Tổng quan nghiên cứu

Hiện tượng sạt lở bờ sông và bồi xói ven biển tại khu vực cửa sông Gành Hào, tỉnh Bạc Liêu – Cà Mau đang diễn ra ngày càng phức tạp với phạm vi ảnh hưởng rộng và tần suất gia tăng, gây thiệt hại nghiêm trọng đến đời sống sinh hoạt và sản xuất của người dân địa phương. Theo báo cáo của ngành, khu vực này chịu tác động mạnh mẽ của biến đổi khí hậu, đặc biệt là sự kết hợp giữa thủy triều biển Đông và biển Tây, cùng với các yếu tố tự nhiên như sóng, gió mùa và đặc điểm địa chất yếu kém của lớp trầm tích phù sa trẻ. Tốc độ sạt lở tại một số điểm có thể lên tới 30m/năm, với hơn 78 vị trí sạt lở được ghi nhận trên hệ thống sông, kênh rạch của hai tỉnh.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định nguyên nhân bồi xói và các yếu tố tác động gây sạt lở cửa sông Gành Hào, đánh giá hiện trạng bồi xói và đề xuất các giải pháp quản lý nhằm hạn chế tác động tiêu cực đến đời sống người dân. Nghiên cứu áp dụng mô hình thủy lực MIKE 21/3 Couple Model FM để mô phỏng các kịch bản bồi xói, từ đó dự báo các khu vực có nguy cơ sạt lở cao trong tương lai. Phạm vi nghiên cứu tập trung tại thị trấn Gành Hào, huyện Đông Hải, tỉnh Bạc Liêu, giáp ranh với xã Tân Thuận, huyện Đầm Dơi, tỉnh Cà Mau, trong giai đoạn khảo sát và mô phỏng từ năm 2010 đến 2017.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho công tác phòng chống sạt lở, bảo vệ bờ sông và phát triển kinh tế - xã hội bền vững tại khu vực cửa sông Gành Hào, đồng thời góp phần nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên và môi trường vùng ven biển Đồng bằng sông Cửu Long.

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 lực hiện đại, trong đó nổi bật là:

  • Mô hình thủy lực MIKE 21 HD: Mô hình hai chiều không đồng nhất, mô phỏng dòng chảy thủy động lực học trong lớp chất lỏng đồng nhất, giúp tính toán vận tốc dòng chảy, mực nước và áp lực thủy lực trong khu vực cửa sông và ven biển.

  • Module phổ sóng MIKE 21 SW: Mô phỏng sự phát triển, suy giảm và truyền sóng gió, sóng lừng trong khu vực nghiên cứu, từ đó đánh giá tác động của sóng đến quá trình bồi xói và sạt lở.

  • Module vận chuyển bùn cát MIKE 21 MT: Tính toán quá trình vận chuyển trầm tích bùn cát dưới tác động của dòng chảy và sóng, mô phỏng sự biến đổi địa hình đáy sông và bờ biển.

Các khái niệm chính bao gồm: bồi xói, sạt lở bờ sông, vận chuyển trầm tích, thủy triều bán nhật, sóng gió mùa, và biến đổi hình thái bờ biển.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa thu thập dữ liệu thực địa, khảo sát xã hội và mô hình hóa thủy lực - trầm tích:

  • Nguồn dữ liệu: Bao gồm số liệu thủy văn (lưu lượng, mực nước), địa hình đáy và đường bờ, dữ liệu khí tượng (gió, sóng, mưa), kết quả khảo sát địa chất và khảo sát ý kiến người dân, cán bộ quản lý địa phương. Tổng cộng thu thập 20 phiếu khảo sát người dân và 10 phiếu khảo sát cán bộ, chuyên gia.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng mô hình MIKE 21/3 Couple Model FM để mô phỏng các kịch bản hiện trạng, biến đổi khí hậu và hiện tượng cực đoan nhằm đánh giá tác động đến quá trình bồi xói và sạt lở. Mô hình được hiệu chỉnh và kiểm định dựa trên số liệu thực đo mực nước, vận tốc dòng chảy và chiều cao sóng trong giai đoạn 2010-2017.

  • Timeline nghiên cứu: Khảo sát và thu thập dữ liệu từ năm 2016-2017; hiệu chỉnh mô hình và mô phỏng các kịch bản trong năm 2018; phân tích kết quả và đề xuất giải pháp trong năm 2019; hoàn thiện luận văn và bảo vệ vào đầu năm 2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng sạt lở nghiêm trọng: Khu vực cửa sông Gành Hào có tốc độ sạt lở trung bình từ 12 đến 15 m/năm, đặc biệt tại đoạn từ trạm kiểm soát biên phòng ra cửa sông, tốc độ sạt lở có thể lên tới 30 m/năm. Hơn 8.000 hộ dân bị ảnh hưởng trực tiếp, với hơn 1.000 hộ tại ấp 1, thị trấn Gành Hào chịu thiệt hại nặng nề.

  2. Nguyên nhân chủ yếu: Sự kết hợp của sóng gió mùa Đông Bắc với vận tốc gió trung bình 8-10 m/s, thủy triều biển Đông có biên độ dao động lớn (300-350 cm), cùng với đặc điểm địa chất yếu kém của lớp trầm tích phù sa trẻ, là nguyên nhân chính gây ra sạt lở. Thời gian tác động mạnh nhất của sóng hướng Đông và Đông Bắc kéo dài từ tháng 9 đến tháng 3 hàng năm, với số ngày tác động lên tới 22-24 ngày/tháng.

  3. Ảnh hưởng của công trình kè: Việc xây dựng kè đá tại cửa sông Gành Hào đã giúp giảm thiểu phần nào tốc độ sạt lở trong giai đoạn 2001-2008, tuy nhiên từ năm 2008 trở đi, sạt lở chuyển sang phần bờ hữu và vẫn diễn biến phức tạp với tốc độ 7-10 m/năm.

  4. Mô phỏng mô hình thủy lực và trầm tích: Kết quả mô hình MIKE 21/3 cho thấy sự tương tác phức tạp giữa sóng, dòng chảy và vận chuyển bùn cát, xác định được các điểm có nguy cơ sạt lở cao. Mô hình cũng dự báo kịch bản biến đổi khí hậu và hiện tượng cực đoan sẽ làm gia tăng mức độ sạt lở trong tương lai.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân sạt lở tại cửa sông Gành Hào không chỉ do tác động tự nhiên mà còn chịu ảnh hưởng bởi các hoạt động khai thác cát, xây dựng công trình và biến đổi khí hậu. So với các nghiên cứu tại Đồng bằng sông Cửu Long, tốc độ sạt lở tại đây tương đương hoặc cao hơn nhiều khu vực khác như cửa sông Đáy hay sông Tiền, phản ánh tính đặc thù của vùng ven biển Nam Bộ.

Dữ liệu mô phỏng có thể được trình bày qua biểu đồ biến động mực nước, vận tốc dòng chảy và chiều cao sóng theo thời gian, cùng với bản đồ phân bố tốc độ bồi xói và sạt lở dọc bờ sông. Bảng so sánh tốc độ sạt lở qua các năm cũng giúp minh họa xu hướng gia tăng và tác động của các biện pháp bảo vệ bờ.

Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ cơ chế hình thành và phát triển sạt lở, đồng thời cung cấp công cụ dự báo hiệu quả cho công tác quản lý và phòng chống sạt lở tại khu vực cửa sông Gành Hào.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và hoàn thiện hệ thống kè bảo vệ bờ: Tăng cường xây dựng kè đá tại các vị trí sạt lở nghiêm trọng, đặc biệt đoạn từ trạm kiểm soát biên phòng ra cửa sông, nhằm giảm tốc độ sạt lở xuống dưới 5 m/năm trong vòng 3-5 năm tới. Chủ thể thực hiện: UBND tỉnh Bạc Liêu phối hợp với các đơn vị thi công.

  2. Quản lý khai thác cát và tài nguyên ven sông: Áp dụng các biện pháp kiểm soát chặt chẽ hoạt động khai thác cát thương mại, hạn chế tối đa việc làm suy giảm trầm tích tự nhiên, góp phần ổn định chế độ dòng chảy và phù sa. Thời gian thực hiện: ngay lập tức và duy trì liên tục. Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường, các cơ quan chức năng.

  3. Phát triển rừng ngập mặn ven biển: Trồng và bảo vệ rừng ngập mặn tại các khu vực bờ biển và cửa sông nhằm giảm tác động của sóng và gió, đồng thời tăng cường khả năng giữ đất và trầm tích. Mục tiêu tăng diện tích rừng ngập mặn lên ít nhất 20% trong 5 năm. Chủ thể: Ban quản lý rừng phòng hộ, các tổ chức bảo vệ môi trường.

  4. Ứng dụng mô hình dự báo và giám sát liên tục: Sử dụng mô hình MIKE 21/3 Couple Model FM để theo dõi, dự báo diễn biến sạt lở và bồi xói, từ đó kịp thời đề xuất các biện pháp ứng phó phù hợp. Thiết lập hệ thống giám sát tự động tại các điểm trọng yếu. Chủ thể: Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cán bộ quản lý tài nguyên và môi trường: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu và giải pháp thực tiễn giúp nâng cao hiệu quả quản lý sạt lở và bảo vệ bờ sông, phục vụ công tác quy hoạch và phát triển bền vững.

  2. Nhà khoa học và nghiên cứu sinh: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng mô hình thủy lực và trầm tích trong nghiên cứu sạt lở ven biển, hỗ trợ phát triển các đề tài nghiên cứu chuyên sâu.

  3. Chính quyền địa phương và các tổ chức phòng chống thiên tai: Giúp nhận diện các khu vực nguy cơ cao, xây dựng kế hoạch ứng phó kịp thời, giảm thiểu thiệt hại do sạt lở gây ra cho cộng đồng dân cư.

  4. Doanh nghiệp xây dựng và tư vấn kỹ thuật: Cung cấp cơ sở khoa học và kỹ thuật để thiết kế các công trình bảo vệ bờ sông, kè chắn sóng phù hợp với điều kiện tự nhiên và biến đổi khí hậu tại khu vực.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nguyên nhân chính gây sạt lở cửa sông Gành Hào là gì?
    Nguyên nhân chủ yếu là sự kết hợp của sóng gió mùa Đông Bắc mạnh, thủy triều biển Đông có biên độ lớn, cùng với đặc điểm địa chất yếu kém của lớp trầm tích phù sa trẻ. Ngoài ra, hoạt động khai thác cát và xây dựng công trình cũng góp phần làm gia tăng sạt lở.

  2. Mô hình MIKE 21/3 Couple Model FM có ưu điểm gì trong nghiên cứu này?
    Mô hình tích hợp các module dòng chảy, sóng và vận chuyển trầm tích, cho phép mô phỏng tương tác phức tạp giữa các yếu tố thủy lực và địa hình đáy, giúp dự báo chính xác diễn biến bồi xói và sạt lở trong nhiều kịch bản khác nhau.

  3. Tốc độ sạt lở trung bình tại khu vực nghiên cứu là bao nhiêu?
    Tốc độ sạt lở trung bình dao động từ 12 đến 15 m/năm, có những điểm nóng lên tới 30 m/năm, đặc biệt trong các tháng gió chướng từ tháng 9 đến tháng 3.

  4. Các giải pháp đề xuất có thể giảm thiểu sạt lở hiệu quả trong bao lâu?
    Việc xây dựng và hoàn thiện hệ thống kè bảo vệ bờ kết hợp với quản lý khai thác cát và phát triển rừng ngập mặn có thể giảm tốc độ sạt lở xuống dưới 5 m/năm trong vòng 3-5 năm nếu được thực hiện đồng bộ và hiệu quả.

  5. Ai là đối tượng chính nên sử dụng kết quả nghiên cứu này?
    Cán bộ quản lý tài nguyên, nhà khoa học, chính quyền địa phương và doanh nghiệp xây dựng là những đối tượng chính có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả quản lý và phòng chống sạt lở.

Kết luận

  • Xác định rõ nguyên nhân bồi xói và các yếu tố tác động chính gây sạt lở cửa sông Gành Hào, trong đó sóng gió mùa và đặc điểm địa chất yếu là nhân tố chủ đạo.
  • Đánh giá hiện trạng sạt lở với tốc độ trung bình 12-15 m/năm, ảnh hưởng trực tiếp đến hơn 8.000 hộ dân tại khu vực nghiên cứu.
  • Ứng dụng thành công mô hình MIKE 21/3 Couple Model FM trong mô phỏng và dự báo diễn biến bồi xói, cung cấp công cụ hỗ trợ quản lý hiệu quả.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý đồng bộ nhằm hạn chế tác động sạt lở, bảo vệ đời sống và phát triển kinh tế xã hội địa phương.
  • Khuyến nghị triển khai giám sát liên tục và cập nhật mô hình để thích ứng kịp thời với biến đổi khí hậu và các hiện tượng cực đoan trong tương lai.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan chức năng cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời đẩy mạnh nghiên cứu mở rộng phạm vi và nâng cao độ chính xác mô hình nhằm bảo vệ bền vững khu vực cửa sông Gành Hào.