Các quá trình xói lở vùng ven biển hạ lưu sông Mêkông và các biện pháp bảo vệ Gò Công và Phú Tân

Vùng ven biển hạ lưu sông Mekong cũng như các vùng châu thổ khác trong khu vực khí hậu nhiệt đới đang xảy ra xói lở nghiêm trọng. Nó không những bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi lượng trầm tích rất lớn đưa ra biển (khoảng 50 triệu tấn mỗi năm1), mà còn bởi sóng và dòng chảy, sự kết hợp của các quá trình này phân phối lại lượng trầm tích từ sông đưa về phía tây nam, hình thành nên bán đảo Cà Mau từ 3500 năm trước. Nhưng hiện tại, ngoài các tác động của các quá trình tự nhiên, vùng ven biển hạ lưu sông Mekong còn bị ảnh hưởng bởi hoạt động của con người, bao gồm giảm lượng trầm tích từ sông do xây đập và khai thác mỏ cát, cũng như giảm rừng ngập mặn ven biển bảo vệ sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Xói lở bờ biển được quan sát thấy ở nhiều nơi, với tốc độ lên đến 50 m mỗi năm ở một số vùng. Sự nóng lên toàn cầu không phải là nguyên nhân quan trọng trong tình hình hiện tại vì tác động của nó vẫn còn thấp so với yếu tố sụt lún2 do nguồn nước ngầm bị khai thác cạn kiệt, nhưng sự gia tăng mực nước biển chắc chắn sẽ làm cho vấn đề bị nghiêm trọng hơn. Hạ lưu sông Mêkong đã tiến ra biển hàng ngàn năm trong Holocen, tiến xuống phía đông nam dọc theo hướng dòng chảy (16 my), sau đó phía tây nam thậm chí tiến triển nhanh hơn do tái phân bố bởi dòng ven biển (26 my). Tuy nhiên kể từ giữa thế kỷ 20, sự tích tụ này có dấu hiệu suy giảm, trong khi việc sử dụng đất thì gia tăng. Xu hướng chung của hệ thống không phải là một vấn đề ổn định. Nghiên cứu bằng vệ tinh về tỉ lệ thay đổi đường bờ cho thấy, xu hướng chung của toàn bộ vùng ven biển hạ lưu sông Mekong có sự thay đổi lớn giữa các năm tới những thay đổi giữa các thập kỉ. Tuy nhiên, hệ thống này có thể được chia thành các tiểu vùng có cùng đặc trưng thuỷ động lực học có dấu hiệu rõ ràng trong quá trình tiến triển của chúng. Trong các tiểu vùng, các đổi địa phương được thúc đẩy bởi các quá trình cục bộ cũng có thể xảy ra. Xói mòn do đó có thể được quan sát thấy trong các khu vực tích luỹ chung, như trong trường hợp khu vực nghiên cứu của chúng tôi (Phú Tân và Gò Công). Rõ ràng rằng, cần phân biệt quy mô vùng và địa phương vì chúng chịu tác động bởi các loại quá trình khác nhau.

AGENCE FRANÇAISE DE DÉVELOPPEMENT (AFD) & EUROPEAN UNION (EU) SOUTHERN INSTITUTE OF WATER RESOURCES RESEARCH (SIWRR)

Contract No: AFD-SIWRR 2016

DỰ ÁN

Các quá trình xói lở vùng ven biển hạ lưu sông Mêkông và

các biện pháp bảo vệ Gò Công và Phú Tân

BÁO CÁO TỔNG KẾT

Ho Chi Minh City – Tháng 12 năm 2017

Viện Khoa học Thuỷ lợi Miền Nam (SIWRR)

658 Võ Văn Kiệt, Phường 1, Quận 5, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam

Tel 84.28.38380990, Fax: 84.28.39235028 Website: http://www.siwrr.org.vn

Hợp đồng số: AFD-SIWRR 2016

DỰ ÁN

Các quá trình xói lở vùng ven biển hạ lưu sông Mêkông và

các biện pháp bảo vệ Gò Công và Phú Tân

Báo cáo tổng kết

Trưởng nhóm Dr Patrick Marchesiello

Điều phối viên Dr Dinh Cong San

VIỆN TRƯỞNG

T.S Trần Bá Hoằng

TÓM TẮT

1Ước tính lưu lượng trầm tích sông MêKông là không chắc chắn Tuỳ thuộc vào các hạn chế của việc đo đạc và vào các phương pháp tính toán, những ước tính này có thể thay đổi từ 50 tới 160 triệu tấn/năm trong các tài liệu nghiên cứu đã có, nhưng chưa bao gồm trầm tích ở đồng bằng sông MeKong của Việt Nam (Anthony và nnk., 2015) Theo tính toán của chúng tôi dựa trên dữ liệu thu thập cho năm 2009-

2016 tại Cần Thơ và Mỹ Thuận, lưu lượng trầm tích hiện tại trung bình là 42 triệu tấn/năm, nhưng dao động lớn từ 18 đến 86 triệu tấn/năm trong 8 năm cuối

2

Thay đổi mực nước biển toàn cầu và tỷ lệ sụt lún ước tính trung bình ở mức 4 và 16 mm/năm, nhưng tỷ lệ sụt lún cục bộ có thể dao động từ 1-4 cm/năm ở hạ lưu đồng bằng sông MeKong với giá trị cao hơn ở bán đảo Cà Mau và Thành phố Hồ Chí Minh (Erban và nnk., 2014;

Minderhound và nnk., 2017)

Bối cảnh

Vùng ven biển hạ lưu sông Mekong cũng như các vùng châu thổ khác trong khu vực khí hậu nhiệt đới đang xảy ra xói lở nghiêm trọng Nó không những bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi lượng trầm tích rất lớn đưa ra biển (khoảng 50 triệu tấn mỗi năm1), mà còn bởi sóng và dòng chảy, sự kết hợp của các quá trình này phân phối lại lượng trầm tích từ sông đưa về phía tây nam, hình thành nên bán đảo Cà Mau từ 3500 năm trước Nhưng hiện tại, ngoài các tác động của các quá trình tự nhiên, vùng ven biển hạ lưu sông Mekong còn bị ảnh hưởng bởi hoạt động của con người, bao gồm giảm lượng trầm tích từ sông do xây đập và khai thác mỏ cát, cũng như giảm rừng ngập mặn ven biển bảo vệ sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản Xói lở bờ biển được quan sát thấy ở nhiều nơi, với tốc độ lên đến 50 m mỗi năm ở một số vùng Sự nóng lên toàn cầu không phải là nguyên nhân quan trọng trong tình hình hiện tại vì tác động của nó vẫn còn thấp so với yếu tố sụt lún2 do nguồn nước ngầm bị khai thác cạn kiệt, nhưng sự gia tăng mực nước biển chắc chắn sẽ làm cho vấn đề bị nghiêm trọng hơn

Hạ lưu sông Mêkong đã tiến ra biển hàng ngàn năm trong Holocen, tiến xuống phía đông nam dọc theo hướng dòng chảy (16 m/y), sau đó phía tây nam thậm chí tiến triển nhanh hơn do tái phân bố bởi dòng ven biển (26 m/y) Tuy nhiên kể từ giữa thế kỷ

20, sự tích tụ này có dấu hiệu suy giảm, trong khi việc sử dụng đất thì gia tăng Xu hướng chung của hệ thống không phải là một vấn đề ổn định Nghiên cứu bằng vệ tinh về tỉ lệ thay đổi đường bờ cho thấy, xu hướng chung của toàn bộ vùng ven biển hạ lưu sông Mekong có sự thay đổi lớn giữa các năm tới những thay đổi giữa các thập kỉ Tuy nhiên,

hệ thống này có thể được chia thành các tiểu vùng có cùng đặc trưng thuỷ động lực học

có dấu hiệu rõ ràng trong quá trình tiến triển của chúng Trong các tiểu vùng, các đổi địa phương được thúc đẩy bởi các quá trình cục bộ cũng có thể xảy ra Xói mòn do đó có thể được quan sát thấy trong các khu vực tích luỹ chung, như trong trường hợp khu vực nghiên cứu của chúng tôi (Phú Tân và Gò Công) Rõ ràng rằng, cần phân biệt quy mô vùng và địa phương vì chúng chịu tác động bởi các loại quá trình khác nhau

Trong dự án này, chúng tôi cung cấp luận cứ để tách các yếu tố địa phương ra khỏi các hiện tượng quy mô khu vực và việc tái phân bố tự nhiên bởi dòng chảy từ các tác

động thực tế của thâm hụt nguồn cung trầm tích sông Cuộc điều tra này được tiến hành đầu tiên ở quy mô khu vực để đánh giá cân bằng trầm tích toàn hệ thống sử dụng số liệu đo đạc tại chỗ (WP1) và quan sát từ xa (WP3), kết hợp với mô hình số quy mô khu vực (WP2) Sau đó chúng tôi đánh giá cân bằng trầm tích quy mô địa phương ở hai địa điểm được lựa chọn: Gò Công (tỉnh Tiền Giang) và Phú Tân (Bờ tây của tỉnh Cà Mau) Dựa trên hiểu biết về cân bằng trầm tích quy mô khu vực và địa phương (WP4 và WP5), chúng tôi thử nghiệm các biện pháp bảo vệ bằng công trình cứng và mềm sử dụng mô hình vật lý (trang thiết bị thí nghiệm tại viện Khoa học Thuỷ lợi Miền Nam) và bằng các mô hình số địa phương (WP6) Đánh giá bằng

mô hình cũng được kiểm chứng với số liệu đo đạc tại chỗ và giám sát các công trình bảo vệ đã có từ trước dọc theo khu vực LMDCZ (đặc biệt tại Gò Công và U Minh) Tất cả các yếu tố này cuối cùng được tổng hợp để cung cấp những luận cứ vững chắc

và đề xuất giải pháp bảo vệ phù hợp cho vùng nghiên cứu được lựa chọn (WP6)

Ba mục tiêu của dự án là:

1 Hiểu được cơ chế động lực tự nhiên và nhân tạo của sự xói lở bờ biển và đánh giá

sự đóng góp tương đối của chúng đối với vấn đề xói lở ở quy mô LMD khu vực và ở cấp địa phương cho hai địa điểm nghiên cứu Gò Công và Phú Tân, dựa trên việc rà soát/phân tích của tài liệu và các báo cáo chưa được công bố khác, phân tích hình ảnh vệ tinh, đo đạc tại chỗ và mô hình số (thủy động lực học);

2 Xác định/đánh giá các biện pháp thích hợp chống xói lở bờ biển cho Gò Công và Phú Tân với trọng tâm là các giải pháp kết cấu cứng, các giải pháp dựa trên tự nhiên và tổng hợp, dựa trên các kinh nghiệm rút ra từ các dự án đã thực hiện trước đó và từ các mô hình vật lý và mô hình toán được thực hiện trong khuôn khổ này Dự án;

3 Xây dựng năng lực để tiếp tục các nghiên cứu đã bắt đầu và thực hiện các dự án tương lai tương tự

Đáng chú ý rằng mục tiêu của chúng tôi không phải là ngân sách trầm tích tổng hợp của toàn bộ Hạ lưu sông Mekong (như trong Schmitt và cộng sự, 2017), bao gồm cả vùng Đồng bằng châu thổ, nhưng thay vì tập trung vào các vùng ven biển (LMDCZ) Vai trò của

sự thay đổi mực nước biển tương đối là quan trọng đối với cả nguy cơ lũ lụt và diễn biến bờ biển và cần được giải quyết với nhau trong một quản lý vùng ven biển tích hợp (ICZM) Tuy nhiên, điều quan trọng là phải giải quyết các quy trình vùng ven biển trước tiên Giả thuyết, nó có thể đồng thời có sụt lún Đồng bằng châu thổ và bồi tụ ở bờ biển nếu đủ trầm

Sự thay đổi nồng độ nước (trích xuất –

Landsat).Màu xanh lá cây (đỏ) tương ứng

với tăng (giảm) xác suất lũ trong 32 năm

qua Xu hướng lũ thường tiêu cực dọc bờ

biển của cửa sông Mekong (dải mỏng màu

đỏ) trong khi xảy ra lũ lụt gia tăng ở vùng

đất liền của đồng bằng là thấp hơn

tích được cung cấp thông qua hệ thống sông ngòi và ven biển (xem hình đối diện)

Sụt lún cũng có một tác động tiêu cực đến bờ biển, và cần được đưa vào các nghiên cứu tiếp theo Với mục tiêu của dự án này, sụt lún được coi là một nguồn tiềm năng của sự rút lui bờ biển khi các cơ chế động lực bị loại trừ (xem

bên dưới phần lún) Một số lượng nhất định các dự án đã được thực hiện trên LMDCZ (ví

dụ, GIZ 2016; Albers và cộng sự, 2013) và một vấn đề đặc biệt vừa được phát hành trong thềm lục địa nghiên cứu (tháng 9 năm 2017, vol 147) Chúng tôi học được từ những hoạt động trước, và bổ sung kiến thức mới dựa trên việc sử dụng nhất quán của tất cả các kỹ thuật sẵn có để đưa ra các quá trình xói lở chiếm ưu thế ở quy mô địa phương và khu vực được lựa chọn Điều này cho phép chúng tôi củng cố các công cụ và các khái niệm quản

lý ven biển, cũng như đề xuất các biện pháp bảo vệ cụ thể cho các điểm nghiên cứu của chúng tôi, Gò Công và Phú Tân

Nhóm nghiên cứu đã tập hợp để tiến hành điều tra bao gồm các đơn vị ở Việt Nam có kinh nghiệm lớn về vùng Đồng bằng sông Cửu Long và các chuyên gia quốc tế về động lực ven biển Nghiên cứu này tập trung đặc biệt vào quá trình xói lở bờ biển, trái ngược với hầu hết các nghiên cứu trước đây mô tả tương đối Do đó, mô hình hóa là một yếu tố chính trong cách tiếp cận của chúng tôi, mặc dù dự án cũng sử dụng một bộ công cụ quan trắc lớn để bổ sung cho kiến thức chung của chúng tôi và xác nhận các mô hình, từ quan sát tại chỗ đến vệ tinh và máy quay video ven biển Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cũng sử dụng để hiệu chỉnh các thông số mô hình trầm tích (phòng thí nghiệm CARE) và để kiểm tra các biện pháp bảo vệ (máng sóng tại Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam) Xây dựng năng lực cũng là một phần mục tiêu của dự án, thông qua đào tạo chính quy (máy quay video, công cụ ADCP) và trao đổi thường xuyên với các chuyên gia quốc

tế

Quá trình xói lở

Dựa trên các quan trắc và các giải pháp mô hình, chúng ta đã xem xét lại một số quá trình xói lở quan trọng Trong một số trường hợp, chúng tôi đã đưa ra các kết quả quan trọng cho các nghiên cứu trước đây và ở các nghiên cứu khác, chúng tôi đã xem xét lại hiểu biết hiện tại

Quan điểm sơ đồ về các vùng ven biển và các động lực chính trong LMDCZ

Tái phân bố tự nhiên

Đồng bằng châu thổ được kết hợp với hệ thống thủy động lực học, mà nhìn chung là không ổn định và thay đổi chu kỳ trước và rút lui theo chu kỳ thời gian quy mô từ nội mùa để đa trong thập kỷ (Winterwerp, 2005) Những quá trình tự nhiên chắc chắn giải thích một phần của sự xói lở quan sát trong vùng ven biển hạ lưu sông Mekong LMDCZ

Ở châu Âu, hầu hết các bãi bồi đang ở cửa sông hoặc cửa hút gió thủy triều, chủ yếu là do việc tiếp xúc với những con sóng trên bờ biển mở là quá lớn để cho phép bất kỳ lượng bùn tích trữ đáng kể (Roberts et al., 2000) Trong vùng nhiệt đới, có những tình huống mà bãi bồi ven bờ biển tồn tại Chúng thường được kết hợp với các khu vực có nguồn trầm tích bùn rất lớn, ví dụ, hệ thống đồng bằng sông Cửu Long Trong trường hợp này, bùn và cát được chuyển từ sông đến vùng ven biển, nhưng sự dịch chuyển bùn là nhanh hơn nhiều so với cát, vì vậy bùn tích tụ ở bờ biển phía nam, hình thành bán đảo Cà Mau Bờ biển phía Tây của bán đảo ít tiếp xúc với sóng hơn bờ l phía đông do đó bờ biển tự nhiên này ít bị xói lở

Theo kết quả của dự án, hình ảnh về vận chuyển và lắng đọng trầm tích đã được cải thiện đáng kể Dựa trên một số dữ liệu thu được từ quan sát tại chỗ và vệ tinh, phân tích và mô phỏng phòng thí nghiệm Những so sánh này cho phép chúng ta ước tính được một phần thay đổi bờ biển do sự phân bố lại trầm tích tự nhiên bởi sóng và dòng chảy,

và một phần từ các nguồn khác (sự thiếu hụt nguồn cung cấp sông, sụt giảm bờ biển, sụt lún…) Chúng tôi thấy rằng các mô hình có thể tái tạo mô hình xói lở và bồi lắng trong khu vực thiết yếu, bao gồm ba khu vực ven biển động phù hợp : khu cửa sông, bờ biển phía Đông và bờ biển phía Tây Những mô hình này, dường như chủ yếu là kết quả của quá trình phân phối lại bởi sóng và dòng chảy Khu vực xói lở lớn nhất là ở bờ biển phía Nam Cà Mau

Điều quan trọng cần lưu ý là các mô hình của chúng tôi cho thấy sự xói lở chủ yếu là kết quả của hướng sóng và vận chuyển hướng gió xảy ra trên một clinoform3 đặc biệt là nông dọc theo LMDCZ (khoảng 10 km rộng trên bờ), thay vì nghiêm ngặt trên khu vực gần bờ biển (ít hơn 1 km) Do đó, các mô hình gần bờ đơn giản hơn, chỉ xử lý trôi dạt dọc theo hướng sóng , không thể giải thích hiện tượng khu vực quan sát được Những mô hình gọi

3Ở đây, chúng ta có thể sử dụng một cách thờ ơ từ bùn đất hoặc địa hình nghiêng dưới nước để

mô tả toàn bộ trầm tích chứa hình nêm có chứa trong trầm tích trên phần châu thổ ngầm ven bờ biển Các dạng địa hình nghiêng dưới nước đóng vai trò là nền tảng biển cho sự đồng hóa đồng bằng Ở đồng bằng sông Cửu Long, quá trình chuyển đổi giữa đỉnh đầu và ngã dốc nằm ở độ sâu khoảng 5 m (độ sâu rollover), thấp hơn nhiều so với những đồng bằng lớn khác (Eidam và nnk,

là mô hình một dòng hoặc mô hình liên quan đến động lực học ven biển ( ví dụ, Albers et

al, 2013) đôi khi áp dụng cho các LMDCZ; chúng được thừa hưởng từ các ứng dụng cát ven biển, nơi mà chúng cung cấp câu trả lời đáng tin cậy, nhưng môi trường bùn cạn có động lực khác nhau Nghiên cứu của chúng tôi cung cấp một mô hình tốt hơn phù hợp cho các quá trình LMDCZ

Bản đồ tỷ lệ thay đổi bờ biển theo m / y ước tính từ hình ảnh

vệ tinh Màu đỏ / xanh da trời tương ứng với xói lở/ bồi tụ bờ

biển

Tuy nhiên, nhìn kỹ hơn (đặc biệt ở hai địa điểm nghiên cứu của chúng tôi), chúng tôi nhận thấy rằng một số mô hình không thể giải thích được bằng cách phân bố trầm tích

tự nhiên dưới lòng đất Ví dụ, các mô hình không dự đoán được tình trạng xói lở mạnh gần đây ở U-Minh và thực tế rằng khảo sát độ sâu của chúng tôi cho thấy ít xói lở ở các vùng nước sâu hơn 2 m dường như có thể có các quá trình khác, bao gồm sụt lún và hoặc sụt giảm bờ biển Trái lại, khu vực Gò Công cho thấy sự xói lở phù hợp nhất của toàn bộ khu vực

cửa sông ( trong phân tích bờ biển dựa trên ảnh vệ tinh và so sánh các khảo sát độ sâu trong khoảng thời gian 6 năm) Một trong những nguyên nhân gây xói lở nghiêm trọng đó

là sự thiếu hụt nguồn cung cấp sông từ sông Sài Gòn – Đồng Nai, thượng lưu từ Gò Công (xem bên dưới)

Cung cấp trầm tích tại sông

Bởi vì cung cấp trầm tích là nguồn gốc của đồng hóa đồng bằng, việc giảm nguồn cung cấp này chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến hình thái của đồng bằng Một trong những mục tiêu của dự án là để thử và ước tính xu hướng của đầu vào trầm tích vào đại dương ven biển Ước tính của chúng tôi về dòng chảy trầm tích ở hạ lưu sông Mekong là thấp hơn so với những định lượng trước đó Cho dù đây là biểu hiện của thay đổi thật sự do dữ liệu tần số thấp được sử dụng trong các nghiên cứu lịch sử, thật khó để kết luận Sự khan hiếm

dữ liệu vẫn ngăn cản chúng tôi đánh giá chính xác xu hướng này Tuy nhiên, chúng tôi có

thể cung cấp câu trả lời bằng phương pháp gián tiếp (thông qua quan sát vệ tinh và thử nghiệm mô hình) Từ kết quả mô hình của chúng tôi, việc giảm nguồn cung cấp nước khoảng 100km từ phía thượng lưu có sự phân nhánh nhanh chóng ở hạ lưu với tác động đáng kể ở khu vực cửa sông ( nơi một phần nhỏ của tín hiệu còn lại) Điều này phù hợp với các quan sát gần đây về tỷ lệ bồi lắng, cho thấy phần lớn sự lắng đọng gần cửa sông (DeMaster nnk, 2017) Do đó, nếu thiếu trầm tích từ sông, trước tiên phải nhìn thấy ở khu vực cửa sông

Mô hình độ nhạy của hạt bùn cát lơ lửng ở

trên tầng mặt ven biển đến nguồn cung cấp

nước Sự khác biệt của SSC trong mg / l là

giữa hai mô phỏng với thượng nguồn sông

SSC cố định ở 200 mg / l và 50 mg / l

Theo nghĩa này, sự quan sát của Loisel và cộng sự (2014) về việc giảm lượng hạt bùn cát lơ lửng tập trung ngoài bờ biển ở đồng bằng dường như không liên quan đến vấn đề cấp nước từ sông Có thể mất một thời gian dài cho một thâm hụt trầm tích bắt nguồn từ hàng ngàn Kilomet về phía thượng nguồn để ảnh hưởng đến vùng cửa sông Điều này là do một quá trình bồi thường được gọi là "vùng nước đói", trong đó các vùng nước cạn kiệt trầm tích có xu hướng kích thích sự xói lở như là một Cơ chế bồi thường (Kondolf, 1997) Quá trình này vẫn cần đánh giá thêm để định lượng với các dự án chuyên dụng và thu thập dữ liệu Tương tự như vậy, kiến thức hiện tại trong dòng chảy trầm tích sông Mêkông không giúp chúng tôi xác nhận được xu hướng giữa các giai đoạn trươc và sau đập (Lu và cộng sự, 2006) Không có khuynh

hướng nào trong thập kỷ qua, dựa trên cuộc điều tra riêng của chúng tôi từ dữ liệu thu thập được ở Mỹ Thuận và Cần Thơ

Sau đó, và cùng một lý do đền bù, sẽ phải mất một thời gian dài để giảm tín hiệu truyền từ các khu vực cửa sông đến các vùng duyên hải xa xôi hơn như bờ biển phía Tây Cà Mau (xem them ở Winterwerp, 2005, cho các kết luận tương tự như vịnh Thái Lan

Tuy nhiên, kết quả của chúng tôi cũng cho thấy sự xói lở cực đoan ở Gò-Công có thể

là một kết quả của việc thiếu hụt trầm tích, nhưng từ hệ thống sông Sài Gòn-Đồng Nai chứ không phải là sông Mekong Tại đây sau một đề xuất mới, mà đáng ngạc nhiên

là đã không được đưa ra trước Nếu Gò Công có hiện tượng đặc biệt như vậy ở khu vực cửa sông (đó là hiện tượng bồi lắng ), có thể do nó chịu ảnh hưởng trực tiếp của hệ thống sông Sài Gòn Đồng Nai Các đập và hồ chứa lớn được xây dựng vào những năm 1980 và năm 1990: ví dụ đập Dầu Tiếng trên sông Sài Gòn hoạt động vào năm 1984 và đập Trị An trên sông Đồng Nai hoạt động vào năm 1991 Những đập này sẽ thay đổi nguồn cung cấp

trầm tích cho khu vực ven biển nhanh hơn nhiều so với các hệ thống sông Mekong Do

đó, chúng ta cần phải nghiên cứu chặt chẽ hơn khả năng xói lở ở Gò-Công có thể là docác

đập này gây nên Nếu nó được xác nhận, thì khu vực ven biển Gò-Công sẽ là một yếu

tố dự báo của hệ thống sông Mekong Đây là một phòng thí nghiệm có quy mô hơn với thực tế sẽ giúp dự đoán những tác động của các đập Mekong lên vùng ven biển

hạ lưu sông Mekong

Rừng ngập mặn ven biển

Một vấn đề nổi tiếng ở vùng ven biển là sức ép của môi trường sống ven biển trước

đê, một con đường hay bất kỳ cấu trúc nào song song với bờ biển Sự thu nhỏ rừng ngập mặn ven biển là một trường hợp đặc biệt đã được xác định là một vấn đề nghiêm trọng đối với các vùng ven biển hạ lưu sông Mekong (Winterwerp 2013 ; Phan và cộng sự, 2015) vì đê được xây dựng xung quanh rất gần với bờ biển (thường ít hơn 500m) Theo Phan và cộng sự (2015) ước tính rằng chiều rộng của rừng ngập mặn quan trọng phải cách ít nhất 500m là cần thiết xung quanh vùng để duy trì vành đai rừng ngập mặn ven biển Mất rừng ngập mặn ven biển là bất lợi cho việc bảo vệ bờ biển vì rừng ngập mặn là một sự bảo vệ tự nhiên, tức là vùng đệm đóng vai trò là rào cản đối với năng lượng sóng

và đồng thời giữ trầm tích gần bờ Tuy nhiên, vẫn còn nghi ngờ về mối tương quan giữa chiều rộng vành đai rừng ngập mặn và tính bền vững của nó, chúng tôi đã nghiên cứu trong dự án này

Nghiên cứu của chúng tôi khẳng định những phát hiện trước đây nhưng với một bức tranh hơi phức tạp hơn Kích thước tối thiểu của vành đai rừng ngập mặn là 500-800

m xuất hiện khi cần thiết nhưng chưa đủ điều kiện để phát triển bền vững Ví dụ, phía Nam tỉnh Cà Mau là vùng đất tự nhiên đang có nguy cơ bị xói lở mà không có lượng rừng ngập mặn nào có thể ngăn chặn sự xói lở ở đó Điều này cũng có thể đúng với Go-Công Mặt khác, bờ biển phía Tây Cà Mau sẽ hưởng lợi nhuận từ việc phục hồi rừng ngập mặn Tại các khu vực dễ xảy ra sạt lở, việc xuất hiện hàng rào tre / tràm như một sự bổ sung rất hiệu quả cho việc trồng rừng ngập mặn, vì nó thúc đẩy sự bồi lắng bởi keo tụ và lắng đọng trong nước

hợp với giao thông đường bộ (chưa được hiểu rõ và xử lý bởi các mô hình, đặc biệt là cho các môi trường bồi lắng) Mặc dù lượng nước chảy về phía bờ biển lúc triều cường tương đương với dòng chảy ngoài khơi khi thủy triều xuống, vận chuyển bùn cát trên bờ được giải thích bởi một số bất đối xứng trong chuyển động nước (không đối xứng triều) và trầm tích được havior (bồi lắng và xói lở; van Straaten, và Kuenen, 1958) Gió trên bờ cũng có thể tham gia vào bồi đắp trầm tích ven biển Sự trôi dạt Ekman là một quá trình mà có xu hướng mang đặc tính nước ở bên phải của gió (ít hơn trong vùng nước nông) Vào mùa đông, gió mùa đông bắc cung cấp một số cách để tích tụ các trầm tích lên bờ

Trong mọi trường hợp, việc xây dựng đê hoặc đê chắn sóng song song với bờ biển

có thể chặn dòng nước trên bờ (lăng kính thủy triều; ví dụ, Winterwerp, 2013) và dòng chảy trầm tích trên bờ liền kề, không chỉ gần tường mà còn trên một khoảng cách dài hướng ra biển Kết quả mô hình của chúng tôi dường như xác nhận được vai trò của thủy triều trong bồi lắng trên bờ Vì vậy, bất cứ khi nào có thể, rào cản ngập nước hoặc có nhiều lỗ rỗng sẽ được ưu tiên hơn Câu trả lời cuối cùng là trong sự cân bằng giữa việc giảm sóng năng lượng cao bất lợi và ngăn chặn các dòng có lợi Trường hợp xói lở nghiêm trọng và sóng cao, chẳng hạn như ở Gò Công, sóng lún là ưu tiên hàng đầu

Sự sụt lún và mực nước biển dâng cao

Tỷ lệ sụt lún do con người từ Minderhoud

độ dốc bờ biển của 1/1000), mặc dù có sự khác biệt lớn về khu vực và dường như mạnh

mẽ ở bờ biển phía Tây của Việt Nam, vùng Đồng bằng sông Cửu Long Một số sự xói mòn ở U-Minh trong những năm gần đây có thể giải thích bằng sự sụt lún Nó phù hợp với độ sâu bờ biển ổn định, như đề xuất của cuộc khảo sát của chúng tôi

Thông tin tổng hợp cho vùng Gò Công và Phú Tân

Suy giảm rừng ngập mặn

ra từ những thí nghiệm thí điểm đã được thực hiện trước đây

Lựa chọn đầu tiên được cung cấp bởi mô hình vật lý tại SIWRR (máng sóng) với

tỷ lệ 1/10, chủ yếu bao gồm hai giải pháp: giải pháp cứng (đê chắn sóng) và các giải pháp mềm (nuôi đê cát, có thể kết hợp với trồng rừng ngập mặn và làm hàng rào tre)

Đê chắn sóng dạng rỗng: đê chắn sóng dạng rỗng được lựa chọn như một phương

tiện giảm sóng truyền tới, với điều kiện cao trình đỉnh đê lớn hơn mực nước cao cực đại (Maximum High Water) Tuy nhiên, thí nghiệm máng sóng cho thấy hiện tượng song phản xạ khá lớn gây xói lở phía ngoài chân đê Kết quả sơ bộ từ thí nghiệm với trầm tích dạng kaolinit cho thấy trầm tích được vận chuyển qua đê chắn sóng Thông qua các chu

kỳ lên xuống của thuỷ triều, chúng tôi hy vọng trầm tích được trao đổi dễ dàng qua đê chắn sóng dạng này Chúng tôi nhân thấy là bất kỳ cấu trúc đê dạng rỗng nào cho phép thủy triều qua lại sẽ cho phép trầm tích mịn được đưa qua đê chắn sóng

Nuôi đê cát (đê ngầm bằng cát): thí nghiệm với máng sóng cũng cho thấy sự suy

giảm đáng kể của phổ sóng do sự hiện diện của đê cát (với độ rộng của đê cát từ 50-70 m) Đê cát càng hẹp thì hiệu quả của nó càng suy giảm Sự biến dạng của đê cát ngầm này

có thể là đáng kể mặc dù nó duy trì một cách toàn vẹn và tích cực hiệu ứng giảm sóng trên hầu hết các điều kiện sóng được kiểm tra Nhìn chung, các thí nghiệm với việc nuôi

đê ngầm cát cho kết quả rất khả quan

Sau đó, các giải pháp này đã được kiểm tra bằng ở các mô hình số quy mô địa phương và được đánh giá lại dựa trên các kết quả khảo sát tại trỗ và các quan sát từ xa cũng như từ kết quả mô hình cân bằng trầm tích Lưu ý rằng các công trình bảo vệ cần được đặt ở độ sâu khoảng vài mét Cao trình của đê cát nên bằng mực nước trung bình Tại Gò Công độ sâu này tương ứng với vị trí cách bờ 300m nhưng tại Phú Tân, ví trí này

xa bờ hơn, khoảng 500m từ bờ vì đó là khu vực nước nông hơn Bên cạnh đê chắn sóng

và đê cát, các mô hình số quy mô địa phương cho phép chúng ta thực hiện các thí nghiệm

sơ bộ về ảnh hưởng giảm sóng của rừng ngập mặn như một giải pháp mềm bổ sung (nó cần định lượng và nhiều thứ hơn nữa cần được thực hiện về vấn đề này)

Gò Công

Quan sát về sự thay đổi đường bờ chỉ ra sự xói lở tại Gò Công giai đoạn

1990-2015 Đây là quan sát duy nhất trong vùng cửa sông (vùng cửa sông thông thường là khu vực bồi tụ) Như đã thảo luận trước đây thì quan sát này khá nhất quán với thực tế rằng

Gò Công chịu ảnh hưởng trực tiếp từ hệ thống sông Sài Gòn/Đồng Nai hơn là từ hệ thống sông Mêkong Kết quả khảo sát độ sâu của chúng tôi so với khảo sát thực hiện 15 năm trước, khẳng định sự xói mòn nghiêm trọng (cỡ khoảng 1 triệu tấn/năm), đó cũng là lượng ước tính từ lưu lượng sông Sài Gòn Đồng Nai So sánh tương tự cho vùng bờ biển phía Tây của Cà Mau nhưng kết quả không cho thấy sự khác biệt lớn, điều đó cho thấy sự nhất quán giữa phân tích thay đổi đường bờ từ ảnh vệ tinh và khảo sát độ sâu

Xói lở ở Gò-Công là rất nặng nề và đã ảnh hưởng trực tiếp tới hệ thống đê bảo vệ, ảnh hưởng mạnh mẽ tới vành đai rừng ngập mặn Các ống vải địa kỹ thuật (geo-tubes) được đặt dọc theo đường bờ vẫn chưa thuyết phục Chỉ có rất ít bằng chứng về về sự tích

tụ, không cải thiện sự tăng trưởng của thảm thực vật, và vẫn còn sóng lớn tiếp cận vào bờ Một giám sát hệ thống tự động của những geotubes sẽ là rất cần thiết để có những kết luận đáng tin cậy hơn

Dưới đây là tóm tắt các kết quả mô hình thử nghiệm về sự thay đổi chiều dày đáy trung bình cho các kịch bản khác nhau và sự kết hợp của những tháng mùa hè và mùa đông (tháng giêng/ tháng chín năm 2014), với các ý kiến kèm theo:

Mô phỏng cho

Gò Công

Hiện trạng

Có đê chắn sóng

Có đê cát ngầm

Hiện trạng Giảm 75%

lượng cung cấp

Có đê chắn sóng Giảm 75% lượng cung cấp

Có đê cát ngầm Giảm 75% lượng cung cấp T1+T9 2014

Xói

Không xói Thay đổi nhỏ hình dạng đê cát

MÔ PHỎNG ĐÊ CHẮN SÓNG: Đê chắn sóng được mô phỏng dạng kè chữ T cách

bờ 300m và cao trình đỉnh lớn hơn mức nước cao nhất (2.2 m)

Xói lở và bồi tụ vào tháng giêng Hình trái: Xói khi

không có công trình Hình phải: Bồi tụ khi có kè

chữ T với khoảng hở 30m

Đê gồm các đoạn 600m, mỗi đoạn cách nhau từ 30-50-70m (thử nghiệm

3 kịch bản với 3 kích thước khác nhau) Kết quả cho thấy đê chắn sóng giảm xói và tăng tích luỹ bờ phía sau công trình 50% lượng xói lở vào mùa đông được suy giảm nhờ có đê chắn sóng (xói lở giảm và tích luỹ bùn cát được tăng lên), đảo ngược cân bằng xói lở Khoảng cách giữa các đê chắn sóng song song với bờ cũng được tiến hành tính toán thử nghiệm Các khoảng cách này cần được tối ưu để nhận được tích luỹ phía trong công trình và giảm ảnh hưởng của sóng Lưu

ý rằng khoảng hở càng nhỏ cũng sẽ tạo ra phần xói đáng kể giữa các khoảng hở và phần phía ngoài của chân công trình Ngoài ra, các khoảng hở lớn hiệu quả hơn trong việc hạn

chế sự thiếu hụt trầm tích từ sông (xem dưới đây)

NUÔI ĐÊ CÁT: Chúng tôi cũng tiến hành tính toán thử nghiệm ảnh hưởng của việc nuôi

đê cát (đê ngầm bằng cát) Đê cát chạy song song và cách bờ 500m, rộng 50 hoặc 70m, cách đoạn 200m, cao trình đỉnh bằng mực nước trung bình (đỉnh thấp hơn cho thấy sự kém hiệu quả trong khu vực năng lượng cao như vùng nghiên cứu này) Mô phỏng thử nghiệm với đê cát dưới ảnh hưởng của mùa gió có năng lượng lớn là sóng Đôgn Bắc Kết quả khẳng định tương tự như mô hình vật lý chỉ tạo ra một sự thay đổi nhẹ về hình thái sườn dốc ngoài của đê cát Hiệu quả giảm sóng của đê kém hơn so với đê chắn sóng Mặc dù sự tích luỹ bùn cát phía trong công trình dạng này thấp hơn nhưng hiệu quả hơn trong việc giảm xói chân công trình Tích luỹ tổng thể trong trường hợp áp dụng đê cát cao hơn 30% so với áp dụng đê chắn són ( tính trên khu vực 2km từ bờ ra khơi) Đặc biệt

là, trong mùa năng lượng thấp (gió mùa Tây Nam), đê cát hiệu quả hơn trong việc tạo ra tích luỹ bùn cát phía trong công trình, chính điều này làm tăng hiệu quả tổng thể Cuối cùng, việc nuôi đê cát có thể hữu ích trong việc lưu trữ trầm tích trong khu vực đói trầm tích này Tuy nhiên, làm thế nào để ích lợi này có thể giúp cho việc tái tạo rừng ngập mặn vẫn là một câu hỏi mở

Hình ảnh về bùn và cát trong chuyến đi thực địa tới Gò Công tháng 12 năm 2017 Bờ biển gần cửa sông Soài Rạp (hệ thống sông Sài Gòn-Đồng Nai) chủ yếu là cát (trên tay trái, hình bên trái) và bùn chỉ còn lại trên rễ của cây ngập măn (tay phải) Xuôi về phía Nam gần nhánh sông Mekong (Cửa Tiểu), một lượng lớn bùn được tích tụ

CUNG CẤP BÙN CÁT: Một thí nghiệm về lượng trầm tích cung cấp từ cửa Soài Rạp

được tiến hành đánh giá Khi lượng trầm tích này giảm đi 75% (100km phía thượng lưu), xói lở gia tăng dọc theo bờ biển Gò Công Có khoảng 60% lượng bồi lắng vùng gần bờ bị thâm hụt Phần còn lại tích tụ khu vực ngoài khơi hoặc bù đắp bởi sự xói mòn song (quá

trình ‘nước đói Thiếu hụt tích luỹ trong thí nghiệm với nguồn trầm tích cung cấp từ sông làm đáng kể xói lở trên cả 2 mùa kết hợp (theo bậc của độ lớn) Kết quả này

khẳng định kết quả của mô hình quy mô khu vực rằng xói lở ở Gò Công liên quan mật thiết tới nguồn cung cấp trầm tích từ hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai Điều này dường như cũng được xác nhận bởi ảnh qua video camara vào mùa hè năm 2017 và kết quả khảo sát của Viện Khoa học Thuỷ lợi Miền Nam cũng chỉ ra rằng chỉ có một lớp bùn mỏng lắng đọng trong suốt mùa năng lượng thấp (mùa hè), trái ngược với lớp trầm tích dày tích

tụ phía Nam của nhánh sông Mêkong (Sông Tiểu và Đại), mặc dù có sự biến đổi giữa các năm Điều quan trọng là các biện pháp bảo vệ có khả năng làm giảm sự thiếu hụt từ sông này Trong vùng phía sau khu vực được bảo vệ, đê chắn sóng thực hiện vai trò của nó tốt hơn so với đê cát, nó giữ lại được nhiều trầm tích hơn khi không có thiếu hụt trầm tích từ sông Tuy nhiên, có nhiều vùng bị xói hơn xung quanh đê chắn sóng, do đó khi xem xét khu vực mở rộng từ 2km trở ra, đê chắn sóng chỉ giảm xói bằng một nửa trong trường hợp xét đến thiếu hụt trầm tích từ sông, trong khi đê cát giảm xói trên cả khu vực

Phú Tân

Nếu U Minh xuất hiện xói lở, thì nghiên cứu của chúng tôi ở bờ biển phiá Tây lại

là vùng trung lập hơn, khu vực này nhận trầm tích từ vùng biển phía bờ Đông đang bị xói

lở Tuy nhiên, xói lở ở các khu cực cục bộ đang ngày trở nên đáng lo ngại Lưu ý rằng trường hợp của Phú Tân có thể khác với U Minh, và thậm chí là khác Gò Công nhiều Phú Tân là một tiểu vùng xói lở nhẹ so với U Minh, nơi mà xói lở xảy ra trong suốt những năm gần đây Kết quả đo đạc địa hình đáy của chúng tôi so sánh với địa hình một vài năm trước đây cho thấy sự thay đổi tương đối nhỏ Nếu có xói thì có thể là do các nguyên nhân

cục bộ Như sụt lún thấp hơn so với tại U Minh, sự thu hẹp rừng ngập mặn có thể là một yếu tố hoặc sự thay đổi của cả hệ thống thủy địa mạo (ví dụ giảm cung cấp trầm tích từ mũi Cà Mau)

Kết quả từ mô hình địa phương của chúng tôi có thể làm sáng tỏ thêm Mùa xói lở tại Phú Tân là mùa hè, với chiều cao sóng lớn nhất xảy ra trong tháng tám Sóng là nguyên nhân chi phối xói lở, trong khi gió và thủy triều đóng vai trò vận chuyển: về phía bắc và về phía bờ Xu hướng này sẽ góp phần vào sự ổn định của đường bờ Sóng ngoài khơi có cường độ tương quan với độ lớn của gió Khi tới bờ, chúng nhanh chóng giảm cường độ Khẳng định kết quả của mô hình quy mô khu vực, chúng tôi thấy rằng, trái với

ở môi trường cát với bãi biển dốc, ảnh hưởng của sóng ở đây không chỉ giới hạn trong vùng sóng đổ mà còn mở rộng trên vùng đáy bùn nông, nơi mà ứng suất trượt đáy bị chi phổi bởi vận tốc quỹ đạo sóng tới độ sâu khoảng 10m

Dưới đây là tóm tắt các kết quả thử nghiệm mô hình về sự thay đổi độ dày lớp trầm tích đấy trung bình tổng hợp cả mùa hè và mùa đông (tháng 1/ tháng 9 năm 2014), với những nhận xét sau:

Mô phỏng ở Phú Tân Hiện trạng Đê chắn sóng Đê cát

Biến dạng của đê cát Gió góp phần vào bẫy trầm tích

Sự xói lở và bồi tụ trung bình tháng 9 năm 2014 tại huyện Phú Tân (Mùa gió Tây Nam) Trái sang: không có công trình bảo vệ, hiện tượng xói lở gần bờ (hình bên phải: có đê chắn sóng, tích

ĐÊ CHẮN SÓNG: Các đê chắn sóng được mô phỏng dạng cấu trúc song song, cách bờ 300m, cách nhau 70m, cao trình đỉnh lớn hơn mực nước lớn nhất Kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng đê chắn sóng giảm năng lượng sóng phía sau công trình một cách hiệu quả Vì xói lở là kết quả của ma sát đáy tăng cường do sóng, đê chắn sóng kiểm soát điều này một cách khá hiệu quả Cân bằng bùn cát thay đổi từ xói đáy vừa phải cỡ vài cm /năm tới tích luỹ mạnh cỡ vài chục cm/năm Kết quả này cũng khẳng định kết quả khảo sát tại đê chắn sóng đã có tại U Minh Tại U Minh, xói lở được ngăn chặn và trầm tích được tích luỹ phía trong công trình Thú vị là, tích luỹ xảy ra mạnh hơn trong suốt mùa gió Tây Nam bởi trầm tích lơ lửng cao hơn nhờ sóng lớn phía ngoài đê chắn sóng, do đó một lượng lớn trầm tích được mang vào trong và lắng đọng lại Không có đê chắn sóng, cũng những con sóng đó sẽ dẫn tới bùn cát bị mang ra ngoài và gây xói Do đó, cùng một năng lượng sóng có thể có lợi cho bồi tụ, với điều kiện khu vực gần bờ được bảo vệ Để xác nhận điều này, một mô hình kiểm tra với gấp đôi chiều cao sóng được tiến hành, điều này dẫn đến tang 50% trầm tích bồi lắng phía trong công trình bảo vệ

NUÔI ĐÊ CÁT: Chúng tôi cũng tiến hành thí nghiệm ảnh hưởng của việc nuôi đê cát Đê cát được mô phỏng dạng song song và cách bờ 500m, rộng 70 hoặc 120m, với các khoảng

hở 200m và cao bằng mực nước trung bình Hiệu quả suy giảm sóng khi áp sụng đê cát cũng là một biện pháp hiệu quả, với điều kiện độ rộng của đê vào cỡ bước song (120m thì hiệu quả hơn 70m trong mô phỏng của chúng tôi nhưng với đê bằng mực nước trung bình thì sự khác biệt không lớn lắm) Đê cát hơi kém hiệu quả hơn trong việc ngăn cản sóng so

với đê chắn sóng song song với bờ và tích luỹ bùn cát phía sau công trình ít hơn, nhưng lại có ưu thế hơn trong việc tránh xói chân công trình và tại các khoảng hở, điều này làm cho sự tích tụ trên tổng thể là tốt hơn Kết quả khi đưa thêm mô phỏng ảnh hưởng

của rừng ngập mặn lên phân tán sóng và dòng chảy cho thấy một sự bổ sung tốt đối với việc nuôi đê cát cũng như giúp hiệu ứng giảm sóng vào sâu trong bờ hơn và bồi tụ cũng nhiều hơn Vì đây là thí nghiệm sơ bộ nên các kết quả vẫn mang tính định tính

Giống như hình trước nhưng với trường hợp áp dụng nuôi đê chắn cát thay vì đê chắn sóng bê tông Giá trị tích luỹ bùn cát lớn hơn so với đê chắn sóng mặc dù các cực trị thấp hơn một chút so với trường hợp áp dụng đê chắn sóng Việc không có hiện tượng xói tại các khoảng hở và phía ngoài chân đê giúp cho giải pháp này có hiệu quả tốt hơn về mặt tổng thể

Kết bông (flocculation) ở vùng biển được bảo vệ

Trong các biện pháp bảo vệ thành công đã có, nguồn của trầm tích bồi lắng không phải lúc nào cũng rõ ràng nhưng được cho là nhờ vào dòng ngang bờ đưa vào thông qua các cấu trúc dạng rỗng Các đê chắn sóng song song với bờ có thể duy trì một phần của dòng vận chuyển dọc bờ nhưng nó lại ngăn cản dòng vận chuyển trầm tích ngang bờ là dòng do gió và triều Cấu trúc dạng rỗng làm tăng đáng kể tính bền vững (về mặt môi trường) của các công trình, ví dụ như hàng rào tre, cừ tràm (tham khảo Cường và nnk., 2015) May mắn là với các trầm tích mịn, công trình dạng rỗng có hiệu quả khá tốt, điều đó được giải thích thông qua một số công trình thành công ở bờ biển phía Đông

Các chế độ vận tốc chìm lắng của trầm tích kết dính vùng hạ lưu sông Mêkong từ các phân tích trong phòng thí nghiệm (xuất bản trong Gratiot và nnk., 2017)

Chúng tôi hy vọng rằng các công trình dạng rỗng như hàng rào tre / cừ tràm sẽ giúp ích cho việc tích lũy trầm tích trong khu vực rừng ngập mặn Hình vẽ trên đây là kết quả trong phòng thí nghiệm được tiến hành trong dự án của chúng tôi Nó cho thấy ít nhất hai chế độ vận tốc chìm lắng phụ thuộc vào nồng độ trầm tích Trong môi trường sông và vùng ven biển, nồng độ trầm tích thường thấp hơn 200 mg/l và vận tốc chìm lắng thường thấp, trong khoảng 1-8.10-5 m/s; phần lớn các hạt dạng bông kết (chiếm hơn 80%)

có kích thước khoảng 8-20 micron Chúng tôi sử dụng các thông số này cho các mô hình của chúng tôi Tuy nhiên, rất gần bờ, chế độ có thể thay đổi do hai quá trình:

• Nồng độ trầm tích tăng do điều kiện nước rất nông, tức là, ma sát đáy cao do thủy triều và sóng biển Nó có thể đạt tới vài gram trên lít, đó là điều kiện tối ưu cho quá trình kết bông Khảo sát của chúng tôi xác nhận sự gia tăng của nồng độ trầm tích lơ lửng ở rất gần bờ

• Chuyển động hỗn loạn/rối/xoáy (turbulence) cũng có thể giảm nhờ sự bảo vệ của hàng rào hoặc rừng ngập mặn Trong trường hợp này, sự kết bông bởi các vận tốc chìm lắng khác nhau có thể xảy ra

Nếu hai quá trình trên được kết hợp (nồng độ tối ưu, chuyển động rối yếu), thì vận tốc lắng đọng, và sau đó là sự tích tụ trầm tích, có thể tăng thêm hai bậc về độ lớn

Các giới hạn trên của trầm tích

Các quá trình rất gần bờ vẫn chưa được giải quyết tốt trong các mô hình hiện tại, nhưng chúng tôi có thể xem xét một giới hạn trên của những gì có thể mong đợi từ tốc độ trầm tích bồi lắng nhận được, với điều kiện xói lở được kiểm soát và các công trình dạng rỗng cho phép triều truyền qua (gần như khắp mọi nơi, bất kể loại cấu trúc, miễn là biên độ triều phía sau công trình với đằng trước là như nhau) Đối với trường hợp vùng khuất, giả định rằng triều là yếu tố chính của việc trao đổi trầm tích Dòng tổng cộng đưa vào trong một chu kỳ triều là tích của thể tích nước do triều đưa vào và nồng độ trầm tích ven bờ; dòng ra phụ thuộc vào khả năng lắng đọng của trầm tích Nếu chúng ta giả định hoản chỉnh của hiệu ứng này như một giới hạn trên thì tốc độ trầm tích bồi lắng mỗi năm là:

Bed density: Mật độ trầm tích đáy (kg/m3)

Đối với vùng Phú Tân, biên độ thủy triều khoảng 1.5 m, mật độ trầm tích đáy khoảng 1000kg/m3 thì tốc độ trầm tích bồi lắng khoảng 10cm/năm Đối với nơi có nồng độ trầm tích lơ lửng trên 300 mg/l như đã đo được qua các chuyến khảo sát của chúng tôi thì tốc

độ bồi lắng khoảng 30cm/năm là hoàn toàn có thể xảy ra Đối với Gò Công, biên độ dao động triều lớn gấp đôi do đó mà ước tính trên còn có thể cao hơn nữa nếu xem xét nồng

độ trầm

tích cao hơn Bởi vì trầm tích có khoảng

6 giờ để lắng đọng, nên một phần của cột nước có thể lắng đọng phụ thuộc vào vận tốc chìm lắng Với vận tốc 0.25mm/s, toàn bộ cột nước có thể tham gia vào quá trình này nhưng vật liệu với vận tốc chìm lắng nhỏ hơn sẽ không đủ thời gian để lắng đọng Như đã thấy trước đây, vận tốc rơi 0.25mm/s chỉ có thể xảy ra ở vùng có nồng độ trầm tích lơ lửng cao

Do đó, chỉ khi những điều kiện này xảy

ra, cũng như là điều kiện vùng nước được bảo vệ tốt, nồng độ trầm tích lơ lửng cao ở vùng có sự trao đổi của thuỷ triều thì chúng ta mới có thể mong đợi sự tích tụ có thể cỡ 10 cm/năm hoặc nhiều hơn

Tại U Minh các quan sát ở các công trình đã có chỉ ra rằng sự bồi tụ có thể đạt được một cách dễ dàng giới hạn này Điều này cũng đúng trong các kết quả mô phỏng của chúng tôi, với điều kiện là sự kết bông được biểu diễn như cách tiếp cận trầm tích kết dính Các thí nghiệm về độ nhạy của chúng tôi cho thấy gió thuận lợi thổi vào bờ cũng có thể làm tăng them 30% giới hạn bồi lắng này Tuy nhiên, con số chính xác phụ thuộc vào sự hiểu biết chính xác về nồng độ bùn cát trong các vùng nước nông, mà điều này vẫn cần được đánh giá thêm cho cả môi trường với vật liệu bùn của Phú Tân hoặc hỗn hợp của Gò Công

Kết luận về tính hiệu quả của công trình

1 PHÚ TÂN: từ các kết quả về hiện trạng đã có và kết quả mô hình, chúng ta có thể mong đợi sự bồi tụ cỡ 5-40 cm/năm phía bên trong bất kỳ công trình nào có đủ độ rỗng đảm bảo thủy triều có thể truyền qua Điều quan trọng cần lưu ý rằng sự bồi tụ ở

đây không phải là kết quả chủ yếu của dòng vận chuyển dọc bờ do sóng tới xiên góc với

bờ tạo ra (lý thuyết dòng dọc bờ) mà là sự kết hợp của dòng dọc bờ trên toàn bộ đồng bằng ngập nước và vận chuyển ngang bờ nhờ thuỷ triều và gió Điều này nghĩa là công trình bảo vệ có thể gây ra một tác động giới hạn đối với các khu vực xung quanh, trái ngược với những gì đã phổ biến trước đây đối với môi trường cát Điều này khẳng định kết quả mô hình của chúng tôi, nơi mà chỉ có sự xói mòn giới hạn được quan sát thấy ở phía còn lại của công trình Lý thuyết về bảo vệ vùng có bãi cát nơi là trọng tâm của hầu hết các hoạt động của kỹ sư công trình có thể không áp dụng được cho các vùng bờ biển bùn

2 GÒ CÔNG: Các kết luận trên phải được kiểm duyệt cho Gò Công Các thí nghiệm mô

hình của chúng tôi cho thấy Gò Công chịu ảnh hưởng trực tiếp của sông Soài Rạp, nồng

độ trầm tích lơ lửng và hiệu quả bồi tụ ven bờ phụ thuộc phần lớn vào nguồn cung cấp trầm tích từ sông Các công trình bảo vệ có thể biến xói lở ròng hàng năm thành lắng đọng ròng lớn nếu có nguồn cung cấp trầm tích (xói lở ròng giảm đi 50% vào mùa đông trong trường hợp có nguồn cung cấp trầm tích từ sông) Với sự sụt giảm 75% nguồn cung cấp từ sông, hiệu quả của các biện pháp bảo vệ giảm rất lớn trong các kết quả thí nghiệm với mô hình và không thể vượt qua sự xói lở Các con số chính xác phụ thuộc vào một sự hiểu biết chính xác của các thông lượng bùn cát từ sông và các thông số xói lở đối với đáy

là hỗn hợp bùn cát nơi mà bùn lơ lửng có thể bị giới hạn bởi việc khai thác cát

Kiến nghị

Các kiến nghị của chúng tôi được thiết lập dựa trên các kiến thức khoa học, hiểu biết về khu vực và cả các kết quả từ nghiên cứu của dự án Chúng tôi đi đến một bộ các lựa chọn phù hợp cho các giải pháp mềm, cứng và giải pháp kết hợp Các kiến nghị được đưa ra cụ thể:

Trước hết, chúng tôi nhận thấy rằng bảo vệ bờ biển khi đối mặt với sự xói lở công trình không thể chỉ dựa trên việc tạo ra nhưng con đê lớn hơn, mạnh hơn; đê có thể được xây dựng để chịu được bất kỳ sự cắt giảm nào do xói lở và sự tấn công gia tăng của sóng nhưng lại phải đối mặt với những chi phí vô cùng đắt đỏ Đo đó, dự án nhằm mục đích

ngăn xói lở với các giải pháp có thể duy trì vùng nước nông và các khu rừng ngập mặn khả thi

Sự thiếu hụt trầm tích từ thượng nguồn sông Mêkong là có nhưng không thể chứng minh rõ ràng ở đây Ngay cả khi thâm hụt trầm tích là có thật, thì dự án này cũng không thể ngăn chặn được sự thiếu hụt này mà chỉ có thể coi nó là một điều kiện biên Điều này có thể khác đối với hệ thống Sài Gòn Đồng Nai, vốn là một nguồn cung cấp chính cho khu vực Gò Công Cơ quan chức năng Việt Nam kiểm soát các hoạt động trên

hệ thống sông này nên được cảnh báo Nếu chúng ta xem xét nguồn cung cấp từ sông như một điều kiện nhất định, bất kỳ công trình bảo vệ bờ biển cứng nào cũng sẽ không thể giúp tăng lượng trầm tích vận chuyển dọc bờ Việc nuôi bãi có thể phần nào bù đắp lại sự mất cân bằng này

Trên quy mô địa phương, xói lở bờ biển và sự bồi tụ phụ thuộc vào sự cân bằng giữa sự lắng đọng trầm tích và các tác động gây xói của sóng và dòng chảy Bồi tụ phụ thuộc trực tiếp vào nồng độ trầm tích ven bờ, và điều kiện trầm tích mịn chìm lắng Xói là một hàm của ứng suất trượt đáy và mức độ kết dính của bùn Nó rất hữu ích để xem xét một giới hạn trên của những gì mong đợi về tốc độ bồi lắng của trầm tích Chúng tôi ước tính giới hạn trên này lớn dần lên trong vùng ven biển hạ lưu sông Mêkong cỡ khoảng 5-

40 cm/năm (tùy theo nồng độ trầm tích lơ lửng) Nghịch lý thay, ở một số điều kiện sóng cao nhất định có thể thuận lợi cho việc bồi tụ khi kết hợp với triều biện pháp bảo vệ phù hợp, trong khi chúng có thể đồng thời dẫn đến sự xói lở mạnh mẽ trong khu vực không được bảo vệ Vì vậy, việc thiết kế các công trình bảo vệ bờ biển nên nhằm giảm thiểu các hiệu ứng phá hoại của sóng trong khi cho phép sự bồi tụ nhờ vào việc kết hợp với thủy triều

Từ Schüttrumpf (2017), chúng ta có thể tóm tắt các thiết kế cần được xem xét như sau Bất kỳ cấu trúc bảo vệ bờ biển nào cũng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

• Phải đủ rỗng để đảm bảo trao đổi nước, bùn cát và chất lượng nước

Đai rừng ngập mặn với độ rộng lớn hơn 500m là một điều kiện cần thiết cho sự bền vững của nó nhưng là không đủ trong trường hợp môi trường năng lượng cao Chúng ta có thể kiến nghị biện pháp cứng tại Gò Công nhưng các biện pháp mềm tại Phú Tân, mặc dù kết quả mô hình của chúng tôi và kinh nghiệm từ đê chắn sóng ở U Minh khẳng định rằng đê

chắn sóng cũng sẽ áp dụng được cho Phú-Tân Trong cả hai trường hợp, thí nghiệm mô hình khi áp dụng đê cát cho kết quả tốt về tăng bồi tụ và giảm xói chân công trình nhưng chúng tôi không có kết quả từ các công trình đã có để kiểm chứng Sau đây, chúng tôi đề xuất các lựa chọn thiết kế, bao gồm cả các thiết kế một số các thí nghiệm thí điểm còn bị giới hạn bởi quy mô

SO SÁNH ƯU NHƯỢC ĐIỂM

PHÚ

TÂN

Đê chắn sóng

Hiệu quả đã được chứng minh (U Minh)

Không có sự hồi sinh của rừng ngập mặn tự nhiên (U Minh)

Đê cát

Hiệu quả trong các mô hình Thân thiện với môi trường

Không có các bài học kinh nghiệm được ghi nhận (xem dự án ở Indonesia)

Hàng rào bằng gỗ

Hiệu quả đã được chứng minh (Kiên Giang) Thích ứng với điều kiện năng lượng thấp, Thân thiện với môi trường

Tuổi thọ ngắn

GÒ

CÔNG

Đê chắn sóng

Không có các bài học kinh nghiệm được ghi nhận

Đê cát

Không xói chân công trình

Có thể nuôi dưỡng, duy trì

Không có các bài học kinh nghiệm được ghi nhận Hiệu quả có thể kém hơn ở phía sau công trình

ƯỚC TÍNH CHI PHÍ

Các đê chắn sóng hiện tại ở Phú Tân có giá 700-800 USD/m Điều này được ước tính khi không có ví dụ nào tại địa phương Lưu ý rằng đối với các đê chắn sóng bê tông trên mặt đất yếu, cần phải xử lý nền móng (ví dụ: cần có lớp vải địa kỹ thuật trong trường

hợp lớp bùn mềm dày; đối với lớp mỏng hơn, bùn có thể được loại bỏ để lộ lớp cát phía dưới) Chi phí bảo trì sau đó cần được đánh giá và tuỳ thuộc vào từng loại đê chắn song, hậu cần và các thông số môi trường (năng lượng sóng cực đại) Công trình cứng đã có thì chỉ mới được xây dựng nên khó để có phản hồi về tuổi thọ, nhưng các đê chắn sóng bằng

bê tông có tuổi thọ trung bình từ 30-50 năm (bằng chứng về sự thay đổi của các geotube ở

Gò Công sẽ được xem xét) Các hư hại và chi phí của chúng là không rõ ràng cũng như các chi phí liên quan đến tháo dỡ

Chi phí cho việc thi công ban đầu của đê chắn sóng và đê cát sẽ không khác nhiều, với giá khoảng 4 USD/m3 cát, chi phí ước tính khoảng 500 USD/m đối với đê có độ rộng

70 m, nhưng 800 USD/m đối với đê rộng 120 mét (180 m3/m) Chúng tôi ước tính tỷ lệ thất thoát là 15% (tại Phú Tân) và 20% (tại Gò Công), dựa trên mô hình toán học và vật

lý Ảnh hưởng đến địa mạo địa chất và sinh thái địa phương chưa được tính đến

Từ những thí nghiệm đã có, chi phí hàng rào bằng gỗ được đưa ra ở mức 50 USD/m, tức là rẻ hơn 10 lần so với thực hiện các biện pháp cứng Tuy nhiên, hàng rào bằng gỗ cần được bảo trì thường xuyên, vì tuổi thọ của chúng khoảng 2 năm và hư hại là khoảng 50%/năm bởi vì chúng được đặt trong vùng nước nông có thể tiếp cận được và vật liệu có chi phí thấp, nên hàng rào gỗ có chi phí hiệu quả và thân thiện với môi trường

Tóm tắt các biện pháp bảo vệ được kiến nghị

STT Giải Pháp

Cao trình đỉnh (m)

Chiều rộng (m)

Khoảng cách bờ (m)

Chiều dài (m)

Khoảng

hở (m)

Chi phí ban đầu ($/m)

Hư hại (%/năm)

Phú

Tân

1

Đê cát L=7km;V=

0.7 triệu mét khối

Hàng rào chữ T (loại của GIZ)

Quy mô hàng rào nhỏ hơn của GIZ 50 50

2

Đê rỗng 1.1 N/A 300 600 70 N/A N/A Hàng rào

chữ T (GIZ)

Quy mô hàng rào nhỏ hơn của GIZ 50 50

3

Đê chắn sóng dạng cọc

Độ rỗng

>=20%

Hàng rào chữ T Quy mô hang rào nhỏ hơn của GIZ 50 50

STT Giải Pháp

Cao trình đỉnh (m)

Chiều rộng (m)

Khoảng cách bờ (m)

Chiều dài (m)

Khoảng

hở (m)

Chi phí ban đầu ($/m)

Hư hại (%/năm)

Hàng rào chữ T (Loại của GIZ)

Quy mô hang rào nhỏ hơn của GIZ 50 50

2

Đê chắn sóng dạng rỗng

Hàng rào chữ T (Loại của GIZ )

Quy mô hàng rào nhỏ hơn của GIZ 50 50

Ví dụ về dạng công trình mềm: trồng rừng ngập mặn được bảo vệ bằng gỗ/ hàng rào tre ở Cà Mau Điều tra của chúng tôi nhấn mạnh vào các thay đổi tự nhiên của đường bờ, thường

là các thay đổi này có thể tiến lên hoặc thụt lùi từ năm này tới năm khác hoặc trong các chu kỳ dài hơn Các giải pháp mềm có thể thích ứng với thay đổi này dễ dàng hơn Trong một giai đoạn xói lở, hàng rào mềm và rừng ngập mặn có thể bị phá huỷ và bị lùi lại nhưng vẫn là một nguồn giảm chấn, và sau đó có thể được xây dựng lại, chuẩn bị cho giai đoạn thuận lợi hơn Do đó, để có hiệu quả về chi phí và phù hợp với các đặc điểm nội tại của hình thái học, các giải pháp mềm được khuyến khích sử dụng như một sự bổ sung cho các công trình cứng trong trường hợp xói lở mạnh

Bên cạnh đó, cuộc điều tra của chúng tôi về phục hồi rừng ngập mặn cho thấy các

đê chắn sóng tại U Minh đã không cho phép rừng ngập mặn phục hồi tự nhiên mặc dù tốc

độ bồi lắng trầm tích lớn, trong khi hàng rào gỗ tại Kiên Giang tỏ ra có hiệu quả Giải thích của chúng tôi là đê chắn sóng cọc bê tông không đủ rỗng để cho phép các hạt giống được vận chuyển đến vùng bùn ven bờ trong khi hàng rào gỗ có độ rỗng phù hợp hơn Việc bổ sung các lỗ hổng trong đê chắn sóng có thể khắc phục vấn đề này trong chừng mực nào đó Nếu không, việc gieo hạt hoặc trồng cây được khuyến khích thực hiện ngay sau khi có bồi tụ trầm tích Nên sử dụng các bầu cây (hạt được gieo trong các bầu này) khi sang cây để đảm bảo tỉ lệ sống cao và thời gian sinh trưởng ngắn Khi làm như vậy, thời gian phơi bãi là một yếu tố quan trọng Điều kiện tối ưu cho việc giữ lại hạt giống và xâm lấn là dao động xung quanh hoặc dưới mực nước trung bình cao (Mean High Water Level) Bài học kinh nghiệm từ Guiana - Pháp bởi các thành viên trong nhóm của chúng tôi là chỉ có một vài khoảng thời gian tốt mỗi năm, tùy thuộc vào địa hình và thủy triều

Nghiên cứu của chúng ta về các loài đang tồn tại rừng ngập mặn quanh LMDCZ, phục hồi thành công và điều kiện môi trường (độ mặn, thuỷ triều, hóa học đất, loại trầm tích) dẫn đến kiến nghị về loài cây ngập mặn tại địa điểm nghiên cứu Tại Gò Công, chúng tôi chọn mắm ổi như vành đai tiên phong, với đước trồng ở phía sau Tại Phú Tân, mắm ổi được lựa chọn

Địa chỉ Độ mặn

Biên độ thủy triều

Độ cao so với mực nước biển Các loài được đề nghị

Gò Công 15-26 3.5 m -0.5 đến +0.7 m Avicennia marina (mắm ổi) &

Rhizophora apiculata (đước)

Phú Tân 25-30 1.5 m 0.2 đến 1.5 m Avicennia marina (mắm ổi)

Về xây dựng năng lực

Bên cạnh mục tiêu khoa học của dự án, việc xây dựng năng lực cho việc tiếp tục các nghiên cứu khởi xướng và tiến hành các dự án tương tự trong tương lai cũng là một trong các mục tiêu của chúng tôi Kiến thức và công nghệ được chuyển giao cho các đồng nghiệp Việt Nam (đặc biệt là trong khảo sát, phân tích dữ liệu và mô hình số và mô hình vật lý) đã được thực hiện thong qua phối hợp chặc chẽ trong suốt thời gian thực hiện

dự án Điều này sẽ có tác động tích cực vang xa hơn ngoài khuôn khổ của dự án Kết quả của khảo sát bằng video camera (WP3) đã không thành công như dự kiến ban đầu do các khó khan về hợp đồng, hậu cần và kỹ thuật, kết quả là chỉ có một giai đoạn ngắn dữ liệu được thu thập Tuy nhiên, khảo sát có thể được coi là thành công cho việc xây dựng năng lưc (trong cài đặt, vận hành, thu thập/xử lý dữ liệu và phân tích hình ảnh), do đó xây dựng một cơ sở khởi đầu tốt cho việc giám sát dài hạn Một điểm chính của các nghiên cứu tại khu vực LMD là thiếu sự giám sát phù hợp và điều này đặc biệt đúng đối với vùng ven biển

Đối với xây dựng năng lực, dự án cũng góp phần làm cơ sở khoa học cho việc quản lý tích hợp vùng ven biển (ICZM) Đóng góp quan trọng được mong đợi đối với các phương pháp trong nghiên cứu số (như là các nghiên cứu từ quy mô khu vực tới địa phương, hiệu trỉnh và kiểm định với các đo đạc tại chỗ và số liệu vệ tinh) và các kỹ thuật điều tra thực địa và phân tích dữ liệu / hình ảnh Dự án góp phần tạo ra những kiến thức mới về cơ chế xói lở: vai trò của dòng chảy sông, dòng chảy ven biển, và sự suy giảm rừng ngập mặn, so với sự thay đổi mực nước biển Về mặt địa lý, vùng ven biển tương ứng chịu ảnh hưởng của hệ thống sông Cửu Long và Sài Gòn-Đồng Nai lần đâu tiên đã được chứng minh và định lượng, với các tác động đối với xói lở và quản lý ven biển Ở quy mô địa phương cho cơ chế bồi tụ, kết quả của chúng tôi cho thấy vai trò của vận chuyển vuông góc với bờ trong môi trường ven biển nước nông với trầm tích là bùn Chúng mâu thuẫn với việc sử dụng ví dụ điển hình về vận chuyển dọc bờ để hiểu và đưa

ra các giải pháp bảo vệ mới cho vùng LMDCZ

Các đề xuất khác

Mục tiêu của dự án này đặc biệt nhằm vào các quá trình động lực ven biển có tác động trực tiếp đến sự thay đổi đường bờ biển Tác động toàn cầu của thay đổi tương đối của mực nước biển không được xem xét ngoài những gì được biết đến từ các nghiên cứu

đã có Quá trình thay đổi mực nước biển tương đối, đặc biệt là sụt lún đất do tác động của con người, có thể ảnh hưởng đến vùng đồng bằng châu thổ cũng như các vùng ven biển

và làm tăng nguy cơ lũ lụt, đặc biệt là nếu tải trầm tích ít được lắng đọng trên đồng bằng

Mở rộng nghiên cứu ven biển có bao gồm cả thay đổi tương đối mực nước biển có thể được coi như một sự tiếp nối logic của dự án này Các khía cạnh khác cần được theo đuổi

hơn nữa là các lo ngại liên quan đến các thay đổi giữa các năm và thay đổi giữa các thập

kỉ, bao gồm các tác động tự nhiên từ bão đến dao động El Nino/La Nina, và quá trình biến đổi dài hạn của vùng ven biển Các mô hình bulk đơn giản có thể được sử dụng để đánh giá dài hạn và/hoặc sử dụng các quy trình gia tốc hình thái trong mô hình 2D hoặc 3D

Các dự án nghiên cứu tiếp tục sẽ được yêu cầu để bảo vệ bền vững chống xói lở

bờ biển và quản lý tích hợp cho vùng LMD Chúng nên dựa vào:

1 Phát triển một chương trình giám sát tích hợp: độ sâu/địa hình sử dụng các kỹ thuật khác nhau để phủ toàn bộ các khu vực đồng bằng ngập nước ven biển và cửa sông Chúng nên bao gồm các xói lở bờ/đáy của sông và các biến đổi hình thái sông tiếp theo, cùng với các thông tin về sử dụng đất và các can thiệp của con người sẽ góp phần tạo nên định lượng tốt hơn về các tác động lên cân bằng bùn cát tại khu vực ven biển LMD Các giám sát liên quan đến các thành phần sinh học của các hệ sinh thái khu vực LMDCZ cũng rất cần thiết cho quản lý bền vững của vùng

2 Xây dựng một cơ sở dữ liệu tích hợp: xây dựng một cơ sở dữ liệu có tổ chức, ,

dễ tiếp cận và được duy trì liên tục kèm với việc kiểm soát chất lượng là yếu tố quan trọng hàng đầu để tận dụng một lượng lớn dữ liệu đã được tạo ra từ rất nhiều các nghiên cứu từ các tác giả, các quốc gia và các tổ chức quốc tế khác nhau

BÁO CÁO TÓM TẮT

PHỤ LỤC

CHƯƠNG 1 QUAN SÁT SỰ TIẾN TRIỂN CỦA BỜ BIỂN, DÒNG CHẢY SÔNG VÀ VÙNG BIỂN VEN BỜ (WP1 & WP3) 31

1 DIỄN BIẾN ĐƯỜNG BỜ BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM 32

2 DÒNG / SỰ BIẾN ĐỔI TRẦM TÍCH MEKONG 35

3 QUAN TRẮC BẰNG MÁY QUAY VIDEO VEN BIỂN 42

4 QUAN TRẮC HIỆN TRƯỜNG (WP1) 47 CHƯƠNG 2 TRỮ LƯỢNG BÙN CÁT KHU VỰC TỪ NHỮNG MÔ HÌNH 3D (WP2)53 CHƯƠNG 3 THỦY ĐỘNG LỰC VÀ ĐỘNG LỰC BÙN CÁT CỤC BỘ (WP4-WP5) 60

1 MÔI TRƯỜNG SÓNG CỤC BỘ 61

2 THỦY ĐỘNG LỰC VÙNG, CỤC BỘ 66

3 ĐỘNG LỰC HỌC BÙN CÁT CỤC BỘ (WP5) 69 CHƯƠNG 4 CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ CHỐNG XÓI LỞ BỜ BIỂN (WP6) 76

CHƯƠNG 1 QUAN SÁT SỰ TIẾN TRIỂN CỦA BỜ BIỂN, DÒNG CHẢY SÔNG

VÀ VÙNG BIỂN VEN BỜ (WP1 & WP3)

Chúng tôi bắt đầu với các quan sát vệ tinh về sự biến đổi bờ biển (WP3) vì đây là cách tốt nhất để giới thiệu và phản ánh hiểu biết hiện trạng xói lở bờ biển của chúng ta trong LMDCZ Sau đó chúng tôi tiến hành ước tính tổng lượng trầm tích sông Mê Công chảy vào vùng biển ven bờ và, nếu có thể, xu hướng của nó trong những năm qua và trong nhiều thập

kỷ Cuối cùng, chúng tôi báo cáo về các cuộc điều tra ven biển của dự án

1 Diễn biến đường bờ bằng công nghệ viễn thám

Anthony et al (2015) đã đưa ra một phân tích tổng hợp đầu tiên về sự xói lở / bồi lắng dọc theo toàn bộ LMDCZ (hơn 600 km bờ biển) Đồ thị biểu thị tốc độ biến đổi đường bờ (m/năm) và tốc độ thay đổi diện tích ven biển (km2/năm) trong giai đoạn 2003 và 2012 được phân tích từ ảnh vệ tinh có độ phân giải cao SPOT 5 Phan et al (2017) mới đây đã thực hiện

mô phỏng lại cho giai đoạn 1973-2015 từ hình ảnh vệ tinh Landsat Đồng thời, trong quá trình thực hiện của dự án này, Viện khoa học Thủy lợi miền Nam đã tiến hành điều tra riêng cho giai đoạn 1990-2015, sử dụng kết hợp hình ảnh Google Earth, ảnh SPOT và ảnh quan trắc thực địa Ba nghiên cứu cho thấy những khác biệt cục bộ nhưng các mô hình tương tự về

sự xói lở/ bồi tụ ở quy mô khu vực Đây là những mô hình tương tự được dự đoán bởi mô hình cục bộ của chúng tôi (xem WP2) Việc so sánh tương đối tốt giữa tất cả những kết quả này cho thấy một dấu hiệu mạnh mẽ của một quá trình phân bố lại quy mô lớn tự nhiên trong LMDCZ Tuy nhiên, ở quy mô cục bộ, ví dụ như Gò-Công và U-Minh, đề xuất bất đồng của

sự khác biệt cho thấy quá trình khác: thiếu hụt nguồn cung cấp sông, siết bờ biển và sụt lún,

vv

Hình 1 Bản đồ tốc độ biến đổi bờ biển tính theo m/y được ước tính từ các ảnh vệ tinh từ năm 1990 ÷

2015 Màu đỏ/xanh da trời lần lượt thể hiện bờ biển bị xói lở /bồi tụ Sự biến đổi cục bộ được chọn lọc để cải thiện toàn diện và làm nổi bật lên sự khác nhau của các vùng.

Hình 1 cho thấy tốc độ biến đổi bờ biển (sự xói mòn màu đỏ và bồi tụ màu xanh) trong giai đoạn 1990-2015 Kết quả quan sát đầu tiên là đường bờ không ở trong tình trạng xói lở tổng thể nhưng đôi khi đề nghị …kiến thức cục bộ.Sự xói lở có nghĩa là trên toàn bờ biển chỉ có 0.6m đối với độ lệch chuẩn ± 10 m Giá trị trung bình thấp hơn khoảng bất định của quan trắc Như một ví dụ minh hoa, Phan et al.(2017) đã tìm ra sự bồi tụ nhỏ trung bình trong giai đoạn 1973-2015 Do đó, tốc độ toàn cục của hệ thống là không chắc chắn Sự diễn biến của tốc độ toàn cục này cũng có sự biến động.Hình 2 thể hiện tốc độ toàn cục của hệ thống trong thời gian 5 năm kể từ năm 1990 Không chỉ tốc độ toàn cục thấp (dưới 5m/y) mà chúng cũng

có sự biến động không có bất kỳ xu hướng rõ ràng nào, mặc dù trong 10 năm qua biểu thị sự xói lở trong khi đó 16 năm trước được bồi tụ

Hình 2 Tốc độ biến đổi đường bờ toàn cục của LMDCZ (m/năm) trong giai đoạn 5 năm từ năm 1990

Hình 3 Tốc độ biến đổi bờ biển trung bình hàng năm (m/năm) dọc theo 700 km của LMDCZ từ năm

1990 đến 2015 Thể hiện các tiểu vùng chính của LMDCZ: khu vực cửa sông, bờ biển phía Đông và

bờ biển phía Tây

Quan trọng hơn có lẽ là có những sự biến đổi khu vực lớn trong hệ thống LMDCZ (Hình 1 và Hình 3) Đây là những khu vực ven biển/vùng duyên hải nhất quán về hình thái động lực học:

• Khu vực cửa sông: từ Vũng Tàu đến Sóc Trăng, với sự biến đổi cục bộ lớn nhưng chủ yếu là bồi tụ Mặt khác, Gò-Công (Tiền Giang) tại điểm xa nhất của vùng cửa sông đã trải qua sự xói mòn nhất quán trong những thập kỷ qua, nhưng Gò Công dưới sự ảnh hưởng của sông Sài Gòn - Đồng Nai chứ không phải sông Mê Kông

• Bờ biển phía Đông: từ Sóc Trăng đến Cà Mau, thể hiện sự xói mòn lớn nhất

• Bán đảo phía Tây: thể hiện sự bồi tụ lớn nhất

• Bờ biển phía Tây: từ Cà Mau đến Kiên Giang, với sự gia tăng xói mòn

• Bờ Tây Bắc: từ phía bắc Kiên Giang chủ yếu là sự bồi tụ mặc dù vấn đề xói lở cục bộ

đã xảy ra ở khu vực này

Sự xói lở tiểu khu vực lớn nhất là trên bờ phía Nam của Cà Mau (30-50 m/ năm), nhưng vùng bồi tụ lớn nhất chỉ là hạ lưu dọc theo mũi bán đảo phía Tây của (30-80 m/năm) Diện tích khu vực xung quanh mũi của bán đảo do đó, một khu vực trọng yếu của sự xói lở

và bồi tụ dường như gắn liền và phụ thuộc lẫn nhau Khu vực cửa sông được thể hiện rõ ràng bởi sự biến đổi cục bộ lớn (Hình 3)

Biến thiên không gian cục bộ tại khu vực cửa sông cũng được gắn liền với sự biến thiên theo thời gian Hình 4 trình bày một bản đồ của một số biến thiên (chuyển đổi giữa sự xói lở và bồi tụ, hoặc ngược lại, từ một khoảng thời gian khác) trong suốt thời đoạn 5 phạm

vi giữa 1990-2015 Khu vực màu vàng là khu vực liên tục xảy ra xói lở hoặc bồi tụ trong khoảng thời gian 25 năm Chúng tôi nhận thấy rằng khu vực cửa sông là một tiểu vùng có biến động cục bộ lớn nhất, sự xói bồi xen kẽ nhưng nhìn chung thiên về bồi tụ Khu vực bán đảo thì nhất quán hơn

Bờ biển phía Tây và một phần bờ biển phía Đông thể hiện sự biến động nhưng có những khu vực rộng lớn có tốc độ thay đổi phù hợp xung quanh mũi của bán đảo (với sự xói lở trên bờ biển phía Đông và bồi tụ ở phía bên kia) Khu vực có tốc độ thay đổi phù hợp khác là bờ biển

Gò Công So sánh với kết quả mô hình của chúng tôi cho thấy bán đảo đã trải qua sự phân bố lại tự nhiên mạnh mẽ, trong khi Gò Công thì thiếu hụt nguồn cung cấp bùn cát từ sông Sài Gòn – Đồng Nai

Hình 4 Biến động của sự xói lở/bồi tụ (thay đổi tôc độ thay đổi) trong giai đoạn 5 năm từ 1990 ÷

2015 (trái) Diễn biến bờ biển khu Gò Công, khu vực sự xói lở đã nhất quán từ nhiều thập kỷ, tương

Ủy ban sông Mê Kông (MRC), Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB), Tổ chức Văn hoá Khoa học và Giáo dục của Liên hợp quốc (UNESCO), Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc (NNSFC), Quỹ Wild Wild World (WWF), Hoa Kỳ Quỹ khoa học quốc gia (NSF) và Văn phòng Nghiên cứu Hải quân

2 Dòng / Sự biến đổi trầm tích MeKong

Thời tiết và xói mòn cơ học, hạn chế việc vận chuyển trầm tích và các yếu tố liên quan (ví

dụ như nguyên tố vi lượng, các chất hữu cơ) từ lục địa ra biển, được cho là do sự kết hợp của quá trình tự nhiên liên quan đến địa mạo, hoạt động kiến tạo, và tác động khí hậu cũng như độ che phủ đất (ví dụ, Milliman và Mead, 1983) Bên cạnh đó, yếu tố con người

có thể ảnh hưởng đến sự xói mòn và cung cấp trầm tích đến cửa sông, Đồng bằng châu thổ hay vùng ven biển Do đó, trong những năm gần đây, đã có mối quan tâm ngày càng tăng về sự cân bằng trầm tích sông toàn cầu, đặc biệt đối với phản ứng lại của nó với BĐKH và tác động con người (ví dụ, Syvitski và cộng sự, 2005) Tuy nhiên, sự bất định trọng yếu vẫn tồn tại, chủ yếu là do tính không ổn định của trầm tích lắng đọng và sử dụng dữ liệu ngày và / dữ liệu đáng ngờ (lấy mẫu ngắn hạn – tần suất lấy mẫu không phù hợp và / hoặc thu thập dữ liệu trước khi xây đập/hồ chứa, chặt phá rừng hoặc biến đổi khí hậu; xem Walling, 2006)

Các con sông chảy ra dãy núi Himalaya vào Đông Nam Á được ghi nhận là góp phần đáng kể vào việc ngưng đọng các hạt vật chất (SPM) cung cấp cho đại dương toàn cầu (Milliman và Meade, 1983) Trong khu vực trọng điểm này, những thay đổi gần đây và nhanh chóng về dân số và tăng trưởng kinh tế đã tác động mạnh mẽ đến chức năng của các hệ thống sông dẫn đến sức ép nghiêm trọng của con người đến sự phát triển bền vững của nó Do đó, các con sông Đông Nam Á là những chỉ số tốt về ảnh hưởng mạnh mẽ của các hoạt động của con người đối với vận chuyển bùn cát lơ lửng Ví dụ ở Đài Loan, sức tải trầm tích của sông trong hệ thống sông Lanyang của nó đã tăng gấp đôi trong vòng ba thập kỷ qua do xây dựng đường bộ Ngược lại, các dòng trầm tích của sông Trung Quốc

đã suy giảm với việc xây dựng các hồ chứa lớn (sông Hoàng Hà, sông Trường Giang, sông Dương Tử) Tuy nhiên, ước tính sẵn có về việc phân phối hạt đến các đại dương thường bắt nguồn từ các giá trị "trung bình" (ví dụ các giá trị hàng tháng) và các bộ dữ liệu của các con sông không đầy đủ Độ tin cậy nghèo nàn nói chung là sự biến đổi lớn của lưu lượng nước và các chất thải rắn, đòi hỏi phải cập nhật liên tục dữ liệu về sông

ngòi Do đó, để dự đoán sự thay đổi của các dòng trầm tích trong khu vực Đông Nam Á là một thách thức lớn đối với khoa học môi trường, đặc biệt là xem xét sự phức tạp và tương tác không tuyến tính giữa các tác động tự nhiên và con người

Bắt nguồn từ cao nguyên Tây Tạng, sông Mê Kông là lưu vực sông lớn nhất ở Đông Nam Á và được chia sẻ bởi sáu quốc gia ven biển: Trung Quốc, Myanmar, Lào, Thái Lan, Campuchia và Việt Nam (Hình 5) Trong những năm gần đây, lưu vực đã phải đối mặt với sự phát triển nhanh chóng liên quan đến quản lý nguồn tài nguyên nước, bao gồm các quy hoạch về thủy điện riêng biệt/khác nhau và các dự án thủy lợi lớn (King và

Ủy ban sông Mê Kông (MRC), Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB), Tổ chức Văn hoá Khoa học và Giáo dục của Liên hợp quốc (UNESCO), Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc (NNSFC), Quỹ Wild Wild World (WWF), Hoa Kỳ Quỹ khoa học quốc gia (NSF) và Văn phòng Nghiên cứu Hải quân

cộng sự, 2007) Các hoạt động hồ chứa và biến đổi khí hậu được coi là những động lực có

của sự thay đổi thuỷ văn trong tương lai ở Mekong, nhưng có những động lực khác là tiềm năng quan trọng như thay đổi độ che phủ đất, hệ thống tưới tiêu mới và các kế hoạch phân phối nước, và đô thị hóa (Keskinen và cộng sự, 2010) Tác động của việc vận hành

hồ chứa trên lưu vực sông Mekong đã được nghiên cứu rộng rãi Mặc dù các hồ chứa trên thượng nguồn lưu vực sông Mekong bẫy hầu hết các trầm tích từ thượng nguồn, có rất ít

dữ liệu khả dụng về tác động của các đập lên sức tải của trầm tích

Trong lưu vực hạ lưu sông MeKong (đặc biệt là ở Đồng bằng sông Cửu Long) và dòng chảy trầm tích dọc theo sông Mekong ra biển Ngoài ra, hầu hết các phân tích dựa trên cơ

sở dữ liệu "tái chế" và / hoặc sử dụng tần số lấy mẫu không đầy đủ, bao gồm việc lấy mẫu hàng tháng đến hàng tuần Sự thiếu hụt nghiêm trọng các dữ liệu trầm tích dài hạn và chính xác ở sông MeKong đã làm giảm khả năng hiểu biết của chúng ta về sự biến đổi trầm tích vào cửa sông (ví dụ, Walling, 2008)

Hình 5 Mạng lưới thủy văn của lưu vực sông Mekong Sông Mekong bắt nguồn từ cao nguyên Tây Tạng

và chảy qua một hẻm núi sâu hẹp Sau đó, sông Mekong chảy qua Myanmar, Lào, Thái Lan và Campuchia trước khi đổ ra biển tạo ra một Vùng Đồng bằng lớn ở Việt Nam có tổng diện tích thoát nước là 795.000

km 2 , Thủy điện đại diện cho một hoạt động chính của lưu vực sông Mekong, đặc biệt là ở Trung Quốc và

Lào Khoảng 73 dự án ở hạ lưu đang hoạt động và 29 dự án đang được xây dựng

Trong dự án này, chúng tôi sử dụng số liệu lưu lượng theo giờ và nồng độ bùn cát lơ lửng hai lần mỗi ngày (SSC) thu thập từ năm 2009 đến 2016 tại hai trạm chiến lược: Cần Thơ

và Mỹ Thuận Các trạm Mỹ Thuận và Cần Thơ định lượng lưu lượng của hai nhánh chính

của sông Mekong: sông Tiền và sông Hậu (sông Cửu Long và Bassac), sau khi chảy qua vùng Đồng Tháp Mười và Tứ Giác Long Xuyên, bao gồm phân phối nước thông qua các kênh tưới tiêu chính của các khu vực này Các trạm này nằm cách đại dương khoảng 100

km, cũng chịu ảnh hưởng của thủy triều Nồng độ bùn cát được thu thập hai lần mỗi ngày (khi triều lên và triều rút) theo tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam Lưu lượng được ước tính

từ các phép đo theo giờ của từng đoạn sông và một đánh giá giai đoạn xả Curve thường xuyên được kiểm tra và cập nhật Hàm lượng bùn cát được ước tính từ lưu lượng nước và bùn cát lơ lửng Lưu lý rằng trước năm 2009

Không có dữ liệu chính xác định kỳ về lưu lượng nước và nồng độ bùn cát có sẵn ở hạ lưu sông Mekong (bao gồm các khu vực Thái Lan, Campuchia và Việt Nam)

Lưu lượng trung bình của sông Mê Kông thấp

Dựa trên cơ sở dữ liệu có độ phân giải cao về lưu lượng nước và nồng độ bùn cát theo dõi trong giai đoạn 8 năm (2009-2016), lưu lượng nước và hàm lượng bùn cát hàng năm của sông Mekong tại các trạm Cần Thơ và trạm Mỹ Thuận đã được tính toán và trình bày trong Bảng 1 và Hình 6

Bảng 1 Lưu lượng nước và hàm lượng bùn cát hàng năm ở trạm Cần Thơ và Mỹ Thuận

trong giai đoạn 2009-2016

Các kết quả cho thấy sự biến thiên cao của hàm lượng bùn cát hàng năm trong hai phân đoạn Đối với trạm Cần Thơ, hàm lượng bùn cát hàng năm trong khoảng từ 8.4 triệu tấn/năm (2015) lên đến 37,4 triệu tấn/năm (2009) với giá trị trung bình là 17,7 triệu tấn/năm Đối với trạm Mỹ Thuận, hàm lượng dao động từ 9,1 triệu tấn/năm (2015) lên đến 53,6 triệu tấn/năm (2011) và giá trị trung bình khoảng 24,4 triệu tấn/ năm Lưu lượng nước và hàm lượng trầm tích hàng năm ở Cần Thơ và Mỹ Thuận cho thấy sự tiến triển/diễn biến tương tự theo thời gian (Hình 2)

Hình 6 Diễn biến của lưu lượng nước (Q –m 3 /s) và hàm lượng bùn cát (triệu tấn/năm) hàng năm

của sông Mekong tại các trạm Cần Thơ và Mỹ Thuận từ năm 2009 ÷ 2016

Xem xét rằng tổng hàm lượng bùn cát ở cả hai trạm Cần Thơ và Mỹ Thuận đại diện cho hàm lượng bùn cát của sông Mekong đến vùng châu thổ thấp hơn, chúng tôi

quan sát thấy rằng sự vận chuyển của hàm lượng bùn cát ở Đồng bằng sông Cửu Long dao động mạnh từ 18 đến 86 triệu tấn/năm với giá trị trung bình khoảng 42 triệu tấn/ năm trong giai đoạn nghiên cứu này Giá trị này cũng tương tự như ước tính

tại các trạm Châu Đốc và Tân Châu (xa hơn 1 phần nhỏ ở thượng nguồn) khoảng 45 triệu tấn/năm của Nguyễn và cộng sự (2017; báo cáo bằng tiếng Việt), dựa trên số liệu đo đạc hàng ngày của lưu lượng nước và nồng độ bùn cát trong giai đoạn 2008-2016 sản lượng/hiệu suất bùn cát đặc trưng của toàn bộ lưu vực sông Mekong được ước tính với cùng thời đoạn ở mức 53 tấn/ km2/năm

Vai trò của khí hậu vùng/ địa phương

Mặc dù trong tám năm quan trắc không thể được coi là một "cuộc khảo sát dài hạn", các tập dữ liệu bao gồm các điều kiện thủy văn khác nhau Sử dụng lưu lượng nước trên các

vị trí tương tự cho giai đoạn 2000-2008, kết hợp với các dữ liệu được sử dụng trong nghiên cứu này (Hình 7), chúng tôi trình bày lưu lượng nước tối đa và tối thiểu xuất hiện trong năm 2011 và 2015 (ví dụ: trong thời gian khảo sát của chúng tôi) những thái cực này rõ ràng có liên quan đến các sự kiện lịch sử La Nina và EI Nino trong khu vực, trong

đó thiết lập điều kiện cho mùa mưa và mùa khô khắc nghiệt tương ứng (chứng kiến một trong những sự kiện EI Nino mạnh nhất với điều kiện khô khan khắc nghiệt ở Đông Nam

Á vào năm 2015) Các điều kiện thủy văn cũng liên quan chặt chẽ với hàm lượng bùn cát hàng năm Tại cả hai trạm đo, các giá trị hàm lượng bùn cát hàng năm cực trị (cao nhất và thấp nhất) thì trùng với lưu lượng nước hàng năm cực trị và hầu hết là phù hợp với sự xuất hiện của các giai đoạn ENSO Mối tương quan cao (> 0.8) đối với trung bình hàng năm và thậm chí hàng tháng, khẳng định vai trò chủ đạo của điều kiện thủy văn đối với hàm lượng bùn cát chảy vào lưu vực sông Mekong

Hình 7 Sự biến đổi lưu lượng nước hàng năm tại các trạm Cần Thơ và Mỹ Thuận trong giai đoạn 2000-2016 [2000-2008: số liệu của Koehnken (2014) dựa trên lưu lượng nước hàng ngày, 2009-2016: phạm vi nghiên cứu này]

Vai trò của các nhà máy thủy điện

Trong giai đoạn nghiên cứu (2009-2016), một số đập thủy điện lớn đã bắt đầu vận hành ở lưu vực thượng nguồn sông Mekong (ví dụ đập Xiaowan năm 2010, đập Jinghong 2011

và đập Nuozhadu vào năm 2015 Tuy nhiên, trái ngược với sự biến đổi khí hậu khu vực, không có sự biến đổi rõ ràng nào được quan sát trên dữ liệu của chúng tôi trong các lô được gọi là khối lượng hai khối, cho thấy tác động trực tiếp của các con đập mới này đến đồng bằng sông Cửu Long Ví dụ, Wang và cộng sự (2011) cho thấy tải trầm tích tại trạm Mukdahan ở Lào không giảm sau khi hoàn thành hồ Manwan năm 1993, nhưng thay vào

đó tăng ~ 50% Nồng độ (cũng được thấy trong các nghiên cứu khác) có thể được xem xét bởi nhiều nguyên nhân: thay đổi sử dụng đất và một sự xói mòn chung của con người ở

hạ lưu sông Mê Công trong suốt 20 năm qua, sự xói mòn bờ sông do lỗi vận chuyển trầm tích và trầm tích bị mắc kẹt trong hồ chứa (quá trình "Nước đói" của Kondolf, 1997) Nhìn chung, sự kết hợp các số liệu đã công bố có sẵn cho giai đoạn tiền đập và sau đập cho thấy một mô hình không gian và thời gian phức tạp.Trong sự ước tính của chúng ta về dòng trầm tích ở hạ lưu sông Mêkông là vào cuối dưới của 90-160 Mt / năm) Cho dù đó

là biểu hiện của một xu hướng thực sự hay thiên lệch do độ phân giải thời gian thấp của các nghiên cứu lịch sử, điều này không chắc chắn được chỉ ra từ các dữ liệu riêng lẻ.Để đánh giá chính xác tác động của bẫy trầm tích Trong các hồ chứa mới, một quan sát dài hạn (> 10 năm) là cần thiết Số liệu bắt đầu năm 2009 ở các vị trí khác nhau là một bước

đi theo hướng đó

Kết luận

Dựa trên độ phân giải cao theo thời gian (giờ / tần số hai lần mỗi ngày) xả nước và nồng

độ trầm tích lơ lửng tại các trạm Cần Thơ và Mỹ Thuận trong 2009-2016, chúng tôi quan sát thấy rằng các dòng trầm tích Cửu Long hàng năm tại các địa điểm chiến lược mạnh

mẽ đa dạng và tương quan chặt chẽ với điều kiện khí hậu thủy văn và khu vực (đặc biệt là ENSO) Xét rằng tổng thông lượng trầm tích của cả hai trạm đại diện cho đầu vào trầm tích đại dương bằng sông Cửu Long, chúng tôi ước tính đầu vào này là ~ 42 Mt / năm giá trị này là thấp hơn nhiều so với ước tính trong giai đoạn pre-dam (trước 2003: 90-160 Mt