Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu đường bờ biển dài hơn 3.000 km, trải dài qua 29 tỉnh, thành phố ven biển từ Móng Cái (Quảng Ninh) đến Hà Tiên (Kiên Giang). Hệ thống đê biển và đê cửa sông đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ sản xuất, dân sinh và phát triển kinh tế vùng ven biển. Tuy nhiên, nhiều tuyến đê hiện nay chỉ đảm bảo an toàn ở mức độ nhất định, đặc biệt là trước các cơn bão cấp 9 và triều cường có tần suất 5%. Tình trạng xuống cấp, hư hỏng do tác động của thiên tai và biến đổi khí hậu ngày càng nghiêm trọng, đòi hỏi việc nâng cấp, củng cố hệ thống đê là cấp thiết.

Nghiên cứu tập trung vào hệ thống đê cửa sông Mã đoạn cuối đê sông Cùng đến Km65 đê tả sông Mã, xã Hoằng Phụ, huyện Hoằng Hóa, tỉnh Thanh Hóa. Khu vực này có dân cư đông đúc, chủ yếu sinh sống bằng nghề nuôi trồng và đánh bắt thủy hải sản, thường xuyên chịu ảnh hưởng của lũ lụt, bão và triều cường. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hiện trạng hệ thống đê, xác định nguyên nhân gây hư hỏng, từ đó đề xuất giải pháp nâng cấp, thiết kế đê phù hợp nhằm đảm bảo an toàn dân sinh, phát triển kinh tế xã hội bền vững.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm khảo sát điều kiện khí tượng, thủy hải văn, địa chất công trình, hiện trạng đê và các tác động ngoại sinh, nội sinh ảnh hưởng đến hệ thống đê. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ tài sản quốc gia, ổn định đời sống nhân dân và thúc đẩy phát triển kinh tế vùng ven biển Thanh Hóa nói riêng và miền Trung nói chung.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết thủy lực và thủy động lực học: Giúp phân tích tác động của sóng, dòng chảy, mực nước triều và nước dâng do bão lên hệ thống đê cửa sông.
  • Mô hình ổn định kết cấu đê: Áp dụng các phương pháp tính toán ổn định tổng thể như Janbu, Bishop để đánh giá khả năng chịu lực, chống trượt, lật và sụt lún của đê.
  • Khái niệm về biến đổi khí hậu và tác động ngoại sinh: Bao gồm ảnh hưởng của bão, gió, sóng, biến đổi mực nước biển và tác động nhân sinh đến sự xuống cấp của đê.
  • Tiêu chuẩn an toàn đê biển và đê cửa sông: Dựa trên tiêu chuẩn thiết kế với chu kỳ lặp lại (chu kỳ an toàn) phù hợp với đặc điểm kinh tế - xã hội và mức độ rủi ro của vùng được bảo vệ.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu khí tượng, thủy hải văn, địa chất công trình từ các trạm quan trắc tại khu vực nghiên cứu và các tài liệu chuyên ngành liên quan. Dữ liệu hiện trạng đê được thu thập qua khảo sát thực địa, điều tra dân sinh và kinh tế.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm chuyên dụng như CRESSWIND (phiên bản 8.0) để tính toán sóng thiết kế trước chân công trình, phần mềm Geoslope 2004 để tính toán ổn định kết cấu đê, phần mềm TSTV2002 và WADIBE để vẽ đường tần suất và phân tích thủy lực.
  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Khảo sát địa chất tại 6 vị trí mặt cắt ngang và 1 vị trí cổng đê, lựa chọn các điểm đại diện cho đặc điểm địa chất và thủy động lực khu vực. Dữ liệu khí tượng và thủy văn được lấy từ các trạm quan trắc có thời gian đo đạc trên 20 năm.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ năm 2009 đến 2010, bao gồm thu thập dữ liệu, phân tích hiện trạng, tính toán thiết kế và đề xuất giải pháp nâng cấp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng hệ thống đê cửa sông Mã: Tuyến đê dài khoảng 13,25 km, trong đó đê trực tiếp biển dài 1,4 km với cao trình đỉnh đê từ +3,8 đến +4,2 m, mái phía biển có độ dốc m=3, mái phía đồng m=2. Một số đoạn đê đã được gia cố bằng kè lát mái, tuy nhiên nhiều đoạn vẫn chưa được bảo vệ chắc chắn, dễ bị xói lở và hư hỏng khi có bão lớn. Ví dụ, bão số 7 năm 2005 đã làm vỡ đoạn đê dài 60 m.

  2. Tác động của các yếu tố ngoại sinh: Gió bão với vận tốc thiết kế lên đến 34 m/s (tần suất 5%) tạo ra sóng lớn và dòng chảy mạnh, gây xói lở bờ và chân đê. Mực nước dâng do bão có thể lên đến 2,7 m, thời gian tồn tại nước dâng trung bình 7 giờ, gây ngập lụt nghiêm trọng. Sóng do gió bão và tàu thuyền cũng làm gia tăng áp lực lên đê, đặc biệt tại các vị trí cửa sông.

  3. Đặc điểm địa chất công trình: Kết quả khảo sát cho thấy nền đê chủ yếu là đất sét pha, đất yếu có khả năng biến dạng lớn, dễ bị lún không đều và xói lở. Các lớp đất yếu xen kẽ với lớp cát hạt nhỏ, có hệ số thấm thấp, ảnh hưởng đến độ ổn định của đê.

  4. Mức độ an toàn và tiêu chuẩn thiết kế: Khu vực bảo vệ có dân số khoảng 10.000 người, diện tích bảo vệ dưới 5.000 ha, do đó chọn chu kỳ an toàn 20 năm (tần suất 5%). Chiều rộng đỉnh đê được đề xuất mở rộng lên 5 m để phục vụ giao thông ven biển và đảm bảo an toàn.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ thống đê cửa sông Mã hiện tại chưa đáp ứng được yêu cầu an toàn trước các tác động ngày càng mạnh của thiên tai và biến đổi khí hậu. Việc đê chưa được gia cố toàn diện, kết cấu mái đê chưa chắc chắn, cùng với nền địa chất yếu là nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng xói lở, hư hỏng.

So sánh với các nghiên cứu trong khu vực miền Trung, tình trạng xuống cấp đê biển và đê cửa sông là phổ biến, đặc biệt tại các tỉnh như Nam Định, Hải Phòng, Hà Tĩnh. Các dự án nâng cấp đê như PAM, CARE đã góp phần cải thiện nhưng vẫn còn nhiều đoạn đê chưa được đầu tư đồng bộ.

Dữ liệu thủy văn và khí tượng cho thấy tần suất bão và mưa lớn có xu hướng gia tăng, đòi hỏi thiết kế đê phải tính toán kỹ lưỡng các điều kiện biên thủy động lực, bao gồm sóng, mực nước dâng và dòng chảy. Việc sử dụng phần mềm tính toán hiện đại giúp mô phỏng chính xác hơn các tác động này, từ đó đưa ra giải pháp thiết kế phù hợp.

Biểu đồ tần suất mực nước và vận tốc gió thiết kế có thể được trình bày để minh họa mức độ rủi ro và cơ sở lựa chọn tiêu chuẩn an toàn. Bảng so sánh các loại mặt cắt đê và kết quả tính toán ổn định cũng giúp làm rõ ưu nhược điểm của từng phương án thiết kế.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cao cao trình và mở rộng mặt đê: Tăng cao trình đỉnh đê lên tối thiểu +5,0 m và mở rộng mặt đê lên 5 m để đảm bảo khả năng chống tràn và phục vụ giao thông ven biển. Thời gian thực hiện dự kiến trong 3 năm, do Ban Quản lý dự án phối hợp với chính quyền địa phương thực hiện.

  2. Gia cố mái đê bằng kè lát và trồng cỏ bảo vệ: Sử dụng đá lát khan dày 30 cm kết hợp trồng cỏ trên mái đê phía đồng để giảm xói lở, tăng độ bền kết cấu. Chủ thể thực hiện là đơn vị thi công xây dựng công trình thủy lợi, hoàn thành trong vòng 2 năm.

  3. Cải tạo nền đê và xử lý địa chất: Áp dụng các biện pháp gia cố nền như đầm nén, xử lý đất yếu bằng vật liệu địa kỹ thuật để tăng cường ổn định nền đê, giảm nguy cơ lún không đều. Thời gian thực hiện 1-2 năm, phối hợp với các đơn vị chuyên môn địa chất công trình.

  4. Xây dựng hệ thống tiêu thoát nước và kênh rạch hợp lý: Thiết kế hệ thống tiêu thoát nước mặt đê và kênh rạch để giảm áp lực nước, hạn chế ngập úng và xói lở. Chủ thể là Ban Quản lý dự án và chính quyền địa phương, hoàn thành trong 2 năm.

  5. Theo dõi, bảo trì và nâng cấp định kỳ: Thiết lập kế hoạch kiểm tra, bảo trì định kỳ hệ thống đê, đặc biệt sau các mùa mưa bão để kịp thời khắc phục hư hỏng. Thời gian thực hiện liên tục, do chính quyền địa phương và các đơn vị quản lý đê đảm nhiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách: Giúp hiểu rõ về hiện trạng, nguyên nhân và giải pháp nâng cấp hệ thống đê cửa sông, từ đó xây dựng chính sách đầu tư, bảo vệ vùng ven biển hiệu quả.

  2. Kỹ sư và chuyên gia công trình thủy lợi, đê biển: Cung cấp cơ sở khoa học, dữ liệu kỹ thuật và phương pháp tính toán thiết kế đê phù hợp với điều kiện địa phương, hỗ trợ trong công tác thiết kế và thi công.

  3. Các nhà nghiên cứu về biến đổi khí hậu và thủy văn: Tham khảo các phân tích về tác động của bão, sóng, mực nước dâng và biến đổi khí hậu đến hệ thống đê, phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo.

  4. Chính quyền địa phương và cộng đồng dân cư vùng ven biển: Nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của hệ thống đê, các nguy cơ và biện pháp bảo vệ, từ đó phối hợp thực hiện các giải pháp phòng chống thiên tai hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần nâng cấp hệ thống đê cửa sông Mã?
    Hệ thống đê hiện tại chưa đáp ứng được yêu cầu an toàn trước tác động ngày càng mạnh của bão, sóng và biến đổi khí hậu. Việc nâng cấp giúp bảo vệ dân cư, sản xuất và phát triển kinh tế bền vững.

  2. Tiêu chuẩn an toàn đê được xác định như thế nào?
    Tiêu chuẩn an toàn dựa trên diện tích và dân số vùng bảo vệ, với chu kỳ lặp lại 20 năm (tần suất 5%) phù hợp với khu vực có khoảng 10.000 người và diện tích dưới 5.000 ha.

  3. Phương pháp tính toán sóng và mực nước dâng được sử dụng ra sao?
    Sử dụng phần mềm CRESSWIND để mô phỏng sóng thiết kế dựa trên vận tốc gió thiết kế 34 m/s và dữ liệu thủy văn, kết hợp với phương pháp Monte-Carlo để xây dựng đường tần suất mực nước.

  4. Nguyên nhân chính gây hư hỏng đê là gì?
    Bao gồm tác động ngoại sinh như gió bão, sóng, biến đổi mực nước; tác động nội sinh từ địa chất yếu; và tác động nhân sinh như khai thác tài nguyên, xây dựng không hợp lý.

  5. Giải pháp nào hiệu quả nhất để bảo vệ đê?
    Kết hợp nâng cao, mở rộng mặt đê, gia cố mái bằng kè lát và trồng cỏ, cải tạo nền đê, xây dựng hệ thống tiêu thoát nước và bảo trì định kỳ là các giải pháp tổng thể hiệu quả.

Kết luận

  • Hệ thống đê cửa sông Mã đoạn cuối đê sông Cùng hiện còn nhiều đoạn xuống cấp, chưa đảm bảo an toàn trước bão lũ và biến đổi khí hậu.
  • Các yếu tố ngoại sinh như gió bão, sóng và mực nước dâng là nguyên nhân chính gây hư hỏng đê, kết hợp với nền địa chất yếu làm giảm độ ổn định công trình.
  • Tiêu chuẩn an toàn được xác định với chu kỳ lặp lại 20 năm, vận tốc gió thiết kế 34 m/s và mực nước dâng thiết kế 2,7 m.
  • Đề xuất nâng cao, mở rộng mặt đê, gia cố mái, cải tạo nền và xây dựng hệ thống tiêu thoát nước nhằm đảm bảo an toàn và phát triển kinh tế xã hội vùng ven biển.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai thi công các giải pháp nâng cấp, theo dõi, bảo trì định kỳ và nghiên cứu bổ sung để thích ứng với biến đổi khí hậu trong tương lai.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ vùng ven biển và phát triển bền vững!