Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Nam Định, với chiều dài bờ biển khoảng 72 km, trong đó huyện Hải Hậu chiếm 33,3 km, là vùng ven biển có vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ an ninh quốc phòng. Tuy nhiên, khu vực này đang đối mặt với hiện tượng biển lấn, bãi thoái nghiêm trọng, gây ra nhiều thiệt hại về đất đai, sản xuất nông nghiệp và hạ tầng đê biển. Theo số liệu thống kê, trong vòng 100 năm qua, vùng bờ biển Hải Hậu đã bị xói lở với tốc độ từ 5 đến 21 m/năm tùy khu vực, đồng thời mặt bãi biển bị hạ thấp từ 1 đến 2 m sau các đợt nước rươi và bão. Cơn bão số 7 năm 2005 với sức gió cấp 11-12 đã gây thiệt hại nghiêm trọng cho hệ thống đê biển, làm vỡ nhiều đoạn đê và phá hủy kè lát mái, ảnh hưởng đến hơn 27.000 ha diện tích trồng lúa và 1.300 ha nuôi trồng thủy sản.

Mục tiêu nghiên cứu là phân tích nguyên nhân gây biển lấn, bãi thoái tại vùng bờ biển Hải Hậu, từ đó đề xuất các giải pháp công trình bảo vệ bãi bờ biển phù hợp nhằm giảm thiểu xói lở, bảo vệ an toàn đê biển, tài sản và tính mạng người dân, đồng thời tạo điều kiện phát triển kinh tế - xã hội bền vững. Nghiên cứu tập trung vào phân tích đặc điểm địa lý, thủy hải văn, địa chất công trình, diễn biến bãi biển và đánh giá hiệu quả của hệ thống kè mỏ hàn chữ T sử dụng khối Tetrapod phá sóng. Phạm vi nghiên cứu bao gồm khu vực bờ biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định, với dữ liệu thu thập từ các trạm thủy văn, khảo sát địa chất, số liệu thiệt hại do thiên tai và các tài liệu thiết kế công trình bảo vệ bờ biển trong giai đoạn từ năm 1960 đến 2014.

Việc nghiên cứu và áp dụng các giải pháp công trình bảo vệ bãi bờ biển không chỉ góp phần giảm thiểu thiệt hại do thiên tai mà còn nâng cao hiệu quả sử dụng đất, bảo vệ môi trường sinh thái ven biển, đảm bảo an ninh quốc phòng và phát triển kinh tế biển bền vững cho khu vực Hải Hậu nói riêng và tỉnh Nam Định nói chung.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về kỹ thuật bờ biển, bao gồm:

  • Lý thuyết sóng và dòng chảy ven bờ: Phân tích sự hình thành sóng gió, sóng bão, dòng chảy tuần hoàn và dòng chảy dọc bờ, ảnh hưởng của sóng đến vận chuyển bùn cát và diễn biến bờ biển. Khái niệm dòng tiêu (dòng tách bờ) và dòng chảy dọc bờ được sử dụng để giải thích cơ chế vận chuyển bùn cát và xói lở bờ biển.

  • Mô hình vận chuyển bùn cát ven bờ: Phân biệt vận chuyển bùn cát theo phương ngang (vuông góc với bờ) và phương dọc bờ, làm cơ sở đánh giá sự biến đổi địa hình bãi biển và tác động của các công trình bảo vệ bờ.

  • Khái niệm công trình bảo vệ bờ biển: Bao gồm các loại công trình như kè lát mái, kè mỏ hàn chữ T, đập hướng dòng, công trình tạo bãi nhân tạo, sử dụng cấu kiện dị hình (Tetrapod, Dolos) để giảm năng lượng sóng và hạn chế xói lở chân đê.

  • Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đê biển: Áp dụng các quy phạm, tiêu chuẩn thiết kế đê biển theo Quyết định số 1613/QĐ-BNN-KHCN ngày 09/7/2012 của Bộ Nông nghiệp và PTNT, đảm bảo khả năng chống chịu với gió bão cấp 10 và mức triều ứng với tần suất 5%.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp, phân tích số liệu thực tế và mô hình tính toán kỹ thuật:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu từ các trạm thủy văn Văn Lý, khảo sát địa chất công trình tại khu vực bờ biển Hải Hậu, số liệu thiệt hại do bão số 7 năm 2005, tài liệu thiết kế công trình bảo vệ bờ biển của Viện Khoa học Thủy lợi và Chi cục Đê điều và PCLB Nam Định.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phân tích định lượng về đặc điểm thủy hải văn, địa chất, vận chuyển bùn cát ven bờ; mô phỏng tác động sóng và dòng chảy lên công trình bảo vệ bờ; đánh giá hiệu quả các giải pháp công trình dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật và thực tế thi công.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu khảo sát địa chất gồm 3 hố khoan lấy mẫu đất nền, số liệu thủy văn và sóng được thu thập liên tục trong nhiều năm; các đoạn đê biển bị khảo sát và đánh giá thiệt hại tập trung tại các vị trí xung yếu như Hải Thịnh, Kiên Chính, Xuân Hà.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn từ năm 2012 đến 2014, bao gồm thu thập số liệu, phân tích hiện trạng, mô phỏng kỹ thuật và đề xuất giải pháp.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết kỹ thuật bờ biển và thực tiễn địa phương nhằm đưa ra các giải pháp công trình bảo vệ bãi bờ biển hiệu quả, phù hợp với điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội của vùng Hải Hậu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng xói lở và hạ thấp mặt bãi biển: Tốc độ xói lở bờ biển tại các đoạn thuộc Hải Hậu dao động từ 5 đến 21 m/năm, trong đó khu vực Hải Triều và Hải Hòa có tốc độ xói lở cao nhất. Mặt bãi biển bị hạ thấp từ 1 đến 2 m sau các đợt nước rươi và bão, làm tăng chiều cao sóng và áp lực sóng lên mái kè, đe dọa an toàn đê biển.

  2. Thiệt hại do bão số 7 năm 2005: Cơn bão gây vỡ đê dài 969 m, phá hủy kè lát mái và làm hư hỏng nghiêm trọng các đoạn đê kè như Phúc Hải, Xuân Hà, Kiên Chính với tổng chiều dài đê kè bị phá hoại lên tới 8,122 km. Diện tích sản xuất nông nghiệp bị ảnh hưởng khoảng 33.000 ha, trong đó có 27.366 ha trồng lúa và 1.329 ha nuôi trồng thủy sản.

  3. Ảnh hưởng của dòng chảy ven bờ và sóng: Dòng chảy ven bờ với vận tốc từ 0,6 đến 1,2 m/s kết hợp với sóng bão và triều cường là nguyên nhân chính gây xói lở chân đê và hạ thấp địa hình bãi biển. Sóng mùa đông có chiều cao từ 0,8 đến 1 m với chu kỳ 7-10 giây, hướng chủ đạo Đông Bắc, tạo ra dòng chảy tuần hoàn và dòng chảy dọc bờ vận chuyển bùn cát mạnh.

  4. Hiệu quả của hệ thống kè mỏ hàn chữ T: Hệ thống kè mỏ hàn sử dụng cấu kiện Tetrapod phá sóng đã giảm đáng kể chiều cao sóng và năng lượng sóng tác động lên mái đê, góp phần tạo bãi và ổn định chân đê. Các tính toán kỹ thuật cho thấy chiều cao sóng sau hàng Tetrapod giảm từ 1,5-1,8 m xuống mức an toàn, đồng thời giảm áp lực sóng lên công trình.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân sâu xa của hiện tượng biển lấn và bãi thoái tại Hải Hậu là do sự chuyển pha từ bồi tụ sang xói lở, liên quan đến thay đổi dòng chảy và nguồn bồi tích từ sông Hồng bị giảm do hệ thống đê đập. Sự thiếu hụt bùn cát kết hợp với tác động mạnh của sóng bão và dòng chảy ven bờ đã làm hạ thấp mặt bãi, tăng áp lực sóng lên đê kè, gây phá hoại nghiêm trọng.

So với các nghiên cứu trong khu vực đồng bằng sông Hồng, kết quả này phù hợp với nhận định về vai trò của dòng chảy ven bờ và sóng trong vận chuyển bùn cát và xói lở bờ biển. Việc áp dụng công trình kè mỏ hàn chữ T với cấu kiện Tetrapod đã chứng minh hiệu quả trong việc giảm năng lượng sóng và tạo bãi, phù hợp với điều kiện địa hình và thủy hải văn của vùng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tốc độ xói lở theo thời gian, bảng thống kê thiệt hại do bão, biểu đồ chiều cao sóng trước và sau khi xây dựng kè mỏ hàn, giúp minh họa rõ ràng tác động của các yếu tố tự nhiên và hiệu quả giải pháp công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và mở rộng hệ thống kè mỏ hàn chữ T: Triển khai xây dựng các mỏ kè chữ T sử dụng cấu kiện Tetrapod tại các đoạn đê biển xung yếu để giảm năng lượng sóng, tạo bãi và bảo vệ chân đê. Thời gian thực hiện trong 3-5 năm, chủ thể là Sở Nông nghiệp & PTNT phối hợp với các đơn vị tư vấn xây dựng.

  2. Gia cố và nâng cấp kè lát mái đê biển: Sử dụng đá lát khan có trọng lượng lớn hơn 10 kg/viên hoặc cấu kiện bê tông đúc sẵn để gia cố mái đê, hạn chế sạt lở do sóng và dòng chảy. Thực hiện song song với xây dựng kè mỏ hàn, ưu tiên các đoạn đê bị hư hỏng nặng.

  3. Phát triển hệ thống cây chắn sóng ngoài bãi: Trồng các loại cây chắn sóng như sú, vẹt, phi lao với mật độ cao và kỹ thuật chăm sóc phù hợp để tăng khả năng chắn gió, giảm sóng và giữ cát. Cần nghiên cứu chọn giống và kỹ thuật trồng phù hợp với điều kiện ven biển Hải Hậu.

  4. Tăng cường quản lý và giám sát biến đổi bờ biển: Thiết lập hệ thống quan trắc thủy hải văn, xói lở và bồi tụ bờ biển định kỳ để kịp thời phát hiện và xử lý các hiện tượng bất thường. Chủ thể là Chi cục Đê điều và PCLB Nam Định phối hợp với các viện nghiên cứu.

  5. Nâng cao nhận thức và đào tạo nguồn nhân lực: Tổ chức các khóa đào tạo, tập huấn về kỹ thuật bảo vệ bờ biển, quản lý rủi ro thiên tai cho cán bộ địa phương và cộng đồng dân cư ven biển nhằm nâng cao hiệu quả thực hiện các giải pháp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý đê điều và phòng chống thiên tai: Sử dụng kết quả nghiên cứu để lập kế hoạch bảo vệ và nâng cấp hệ thống đê biển, giảm thiểu thiệt hại do thiên tai.

  2. Các nhà thiết kế và tư vấn xây dựng công trình ven biển: Áp dụng các phương pháp tính toán, mô hình công trình kè mỏ hàn chữ T và cấu kiện Tetrapod trong thiết kế công trình bảo vệ bờ biển.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật thủy lợi, xây dựng công trình thủy: Tham khảo cơ sở lý thuyết, phương pháp nghiên cứu và kết quả thực nghiệm về vận chuyển bùn cát, dòng chảy ven bờ và công trình bảo vệ bờ biển.

  4. Chính quyền địa phương và cộng đồng dân cư ven biển: Hiểu rõ nguyên nhân và tác động của biển lấn, xói lở bờ biển để phối hợp thực hiện các biện pháp bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế bền vững.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao hiện tượng biển lấn và bãi thoái lại nghiêm trọng tại Hải Hậu?
    Hiện tượng này do sự thiếu hụt bùn cát từ sông Hồng, kết hợp với tác động mạnh của sóng bão, dòng chảy ven bờ và biến đổi khí hậu, làm hạ thấp mặt bãi và xói lở chân đê.

  2. Giải pháp công trình nào hiệu quả nhất để bảo vệ bãi bờ biển Hải Hậu?
    Hệ thống kè mỏ hàn chữ T sử dụng cấu kiện Tetrapod đã chứng minh hiệu quả trong giảm năng lượng sóng, tạo bãi và bảo vệ chân đê, phù hợp với điều kiện địa phương.

  3. Tác động của bão số 7 năm 2005 đến hệ thống đê biển như thế nào?
    Bão gây vỡ đê dài gần 1 km, phá hủy kè lát mái và làm hư hỏng nghiêm trọng nhiều đoạn đê kè, ảnh hưởng đến hàng chục nghìn ha diện tích sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản.

  4. Làm thế nào để giảm thiểu xói lở bờ biển trong điều kiện biến đổi khí hậu?
    Kết hợp xây dựng công trình bảo vệ bờ như kè mỏ hàn, gia cố kè lát mái, phát triển cây chắn sóng ngoài bãi và tăng cường quản lý, giám sát biến đổi bờ biển.

  5. Phương pháp nghiên cứu nào được sử dụng để đánh giá hiệu quả công trình bảo vệ bờ?
    Sử dụng phân tích số liệu thủy hải văn, khảo sát địa chất, mô phỏng kỹ thuật sóng và dòng chảy, kết hợp đánh giá thực tế thi công và hiệu quả sử dụng công trình.

Kết luận

  • Hiện tượng biển lấn và bãi thoái tại Hải Hậu diễn ra nghiêm trọng với tốc độ xói lở bờ biển lên đến 21 m/năm và mặt bãi bị hạ thấp 1-2 m, đe dọa an toàn đê biển và sản xuất nông nghiệp.
  • Cơn bão số 7 năm 2005 gây thiệt hại nặng nề cho hệ thống đê biển, làm vỡ nhiều đoạn đê và phá hủy kè lát mái, ảnh hưởng đến hơn 33.000 ha diện tích sản xuất.
  • Dòng chảy ven bờ và sóng bão là nguyên nhân chính gây xói lở, hạ thấp mặt bãi và phá hoại công trình bảo vệ bờ biển.
  • Hệ thống kè mỏ hàn chữ T sử dụng cấu kiện Tetrapod đã chứng minh hiệu quả trong giảm năng lượng sóng, tạo bãi và bảo vệ chân đê.
  • Cần triển khai đồng bộ các giải pháp công trình và phi công trình, tăng cường quản lý và đào tạo nguồn nhân lực để bảo vệ bãi bờ biển Hải Hậu bền vững.

Next steps: Triển khai xây dựng hệ thống kè mỏ hàn mở rộng, gia cố kè lát mái, phát triển cây chắn sóng và thiết lập hệ thống quan trắc biến đổi bờ biển.

Call to action: Các cơ quan quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng ven biển cần phối hợp thực hiện các giải pháp bảo vệ bờ biển nhằm đảm bảo an toàn và phát triển bền vững cho vùng Hải Hậu – Nam Định.