Bố trí không gian hệ thống công trình giảm sóng, gây bồi bùn để trồng cây ngập mặn ở bằng sông Cửu Long: Nguyên lý sơ bộ

Bài viết Bố trí không gian hệ thống công trình giảm sóng, gây bồi bùn để trồng cây ngập mặn ở bằng sông Cửu Long: Nguyên lý sơ bộ bước đầu đưa ra một số nguyên lý cho việc bố trí không gian hệ thống công trình ĐGS nhằm gây bồi, nâng cao bãi bùn để có thể trồng rừng. Từ nguyên lý này cần căn cứ vào tính chất thủy động lực và bùn cát cụ thể ở từng khu vực cùng với đặc tính giảm sóng của dạng công trình ĐGS được lựa chọn để tính toán bố trí không gian hệ thống công trình ĐGS cho phù hợp.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 BỐ TRÍ KHƠNG GIAN HỆ THỐNG CƠNG TRÌNH GIẢM SÓNG, GÂY BỒI BÙN ĐỂ TRỒNG CÂY NGẬP MẶN Ở BẰNG SÔNG CỬU LONG: NGUYÊN LÝ SƠ BỘ Thiều Quang Tuấn Trường Đại học Thủy lợi, email: Tuan.T.Q@tlu.edu.vn VẤN ĐỀ GÂY BỒI BÙN NGUYÊN LÝ CƠ BẢN Xói lở bờ biển kéo theo suy giảm diện tích rừng ngập mặn (RNM) khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) xảy với diễn biến phức tạp, tốc độ ngày gia tăng vài thập kỷ gần Có tới 68% tổng chiều dài đường bờ bị xói lở đặc biệt 91% đoạn xói lở có liên quan tới đai rừng ngập mặn Ở nhiều nới đai rừng hoàn toàn biến Trong bối cảnh này, nhiều nỗ lực việc ứng phó khẩn cấp với xói lở thực Tuy nhiên phần lớn dự án dừng lại mục tiêu cố định vị trí đường bờ ngăn giảm sóng để giữ bờ phần cịn lại đai rừng bị xói lở; hiệu gây bồi tạo bãi, đặc biệt gây bồi bùn hạn chế Nhằm hướng tới giải pháp mang tính bền vững cho bờ biển ĐBSCL, việc nghiên cứu giải pháp nhằm gây bồi, nâng cao trình bãi bùn để trồng lại rừng mang tính cấp thiết Đã có số nghiên cứu phân tích giải pháp kết cấu đê giảm sóng (ĐGS) phù hợp cho việc gây bồi bùn bãi rừng [1,2] Dạng đê thân xốp rỗng (porous), thay dạng đê thân rỗng (hollow), có tính chất giảm sóng thuận lợi, khả cho phép trao đổi bùn cát qua tốt phù hợp việc gây bồi để trồng rừng Vì có sóng phản xạ nhỏ cấu tạo rời rạc nên dạng kết cấu ổn định tốt đất bùn mềm yếu ĐBSCL Tuy nhiên để thành cơng vấn đề mấu chốt hiệu gây bồi định phương án bố trí không gian hệ thống ĐGS (trên mặt bằng) Hiện giới nước ta chưa có hướng dẫn chung cho việc bố trí khơng gian cơng trình giảm sóng gây bồi bãi biển bùn Phần lớn cơng trình giảm sóng gây bồi ĐBSCL bố trí dựa theo ngun lý cơng trình gây bồi bãi biển cát Tuy nhiên việc gây bồi bùn phức tạp so với gây bồi cát yếu tố dòng chảy phụ thuộc vào nồng độ bùn lơ lửng đủ lớn cần thiết cho phản ứng kết bơng xảy Sơ lắng đọng bùn xảy việc bố trí khơng gian hệ thống ĐGS tạo đồng thời hai điều kiện: nồng độ bùn lơ lửng trung bình dịng chảy SSC vượt ngưỡng 200mg/l lượng rối dịng chảy nhỏ (gần tĩnh lặng) Hình Bể lắng bùn bãi nông nằm phạm vi bãi triều, dòng bùn cát vào theo hướng ngang bờ Một cách tổng quát khống chế ứng suất tiếp đáy dòng chảy bãi nằm giới hạn cho phép để gây bồi trồng rừng: 178 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0  b,max  [ b ] (1) đó, b,max ứng suất tiếp đáy tính tốn (do sóng hoặc/và dịng chảy), [b] ứng suất tiếp đáy cho phép xác định theo giai đoạn sinh trưởng tự nhiên chồi ngập mặn [3] theo chế độ thủy động lực hình thái gây bồi chống xói [4] Để gây bồi bùn hiệu quả, cần vào điều kiện thủy động lực bùn cát cụ thể khu vực để bố trí hệ thống ĐGS, đặc biệt trọng tới yếu tố nguồn cung bùn cát Nguyên lý chung dẫn bùn vào lắng đọng “bể lắng bùn” Bể lắng bùn có cấu tạo chung qy tạo cơng trình Để gây lắng đọng bùn, hệ thống cơng trình cần bố trí để dịng chảy phạm vi bể lắng cần có độ rối đủ nhỏ (ứng suất tiếp đáy vận tốc dịng chảy sóng đủ nhỏ, xem PT.1) Trong trường hợp bãi cần gây bồi bãi xói nơng, nằm phạm vi bãi triều (bãi ngập lúc triều cao cạn lúc triều thấp, thời gian phơi bãi đạt khoảng giờ/ngày đêm), dòng chảy bùn cát chủ yếu đem vào theo dòng triều theo hướng ngang bờ Do cần bố trí hệ thống đê giảm sóng song song với bờ kết hợp với mỏ hàn chữ T để tạo thành ô lắng Đặc biệt cần có thêm cửa mở phía biển để dòng triều vào đem theo bùn cát triều lên nơi dòng triều rút (Hình 1) Với trường hợp bãi xói sâu (phần lớn thời gian bãi bị ngập nước, thời gian phơi bãi đạt khoảng - giờ/ngày đêm) cần bố trí hệ thống cơng trình đê giảm sóng xa bờ có khơng có khoảng mở (Hình 2a) Lúc nguồn cung bùn cát phần lớn trao đổi bùn cát theo phương dọc bờ, khơng nên bố trí mỏ hàn để tránh cản trở dòng bùn cát vào Bể lắng bùn hình thành khu vực khuất sóng phía sau đê giảm sóng Với bãi rộng bố trí thêm đến vài lớp hệ thống cơng trình giảm sóng, dịng chảy phía (song với hệ thống phía ngồi, Hình 2b) Nhìn chung bãi xói sâu khả gây bồi khó nhiều thời gian Hình minh họa ví dụ thiết kế ĐGS thân xốp rỗng theo điều kiện (1) [6] Có thể thấy yêu cầu gây bồi bùn bãi chặt chẽ nhiều so với yêu cầu điều kiện cho phép chồi sinh trưởng Để gây bồi không xảy xói bãi ĐGS cần có bề rộng đê lớn phải giảm độ rỗng thân đê Tuy nhiên độ rỗng nhỏ làm giảm hiệu gây bồi hạn chế việc trao đổi bùn cát qua thân đê 179 Hình Bố trí hệ thống cơng trình giảm sóng, gây bồi trường hợp bãi sâu Hình Ví dụ đồ thị thiết kế ĐGS dạng xốp rỗng theo điều kiện khống chế ứng suất tiếp đáy: Bf - bề rộng đê, n - độ rỗng đê, b,IG,max - ứng suất tiếp đáy lớn nhât bãi [6] Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 Mặt khác sử dụng cơng trình phụ trợ khác hàng rào tre / gỗ giảm sóng / dịng chảy (Hình 2b),… phạm vi bể lắng để giảm ứng suất tiếp đáy thúc đẩy bồi lắng việc lựa chọn độ rỗng đê thiết kế dễ dàng Để trồng khôi phục rừng bề rộng bãi yêu cầu (khoảng cách từ tuyến ĐGS tới bờ) vấn đề cần phải xem xét Về mặt lâm sinh, bề rộng tối thiểu Br,min để đai sinh trưởng khỏe mạnh vào khoảng 200m - 300m [5] Trên thực tế, bề rộng bãi yêu cầu phụ thuộc vào độ sâu xói bãi cần phải gây bồi trở lại (Hình 4) Br  L  ib * d x  L  Br ,min (2) Br bề rộng bãi cần thiết cho trồng rừng, ib độ dốc bãi cần tái tạo, dx chiều sâu xói trung bình bãi chiều dày cần gây bồi, 2L (L - chiều dài sóng nước nơng vị trí ĐGS) khoảng cách an tồn xét tới ảnh hưởng nhiễu động phía sau ĐGS Hình Bề rộng bãi cần thiết cho trồng rừng Một vấn đề quan trọng khác bố trí khơng gian hệ thống cơng trình gây bồi nguồn cung bùn cát cho hệ thống Nếu khơng có nguồn cung bùn cát khơng thể gây bồi Ở ĐBSCL nguồn cung bùn cát chịu chi phối hai yếu tố: dòng bùn cát đổ từ hệ thống sơng Cửu Long vai trị sóng việc khuấy động, tăng nồng độ bùn cát cho dịng chảy Do có khác biệt lớn việc gây bồi phía biển Đơng biển Tây tính chất nguồn cung bùn cát khác Sẽ khó gây bồi vào mùa lặng sóng nồng độ bùn cát lơ lửng q nhỏ (khơng có hiệu ứng khuấy động sóng làm bùn cát tái lơ lửng), bùn khơng thể kết bơng sóng nhỏ đủ khả gây xói bãi Mặc dù sóng lớn gây xói, việc bố trí cơng trình làm cho lượng bồi lớn xói đem lại hiệu gây bồi KẾT LUẬN Nghiên cứu bước đầu đưa số ngun lý cho việc bố trí khơng gian hệ thống cơng trình ĐGS nhằm gây bồi, nâng cao bãi bùn để trồng rừng Từ nguyên lý cần vào tính chất thủy động lực bùn cát cụ thể khu vực với đặc tính giảm sóng dạng cơng trình ĐGS lựa chọn để tính tốn bố trí khơng gian hệ thống cơng trình ĐGS cho phù hợp Kiến nghị thời gian tới cần có thêm nghiên cứu có chiều sâu trình thủy động lực hình thái bồi lắng bùn bãi rừng đặc biệt phương án bố trí khơng gian hệ thống cơng trình giảm sóng gây bồi đáp ứng cho mục tiêu bảo vệ bờ khác TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tuan, T.Q., and Luan, N.M., 2020 Monsoon wave transmission at bamboo fences protecting mangroves in the Lower Mekong Delta Applied Ocean Research, Elsevier, 101 [2] Thiều Quang Tuấn, 2020 Thiết kế chức cho cơng trình giảm sóng, gây bồi để trồng rừng ngập mặn Đồng Sông Cửu Long Hội nghị KHTN Đại học Thủy lợi năm 2020 [3] Balke, T., Bouma, T.J., Horstman, E.M., Webb, E.L., Erftemeijer, P.L.A., Herman, P.M.J., 2011 Windows of opportunity: thresholds to mangrove seedling establishment on tidal flats Mar Ecol Prog Ser., 440, 1-9 [4] Whitehouse, R., Soulsby, R.L., Roberts, W., Mitchener, H., 2000 Dynamics of Estuarine Muds Thomas Telford, London, UK, 210 pp [5] Phan, K.L., van Thiel de Vries, J.S.M., and Stive, M.J.F., 2015 Coastal mangrove squeeze in the Mekong Delta J Coastal Res., 31(2), pp.233-243 [6] Tuan, T.Q., Luan, M.T., and Cuong, L.N., 2021 Wave-attenuation by permeable breakwaters in support of mangrove replantation: a laboratory investigation Natural Hards, submitted 180 ... cho trồng rừng Một vấn đề quan trọng khác bố trí khơng gian hệ thống cơng trình gây bồi nguồn cung bùn cát cho hệ thống Nếu khơng có nguồn cung bùn cát khơng thể gây bồi Ở ĐBSCL nguồn cung bùn. .. việc bố trí cơng trình làm cho lượng bồi lớn xói đem lại hiệu gây bồi KẾT LUẬN Nghiên cứu bước đầu đưa số nguyên lý cho việc bố trí khơng gian hệ thống cơng trình ĐGS nhằm gây bồi, nâng cao bãi bùn. .. yếu tố nguồn cung bùn cát Nguyên lý chung dẫn bùn vào lắng đọng “bể lắng bùn? ?? Bể lắng bùn có cấu tạo chung qy tạo cơng trình Để gây lắng đọng bùn, hệ thống cơng trình cần bố trí để dịng chảy phạm