giàu có nhất về mặt tài nguyên thiên nhiên, là nơi trong lành nhất về môi trƣờng. Hiện nay, có rất nhiều cơ sở công nghiệp và kinh tế quan trọng khác cũng đƣợc bố trí trên bờ biển. Bờ biển là bàn đạp để con ngƣời tiến ra biển và đại dƣơng để mở mang giao lƣu với nhau ở quy mô khu vực hay toàn cầu. Bên cạnh những lợi ích to lớn, bờ biển cũng là nơi hứng chịu nhiều thảm họa nhất đến từ mọi phía từ trong đất liền và ngoài đại dƣơng.

Xói lở bờ biển tuy ít có khả năng làm chết ngƣời, nhƣng thiệt hại về tài sản rất lớn gồm cả tài sản bị phá hủy lẫn kinh phí chi cho xây dựng các công trình bảo vệ. Bờ biển thƣờng xuyên bị biến đổi (do xói lở hay bồi tụ) dƣới tác động của các nhân tố tự nhiên và hoạt động dân sinh, kinh tế của con ngƣời. Hiện tƣợng xói lở bờ biển theo dự báo sẽ tăng cƣờng cả về cƣờng độ và phạm vi dƣới tác động của biến đổi khí hậu, mực nƣớc biển dâng. Theo Nguyễn Mạnh Hùng, (2010) bờ biển có thể đƣợc phân loại theo các cách sau: - Phân loại bờ biển theo chiều cao tác động của thủy triều: 8 + Bờ biển có biên độ triều rất nhỏ: < 1m; + Bờ biển có biên độ triều nhỏ: 1m - 2m; + Bờ biển có biên độ triều trung bình: 2m - 3,5m; + Bờ biển có biên độ triều lớn: 3,5 - 5m; + Bờ biển có biên độ triều cực lớn: > 5m; - Phân loại dựa trên các vùng bờ có sóng nhỏ hoặc vừa và thƣờng áp dụng cho các vùng bờ tích tụ.