Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu đường bờ biển dài với nhiều sông rạch lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển kinh tế biển nhưng cũng đồng thời chịu ảnh hưởng nghiêm trọng từ biến đổi khí hậu và thiên tai. Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, với hơn 50 km bờ biển, là khu vực trọng điểm kinh tế biển, có nhiều cảng nước sâu và tiềm năng phát triển du lịch, khai thác dầu khí. Tuy nhiên, hiện tượng xói lở bờ biển tại huyện Long Điền, đặc biệt ở xã Phước Tỉnh, diễn ra với tốc độ tăng nhanh từ khoảng 2 mét/năm lên đến 30 mét/năm, gây thiệt hại lớn về kinh tế và đe dọa an toàn người dân. Theo báo cáo của Viện Kỹ thuật Biển, các đoạn bờ biển tại đây thường xuyên bị xói lở do tác động của triều cường, sóng lớn và dòng chảy rút mạnh từ bờ ra biển, ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động du lịch và sinh kế địa phương.

Mục tiêu nghiên cứu là đề xuất giải pháp công trình kè bảo vệ bờ biển Phước Tỉnh nhằm chống xói lở hiệu quả, đảm bảo an toàn cho khu vực dân cư và phát triển kinh tế bền vững. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào khu vực bờ biển Phước Tỉnh, huyện Long Điền, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, với dữ liệu thu thập từ năm 2004 đến nay. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ tài sản, môi trường và phát triển kinh tế biển, đồng thời góp phần nâng cao năng lực phòng chống thiên tai cho vùng ven biển.

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 xói lở bờ biển và công trình bảo vệ bờ biển, bao gồm:

  • Lý thuyết ổn định mái đê và tính toán trượt: Phân tích các dạng mất ổn định như lún trồi, trượt sâu, trượt ngang, và tràn đỉnh đê, giúp đánh giá khả năng chịu lực và ổn định của công trình trên nền đất yếu.
  • Lý thuyết tính toán thấm: Xác định ảnh hưởng của dòng thấm nước qua thân đê, tác động đến sự mất ổn định và phá hoại công trình.
  • Mô hình kết cấu công trình kè: Nghiên cứu các dạng kết cấu kè như kè dạng tường đứng, kè dạng hỗn hợp, kè lát mái bằng đá hoặc bê tông đúc sẵn, cấu kiện Tetrapod, Accropode nhằm giảm năng lượng sóng và bảo vệ bờ biển.
  • Lý thuyết về tác động sóng và triều cường: Đánh giá ảnh hưởng của sóng lớn, sóng leo, nước dâng do bão và triều cường đến công trình bảo vệ bờ biển.

Các khái niệm chính bao gồm: xói lở bờ biển, đê biển, kè biển, ổn định mái đê, dòng thấm, sóng leo, cấu kiện bê tông đúc sẵn.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thực địa tại khu vực Phước Tỉnh, dữ liệu thủy hải văn, ảnh vệ tinh Landsat từ năm 1973 đến nay, báo cáo kỹ thuật của Viện Kỹ thuật Biển và các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm mô phỏng địa kỹ thuật Geostudio và Plaxis để phân tích ổn định mái đê, tính toán lún và ứng suất trong cừ bê tông dự ứng lực. Mô hình thủy lực MIKE21 được áp dụng để mô phỏng dòng chảy ven bờ và sóng.
  • Phương pháp chọn mẫu: Lấy mẫu đất đắp đê và nền đất yếu tại các vị trí xói lở để xác định các chỉ tiêu cơ lý phục vụ tính toán thiết kế.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn từ năm 2018 đến 2019, bao gồm khảo sát thực địa, thu thập số liệu, mô phỏng và đề xuất giải pháp kỹ thuật.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp điều tra thực tế, phân tích lý thuyết, mô phỏng kỹ thuật và tham khảo ý kiến chuyên gia nhằm đảm bảo tính toàn diện và thực tiễn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tốc độ xói lở bờ biển tăng nhanh: Tại khu vực Phước Tỉnh, tốc độ xói lở đã tăng từ khoảng 2 mét/năm lên đến 30 mét/năm, với một số điểm sạt lở lên đến hàng trăm mét, gây nguy hiểm cho khu dân cư ven biển.
  2. Nguyên nhân xói lở chủ yếu do triều cường và sóng lớn: Mực nước biển dâng cao kết hợp với sóng lớn và dòng chảy ven bờ mạnh đã làm mất ổn định mái đê và chân kè, dẫn đến sạt lở nghiêm trọng.
  3. Hiện trạng công trình kè xuống cấp: Một số hạng mục kè Phước Tỉnh bị hư hỏng như tường đỉnh kè đá xây bị nứt, bong tróc, đường hành lang kè bị ngập úng, lầy lội, gây khó khăn cho quản lý và duy tu bảo dưỡng.
  4. Phân tích kỹ thuật cho thấy: Các dạng phá hoại phổ biến gồm lún trồi nền đất yếu, trượt sâu, tràn đỉnh đê và mất ổn định mái dốc. Kết quả mô phỏng bằng phần mềm Plaxis cho thấy chuyển vị ngang lớn nhất của tường cừ bê tông dự ứng lực đạt giá trị từ 3 đến 6 cm tùy phương án thiết kế, trong giới hạn cho phép.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiện tượng xói lở là do sự kết hợp của yếu tố tự nhiên như biến đổi khí hậu, nước biển dâng, sóng bão và yếu tố kỹ thuật như thiết kế chưa phù hợp, vật liệu đắp đê không đạt yêu cầu, công trình bảo vệ mái đê chưa đủ kiên cố. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, các công trình bảo vệ bờ biển tại Hà Lan, Nhật Bản và Mỹ đều chú trọng đến việc gia cố nền đất yếu, sử dụng cấu kiện bê tông đúc sẵn có trọng lượng lớn để triệt tiêu năng lượng sóng, đồng thời kết hợp các giải pháp sinh thái như trồng rừng ngập mặn để giảm sóng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tốc độ xói lở theo năm, bảng tổng hợp kết quả tính toán ổn định mái đê và hình ảnh mô phỏng chuyển vị tường cừ. Kết quả nghiên cứu khẳng định tính cấp thiết của việc nâng cấp, sửa chữa và thiết kế lại công trình kè bảo vệ bờ biển Phước Tỉnh nhằm đảm bảo an toàn lâu dài cho khu vực.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cao cao trình đỉnh kè và đê: Đề xuất tăng cao trình đỉnh kè lên mức tối thiểu +5,0 m để chống tràn đỉnh trong điều kiện triều cường kết hợp bão, giảm thiểu nguy cơ sạt lở mái đê. Thời gian thực hiện trong vòng 2 năm, do UBND huyện Long Điền phối hợp với Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.
  2. Gia cố mái kè bằng cấu kiện bê tông đúc sẵn: Sử dụng các cấu kiện Tetrapod hoặc Accropode có trọng lượng từ 5 đến 15 tấn để bảo vệ mái ngoài kè, giảm năng lượng sóng tác động trực tiếp. Thời gian thi công dự kiến 1,5 năm, do nhà thầu chuyên ngành thi công.
  3. Cải tạo đường hành lang kè: Xây dựng mặt đường bê tông nhựa rộng 5 m, hệ thống thoát nước mưa hiệu quả để đảm bảo giao thông và công tác duy tu bảo dưỡng thuận lợi. Thời gian thực hiện 1 năm, do UBND huyện Long Điền chủ trì.
  4. Xử lý nền đất yếu: Áp dụng công nghệ gia cố nền bằng cừ bê tông dự ứng lực kết hợp neo đỉnh để tăng độ ổn định công trình, giảm hiện tượng lún trồi và trượt mái. Thời gian thực hiện 2 năm, phối hợp với các viện nghiên cứu và đơn vị thi công.
  5. Tăng cường quản lý và bảo dưỡng: Thiết lập hệ thống giám sát thường xuyên, nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ đê kè, xử lý kịp thời các hư hỏng nhỏ để tránh phát sinh sự cố lớn. Thực hiện liên tục, do chính quyền địa phương và các cơ quan chuyên môn phối hợp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch phát triển bền vững vùng ven biển, nâng cao hiệu quả phòng chống thiên tai.
  2. Các đơn vị thi công và thiết kế công trình thủy lợi, đê biển: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật, mô hình tính toán và kinh nghiệm thực tiễn trong thiết kế, thi công và bảo trì công trình kè biển.
  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật xây dựng, thủy lợi: Tham khảo các lý thuyết, phương pháp phân tích và mô phỏng kỹ thuật, cũng như các kết quả thực nghiệm để phát triển nghiên cứu sâu hơn.
  4. Cộng đồng dân cư ven biển và các tổ chức phi chính phủ: Nâng cao nhận thức về tác động của biến đổi khí hậu và vai trò của công trình bảo vệ bờ biển, từ đó tham gia tích cực vào công tác bảo vệ môi trường và phòng chống thiên tai.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao xói lở bờ biển Phước Tỉnh lại diễn ra nhanh như vậy?
    Xói lở tăng nhanh do tác động kết hợp của triều cường dâng cao, sóng lớn và dòng chảy ven bờ mạnh, cùng với hiện trạng công trình kè xuống cấp và nền đất yếu không được xử lý triệt để.

  2. Giải pháp kè bê tông đúc sẵn có ưu điểm gì?
    Cấu kiện bê tông đúc sẵn như Tetrapod có trọng lượng lớn, hình dạng đặc biệt giúp triệt tiêu năng lượng sóng, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa, tăng độ bền vững cho công trình bảo vệ bờ biển.

  3. Phần mềm Plaxis được sử dụng để làm gì trong nghiên cứu?
    Plaxis giúp mô phỏng ứng xử cơ học của đất và công trình, phân tích ổn định mái đê, tính toán chuyển vị, ứng suất trong cừ bê tông dự ứng lực, từ đó đánh giá hiệu quả và an toàn của giải pháp thiết kế.

  4. Tại sao cần nâng cao cao trình đỉnh kè?
    Nâng cao đỉnh kè giúp ngăn chặn nước tràn qua đỉnh trong điều kiện triều cường kết hợp bão, giảm nguy cơ sạt lở mái đê và vỡ đê, đảm bảo an toàn cho khu vực ven biển.

  5. Làm thế nào để duy trì hiệu quả công trình kè sau khi xây dựng?
    Cần có kế hoạch bảo dưỡng, sửa chữa định kỳ, giám sát thường xuyên, đồng thời nâng cao nhận thức cộng đồng và quản lý chặt chẽ các hoạt động khai thác, xây dựng ven bờ để tránh gây hư hại công trình.

Kết luận

  • Xói lở bờ biển Phước Tỉnh diễn ra với tốc độ nhanh, gây thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế và an toàn dân cư.
  • Nguyên nhân chủ yếu là do tác động của triều cường, sóng lớn, dòng chảy ven bờ và hiện trạng công trình kè xuống cấp.
  • Nghiên cứu đã đề xuất giải pháp công trình kè bê tông đúc sẵn kết hợp gia cố nền đất yếu và nâng cao cao trình đỉnh kè nhằm tăng cường khả năng chống xói lở.
  • Phương pháp nghiên cứu kết hợp mô phỏng kỹ thuật, khảo sát thực địa và tham khảo ý kiến chuyên gia đảm bảo tính thực tiễn và hiệu quả.
  • Đề nghị triển khai các giải pháp trong vòng 1-2 năm để bảo vệ bờ biển, ổn định cuộc sống và phát triển kinh tế xã hội địa phương.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan chức năng và nhà đầu tư cần phối hợp triển khai ngay các giải pháp kỹ thuật được đề xuất, đồng thời tăng cường quản lý, bảo dưỡng công trình để đảm bảo hiệu quả lâu dài.