Tổng quan nghiên cứu

Biển đảo Việt Nam đóng vai trò chiến lược quan trọng về chính trị, an ninh quốc phòng và phát triển kinh tế xã hội. Trong đó, huyện đảo Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi, là một trong những đảo tiền tiêu của đất nước với diện tích khoảng 10,7 km² và dân số trên 21.000 người. Tuy nhiên, đảo Lý Sơn đang đối mặt với tình trạng xâm thực bờ biển nghiêm trọng, làm thu hẹp diện tích đất canh tác và ảnh hưởng đến đời sống người dân. Theo thống kê, diện tích đảo đã bị xâm thực gần một nửa trong vòng hơn một thế kỷ qua, đặc biệt là bờ biển phía Bắc bị sạt lở mạnh mẽ.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hiện trạng biến động bờ biển và xâm thực bờ đảo Lý Sơn, phân tích các yếu tố thủy động lực tác động, đồng thời đề xuất các giải pháp bảo vệ bờ và bãi biển phù hợp với điều kiện tự nhiên và phát triển kinh tế xã hội của huyện đảo. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào vùng ven bờ và bãi biển khu vực đảo Lý Sơn, với dữ liệu thu thập từ năm 1985 đến 2012, kết hợp số liệu thực địa và mô hình toán thủy động lực.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ chủ quyền biển đảo, duy trì ổn định môi trường sống và phát triển bền vững kinh tế xã hội trên đảo. Các kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc quy hoạch, xây dựng các công trình bảo vệ bờ và phát triển hạ tầng kỹ thuật, góp phần giảm thiểu thiệt hại do xâm thực và biến đổi khí hậu gây ra.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình thủy động lực học ven bờ, bao gồm:

  • Lý thuyết biến động bờ biển: Diễn biến bờ biển là quá trình tự nhiên liên tục dưới tác động của sóng, dòng chảy và các yếu tố khí tượng thủy văn. Quá trình này có thể gây ra xói lở hoặc bồi tụ bờ biển theo các phạm vi không gian và thời gian khác nhau.

  • Mô hình thủy động lực MIKE 21: Bộ mô hình toán 2 chiều của Viện Thủy lực Đan Mạch, bao gồm mô-đun MIKE 21 HD (dòng chảy) và MIKE 21 SW (sóng), được sử dụng để mô phỏng trường dòng chảy, sóng và vận chuyển bùn cát ven bờ đảo Lý Sơn.

  • Khái niệm xâm thực bờ biển: Xâm thực là sự biến đổi đáng kể của đường bờ do tác động của sóng, dòng chảy, gió và các hoạt động khai thác của con người, dẫn đến mất ổn định bờ biển.

Các khái niệm chính bao gồm: biến động bờ biển, xâm thực bờ biển, thủy động lực ven bờ, mô hình toán thủy lực, và giải pháp bảo vệ bờ biển.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu khí tượng thủy văn (gió, sóng, mực nước, dòng chảy) thu thập từ năm 1985 đến 2012; số liệu địa hình, địa chất ven bờ và đáy biển; ảnh viễn thám và GIS để phân tích diễn biến bờ đảo trong quá khứ; số liệu thực địa đo đạc mực nước và dòng chảy tháng 12/2012.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng mô hình toán MIKE 21 để mô phỏng thủy động lực và vận chuyển bùn cát, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình bằng số liệu thực đo. Phân tích diễn biến bờ đảo dựa trên ảnh viễn thám và số liệu thực địa.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý số liệu từ 1985-2012; khảo sát thực địa và đo đạc tháng 12/2012; mô phỏng và phân tích diễn biến bờ đảo trong giai đoạn 2013-2017.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Số liệu thực địa được thu thập tại các vị trí trọng điểm quanh đảo Lý Sơn, đặc biệt tập trung vào bờ Bắc – khu vực có hiện tượng xâm thực nghiêm trọng. Mô hình được xây dựng trên lưới phi cấu trúc với hơn 48.000 phần tử, đảm bảo độ chính xác và khả năng mô phỏng chi tiết.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng xâm thực bờ biển: Đường bờ phía Bắc đảo Lý Sơn dài 6,1 km bị xâm thực nghiêm trọng, với tốc độ xói lở trung bình khoảng 0,5-1,0 m/năm. Các đoạn bờ có kết cấu cát và đất pha cát dễ bị xói lở hơn so với đoạn bờ đá kiên cố. Khoảng 50% diện tích đất canh tác ven bờ đã bị thu hẹp do xâm thực.

  2. Thủy động lực vùng ven bờ: Mô hình MIKE 21 cho thấy vận tốc dòng chảy trung bình tại vùng ven bờ dao động từ 0,2 đến 0,8 m/s, với các hướng dòng chảy chính theo hướng Đông Bắc và Tây Nam. Độ cao sóng trung bình trong mùa bão đạt 1,3 m, sóng cực đại lên đến 6 m, gây tác động mạnh đến bờ biển.

  3. Xu thế vận chuyển bùn cát: Mô phỏng cho thấy bùn cát chủ yếu vận chuyển theo hướng Đông Bắc trong mùa gió Đông Bắc và hướng Tây Nam trong mùa gió Tây Nam, tạo ra các vùng bồi tụ và xói lở luân phiên quanh đảo. Vùng bờ Bắc có xu thế xói lở lớn nhất do thiếu các công trình bảo vệ.

  4. Ảnh hưởng kinh tế xã hội: Khoảng 60% hộ dân sống bằng nghề biển, 30% làm nông nghiệp trồng hành, tỏi. Xâm thực bờ biển làm giảm diện tích đất sản xuất, ảnh hưởng trực tiếp đến sinh kế người dân. Các dự án xây dựng vũng neo đậu tàu thuyền và kè bảo vệ bờ đang được triển khai nhằm cải thiện tình hình.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của xâm thực bờ biển Lý Sơn là sự kết hợp của các yếu tố tự nhiên như sóng lớn, dòng chảy mạnh, biến đổi khí hậu làm nước biển dâng cao, cùng với tác động của con người như khai thác cát, đá ven bờ. Kết quả mô hình thủy động lực phù hợp với số liệu thực đo, thể hiện qua hệ số tương quan Nash-Sutcliffe đạt 0,90, cho thấy độ chính xác cao trong dự báo biến động mực nước và dòng chảy.

So sánh với các nghiên cứu trên các đảo khác trong khu vực miền Trung, tốc độ xói lở tại Lý Sơn cao hơn trung bình do đặc điểm địa hình núi lửa và thiếu các giải pháp bảo vệ bờ mềm như trồng rừng ngập mặn. Việc xây dựng các công trình cứng như kè bê tông được đánh giá là giải pháp khả thi nhất trong điều kiện địa chất và kinh tế hiện tại.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ vận tốc dòng chảy theo thời gian, bản đồ phân bố xói lở và bồi tụ, cùng bảng thống kê tốc độ xói lở từng đoạn bờ. Các phân tích này giúp xác định các khu vực ưu tiên đầu tư công trình bảo vệ.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng hệ thống kè bảo vệ bờ cứng: Ưu tiên xây dựng kè bê tông tại các đoạn bờ Bắc và Đông Bắc có tốc độ xói lở cao, nhằm giảm thiểu mất đất canh tác và bảo vệ hạ tầng dân sinh. Thời gian thực hiện dự kiến 3-5 năm, do chính quyền địa phương phối hợp với Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

  2. Phát triển hệ thống neo đậu tàu thuyền an toàn: Hoàn thiện dự án vũng neo đậu An Hải giai đoạn II, nâng công suất neo đậu lên 800 tàu công suất 500 CV, đảm bảo an toàn cho tàu thuyền trong mùa bão. Thời gian hoàn thành trong 2 năm, do Ban Quản lý Khu Kinh tế Dung Quất chủ trì.

  3. Quy hoạch và di dời dân cư khỏi vùng xói lở nghiêm trọng: Lập kế hoạch di dời các hộ dân sống gần bờ biển bị xâm thực nặng, đồng thời xây dựng khu dân cư mới an toàn hơn. Thời gian thực hiện 5 năm, phối hợp giữa chính quyền địa phương và các cơ quan liên quan.

  4. Nâng cao nhận thức và quản lý khai thác tài nguyên ven bờ: Tăng cường kiểm soát khai thác cát, đá ven bờ, hạn chế các hoạt động gây mất ổn định bờ biển. Triển khai các chương trình tuyên truyền, đào tạo cho người dân và ngư dân. Thời gian liên tục, do Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với UBND huyện Lý Sơn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các chính sách bảo vệ bờ biển, quy hoạch phát triển kinh tế xã hội bền vững cho huyện đảo Lý Sơn và các đảo tương tự.

  2. Các nhà khoa học và nghiên cứu thủy văn, biển đảo: Tham khảo phương pháp mô hình hóa thủy động lực và phân tích biến động bờ biển, áp dụng cho các nghiên cứu tương tự trong khu vực và quốc tế.

  3. Chuyên gia kỹ thuật xây dựng công trình ven biển: Áp dụng các kết quả mô phỏng và đề xuất giải pháp công trình bảo vệ bờ để thiết kế, thi công các công trình phù hợp với điều kiện địa chất và thủy lực địa phương.

  4. Người dân và cộng đồng địa phương: Nắm bắt thông tin về tình trạng xâm thực, các giải pháp bảo vệ bờ biển, từ đó nâng cao ý thức bảo vệ môi trường và tham gia các hoạt động phòng chống thiên tai.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao đảo Lý Sơn bị xâm thực nghiêm trọng hơn các đảo khác?
    Do đặc điểm địa hình núi lửa chiếm 70% diện tích, thiếu các bãi bồi cát tự nhiên và rừng ngập mặn bảo vệ, cùng với tác động của sóng lớn và dòng chảy mạnh quanh đảo.

  2. Mô hình MIKE 21 có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
    MIKE 21 là mô hình thủy động lực 2 chiều tích hợp tính toán sóng, dòng chảy và vận chuyển bùn cát, cho phép mô phỏng chi tiết và chính xác các quá trình thủy lực ven bờ, phù hợp với điều kiện phức tạp của đảo Lý Sơn.

  3. Giải pháp bảo vệ bờ mềm có thể áp dụng cho Lý Sơn không?
    Do địa chất chủ yếu là đá và cát sạn, giải pháp trồng rừng ngập mặn hoặc nuôi bãi nhân tạo không khả thi, nên giải pháp công trình cứng được ưu tiên.

  4. Tác động của biến đổi khí hậu đến xâm thực bờ biển như thế nào?
    Biến đổi khí hậu làm nước biển dâng cao và tăng cường tần suất, cường độ bão, sóng lớn, làm gia tăng xói lở và xâm thực bờ biển, đe dọa sự ổn định của đảo.

  5. Làm thế nào để giảm thiểu tác động của con người đến xâm thực bờ biển?
    Kiểm soát khai thác cát, đá ven bờ, hạn chế xây dựng công trình không hợp lý, nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường ven biển.

Kết luận

  • Đã xác định được hiện trạng xâm thực nghiêm trọng tại bờ Bắc đảo Lý Sơn với tốc độ xói lở trung bình 0,5-1,0 m/năm, làm thu hẹp diện tích đất sản xuất và ảnh hưởng đến đời sống người dân.
  • Mô hình thủy động lực MIKE 21 được hiệu chỉnh và kiểm định thành công, phản ánh chính xác các biến động mực nước, dòng chảy và vận chuyển bùn cát quanh đảo.
  • Các yếu tố thủy động lực như sóng lớn, dòng chảy mạnh và biến đổi khí hậu là nguyên nhân chính gây xói lở bờ biển.
  • Giải pháp xây dựng công trình kè bảo vệ bờ cứng được đề xuất là phương án khả thi nhất trong điều kiện địa chất và kinh tế hiện tại.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai xây dựng công trình bảo vệ, hoàn thiện hệ thống neo đậu tàu thuyền, quy hoạch di dời dân cư và nâng cao quản lý tài nguyên ven bờ.

Kêu gọi hành động: Các cơ quan quản lý, nhà khoa học và cộng đồng cần phối hợp chặt chẽ để triển khai các giải pháp bảo vệ bờ biển, đảm bảo phát triển bền vững và giữ vững chủ quyền biển đảo thiêng liêng của Tổ quốc.