Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu hơn 3.200 km bờ biển với nhiều cửa sông, bãi biển đẹp và khu sinh thái có giá trị cao, đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội. Tuy nhiên, do nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, bờ biển thường xuyên chịu tác động mạnh mẽ của sóng, gió, thủy triều và bão, dẫn đến hiện tượng xói lở bờ biển nghiêm trọng. Tỉnh Bình Thuận, với bờ biển dài hơn 192 km, là một trong những khu vực trọng điểm bị xói lở, gây thiệt hại lớn về đất đai, nhà cửa và các công trình công cộng, đặc biệt tại các khu du lịch nổi tiếng như Đồi Dương, Mũi Né, Phước Lộc.

Luận văn tập trung nghiên cứu diễn biến xói lở bờ biển Đồi Dương, tỉnh Bình Thuận, nhằm đánh giá chế độ thủy động lực, xác định nguyên nhân gây bồi tụ và xói lở, đồng thời đề xuất các giải pháp bảo vệ bờ biển hiệu quả. Nghiên cứu sử dụng mô hình toán MIKE 21 để mô phỏng dòng chảy, sóng và vận chuyển bùn cát, phân tích diễn biến hình thái bờ biển trong các mùa gió Đông Bắc và Tây Nam. Phạm vi nghiên cứu bao gồm khu vực bờ biển Đồi Dương và các cửa sông lân cận, với dữ liệu thu thập từ năm 2009 đến 2010.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho các nhà quản lý và nhà đầu tư trong việc quy hoạch, quản lý tổng hợp vùng bờ biển, góp phần ổn định an sinh xã hội và phát triển kinh tế bền vững tại Bình Thuận.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình thủy động lực học ven biển, bao gồm:

  • Phương trình bảo toàn khối lượng và động lượng: Mô tả sự vận động của dòng chảy và biến đổi mực nước trong vùng cửa sông và ven biển.
  • Phương trình vận chuyển bùn cát: Giải thích quá trình vận chuyển trầm tích do tác động của sóng, dòng chảy và thủy triều.
  • Mô hình số MIKE 21: Bộ phần mềm mô phỏng thủy động lực học 2D, bao gồm các module tính toán dòng chảy, sóng, vận chuyển bùn cát và biến đổi hình thái bờ biển. MIKE 21 sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn và kỹ thuật ADI để giải các phương trình bảo toàn.

Các khái niệm chính được sử dụng gồm: thủy động lực, vận chuyển bùn cát, xói lở bờ biển, bồi tụ, mô hình số, kịch bản mô phỏng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp, phân tích số liệu khí tượng, thủy hải văn, địa hình và hiện trạng xói lở thu thập từ các đợt khảo sát thực địa và số liệu quan trắc tại trạm Phú Quý, Bạch Hồ. Công nghệ viễn thám và GIS được áp dụng để đánh giá diễn biến bờ biển qua các giai đoạn lịch sử.

Mô hình toán MIKE 21 được thiết lập với lưới phi cấu trúc gồm 12.268 ô lưới, kích thước ô từ 40m đến 400m, bao phủ khu vực Phan Thiết. Dữ liệu đầu vào gồm mực nước triều, sóng, gió, lưu lượng sông và đặc tính vật liệu bùn cát (đường kính trung bình 0,25 mm). Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định bằng số liệu thực đo mực nước và sóng trong 13 ngày từ 22/8 đến 5/9/2010, đạt hệ số Nash 0,87, đảm bảo độ tin cậy.

Hai kịch bản mô phỏng được xây dựng: mùa Đông với gió mùa Đông Bắc và mùa Hè với gió mùa Tây Nam, mỗi kịch bản mô phỏng trong 7 ngày để đánh giá chế độ thủy động lực và diễn biến hình thái bờ biển.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng xói lở bờ biển Đồi Dương: Đoạn bờ từ cửa Phú Hải đến cảng Phan Thiết dài khoảng 3-4 km, chủ yếu cấu tạo bởi cát hạt mịn đến trung. Khu vực bắc cửa sông Cà Ty bị xói lở nghiêm trọng với tốc độ từ 7-10 m/năm, gây sạt lở nhà cửa và công trình ven biển. Các công trình kè bảo vệ hiện có chưa khắc phục triệt để tình trạng này.

  2. Chế độ thủy động lực mùa Đông (gió Đông Bắc): Sóng có chiều cao tối đa tại cửa Cà Ty đạt 0,32 m, dòng chảy ven bờ có vận tốc cực đại 0,65 m/s tại cửa Cà Ty và 0,18 m/s tại bãi biển Đồi Dương, hướng dòng chảy chủ yếu từ Bắc xuống Nam. Sự kết hợp này thúc đẩy quá trình xói lở mạnh mẽ vào mùa Đông.

  3. Chế độ thủy động lực mùa Hè (gió Tây Nam): Sóng có chiều cao lớn hơn, đạt 0,88 m tại cửa Phú Hải và 0,84 m tại bãi biển Đồi Dương. Dòng chảy ven bờ có vận tốc lớn nhất 0,45 m/s tại cửa Cà Ty, hướng dòng chảy ngược lại từ Nam lên Bắc, tạo điều kiện cho bồi tụ cát vào mùa Hè.

  4. Diễn biến hình thái bờ biển theo mùa: Mùa Đông xảy ra xói lở mạnh do sóng và dòng chảy hướng Bắc - Nam, trong khi mùa Hè có hiện tượng bồi tụ do dòng chảy ngược chiều. Sự thay đổi này làm biến động liên tục bãi cát và hình thái bờ biển Đồi Dương.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của xói lở là sự tác động phối hợp của sóng, dòng chảy và thủy triều, đặc biệt là ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc với sóng lớn và dòng chảy mạnh từ Bắc xuống Nam. Các công trình kè bảo vệ hiện tại đã làm thay đổi phân bố năng lượng sóng và dòng chảy, gây ra hiện tượng xói lở nghiêm trọng ở các khu vực lân cận.

So với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả mô phỏng thủy động lực và diễn biến hình thái bờ biển tại Đồi Dương phù hợp với các mô hình tương tự về tác động của gió mùa và sóng ven bờ. Việc sử dụng mô hình MIKE 21 cho phép mô phỏng chi tiết các quá trình thủy động lực và vận chuyển bùn cát, cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho việc đề xuất giải pháp bảo vệ bờ biển.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh chiều cao sóng thực đo và mô phỏng, bản đồ dòng chảy ven bờ theo mùa, và bảng thống kê tốc độ xói lở từng đoạn bờ, giúp minh họa rõ ràng các phát hiện.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng hệ thống kè mềm kết hợp nuôi bãi cát: Áp dụng công nghệ kè mềm kết hợp với nuôi bãi cát bằng phương pháp phun vòi rồng hoặc cơ giới nhằm giảm xói lở và tăng diện tích bãi tắm. Mục tiêu giảm tốc độ xói lở xuống dưới 2 m/năm trong vòng 3 năm, do Sở Xây dựng và Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Bình Thuận thực hiện.

  2. Quản lý tổng hợp vùng bờ biển: Thiết lập quy hoạch sử dụng đất ven biển hợp lý, hạn chế xây dựng công trình cứng không đồng bộ, bảo vệ các khu vực bãi triều tự nhiên. Thời gian thực hiện trong 5 năm, phối hợp giữa UBND tỉnh và các sở ngành liên quan.

  3. Nâng cao năng lực giám sát và cảnh báo sớm: Xây dựng hệ thống quan trắc thủy hải văn tự động, cập nhật dữ liệu liên tục để dự báo diễn biến xói lở và bồi tụ, phục vụ công tác quản lý và ứng phó kịp thời. Thực hiện trong 2 năm, do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam và Sở Tài nguyên Môi trường chủ trì.

  4. Tuyên truyền và nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình đào tạo, hội thảo về bảo vệ bờ biển, khuyến khích cộng đồng tham gia bảo vệ môi trường ven biển, giảm thiểu tác động tiêu cực từ hoạt động khai thác và xây dựng. Thời gian liên tục, do các tổ chức xã hội và chính quyền địa phương phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách ven biển: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các chính sách quản lý bền vững, quy hoạch phát triển vùng ven biển phù hợp với điều kiện thủy động lực và biến đổi môi trường.

  2. Các nhà khoa học và nghiên cứu thủy văn, địa chất biển: Tham khảo phương pháp mô hình hóa thủy động lực và vận chuyển bùn cát, áp dụng cho các nghiên cứu tương tự tại các vùng ven biển khác.

  3. Các nhà đầu tư và doanh nghiệp xây dựng công trình ven biển: Đánh giá hiệu quả và tác động của các công trình bảo vệ bờ biển, từ đó lựa chọn giải pháp kỹ thuật phù hợp, giảm thiểu rủi ro xói lở.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức bảo vệ môi trường: Nắm bắt thông tin về diễn biến xói lở và các giải pháp bảo vệ bờ biển, tham gia tích cực vào công tác bảo vệ môi trường và phát triển bền vững vùng ven biển.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao bờ biển Đồi Dương bị xói lở nghiêm trọng?
    Xói lở chủ yếu do tác động của sóng lớn và dòng chảy mạnh trong mùa gió Đông Bắc, kết hợp với sự thay đổi phân bố năng lượng sóng do các công trình kè bảo vệ hiện có, làm mất cân bằng thủy động lực tại khu vực.

  2. Mô hình MIKE 21 có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
    MIKE 21 cho phép mô phỏng đồng thời các quá trình thủy động lực, sóng và vận chuyển bùn cát trong không gian 2 chiều, giúp đánh giá chính xác diễn biến hình thái bờ biển theo thời gian và các kịch bản khác nhau.

  3. Giải pháp nuôi bãi cát là gì và hiệu quả ra sao?
    Nuôi bãi cát là phương pháp bổ sung vật liệu cát vào bãi biển bằng phun vòi rồng hoặc cơ giới, giúp tăng diện tích bãi tắm và giảm xói lở. Phương pháp này đã được áp dụng thành công tại một số địa phương, mang lại hiệu quả ổn định bờ biển lâu dài.

  4. Tác động của các công trình kè bảo vệ hiện tại như thế nào?
    Các công trình kè cứng đã chặn dòng bùn cát dọc bờ, làm thay đổi phân bố năng lượng sóng và dòng chảy, dẫn đến xói lở nghiêm trọng ở các khu vực lân cận chưa được bảo vệ, tạo ra sự mất cân bằng thủy động lực.

  5. Làm thế nào để cộng đồng tham gia bảo vệ bờ biển?
    Cộng đồng có thể tham gia qua các hoạt động tuyên truyền, giám sát môi trường, hạn chế khai thác tài nguyên ven biển quá mức và phối hợp với chính quyền trong việc thực hiện các giải pháp bảo vệ bờ biển bền vững.

Kết luận

  • Đường bờ biển Đồi Dương, tỉnh Bình Thuận bị xói lở nghiêm trọng với tốc độ lên đến 7-10 m/năm, đặc biệt trong mùa gió Đông Bắc.
  • Mô hình MIKE 21 được hiệu chỉnh và kiểm định thành công, mô phỏng chính xác chế độ thủy động lực và diễn biến hình thái bờ biển theo mùa.
  • Nguyên nhân xói lở chủ yếu do tác động phối hợp của sóng, dòng chảy và các công trình kè bảo vệ hiện có làm thay đổi cân bằng thủy động lực.
  • Đề xuất các giải pháp kết hợp kè mềm, nuôi bãi cát, quản lý tổng hợp và nâng cao nhận thức cộng đồng nhằm ổn định bờ biển và phát triển bền vững.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho quản lý, quy hoạch và đầu tư phát triển vùng ven biển Bình Thuận trong giai đoạn tiếp theo.

Hành động tiếp theo: Triển khai các giải pháp đề xuất, mở rộng nghiên cứu mô hình cho các khu vực ven biển khác và tăng cường giám sát diễn biến bờ biển. Các nhà quản lý và chuyên gia được khuyến khích áp dụng kết quả nghiên cứu để bảo vệ và phát triển bền vững vùng ven biển.