Đánh giá tác động của tuyến kè tạo bãi ven biển tây tỉnh Cà Mau

Trước tình hình sạt lở bờ biển và đai rừng ngập mặn gia tăng, đe dọa đê biển, tài sản và môi trường ven biển, tỉnh Cà Mau cho thử nghiệm ứng dụng kết cấu mới gọi là “kè tạo bãi” để đối phó khẩn cấp. Bài viết trình bày một vài đánh giá tác động của tuyến kè thử nghiệm này bằng mô hình tích hợp thủy động lực học và phổ sóng trên vùng nước nông ven bờ. Kết quả nghiên cứu cho thấy, kè tạo bãi rất hiệu quả đối với quá trình tạo bãi, dập tắt các dòng xoáy Rip và tác động của sóng, chặn được hiện tượng sạt lở và tàn phá đai rừng ngập mặn cho vùng biển nằm bên trong tuyến kè. Mặt khác, nó có thể dẫn đến xói sâu tại chân dọc tuyến kè, hình thành lạch ngầm chia cắt địa hình đáy biển trong tuyến và ngoài tuyến, cũng như phần biển phía Bắc điểm cuối tuyến kè, dẫn đến nguy cơ không ổn định cho tuyến kè. Do đó, cần quan trắc và đánh giá diễn biến địa hình trước khi áp dụng đại trà công nghệ này.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Đường bờ biển và đai rừng ngập mặn (ĐRNM) tỉnh Cà Mau đang sạt lở nhiều đoạn với mức độ ngày càng tăng, đe dọa hệ thống đê biển, tài sản và môi trường. Có những khu vực, biển đã đẩy bờ lùi sâu vào đất liền 300m - 600m trong vòng 10 năm gần đây. Vấn đề cấp thiết nhất là tìm ra giải pháp tối ưu, hợp lý và khả thi để khôi phục ĐRNM. Lãnh đạo tỉnh Cà Mau đang cho thử nghiệm phương án kè tạo bãi (KTB) để chống sạt lở bờ, tạo bãi và bảo vệ ĐRNM. Về kết cấu, đó là mạng các cọc ly tâm bê tông cốt thép đứng xung quanh và ở giữa đổ đá hộc (xem hình 1). Tuyến KTB thí điểm có chiều dài 300m (gọi tắt là K1) đã được thi công thí điểm tại khu vực biển ven bờ nằm giữa cửa kênh Lung Rang và cửa Rạch Dinh thuộc xã Khánh Tiến, Huyện Trần Văn Thời, tỉnh Cà Mau có tọa độ đầu tuyến kè và cuối tuyến kè là: (104°49'41.54"E; 9°22'42.56"N) và (104°49'41.36"E; 9°22'52.21"N). Hiện nay, tỉnh cũng đã xây dựng tuyến kè tương tự để bảo vệ mũi Cà Mau. Phương án KTB là kết quả đúc kết từ thực tế, chưa có đủ các cơ sở khoa học và công nghệ để chứng minh tính ổn định, độ bền vững và các tác động của nó lên chế độ thủy động học (HD), phổ sóng (SW) và bồi xói. Sẽ có nhiều vấn đề mới được đặt ra. Trong phạm vi bài viết này, chúng tôi giới hạn vấn đề là nghiên cứu đánh giá tác động của đoạn KTB thí điểm lên chế độ HD và chế độ SW bằng phương pháp mô hình toán, từ đó gián tiếp đánh giá tác động của nó lên sự bồi xói đáy và bờ biển.

II. LỰA CHỌN MÔ HÌNH TÍNH  

Mô hình chọn ra để giải quyết bài toán nêu trên phải thỏa mãn các tiêu chí sau: (1) Vùng nghiên cứu (VNC) là vùng nước rất nông, độ dốc đáy nhỏ, địa hình đáy đơn giản, do đó mô hình thủy lực số về chế độ HD và SW không ổn định 2 chiều ngang là công cụ đáng tin cậy và hiệu quả; (2) Đường bờ có dạng răng cưa, nên mô hình thủy lực số trên lưới phi cấu trúc là lựa chọn hợp lý, lưới tính với các phần tử tam giác cho vùng gần bờ và phần tử tứ giác cho vùng xa bờ là lựa chọn tối ưu; (3) Các quá trình HD, SW và bồi xói tại VNC phụ thuộc rất chặt chẽ với nhau, nên chúng phải được tích hợp trong một mô hình khép kín; (4) Ví trí đường biên cứng di động theo dao động mực nước và mô hình chọn phải đáp ứng được thực tế này; (5) Mô hình tính phải có công cụ để cài đặt các chi tiết của K1 lên lưới tính; (6) Mô hình được chọn phải có lõi học thuật bảo đảm, được công nhận trên thế giới và ở VN

Qua các phân tích và so sánh giữa các mô hình thủy lực số đang áp dụng tại Việt Nam và trên thế giới, chúng tôi thấy rằng: mô hình tích hợp MIKE21/3 Coupled Model FM do viện thủy lực Đan Mạch (DHI) xây dựng là một trong số rất ít các mô hình toán hiện đại đáp ứng được tất cả các tiêu chí nêu trên. Đây là sản phẩm mới (xây dựng năm 2004 - 2009) và tiến bộ nhất của bộ phần mềm chuyên dùng họ MIKE để mô phỏng các quá trình thủy lực liên quan chặt chẽ với nhau trên vùng nước nông (là thủy động lực, sóng biển, vận chuyển vật chất và bồi xói) cho miền tính (MT) có đường biên di động (theo dao động mực nước) và có thể cài đặt các công trình nhân tạo (đê, kè, cầu cống…) lên lưới tính phi cấu trúc. Các module cần sử dụng đồng thời bao gồm: (1) Module thủy động lực học (module HD) để xác định trường dòng chảy và trường độ sâu cột nước; (2) Module phổ sóng (module SW) để xác định trường sóng và ứng suất tán xạ sóng. Các chi tiết học thuật của chúng như trong các tài liệu [10à12].

III. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

IV. HIỆU CHỈNH MÔ VÀ KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH

V. KẾT QUẢ

VI. THẢO LUẬN

VII. KÊT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bộ TN-MT (2012). Kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam.

[2] Bộ NN-PTNT (2009, 2011). Dự án điều tra cơ bản tại các cửa sông chính ở Nam Bộ. Tổng cục Thủy lợi chủ trì. Viện KTB và Viện KHTLMN thực hiện.

[3] Bộ NN-PTNT (2011). Dự án quy hoạch thủy lợi ở ĐBSCL trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Viện QHTLMN chủ trì.

[4] Chương trình biển KHCN – 06, Chuyên khảo Biển Đông.

[5] Nguyễn Hữu Nhân (2007). Nghiên cứu phát triển phần mềm dự báo sóng biển ven bờ và cửa sông Nam Bộ. Đề tài cấp Bộ Tài Nguyên và Môi Trường. Báo cáo chính, 326 trang.

[6] Nguyễn Hữu Nhân (2013). Đánh giá mực nước dâng do bão tại biển ven bờ và cửa sông Nam Bộ trong điều kiện biển đổi khí hậu. Tạp chí KTTV, 5(628 ).

[7] Nguyễn Hữu Nhân (2012). Đánh giá sự biến dạng các yếu tố triều tại vùng biển ven bờ và cửa sông Nam Bộ do nước biển dâng. Tạp chí KH và CN Thủy Lợi, 12(02 ).

[8] VKHTL MN (2012). Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu chế độ dòng chảy, phân bố bùn cát ven biển từ cửa sông Soài Rạp đến cửa Tiểu, đề xuất giải pháp chống sạt lở đê biển Gò Công, tỉnh Tiền Giang”. Chủ nhiệm: Lê mạnh Hùng.

[9] Viện KHTL VN (2012). Báo cáo tổng kết đề tài cấp cơ sở “Nghiên cứu sự biến dạng của các yếu tố triều trên biển ven bờ và các cửa sông Nam Bộ do nước biển dâng”. Chủ nhiệm: Nguyễn Hữu Nhân.

[10] DHI (2009). MIKE21/3 Coupled Model FM. User Guide.

[11] DHI (2009). MIKE21/3 Coupled Model FM. Hydrodymamic and transport module.

[12] DHI (2009). MIKE21/3 Coupled Model FM. Spectal wave module

[13] Lu, X. X., and Siew, R. Y.(2005). Water discharge and sediment flux changes in the Lower Mekong River. Hydrology and Earth System Sciences Discussions, 2, 2287–2325. Available from: http://www.hydrol-earth-syst-sci-discuss.net/2/2287/print-redirect.html. [Accessed 04 June 2012].

[14] Le Thi Viet Hoa, Nguyen Huu Nhan, Wolanski Eric, Haruyama Shigeko, Tran Thanh Cong (2007). The Combined impact on flooding Vietnam’s Mekong River Delta of Local man-made structures, sea level rise, and dam upstream in river catchment. Coastal and shelf Sciences. Vol. 71 (1-2): 110-116.

[15] Wolanski, E. and Nguyen Huu Nhan (2005). Oceanography of the Mekong River Estuary. pp. 113-115 in Chen, Z., Saito, Y. and Goodbred, S.L., Mega-deltas of Asia-Geological evolution and human impact. China Ocean Press, Beijing, 268 pp.

[16] Wolanski E, Nhan N.H., Spagnol S. 1998 Fine sediment dynamics in the Mekong river estuary in the dry season. J Coastal Research. Vol.14. No.2.

[17] JICA, 2012. Assignment astudy on the best-suited sea dyke types adaptive to the local situation. VKTB thực hiện.

Chi tiết bài báo xem tại đây: Đánh giá tác động của tuyến kè tạo bãi ven biển tây tỉnh Cà Mau

Tác giả: Nguyễn Hữu Nhân - Viện Kỹ thuật Biển
Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam

TẠP CHÍ KH&CN THỦY LỢI