Luận văn Ths NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN KHU VỰC XÃ DÂN THÀNH, HUYỆN DUYÊN HẢI, TỈNH TRÀ VINH

Vấn đề cấp bách đặt ra để bảo vệ tính mạng người dân, tài sản và cơ sở hạ tầng, góp phần phát triển KTXH và bảo vệ môi trường tại khu vực xã Dân Thành, huyện Duyên Hải nói riêng và Trà Vinh nói chung, hiện nay cần phải có một nghiên cứu thấu đáo, đủ cơ sở khoa học để giải thích và đánh giá đúng nguyên nhân và cơ chế xói lở cũng như bồi tụ bờ biển khu vực nghiên cứu, từ đó đề xuất giải pháp kỹ thuật phù hợp đáp ứng được yêu cầu phát triển KTXH bền vững.Đề tài:“Nghiên cứu giải pháp bảo vệ bờ biển khu vực xã Dân Thành, Huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh” sẽ bước đầu giải quyết được các yêu cầu trên.

NGUYỄN THÀNH MINH

NGHIÊN C U GI I PHÁP B O V B BI N KHU V C ỨU GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN KHU VỰC ẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN KHU VỰC ẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN KHU VỰC Ệ BỜ BIỂN KHU VỰC Ờ BIỂN KHU VỰC ỂN KHU VỰC ỰC

XÃ DÂN THÀNH, HUY N DUYÊN H I, T NH TRÀ VINH Ệ BỜ BIỂN KHU VỰC ẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN KHU VỰC ỈNH TRÀ VINH

CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

MÃ SỐ: 60 – 58 – 40

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS HOÀNG VĂN HUÂN

Tp Hồ Chí Minh, 2014

cạnh đó, nhà trường đã tạo điều kiện cũng như quý thầy cô đã tận tình dạy bảohướng dẫn

Tôi xin chân thành cám ơn đến :

- Ban giám hiệu Trường Đại Học Thủy lợi.

- Tất cả quý thầy cô Trường Đại Học Thủy lợi.

- Các nhân viên Cơ sở 2 – Đại học Thủy lợi

Và lòng biết ơn sâu sắc đến: GV hướng dẫn PGS.TS Hoàng Văn Huân đã

tận tình giúp đỡ trong việc chọn đề tài, tìm tài liệu cũng như quá trình thực hiệnluận văn

Tác giả chân thành cảm ơn các đồng nghiệp đã ủng hộ để tác giả hoàn thànhluận văn được tốt

Trong thời qian thực hiện đề tài bản thân tôi đã hết sức cố gắng, nỗ lực để đạtđược kết quả tốt nhất Tuy nhiên, vẫn còn nhiều sai sót kính mong sự đóng góp ýkiến của quý thầy cô và các bạn Một lần nữa, xin gởi đến quý thầy cô, bạn bè vàđồng nghiệp lời cảm ơn chân thành nhất

Trân trọng cảm ơn!

sự của cá nhân tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinhđiển, nghiên cứu khảo sát tình hình thực tiễn và dưới sự hướng dẫn khoa học củaPGS.TS Hoàng Văn Huân.

Học viên thực hiện luận văn

Nguyễn Thành Minh

1 Tính cấp thiết của Đề tài 1

2 Mục đích của Đề tài 5

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỜ BIỂN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 6 VÀ TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BẢO VỆ BỜ 6 1.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu 6

1.1.1 Tổng quan về điều kiện tự nhiên 6

1.1.1.1 Vị trí địa lý 6

1.1.1.2 Đặc điểm địa hình 7

1.1.1.3 Đặc điểm địa chất 7

1.1.1.4 Đặc điểm khí hậu, khí tượng 9

1.1.1.5 Chế độ thủy và hải văn 10

1.1.2 Tình hình dân sinh – kinh tế - xã hội 11

1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu - ứng dụng công nghệ bảo vệ bờ 11

1.2.1.Tình hình nghiên cứu trên thế giới 11

1.2.2.Tình hình nghiên cứu trong nước 13

1.3 Nhận xét 19

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH NGUYÊN NHÂN XÓI BỒI VÙNG VEN BIỂN XÃ DÂN THÀNH, HUYỆN DUYÊN HẢI, TRÀ VINH 20 2.1 Hiện trạng xói – bồi khu vực nghiên cứu 20

2.1.1 Tình hình chung 20

2.1.2 Thực trạng xói lở khu vực bãi biển xã Dân Thành 22

2.2 Một số nguyên nhân tác động đến diễn biến xói lở vùng nghiên cứu 26

2.3 Nghiên cứu xói - bồi vùng nghiên cứu bằng mô hình toán 27

2.3.1 Phân tích đối tượng và đề xuất mô hình sử dụng 27

2.3.2 Giới thiệu mô hình MIKE 21/3 Coupled Model FM 28

2.3.3.2 Lưới tính và các CSDL đầu vào 31

2.3.4 Hiệu chỉnh các thông số của mô hình và kiểm định kết quả tính toán 38

2.3.4.1 Kết quả hiệu chỉnh mô hình thủy động lực 38

2.3.4.2 Kết quả hiệu chỉnh mô hình sóng 39

2.3.4.2 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định thông số mô hình MT và các CSDL nhập 39

2.3.5 Kết quả mô phỏng thủy động lực ven biển trong điều kiện hiện trạng 45

2.3.5.1 Kết quả tính toán trường sóng tại vùng nghiên cứu 45

2.3.5.2 Kết quả tính toán trường dòng chảy tại vùng nghiên cứu 49

2.3.5.3 Kết quả tính toán vận chuyển bùn cát tại vùng nghiên cứu 52

2.4 Đánh giá nguyên nhân, cơ chế xói lở bờ biển khu vực nghiên cứu 52

2.4.1 Các yếu tố ảnh hưởng (nguyên nhân chung) 53

2.4.2 Nguyên nhân chính gây xói lở tại khu vực xã Dân Thành 54

2.4.3.Cơ chế gây xói lở bờ biển tại vùng nghiên cứu 55

2.5.Nhận xét 55

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ BIỂN XÃ DÂN THÀNH, HUYỆN DUYÊN HẢI, TRÀ VINH 56 3.1 Các phương án quy hoạch và bố trí công trình 56

3.1.1 Các bước thực hiện công trình bảo vệ bờ 56

3.1.2 Các phương án quy hoạch và bố trí công trình 56

3.1.2.1 Giải pháp phi công trình 60

3.1.2.2 Giải pháp công trình 61

3.1.3 Phân tích và lựa chọn phương án 65

3.2 Đề xuất phương án tuyến và giải pháp chỉnh trị chống xói lở khu vực nghiên cứu 67

3.2.1 Nguyên tắc lựa chọn 67

3.2.2 Phương án tuyến và giải pháp chỉnh trị bờ biển khu vực nghiên cứu 68

3.2.3.1 Tạo CSDL đầu vào trường hợp có công trình phương án 1(PA1) và phương

án 2(PA2) 68

3.2.3.2.Kết quả tính toán trường sóng, dòng chảy, và vận chuyển bùn cát phương án 1 70

3.2.3.3.Kết quả tính toán trường sóng, dòng chảy, và vận chuyển bùn cát phương án 2 74

3.2.3.4.Nhận xét 77

3.3 Thiết kế sơ bộ công trình bảo vệ bờ biển khu vực nghiên cứu 78

3.3.1 Các thông số thủy động lực cơ bản phục vụ thiết kế quy hoạch 78

3.3.1.1 Mực nước thiết kế 78

3.3.1.2 Chiều cao sóng 78

3.3.1.3.Đặc điểm bùn cát lơ lửng và bùn cát đáy bãi biển 80

3.3.1.4 Thông số nước dâng do gió bão 80

3.3.2 Đề xuất giải pháp kết cấu công trình khả thi tại khu vực nghiên cứu 80

3.4 Nhận xét 93

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 94 1 Những kết quả đạt được 94

2 Những tồn tại trong quá trình thực hiện luận văn 94

3 Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

PHỤ LỤC 93

Hình 2: Một số hình ảnh về thực trạng xói lở bờ biển tại khu vực xã Dân Thành 4

Hình 1.1: Bản đồ vị trí khu vực nghiên cứu 6

Hình 1.2: Mặt cắt địa tầng khu vực nghiên cứu 8

Hình 1.3: Hình ảnh công trình bảo vệ bờ trên thế giới 12

Hình 1.4: Một số cấu kiện có hệ số phá sóng cao được ứng dụng trong lĩnh vực bảo vệ bờ biển trên thế giới 12

Hình 1.5: Kè biển Tp.Nha Trang, Khánh Hòa 16

Hình 1.6: Kè biển KDL Cần Giờ, Tp.HCM 16

Hình 1.7:Công trình kè biển Gành Hào, Bạc Liêu 17

Hình 1.8: Công trình kè biển Hiệp Thạnh, Trà Vinh (GĐ cấp bách và GĐ2) 17

Hình 1.9: Kè bảo vệ bờ Đèn Đỏ, Tiền Giang 17

Hình 1.10: Kè KDL Tân Thành, Tiền Giang 17

Hình 2.1: Vị trí bờ biển xã Dân Thành 22

Hình 2.2: Vị trí đoạn khảo sát 22

Hình 2.3: Bãi biển bị xói mòn lộ ra từng thớ đất, rừng cây bị xâm thực trơ trọi, toàn cảnh bờ biển suy thoái thiếu sức sống 23

Hình 2.4: Bãi biển bị xâm thực lộ từng thớ đất sét, gốc cây rừng phòng hộ giảm sóng còn sót lại trên bãi thể hiện đây là khu vực mới bị xói lở trong vài năm gần đây 23

Hình 2.5: Đê kè bằng đá và bao tải cát đang được xây dựng 23

Hình 2.6: Đoạn bờ biển phía bắc nhà máy nhiệt điện hiện không còn rừng phòng hộ 24

Hình 2.7: Đê kè bằng đá đã xây dựng xong bị sóng phá hủy 24

Hình 2.8: Đoạn bờ bị sạt lở phía nam nhà máy nhiệt điện 25

Hình 2.9: Bãi biển bị xói mòn lộ ra từng thớ đất, rừng cây bị xâm thực trơ trọi, toàn cảnh bờ biển suy thoái thiếu sức sống 25

Hình 2.11: Phạm vi vùng nghiên cứu mở rộng 30

Hinh 2.12: Phạm vi vùng nghiên cứu chính 31

Hình 2.13: Giá trị mực nước tại eo Basi 32

Hình 1.14: Giá trị mực nước tại eo Đài Loan 33

Hình 2.15: Giá trị mực nước tại eo Singapore 33

Hình 2.16: Giá trị mực nước tại eo Philipines 01 33

Hình 2.17: Giá trị mực nước tại eo Philipines 02 34

Hình 2.18: Trường gió điển hình Đông Bắc và Tây Nam 34

Hinh 2.19: Lưới và CSDL DEM vùng nghiên cứu chính 36

Hình 2.20: Cơ sở dữ liệu DEM khu vực bờ biển xã Dân Thành – Trà Vinh 37

Hình 2.21: Vị trí các trạm đo dung để kiểm định mô hình 41

Hình 2.22: Giá trị kết quả tính toán và thực đo mực nước tại trạm Định An 41

Hình 2.23: So sánh kết quả tính toán và thực đo lưu lượng qua mặt cắt cửa sông 41

Định An 41

Hình 2.24: So sánh kết quả tính toán và thực đo độ cao sóng có nghĩa tại trạm sóng 1 42

Hình 2.25: So sánh kết quả tính toán và thực đo độ cao sóng có nghĩa tại trạm sóng 2 42

Hình 2.26: So sánh kết quả tính toán và thực đo chu kỳ sóng đỉnh phổ sóng tại trạm sóng 1 42

Hình 2.27: So sánh kết quả tính toán và thực đo hướng sóng trung bình tại trạm sóng 1 43

Hình 2.28: So sánh kết quả tính toán và thực đo hướng sóng trung bình tại trạm sóng 2 43

Hình 2.29: So sánh kết quả tính toán và thực đo chu kỳ sóng đỉnh phổ sóng tại trạm sóng 2 43

Hình 2.30: So sánh độ đục tính toán và chụp từ ảnh vệ tinh (hình ảnh tiêu biểu) 44

Hình 2.32: Trường sóng tại vùng nghiên cứu trong gió mùa Đông Bắc tốc độ gió

15m/s thời điểm chân triều KB1 46

Hình 2.33: Trường sóng tại vùng nghiên cứu trong gió mùa Tây Nam, tốc độ gió 15m/s thời điểm đỉnh triều KB2 46

Hình 2.34: Trường sóng tại vùng nghiên cứu trong gió mùa Tây Nam, tốc độ gió 15m/s thời điểm chân triều KB2 47

Hình 2.35: Trường sóng tại vùng nghiên tại thời điểm Bão Linda 47

Hình 2.36: Trường mực nước vùng nghiên cứu tại thời điểm đỉnh triều 49

Hình 2.37: Trường mực nước vùng nghiên cứu tại thời điểm chân triều 49

Hình 2.38: Trường dòng chảy vùng nghiên cứu khi triều dâng 50

Hình 2.39: Trường dòng chảy vùng nghiên cứu khi triều rút 50

Hình 2.40: Trường mực nước vùng nghiên cứu tại thời điểm bão Linda 50

Hình 2.41: Diễn biến bồi xói vùng nghiên cứu theo hiện trạng 52

Hình 2.42: Cơ chế xói lở bờ khu vực xã Dân Thành – Trà Vinh 55

Hình 3.1: Quy hoạch chung xây dựng khu kinh tế Định An đến năm 2030 57

Hình 3.2: Sơ đồ giải pháp bảo vệ bờ biển xã Dân Thành – Trà Vinh 59

Hình 3.3: Mỏ hàn bó cành cây, cọc gỗ bố trí dạng chữ T 61

Hình 3.4: Kè Hiệp Thạnh – Trà Vinh giai đoạn cấp bách đã được xây dựng 62

Hình 3.5: Đê phá sóng tại Mỹ 62

Hình 3.6: Hệ thống tổng hợp công trình bảo vệ bờ biển tại Virginia, Mỹ 63

Hình 3.7: Bản đồ chỉnh trị tổng thể để ổn định bờ biển xã Dân Thành 64

Hình 3.8: Lưới tính và cao độ số được xây dựng cho kịch bản một số công trình đề xuất (PA1) cho kịch bản 1 68

Hình 3.9: Ma trận hệ số Manning cho mô hình dòng chảy 2D được xây dựng cho kịch bản một số công trình đề xuất (PA1) 69

Hình 3.10: Lưới tính và cao độ số được xây dựng cho kịch bản một số công trình đề xuất (PA2) 69

Hình 3.12: Trường sóng tại vùng nghiên cứu trong gió mùa Đông Bắc, tốc độ gió

15m/s vào thời điểm triều dâng phương án PA1 70

Hình 3.13: Trường sóng tại vùng nghiên cứu trong gió mùa Đông Bắc, tốc độ gió 15m/s vào thời điểm triều dâng phương án PA1 71

Hình 3.14: Trường mực nước vùng nghiên cứu tại thời điểm chân triều 71

phương án PA1 71

Hình 3.15: Trường mực nước vùng nghiên cứu tại thời điểm đỉnh triều 72

phương án PA1 72

Hình 3.16: Trường dòng chảy vùng nghiên cứu khi triều rút phương án PA1 72

Hình 3.17: Trường dòng chảy vùng nghiên cứu khi triều dâng phương án 1 73

Hình 3.18: Diễn biến bồi xói vùng nghiên cứu theo PA1 73

Hình 3.19: Trường sóng tại vùng nghiên cứu trong gió mùa Đông Bắc, tốc độ gió 15m/s vào thời điểm triều dâng phương án PA2 74

Hình 2.20: Trường sóng tại vùng nghiên cứu trong gió mùa Tây Nam, tốc độ gió 15m/s vào thời điểm triều dâng phương án PA2 74

Hình 3.21: Trường mực nước vùng nghiên cứu tại thời điểm chân triều 75

phương án PA2 75

Hình 3.22: Trường mực nước vùng nghiên cứu tại thời điểm đỉnh triều 75

phương án PA2 75

Hình 3.23: Trường dòng chảy vùng nghiên cứu khi triều rút phương án PA2 76

Hình 3.24: Trường dòng chảy vùng nghiên cứu khi triều dâng phương án 2 76

Hình 3.25: Diễn biến bồi xói vùng nghiên cứu theo PA2 77

Hình 3.26: Mặt cắt kè có mái gia cố bằng tấm bê tông đúc sẵn (GP1) 81

Hình 3.27: Mặt cắt kè có mái gia cố bằng đá xây (GP1) 81

Hình 3.28: Sơ đồ bố trí đê giảm sóng 86

Hình 3.29: Mặt cắt ngang của giải pháp 1 (GP1) đê ngầm hai mái xếp 2 lớp Tetrapod 87

động của sóng xếp 2 lớp Tetrapod, mái còn lại xếp đá hộc (Phương án chọn) 88Hình 3.32: Kết cấu khối Tetrapod phá sóng 92Hình 3.33: Phối cảnh khối Tetrapod 93

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1: Đặc trưng sóng thiết kế KVNC (P = 5%) 79Bảng 3.2: Các thông số của trọng lượng viên đá xây và trọng lượng khối Bêtông .83Bảng 3.3: Các thông số về trọng lượng khối phủ đê ngầm 90

- BTCT: Bê tông cốt thép.

- BT: Bê tông

- BĐKH: Biến đổi khí hậu

- BVB – CS: Bảo vệ bờ - cửa sông

- CSDL: Cơ sở dữ liệu

- ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long

- ĐHXD: Đại học xây dựng

- ĐHQG: Đại học quốc gia

- ĐHTL: Đại học Thủy lợi

- GTVT: Giao thông vận tải

- GP: Giải pháp

- GMĐB: Gió mùa Đông bắc

- GMTN: Gió mùa Tây Nam

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của Đề tài.

Việt Nam là một Quốc gia có đường bờ biển dài với nhiều sông rạch lớn Thềmlục địa có nhiều tài nguyên, khoáng sản, dải ven bờ với điều kiện tự nhiên rất thuậnlợi cho phát triển đa dạng sinh học, rừng ngập mặn, các bãi tắm, các khu nghỉ mátv.v… có khả năng thu hút khách du lịch từ các vùng miền trong nước và quốc tế.Biển nước ta nằm giữa khu vực Đông Nam Á, rất thuận lợi cho việc giao lưu bằngđường biển với nhiều nước trên thế giới Để khai thác tiềm năng biển, góp phầnphát triển kinh tế đất nước trong tương lai, Hội nghị TW 4 khóa X đã nêu rõ, xâydựng chiến lược biển Việt Nam đến năm 2020, phải phấn đấu để nước ta trở thànhmột quốc gia mạnh về biển, giàu lên từ biển, bảo vệ vững chắc chủ quyền quốc giatrên biển, góp phần ổn định và phát triển đất nước Xây dựng các trung tâm kinh tếlớn vùng duyên hải gắn với các hoạt động kinh tế biển làm động lực quan trọng cho

sự phát triển của cả nước

Hàng năm, các tỉnh ven biển thường chịu tác động trực tiếp thiên tại như lũ,bão, áp thấp nhiệt đới đổ bộ hay hoạt động ở biển đông, gây thiệt hại rất lớn vềngười và tài sản Lũ, bão, ATNĐ thường kéo theo sóng to, nước dâng làm nhiềungười chết, gây xói lở hoặc bồi lấp bờ sông, cửa sông, bờ biển, ảnh hưởng rất lớnđến đời sống, kinh tế, xã hội của nhân dân các tỉnh ven biển trong đó có Trà vinh.Nằm ở vị trí rất đặc biệt, là cửa ngõ của các tỉnh ĐBSCL hướng ra biển Đông,Trà vinh là một tỉnh có nhiều khó khăn, có nhiều đông bào Khơ Me sinh sống.Chiến lược tiến ra biển , bám biển để phát triển kinh tế đã đặt cho tỉnh nhiều cơ hội

để phát triển và có điều kiện hội tụ nhiều tiềm năng để phát triển nhanh và toàn diệncác ngành kinh tế như: công nghiệp nhiệt điện, khai thác dầu khí ngoài khơi, cảngbiển và vận tải biển, khai thác chế biến hải sản, du lịch, nuôi trồng thủy sản

Bờ biển tỉnh Trà Vinh từ cửa Cung Hầu đến cửa Định An có chiều dài khoảng65km, đối diện trực tiếp với Biển Đông và chịu tác động trực tiếp, mãnh liệt quátrình biến đổi thủy động lực của Biển Đông và dòng chảy thượng nguồn sôngMêKông Trong những năm qua, Đảng, Chính phủ và các địa phương đã có các

chính sách ưu tiên đầu tư vốn nhân lực, vật lực… để thúc đẩy tốc độ phát triển kinh

tế cho các vùng sâu vùng xa, vùng ven biển và hải đảo Tuy nhiên, vấn đề xói lở bờvùng ven biển diễn biến phức tạp đã gây nên những tổn thất nặng nề, là mối đe doạnghiêm trọng đến tính mạng và tài sản của nhà nước và nhân dân, ảnh hưởng đếnquy hoạch phát triển dân sinh, kinh tế, xã hội, môi trường bền vững các địa phương

ở Nam Bộ

Bờ biển tỉnh Trà Vinh diễn biến phức tạp, nhiều khu vực bị xói lở với tốc độnhanh trong thời gian qua Hậu quả là:

- Hàng trăm héc ta đất canh tác ven biển bị mất

- Nhiều khu vực rừng phòng hộ ven biển bị xói mòn và làm suy giảm tác dụngbảo vệ

- Một số khu bãi biển có lợi thế để phát triển du lịch dịch vụ đang bị sóng vàdòng chảy gây xói lở nghiêm trọng có nguy cơ làm thiệt hại không chỉ cơ sở hạ tầng

mà còn ảnh hưởng đến chủ trương phát triển kinh tế của tỉnh Trà Vinh tại các khuvực này

Ngoài ra, trong quá khứ đã xẩy ra các cơn bão lớn có tốc độ tàn phá rất cao.Điển hình như cơn bão năm 1997 Tốc độ gió lớn, sóng và nước dâng làm ngập lụtnhiều vùng ven biển, nhiều đoạn bờ biển bị thay đổi chỉ trong thời gian ngắn, cóđoạn bị bờ biển bị lấn sâu vào đến 100m Vì vậy, yêu cầu cấp thiết để phát triểnkinh tế ven biển mà đặc biệt là cơ sở khoa học để xác định vùng an toàn khi đầu tư

và xây dựng cơ sở hạ tầng, xác định cao trình xây dựng tránh ngập khi xẩy ra bãolớn trong tương lai là điều hết sức có ý nghĩa

Sự xói lở đường bờ biển ngoài ảnh hưởng trực tiếp như trình bày ở trên còn cóảnh hưởng gián tiếp rất quan trọng Đó là:

- Xói bồi sẽ ảnh hưởng đến bồi lấp cửa sông Định An, một tuyến đường giaothông thuỷ huyết mạch bậc nhất vào cụm cảng Cần Thơ và toàn khu vực ĐBSCL

- Xói bồi và biến dạng bờ biển sẽ ảnh hưởng tới phạm vi lãnh hải của ViệtNam, ảnh hưởng tới phạm vi chủ quyền và các đặc lợi kinh tế khác trên biển

- Xói mòn và biến động bờ biển sẽ ảnh hưởng tới sự nghiệp phát triển kinh tế

– dịch vụ vùng ven biển Trà Vinh, làm ảnh hưởng đến đời sống tinh thần của dân cưven biển và ổn định an ninh quốc phòng ven biển.

Qua điều tra khảo sát cho thấy khu vực xã Dân Thành huyện Duyên Hải là mộttrong nhưng khu vực có bờ biển bị xói lở mạnh Hàng năm vào mùa gió chướng sạt

lở bờ biển là mối đe dọa khôn lường của địa phương

Hình 1: Khu vực nghiên cứu

Vấn đề cấp bách đặt ra để bảo vệ tính mạng người dân, tài sản và cơ sở hạ tầng,góp phần phát triển KTXH và bảo vệ môi trường tại khu vực xã Dân Thành, huyệnDuyên Hải nói riêng và Trà Vinh nói chung, hiện nay cần phải có một nghiên cứuthấu đáo, đủ cơ sở khoa học để giải thích và đánh giá đúng nguyên nhân và cơ chếxói lở cũng như bồi tụ bờ biển khu vực nghiên cứu, từ đó đề xuất giải pháp kỹ thuậtphù hợp đáp ứng được yêu cầu phát triển KTXH bền vững

Đề tài:“Nghiên cứu giải pháp bảo vệ bờ biển khu vực xã Dân Thành, Huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh” sẽ bước đầu giải quyết được các yêu cầu trên.

Hình 2: Một số hình ảnh về thực trạng xói lở bờ biển tại khu vực xã Dân Thành

2 Mục đích của Đề tài.

khu vực xã Dân Thành bằng mô hình toán;

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Nghiên cứu xói - bồi và diễn biến dải bờ biển trên mô hình toán là một vấn đềrất khó khăn, phức tạp và cần nhiều thời gian Đòi hỏi người nghiên cứu phải cómột kiến thức chuyên sâu về thuỷ lực, chuyên sâu về sóng và bồi – xói, chuyên sâu

về công trình thủy, công trình biển và kết hợp với kinh nghiệm trong tính toán môhình

Trong đề tài luận văn này, tác giả đã ứng dụng mô hình MIKE 21/3 CoupledModel FM vào nghiên cứu dòng chảy, sóng và xói - bồi vùng ven biển xã DânThành, huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh, từ đó đề ra các giải pháp khắc phục sạt lở

và đánh giá hiệu quả của các giải pháp đó

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.

- Phương pháp phân tích thống kê

- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa

- Phương pháp phân tích thống kê

- Phương pháp ứng dụng mô hình toán

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỜ BIỂN KHU VỰC NGHIÊN CỨU

VÀ TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BẢO VỆ BỜ

1.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu.

1.1.1 Tổng quan về điều kiện tự nhiên.

1.1.1.1 Vị trí địa lý.

Trà Vinh là tỉnh duyên hải Đồng bằng sông Cửu Long, nằm ở hạ lưu sông MêCông, giữa hai nhánh là sông Cổ Chiên (thuộc sông Tiền) và sông Hậu Diện tích tự

tỉnh và 7 huyện, phía Đông giáp Biển Đông, phía Tây giáp Trà Vinh, phía Nam giápSóc Trăng, phía Bắc giáp tỉnh Bến Tre

Bờ biển tỉnh Trà Vinh là dạng bờ biển điển hình của dải bờ biển Đông của khuvực Tây Nam Bộ Bờ biển bắt đầu từ hướng Đông Bắc từ cửa Cung Hầu - Cổ Chiênkéo dài theo hướng Tây Nam đến cửa Định An - Cung Hầu và nằm hoàn toàn trênđịa phận hành chính của huyện Duyên Hải qua tổng cộng bốn xã gồm Hiệp Thạnh,Trường Long Hòa, Dân Thành và Đông Hải Chiều dài bờ biển khoảng 65km và làdạng bờ biển tích tụ - xói lở (xem hình 1.1)

Hình 1.1: Bản đồ vị trí khu vực nghiên cứu.

Khu vực nghiên cứu, bờ biển xã Dân Thành thuộc huyện Duyên Hải có chiều

dài khoảng 6km hướng ra phía Đông – Đông Nam, phía Bắc giáp với xã TrườngLong Hòa, phía Nam giáp với xã Đông Hải, phía Tây giáp với Thị trấn Duyên Hải.

1.1.1.2 Đặc điểm địa hình.

Địa hình tỉnh Trà Vinh mang tính chất vùng đồng bằng ven biển có các giồngcát, chạy liên tục theo hình vòng cung và song song với bờ biển Càng về phía biển,các giồng này càng cao và rộng lớn Do sự chia cắt bởi các giồng và hệ thống trục

lộ, kinh rạch chằng chịt, địa hình toàn vùng khá phức tạp Các vùng trũng xen kẹpvới các giồng cao, xu thế độ dốc chỉ thể hiện trên từng cánh đồng Cao trình phốbiên của tỉnh là từ 0,4 - 1,0 m, chiếm 66% diện tích đất tự nhiên

Địa hình vùng nghiên cứu (VNC) tương đối bằng phẳng ít bị chia cắt, cao độ có

xu thế thấp dần về phía ven biển

Khu vực bờ biển Dân Thành do địa hình bãi khá thấp nên sóng có năng lượnglớn xâm nhập gần sát bờ biển và trực tiếp gây xói lở Tại khu vực xói lở bãi biển có

độ dốc biến đổi từ 1:15 đến 1:25

1.1.1.3 Đặc điểm địa chất.

Theo kết quả khảo sát địa chất khu vực nghiên cứu do Viện Kỹ Thuật Biểnthực hiện 3 hố khoan địa chất dọc bãi biển xã Dân Thành, mỗi hố khoan có chiềusâu 20 mét và lấy 10 mẫu địa chất để thí nghiệm Thời gian thực hiện khoan địachất từ 26/11/2010 đến 27/11/2010 gồm các lớp đất sau:

Lớp 1: Cát pha, màu nâu vàng - xám xanh, bão hòa nước.

Gặp đều ở các vị trí hố khoan và đây là lớp nguyên thổ trên cùng.

Lớp 2: Bùn sét pha màu xám nâu, trạng thái chảy – dẻo chảy

Gặp đều ở các vị trí hố khoan, đây là lớp cuối cùng khảo sát được tại khu vực tính đến độ sâu 20m

Hình 1.2: Mặt cắt địa tầng khu vực nghiên cứu.

1.1.1.4 Đặc điểm khí hậu, khí tượng.

Trà Vinh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, nóng ẩmquanh năm và chia ra 2 mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từtháng 12 đến tháng 4 năm sau

- Mưa: Lượng mưa trung bình từ 1.400 ÷ 1.600mm, phân bố không đều, với90% lượng mưa của năm tập trung vào mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 11,còn lại khoảng 10% vào mùa khô Về số ngày mưa thì huyện Duyên Hải có số ngàymưa thấp nhất là 77 ngày/năm.

- Nắng: Nằm trong vùng vĩ độ thấp nên Trà Vinh tiếp nhận được nhiều nắng,trung bình mỗi năm có trên 2.500 giờ nắng,

6,4oC

- Gió: một năm có hai mùa gió Gió mùa Tây Nam hoạt động từ tháng 5 - 10,gió thổi từ Biển Tây vào mang nhiều hơi nước gây ra mưa Gió mùa Đông Bắc hoặcĐông Nam hay Đông (gió chướng) hoạt động từ tháng 11 năm trước đến tháng 3năm sau Gió chướng là nguyên nhân khiến cho nước biển dâng cao và đẩy mặntruyền sâu vào nội đồng Vận tốc gió đạt cao nhất đạt 5 ÷ 8 m/s (chủ yếu trongtháng 2, 3) và thường mạnh vào buổi chiều Sự xuất hiện các đỉnh mặn do gióchướng tác động đã làm cho việc sản xuất ở vùng ven biển, cửa sông Trà Vinhkhông ổn định

- Độ ẩm: tỷ lệ ẩm độ trung bình cả năm biến thiên từ 80 ÷ 85%, biến thiên ẩm

độ có xu thế biến đổi theo mùa; mùa khô đạt 79%, mùa mưa đạt 88% Riêng ẩm độtrung bình của tất cả các tháng đều đạt trên 90%, đây là điều kiện thích hợp cho sựphát triển và lan truyền của một số dịch bệnh

- Bốc hơi: tổng lượng bốc hơi toàn tỉnh cao, bình quân 1.293 mm/năm Vàomùa khô, lượng bốc hơi rất mạnh từ 130 ÷ 150 mm/tháng, nhất là các vùng giồngcát cao và khu vực sát biển, gây ra sự khô hạn gay gắt ở các vùng này Riêng huyệnDuyên Hải, lượng bốc hơi cao hơn lượng mưa năm đã gây ra sự mao dẫn muối lên

và tập trung ở tầng mặt làm cho lý tính đất trở nên xấu và khó sử dụng hơn

- Hạn: hạn hàng năm thường xảy ra gây khó khăn cho sản xuất với số ngàykhông mưa liên tục từ 10 ÷ 18 ngày, trong đó tại huyện Duyên Hải hạn giữa vụ(tháng 7, 8) thường khá nghiêm trọng

1.1.1.5 Chế độ thủy và hải văn.

Hai nhánh chính của sông Tiền và sông Hậu, Cổ Chiên và Định An là nguồncung cấp nước trực tiếp cho toàn bộ hoạt động sản xuất và sinh hoạt của tỉnh nóichung và của huyện Duyên Hải nói riêng Sông Hậu chảy theo hướng Tây Bắc -Đông Nam, đoạn qua địa bàn tỉnh Trà Vinh có chiều dài 55 km Sông đổ ra biển

bàn tỉnh Trà Vinh có chiều dài khoảng 45 km, với lưu lượng nước 12.000 ÷ 19.000

kênh rạch chằng chịt cung cấp nước cho nội đồng Mật độ kinh trục phân bố kháđều trong tỉnh từ 4 ÷ 10 m/ha Đối với mật độ kinh nội đồng, Trà Vinh có mật độcòn thấp (< 50% so với yêu cầu sản xuất), trong đó huyện Duyên Hải có mật độkênh thấp nhất khoảng 18 ÷ 28 m/ha Chế độ thủy văn vùng ven biển, cửa sông chịuảnh hưởng mạnh mẽ của chế độ bán nhật triều không đều, mỗi ngày có 2 lần triềulên và 2 lần triều xuống, mỗi tháng có 2 kỳ triều cường (vào ngày 1 và 15 âm lịch)

và 2 kỳ triều kém (vào ngày 7 và 23 âm lịch)

Hàng năm có khoảng 90% diện tích đất tự nhiên vùng ven biển, cửa sông bịnhiễm mặn trong phạm vi 30 km tính từ biển trở vào với độ mặn bình quân là 4g/lít Việc canh tác 2 vụ lúa ổn định chỉ giới hạn ở vùng mặn < 4 tháng Tại huyệnDuyên Hải, thời gian nhiễm mặn dài, nguồn nước ngọt khan hiếm mà lượng mưa vàthời gian mưa ít nên sản xuất nông nghiệp rất khó khăn, vùng này thích hợp chonuôi trồng thủy sản và sản xuất lâm nghiệp

1.1.2 Tình hình dân sinh – kinh tế - xã hội.

Dân Thành là xã vùng sâu, có diện tích tự nhiên 4.134,37 ha được chia thành 05

ấp, dân số có 2011 hộ với 7512 nhân khẩu Địa bàn tương đối rộng bị chia cắt bởikênh rạch chằng chịt, dân cư phân phối không đồng đều, đa số cư trú theo những

dãy giồng cát và theo các vuông nuôi tôm nằm sâu trong các khu rừng ngập mặncách xa xã và trục lộ giao thông.

Kinh tế của xã chủ yếu là nuôi trồng thủy sản, đời sống của người dân còn gặpnhiều khó khăn do thời tiết, môi trường và dịch bệnh diễn biến bất thường dẫn đếnmất mùa nhiều năm Trình độ dân trí và sự am hiểu về pháp luật của một bộ phậndân cư còn hạn chế

Hiện toàn xã có 1.856 hộ được công nhận và tái công nhận gia đình văn hóa,chiếm 92% tổng số hộ Đội ngũ giáo viên tay nghề và năng lực sư phạm còn hạnchế; phân luồng học sinh sau THCS và THPT chưa có bước chuyển biến tích cực;tình trạng học sinh bỏ học giữa chừng vẫn còn xảy ra ở mức khá cao; tiến độ xâydựng các trường chuẩn quốc gia còn chậm

1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu - ứng dụng công nghệ bảo vệ bờ.

1.2.1.Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Ở những nước kinh tế phát triển: Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Hà Lan, Nhật, Canada,

Ấn Độ, Nga, Trung Quốc môn khoa học hình thái bờ biển và diễn biến đáy đượccoi là môn khoa học bản lề giữa động lực học sông - biển và địa mạo học Nhiềunhà khoa học đã tập trung nghiên cứu về thủy lực sông - biển, về vận chuyển bùncát, về diễn biến lòng dẫn, về hình thái bờ biển, về loại dạng lòng dẫn và công trìnhchỉnh trị công tác nghiên cứu đã thu được những kết quả xuất sắc về mặt lýthuyết cũng như về thực nghiệm

Công trình bảo vệ bờ biển đã được nghiên cứu và ứng dụng từ rất lâu trên thếgiới, đặc biệt là ở các nước có nền khoa học công nghệ phát triển Những thành tựuđạt được cho đến nay là rất đáng kể, hầu hết các đoạn bờ biển xói lở đều được giảiquyết một các triệt để bằng các giải pháp công trình phù hợp

Sự thành công trên thế giới một mặt có được là nhờ việc ứng dụng khoa học kỹthuật vào trong các giai đoạn xây dựng công trình: từ khâu nghiên cứu diễn biến,quy hoạch đến thiết kế thi công và đặc biệt là việc ứng dụng công nghệ mới – vậtliệu mới Mặt quan trọng khác là do ở các nước có nền kinh tế phát triển họ có đủ

tiềm lực để thực hiện những ý định đề ra, do vậy các công trình luôn được xây dựngtheo đúng quy mô cần thiết và đạt hiệu quả như mong muốn.

Có thể kể ra những nước phát triển mạnh trong lĩnh vực bảo vệ bờ trên Thế giớinhư: Hà lan, Mỹ, Nhật Bản và một nước ở cạnh ta là Trung Quốc

Hình 1.3 và hình 1.4 giới thiệu những dạng công trình bảo vệ bờ và các kết cấubảo vệ bờ trên thế giới

Đê biển ở Norderney (biển Bắc, nước Đức) Công trình bảo vệ bờ ở Nhật Bản

Hình 1.3: Hình ảnh công trình bảo vệ bờ trên thế giới

Hình 1.4: Một số cấu kiện có hệ số phá sóng cao được ứng dụng trong lĩnh vực bảo

vệ bờ biển trên thế giới

Các cấu kiện công trình và công nghệ biển được nghiên cứu rất phong phú và

đa dạng Một số công nghệ và vật liệu sử dụng phổ biến trong công trình bảo vệ bờ cửasông, ven biển, hải đảo:

- Công nghệ bảo vệ bờ bằng rọ đá bọc PVC (Gabion);

Xu thế chính trong nghiên cứu hiện nay là:

hơn, giúp cho việc đánh giá hiện trạng được sát thực và cung cấp các tham sốchính xác cho các mô hình toán học

1.2.2.Tình hình nghiên cứu trong nước

Ở nước ta việc nghiên cứu, khai thác vùng cửa sông ven biển gắn liền với tiếntrình quai đê lấn biển khai hoang vùng đồng bằng ven biển, có thể coi là được bắtđầu từ giữa thế kỷ thứ XIII (đời vua Trần Nhân Tông) Thế kỷ IXX có các côngtrình của Nguyễn Công Trứ về quai đê lấn biển vùng Tiền Hải (Thái Bình), KimSơn (Ninh Bình) vào những năm 1827÷1830; xây dựng đê biển, công trình kè bờcác khu vực nghỉ mát, nạo vét luồng tàu vào cảng vào đầu thế kỷ XX v.v Chođến nay, việc nghiên cứu chỉnh trị cửa sông, bờ biển vẫn là một vấn đề thời sự, cấpbách ở nước ta và còn phải tiến hành lâu dài trong nhiều thập kỷ nữa để không chỉgiảm nhẹ thiên tai mà còn để khai thác, phát triển tiềm năng kinh tế biến phục vụhiện đại hóa, công nghiệp hóa đất nước

Cho đến nay đã có rất nhiều tổ chức, đơn vị, cơ quan tham gia nghiên cứuchỉnh trị bờ biển và cửa sông (Viện Khoa học Thủy Lợi Việt Nam, Viện Địa lý,

Viện Địa Chất, Viện Cơ Học, Viện Khí Tượng Thủy văn và Môi trường, Viện Hảidương học Nha Trang, Viện tài nguyên môi trường biển, Viện KH-CN Giao thôngVận tải; Đại học KHTN- ĐHQG Hà Nội; Đại học Xây Dựng, Đại học Thủy Lợi,Đại học Bách khoa TP.HCM, Tổng Công ty tư vấn thiết kế giao thông TEDI, Tổngcông ty cổ phần tư vấn thiết kế cảng và kỹ thuật biển PORTCOAST, Tổng công ty

tư vấn Hàng hải và mới đây nhất là Viện kỹ thuật Biển và Tổng cục Biển (BộTN&MT) v.v … ), đưa khoa học này lên một tầm cao mới và đang dần theo kịpvới các nước trong khu vực và trên thế giới

Về lĩnh vực này có thể kể đến những nghiên cứu về động lực biển của NguyễnNgọc Thụy, Hoàng Xuân Nhuận, Phạm Văn Ninh, Lê Đức Tố, Nguyễn Văn Cư,Trần Đức Thạnh, Nguyễn Mạnh Hùng, Đinh Văn Ưu, Phạm Huy Tiến, NguyễnHữu Nhân, Lê Song Giang, Nguyễn Thế Biên ; những nghiên cứu về công trìnhchỉnh trị cửa sông, bảo vệ bờ biển của Lương Phương Hậu, Trần Minh Quang,Hoàng Xuân Lượng, Hoàng Huy Cương, Phạm Văn Giáp, Phạm Khắc Hùng, VũUyển Dĩnh, Trương Đình Dụ, Quản Ngọc An, Trịnh Việt An, Nguyễn Khắc Nghĩa,

Lê Ngọc Bích, Hoàng Văn Huân, Lê Mạnh Hùng, Nguyễn Bá Quỳ, Vũ Minh Cát,Trần Thu Tâm, Trương Ngọc Tường, Đinh Công Sản…

Sau đây điểm qua một số đề tài, dự án lớn nghiên cứu vùng cửa sông ven biểnnước ta có nội dung gần với đề tài đang đề cập:

Nghiên cứu cơ sở khoa học và giải pháp ổn định bờ biển tỉnh Trà Vinh (2006 2008);

- Nghiên cứu đánh giá, tìm nguyên nhân gây ra suy thoái rừng và đề xuất phương

án bảo vệ, phát triển rừng phòng hộ đê biển Gò Công tỉnh Tiền Giang (2008);

- Nghiên cứu đánh giá tổng thể hiện trạng xói lở - bồi lấp vùng ven biển từ VũngTàu đến Bình Châu và đề xuất các giải pháp khắc phục (2011);

- Nghiên cứu phòng chống xói lở bờ biển Hải Hậu, Cảnh Dương, Gò Công (đề tàiKT.03.12, giai đoạn 1991 – 1995); Hiện trạng và nguyên nhân gây xói lở bờ biểnViệt Nam, đề xuất các biện pháp khoa học kỹ thuật bảo vệ và khai thác vùng đấtven biển (đề tài KT 03-14 , 1991-1995)“ Đánh giá các điều kiện tự nhiên, tài

nguyên thiên nhiên và kinh tế xã hội hệ thống đảo ven bờ Việt Nam trong chiếnlược phát triển kinh tế - xã hội biển” Đặc biệt trong 2 năm 1999-2001, Nhà nước

đã cho triển khai 8 đề án về nghiên cứu, dự báo phòng chống sạt lở bờ sông, bờbiển, trong đó 3 đề tài về sạt lờ bờ biển là 5A (miền Bắc) do Phân viện hải dươnghọc Hải Phòng chủ trì thực hiện, 5B (miền Trung) do Viện địa lý chủ trì thực hiện,5C (miền Nam) do Viện hải dương học Nha Trang chủ trì thực hiện Một số đề tàithuộc chương trình nghiên cứu biển giai đoạn 1991 - 1995 và 1996 - 2000 cũng đã

đề cập đến vấn đề điều tra nghiên cứu qui luật vận chuyển bùn cát ven bờ biển vàdòng phù sa từ sông đổ ra biển

- Đề tài cấp Bộ: “Nghiên cứu chế độ dòng chảy, phân bố bùn cát dải ven biển từcửa sông Soài Rạp đến cửa Tiểu, đề xuất giải pháp chống sạt lở đê biển Gò Công,tỉnh Tiền Giang ” được Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam chủ trì thực hiện

- Đề tài cấp nhà nước: “ Nghiên cứu cơ chế hình thành và phát triển vùng bồi tụven bờ và các giải pháp khoa học và công nghệ để phát triển bền vững kinh tế, xãhội vùng biển Cà Mau” được Viện Kỹ thuật Biển chủ trì thực hiện

Việc ứng dụng các kết quả KH-CN vào thực tiễn cũng đã có những bước tiếnlớn:

Từ nhiều đời nay, bảo vệ bờ cửa sông, ven biển đã được ông cha ta dùng nhiềuhình thức, chủng loại vật liệu để chống chọi lại sự phá hoại của sóng biển và dòngchảy Hàng trăm kilômét bờ biển, cửa sông được bảo vệ bằng hệ thống đê với máiđược đá lát khan, đá xây, đá chít mạch, hay tấm bê tông Các công trình bảo vệ bờvới sự đa dạng về hình thức, kết cấu, vật liệu bảo vệ Tuy nhiên công trình chốngđược sóng bão lớn hơn cấp 9, cấp 10 chiếm tỷ lệ hạn chế

Nhiều nhà khoa học đã có những nghiên cứu về động lực học vùng cửa sông,dòng ven bờ và sóng, cũng như nghiên cứu về hình thái cửa sông, đường bờ biển,địa chất công trình Nhiều kết quả nghiên cứu là cơ sở trong lựa chọn giải phápcông trình hợp lý, chính xác trong tính toán thiết kế đê, kè biển Nhờ vậy, các côngtrình ngày càng lớn hơn, kết cấu ngày càng chắc chắn hơn, và nhờ nghiên cứu áp

dụng công nghệ mới, vật liệu mới của các nước mà công trình về bảo vệ bờ cửasông, ven biển, hải đảo của nước ta đã có những tiến bộ đáng kể.

Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới, vật liệu mới vào các công trìnhphòng chống thiên tai như đê, kè bảo vệ bờ, vùng cửa sông, ven biển, hải đảo đãđược một số cơ quan, đơn vị trong nước thực hiện Điển hình là các Viện và cácTrường Đại học chuyên ngành như: Viện Khoa học Thuỷ lợi Hà Nội, Viện Khoahọc Thuỷ lợi miền Nam, Viện Kỹ thuật Biển, Trường ĐHXD, Trường đại học Thuỷlợi, các Công ty TVXD trực thuộc bộ NN&PTNT, Bộ XD, Bộ GTVT, Bộ ThủySản

Các sản phẩm khoa học công nghệ trong và ngoài nước được ứng dụng rộngrãi và phát huy hiệu quả cao trong thực tế cuộc sống:

- Một số công trình bảo vệ bờ biển khu vực Nam Trung Bộ và Nam Bộ:

+ Công trình lấn biển, tôn tạo bờ biển Nha Trang (xây dựng năm 2003)

+ Công trình bảo vệ và tôn tạo bờ biển Cần Giờ bằng hệ thống mỏ hàn

+ Công trình kè biển Hiệp Thạnh – Trà Vinh

+ Công trình kè biển Gành Hào – Bạc Liêu

+ Công trình kè khu du l ch Tân Thành – Ti n Giang ịch Tân Thành – Tiền Giang ền Giang

Hình 1.5: Kè biển Tp.Nha Trang, Khánh Hòa Hình 1.6: Kè biển KDL Cần Giờ, Tp.HCM

Hình 1.7:Công trình kè biển Gành Hào, Bạc

- Các công nghệ gia cố bờ biển, đê biển:

+ Một số công nghệ gia cố mái kè - đê biển:

Trước đây, các công trình kè bảo vệ bờ biển với số lượng không nhiều chủ yếu

sử dụng các cấu kiện điển hình – thông dụng đã được thừa nhận rộng rãi trên thếgiới để thiết kế và thi công, cụ thể là các cấu kiện viên BTCT hình chữ nhật, hìnhvuông, hình lục lăng… có hoặc không có ngàm âm dương, mố tiêu phá sóng – hấpthụ sóng, các cấu kiện bê tông dị hình thông dụng như cấu kiện Tetrapod…Khoảng

từ cuối thập niên 90 trở lại đây, với việc sáng chế thành công cấu kiện Tsc178 đãmang lại cho các công trình kè, đê biển xây dựng trong nước một diện mạo mới vớihầu hết cấu kiện bảo vệ mái kè là ứng dụng Tsc178 do Phan Đức Tác nghiên cứu vàđược ứng dụng rộng rãi ở hầu hết các tỉnh ven biển Việt Nam Các công trình bảo

vệ bờ sông, bờ biển ứng dụng Tsc178 gồm: vùng biển Hải Phòng, Nam Định, Hà

Tĩnh, Mũi Né - tỉnh Bình Thuận, Gò Công, Đèn đỏ tỉnh Tiền Giang, kè sôngMương Chuối TP.Hồ Chí Minh, kè sông Hậu khu vực TP Long Xuyên, kè biển vàcửa sông Gành Hào phù hợp cho những vùng có địa chất nền mềm yếu, đòi hỏi khảchịu tác động của sóng và dòng chảy lớn Sau này, đứng trước yêu cầu bảo vệ lòngsông chống xói, Phan Đức Tác đã giới thiệu cấu kiện Tsc-M, tuy nhiên do tính phứctạp và không thuận lợi cho việc thi công nên kết cấu này chỉ áp dụng hạn chế tạimột số công trình Việc ứng dụng khối Tetrapod được dùng phổ biến cho đê chắnsóng tại các cửa sông ven biển miền Trung như Bình Thuận, Ninh Thuận, QuảngNgãi (đê Dung Quất), Vũng Tàu Thời gian gần đây, một số kết cấu mới cho giảipháp bảo vệ mái đê – kè biển mới đưa vào ứng dụng hoặc đang trong quá trình thửnghiệm như: (1) cấu kiện BT đúc sẵn có khả năng ngàm hai chiều và khóa biên củaPhan Đức Tác được ứng dụng cho một số công trình kè biển kết hợp chống xói vàphát triển du lịch tại một số công trình như kè KDL Tân Thành, kè KDL Hòn ĐáBạc, kè Cồn Trứng và một vài công trình trong sông (2) Cấu kiện bê tông đúc sẵn

tự chèn ba chiều có ưu điểm tiêu thoát nước tốt của Nguyễn Anh Tiến;

+ Dự án khoa học song phương Việt - Bỉ (2001-2003)-ANTIERO với kết cấuKC-2002 do trường ĐHTL Hà Nội thiết kế ứng dụng thử nghiệm cho 300m kè biểnphục vụ du lịch (chân khay bằng hàng ống buy lục giác) khu vực Mũi Né

+ Công nghệ đã được áp dụng phổ biến vào nước ta là cọc ván bê tông dự ứnglực Công nghệ này được áp dụng đầu tiên cho kênh dẫn nước vào nhà máy điệnPhú Mỹ –Bà Rịa Vũng Tàu, sau đó cho một số công trình kè sông Đồng Nai khuvực thành phố Biên Hòa, Rạch Giá - Hà Tiên Và đã được ứng dụng cho công trìnhlấn biển Khu đô thị mới Hà Tiên-Kiên Giang, kè cửa sông Gành Hào-Bạc Liêu, cầucảng số 1-TP Nha Trang Hiện ta đã làm chủ công nghệ này từ sản xuất đến thicông (có 19 chủng loại cọc ván, chiều dài từ có thể thay đổi từ 3 đến 21m)

+ Nghiên cứu sử dụng thành công vật liệu tại chỗ để bê tông hóa các mỏ hàn

đá hộc đổ rời ở Cần Giờ-thành phố Hồ Chí Minh với tên công nghệ Miclayco, doTiến sỹ Nguyễn Hồng Bỉnh thực hiện

+ Công nghệ Stabiplage đã được đầu tư thí điểm chống xói lở bờ biển vùngLộc An, huyện Đất Đỏ, tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu Công trình đã hoàn thiện tháng 7năm 2005.

1.3 Nhận xét

Bờ biển Dân Thành huyện Duyên Hải là một trong ba khu vực xói lở mạnh nhấtcủa tỉnh Trà Vinh, diễn biến xói lở ngày càng phức tạp và mở rộng Với nhữngthành tựu đã đạt được ở nước ta trong thời gian qua, việc nghiên cứu diễn biến bờbiển, quy hoạch và bố trí công trình chỉnh trị, ứng dụng công nghệ vào bảo vệ bờbiển Dân Thành là hoàn toàn có thể thực hiện được

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH NGUYÊN NHÂN XÓI BỒI VÙNG VEN BIỂN

XÃ DÂN THÀNH, HUYỆN DUYÊN HẢI, TRÀ VINH

2.1 Hiện trạng xói – bồi khu vực nghiên cứu

2.1.1 Tình hình chung.

Bờ biển tỉnh Trà Vinh và khu vực cửa sông dài khoảng 65km (theo chiều dàiđường bờ biển), được giới hạn bởi 2 cửa chính bao gồm cửa Cung Hầu – Cổ Chiênthuộc sông Tiền và cửa Định An – Trần Đề thuộc sông Hậu, theo hướng từ Bắc đếnNam bao gồm thị trấn Mỹ Long và xã Mỹ Long Nam thuộc huyện Cầu Ngang, xãHiệp Thạnh, Trường Long Hoà, Dân Thành, Đông Hải và Long Vĩnh thuộc huyệnDuyên Hải Do nằm giữa hai cửa sông lớn nên hàng năm hàng triệu tấn phù sa từthượng nguồn đổ về bồi lắng dọc theo vùng các cửa sông cộng với tác động độnglực do sóng, dòng chảy ven bờ và thủy triều, đặc biệt là trong mùa gió chướng nêncác chế độ thủy lực và thủy hải văn vùng ven bờ biển và các cửa sông rất phức tạp.Dọc theo bờ biển Trà Vinh từ cửa Cung Hầu (phía Bắc) đến cửa Định An (phíaNam), trong nhiều năm qua đã xảy ra tình trạng sạt lở mạnh tại nhiều đoạn bờ biển,các đoạn sạt lở - bồi tụ nằm so le nhau Hiện tượng sạt lở mạnh xảy ra tại các xãTrường Long Hòa, Hiệp Thạnh và Dân Thành nhưng đặc biệt là tại xã Hiệp Thạnh(từ cửa sông Bến Chùa đến cửa rạch Láng Nước) tại khu vực ấp Bầu với mức độxói lở rất mạnh đã làm nhiều đoạn đê bao quốc phòng bị đe dọa nghiêm trọng, đặcbiệt diện tích đất lâm nghiệp ven biển thuộc phạm vi rừng phòng hộ chắn cát hàngnăm bị mất đi hàng trăm ha Tuy nhiên ở hai phía cửa sông lại bồi mạnh làm chotình hình giao thông thủy trong vùng rất khó khăn

a./ Bờ biển bồi tụ, ổn định:

Theo chiều từ Bắc vào Nam, có thể thống kê một số đoạn bờ biển có xu thế ổnđịnh hoặc bồi tụ như sau:

+ Đoạn bờ biển gồm thị trấn Mỹ Long và xã Mỹ Long Nam

+ Đoạn bờ biển thuộc xã Hiệp Thạnh - Duyên Hải từ vàm Thâu Râu chạy dàiđến Vàm Láng Nước

+ Đoạn bờ biển phía Nam Sông Láng Nước thuộc ấp Nhà Mát xã Trường LongHòa kéo dài trên phạm vi khoảng 9km đến giáp khu du lịch biển Ba Động là đoạn

có xu thế bồi tụ và ổn định

+ Đoạn bờ biển thuộc xã Đông Hải - Duyên Hải, trong hàng chục năm trở lạiđây, hiện tượng bồi tụ diễn ra phổ biến và có hệ thống Hiện nay dọc bờ biển kéodài khoảng 19km có bãi biển trải rộng, rừng cây phòng hộ mới trồng đang phát triểntốt

+ Xã Long Vĩnh được dãy rừng bần tự nhiên bảo vệ, những năm trước đây vàomùa gió chướng (Tây-tây-Nam) lớp phù sa ven bờ bị cuốn trôi ảnh hưởng dòngchảy các xã trên nhưng từ năm 2005-2006 các xã trên bờ biển ổn định lượng phù sakhông còn bị cuốn trôi xuất hiện lớp bần con tái sinh tự nhiên từ hạt tăng độ dầy chodãy rừng

+ Đoạn bờ biển thuộc ấp Cồn Trứng xã Trường Long Hoà - Duyên Hải kéo dài

từ khu du lịch biển Ba Động đến giáp phạm vi xã Dân Thành với chiều dài 5km,hiện tượng sạt lở đang xảy ra mạnh, mặc dù mức độ xói lở càng gần với địa phận xãDân Thành càng giảm;

+ Xã Dân Thành - Duyên Hải có chiều dài 6km, tại đoạn ấp Láng cháo kéo dài xuống ấp Mù U dài khoảng 2,5km thường bị sạt lở hàng năm từ 10-15m, các khu vực còn lại xói lở bờ và bãi biển ngày càng xảy ra nghiêm trọng Hiện

nay quá trình thi công nhà máy nhiệt điện Duyên Hải đang có những ảnh hưởng đến bờ biển khu vực này.

2.1.2 Thực trạng xói lở khu vực bãi biển xã Dân Thành.

bờ xói lở có tính chất hệ thống, mức độcủa xói lở ngày càng mạnh đặc biệttrong những năm trở gần đây

Khác với hình ảnh của những đoạntrước, bãi biển ở đây không có cát màtrơ ra từng thớ đất và những gốc cây,điều này thể hiện sự thiếu hụt bùn cát

từ nơi khác mang đến dẫn đến quá trìnhxói lở bãi và bờ biển

Hiện tại khu vực này cùng với việc xậydựng nhà máy nhiệt điện thì hệ thống

đê kè bằng đá bảo về phía ngoài cũngđang được hoàn thành với chiều dàikhoảng 2km

Mùa gió Đông Bắc: Bờ biển xói lở ở mức trung bình, được thể hiện bởi những

rừng cây ngập mặn bị phá hủy - tàn lụi do quá trình xâm thực của biển

Cảnh tượng xói lở của bờ biển không thật khủng khiếp như ở bờ biển xã HiệpThạnh nhưng ở đây lại cho chúng ta một cảm giác suy thoái thiếu sức sống - một sựtàn lụi của tự nhiên Xem hình ảnh điều tra hình 2.3- 2.5

Hình 2.3: Bãi biển bị xói mòn lộ ra từng thớ đất, rừng cây bị xâm thực trơ trọi, toàn

cảnh bờ biển suy thoái thiếu sức sống

Hình 2.4: Bãi biển bị xâm thực lộ từng thớ đất sét, gốc cây rừng phòng hộ giảm sóng còn sót lại trên bãi thể hiện đây là khu vực mới bị xói lở trong vài năm gần đây.

Hình 2.5: Đê kè bằng đá và bao tải cát đang được xây dựng

Mùa gió Tây Nam năm 2011: Thời gian gần đây theo điều tra khảo sát, việc

thi công phần nền của nhà máy nhiệt điện cần hút một lượng cát khá lớn ở các khuvực sát đó gây tình trạng xói lở cục bộ trên khu vực Hiện nay toàn bộ 5,5km xãDân Thành thì chỉ còn khoảng 1km cuối giáp xã Đông Hải còn sự ổn định, các khuvực còn lại sự xâm thực của Biển cùng với những tác động của con người đã bị xói

lở ít nhiều

Hình 2.6: Đoạn bờ biển phía bắc nhà máy nhiệt điện hiện không còn rừng phòng hộ

Hình 2.7: Đê kè bằng đá đã xây dựng xong bị sóng phá hủy

Hiện nay với sự xâm thực của biển, cùng với tác động của sóng thì khu vực cóxây dựng kè thường xuyên hư hỏng và sửa chữa, rõ ràng biện pháp chỉnh trị này chỉmang tính tạm thời và các cấp chính quyền cần phải có những giải pháp và biệnpháp chỉnh trị lâu dài

Hình 2.8: Đoạn bờ bị sạt lở phía nam nhà máy nhiệt điện

Cho đến thời điểm khảo sát tháng 11 năm 2012 (mùa gió Tây Nam), bờ biển xã DânThành đang trong tình trạng xói lở khá nghiêm trọng

Hình 2.9: Bãi biển bị xói mòn lộ ra từng thớ đất, rừng cây bị xâm thực trơ trọi,

toàn cảnh bờ biển suy thoái thiếu sức sống

Hình 2.10: Bãi biển bị xâm thực lộ từng thớ đất sét, gốc cây rừng phòng hộ giảm

sóng còn sót lại trên bãi, nhà của người dân hư hỏng nặng.

Nhận xét: Đường bờ biển khu vực xã Dân Thành là một trong những đoạn bờ

biển có mực độ xói lở tương đối cao, tốc độ xói lở trung bình trong giai đoạn từ

1989-2012 là 10-15 m/năm Bề rộng xói lở tại điểm xói lở nhiều nhất lên tới 300 mtrong khoảng 23 năm (từ 1989-2012) Trong đó tại đoạn bờ này, có một khu vựcđang xây dựng nhà máy nhiệt điện, cùng với việc xây dựng nhà máy thì hệ thống đê

kè bằng đá bảo về phía ngoài cũng được hoàn thành với chiều dài khoảng 2 km,nhưng chỉ trải qua mùa gió chướng đoạn đê kè này đã bị phá hoại hoàn toàn

2.2 Một số nguyên nhân tác động đến diễn biến xói lở vùng nghiên cứu.

Vùng nghiên cứu thuộc dạng khá điển hình của kiểu các bãi bồi và cửa sôngchâu thổ đồng thời chịu tác động mạnh chế độ hải văn Biển Đông và chế độ thủyvăn sông Mekong, trong đó yếu tố biển có phần trội hơn, nhất là về mùa kiệt Dựatrên việc trình bày các đặc điểm điều kiện tự nhiên tại chương 1 ở trên có thể đánhgiá được diễn biến bồi xói vùng nghiên cứu chịu một số tác động chính như sau:

- Địa hình và địa chất đường bờ biển: Khu vực bờ biển xã Dân Thành, tỉnh TràVinh được cấu tạo bởi trần tích phù sa bở rời trẻ với chủ yếu thành phần bùn sétchứa cát mịn Đây là yếu tố mà kết cấu bờ dễ bị phá vở bởi sóng gió, khi đó sẽchuyển thành dạng bùn cát dễ bị dòng chảy và sóng vận chuyển đi khu vực khác

- Lượng phù sa từ sông Cửu Long cũng như Sài Gòn – Đồng Nai đổ xuống, đặcbiệt là từ 2 con sông Tiền và sông Hậu đổ qua cửa Hàm Luông và Định An, cũngnhư các dòng phù sa tới và đi khỏi cũng ảnh hưởng đến diễn biến bồi xói vùngnghiên cứu

- Ngoài ra, hoạt động của quá trình thủy động lực như dòng ven bờ, dao động

độ sâu cột nước tác động trực tiếp đến diễn biến bồi xói Các quá trình thủy độnglực tại vùng nghiên cứu bị chi phối bởi các yếu tố như dòng chảy từ sông CửuLong, chế độ bán nhật triều không đều của biển Đông, dòng chảy ven bờ bởi sónggió cũng như bởi dòng hải lưu của biển Đông

- Hoạt động của sóng biển gây ra trực tiếp đến diễn biến bồi xói và vận chuyểnbùn cát tại đường bờ cũng như đáy biển vùng nghiên cứu Ở ngoài khơi, hướngsóng thường trùng với hướng gió Tuy nhiên khu vào gần bờ (nước nông), chiều caosóng giảm do năng nước bị tiêu hao khi ma sát đáy biển cũng như hướng sóng cũng

có bị thay đổi theo dạng địa hình ( hiện tượng sóng bị khúc xạ)

- Ngoài ra, diễn biến xói lở - bồi tụ vùng nghiên cứu có sự liên hệ chặt chẽ vớirừng ngập mặn Rừng ngập mặn có tác dụng giảm sóng và dòng chảy, bùn cát tích

tụ nhanh, chống xói lở Tuy nhiên hiện nay rừng ngập mặn chịu bị tác động nhiềubởi các yếu tố tự nhiên như biến đổi khi hậu cũng như bởi yếu tố con người như phárừng để nuôi trồng thủy sản, xây dựng tuyến đê biển,v.v

2.3 Nghiên cứu xói - bồi vùng nghiên cứu bằng mô hình toán

2.3.1 Phân tích đối tượng và đề xuất mô hình sử dụng

Các quá trình sóng, dòng chảy, vận chuyển bùn cát, bồi/ xói và cân bằng vậtchất tại vùng nghiên cứu (VNC) và lân cận nói riêng thay đổi liên tục vì chúng phụthuộc vào nhiều cơ chế biến động mạnh theo thời gian và không gian

Theo chúng tôi, mô hình toán cần chọn nhằm thực hiện chuyên đề này phải có

đủ công cụ, tính năng và chức năng để giải quyết được các bài toán và vấn đề đặt ra

ở trên, đặc biệt là các vấn đề liên quan đến biên mềm và biên di động trên vùngBVB-CS Mô hình MIKE21/3 tích hợp Couple Model FM là một trong số rất ít môhình toán hiện đại đáp ứng được các yêu cầu nêu trên

Mô hình MIKE21/3 Couple Model FM là mô hình thuộc họ MIKE là sản phẩmthương mại nổi tiếng của Viện thuỷ lực Đan Mạch (DHI) và đã được DHI nghiêncứu và phát triển liên tục trong hơn 20 năm qua, đã được điều chỉnh thông qua trên

400 ứng dụng trên thế giới và nhiều công trình ở Việt Nam Đây là một mô hìnhthủy lực số đã được kiểm định chặt chẽ về mặt học thuật và ứng dụng thực tế rộngrãi ở Việt Nam và thế giới Sử dụng MIKE21/3 Couple Model FM sẽ thỏa mãnđược các tiêu chuẩn Quốc tế

Mô hình MIKE21/3 Couple Model FM là sản phẩm mới (xây dựng năm 2004 2011) và tiến bộ nhất của bộ phần mềm chuyên dùng họ MIKE, gồm nhiều moduleđược xây dựng để sử dụng trong 4 lĩnh vực chính: thuỷ lực sông biển và hải văn,sóng, các quá trình sa bồi và thuỷ lực môi trường Đây là mô hình thủy lực số trênlưới phi cấu trúc được tích hợp để mô phỏng các quá trình thủy lực có kết hợp chặtchẽ với nhau trên vùng nước nông, là dòng chảy, sóng và vận chuyển vật chất

-(trong đó có vận chuyển bùn, vận chuyển cát, lan truyền và phát tán các loại chất

nước thải, dầu mỏ)

Tóm lại, tác giả cho rằng:

1 Mô hình tích hợp MIKE21/3 Couple Model FM là mô hình rất thích hợp hợp, làlựa chọn tối ưu để mô phỏng/dự báo các quá trình thủy động lực học, phổ sóng,vận chuyển bùn cát và bồi xói tại VNC

2 Các module cần sử dụng đồng thời bao gồm:

MIKE21/3MT và bồi/xói do vận chuyển bùn và cát mịn

2.3.2 Giới thiệu mô hình MIKE 21/3 Coupled Model FM

MIKE 21/3 Coupled Model FM là hệ thống mô hình thủy động lực ứng dụngcho môi trường sông và cửa sông ven biển

Các Module có thể được tích hợp với nhau tuỳ theo mục đích sử dụng Như

phân tích ở mục 2.3.1 trong đề tài này, tác giả tích hợp đồng thời 3 Module:

Module Thủy động lực học MIKE21/3 Hydrodynamic Module

Đây là module cơ bản (viết tắt là module HD) của mô hình tích hợp MIKE 21/3coupled Model FM Ở mức tổng quát, các cơ sở khoa học mô hình thủy động lựchọc này đã được bàn đến trong các sách giáo khoa bậc đại học Nền tảng của nó làcác phương trình Reynold đối với chất lỏng không nén được, là kết quả của phéptoán trung bình hóa các phương trình Navier-Stokes với giải thiết Boussinesq và áp