Luận văn thạc sĩ kỹ thuật địa chất nghiên cứu nguyên nhân gây xói lở bờ biển gò công đông tỉnh tiền giang dự báo và đề xuất giải pháp phòng chống

Luận văn nghiên cứu chuyên sâu về xói lở bờ biển Gò Công Đông, Tiền Giang. Phân tích nguyên nhân, dự báo diễn biến và đề xuất các giải pháp phòng chống hiệu quả.

• Tác giả: Lê Nguyễn Đoan Trinh
• Người hướng dẫn: Tiến Sỹ Bùi Trọng Vinh
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa – ĐHQG – HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Địa chất
• Đề tài: Nghiên cứu nguyên nhân gây xói lở bờ biển Gò Công Đông - tỉnh Tiền Giang, dự báo và đề xuất giải pháp phòng chống
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp.Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• PHẦN MỞ ĐẦU
• Tính cấp thiết của đề tài
• Mục tiêu của đề tài
• Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• Phương pháp nghiên cứu
• Ý nghĩa khoa học – Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI HUYỆN GÒ CÔNG ĐÔNG
• 1.1. Điều kiện địa lý tự nhiên
• 1.1.1. Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu
• 1.1.2. Đặc điểm địa hình
• 1.1.3. Đặc điểm khí hậu
• 1.1.4. Đặc điểm thủy – hải văn
• 1.1.5. Thổ nhưỡng – thảm thực vật
• 1.2. Đặc điểm địa chất và lịch sử phát triển bờ biển, đê biển Gò Công Đông
• 1.2.1. Địa mạo – hình thái bờ biển
• 1.2.2. Phân bố thạch động lực và đặc điểm địa chất vùng biển ven bờ
• 1.2.3. Quá trình thành tạo đồng bằng Sông Cửu Long và khu vực bờ biển Gò Công Đông
• 1.2.4. Lịch sử hình thành và phát triển đê biển Gò Công Đông
• 1.3. Đặc điểm kinh tế - xã hội
• 1.3.1. Xã hội và nhân văn
• 2. CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG XÓI LỞ/BỒI TỤ ĐỚI BỜ GÒ CÔNG ĐÔNG
• 2.1. Thực trạng xói lở và bồi tụ đới bờ Gò Công Đông từ 1991-2014
• 2.1.1. Phương pháp nghiên cứu
• 2.1.2. Kết quả phân tích diễn biến đường bờ biển Gò Công Đông
• 2.1.3. Diễn biến rừng ngập mặn Gò Công Đông qua các giai đoạn
• 2.2. Đánh giá hiện trạng kè đê và xói lở/bồi tụ bờ biển Gò Công Đông
• 3. CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ NGUYÊN NHÂN XÓI LỞ ĐỚI BỜ GÒ CÔNG
• 3.1. Phương pháp nghiên cứu
• 3.2. Kết quả khảo sát thực địa
• 3.2.1. Các yếu tố tự nhiên
• 3.2.2. Tác động từ các hoạt động sống của con người
• 3.3. Kết quả phân tích bằng mô hình toán
• 3.3.1. Cơ sở lý thuyết của mô hình
• 3.3.2. Lưới tính, biên mô hình
• 3.3.3. Các số liệu sử dụng
• 3.3.4. Thiết lập – Kiểm định mô hình
• 3.3.5. Kết quả mô phỏng đánh giá tác động sóng, gió, dòng chảy ven bờ Gò Công Đông
• 3.4. Nhận xét, đánh giá
• 4. CHƯƠNG 4: CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG XÓI LỞ
• 4.1. Dự báo xu thế diễn biến đường bờ
• 4.2. Đề xuất một số giải pháp phòng chống xói lở
• 4.2.1. Giải pháp công trình
• 4.2.2. Giải pháp phi công trình
• 4.3. Đánh giá khả năng phục hồi rừng ngập mặn
• Kết luận và kiến nghị
• Danh mục các công trình được công bố
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan Xói lở bờ biển Gò Công Đông Thách thức cấp bách 55 ký tự

Gò Công Đông, một huyện duyên hải của Tiền Giang, đối mặt với thách thức xói lở bờ biển nghiêm trọng. Với đường bờ biển dài 32km, khu vực này chịu tác động trực tiếp từ sóng lớn, đặc biệt vào mùa gió chướng. Đê biển và rừng ngập mặn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hàng trăm nghìn hộ dân. Tuy nhiên, xói lở bờ biển đang đe dọa sự an toàn và sinh kế của cộng đồng. Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định nguyên nhân xói lở, dự báo diễn biến và đề xuất giải pháp phòng chống hiệu quả cho khu vực Gò Công Đông. Theo nghiên cứu của Lê Nguyễn Đoan Trinh, từ năm 1991 đến 2014, bờ biển Gò Công Đông đã trải qua những thay đổi đáng kể, với tình trạng xói lở diễn ra ngày càng nghiêm trọng.

1.1. Vị trí địa lý và tầm quan trọng của bờ biển Gò Công Đông

Bờ biển Gò Công Đông nằm trong khu vực có tọa độ từ 106°40'50” đến 106o47’40” kinh độ Đông và 10°15'35” đến 10°25'45” vĩ độ Bắc, bao gồm các xã Vàm Láng, Kiểng Phước, Tân Điền và Tân Thành. Vị trí này không chỉ quan trọng về mặt địa lý mà còn có ý nghĩa lớn về kinh tế - xã hội, là nơi sinh sống và khai thác tài nguyên của nhiều cộng đồng dân cư. Bờ biển đóng vai trò như một bức tường thành tự nhiên, bảo vệ đất liền khỏi sự xâm nhập của biển và các hiện tượng thời tiết cực đoan. Bảo vệ bờ biển cũng đồng nghĩa với việc bảo vệ sinh kế và cuộc sống của người dân địa phương, đảm bảo sự phát triển bền vững của khu vực.

1.2. Vai trò của đê biển và rừng ngập mặn trong phòng hộ ven biển

Đê biển và rừng ngập mặn là hai yếu tố then chốt trong hệ thống phòng hộ ven biển Gò Công Đông. Đê biển đóng vai trò như một công trình nhân tạo, ngăn chặn trực tiếp sóng và triều cường xâm nhập vào đất liền. Rừng ngập mặn, với hệ sinh thái đa dạng và khả năng chắn sóng tự nhiên, là lớp bảo vệ thứ hai, giúp giảm thiểu tác động của sóng và giữ đất. Sự kết hợp giữa đê biển và rừng ngập mặn tạo thành một hệ thống phòng thủ vững chắc, bảo vệ khu vực khỏi xói lở và các thiên tai khác.

II. Phân tích Nguyên nhân chính gây Xói lở bờ biển 57 ký tự

Xói lở bờ biển Gò Công Đông là một vấn đề phức tạp, chịu tác động của nhiều yếu tố khác nhau. Các yếu tố tự nhiên như sóng, gió, dòng chảy và biến đổi khí hậu đóng vai trò quan trọng trong quá trình này. Bên cạnh đó, các hoạt động của con người như khai thác tài nguyên, xây dựng công trình ven biển và phá rừng ngập mặn cũng góp phần làm gia tăng tình trạng xói lở. Việc hiểu rõ các nguyên nhân này là rất quan trọng để đưa ra các giải pháp phòng chống hiệu quả. Theo nghiên cứu, mô hình toán đã chỉ ra rằng sóng, gió và dòng chảy sông vào mùa gió mùa Đông Bắc là một trong những nguyên nhân chính.

2.1. Tác động của yếu tố tự nhiên Sóng gió dòng chảy và địa chất

Sóng, đặc biệt là sóng lớn trong mùa gió chướng, tạo ra lực tác động mạnh lên bờ biển, gây ra sự xói mòn. Gió cũng góp phần vào quá trình này thông qua việc tạo ra sóng và dòng chảy ven bờ. Dòng chảy, đặc biệt là dòng chảy mạnh từ các cửa sông, có thể cuốn trôi đất và cát, làm gia tăng xói lở. Địa chất của khu vực, với cấu trúc đất yếu và dễ bị xói mòn, cũng là một yếu tố quan trọng.

2.2. Ảnh hưởng của hoạt động con người Khai thác xây dựng và phá rừng

Khai thác tài nguyên như cát và khoáng sản ven biển có thể làm thay đổi cấu trúc bờ biển và gia tăng xói lở. Xây dựng công trình ven biển như cảng, đê chắn sóng và các công trình khác có thể làm thay đổi dòng chảy và gây ra xói lở ở những khu vực lân cận. Phá rừng ngập mặn, một lớp bảo vệ tự nhiên của bờ biển, làm mất đi khả năng chắn sóng và giữ đất, khiến bờ biển dễ bị xói lở hơn.

2.3. Biến đổi khí hậu và nước biển dâng Tác động kép đến xói lở

Biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất và cường độ của các hiện tượng thời tiết cực đoan như bão và triều cường, làm gia tăng nguy cơ xói lở bờ biển. Nước biển dâng làm thu hẹp diện tích đất liền và làm cho bờ biển dễ bị xói mòn hơn. Sự kết hợp giữa biến đổi khí hậu và nước biển dâng tạo ra một tác động kép, làm cho tình trạng xói lở bờ biển trở nên nghiêm trọng hơn.

III. Bí quyết Dự báo Xói lở bờ biển Gò Công Đông 51 ký tự

Dự báo xói lở bờ biển là một công việc phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp giữa các phương pháp khác nhau. Các phương pháp truyền thống như phân tích ảnh vệ tinh và khảo sát thực địa vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc theo dõi và đánh giá tình trạng xói lở. Tuy nhiên, các mô hình toán học ngày càng được sử dụng rộng rãi để dự báo diễn biến của bờ biển trong tương lai. Mô hình toán có thể mô phỏng các quá trình vật lý phức tạp như sóng, dòng chảy và sự vận chuyển trầm tích, từ đó đưa ra các dự báo chính xác hơn. Nghiên cứu đã thực hiện mô hình toán và dự đoán khu vực Kiểng Phước - Vàm Láng và đoạn gần giáp Cửa Tiểu thuộc xã Tân Thành sẽ bị xói lở trong những năm tới.

3.1. Phân tích ảnh vệ tinh và khảo sát thực địa Đánh giá hiện trạng

Phân tích ảnh vệ tinh cho phép theo dõi sự thay đổi của bờ biển theo thời gian, xác định các khu vực bị xói lở và đánh giá tốc độ xói lở. Khảo sát thực địa giúp thu thập thông tin chi tiết về địa hình, địa chất và các yếu tố khác ảnh hưởng đến xói lở. Sự kết hợp giữa phân tích ảnh vệ tinh và khảo sát thực địa cung cấp một bức tranh toàn diện về tình trạng xói lở bờ biển.

3.2. Ứng dụng mô hình toán học trong dự báo xói lở bờ biển

Mô hình toán học có thể mô phỏng các quá trình vật lý phức tạp như sóng, dòng chảy và sự vận chuyển trầm tích, từ đó đưa ra các dự báo về diễn biến của bờ biển trong tương lai. Các mô hình toán học hiện đại có thể tích hợp nhiều yếu tố khác nhau như biến đổi khí hậu, nước biển dâng và các hoạt động của con người để đưa ra các dự báo chính xác hơn.

3.3. Các yếu tố cần xem xét khi dự báo Biến đổi khí hậu thủy văn

Khi dự báo xói lở bờ biển, cần xem xét các yếu tố như biến đổi khí hậu, nước biển dâng, thủy văn và địa chất của khu vực. Biến đổi khí hậu và nước biển dâng có thể làm gia tăng nguy cơ xói lở trong tương lai. Thủy văn của khu vực, bao gồm sóng, dòng chảy và triều cường, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xói lở. Địa chất của khu vực, với cấu trúc đất yếu và dễ bị xói mòn, cũng cần được xem xét.

IV. Cách Phòng chống Xói lở bờ biển Gò Công Đông hiệu quả 59 ký tự

Phòng chống xói lở bờ biển Gò Công Đông đòi hỏi một cách tiếp cận toàn diện, kết hợp giữa các giải pháp công trình và giải pháp phi công trình. Giải pháp công trình bao gồm xây dựng đê chắn sóng, kè biển và các công trình bảo vệ bờ biển khác. Giải pháp phi công trình bao gồm trồng rừng ngập mặn, quản lý tổng hợp vùng bờ và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ bờ biển. Sự kết hợp giữa các giải pháp công trình và giải pháp phi công trình sẽ mang lại hiệu quả cao nhất trong việc phòng chống xói lở bờ biển. Đánh giá khả năng phục hồi rừng ngập mặn cũng là một yếu tố quan trọng.

4.1. Giải pháp công trình Xây dựng đê kè chắn sóng bảo vệ bờ

Đê chắn sóng và kè biển là các công trình bảo vệ bờ biển phổ biến, có tác dụng ngăn chặn sóng và triều cường xâm nhập vào đất liền. Tuy nhiên, cần thiết kế và xây dựng các công trình này một cách cẩn thận để tránh gây ra các tác động tiêu cực đến môi trường và các khu vực lân cận. Cần nghiên cứu kỹ lưỡng về đặc điểm thủy văn và địa chất của khu vực để lựa chọn loại công trình phù hợp.

4.2. Giải pháp phi công trình Trồng rừng ngập mặn quản lý vùng bờ

Trồng rừng ngập mặn là một giải pháp tự nhiên, có tác dụng chắn sóng, giữ đất và tạo ra một hệ sinh thái đa dạng. Quản lý tổng hợp vùng bờ bao gồm việc điều phối các hoạt động kinh tế và xã hội ven biển một cách bền vững, giảm thiểu tác động tiêu cực đến bờ biển. Cần có sự tham gia của cộng đồng địa phương trong quá trình quản lý vùng bờ để đảm bảo tính hiệu quả và bền vững.

4.3. Nâng cao nhận thức cộng đồng và xây dựng năng lực phòng chống

Nâng cao nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của việc bảo vệ bờ biển và các biện pháp phòng chống xói lở là rất quan trọng. Cần tổ chức các hoạt động tuyên truyền, giáo dục và đào tạo để nâng cao kiến thức và kỹ năng cho cộng đồng địa phương. Xây dựng năng lực phòng chống xói lở cho cộng đồng bao gồm việc cung cấp các trang thiết bị, công cụ và kỹ thuật cần thiết để ứng phó với các tình huống khẩn cấp.

V. Nghiên cứu Ứng dụng thực tiễn Bài học kinh nghiệm 55 ký tự

Nghiên cứu về xói lở bờ biển Gò Công Đông không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị ứng dụng thực tiễn cao. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để xây dựng các kế hoạch và chính sách phòng chống xói lở bờ biển hiệu quả hơn. Bên cạnh đó, các bài học kinh nghiệm từ Gò Công Đông có thể được áp dụng cho các khu vực ven biển khác có tình trạng xói lở tương tự. Các mô hình thành công nên được nhân rộng, những sai sót cần được rút kinh nghiệm để tránh lặp lại. Cần sự vào cuộc của các nhà khoa học, nhà quản lý và cộng đồng địa phương để đảm bảo tính hiệu quả và bền vững của các giải pháp.

5.1. Áp dụng kết quả nghiên cứu vào quy hoạch và quản lý bờ biển

Kết quả nghiên cứu về xói lở bờ biển Gò Công Đông có thể được sử dụng để xây dựng các quy hoạch và kế hoạch quản lý bờ biển chi tiết, xác định các khu vực ưu tiên bảo vệ và đề xuất các giải pháp phòng chống xói lở phù hợp. Quy hoạch và kế hoạch quản lý bờ biển cần được xây dựng dựa trên các bằng chứng khoa học và có sự tham gia của cộng đồng địa phương.

5.2. Bài học kinh nghiệm từ Gò Công Đông và khả năng nhân rộng

Các bài học kinh nghiệm từ Gò Công Đông, bao gồm cả những thành công và thất bại, có thể được áp dụng cho các khu vực ven biển khác có tình trạng xói lở tương tự. Cần phân tích và đánh giá kỹ lưỡng các bài học kinh nghiệm này để xác định những yếu tố thành công và những yếu tố cần cải thiện.

5.3. Đề xuất chính sách và giải pháp phòng chống xói lở hiệu quả

Dựa trên kết quả nghiên cứu và các bài học kinh nghiệm, cần đề xuất các chính sách và giải pháp phòng chống xói lở bờ biển hiệu quả hơn, bao gồm các giải pháp công trình, giải pháp phi công trình và các giải pháp quản lý tổng hợp vùng bờ. Các chính sách và giải pháp này cần được xây dựng dựa trên các bằng chứng khoa học và có sự tham gia của cộng đồng địa phương.

VI. Tương lai và thách thức của Xói lở bờ biển Gò Công Đông 58 ký tự

Tình trạng xói lở bờ biển Gò Công Đông dự kiến sẽ tiếp tục diễn biến phức tạp trong tương lai, đặc biệt là dưới tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Để đối phó với thách thức này, cần có sự nỗ lực chung của các nhà khoa học, nhà quản lý và cộng đồng địa phương. Các giải pháp phòng chống xói lở cần được xây dựng dựa trên các bằng chứng khoa học và có tính linh hoạt để thích ứng với các điều kiện thay đổi. Cần đầu tư vào nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ để tìm ra các giải pháp mới và hiệu quả hơn.

6.1. Tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng trong tương lai

Biến đổi khí hậu và nước biển dâng sẽ làm gia tăng nguy cơ xói lở bờ biển Gò Công Đông trong tương lai. Cần đánh giá kỹ lưỡng các tác động này để xây dựng các kế hoạch và giải pháp phòng chống xói lở phù hợp. Các giải pháp cần có tính linh hoạt để thích ứng với các điều kiện thay đổi.

6.2. Cần có sự chung tay của cộng đồng và chính quyền địa phương

Phòng chống xói lở bờ biển là một nhiệm vụ khó khăn, đòi hỏi sự chung tay của cộng đồng và chính quyền địa phương. Cộng đồng địa phương cần nâng cao nhận thức về tầm quan trọng của việc bảo vệ bờ biển và tham gia tích cực vào các hoạt động phòng chống xói lở. Chính quyền địa phương cần tạo điều kiện thuận lợi cho cộng đồng tham gia và cung cấp các nguồn lực cần thiết.

6.3. Đầu tư vào nghiên cứu khoa học và công nghệ mới

Cần đầu tư vào nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ để tìm ra các giải pháp mới và hiệu quả hơn cho việc phòng chống xói lở bờ biển. Các nghiên cứu cần tập trung vào việc hiểu rõ các quá trình vật lý và sinh học liên quan đến xói lở, phát triển các mô hình dự báo chính xác hơn và tìm ra các vật liệu và công nghệ xây dựng thân thiện với môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực bờ biển huyện Gò Công Đông, tỉnh Tiền Giang với tổng chiều dài 32km giữ vai trò xung yếu trong phát triển kinh tế biển và bảo vệ an ninh quốc phòng của vùng duyên hải phía Đông đồng bằng sông Cửu Long. Tuy nhiên, dưới tác động tổng hợp của biến đổi khí hậu và áp lực nhân sinh, khu vực này đang đối mặt với tình trạng xói lở bờ biển và suy thoái rừng ngập mặn đặc biệt nghiêm trọng. Số liệu quan trắc thực tế ghi nhận tốc độ xói lở trung bình toàn tuyến dao động từ 10m đến 15m/năm trong giai đoạn 1991 đến 2014, cá biệt tại một số điểm nóng sạt lở lên tới 28m/năm, phá vỡ thế cân bằng động lực đới bờ.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Địa chất tập trung làm sáng tỏ bản chất các quá trình thủy - thạch động lực, nguyên nhân gây xói lở bờ biển và suy thoái dải rừng ngập mặn phòng hộ. Trên cơ sở đó, đề tài xây dựng mô hình toán dự báo xu thế biến động đường bờ và đề xuất hệ thống giải pháp công trình, phi công trình đồng bộ nhằm phòng chống sạt lở bền vững.

Phạm vi nghiên cứu bao quát vùng ven bờ thuộc 4 xã và thị trấn trọng điểm: Vàm Láng, Kiểng Phước, Tân Điền và Tân Thành, giới hạn trong tọa độ 106°40'50" đến 106°47'40" kinh độ Đông và 10°15'35" đến 10°25'45" vĩ độ Bắc. Chuỗi dữ liệu thời gian được phân tích liên tục từ năm 1991 đến 2015. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn cấp thiết, cung cấp luận cứ khoa học trực tiếp bảo vệ an toàn cho hệ thống đê biển dài 21,85km, bảo vệ không gian sinh tồn của 142.820 người dân địa phương và hơn 2.768ha diện tích nuôi trồng thủy sản có giá trị kinh tế cao.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết hình thái động lực học bờ biển (Coastal Morphodynamics), kết hợp thuyết tương tác sóng - dòng chảy ven bờ và nguyên lý cân bằng ngân sách trầm tích (Sediment Budget). Luận văn làm sâu sắc 4 khái niệm khoa học trọng tâm:

• Hình thái bờ biển chuyển tiếp giữa cửa sông triều chiếm ưu thế tại luồng Soài Rạp (lạch sâu đạt cao trình âm 10m đến âm 11m) và đồng bằng triều chiếm ưu thế tại cửa Tiểu.
• Chế độ bán nhật triều không đều của Biển Đông với biên độ triều dao động từ 3,0m đến 3,5m và tốc độ truyền triều qua cửa Soài Rạp đạt 3m/s, nhanh gấp 1,5 lần sông Hậu và 3 lần sông Hồng.
• Cơ chế dòng chảy dọc bờ sinh ra do trường sóng vỡ khi tiến vào vùng bãi triều có độ dốc thoải từ 1/1000 đến 5/1000.
• Khả năng tiêu tán năng lượng sóng và giữ bùn cát của thảm rừng ngập mặn đới bờ.

Mô hình số trị thủy lực 2 chiều MIKE 21 do Viện Thủy lực Đan Mạch phát triển được tích hợp với 3 module chuyên sâu: MIKE 21 SW (mô phỏng lan truyền phổ sóng), MIKE 21 HD (mô phỏng trường dòng chảy thủy lực) và MIKE 21 ST (tính toán vận chuyển bùn cát và biến đổi đáy). Mô hình tái hiện chi tiết tương tác năng lượng giữa trường sóng gió mùa Đông Bắc vận tốc 8m/s đến 14m/s với nền trầm tích bở rời ven bờ.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích ảnh viễn thám đa thời gian kết hợp hệ thống thông tin địa lý GIS để lượng hóa biến động đường bờ. Chuỗi dữ liệu gồm 7 cảnh ảnh vệ tinh độ phân giải cao thu thập từ Cục Địa chất Hoa Kỳ và hệ thống SPOT: Landsat 4-5 TM (độ phân giải 30m năm 1991, 1997, 2000, 2006), SPOT (độ phân giải 2,5m năm 2010, 2014) và Landsat 8 OLI (năm 2015). Các ảnh được chuẩn hóa về hệ tọa độ UTM WGS84, ứng dụng tổ hợp tỷ số phổ kênh TM5-2 để tách chiết chính xác đường mép nước trước khi chồng xếp trên MapInfo.

Phương pháp khảo sát thực địa được thiết kế với cỡ mẫu gồm 12 vị trí lấy mẫu lõi trầm tích đáy và 8 điểm quan trắc chất lượng nước biển ven bờ. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng theo các mặt cắt ngang vuông góc với bờ biển được áp dụng nhằm đại diện cho từng vùng địa mạo từ Vàm Láng đến Tân Thành. Dữ liệu sóng, dòng chảy và mực nước được đo đạc đồng bộ tại thực địa trong cả 2 mùa gió: gió Tây Nam (tháng 7 và tháng 9/2014) và gió Đông Bắc (tháng 12/2014 và tháng 1/2015).

Việc lựa chọn mô hình toán MIKE 21 kết hợp công nghệ viễn thám GIS là giải pháp tối ưu, cho phép kiểm chứng chéo các kết quả đo đạc gián đoạn ngoài hiện trường, đồng thời mô phỏng liên tục trường thủy động lực học trên diện rộng mà các phương pháp quan sát truyền thống không thể bao quát.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, diễn biến xói lở đường bờ giai đoạn 1991 đến 2014 diễn ra với cường độ mạnh và có sự dịch chuyển không gian rõ nét. Giai đoạn 1991-2000 ghi nhận tốc độ xói lở trung bình 11m/năm, đỉnh điểm lên tới 28m/năm tại khu vực giáp ranh xã Tân Thành và Tân Điền. Giai đoạn 2000-2010 xói lở lan rộng toàn tuyến với tốc độ bình quân 10m/năm. Giai đoạn 2010-2015, tâm điểm xói lở chuyển dịch mạnh về phía xã Kiểng Phước khiến diện tích rừng phòng hộ tại đây sụt giảm 11,8% chỉ sau 5 năm, từ 224,8ha năm 2010 xuống còn 198,3ha năm 2015.

Thứ hai, diện tích thảm rừng ngập mặn phòng hộ suy thoái nghiêm trọng tới mức báo động. Tổng diện tích rừng dải ven biển từ Vàm Láng đến Tân Thành giảm từ 551,25ha năm 2006 xuống còn 285,19ha năm 2011, tương đương mức suy giảm 48,3% chỉ trong vòng 5 năm. Nhiều đoạn bờ tại xã Tân Điền và Tân Thành đã mất hoàn toàn đai rừng đệm chắn sóng, khiến chân đê biển phải tiếp xúc trực tiếp với năng lượng sóng biển.

Thứ ba, trường sóng mùa gió Đông Bắc là nhân tố động lực ngoại sinh chi phối mạnh nhất đến quá trình xói lở. Kết quả mô phỏng cho thấy chiều cao sóng ven bờ trong kỳ gió Đông Bắc đạt từ 0,8m đến 1,2m với hướng sóng Đông Nam tác động trực diện vào thân đê. Ngược lại, trong kỳ gió Tây Nam với cùng cấp gió, chiều cao sóng ven bờ chỉ dao động từ 0m đến 0,2m do bị che chắn bởi bán đảo Cà Mau.

Thứ tư, môi trường thổ nhưỡng và chất lượng nước bị thoái hóa nặng nề. Nền đất rừng toàn tuyến bị chua hóa với độ pH phổ biến từ 4,0 đến 5,0 và độ mặn cao từ 34‰ đến 43‰. Hàm lượng mùn hữu cơ tại các khu vực mất rừng ở Bắc Tân Thành và Tân Điền giảm xuống dưới 1,0%, so với mức 13,8% ở các phân lớp đất sâu nơi rừng còn nguyên vẹn tại Vàm Láng, làm suy giảm hoàn toàn khả năng bám rễ và tái sinh tự nhiên của cây con.

Thảo luận kết quả

Cơ chế gây xói lở bờ biển Gò Công Đông là kết quả của sự tác động cộng hưởng giữa các yếu tố tự nhiên khắc nghiệt và các hoạt động can thiệp nhân sinh thiếu quy hoạch. Về tự nhiên, đường bờ có hướng Bắc - Nam đối diện trực tiếp với hướng truyền sóng thịnh hành mùa gió chướng. Dòng triều rút qua cửa Soài Rạp có vận tốc lên tới 3m/s tạo thành lực cắt đáy lớn, cuốn trôi các vật liệu cát mịn và bùn sét bở rời ra ngoài khơi xa.

Về nhân sinh, phong trào đắp bờ bao phá rừng nuôi tôm từ năm 1985 và việc mở rộng hơn 2.150ha bãi nuôi nghêu đã làm thay đổi địa hình vi mô bãi triều, triệt tiêu đai cây ngập mặn có chức năng giảm sóng. Khi đai rừng bị mất, sóng đánh trực tiếp vào chân kè gây xói ngầm và sụp đổ mái đê.

Để biểu diễn trực quan các phát hiện trên, dữ liệu nghiên cứu có thể được hệ thống hóa qua biểu đồ cột thể hiện tương quan giảm dần của diện tích rừng ngập mặn theo các mốc 2006, 2011 và 2015, kết hợp với bảng ma trận thống kê chiều cao sóng có nghĩa và vận tốc dòng chảy tương ứng với từng cấp gió Đông Bắc. Bản đồ vector hóa đường bờ đa thời gian minh chứng rõ nét xu thế lùi sâu của mép nước vào đất liền. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu tại vùng bờ biển Bến Tre và Trà Vinh, nhưng mức độ xói lở tại Gò Công Đông gay gắt hơn 20% do nằm kẹp giữa hai cửa sông lớn có chế độ thủy động lực vô cùng phức tạp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng tuyến đê ngầm phá sóng dạng rời ngoài khơi: Lắp đặt 3,5km đê ngầm phá sóng bằng cấu kiện bê tông rỗng rạn san hô nhân tạo Reef Ball hoặc đê đá đổ cách chân đê hiện hữu từ 300m đến 500m. Mục tiêu giảm 60% đến 70% năng lượng sóng tác động trực tiếp vào bờ, tạo vùng nước tĩnh phía trong để kích thích bồi tụ bùn cát. Thời gian thực hiện: 2016-2020. Chủ thể chịu trách nhiệm: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Tiền Giang chủ trì, phối hợp với Ban Quản lý Dự án Đầu tư Xây dựng công trình Nông nghiệp tỉnh.

2. Nâng cấp và kiên cố hóa hệ thống kè mái nghiêng bảo vệ đê xung yếu: Thi công gia cố 5,2km kè bảo vệ đê tại các đoạn bờ xã Tân Thành và Tân Điền bằng cấu kiện bê tông tự chèn TSC-178 kết hợp thảm đá bọc vải địa kỹ thuật, nâng cao trình đỉnh đê từ dương 3,0m lên dương 4,0m đạt chuẩn đê biển cấp III đồng bằng. Thời gian thực hiện: 2016-2018. Chủ thể chịu trách nhiệm: Chi cục Thủy lợi tỉnh Tiền Giang và Ủy ban nhân dân huyện Gò Công Đông.

3. Phục hồi sinh thái và trồng mới đai rừng ngập mặn chắn sóng: Triển khai trồng mới và phục hồi 150ha rừng ngập mặn hỗn giao gồm các loài cây tiên phong như bần chua, mắm trắng và đước đôi, kết hợp cắm cọc tre giữ phù sa tạo bãi, bảo đảm duy trì bề rộng đai rừng phòng hộ tối thiểu 200m phía trước đê. Thời gian thực hiện: 2017-2022. Chủ thể chịu trách nhiệm: Ban Quản lý Rừng phòng hộ Gò Công Đông phối hợp cùng cộng đồng dân cư địa phương.

4. Thiết lập hệ thống quan trắc viễn thám và kiểm soát xả thải ven bờ: Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS cập nhật định kỳ 6 tháng một lần về diễn biến đường bờ và chất lượng môi trường nước, đồng thời kiểm tra nghiêm ngặt quy chuẩn xả thải đối với 618ha đầm nuôi tôm công nghiệp và vùng nuôi nghêu ven biển. Thời gian thực hiện: Định kỳ hàng năm từ năm 2016. Chủ thể chịu trách nhiệm: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Tiền Giang.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Cơ quan quản lý nhà nước và cơ quan quy hoạch phòng chống thiên tai: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Chi cục Thủy lợi và Ủy ban nhân dân các cấp sử dụng cơ sở dữ liệu thủy thạch động lực và bản đồ dự báo xói lở để phê duyệt các kế hoạch đầu tư công trình bảo vệ bờ biển trung và dài hạn.
• Kỹ sư công trình thủy công và các viện nghiên cứu địa kỹ thuật ven biển: Các đơn vị tư vấn thiết kế khai thác các thông số mô phỏng trường sóng, dòng chảy cực trị và đánh giá hiệu quả của các dạng kết cấu giảm sóng (đá đổ, khối tứ diện Trị An, cấu kiện Reef Ball) làm tài liệu thiết kế công trình trên nền đất yếu.
• Chuyên gia lâm nghiệp và nhà khoa học môi trường sinh thái: Cán bộ quản lý rừng phòng hộ ứng dụng kết quả phân tích thổ nhưỡng, độ mặn 34‰ đến 43‰ và kỹ thuật gieo ươm cây con nhằm khôi phục thành công các thảm rừng ngập mặn bị suy thoái.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên chuyên ngành Kỹ thuật Địa chất, Quản lý Đới bờ và Hải văn: Khai thác quy trình tích hợp công nghệ ảnh viễn thám Landsat, SPOT với mô hình toán MIKE 21 như một bài học điển hình phục vụ đào tạo và nghiên cứu học thuật chuyên sâu.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao bờ biển Gò Công Đông lại bị xói lở dữ dội nhất vào mùa khô?

Mùa khô tại khu vực nghiên cứu gắn liền với hoạt động của gió mùa Đông Bắc (gió chướng) từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau với vận tốc gió mạnh từ 8m/s đến 14m/s. Hướng gió này thổi trực diện vào bờ biển có phương Bắc - Nam, tạo ra trường sóng ven bờ cao 0,8m đến 1,2m kết hợp biên độ triều 3,5m gây bóc mòn và cuốn trôi 10m đến 15m đất bờ mỗi năm.

Rừng ngập mặn bị suy thoái ảnh hưởng như thế nào đến sự ổn định của đê biển?

Rừng ngập mặn có tác dụng giảm trên 50% năng lượng sóng vỡ và giữ chặt bùn cát nhờ hệ rễ chằng chịt. Khi diện tích rừng bị suy giảm 48,3% trong giai đoạn 2006 đến 2011 do chặt phá làm đầm tôm, sóng biển đánh trực diện vào thân đê gây xói chân, sụt lún và nứt nẻ hàng loạt đoạn kè bảo vệ tại xã Tân Điền và Tân Thành.

Phương pháp phân tích ảnh viễn thám GIS mang lại độ chính xác như thế nào trong đề tài?

Việc tích hợp chuỗi 7 ảnh vệ tinh Landsat và SPOT đa thời gian (1991-2015) với chỉ số tỷ số kênh phổ TM5-2 cho phép trích xuất chính xác đường mép nước với độ phân giải lên đến 2,5m. Phương pháp này định lượng khách quan tốc độ xói lở trung bình 11m/năm trên toàn tuyến 32km, khắc phục hạn chế về không gian và thời gian của các đợt đo đạc thủ công.

Vì sao giải pháp xây kè mái nghiêng đơn thuần không mang lại hiệu quả chống xói lở lâu dài?

Kè mái nghiêng bảo vệ bờ tiếp xúc trực tiếp với sóng lớn mùa gió chướng và chịu hiện tượng xói ngầm chân công trình do dòng chảy đáy mạnh. Khi không có đê ngầm phá sóng ngoài khơi và rừng cây đệm phía trước, nền trầm tích cát bùn bở rời với độ dốc 1/1000 đến 5/1000 sẽ nhanh chóng bị xói rỗng, dẫn đến hiện tượng trượt gãy tấm đan bê tông.

Giải pháp kỹ thuật tổng thể nào được đánh giá là tối ưu nhất cho khu vực Gò Công Đông?

Luận văn khẳng định mô hình kết hợp đa tầng là tối ưu nhất: xây dựng tuyến đê ngầm phá sóng dạng rời xa bờ (cấu kiện Reef Ball hoặc đá đổ) cách 300m đến 500m để giảm 60% đến 70% sóng ngoài khơi, kết hợp tôn cao đê biển đạt chuẩn cấp III (+4,0m) và trồng phục hồi đai rừng ngập mặn rộng trên 200m để bồi tụ phù sa bền vững.

Kết luận

• Luận văn đã định lượng chính xác tốc độ xói lở bờ biển Gò Công Đông trung bình 10m đến 15m/năm và tối đa 28m/năm trong giai đoạn 1991 đến 2014 thông qua chuỗi ảnh viễn thám đa thời gian Landsat và SPOT.
• Nghiên cứu đã làm sáng tỏ nguyên nhân cốt lõi gây sạt lở là do tương tác bất lợi giữa sóng gió mùa Đông Bắc (chiều cao sóng 0,8m đến 1,2m) với sự suy thoái 48,3% diện tích rừng ngập mặn phòng hộ đới bờ.
• Mô hình số trị MIKE 21 được thiết lập và kiểm định thành công, tái hiện chuẩn xác trường sóng, dòng chảy ven bờ và dự báo xu thế xói lở tiếp diễn tại khu vực Kiểng Phước và Tân Thành.
• Đề tài đã đề xuất hệ thống giải pháp công trình kết hợp phi công trình đồng bộ, trọng tâm là đê ngầm phá sóng ngoài khơi và trồng rừng ngập mặn thay thế cho giải pháp kè bờ thụ động đơn lẻ.
• Công trình cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu địa chất công trình tin cậy phục vụ công tác quy hoạch, thiết kế và quản lý bền vững đới bờ tỉnh Tiền Giang.

Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2016 đến 2020, các cơ quan ban ngành cần nhanh chóng triển khai dự án thử nghiệm đê ngầm phá sóng Reef Ball và mở rộng chương trình phục hồi 150ha rừng phòng hộ ven biển. Quý độc giả và các nhà quản lý hãy tham khảo ngay toàn văn công trình nghiên cứu này để ứng dụng hiệu quả vào thực tiễn bảo vệ bờ biển Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI HUYỆN GÒ CÔNG ĐÔNG 1. Điều kiện địa lý tự nhiên 1. Giới thiệu Gò Công Đông là một huyện duyên hải phía Đông tỉnh Tiền Giang, với đường bờ biển dài 32km. Toàn Huyện có diện tích khoảng 270km2.

Huyện có 13 đơn vị hành chính trực thuộc, gồm các thị trấn: Tân Hòa, Vàm Láng và các xã: Tân Điền, Tăng Hòa, Phước Trung, Bình Ân, Tân Đông, Bình Nghị, Gia Thuận, Kiểng Phước, Tân Phước, Tân Thành, Tân Tây. Trong đó, thị trấn Vàm Láng và các xã Tân Điền, Kiểng Phước và Tân Thành là vùng trực tiếp giáp với biển Đông. Vị trí này rất thuận lợi cho nuôi trồng và đánh bắt thuỷ hải sản. Và vùng ven biển của huyện được bao bọc bởi dải rừng ngập mặn đang ngày càng suy thoái trước các tác động của điều kiện tự nhiên.

Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu Trong đề tài này, đối tượng nghiên cứu chính là vùng ven biển Gò Công tức thuộc địa phận các xã Vàm Láng, Kiểng Phước, Tân Điền, và Tân Thành, huyện Gò Công Đông, tỉnh Tiền Giang, nằm ở tọa độ 106°40'50” đến 106o47’40” kinh độ Đông và 10°15'35” đến 10°25'45” vĩ độ Bắc. Ranh giới vùng nghiên cứu được xác định cụ thể như sau: - Phía Bắc: Giáp sông Soài Rạp. - Phía Nam: Giáp sông cửa Tiểu. - Phía Đông: Giáp biển Đông.

- Phía Tây: Là tuyến đê biển Gò Công Đông 1. Đặc điểm địa hình Dải ven bờ biển Gò Công Đông có địa hình tương đối bằng phẳng, khuynh hướng thấp dần từ Bắc đến Nam và từ Tây sang Đông, cao độ trung bình mặt đất tự nhiên khoảng +0.8m, cao nhất là khoảng +1.4m, thấp nhất khoảng +0. Với cao độ mặt đất tự nhiên thấp như vậy, sự hiện Trang 5 diện của đê biển giúp bảo vệ nội đồng không bị nước biển xâm nhập vào sâu, đặc biệt là lúc triều cường hay khi có bão kết hợp triều cường. Bãi biển Gò Công tương đối thoải với độ dốc 1– 5×10-3.

Gò Công Đông Hình 1-1. Vị trí, phạm vi nghiên cứu 1. Đặc điểm khí hậu Khu vực đồng bằng sông Cửu Long nói chung cũng như vùng bờ biển Gò Công Đông nói riêng nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa. Khí hậu được phân chia thành 2 mùa rõ rệt: mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10, thường đi kèm với gió mùa Tây Nam; Mùa khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, gió thịnh hành phổ biến trong thời kỳ này là gió mùa Đông Bắc.

Nhiệt độ Nhiệt độ trong khu vực là tương đối cao, nhiệt độ trung bình năm 2013 tại trạm đo Mỹ Tho là 27. Chênh lệch nhiệt độ giữa tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất trong năm là không nhiều, chỉ từ 3 – 4oC. Nhiệt độ thấp nhất trong năm thường rơi vào khoảng tháng 12 đến tháng 1 năm sau (25 – 26oC). Sau đó nhiệt độ tăng dần, đến khoảng tháng 3 – 4 thì thời tiết trở nên nóng bức nhất trong năm Trang 6 (29 – 30oC).

Nhiệt độ cao còn kéo dài cho tới tháng 5. Hình 1-2 thể hiện nhiệt độ trung bình tháng từ năm 2010 đến 2013 tại trạm đo Mỹ Tho. 31 30 29 Nhiệt độ (oC) 28 2010 27 2011 26 2012 25 2013 24 23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tháng Hình 1-2. Nhiệt độ trung bình tháng nhiều năm (2010 – 2013) tại Mỹ Tho 1.

Độ ẩm Gò Công là nơi quanh năm có nền nhiệt độ cao nên lượng bốc hơi thoát nước lớn. Tổng giờ nắng trung bình năm 2013 là 2340. Trong đó, số giờ nắng mùa khô cao hơn nhiều so với mùa mưa.