Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu đường bờ biển dài với nhiều cửa sông lớn, trong đó tỉnh Bạc Liêu có đường bờ biển dài khoảng 56 km, là khu vực có tiềm năng phát triển kinh tế biển và đảm bảo an ninh quốc phòng cho hơn 100.000 người dân. Tuy nhiên, vùng bờ biển này đang chịu tác động nghiêm trọng của biến đổi khí hậu, nước biển dâng và xâm nhập mặn, đặc biệt là hiện tượng xói lở bờ biển và sạt lở kè cửa ven sông biển. Từ đầu năm 2017, khu vực Gành Hào đã xảy ra ba đợt sạt lở nghiêm trọng, với chiều dài sạt lở trên 94 m, diện tích sạt lở khoảng 940 m², gây nguy cơ vỡ kè và thiệt hại lớn về tài sản.

Mục tiêu nghiên cứu là đề xuất các giải pháp công trình phòng chống xói lở, gây bồi và tạo bãi cho khu vực bờ biển Gành Hào, tỉnh Bạc Liêu, nhằm đảm bảo sự ổn định bền vững, tiết kiệm chi phí, dễ thi công và có tính linh động. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào chế độ thủy động lực ven biển khu vực Gành Hào, với cách tiếp cận toàn diện, kết hợp các giải pháp kỹ thuật hiện đại và phù hợp với điều kiện thực tế địa phương. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ an toàn dân cư, tài sản, đồng thời góp phần phát triển kinh tế biển bền vững tại vùng duyên hải này.

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 quá trình xói lở và bồi tụ bờ biển, bao gồm:

  • Lý thuyết thủy động lực ven biển: Phân tích tác động của sóng, gió, thủy triều và dòng chảy dọc bờ đến sự biến động bờ biển.
  • Mô hình toán học MIKE của DHI: Mô phỏng thủy động lực và biến động bờ biển, giúp dự báo diễn biến xói lở và bồi tụ.
  • Khái niệm công trình bảo vệ bờ biển: Phân loại giải pháp kỹ thuật thành nhóm công trình mềm (nuôi bãi, trồng rừng ngập mặn) và công trình cứng (kè mỏ hàn, đê phá sóng, tường chắn sóng).
  • Cơ chế xói lở và bồi tụ: Tương tác giữa các yếu tố tự nhiên và nhân tạo, ảnh hưởng đến sự ổn định của bờ biển.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng kết hợp các phương pháp sau:

  • Thu thập và phân tích số liệu thực địa: Khảo sát hiện trạng xói lở, đo đạc mực nước triều, sóng và dòng chảy tại khu vực Gành Hào.
  • Phân tích ảnh viễn thám Landsat: Xác định biến động đường bờ trong khoảng thời gian từ 1965 đến 2015 với độ phân giải ảnh từ 1 m đến 30 m, sử dụng phần mềm GRASS GIS và Python để xử lý dữ liệu.
  • Mô hình mô phỏng thủy động lực MIKE21: Thiết lập mô hình thủy động lực ven biển, mô phỏng mực nước triều, sóng và dòng chảy để đánh giá tác động đến xói lở.
  • Phân tích chuyên gia: Tham khảo ý kiến các nhà khoa học và kinh nghiệm thực tế trong lĩnh vực kỹ thuật xây dựng công trình thủy.
  • Cỡ mẫu và timeline: Dữ liệu thu thập trong khoảng 20 năm, từ 1995 đến 2017, với các đợt khảo sát thực địa và mô phỏng chi tiết trong năm 2017.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tốc độ xói lở bờ biển Gành Hào: Từ năm 1990 đến 2017, tốc độ xói lở bình quân dao động từ 12 đến 20 m/năm, với đỉnh điểm lên đến 40-54 m/năm trong giai đoạn 1993-1999. Riêng năm 2017, ba đợt sạt lở nghiêm trọng đã làm mất hơn 94 m chiều dài bờ, diện tích sạt lở khoảng 940 m², gây thiệt hại nghiêm trọng cho hệ thống kè bảo vệ.

  2. Nguyên nhân xói lở: Do tác động phối hợp của sóng lớn, dòng chảy mạnh, sự suy thoái rừng ngập mặn ven biển, cùng với các hoạt động nhân tạo như xây dựng kè, đập ngăn mặn và khai thác đất ven biển. Biến đổi khí hậu và nước biển dâng cũng làm tăng nguy cơ xói lở.

  3. Hiện trạng công trình bảo vệ: Các công trình kè hiện hữu tại Gành Hào bị hư hỏng nghiêm trọng, đặc biệt là đoạn kè dài 835 m bị xói sụp chân kè, gây mất điểm tựa và hiệu ứng domino làm trượt mái kè trên diện rộng.

  4. Hiệu quả mô hình mô phỏng: Mô hình MIKE21 mô phỏng chính xác mực nước triều và sóng tại khu vực, cho phép dự báo diễn biến xói lở và đề xuất các giải pháp công trình phù hợp.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy sự biến động mạnh mẽ của bờ biển Gành Hào là hệ quả của sự tương tác phức tạp giữa các yếu tố tự nhiên và nhân tạo. So với các nghiên cứu trước đây tại Đồng bằng sông Cửu Long, tốc độ xói lở tại Gành Hào cao hơn mức trung bình của vùng, phản ánh mức độ nghiêm trọng của vấn đề. Việc sử dụng ảnh viễn thám kết hợp mô hình thủy động lực đã cung cấp công cụ hiệu quả để đánh giá và dự báo biến động bờ biển.

Các công trình bảo vệ hiện tại không đáp ứng được yêu cầu do thiết kế chưa phù hợp với điều kiện thủy động lực phức tạp và sự suy giảm nguồn bùn cát tự nhiên. So với các giải pháp công trình mềm như nuôi bãi và trồng rừng ngập mặn, công trình cứng có ưu điểm về độ bền và khả năng chống chịu sóng lớn nhưng chi phí cao và có thể gây tác động tiêu cực đến môi trường.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tốc độ xói lở theo năm, bản đồ biến động đường bờ và bảng so sánh hiệu quả các giải pháp công trình hiện có, giúp minh họa rõ ràng mức độ biến động và hiệu quả phòng chống.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng tường chắn sóng dạng chữ T kết hợp mỏ hàn: Giải pháp công trình cứng nhằm giảm năng lượng sóng trực tiếp tác động lên bờ, tạo vùng nước tĩnh phía sau để giữ bùn cát, dự kiến hoàn thành trong 2 năm, do Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Bạc Liêu chủ trì.

  2. Phát triển nuôi bãi nhân tạo: Bổ sung cát cho vùng bờ bị xói lở, giảm tốc độ xói lở và tạo bãi mới, áp dụng công nghệ chuyển cát cơ học, thực hiện theo chu kỳ 3-5 năm, phối hợp với các đơn vị nghiên cứu và địa phương.

  3. Trồng và phục hồi rừng ngập mặn ven biển: Tăng cường khả năng giảm sóng và giữ bùn, nâng cao đa dạng sinh học, thời gian phát huy hiệu quả từ 5-10 năm, do các tổ chức môi trường và chính quyền địa phương thực hiện.

  4. Tuyên truyền, nâng cao nhận thức cộng đồng: Xây dựng hệ thống cảnh báo sạt lở, tổ chức các chương trình giáo dục về bảo vệ bờ biển, giảm thiểu tác động của hoạt động khai thác và xây dựng trái phép, triển khai liên tục trong vòng 1-2 năm.

  5. Nghiên cứu và áp dụng vật liệu bê tông cốt phi kim: Sử dụng vật liệu mới có khả năng chống ăn mòn cao, giảm chi phí bảo trì, tăng tuổi thọ công trình, thử nghiệm và áp dụng trong 3 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách vùng ven biển: Nhận diện nguyên nhân và giải pháp phòng chống xói lở, hỗ trợ xây dựng kế hoạch phát triển bền vững.

  2. Chuyên gia kỹ thuật xây dựng công trình thủy lợi và ven biển: Áp dụng mô hình mô phỏng và công nghệ mới trong thiết kế và thi công công trình bảo vệ bờ biển.

  3. Các nhà nghiên cứu môi trường và biến đổi khí hậu: Hiểu rõ tác động của biến đổi khí hậu và hoạt động con người đến sự biến động bờ biển, từ đó đề xuất các giải pháp thích ứng.

  4. Cộng đồng dân cư và doanh nghiệp ven biển: Nâng cao nhận thức về bảo vệ môi trường và phòng tránh thiệt hại do xói lở, tham gia vào các hoạt động bảo vệ bờ biển.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao khu vực Gành Hào lại bị xói lở nghiêm trọng?
    Xói lở do tác động phối hợp của sóng lớn, dòng chảy mạnh, suy thoái rừng ngập mặn và các hoạt động nhân tạo như xây kè, đập ngăn mặn. Biến đổi khí hậu làm tăng mực nước biển, làm gia tăng nguy cơ xói lở.

  2. Giải pháp công trình nào phù hợp nhất cho Gành Hào?
    Giải pháp kết hợp tường chắn sóng dạng chữ T và mỏ hàn cho hiệu quả giảm sóng và giữ bùn cát, kết hợp với nuôi bãi nhân tạo và trồng rừng ngập mặn để tăng cường bảo vệ bền vững.

  3. Ảnh viễn thám có vai trò gì trong nghiên cứu?
    Ảnh viễn thám giúp xác định biến động đường bờ trong thời gian dài, cung cấp dữ liệu chính xác để phân tích xu hướng xói lở và bồi tụ, hỗ trợ lập bản đồ và dự báo.

  4. Mô hình MIKE21 được sử dụng như thế nào?
    Mô hình mô phỏng thủy động lực ven biển, dự báo mực nước triều, sóng và dòng chảy, giúp đánh giá tác động của các yếu tố tự nhiên và nhân tạo đến xói lở, từ đó đề xuất giải pháp kỹ thuật phù hợp.

  5. Làm thế nào để cộng đồng tham gia bảo vệ bờ biển?
    Thông qua tuyên truyền, giáo dục nâng cao nhận thức, xây dựng hệ thống cảnh báo sạt lở, khuyến khích các hoạt động bảo vệ rừng ngập mặn và hạn chế khai thác trái phép, tạo sự đồng thuận và hành động chung.

Kết luận

  • Đã xác định được nguyên nhân chính và cơ chế xói lở bờ biển khu vực Gành Hào, tỉnh Bạc Liêu, với tốc độ xói lở lên đến 54 m/năm trong giai đoạn cao điểm.
  • Đánh giá hiện trạng công trình bảo vệ và đề xuất giải pháp công trình kết hợp tường chắn sóng chữ T, mỏ hàn, nuôi bãi và trồng rừng ngập mặn.
  • Ứng dụng thành công mô hình mô phỏng thủy động lực MIKE21 và phân tích ảnh viễn thám để dự báo biến động bờ biển.
  • Giải pháp đề xuất đảm bảo tính bền vững, tiết kiệm chi phí và phù hợp với điều kiện thực tế địa phương.
  • Khuyến nghị triển khai các giải pháp trong vòng 2-5 năm, đồng thời tăng cường tuyên truyền và nâng cao nhận thức cộng đồng.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và nhà khoa học cần phối hợp triển khai thực hiện các giải pháp công trình và phi công trình, đồng thời tiếp tục nghiên cứu, cập nhật dữ liệu để điều chỉnh kịp thời các biện pháp bảo vệ bờ biển hiệu quả hơn.