Tổng quan nghiên cứu

Hiện tượng sạt lở bờ sông tại khu vực Thị trấn Mỏ Cày, huyện Mỏ Cày Nam, tỉnh Bến Tre đã trở thành vấn đề cấp bách ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống người dân và phát triển kinh tế xã hội địa phương. Với chiều dài tuyến kè dự kiến khoảng 2.967 mét dọc hai bên bờ sông Mỏ Cày, khu vực này chịu tác động mạnh của dòng chảy, sóng gió và hoạt động giao thông thủy huyết mạch với hàng nghìn tàu thuyền, trong đó có nhiều sà lan trọng tải hàng trăm tấn qua lại mỗi ngày. Tình trạng sạt lở đã làm mất hàng chục hécta đất ven sông, đe dọa nhà cửa, cơ sở sản xuất và hạ tầng kỹ thuật, đồng thời gây ô nhiễm môi trường nước sông do các hoạt động dân sinh và kinh tế.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung phân tích nguyên nhân, cơ chế sạt lở bờ sông Mỏ Cày, đồng thời đề xuất các giải pháp công trình kè chống sạt lở nhằm ổn định tuyến bờ, bảo vệ khu dân cư và kết cấu hạ tầng, góp phần giảm thiểu thiệt hại do thiên tai và thúc đẩy phát triển bền vững. Phạm vi nghiên cứu bao gồm điều kiện tự nhiên, địa chất, thủy văn, khí tượng khu vực Thị trấn Mỏ Cày và các vùng lân cận trong tỉnh Bến Tre, với dữ liệu thu thập từ năm 2008 đến 2014.

Ý nghĩa nghiên cứu được thể hiện qua việc nâng cao hiệu quả bảo vệ bờ sông, tăng khả năng thoát lũ, truyền triều, đồng thời tạo cảnh quan đô thị phù hợp với định hướng phát triển Thị trấn Mỏ Cày trở thành đô thị loại IV và tiến tới thành Thị xã sau năm 2015. Nghiên cứu cũng góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học cho các công trình chỉnh trị sông tại Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), nơi có tốc độ sạt lở bờ sông gia tăng do biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội.

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 cơ chế sạt lở bờ sông, thủy động lực học và kỹ thuật công trình thủy. Hai khung lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  1. Cơ chế sạt lở bờ sông: Phân tích tương tác giữa dòng chảy và lòng dẫn sông, tác động của sóng gió, sóng tàu, cùng ảnh hưởng của hoạt động con người như xây dựng nhà cửa, lấn chiếm bờ sông. Khái niệm hàm ếch, hố xói và quá trình phá vỡ kết cấu mái bờ được sử dụng để giải thích hiện tượng sạt lở.

  2. Lý thuyết tính toán ổn định và kết cấu công trình chống sạt lở: Áp dụng các phương pháp tính toán thủy lực, thủy động lực, phân tích ổn định tổng thể, tính toán lún nền, ổn định tường chắn, và lựa chọn vật liệu xây dựng phù hợp. Mô hình toán học Mike 11 được sử dụng để mô phỏng quá trình thủy động lực và tính toán kết cấu công trình.

Các khái niệm chuyên ngành như góc ma sát trong tự nhiên, lực dính tự nhiên, hệ số thấm, và các chỉ tiêu cơ lý đất nền được sử dụng để đánh giá điều kiện địa chất và thiết kế công trình kè.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp điều tra thực địa, khảo sát, thu thập số liệu khí tượng thủy văn, địa chất và hiện trạng sạt lở tại khu vực Thị trấn Mỏ Cày. Cỡ mẫu khảo sát bao gồm các điểm đo dọc tuyến sông với chiều dài gần 3 km, tập trung vào các vị trí có hiện tượng sạt lở nghiêm trọng.

Phương pháp phân tích số liệu bao gồm thống kê, xử lý dữ liệu thực đo, chọn lọc bộ số liệu đáng tin cậy để phục vụ mô hình hóa. Mô hình toán Mike 11 được áp dụng để mô phỏng thủy động lực, tính toán áp lực dòng chảy, sóng và ảnh hưởng đến kết cấu kè.

Timeline nghiên cứu kéo dài 6 tháng, từ tháng 4 đến tháng 10 năm 2014, gồm các giai đoạn: thu thập tài liệu và dữ liệu (tháng 4-5), khảo sát thực địa và cập nhật số liệu (tháng 5-6), phân tích nguyên nhân và đề xuất giải pháp (tháng 6-9), tổng hợp và hoàn thiện luận văn (tháng 9-10).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Nguyên nhân sạt lở chủ yếu do dòng chảy và sóng tàu: Dòng chảy xoáy mạnh tại ngã tư sông Mỏ Cày tạo ra các hố xói sâu đến -16,0 m, làm thay đổi thế sông và gây sạt lở nghiêm trọng. Sóng do tàu thuyền trọng tải lớn qua lại hàng nghìn lượt mỗi ngày tác động liên tục vào mái bờ, phá vỡ kết cấu đất nền. Tỷ lệ sạt lở bờ sông tăng khoảng 15-20% trong thập kỷ qua.

  2. Ảnh hưởng của hoạt động xây dựng và lấn chiếm bờ sông: Nhà cửa, cơ sở sản xuất xây dựng sát mép sông làm giảm khả năng thoát lũ và truyền triều, đồng thời làm suy yếu nền đất bờ sông. Khoảng 70% các đoạn bờ sông có kè tạm bằng cừ dừa, bê tông thấp không đảm bảo ổn định, dẫn đến nguy cơ sạt lở cao.

  3. Điều kiện địa chất và thủy văn phức tạp: Đất nền chủ yếu là lớp bùn sét chảy và sét pha bụi có lực dính thấp, góc ma sát trong tự nhiên từ 15° đến 30°, hệ số thấm thấp, làm giảm khả năng chịu lực của nền kè. Lượng mưa trung bình năm khoảng 1.400-1.600 mm, biên độ thủy triều lớn (3,5-4,0 m) với hai đỉnh triều mỗi ngày, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xói lở.

  4. Hiệu quả các giải pháp công trình hiện tại còn hạn chế: Các công trình kè bảo vệ bờ sông đã được đầu tư nhưng chưa đồng bộ, vật liệu và công nghệ chưa tối ưu, tuổi thọ công trình thấp, chưa đáp ứng được yêu cầu bảo vệ lâu dài. So sánh các phương án cho thấy kè tường đứng kết hợp mái nghiêng bằng bê tông cốt thép có hiệu quả kỹ thuật và kinh tế cao hơn các loại kè tạm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân sạt lở bờ sông Mỏ Cày là sự kết hợp phức tạp giữa tác động thủy lực của dòng chảy và sóng tàu, cùng với ảnh hưởng tiêu cực từ hoạt động xây dựng lấn chiếm bờ sông. Dữ liệu mô hình thủy lực cho thấy áp lực dòng chảy tại các vị trí ngã tư sông là nguyên nhân chính tạo ra các hố xói sâu, làm mất ổn định mái bờ. So với các nghiên cứu tại các tỉnh ĐBSCL khác, hiện tượng sạt lở tại Mỏ Cày có mức độ nghiêm trọng tương đương, nhưng đặc thù lưu lượng tàu thuyền lớn hơn làm tăng áp lực sóng.

Điều kiện địa chất yếu kém với lớp bùn sét chảy và sét pha bụi làm giảm khả năng chịu lực của nền kè, đòi hỏi thiết kế công trình phải tính toán kỹ lưỡng về ổn định và lún nền. Các kết quả tính toán thủy động lực và kết cấu công trình cho thấy giải pháp kè tường đứng kết hợp mái nghiêng bằng bê tông cốt thép, sử dụng vật liệu mới và công nghệ thi công hiện đại sẽ nâng cao tuổi thọ công trình, đồng thời tạo cảnh quan đô thị đẹp.

Việc áp dụng mô hình toán Mike 11 giúp mô phỏng chính xác quá trình thủy động lực, từ đó lựa chọn được các thông số thiết kế phù hợp, giảm thiểu rủi ro sạt lở. Kết quả nghiên cứu cũng phù hợp với xu hướng chỉnh trị sông tổng hợp đa mục tiêu, kết hợp bảo vệ môi trường, cảnh quan và phát triển kinh tế xã hội bền vững.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng tuyến kè tường đứng kết hợp mái nghiêng bằng bê tông cốt thép dự ứng lực: Áp dụng công nghệ thi công hiện đại, sử dụng vật liệu mới có độ bền cao để tăng tuổi thọ công trình lên trên 30 năm. Thời gian thực hiện dự kiến 2 năm, do Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng tỉnh Bến Tre chủ trì.

  2. Tăng cường khảo sát địa chất và thủy văn định kỳ: Thiết lập hệ thống quan trắc tự động để theo dõi biến động dòng chảy, mực nước và hiện tượng sạt lở nhằm kịp thời điều chỉnh biện pháp bảo vệ. Thực hiện hàng năm, do Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam.

  3. Kiểm soát và quản lý xây dựng ven bờ sông: Ban hành quy định nghiêm ngặt về khoảng cách xây dựng, hạn chế lấn chiếm bờ sông, đồng thời tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ bờ sông. Thực hiện liên tục, do UBND huyện Mỏ Cày Nam phối hợp với các cơ quan chức năng.

  4. Phát triển hệ sinh thái ven bờ kết hợp trồng cây bảo vệ bờ: Áp dụng các biện pháp sinh thái như trồng cây chắn sóng, thảm đá tự nhiên để giảm áp lực sóng và tăng cường ổn định đất nền. Thời gian triển khai 1-3 năm, do Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn chủ trì.

  5. Đầu tư nâng cấp hệ thống thoát nước và xử lý nước thải: Giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước sông, góp phần cải thiện điều kiện thủy văn và giảm nguy cơ sạt lở. Thực hiện trong 3 năm, do Sở Xây dựng và các đơn vị liên quan phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về thủy lợi và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch và giám sát các công trình bảo vệ bờ sông, nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên nước và phòng chống thiên tai.

  2. Các nhà thiết kế và thi công công trình thủy lợi: Áp dụng các phương pháp tính toán, mô hình thủy lực và giải pháp kết cấu công trình được đề xuất để thiết kế các công trình kè chống sạt lở phù hợp với điều kiện địa phương.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành xây dựng công trình thủy: Tham khảo cơ sở lý thuyết, phương pháp nghiên cứu và kết quả mô hình hóa thủy động lực, phục vụ cho các đề tài nghiên cứu tiếp theo và học tập chuyên sâu.

  4. Cộng đồng dân cư và các tổ chức xã hội tại khu vực Mỏ Cày: Nâng cao nhận thức về nguyên nhân và tác động của sạt lở bờ sông, từ đó phối hợp với chính quyền trong việc bảo vệ môi trường và tham gia các hoạt động bảo vệ bờ sông.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nguyên nhân chính gây sạt lở bờ sông Mỏ Cày là gì?
    Nguyên nhân chủ yếu là tác động của dòng chảy xoáy mạnh tại ngã tư sông, kết hợp với sóng do tàu thuyền trọng tải lớn gây áp lực phá vỡ kết cấu mái bờ. Hoạt động xây dựng lấn chiếm bờ sông cũng làm giảm khả năng ổn định bờ.

  2. Giải pháp công trình nào được đề xuất để chống sạt lở hiệu quả?
    Giải pháp kè tường đứng kết hợp mái nghiêng bằng bê tông cốt thép dự ứng lực được đánh giá cao về độ bền, khả năng chịu lực và tính thẩm mỹ, phù hợp với điều kiện địa chất và thủy văn khu vực.

  3. Phương pháp nghiên cứu nào được sử dụng để mô phỏng thủy động lực?
    Mô hình toán Mike 11 được áp dụng để mô phỏng quá trình thủy động lực, tính toán áp lực dòng chảy và sóng, từ đó hỗ trợ thiết kế công trình kè chống sạt lở.

  4. Tác động của biến đổi khí hậu đến sạt lở bờ sông như thế nào?
    Biến đổi khí hậu làm tăng tần suất và cường độ các hiện tượng thời tiết cực đoan, ảnh hưởng đến chế độ thủy triều và dòng chảy, làm gia tăng nguy cơ sạt lở bờ sông và đòi hỏi các giải pháp bảo vệ phải linh hoạt, bền vững.

  5. Làm thế nào để cộng đồng dân cư tham gia bảo vệ bờ sông?
    Cộng đồng cần được tuyên truyền nâng cao nhận thức về tác hại của sạt lở, hạn chế xây dựng lấn chiếm bờ sông, tham gia các chương trình trồng cây bảo vệ bờ và phối hợp với chính quyền trong giám sát, bảo vệ công trình kè.

Kết luận

  • Hiện tượng sạt lở bờ sông Mỏ Cày tại Thị trấn Mỏ Cày diễn ra nghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến đời sống và phát triển kinh tế xã hội địa phương.
  • Nguyên nhân chính là tác động của dòng chảy xoáy, sóng tàu trọng tải lớn và hoạt động xây dựng lấn chiếm bờ sông.
  • Giải pháp công trình kè tường đứng kết hợp mái nghiêng bằng bê tông cốt thép dự ứng lực được đề xuất nhằm tăng tuổi thọ và hiệu quả bảo vệ bờ sông.
  • Phương pháp mô hình toán Mike 11 giúp mô phỏng thủy động lực chính xác, hỗ trợ thiết kế công trình phù hợp với điều kiện địa phương.
  • Khuyến nghị triển khai đồng bộ các giải pháp kỹ thuật, quản lý và sinh thái để bảo vệ bờ sông bền vững, góp phần phát triển Thị trấn Mỏ Cày trở thành đô thị loại IV theo định hướng tỉnh Bến Tre.

Tiếp theo, cần tiến hành khảo sát bổ sung, triển khai thi công các công trình kè theo đề xuất và thiết lập hệ thống quan trắc để giám sát hiệu quả công trình. Các cơ quan quản lý và cộng đồng dân cư được khuyến khích phối hợp chặt chẽ nhằm bảo vệ bờ sông và phát triển kinh tế xã hội bền vững.