Tổng quan nghiên cứu

Dải ven biển Trung Bộ Việt Nam kéo dài hơn 1000 km, là nơi tập trung đông dân cư và nhiều khu kinh tế ven biển quan trọng. Trong những năm gần đây, khu vực này đang chịu ảnh hưởng nghiêm trọng bởi biến động hình thái ven biển như lũ lớn, bồi lắng và xói lở cửa sông, gây thiệt hại về kinh tế và xã hội. Cửa sông Đà Rằng, thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên, là cửa sông chính của hệ thống sông Ba với diện tích lưu vực khoảng 13.900 km², có vai trò quan trọng trong giao thông thủy và phát triển kinh tế địa phương. Tuy nhiên, hiện trạng bồi lắng và xói lở tại cửa sông đã làm thu hẹp luồng tàu, gây ách tắc giao thông thủy và ảnh hưởng đến hoạt động đánh bắt hải sản.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định thực trạng bồi lắng, nguyên nhân gây bồi lấp cửa sông Đà Rằng và đề xuất các giải pháp công trình nhằm ổn định cửa sông, đảm bảo giao thông thủy và phát triển kinh tế bền vững. Nghiên cứu tập trung trong phạm vi khu vực cửa sông Đà Rằng, thành phố Tuy Hòa, với dữ liệu thu thập từ năm 2002 đến 2011. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc giảm thiểu thiệt hại do bồi lắng, xói lở, nâng cao hiệu quả khai thác cảng cá và bảo vệ môi trường ven biển, góp phần phát triển kinh tế xã hội địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về động lực học cửa sông và bờ biển, bao gồm:

  • Lý thuyết vận chuyển bùn cát dọc bờ và ngang bờ: Giải thích quá trình vận chuyển trầm tích dưới tác động của sóng, dòng ven bờ và dòng triều, ảnh hưởng đến sự bồi tụ và xói lở cửa sông.
  • Mô hình thủy động lực học cửa sông: Mô phỏng dòng chảy, sóng và triều tại cửa sông để đánh giá biến động địa hình đáy và vận chuyển bùn cát.
  • Khái niệm bồi tụ và xói lở bờ biển: Phân tích nguyên nhân nội sinh (tân kiến tạo, chuyển động địa tầng), ngoại sinh (gió, sóng, bão, biến đổi mực nước biển) và nhân sinh (hoạt động khai thác, xây dựng) ảnh hưởng đến sự biến đổi hình thái cửa sông.

Các khái niệm chính bao gồm: vận chuyển bùn cát, sóng biển, dòng triều, mực nước biển dâng, đập chắn bùn cát (mỏ hàn), và ổn định cửa sông.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu thực đo địa hình đáy, lưu lượng dòng chảy, độ đục nước, số liệu khí tượng thủy văn (gió, sóng, triều), ảnh vệ tinh và bản đồ địa hình khu vực cửa sông Đà Rằng từ năm 2002 đến 2011.
  • Phương pháp phân tích:
    • Khảo sát thực địa và điều tra hiện trạng bồi lắng, xói lở.
    • Phân tích số liệu thống kê về lưu lượng lũ, lượng bùn cát, tần suất bão.
    • Mô hình toán thủy động lực học sử dụng phần mềm Delft3D và UNIBEST để mô phỏng vận chuyển bùn cát dọc bờ và ngang bờ, dòng chảy và biến động địa hình đáy.
    • So sánh và đối chiếu các tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng công trình ven biển theo TCVN, QCVN.
  • Cỡ mẫu và timeline: Dữ liệu thu thập và phân tích trong khoảng thời gian 2002-2011, tập trung vào các mùa lũ và mùa cạn để đánh giá biến động bồi lắng và xói lở. Mô hình hóa và tính toán thiết kế công trình thực hiện trong giai đoạn nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng bồi lắng và xói lở cửa sông Đà Rằng:
    • Từ 08/2002 đến 08/2003, khu vực ven biển cửa sông bồi lên với tổng lượng bồi khoảng 1.785.000 m³, trong đó vùng trong sông bồi trung bình 0,34 m, vùng luồng xói trung bình -0,49 m, vùng bờ trái và phải bồi lần lượt 0,53 m và 0,68 m.
    • Giai đoạn 08/2003 đến 06/2004, hiện tượng bồi xói xen kẽ, vùng trong sông bồi trung bình 0,14 m, vùng luồng xói nhẹ -0,23 m, bờ trái xói nhẹ -0,4 m, bờ phải bồi 0,3 m.
    • Từ 08/2003 đến 07/2008, tổng lượng bùn xói khu vực cửa sông là 661.908 m³, tương đương 132.381 m³/năm, mức độ bồi xói trung bình 0,03 m/năm, với bồi lấp mạnh nhất ở bờ phải cửa sông đạt 0,5-0,6 m/năm.
  2. Nguyên nhân bồi lắng và xói lở:
    • Nội sinh: Tác động tân kiến tạo và chuyển động địa tầng gây biến đổi địa hình.
    • Ngoại sinh: Gió mùa, sóng biển, dòng triều, biến đổi mực nước biển dâng trung bình 2,25 mm/năm, và tần suất bão tăng từ 11,11% (1961-1969) lên 33,33% (1990-1999).
    • Nhân sinh: Hoạt động khai thác rừng, xây dựng làm thay đổi lưu lượng bùn cát.
  3. Mô hình vận chuyển bùn cát:
    • Lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ theo hướng Bắc-Nam dao động từ 0,23 đến 0,55 triệu m³/năm, lớn hơn phía Nam cửa sông.
    • Vận chuyển bùn cát ngang bờ phức tạp, với lượng bùn cát đi vào cửa sông từ biển khoảng 130.000-160.000 m³/năm.
  4. Hiệu quả các giải pháp công trình:
    • Giải pháp không có công trình cho thấy đường bờ biến động không ổn định, cần nạo vét thường xuyên.
    • Xây dựng đê chắn cát (Jetty) song song dài 700 m mỗi bên giúp giảm bồi lắng, ổn định luồng tàu sau 50 năm.
    • Đập chắn bùn cát hai bên cửa sông giúp giảm sóng, chắn bùn cát dọc bờ, tạo điều kiện khơi thông luồng lạch.

Thảo luận kết quả

Các số liệu cho thấy bồi lắng và xói lở cửa sông Đà Rằng diễn ra phức tạp, chịu ảnh hưởng đa dạng từ tự nhiên và con người. Mức độ bồi lắng trung bình 0,03 m/năm tuy không lớn nhưng tập trung ở bờ phải cửa sông gây thu hẹp luồng tàu, ảnh hưởng đến giao thông thủy. So với các nghiên cứu về cửa sông miền Trung, hiện tượng bồi tụ và xói lở tại Đà Rằng tương tự về cơ chế vận chuyển bùn cát và tác động của sóng, triều.

Mô hình thủy động lực học và vận chuyển bùn cát cung cấp cơ sở khoa học để thiết kế các công trình ổn định cửa sông. Việc xây dựng đập chắn bùn cát và đê chắn cát giúp kiểm soát dòng chảy và vận chuyển trầm tích, giảm thiểu bồi lắng luồng tàu. Kết quả mô phỏng cho thấy phương án đập chắn nghiêng góc (PA2) điều tiết dòng chảy đều hơn, giảm lưu lượng lũ tại cửa sông, phù hợp với điều kiện thực tế.

Các giải pháp công trình cần kết hợp với biện pháp phi công trình như trồng rừng phòng hộ, quản lý khai thác bùn cát để nâng cao hiệu quả ổn định cửa sông. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ biến động độ cao đáy, bảng thống kê lượng bồi xói theo vùng và mô hình dòng chảy minh họa hiệu quả các phương án công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng đập chắn bùn cát hai bên cửa sông: Thiết kế đập chắn với chiều dài khoảng 700 m mỗi bên, đặt nghiêng góc phù hợp để giảm sóng và chắn bùn cát, ổn định luồng tàu. Thời gian thực hiện dự kiến 3-5 năm, chủ thể thực hiện là Sở Giao thông Vận tải và Ban Quản lý cảng cá Tuy Hòa.

  2. Xây dựng đê chắn cát (Jetty) song song tại cửa sông: Đê chắn cát giúp ngăn chặn bùn cát vận chuyển dọc bờ, giảm bồi lắng luồng tàu, đảm bảo giao thông thủy. Thời gian thi công 2-4 năm, do Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng tỉnh Phú Yên chủ trì.

  3. Nạo vét luồng tàu định kỳ: Thực hiện nạo vét hàng năm vào mùa cạn để duy trì độ sâu luồng tàu, đảm bảo tàu thuyền ra vào an toàn. Chủ thể là Cảng vụ Hàng hải Phú Yên, phối hợp với các đơn vị liên quan.

  4. Trồng rừng phòng hộ ven biển và bờ sông: Giải pháp phi công trình nhằm chống cát bay, giảm xói lở bờ, bảo vệ môi trường sinh thái. Thời gian triển khai liên tục, do Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Phú Yên thực hiện.

  5. Quản lý khai thác bùn cát và phát triển đô thị bền vững: Kiểm soát hoạt động khai thác bùn cát, quy hoạch phát triển đô thị ven biển phù hợp để hạn chế tác động nhân sinh gây bồi lắng và xói lở. Chủ thể là UBND tỉnh Phú Yên và các sở ngành liên quan.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách ven biển: Nhận diện nguyên nhân và giải pháp ổn định cửa sông, hỗ trợ xây dựng chính sách phát triển bền vững vùng ven biển.

  2. Chuyên gia kỹ thuật công trình thủy lợi và ven biển: Áp dụng mô hình thủy động lực học và thiết kế công trình đập chắn bùn cát, đê chắn cát phù hợp với điều kiện địa phương.

  3. Các đơn vị khai thác cảng và giao thông thủy: Tối ưu hóa luồng tàu, giảm thiểu bồi lắng, đảm bảo an toàn giao thông thủy và phát triển kinh tế biển.

  4. Nhà nghiên cứu môi trường và biến đổi khí hậu: Hiểu rõ tác động của biến đổi khí hậu, mực nước biển dâng và bão đến biến động cửa sông, đề xuất giải pháp thích ứng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nguyên nhân chính gây bồi lắng cửa sông Đà Rằng là gì?
    Nguyên nhân chính là sự kết hợp của dòng chảy lũ lớn từ thượng nguồn, vận chuyển bùn cát dọc bờ do sóng và dòng triều, cùng với tác động của bão và biến đổi mực nước biển. Hoạt động khai thác và thay đổi sử dụng đất cũng làm tăng lượng bùn cát.

  2. Giải pháp công trình nào hiệu quả nhất để ổn định cửa sông?
    Xây dựng đập chắn bùn cát hai bên cửa sông kết hợp với đê chắn cát (Jetty) song song được đánh giá là giải pháp hiệu quả, giúp giảm sóng, chắn bùn cát, ổn định luồng tàu và hạn chế bồi lắng.

  3. Tần suất nạo vét luồng tàu nên thực hiện như thế nào?
    Nạo vét luồng tàu nên thực hiện hàng năm, đặc biệt vào mùa cạn kéo dài khoảng 8 tháng để loại bỏ các bar cát chắn ngang luồng, đảm bảo tàu thuyền ra vào an toàn.

  4. Biến đổi khí hậu ảnh hưởng thế nào đến cửa sông Đà Rằng?
    Mực nước biển dâng trung bình khoảng 2,25 mm/năm làm tăng năng lượng sóng truyền vào bờ, gây xói lở nghiêm trọng hơn. Tần suất và cường độ bão tăng cũng làm gia tăng biến động cửa sông.

  5. Có thể áp dụng các giải pháp này cho các cửa sông khác không?
    Các giải pháp công trình và phi công trình được đề xuất có thể áp dụng cho các cửa sông miền Trung có điều kiện tương tự, tuy nhiên cần điều chỉnh phù hợp với đặc điểm địa hình, khí hậu và lưu lượng bùn cát từng khu vực.

Kết luận

  • Cửa sông Đà Rằng đang chịu ảnh hưởng phức tạp của bồi lắng và xói lở, với mức độ bồi lắng trung bình khoảng 0,03 m/năm, tập trung chủ yếu ở bờ phải cửa sông.
  • Nguyên nhân bồi lắng và xói lở là sự kết hợp của yếu tố nội sinh, ngoại sinh và nhân sinh, trong đó tác động của dòng chảy lũ, sóng biển, bão và biến đổi khí hậu là chủ yếu.
  • Mô hình thủy động lực học và vận chuyển bùn cát cung cấp cơ sở khoa học để thiết kế các công trình đập chắn bùn cát và đê chắn cát nhằm ổn định cửa sông.
  • Giải pháp tổng thể kết hợp công trình và phi công trình như xây dựng đập chắn bùn cát, đê chắn cát, nạo vét luồng tàu và trồng rừng phòng hộ là cần thiết để bảo vệ cửa sông và phát triển kinh tế bền vững.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thiết kế chi tiết, thi công công trình, đồng thời giám sát và đánh giá hiệu quả trong vòng 3-5 năm, kêu gọi sự phối hợp của các cơ quan quản lý và cộng đồng địa phương.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ và phát triển bền vững cửa sông Đà Rằng, góp phần nâng cao đời sống người dân và phát triển kinh tế ven biển tỉnh Phú Yên.