Mô Hình Hóa Sự Biến Đổi Bờ Biển Sử Dụng Mô Hình Một Đường Cho Hội An, Quảng Nam

Luận văn thạc sĩ về mô hình hóa sự biến đổi bờ biển Hội An, Quảng Nam sử dụng mô hình một đường (one-line model). Nghiên cứu xây dựng công trình thủy, kiến trúc.

• Tác giả: Cao Duc Hai
• Người hướng dẫn: Ass.Nghiem Tien Lam
• Trường học: Thuy Loi University, University Of Liege
• Chuyên ngành: Sustainable Hydraulic Structures Coastal Engineering And Management
• Đề tài: Modeling Coastline Evolution Using One-Line Model For Hoi An, Quang Nam
• Loại tài liệu: Master Thesis
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hanoi

Mục lục chi tiết

• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 1.1. Approach and methodology
• 1.2. Thesis structure
• 2. CHAPTER 2: PHYSICAL CHARACTERISTICS
• 2.1. Introduction
• 2.2. Hilly topography
• 2.3. Delta topography
• 2.4. Sandy coastal topography
• 2.5. Geographic conditions
• 2.6. Topographic conditions
• 2.7. Climatic conditions
• 2.7.1. Wind
• 2.7.2. Temperature
• 2.7.3. Humidity
• 2.7.4. Evaporation
• 2.7.5. Rainfall
• 2.8. River basin and river network
• 3. CHAPTER 3: APPLICATION OF GENERIC COASTLINE MODEL
• 3.1. One-line theory
• 3.2. Sediment transport formulae
• 3.3. Model setup
• 3.4. Computation of coastline evolution
• 3.5. Model calibration
• 3.6. Wave breaking parameters
• 4. CHAPTER 4: PREDICTION OF EVOLUTION FOR HOI AN COASTLINE
• 4.1. Introduction
• 4.2. Zero-option
• 4.3. Coastal evolution in other coastal protection solutions
• 4.4. Conclusions
• 5. CHAPTER 5: CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
• 5.1. Conclusions
• 5.2. References
• Appendix A
• Appendix B

Tóm tắt

I. Tổng Quan Mô Hình Hóa Biến Đổi Bờ Biển Hội An Hiện Nay

Bờ biển Hội An, một di sản văn hóa thế giới được UNESCO công nhận, đang đối mặt với xói lở nghiêm trọng. Tình trạng này đe dọa trực tiếp đến ngành du lịch, nguồn thu nhập chính của địa phương. Việc mô hình hóa sự biến đổi bờ biển trở nên cấp thiết để dự báo xu hướng và đưa ra các giải pháp ứng phó hiệu quả. Các yếu tố như biến đổi khí hậu, nước biển dâng, và hoạt động của con người (xây dựng đập thủy điện, khai thác cát) đều góp phần vào quá trình này. Theo nghiên cứu của ASEC Consultants (2014), mực nước biển quanh Hội An sẽ tăng 5mm mỗi năm, dự báo một phần tư diện tích Hội An sẽ ngập lụt thường xuyên vào năm 2020. Bài viết này đi sâu vào ứng dụng mô hình một đường (one-line) để mô phỏng biến đổi bờ biển Hội An, một phương pháp tiếp cận hiệu quả trong việc dự báo dài hạn.

1.1. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu biến đổi bờ biển Hội An

Hội An phụ thuộc lớn vào du lịch, chiếm 64% tổng doanh thu của thành phố. Xói lở bờ biển ảnh hưởng trực tiếp đến sinh kế của người dân địa phương và gây thiệt hại kinh tế lớn. Theo Vietnam News (2013), du lịch Quảng Nam đã thu về 170 triệu USD trong năm 2013, chiếm khoảng 10% tổng sản phẩm của tỉnh. UNESCO (2008) ước tính Hội An đóng góp khoảng 40 triệu USD. Việc nghiên cứu và dự báo biến đổi bờ biển giúp đưa ra các quyết định quản lý và bảo tồn hiệu quả, đảm bảo sự phát triển bền vững của khu vực.

1.2. Giới thiệu về mô hình một đường one line model trong nghiên cứu bờ biển

Mô hình một đường (one-line model) là một phương pháp tiếp cận đơn giản nhưng hiệu quả để mô phỏng sự biến đổi đường bờ trong thời gian dài. Mô hình này dựa trên giả định rằng đường bờ có thể được biểu diễn bằng một đường duy nhất, và sự thay đổi của đường bờ chủ yếu do sự vận chuyển trầm tích dọc bờ. Ưu điểm của mô hình one-line là tính toán nhanh chóng và yêu cầu dữ liệu đầu vào tương đối ít, phù hợp cho việc dự báo dài hạn và đánh giá các kịch bản khác nhau.

II. Thách Thức Xói Lở Bờ Biển Hội An Vấn Đề Cấp Bách

Trong thập kỷ qua, xói lở bờ biển tại bãi biển Cửa Đại diễn ra nghiêm trọng và nhanh chóng, gây ra sự rút lui đáng kể của đường bờ biển. Bờ biển Hội An đang mất dần từng ngày. Trung bình, đường bờ biển Hội An bị xói lở 12m mỗi năm. Một số lượng lớn các khu nghỉ dưỡng, nhà hàng và nhà cửa bị phá hủy hoặc bị đe dọa. Do đó, số lượng khách du lịch đến Hội An giảm đáng kể, làm mất đi một lượng lớn tiền đầu tư để xây dựng cơ sở hạ tầng dọc theo bờ biển. Marcel Stive (2015) chỉ ra sự khác biệt về lượng trầm tích giữa sự mất mát trầm tích ở các bãi biển phía bắc và sự tích tụ trầm tích ở các bãi biển phía nam. Điều này cho thấy sự phức tạp của hệ thống động lực học bờ biển tại khu vực.

2.1. Tác động của xói lở đến kinh tế và xã hội Hội An

Xói lở bờ biển không chỉ đe dọa các công trình ven biển mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến sinh kế của người dân địa phương. Nhiều người dân sống dựa vào du lịch và các hoạt động liên quan đến biển. Việc mất đi bãi biển làm giảm sức hấp dẫn của Hội An đối với du khách, gây thiệt hại kinh tế cho các doanh nghiệp và người dân. Ngoài ra, xói lở cũng làm mất đi các hệ sinh thái ven biển, ảnh hưởng đến đa dạng sinh học và các dịch vụ hệ sinh thái.

2.2. Vai trò của các yếu tố tự nhiên và nhân tạo trong quá trình xói lở

Quá trình xói lở bờ biển Hội An là kết quả của sự tác động tổng hợp của nhiều yếu tố. Các yếu tố tự nhiên bao gồm sóng biển Hội An, dòng chảy ven bờ Hội An, biến đổi khí hậu, và nước biển dâng. Các yếu tố nhân tạo bao gồm việc xây dựng đập thủy điện trên sông Thu Bồn, khai thác cát, và xây dựng các công trình ven biển. Theo Viet và Tanaka (2015), nguyên nhân chính gây xói lở ở bãi biển Cửa Đại là do các hồ chứa thủy điện và đập được xây dựng ở thượng nguồn, giữ lại một lượng lớn trầm tích.

III. Phương Pháp Ứng Dụng Mô Hình One Line Dự Báo Bờ Biển

Nghiên cứu này sử dụng mô hình một đường (one-line) để dự báo sự biến đổi bờ biển Hội An. Mô hình này cho phép dự đoán sự thay đổi đường bờ trong thời gian dài. Generic Coastline Model (Roelvink và Reniers, 2011) được sử dụng, với công thức Soulsby-Van Rijn (Soulsby, 1997) tính toán sự vận chuyển trầm tích dọc bờ. Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định bằng dữ liệu thực tế của khu vực nghiên cứu. Sau khi mô hình được thiết lập, hiệu chỉnh và kiểm định, nó có thể được sử dụng để dự đoán sự tiến triển của bờ biển cho các khoảng thời gian khác nhau trong tương lai. Đồng thời, nó cũng có thể được sử dụng để nghiên cứu sự tiến triển của bờ biển tương ứng với các biện pháp bảo vệ bờ biển khác nhau để tìm ra giải pháp hiệu quả để chống lại vấn đề xói mòn bờ biển của Hội An.

3.1. Mô tả chi tiết về mô hình một đường one line được sử dụng

Mô hình một đường (one-line) là một mô hình toán học đơn giản hóa sự thay đổi của đường bờ. Mô hình này thường được sử dụng để mô phỏng sự vận chuyển trầm tích dọc bờ và dự đoán sự thay đổi vị trí của đường bờ theo thời gian. Các yếu tố đầu vào quan trọng của mô hình bao gồm dữ liệu sóng, mực nước biển, đặc tính trầm tích, và hình dạng ban đầu của đường bờ. Kết quả của mô hình là sự thay đổi vị trí của đường bờ theo thời gian, cho phép đánh giá tác động của các yếu tố khác nhau đến sự ổn định của bờ biển.

3.2. Quy trình hiệu chỉnh và kiểm định mô hình one line cho Hội An

Để đảm bảo độ tin cậy của mô hình, quy trình hiệu chỉnh và kiểm định là rất quan trọng. Quá trình hiệu chỉnh bao gồm việc điều chỉnh các tham số của mô hình để phù hợp với dữ liệu quan sát thực tế. Quá trình kiểm định bao gồm việc so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu độc lập để đánh giá khả năng dự báo của mô hình. Các chỉ số đánh giá thường được sử dụng bao gồm sai số trung bình, sai số tuyệt đối trung bình, và hệ số tương quan.

IV. Kết Quả Dự Báo Biến Đổi Bờ Biển Hội An Bằng Mô Hình

Chương 4 tập trung vào việc dự đoán sự tiến triển của đường bờ biển Hội An, xem xét kịch bản "không hành động" và các giải pháp bảo vệ bờ biển khác. Các kịch bản biến đổi bờ biển khác nhau được xây dựng dựa trên các giả định về mực nước biển dâng, tần suất bão lũ, và hoạt động của con người. Kết quả mô phỏng cho thấy xói lở tiếp tục diễn ra nếu không có biện pháp can thiệp. Các giải pháp bảo vệ bờ biển như xây dựng đê chắn sóng, kè, và trồng rừng ngập mặn được đánh giá về hiệu quả và chi phí.

4.1. Phân tích kết quả mô phỏng cho kịch bản không hành động

Kịch bản không hành động (zero-option) là một kịch bản quan trọng để đánh giá mức độ nghiêm trọng của vấn đề xói lở và làm cơ sở để so sánh với các giải pháp khác. Kết quả mô phỏng cho kịch bản này thường cho thấy sự xói lở tiếp tục diễn ra với tốc độ tương tự hoặc thậm chí nhanh hơn so với hiện tại, đe dọa các công trình ven biển và ảnh hưởng đến sinh kế của người dân. Việc phân tích chi tiết kết quả mô phỏng giúp xác định các khu vực bị ảnh hưởng nhiều nhất và mức độ thiệt hại tiềm tàng.

4.2. Đánh giá hiệu quả của các giải pháp bảo vệ bờ biển khác nhau

Các giải pháp bảo vệ bờ biển có thể được chia thành hai loại chính: giải pháp cứng và giải pháp mềm. Giải pháp cứng bao gồm xây dựng đê chắn sóng, kè, và các công trình tương tự. Giải pháp mềm bao gồm trồng rừng ngập mặn, bồi đắp bãi biển, và các biện pháp tự nhiên khác. Việc đánh giá hiệu quả của các giải pháp này cần xem xét nhiều yếu tố, bao gồm hiệu quả bảo vệ, chi phí xây dựng và duy trì, tác động đến môi trường, và sự chấp nhận của cộng đồng.

V. Kết Luận Triển Vọng Ứng Dụng One Line Cho Bờ Biển Hội An

Nghiên cứu này kết luận về khả năng ứng dụng mô hình một đường (one-line) để dự báo biến đổi bờ biển Hội An. Các khuyến nghị được đưa ra để cải thiện độ chính xác của mô hình và tăng cường khả năng ứng dụng trong thực tế. Cần có sự phối hợp giữa các nhà khoa học, nhà quản lý, và cộng đồng địa phương để đưa ra các quyết định quản lý và bảo tồn bờ biển hiệu quả. Cần tiếp tục nghiên cứu và theo dõi sự biến đổi bờ biển để cập nhật mô hình và điều chỉnh các giải pháp ứng phó.

5.1. Tóm tắt những kết quả chính và ý nghĩa của nghiên cứu

Nghiên cứu đã thành công trong việc xây dựng và hiệu chỉnh mô hình một đường để mô phỏng biến đổi bờ biển Hội An. Kết quả mô phỏng cho thấy xói lở tiếp tục là một vấn đề nghiêm trọng và cần có các biện pháp can thiệp kịp thời. Nghiên cứu cũng đánh giá hiệu quả của các giải pháp bảo vệ bờ biển khác nhau và đưa ra các khuyến nghị để cải thiện công tác quản lý và bảo tồn bờ biển.

5.2. Các khuyến nghị để cải thiện mô hình và quản lý bờ biển Hội An

Để cải thiện độ chính xác của mô hình, cần thu thập thêm dữ liệu quan trắc về sóng, dòng chảy, và trầm tích. Cần xem xét các yếu tố địa phương đặc thù, như tác động của các công trình ven biển và sự thay đổi sử dụng đất. Về quản lý bờ biển, cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các bên liên quan, từ các nhà khoa học đến các nhà quản lý và cộng đồng địa phương. Cần xây dựng các chính sách và quy định phù hợp để bảo vệ bờ biển và đảm bảo sự phát triển bền vững.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Bờ biển Cửa Đại và khu phố cổ Hội An, tỉnh Quảng Nam, đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế địa phương với dân số khoảng 120,000 người và là di sản thế giới được UNESCO công nhận. Tuy nhiên, trong thập kỷ qua, bờ biển này chịu tác động nghiêm trọng của xói mòn với tốc độ trung bình khoảng 12m/năm, gây thiệt hại lớn cho các cơ sở hạ tầng du lịch và sinh kế người dân. Du lịch chiếm tới 64% tổng thu nhập của thành phố Hội An, đóng góp khoảng 40 triệu USD vào ngân sách địa phương, do đó sự suy giảm bờ biển ảnh hưởng trực tiếp đến nguồn thu này. Ngoài ra, biến đổi khí hậu toàn cầu với mực nước biển dâng khoảng 5mm/năm và sự gia tăng các hiện tượng bão, triều cường càng làm trầm trọng thêm tình trạng xói mòn. Nghiên cứu nhằm mục tiêu mô hình hóa sự biến đổi bờ biển Hội An trong 20-50 năm tới, xác định các yếu tố ảnh hưởng chính và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ biển hiệu quả. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào khu vực bờ biển Cửa Đại, tỉnh Quảng Nam, dựa trên dữ liệu thu thập từ năm 1975 đến 2015, kết hợp số liệu thủy văn, địa hình và ảnh vệ tinh. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ quản lý bờ biển bền vững, bảo vệ tài sản và phát triển kinh tế địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu sử dụng mô hình Generic Coastline Model dựa trên lý thuyết một đường bờ biển (one-line theory) và công thức vận chuyển trầm tích Soulsby-Van Rijn. Lý thuyết một đường bờ biển giả định bờ biển di chuyển song song với chính nó, với sự vận chuyển trầm tích chủ yếu theo hướng dọc bờ do sóng. Các khái niệm chính bao gồm:

• Độ sâu đóng (depth of closure): vùng sâu dưới mực nước mà trầm tích không còn di chuyển đáng kể, xác định khoảng 12m cho khu vực nghiên cứu.
• Phương trình liên tục trầm tích: cân bằng lượng trầm tích vào và ra khỏi một đoạn bờ biển.
• Công thức vận chuyển trầm tích Soulsby-Van Rijn: tính toán vận chuyển trầm tích kết hợp giữa sóng và dòng chảy.
• Độ nhám đáy (bed roughness): ảnh hưởng đến lực cản và vận tốc dòng chảy, gồm nhám hạt và nhám dạng hình thái đáy.

Mô hình được hiệu chỉnh dựa trên dữ liệu thực tế, bao gồm hình dạng bờ biển số hóa từ ảnh vệ tinh năm 2004 và 2011, cùng các thông số thủy văn, sóng và trầm tích.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu thủy văn từ 18 trạm quan trắc trong lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn, dữ liệu sóng và gió từ năm 1996 đến 2005, ảnh vệ tinh Landsat từ 1975 đến 2015, và các mẫu hạt trầm tích thu thập tại 14 vị trí dọc bờ biển. Cỡ mẫu dữ liệu thủy văn trung bình khoảng 60 năm, với các trạm có dữ liệu liên tục từ 1976 đến 1998.

Phương pháp phân tích sử dụng mô hình số Generic Coastline Model trong môi trường Matlab, mô phỏng sự biến đổi bờ biển dựa trên lý thuyết một đường bờ biển và công thức vận chuyển trầm tích. Quá trình nghiên cứu gồm các bước:

1. Thu thập và xử lý dữ liệu địa hình, thủy văn, sóng, gió và trầm tích.
2. Số hóa đường bờ biển năm 2004 làm điều kiện ban đầu, mô phỏng đến năm 2011 để hiệu chỉnh mô hình.
3. Phân tích độ nhạy các tham số mô hình như độ nhám đáy, kích thước hạt trầm tích, và tham số phá sóng.
4. Dự báo sự biến đổi bờ biển trong 20 và 50 năm tới dưới các kịch bản bảo vệ bờ biển khác nhau.
5. Đánh giá và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ biển dựa trên kết quả mô hình.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tốc độ xói mòn bờ biển trung bình khoảng 12m/năm tại khu vực Cửa Đại, gây mất đất nghiêm trọng và đe dọa các công trình ven biển. Mô hình mô phỏng chính xác sự biến đổi bờ biển từ 2004 đến 2011 với sai số dưới 5%.

2. Thiếu hụt trầm tích do các hồ thủy điện và đập xây dựng trên lưu vực sông Thu Bồn làm giảm nguồn cung cấp cát cho bờ biển, là nguyên nhân chính gây xói mòn. Dữ liệu trầm tích cho thấy lượng trầm tích vận chuyển hàng năm giảm khoảng 75-85% trong mùa lũ.

3. Ảnh hưởng của sóng và gió theo mùa rõ rệt, với sóng chủ yếu từ hướng Tây Nam trong mùa mưa và Đông Bắc trong mùa khô, làm thay đổi hướng vận chuyển trầm tích dọc bờ. Chiều cao sóng trung bình ở vùng nước sâu dao động từ 1 đến 2m.

4. Độ nhám đáy có ảnh hưởng lớn đến kết quả mô hình, với giá trị độ nhám khoảng 0.1m cho kết quả mô phỏng sát thực tế nhất, sai số vị trí bờ biển dưới 10m so với quan trắc thực tế.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của xói mòn bờ biển Hội An là sự mất cân bằng trầm tích do các công trình thủy điện ngăn cản dòng chảy trầm tích từ thượng nguồn. Kết quả mô hình phù hợp với các nghiên cứu trước đây và quan sát thực tế, đồng thời cho thấy sự cần thiết của việc quản lý lưu vực sông toàn diện để bảo vệ bờ biển. Biểu đồ so sánh vị trí bờ biển thực tế và mô phỏng trong giai đoạn 2004-2011 minh họa sự phù hợp cao của mô hình. So với các mô hình khác như GENESIS, Generic Coastline Model có ưu điểm trong việc xử lý các đoạn bờ biển có góc biến đổi lớn và ảnh hưởng của cửa sông. Kết quả cũng nhấn mạnh vai trò của các yếu tố khí tượng thủy văn như sóng, gió và triều trong việc điều chỉnh vận chuyển trầm tích dọc bờ. Việc hiệu chỉnh tham số độ nhám đáy giúp mô hình phản ánh chính xác hơn đặc điểm địa hình đáy biển và ảnh hưởng đến vận tốc dòng chảy.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng và vận hành các công trình điều tiết trầm tích tại thượng nguồn nhằm tăng cường nguồn cung cấp cát cho bờ biển, giảm thiểu xói mòn. Thời gian thực hiện dự kiến 5-10 năm, do các cơ quan quản lý lưu vực sông phối hợp thực hiện.

2. Thiết kế và thi công các công trình bảo vệ bờ biển như kè chắn sóng, đê chắn cát tại các vị trí xói mòn nghiêm trọng, nhằm giảm tốc độ xói mòn xuống dưới 5m/năm trong vòng 10 năm tới. Chủ thể thực hiện là chính quyền địa phương và các nhà thầu xây dựng.

3. Phát triển hệ thống quan trắc và cảnh báo sớm biến đổi bờ biển và thời tiết cực đoan, giúp nâng cao khả năng ứng phó kịp thời với các hiện tượng bão, triều cường. Thời gian triển khai trong 3 năm, do các viện nghiên cứu và cơ quan khí tượng thủy văn chủ trì.

4. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng và các bên liên quan về bảo vệ bờ biển và quản lý tài nguyên trầm tích, nhằm đảm bảo sự tham gia tích cực và bền vững. Chương trình kéo dài liên tục, do các tổ chức xã hội và chính quyền địa phương phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách về tài nguyên nước và bờ biển: sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các chính sách bảo vệ bờ biển và quản lý lưu vực sông hiệu quả.

2. Các kỹ sư và chuyên gia trong lĩnh vực công trình thủy lợi và bảo vệ bờ biển: áp dụng mô hình và phương pháp phân tích để thiết kế các công trình bảo vệ phù hợp với điều kiện địa phương.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật thủy lợi, môi trường và địa chất: tham khảo phương pháp luận, dữ liệu và kết quả mô hình để phát triển nghiên cứu sâu hơn về biến đổi bờ biển và quản lý trầm tích.

4. Cộng đồng địa phương và các tổ chức phi chính phủ hoạt động trong lĩnh vực bảo vệ môi trường và phát triển bền vững: hiểu rõ tác động của xói mòn bờ biển đến sinh kế và môi trường, từ đó tham gia vào các hoạt động bảo vệ và phục hồi bờ biển.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao bờ biển Hội An bị xói mòn nghiêm trọng?
   Nguyên nhân chính là do thiếu hụt trầm tích từ thượng nguồn do các hồ thủy điện và đập ngăn cản dòng chảy trầm tích, kết hợp với tác động của sóng, gió và biến đổi khí hậu làm tăng tốc độ xói mòn.

2. Mô hình Generic Coastline Model có ưu điểm gì so với các mô hình khác?
   Mô hình này xử lý tốt các đoạn bờ biển có góc biến đổi lớn và ảnh hưởng của cửa sông, đồng thời sử dụng công thức vận chuyển trầm tích kết hợp sóng và dòng chảy, giúp dự báo chính xác hơn sự biến đổi bờ biển dài hạn.

3. Dữ liệu nào được sử dụng để hiệu chỉnh mô hình?
   Dữ liệu bao gồm hình dạng bờ biển số hóa từ ảnh vệ tinh năm 2004 và 2011, số liệu thủy văn từ 18 trạm quan trắc, dữ liệu sóng và gió từ năm 1996-2005, cùng các mẫu hạt trầm tích thu thập tại nhiều vị trí dọc bờ.

4. Giải pháp nào được đề xuất để giảm thiểu xói mòn bờ biển?
   Các giải pháp gồm xây dựng công trình điều tiết trầm tích thượng nguồn, thi công kè chắn sóng tại các vị trí xói mòn, phát triển hệ thống quan trắc và cảnh báo sớm, cùng nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ bờ biển.

5. Tác động của biến đổi khí hậu đến bờ biển Hội An như thế nào?
   Biến đổi khí hậu gây mực nước biển dâng khoảng 5mm/năm và gia tăng tần suất bão, triều cường, làm tăng nguy cơ ngập lụt và xói mòn bờ biển, đòi hỏi các biện pháp thích ứng và bảo vệ bền vững.

Kết luận

• Bờ biển Hội An đang chịu xói mòn nghiêm trọng với tốc độ trung bình 12m/năm, ảnh hưởng lớn đến kinh tế và sinh kế địa phương.
• Thiếu hụt trầm tích do các công trình thủy điện thượng nguồn là nguyên nhân chính gây xói mòn.
• Mô hình Generic Coastline Model hiệu chỉnh chính xác dự báo biến đổi bờ biển trong dài hạn, hỗ trợ ra quyết định quản lý.
• Các giải pháp bảo vệ bờ biển cần kết hợp điều tiết trầm tích, xây dựng công trình bảo vệ và nâng cao nhận thức cộng đồng.
• Nghiên cứu đề xuất lộ trình thực hiện các biện pháp trong 5-10 năm tới nhằm giảm thiểu tác động xói mòn và bảo vệ bền vững bờ biển Hội An.

Để bảo vệ bờ biển và phát triển bền vững, các nhà quản lý, chuyên gia và cộng đồng cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất ngay từ bây giờ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ỷ — Université de Liége THUY LOI UNIVERSITY UNIVERSITY OF LIEGE CAO DUC HAI MASTER THESIS MODELING COASTLINE EVOLUTION USING ONE-LINE MODEL FOR HOI AN, QUANG NAM Major: Sustainable Hydraulic Structures Coastal Engineering and Management Supervisor: Ass.NghiemTien Lam Prof. Rigo Philippe Hanoi, 2016 ACKNOWLEDGEMENT ‘This master course has been supported by the cooperation project between University of Liege and ThuyLoi University First and foremost, [ would ike to thank to all members in my big family, specially my father, my mother, grandfather, grandmother and my brother, which they help and promote me a lot when I had got trouble in the master course. Next I really world like to show my gratitude to my professor in Vietnam, Assoe. Prof, Nghiem Tien Lam; also professor at University of Leige, Prof.

Rigo Philippe during master research, who gives me the direction in study In research, special thanks to Dr. Nguyen Quang Chien for supporting to fix mistakes in programming open source code, and Assoc. Vu Minh Cat for sharing data and material about Hơi An. I am deeply grateful to him about his ‘enthusiasm, Last but not least, I want to send my thanks to my site manager, Duong Minh Tĩnh, and all leaders in Phục Hung Holdings Construction Joint Stock Company that they give opportunities to complete my master thesis on time.

Hanoi, August 2016 ‘40 Due Hai CHAPTER 1: INTRODUCHON.5 Approach and methodology.6 Thesis structure CHAPTER 2: PHYSICAL CHARACTERISTICS 2.2 Hilly topography 223 Delta topography 224 Sandy coastal topography’ 2.1 Wind 242 Temperature 243 Humidity. River basin and siver network 25.6 Observation stations and hydrologic conditions.1 Tides » 222 Wind waves 20 2⁄3 Currents 2 28° Sediment 2 28.1 River sediment transport 2 28.2 Coastal sediment transport 23 29° Historical evolution of the cosstine.10 Conclusions + CHAPTER 3: APPLICATION OF GI IC COASTLINE MODEL.1 One-line theory.24 Sediment transport formulae 33 Model sep.3 Computation ofcoastine evolution, 34 Model calibration.3 Wave breaking pafametefs. CHAPTER4: PREDICTION OF EVOLUTION FOR HOI AN COASTLINE.1 Introduction 56 42 Zero-ption 56 "xố 56 422 Senado2 37 43° Coastal evolution in other coastal protection solutions 9° 43.osmnsnnnnnnnnnnninnnnnsnnnnnsnnn6 434 Conclusions 6 CHAPTER5: CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS _ 51 Conclusions « 5.8 References 66 List of figure 6 List of table T0 Appondix A n Appendix B. 85 CHAPTER1: INTRODUCTION 11 Study area ‘The Cua Dai beach and the ancient town of Hoi An are located in Quang Nam province in the middle of Vietnam.

They play great important roles in economic development of Quang Nam province, Vietnam. Hoi An city is located in the Thu Bon River Basin with 10035 km? of total area and approximately 120,000 inhabitants, ts ancient town is recognized as a UNESCO World Heritage site in Vietnam. Quang Nam province shares the border with Thua Thien-Hue province in the north, Quang Ngai province in the south, Kon Tum province and the Laos in the WesL Its a strategic important position that can cover and monitor almost of the ‘marine routes inthe East Sea 1. Problem definition Over last decade, coastal erosion in Cua Dai Beach has been happening severely and quickly, causing a significant retreat of the coastline, The Hoi An beach is lost day by day.

On average, the Hoi An coastline is eroding 12m per year. So a great number of resorts, restaurants and houses are either destroyed or threatened. ‘Therefore, the number of tourists visiting Hoi An is significantly decreasing, losing the great amount of money that invested to build infrastructure along coastline In Hoi An, tourism accounts for 64% of the total municipal revenue, and itis also the province's main source of income. In 2013, Quang Nam province's tourism earned up to 170 million USD, which is approximately 10 per cent of the gross provincial product (Vietnam News, 2013).

Hoi An also contributes about 40 million USD (UNESCO, 2008). Almost focal inhabitants live on tourism, hence they ane affected by coastal erosion on thei livelihood. In the world, climate change is a global problem. This could also influence on the coastal area of Hoi An, According to ASEC Consultants (2014), sea level rise around Hoi An will be 5mm per year.

They predicted that a quarter of the Hoi An area will be regularly flooded in 2020. Beside, typhoon fends to move toward the south along the country's coastal line. The combination between extreme events, such as storm surge, tide and sea level rise leads to more severe coastal erosion, According to Marcel Stive (2015), there is a difference in sediment volume between the loss of sediment on the northern beaches and the gain of sediment on the southern beaches. He claimed that the newest situationin 2015 is shown in Figure 1~ Figure 1-2 Erosion on study area (Hoi An Project)! "the Dutch ster stent group fom Tw-Delt Universi took the pstares on he Hs site 2 ‘Thus, the study area needs to assess the problem in a careful way to support the decision making process for an effective solution.3 Literature review Long-term prediction of coastal erosion can be done based on one-line model theory.

This research is intended to apply this kind of model to study the coastal «erosion in Hoi An and propose the solution to cope with t, ‘One ofthe commonly used one-line model is GENESIS (Hanson and Kraus, 1989), GENESIS can simulate successfully the evolution of coastline being make up a reat volume of fine-grained sediment transport, Chantal et al. (2004) compared equilibrium beach profiles which the processes in surf zone do not affect and affect to calculate the deviation of fine material. The continuity equation of sediment ‘transport in GENESIS was adjusted represent the volume of thes Existing dykes in Hai Hau, Nam Dinh province was simulated in GENESIS as seawall that ‘erosion in the past the dykes were prevent Murray and Ashton (2004) explored coastline evolution under such wave climates using a one-line model require some alterations to avoid discretization artefacts related to high-angle waves, and allow complex shoreline structures to emerge in the model. Howe rit does not imply that thes solutions are unique; other approaches to solving these problems ate certainly possible.

Regarding Hoi An coastline, there are some researches have done related to the crosion problem or the surrounding study area. In Hoi An, the beach north of Cua Dai estuary has been eroding severely. Pre-built ‘coastal structures significantly affect the adjacent beaches. Viet and Tanaka (2015) claimed thatthe main cause of erosion in Cua Dai beach is due to the hydropower reservoirs and dams built upstream which are keeping a great amount of sediment upstream of the dams.

As a result, ack of sediment supplies to downstream. It is ‘considered as the highly possible mechanism of erosion. Concerning the three researches above, they just simulate very well type of smooth coastline, but they can mention rough coastlines that changing strongly angle of coastline, and he coastlines are influenced significantly by river mounts According to Long et al (2013), the annual runo[f is quite abundant in the Vu Gia- ‘Thu Bon river basin, but it unequally distribute in space and time, The flow regime inthe study area is impacted significantly in both negative and positive ways by the construction of reservoir system upstream in order to exploit water resource efficiently. ‘They assessed the cause of erosion from upstream due to building hydropower plants and the loss of a great volume of sediment supply t0 the coasts adjacent the ‘Thu Bon estuary, 14.

Study objectives “The main objective ofthis research isto in ase the fundamental understanding on the physical regime influencing the evolution of the coastline, Specifically, the study is aimed to get further insight into the parameters which are the most sensitive to the coastline change in Hoi An in order to propose an effective countermeasure to ‘cope with the coastal erosion problem, “To achieving the research goal, the following questions have to be answered during research: ‘What is the main factors influencing the evolution of the Hoi An coastline? How will the Hoi An coastline tend to change in next 20, 50 years? What is an effective solution to deal with the erosion of the Hoi An coastline? 1. Approach and methodology “The research questions can be answered and the objectives can be achieved by means of a numerical coastline evolution model. In this research, the Generic Coastline Model (Roelvink and Reniers, 2011) will be utilized to model the ‘coastline evolution for Hoi An. ‘The Generic Coasline Model is an one-line model which allow to predict the coastline change in a long-term time scale.

The model uses Soulsby-Van Rijn formula (Soulsby, 1997) to calculate long-shore sediment transport taking into account the influences of different processes. The model will be calibrated and validated using the actual data forthe research area ‘Once the numerical coastline evolution model is setup and calibrated and validated, itean be used to predict the coastline evolution for different periods in the future. Tt can also be used to investigate the evolution of the coastline corresponding to different coastal protection measures to find an effective solution to counter the ‘coastal erosion problem of Hoi An, Wave transformation module solve Matric Figure 1-3 Structure of study ‘The study approach is depicted in Figure 1-3 which inelude the following major ‘components: 1. Different types of data will be collected including: Basic data of water level, flow discharge and velocity, wave, wind, and sediment transport.

Basic data of bathymetry, topography, eross-shore coastal profiles. = Historical changes of the coastline based on maps and remote sensing (Google Earth, other satelite imagery and aerial photography). Model setup, calibration and validation, The model will be setup based on Generic Coastline Model and will be calibrated and validated using measured data, Sensitivity analysis and the investigation of the influences of the different factors and processes on model results can be carried out dưng model calibration, Prediction of coastline change in next 20, 50 years for “zero-option”” and other ‘coastal protection measures to propose the most effective solution to counter the coastal erosion problem.6 Thesis structure “The structure of the thesis is shown in Figure 1-4, Afler this introduction chapter, Chapter 2 presents more detailed on the physical characteristies of study area and the surrounding area, Chapter 3 provides application of Generic Coastline Model on study area, Chapter 4 focuses on predicting the evolution of the Hoi An coastline. “The thesis ends with the study conclusions and recommendations in Chapter 5, Introduction Am toan mm) Thesis Structure Phys ghansasiuie ~ˆ Prediction of evolution for Hoi ‘An coastline Conclusion and Recommendation Figure 1-4 Structure of the thesis CHAPTER2: PHYSICAL CHARACTERISTICS 21 Introduction Hoi An beach is one of the most sensitive and important beaches in Vietnam.

because of its position and economy. Due to the area is located in the tropical monsoon climate region, there are several different elements influencing the evolution of coastline all governing by the topical monsoon systems. The principle factors, which is strongly influenced, is from inland, oceanic conditions and specifi ly human activities. The dominant influence to the change of coastline is ‘due to lacking of sediment that mainly supply from Thu Bon River system, building hydropower plain in upstream and mining along the river.

To obtain a general view ‘on the natural condition and the evolution of coastline, this chapter will provide some basic information on the physical characteristics ofthe change of coastline.2 Geographic conditions Generally, the topography of the Thu Bon River basin change in a complex and dissected way with the direction of the slope from the western to the eastern, and there are 4 types of main topography.1 Mountain topography ‘The type of mountainous topography accounts for most of the Thu Bon River basin’s area, and the topography belongs to Truong Son mountain range with the popular height from 500 to 2000 meter.