Ứng dụng mô hình CEDAS để tính toán, dự báo diễn biến đường bờ biển khu vực Sầm Sơn - Thanh Hóa

Bãi biển Sầm Sơn - Thanh Hóa là một trong những địa điểm du lịch nổi tiếng ở Việt Nam. Tuy nhiên những năm gần đây, tại khu vực này xảy ra hiện tượng xói lở bờ-bãi biển hết sức phức tạp, nhất là đoạn bờ biển từ phía cửa Hới kéo dài tới bãi C (xã Quảng Cư). Xuất phát từ thực tế kể trên, việc nghiên cứu tính toán quá trình diễn biến đường bờ dưới tác động của các yếu tố động lực, đặc biệt là sóng biển, nhằm dự báo quá trình biến động đường bờ biển này là một việc làm rất có ý nghĩa thực tiễn. Mô hình toán là một trong những công cụ hữu ích để mô phỏng các quá trình trên. Trong bài báo, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một số mô đun chuyên dụng trong bộ phần mềm CEDAS phục vụ tính toán diễn biến bờ biển theo các giai đoạn khác nhau để tính toán, phân tích xu thế biến động bờ biển tại đây. Kết quả tính toán, dự báo sẽ cho bức tranh tổng thể về diễn biến đường bờ trong tương lai, từ đó đề ra các biện pháp nhằm chỉnh trị, ổn định tuyến bờ biển cần quan tâm.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Thị xã Sầm Sơn cách thành phố Thanh Hóa 16 km về phía Ðông. Diện tích tự nhiên khoảng 18 km², phía Bắc giáp sông Mã, phía Ðông và Nam giáp biển Ðông, phía Tây giáp huyện Quảng Xương. Hiện nay, đoạn bờ biển dài gần 5 km thuộc xã Quảng Cư, thị xã Sầm Sơn, Thanh Hoá đang bị sạt lở nghiêm trọng. Chỉ tính từ tháng 4/2005 đến nay, khu du lịch sinh thái Quảng Cư đã bị sóng biển làm sạt lở với chiều dài hơn 1.000m, lấn sâu vào đất liền hơn 15m làm hơn 15.000m2 rừng phi lao bị biển cuốn trôi. Hiện tượng sạt lở bờ biển không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến khu du lịch sinh thái Quảng Cư mà còn đe doạ đến tài sản, tính mạng con người nơi đây.

Sau những trận mưa bão đầu mùa năm 2010, tình trạng nước biển xâm thực mạnh vào đất liền đã và đang diễn ra nghiêm trọng tại địa bàn xã Quảng Cư, thị xã Sầm Sơn. Đặc biệt, gần khu du lịch sinh thái Vạn Chài, các bờ kè tuyến này bị sóng biển đánh tan nát. Hàng trăm cây phi lao có chức năng chắn gió, phòng hộ bị đánh bật gốc, nghiêng ngả. Một số công trình của người dân, đường dẫn ra biển bị sóng phá hủy. Ngoài ra, nước biển xâm thực còn cuốn trôi nhiều diện tích đất rừng phòng hộ ven biển, đất nuôi trồng thủy sản. Có vị trí đã bị xâm thực vào đất liền tới 100m. Một số người dân sống ở khu vực thôn Quang Vinh (xã Quảng Cư) cho biết: "Nhiều năm nay liên tục xảy ra tình trạng nước biển xâm thực vào đất liền, gây thiệt hại nặng. Đặc biệt, cơn bão số 3 năm 2010 nước biển dâng cao đã phá hủy nhiều công trình kiến trúc, 85m kè đá bờ biển, đánh bật gốc, cuốn trôi hàng trăm cây phi lao ven biển, gây thiệt hại về của cải và vật chất".

Trong khuôn khổ bài báo này, các tác giả chỉ tập trung nghiên cứu quá trình diễn biến khu vực bờ, bãi ven biển Sầm Sơn-Thanh Hóa bằng mô hình CEDAS. Từ quá trình mô phỏng qua mô hình với một số kịch bản tính toán với đường bờ tự nhiên và các phương án công trình chỉnh trị để kiến nghị giải pháp phù hợp đối với vùng ven biển nghiên cứu. Các giải pháp này đòi hỏi vừa bảo vệ vùng xói, vừa phù hợp với cảnh quan khu vực có lợi thế về du lịch và có tính khả thi cao.

CEDAS (Coastal Engineering Design and Analysis System) [5] là một bộ phần mềm được xây dựng dựa trên các mô đun có tính năng tính toán, dự báo diễn biến đường bờ, bãi biển dưới tác động của các yếu tố thủy thạch động lực: sóng, mực nước, dòng chảy… Bộ mô hình này gồm có các mô đun chính: General, Inlets và Beach. Trong tính toán diễn biến đường bờ, bãi biển thì mô đun Beach (xem hình 1.1) sẽ được sử dụng mô đun Beach bao gồm các mô đun thành phần: NEMOS, SBEACH, BMAP, RMAP, GENESIS, STWAVE và RCPWAVE. Ở đây, việc tính toán diễn biến đường bờ chỉ cần dùng mô đun NEMOS (vì trong mô đun này đã cả bao gồm các mô đun GENESIS, STWAVE và RCPWAVE), mô đun SBEACH để tính toán biến động mặt cắt ngang của bãi, các mô đun BMAP và RMAP dùng để phân tích kết quả tính toán. Như vậy, trong nghiên cứu này, các tác giả cũng chỉ quan tâm đến mô đun NEMOS trong bộ phần mềm CEDAS.

Tính toán, dự báo diễn biến đường bờ biển sử dụng mô đun chính là GENESIS để tính toán mô phỏng, nhưng trước hết chúng ta phải dùng mô đun STWAVE hoặc RCPWAVE để tính sóng, ngoài ra các mô đun khác nằm trong NEMOS (hình 1.2) được sử dụng để thiết lập lưới, tạo các số liệu đầu vào (sóng, gió, mực nước,…) để phục vụ quá trình tính toán.

Chi tiết bài báo xem tại đây: Ứng dụng mô hình CEDAS để tính toán, dự báo diễn biến đường bờ biển khu vực Sầm Sơn - Thanh Hóa

Tác giả: ThS. Doãn Tiến Hà, KS. Mạc Văn Dân
Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về Động lực học sông biển

Tạp chí KH&CN Thủy lợi