Tìm hiểu ảnh hưởng của hiện tượng xói lở và bồi tụ bờ biển cửa đại ở thành phố hội an và ảnh hưởng của nó đến tình hình kinh tế xã hội của địa phương

Nguyên nhân biến đổi đường bờ - Sự suy giảm nguồn bùn cát từ sông đổ ra biển Brownlie và Brown 1978 cho rằng, trên bờ biển nơi các bãi biển của nó được nuôi dưỡng bằng nguồn bùn cát c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA ĐỊA LÝ

- - -   

-MẠC THỊ NHƯ THƯƠNG

TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG XÓI

LỞ VÀ BỒI TỤ BỜ BIỂN CỬA ĐẠI Ở TP HỘI AN

VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN TÌNH HÌNH KINH

TẾ - XÃ HỘI CỦA ĐỊA PHƯƠNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỬ NHÂN SƯ PHẠM ĐỊA LÝ

Đà Nẵng – 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA ĐỊA LÝ TỔ: ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN

- - -   

-MẠC THỊ NHƯ THƯƠNG MSSV: 319011131146 TÌM HIỂU ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG XÓI

LỞ VÀ BỒI TỤ BỜ BIỂN CỬA ĐẠI Ở TP HỘI AN

VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN TÌNH HÌNH KINH

TẾ - XÃ HỘI CỦA ĐỊA PHƯƠNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỬ NHÂN SƯ PHẠM ĐỊA LÝ

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

ThS Nguyễn Văn Nam

Khóa 2013 - 2017

LỜI CẢM ƠN Trong quá trình hoàn thành bài khóa luận tốt nghiệp, em đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của thầy cô giáo, bạn bè và của Ban quản lí du lịch Thành phố Hội An Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn Ban giám hiệu trường ĐHSP Đà Nẵng, Ban chủ nhiệm khoa Địa lí, cùng tất cả thầy

cô, bạn bè trong khoa Địa Lí và các cơ quan, ban ngành Thành phố Hội An tạo mọi điều kiện cho em có thể hoàn thành bài khóa luận tốt nghiệp này Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo, Thạc sĩ Nguyễn Văn Nam và thầy Nguyễn Văn An đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo

em trong quá trình thực hiện và hoàn thành bài khóa luận này

Trong quá trình làm bài khóa luận do có nhiều khó khăn nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của tất

cả quý thầy cô để đề tài em được hoàn thiện hơn

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!!!

MỤC LỤC

A.PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Đối tượng nghiên cứu 2

5 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu 2

6 Lịch sử nghiên cứu đề tài 2

7 Phương pháp nghiên cứu 3

B NỘI DUNG 4

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 4

1.1 Khái quát về địa mạo miền bờ biển 4

1.1.1 vấn đề về quá trình địa mạo và địa hình bờ biển 4

1.1.2.Tổng quan về biến đổi đường bờ 6

1.1.3 Tác động của biến đổi đường bờ lên cơ sở hạ tầng ven bờ 11

1.1.4 Khái quát các công trình nghiên cứu có liên quan 12

1.2.Khái quát về xói mòn và sạc lở bờ biển 20

1.2.1 Định nghĩa về xói lở và bồi tụ bờ biển 20

1.2.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình xói lở và bồi tụ bờ biển 21

CHƯƠNG II: HIỆN TRẠNG XÂM THỰC, BỒI TỤ Ở BIỂN CỬA ĐẠI–T.P HỘI AN – TỈNH QUẢNG NAM 23

2.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình xâm thực, bồi tụ ở biển Cửa Đại – TP Hội An 23

2.1.1 Cấu trúc địa chất – địa hình 23

2.1.2 Đặc điểm khí hậu 23

2.1.3 Đặc điểm thủy văn 25

2.1.4 Hoạt động của con người 27

2.2 Hiện trạng xâm thực, bồi tụ ở biển Cửa Đại – TP Hội An 28

2.2.1 Tổng quan về xói lở ở bờ biển Cửa Đại – TP Hội An 28

2.2.2 Một số kết quả nghiên cứu ban đầu về cơ chế xói lở bờ biển Cửa Đại 29

2.2.3 Phân tích diễn biến bồi tụ và sạt lở qua các giai đoạn nghiên cứu 33

2.2.4 Nguyên nhân biến động đường bờ biển Cửa Đại 37

2.3 Ảnh hưởng của hiện trạng xâm thực, bồi tụ đến kinh tế - xã hội TP Hội An 39

2.3.1 Ảnh hưởng đến môi trường du lịch 39

2.3.2 Ảnh hưởng đến đầu tư 40

2.3.3 Ảnh hưởng đến đời sống người dân ven biển 41

CHƯƠNG III MỘT SỐ GIẢI PHÁP NHẰM PHÒNG TRÁNH, KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG XÓI LỞ Ở LƯU VỰC CỬU ĐẠI – TP HỘI AN 42

3.1 Một số giải pháp nhằm phòng tránh, khắc phục hiện tượng xói mòn đất ở lưu vực Cửa Đại – TP Hội An 42

3.1.1 Các giải pháp phi công trình 42

3.1.2 Các giải pháp công trình 43

3.1.3 Một số giải pháp công nghệ mới trong công trình bảo vệ bờ 44

C KẾT LUẬN 49

1 Kết luận: 49 Tài liệu tham khảo

DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Mực nước biển dâng (cm) theo các kịch bản phát thải khác nhau 31

1

A.PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Thiên nhiên đã dành cho nước ta một ưu đãi rất lớn về biển, với đường bờ biển dài

3260 km và gần 4000 hòn đảo lớn nhỏ đã đưa nước ta trở thành nước có tiềm năng về kinh tế biển Vùng ven biển nước ta có nhiều cửa sông đổ ra biển, trung bình cứ 20km lại có một cửa sông mang theo nguồn dinh dưỡng khổng lồ từ trong lục địa nên nguồn lợi thủy hải sản phong phú và đa dạng với nhiều loài quý hiếm có giá trị kinh tế cao Bên cạnh đó, do địa hình bị chia cắt mạnh với những dãy núi chạy sát ra tận biển đã tạo cho bờ biển nước ta có những danh lam thắng cảnh đẹp với những bãi cát dài, phong cảnh sơn thủy hữu tình là điều kiện thuận lợi cho du lịch nghỉ dưỡng.Tuy nhiên, bên cạnh những tiềm năng to lớn mà thiên nhiên đã ban tặng cho nước ta, thì hằng năm ven biển nước ta phải gánh chịu nhiều thiên tai như bão, áp thấp nhiệt đới, gió mùa, triều cường, nước dâng gây xói lở bờ, bồi đắp cửa sông, phá hủy nhiều công trình dân sinh, kinh tế ven bờ, phá vở cấu trúc hệ sinh thái ven biển Gây không ít khó khăn cho các hoạt động sản xuất, an ninh quốc phòng, phát triển kinh tế và đời sống cuả người dân ven biển

Lưu vực Cửa Đại – TP Hội An có đường bờ biển dài 7,6 km, là yếu tố cảnh quan hấp dẫn đối với du khách đến với di sản văn hóa Hội An Bãi biển Cửa Đại đã từng là một trong 10 bãi biển đẹp nhất hành tinh, nhưng hiện nay do quá trình xâm thực đã làm bờ biển ở đây bị xói mòn, nước biển lấn sâu vào đất liền gây ảnh hưởng đến kinh

tế, đời sống của người dân, và đặc biệt là ảnh hưởng đến việc phát triển du lịch biển

của TP Hội An Vì vậy, tôi chọn đề tài “Tìm hiểu ảnh hưởng của hiện tượng xói lở và

bồi tụ bờ biển Cửa Đại ở TP Hội An và ảnh hưởng của nó đến tình hình kinh tế - xã

hội của địa phương.” làm khóa luận để tìm hiểu và nghiên cứu

2.Mục tiêu nghiên cứu

Phân tích quá trình xâm thực bờ biển Cửa Đại - TP Hội An Từ đó đề xuất ra các giải pháp nhằm phòng tránh, khắc phục hiện tượng xâm thực bờ biển ở Cửa Đại

2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tổng quan cơ sở lí luận về địa mạo bờ biển

- Tìm hiểu về tình hình xói lở và bồi tụ biển Cửa Đại TP Hội An từ năm 1989 -

2015

- Nghiên cứu các tác nhân ảnh hưởng đến quá trình xói lở và bồi tụ bờ biển Cửa Đại

- Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xâm thực đến kinh tế - xã hội TP Hội An

- Một số giải pháp nhằm hạn chế , khắc phục hiện tượng xâm thực bờ biển

4.Đối tượng nghiên cứu

- Quá trình xói lở và bồi tụ của lưu vực sông Cửa Đại TP Hội An từ năm 1989

-2015

- Ảnh hưởng của xói mòn đất đến lưu vực sông Cửa Đại - TP Hội An

5.Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

- Nội dung: Nghiên cứu ảnh hưởng của hiện tượng xói lở và bồi tụ biển Cửa Đại -

TP Hội An

- Khu vực : Chủ yếu nghiên cứu trong phạm vi lưu vực Cửa Đại, đặc biệt là các đoạn bờ biển bị sạt lở, xâm thực diễn ra mạnh mẽ tại khu vực bãi tắm Cửa Đại - TP Hội An

- Thời gian: Nghiên cứu từ năm 1989 - 2015

6.Lịch sử nghiên cứu đề tài

Xói mòn đất là một vấn đề rất phổ biến ở các lưu vực nước ta, và lưu vực Cửa Đại cũng không ngoại lệ Đã có một số bài viết, công trình nghiên cứu về vấn đề này ở Cửa Đại – TP Hội An Tuy nhiên, để đi sâu vào nghiên cứu ảnh hưởng của xói mòn đất đến du lịch ở lưu vực Cửa Đại – TP Hội An là một vấn đề còn rất mới mẻ,chưa được nghiên cứu nhiều

3

7.Phương pháp nghiên cứu

a Phương pháp thu thập, xử lí tài liệu

Trên cơ sở những tài liệu có được, cho phép chúng ta phân loại tài liệu, nhóm tài liệu, qua phân tích, tổng hợp chúng ta dễ dàng phát hiện ra những vấn đề trọng tâm của đề tài Nghiên cứu đề tài trên phương pháp phân tích các nguồn tài liệu là chủ yếu Dựa vào các nghiên cứu các tác giả trước làm sáng rõ vấn đề mình nghiên cứu

b Phương pháp thực địa

Phương pháp thực địa là phương pháp nghiên cứu các sự vật, hiện tượng địa lí trên

cơ sở đi thực tế quan sát, mô tả, đo đạc đối tượng từ đó đạt được mục đích nghiên cứu Nghiên cứu hiện tượng xói mòn đất ở lưu vực Cửa Đại - TP Hội An phải đi thực địa để xác định điểm xói mòn, quan sát, mô tả, đo đạt để rút ra những kết luận phục vụ cho mục đích nghiên cứu

4

B NỘI DUNG CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1.1 Khái quát về địa mạo miền bờ biển

1.1.1 vấn đề về quá trình địa mạo và địa hình bờ biển

a Khái niệm về đới bờ

- Đới bờ là khu vực chuyển tiếp giữa lục địa và biển, đó là nơi chịu ảnh hưởng trực tiếp của các quá trình thủy động lực sông, biển Giới hạn ngoài của khu vực là ranh giới kết thúc của thềm lục địa, giới hạn trong là phần lục địa chịu ảnh hưởng của sóng, bão Trong đó bao gồm các vùng cửa sông ven biển vì đây là các khu vực có hình thái

và cấu trúc phụ thuộc vào các quá trình tương tác giữa sông và biển

b Khái niệm về sóng, dòng chảy

* Khái niệm về sóng

- Sóng biển là các sóng bề mặt xuất hiện tại tầng trên cùng của biển hay đại dương Chúng thường được tạo ra do tác dụng của gió, nhưng đôi khi cũng do các hoạt động địa chấn, và có thể lan truyền hàng nghìn kilômét Độ cao của sóng có thể chỉ nhỏ cỡ chục xentimét nhưng cũng có thể lớn tới cỡ sóng thần Các phân tử nước biển tham gia vào chuyển động sóng chỉ xoay vòng tại chỗ và có ít chuyển động tịnh tiến theo hướng lan truyền của sóng; tuy rằng một lượng năng lượng lớn có thể được lan truyền theo sóng

- Khi sóng tiến vào bờ, một số đặc trưng sóng thay đổi, chủ yếu do độ sâu nước thay đổi Khi bờ là dạng tường đứng sóng sẽ bị phản xạ, bất chấp độ sâu nước như thế nào Tốc độ truyền sóng và bước sóng giảm khi đi vào vùng nước nông Bỏ qua ma sát đáy thì năng lượng truyền qua một đơn vị dài sẽ không đổi Điều đó có nghĩa rằng, ban đầu chiều cao sóng giảm và khi đi vào vùng nông thì mực nước tăng một cách đáng

kể, được biết là hiệu ứng nước nông Khi sóng tiến vào không vuông góc với đường

bờ thì sẽ có sự kết hợp của hiệu ứng nước nông với hiện tượng khúc xạ Khi tiến vào vùng nước nông, sóng không duy trì như ở ngoài nước sâu ta gọi là hiện tượng sóng

vỡ Sau đường sóng vỡ, khi gặp địa hình đường bờ không thẳng, sẽ xảy ra hiện tượng

5

các tia sóng tiến vào vuông góc với bờ tại mỗi điểm với chiều cao sóng khác nhau mà

ta gọi là hiện tượng nhiễu xạ Trong quá trình tiến vào bờ chỉ có một tham số không thay đổi, đó là chu kỳ sóng Điều đó có nghĩa là nếu xem xét tại một đường xác định (song song với bờ) trong một thời khoảng xác định thì số sóng đi qua nó bằng với số sóng vỗ vào đường bờ Tuy nhiên, các sóng có bậc cao hơn được tạo ra do ma sát, cho nên ngoài chu kỳ chính, còn những dao động tuần hoàn khác của sóng tồn tại Điều đó

có nghĩa là đối với trường sóng ngẫu nhiên thì chu kỳ sóng có khác chút ít với trường sóng đều

* Khái niệm về dòng chảy

- Dòng chảy ven bờ là tổng hợp của quá trình tác động, theo yếu tố lực sinh ra, thì dòng chảy ven bờ chủ yếu sinh ra bởi dòng chảy gây ra bởi sóng, gió và dao động triều Dòng chảy sinh ra do sóng và gió là yếu tố quan trọng trong quá trình vận chuyển và lan truyền bùn cát trong vùng ven bờ Trong khi đó, dòng chảy do triều thường mang tính chi phối chính trong vịnh, các vùng cửa sông

- Theo tính chất và đặc điểm, có thể phân dòng chảy ven bờ ra các loại: dòng chảy dọc bờ, dòng chảy ngang bờ và dòng tách bờ Dòng chảy dọc bờ do sóng và gió sinh ra chảy song song với bờ biển, thường là mạnh nhất ở vùng ven bờ và giảm nhanh khi ra biển bên ngoài dải sóng vỡ Các dòng này được sinh ra bởi gradient thông lượng động lượng (ứng suất phát xạ) do sự suy giảm của trường sóng tới xiên góc và thành phần dọc bờ của gió Nói chung, dòng chảy dọc bờ có vận tốc trung bình khoảng 0.3 m/s hoặc nhỏ hơn, nhưng cũng có thể vượt 1 m/s khi có bão Vận tốc dòng ven bờ gần như không đổi theo độ sâu (Visser, 1991) Không như dòng chảy dọc bờ, dòng chảy ngang

bờ thay đổi theo chiều sâu Phần vật chất do sóng vận chuyển về phía bờ biển tập trung giữa chân sóng và đỉnh sóng Vì gần như toàn bộ vật chất truyền tới bị bờ biển ngăn lại nên dòng vật chất phía trên chân sóng cân bằng với dòng chảy ngược phía dưới chân sóng (dòng rút) Dòng tách bờ (rip current) thường mạnh và hẹp, có hướng chảy về phía biển và đi qua vùng sóng vỡ, thường có tác dụng vận chuyển các vật trôi nổi và bùn cát tạo thành những luồng dòng chảy có màu sắc hoàn toàn khác biệt với vùng nước ở xung quanh nó

Kỳ

Bờ biển hở đề cập đến bờ biển mà phía trước nó là đại dương hở, ngược lại là bờ biển kín trong các vịnh Đường bờ biển(shore hay shoreline), theo một cách khác có thể đề cập đến một phần đất nối các thể chứa nước lớn, bao gồm cả các đại dương

và hồ (bờ hồ)

b Nguyên nhân biến đổi đường bờ

- Sự suy giảm nguồn bùn cát từ sông đổ ra biển

Brownlie và Brown (1978) cho rằng, trên bờ biển nơi các bãi biển của nó được nuôi dưỡng bằng nguồn bùn cát cung cấp từ sông, hiện tượng xói lở bờ biển thường là

hệ quả của sự thiếu hụt nguồn bùn cát cung cấp tới các cửa sông và nó cũng là hệ quả của sự suy giảm dòng chảy Điều này có thể là do sự suy giảm lượng mưa hoặc lượng tuyết tan, băng tan trên lưu vực sông, nhưng nguyên nhân hay thường gặp thường là hệ quả của việc xây dựng các đập tại thượng lưu của các sông hoặc hệ thống sông hoặc

do hiện tượng khai thác cát trên sông

Việc xây dựng đập ở thượng nguồn với mục đích phòng lũ, phát điện và nông nghiệp thường làm chặn dòng chảy bùn cát tự nhiên trên sông, cắt mất nguồn cung cấp bùn cát cũng như cuội sỏi từ sông ra biển tại khu vực lân cận các cửa sông, nơi sông chảy ra biển Kết quả là bãi biển sẽ bị xói lở mạnh mẽ mặc dù trước khi xây dựng đập chúng luôn được duy trì ở trạng thái ổn định, thậm chí là phát triển ra phía biển khi nguồn bùn cát từ sông được cung cấp một cách đầy đủ Hiện tượng xói lở còn phát triển nhanh và trở nên nghiêm trọng hơn trên các bãi biển nơi có dòng chảy ven bờ

7

mạnh, làm cuốn trôi bùn cát từ các cửa sông chảy ra Tác động của biến đổi đường bờ đến phát triển kinh tế - xã hội (Du lịch)

Một nguyên nhân khác gây xói lở bờ biển do sự suy giảm nguồn bùn cát sông sinh

ra là do việc thực hiện thành công các biện pháp bảo vệ đất và chống xói mòn đất trên lưu vực sông (làm các bậc thang trên mái dốc, quản lý dòng chảy và tái tạo rừng) tại các vùng đất dốc và đất đồi Nguồn bùn cát do hiện tượng xói mòn đất sinh ra sẽ giảm

đi dẫn tới suy giảm nguồn bùn cát trên sông

Sự suy giảm lưu lượng dòng chảy trên sông trong thời kỳ mùa kiệt cũng có một hệ quả tương tự Vào năm 1995, hiện tượng xói lở bờ biển ngày càng tăng trên bờ biển phía bắc khu vực cửa sông phía đông-bắc Queensland, Australia, đặc biệt là tại Burdekin, đó chính là hệ quả của một đợt hạn hán kéo dài liên tục trong 5 năm trước

đó Trước đó, các sông này đã mang một lượng bùn cát chủ yếu ra cửa sông trong thời

kỳ mùa lũ, và chúng được vận chuyển và phân bố về phía bắc dưới tác dụng của các sóng thịnh hành từ hướng đông nam thổi tới, tạo thành các bãi biển và các mũi đất Sau một vài năm hạn hán và kèm theo đó là sự suy giảm rõ rệt của dòng chảy trên sông, nguồn cung cấp bùn cát từ trong nội địa ra đến cửa sông không còn được duy trì như trước nữa, bãi biển ở khu vực gần cửa sông bị xói lở khi các sóng có đến từ hướng đông nam liên tục vận chuyển bùn cát lên phía bắc

Xói lở bờ biển cũng sẽ xảy ra quanh khu vực cửa ra của các sông khi dòng sông chuyển hướng sang một vùng khác trên đường bờ biển, tại đó một tam giác châu mới

có thể được bắt đầu hình thành Trong các trường hợp này, đều xảy ra xói lở trên các bãi biển mà trước đây đã được bồi tụ tại gần các cửa sông đã bị suy thoái Trên bờ biển của Hy lạp và Thổ nhĩ kỳ, xói lở bờ biển đã xảy ra do sự thiếu hụt bùn cát từ sông, đây

là kết quả của hiện tượng xói lở đất liên tục - kéo dài trên lưu vực sông và phần lớn lưu vực đã bị xói lở hết đến phần đá gốc sau khi tất cả các vật liệu cố kết đã bị dòng chảy sông cuốn đi Lúc này sông chỉ còn trơ lại phần đá gốc và lượng bùn cát mà nó có thể xói lở trên quá trình chảy ra biển và nhận được từ lưu vực đã giảm đi đáng kể so với trước đây Trên thế giới, hiện tượng xói lở bờ biển do sự suy giảm bùn cát từ sông chảy ra xảy ra ở rất nhiều nơi, nhưng cũng có nhiều bờ biển ở xa các cửa sông cũng bị

8

xói lở, nguyên nhân của các hiện tượng xói lở bờ biển này cần phải được giải thích bằng các lý do khác

- Sự suy giảm nguồn cung cấp bùn cát từ các đụn cát gần bờ:

Bờ biển được cung cấp bùn cát từ các đụn cát ven bờ có thể bắt đầu bị xói lở nếu nguồn cung cấp bùn cát từ các đụn cát bị giảm đi hay bị gián đoạn do các đụn cát đã đi vào trạng thái ổn định Điều này có thể là do sự phát triển tự nhiên của thảm phủ thực vật trên bề mặt các đụn cát làm hạn chế bớt lượng bùn cát bị mất đi ra khỏi đụn cát, hay do các hoạt động bảo vệ các đụn cát của con người bằng cách tạo nên các thảm phủ thực vật, phun các hóa chất làm kết dính các hạt cát trên bề mặt của đụn cát như nhựa đường, các hợp chất cao su, lát trên bề mặt đụn cát, làm đường và xây dựng nhà cửa, công trình trên bề mặt đụn cát Ngoài ra, nguồn cung cấp bùn cát cho các bãi biển cũng có thể mất đi khi toàn bộ cồn cát bị dịch chuyển vào trong đất liền Ví dụ về hiện tượng này là trường hợp tại bờ biển phía nam đối diện với bãi biểm Cape của Nam Phi, nguồn cung cấp bùn cát bị suy giảm khi các gió thịnh hành có hướng tây làm dịch chuyển các cồn cát dọc bờ biển vào sâu trong bờ

Do trầm tích cát sỏi bị lấy đi khỏi bờ biển để làm đường và xây dựng các công trình dân dụng, nên làm cho mặt cắt ngang bãi biển nơi cát sỏi bị khai thác bị hạ thấp, điều này đã tạo điều kiện cho các sóng lớn hơn tác động tới bãi biển mạnh hơn khi xảy

ra bão

Bãi biển cũng có thể bị tiêu biến khi người ta khai thác sỏi và bùn cát có nguồn gốc

từ lớp vỏ của động thực vật biển để sử dụng trong nông nghiệp Đó lá trường hợp đã xảy ra tại Cornwall Các hoạt động khai thác này trước đây thường diễn ra với quy mô nhỏ (từ 50 đến 100 tấn/năm) tại một vài bãi biển, nhưng sau này và vào những năm sau đó, việc sử dụng cơ giới để khai thác cát sỏi trên bãi biển với số lượng lớn đã tàn phá một cách nghiêm trọng bãi biển và đặt ra những vấn đề phức tạp cho tương lai Khi hiện tượng xói lở bờ biển và các cồn cát đang gia tăng thì các hoạt động khai thác cát sỏi càng làm suy thoái nhanh hơn các vách đá và các dốc đứng ở phía sau bờ biển Một số bờ biển còn bị xói lở nghiêm trọng do hoạt động khai thác khoáng sản

9

trong cát như vàng, thiếc, và các kim loại nặng khác, kể cả việc khai thác cát có chất lượng cao để làm thủy tinh Hiện tượng này xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới, nhất là ở các nước đang phát triển, khi các quy định về quản lý tài nguyên và bảo vệ vùng bờ chưa được thực thi một cách có hiệu quả

Ở Việt nam trong những năm gần đây, hiện tượng khai thác quặng thiếc và titan ở các tỉnh ven biển miền Trung đã gây những hậu quả nặng nề cho hệ thống rừng chắn cát bảo vệ bờ biển, làm gia tăng hiện tượng xói lở bờ biển ở nhiều nơi Nói chung, khai thác vật liệu và khoáng sản ở bãi biển thường dẫn tới sự mất ổn định bờ biển, nhưng mức độ ảnh hưởng còn phụ thuộc vào tốc độ khai thác, phạm vi khai thác, cách thức khai thác và mối tương tác giữa hoạt động khai thác với quá trình diễn biến bờ biển Trong một số trường hợp, các tác động bất lợi có thể xảy ra ngay tức thì, nhưng cũng

có khi phải mất vài năm mới có thể thấy được rõ ràng những ảnh hưởng bất lợi

Việc sử dụng quá mạnh mẽ và sâu sắc bờ biển phục vụ các hoạt động du lịch, vui chơi giải trí cũng làm mất dần cát trên bãi biển khi các hoạt động này diễn ra với tần suất cao Cát có thể bám vào quần áo, giày dép, khăn và các vật dụng cá nhân của khách du lịch, lượng cát này đối với một người là rất nhỏ nhưng điều cần quan tâm ở đây là lượng cát mất đi này sẽ không bao giờ quay trở lại và với số lượng người rất lớn thì tổng lượng cát mất đi sẽ không phải là nhỏ

- Sự gia tăng năng lượng sóng do thềm bãi bị hạ thấp:

Sự gia tăng tác động của sóng do hiện tượng thềm bãi bị hạ thấp ở vùng gần bờ cũng là một nguyên nhân gây xói lở bờ biển Khi thềm bãi bị hạ thấp, độ sâu nước ở gần bờ sẽ tăng lên, cho phép các sóng lớn đến gần bờ hơn Sự gia tăng độ sâu ở vùng gần bờ tại đảo Rhode, Mỹ, trong thời gian xảy ra bão năm 1976, đã tạo điều kiện cho các sóng lớn hơn so với trước đây tới gần bờ biển hơn, thúc đẩy nhanh hơn sự xói lở

bờ biển sau đó (Fisher 1980)

Nạo vét bùn cát ở gần bờ cũng làm gia tăng độ sâu và cho phép các sóng lớn hơn tới sát bờ Tại vịnh Botany, Australia, xói lở bờ biển đã gia tăng thêm tại Brighton-le-Sands sau khi thềm vịnh được nạo vét để lấy cát phục vụ cho việc mở rộng đường

Khi các đê chắn sóng hoặc các đập phá sóng được xây dựng để nhằm làm ổn định các cửa sông và các lạch triều ăn thông với các đầm phá bên trong nhằm mục đích cải tạo đường vận tải thủy năng các vùng neo đậu tàu thuyền phía bên trong, thì dòng vận chuyển trầm tích ven bờ sẽ bị gián đoạn tại vị trí xây dựng công trình, phía thượng lưu công trình sẽ xảy ra hiện tượng bồi tụ, ngược lại phía hạ lưu công trình sẽ xảy ra hiện tượng xói lở

Việc tạo ra các vùng đất mới nhô ra trên bờ biển cũng có ảnh hưởng tương tự như các đê chắn sóng hay đập phá sóng

- Do sự thay đổi của góc sóng tới so với đường bờ

Xói lở bờ biển có thể bắt đầu xảy ra khi có sự thay đổi góc sóng tới so với đường bờ của các sóng chiếm ưu thế trong năm, hoặc do việc xây dựng các đập phá sóng hay do

sự phát triển của các dải cát ngầm ven bờ hoặc ven các đảo, hoặc do sự hình thành và mất đi của các bãi cát ngầm nằm trong vùng nước nông Sự thay đổi từ tuyến bờ biển

bị chi phối bởi sóng vỗ sang tuyến bờ biển chịu sự chi phối của dòng vận chuyển trầm tích ven bờ làm gia tăng thêm sự vận chuyển của các bồi tích dọc bờ

- Sự gia tăng góc sóng tác động đến đường bờ

Tác động của sóng trên một đoạn bờ biển có thể mạnh hơn do sự hạ thấp mặt cắt ngang bãi biển ở các đoạn bờ biển lân cận, cho phép các sóng mạnh hơn tác động với đường bờ dưới một góc nghiêng lớn hơn và do đó làm gia tăng tốc độ xói lỡ bờ Điều

11

này thường xảy ra sau khi xây dựng tường biển bảo vệ bờ và sự hạ thấp bãi biển do tác dụng của các sóng phản xạ khi xảy ra bão, làm cho các sóng tác động vào đường bờ lân cận với góc nghiêng lớn hơn Sự gia tăng độ sâu gần bờ do nạo vét bùn cát có thểảnh hưởng tương tự Kết quả là sự xói lỡ lan rộng hơn theo hướng dọc bờ và nếu tường biển tiếp tục kéo dài và mở rộng hơn để ứng phó với xói lỡ ở vùng biển lân cận thì “ hiệu ứng domino” đối với trường hợp xói lỡ bờ biển này có thể xảy ra

- Do sự gia tăng lượng bùn cát bị tổn thất trên bãi cao:

Hiện tượng mất bùn cát trên bãi biển vào sâu trong đất liền xảy ra khi có tác dụng của gió làm dịch chuyển bùn cát trên bãi biển vào sâu trong đất liền, hoặc khi nước dâng do bão cuốn bùn cát, và các trầm tích trên bề mặt biển lên trên phần bãi cao hoặc vượt qua dải cát vào các đầm phá ở bên trong Một phần bùn cát bị vận chuyển dọc bờ dưới tác dụng của gió, sóng và dòng chảy và bị dòng triều đưa vào bên trong các đầm phá hoặc cửa sông, tạo thành các bãi bồi triều lên

- Do sự gia tăng bão biển:

Sự gia tăng tần suất và cường độ của các trận bão ở vùng ven biển có thể dẫn tới sự xói lở bờ biển mà trước kia ở trạng thái ổn định hay đang phát triển.Hình dạng mặt cắt ngang bãi biển bị cắt ở phần sâu và dốc hơn do tác dụng của sóng bão cho đến khi chúng đạt tới dạng mặt cắt ngang cong lõm do sự tự điều chỉnh độ dốc để thích ứng với sự gia tăng của năng lượng sóng Khi liên tiếp xảy ra bão trong một thời gian ngắn thì tác dụng phá hoại trở nên đặc biệt nghiêm trọng, do cơn bão thứ hai và các cơn bão

kế tiếp xảy ra trên bãi biển đã bị thay đổi dưới tác dụng xói lỡ của trận bão đầu tiên

1.1.3 Tác động của biến đổi đường bờ lên cơ sở hạ tầng ven bờ

Các bãi biển và cơ sở hạ tầng ven biển có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với cư dân cũng như khách tham quan trên cả phương diện cảnh quan lẫn kinh tế Phần lớn đới ven biển còn mang ý nghĩa sống còn do có các cơ sở hạ tầng chủ yếu như đê, kè, đường sá, bến cảng, hệ thống cống rãnh, cáp điện, thông tin và ống dẫn Các thủy vực ven biển, bãi triều và phầnđất tiếp giáp phía trong cũng hết sức quan trọng do đây là môi trường sống tự nhiên của con người và sinh vật Ngoài ra, nhiều khu vực ven biển còn có ý nghĩa hết sức quan trọng về khảo cổ, kiến trúc và lịch sử

12

Biến đổi đường bờ sẽ gây nên các hệ quả chủ yếu bao gồm: giảm diện tích và tiện ích của các bãi tắm, gia tăng nguy cơ ngập lụt và suy giảm khả năng chống chịu của các cơ sở hạ tầng bảo vệ bờ biển và cửa sông

Những tác động chính của biến đổi đường bờ được thể hiện trước hết qua sự biến đổi của các đặc trưng thủy động lực các thủy vực cửa sông ven biển Những biến đổi

đó sẽ dẫn tới hiện tượng chuyển dịch về phía đất liền của giới hạn mực nước cao trung bình (MHWM) và các giới hạn của triều với hệ quả giảm kích thước các bãi biển, ước tính vào khoảng từ 50-100 lần giá trị mực nước biển dâng Đồng thời các điều kiện đối với mực nước lũ thiết kế cũng bị thay đổi làm gia tăng nguy hiểm của ngập lụt ven biển và gây tác hại đến cơ sở hạ tầng bảo vệ bờ Bên cạnh đó sẽ dẫn tới sự suy giảm hiệu năng của các công trình bảo vệ bờ hiện hữu (đê phá sóng, tường chắn ven bờ biển

và cửa sông) Biến đổi đường bờ cũng gây nên những biến đổi trong chế độ lưu thông nước giữa biển và cửa sông, đầm phá ảnh hưởng đến khả năng thoát lũ của lưu vực

1.1.4 Khái quát các công trình nghiên cứu có liên quan

Trong quá trình diễn biến bờ biển, hiện tượng xói lở và bồi tụ là hai mặt của một vấn đề Nó là kết quả tương tác của các quá trình phức tạp giữa các yếu tố thủy thạch động lực do các tác động nội sinh, ngoại sinh và nhân sinh Đây là những quá trình thuộc loại phức tạp nhất mà cho đến nay vẫn chưa nghiên cứu một cách đầy đủ và thấu đáo như những khoa học chính xác khác Nguyên nhân gây diễn biến bất lợi cho một đoạn bờ biển hay cửa sông (do xói lở bờ biển hay bồi lấp các cửa sông hoặc luồng tàu)

có thể do tổng hợp các yếu tố tác động ngoại sinh, nội sinh hay nhân sinh và nhiều khi rất khó có thể định lượng một cách chính xác Nhưng do tính cấp thiết của vấn đề, cùng sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các phương pháp nghiên cứu diễn biến bờ biển (quá trình xói lở và bồi tụ) ngày càng được nâng cao về mức độ chính xác

và bước đầu đã cho thấy kết quả khả thi của nó trong việc dự báo diễn biến đường bờ, quy hoạch, quản lý và khai thác bền vững và phát triển các nguồn lợi ở dải ven biển Một số phương pháp nghiên cứu diễn biến đường bờ đã và đang được áp dụng ở nhiều nơi trên thế giới cũng như tại Việt Nam sẽ được trình bày trong báo cáo này nhằm đưa

ra cái nhìn tổng quan về phương pháp nghiên cứu, tính toán Trong báo cáo này đề cập

13

tới 5 phương pháp nghiên cứu sau: (1) phương pháp điều tra cơ bản, (2) phương pháp phân tích viễn thám và GIS, (3) phương pháp phóng xạ hạt nhân, (4) phương pháp mô hình vật lý, (5) phương pháp mô hình toán

a Phương pháp điều tra cơ bản :

Đây là phương pháp truyền thống thường được sử dụng trong nghiên cứu diễn biến

bờ biển trước đây và hiện nay Muốn nghiên cứu và đánh giá được diễn biến của bờ biển trong quá khứ, hiện tại và tương lai thì các số liệu điều tra cơ bản đo đạc diễn biến

bờ biển và đo đạc các mặt cắt ngang bờ biển qua thời kỳ nhiều năm là rất cần thiết Phương pháp điều tra cơ bản sử dụng các số liệu đã thu thập trong quá khứ kết hợp với việc phân tích các yếu tố tác động gây nên diễn biến đường bờ để đưa ra những đánh giá về hiện trạng và dự báo những diễn biến này trong tương lai gần Ưu điểm của phương pháp này là không đòi hỏi phải sử dụng các tính toán phức tạp, dễ thực hiện và

có kết quả ngay với độ tin cậy cao Những kết quả của phương pháp điều tra cơ bản là

cơ sở chuẩn mực để kiểm chứng lại tính đúng đắn của phương pháp khác Tuy nhiên không phải lúc nào cũng có thể đưa ra được các đánh giá về diễn biến đường bờ biển khi sử dụng phương pháp điều tra cơ bản nếu thiếu các số liệu trong quá khứ Do vậy

sự đầy đủ của nguồn tài liệu là rất cần thiết Ngoài ra mức độ tin cậy của nguồn tài liệu cũng rất khó được kiểm chứng nếu như việc thu thập tài liệu không mang tính hệ thống và không được chuẩn hóa Mặt khác, các kết quả tính toán chỉ phản ánh xu thế phát triển của đường bờ trong quá khứ và hiện tại chứ không giải thích được cặn kẽ bản chất vật lý và nguyên nhân của những diễn biến bất lợi Nếu chỉ dựa trên những số liệu rời rạc và không đồng bộ thì cũng rất khó để phản ánh được đầy đủ quy luật biến động của đường bờ biển trong quá trình đó Tất nhiên do tính chất của nó mà phương pháp thường không thể thiếu trong quá trình nghiên cứu diễn biến đường bờ Tại các quốc gia hàng đầu về kỹ thuật bờ biển, ngân hàng dữ liệu về diễn biến bờ biển phục vụ cho nghiên cứu và phát triển kinh tế đã được xây dựng từ rất lâu Các số liệu đã thu thập có thể tiếp cận và chia sẻ một cách dễ dàng mà không bị giới hạn sử dụng trong phạm vi các cơ quan quản lý hay cơ quan nghiên cứu Ở Việt Nam phương pháp này thường được thực hiện bởi các cơ quan chuyên ngành nghiên cứu về biển, các cơ sở

14

địa chính tỉnh (thành phố) hoặc các dự án phát triển kinh tế và xây dựng các công trình ven biển

b Phương pháp phân tích ảnh viễn thám và GIS:

Dựa vào tính chất phản xạ, thấu xạ và hấp thụ ánh sáng của tất cả các địa vật, các nhà khoa học đã chế tạo các thiết bị kỹ thuật có khả năng “quan sát” địa vật ngay từ trên cao – đó chính là kỹ thuật viễn thám

Sau khi có được các hình ảnh của các địa vật dưới tư liệu ảnh viễn thám, để có được các thông tin chính xác hơn về mặt đất người ta phải tiến hành giải đoán ảnh Thông thường có hai phương pháp giải đoán: Giải đoán ảnh bằng mắt và giải đoán ảnh thông qua máy tính điện tử Phương pháp giải đoán ảnh bằng mắt có ưu điểm là đơn giản, dễ thực hiện, nhưng yêu cầu kỹ thuật viên thực hiện phải có nhiều kinh nghiệm thực tế Tuy nhiên phương pháp này chỉ thích hợp giải đoán cho những trường hợp đơn giản và

dễ bị ảnh hưởng bởi ý kiến chủ quan của người giải đoán Phương pháp giải đoán bằng máy tính điện tử tuy có phức tạp hơn song lại cho kết quả phân tích chính xác và không phụ thuộc vào chủ quan của kỹ thuật viên, ngày nay do các công cụ mạnh là các phần mềm chuyên ngành nên phương pháp này thường được ứng dụng rộng rãi trên thế giới

Đối với vùng cửa sông và bờ biển, đây là vùng nước rộng lớn, chuyển động của bùn cát và dòng chảy có tính đa nguyên và nhiều hướng Để có được các số liệu trong nghiên cứu quy hoạch, thiết kế công trình vùng cửa sông, bờ biển thường rất khó khăn, thậm chí không khả thi Khi áp dụng phương pháp viễn thám, thông tin thu thập tương đối nhanh, phạm vi mở rộng, nội dung phong phú, số liệu có tính cập nhập cao và đồng bộ

Các ứng dụng của viễn thám đối với lĩnh vực này là:

- Đo độ sâu và địa hình dưới nước: Lợi dụng khả năng thấu xạ mạnh của dải sóng MSS – 4 đối với nước, khu vực sâu có màu sẫm hoặc màu đen, khu vực nông màu nhạt, ở vùng biển trong có thể mô tả chính xác địa hình dưới nước, địa mạo, phân bố

và dịch chuyển các khối trầm tích ở độ sâu 20m Do năng lực thấu xạ qua nước chịu ảnh hưởng của các yếu tố như độ cao Mặt Trời, độ đục của nước, hàm lượng sinh vật

15

phù du, độ phẳng của mặt nước, cấu tạo vật chất đáy biển vv Nên dùng phương pháp viễn thám để đo độ sâu thường cho kết quả có độ chính xác không cao Tất nhiên, trong một phạm vi sai số cho phép thì đây cũng là một phương pháp tốt

- Nghiên cứu biến động đường bờ biển: Do khả năng hiệu ứng dải sóng MSS – 7 đối với nước mạnh, phản ánh sự sai khác nhau rõ rệt giữa hình ảnh của nước và hình ảnh của đường bờ, có thể sử dụng loại hình ảnh này để nghiên cứu hình dạng mặt phẳng, phạm vi phân bố của vùng nước Điều đó cho phép điều tra nghiên cứu mạng lưới sông ngòi, các cồn cát cửa sông, bãi biển, lạch sâu So sánh các ảnh chụp trong các thời điểm khác nhau có cùng các điều kiện hải văn (cùng chu kỳ triều, chế độ sóng, gió,…) ta sẽ có được hình ảnh trực quan về diễn biến đường bờ và các đơn nguyên địa mạo

- Nghiên cứu chuyển động của bùn cát: Do thực tế về chính trị cửa sông, bờ biển, xây dựng các công trình biển,…đều yêu cầu nghiên cứu trạng thái chuyển động bùn cát dưới các điều kiện của sóng, thủy triều và các dòng chảy Sử dụng kỹ thuật viễn thám vào các lĩnh vực này là một vấn đề khó, các nhà khoa học trong và ngoài nước đang đi sâu nghiên cứu Trước mắt, việc nghiên cứu định lượng bùn cát lơ lửng trong một khối nước có hai hướng chủ yếu: Hướng thứ nhất là xây dựng quan hệ số liệu viễn thám từ các thuộc tính, đặc tính quang học hiệu ứng đối với nước của các loại vật chất khác nhau chìm trong nước Hướng thứ hai là xây dựng tương quan các số liệu viễn thám và các tham số thực đo đồng thời tại hiện trường Trên cơ sở đó xây dựng các công thức thực nghiệm để tiện sử dụng sau này

- Ứng dụng nghiên cứu lưu tốc, trạng thái chảy: nồng độ chất lơ lửng lớn hay bé có đặc tính quang phổ khác nhau Mà nồng độ chất lơ lửng lại có quan hệ chặt chẽ với lưu tốc dòng chảy Vì vậy có thể thông qua sự phân bố của nồng độ bùn cát lơ lửng để đánh giá lưu tốc và trạng thái chảy Thông thường, kỹ thuật viễn thám luôn kết hợp với

hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong lĩnh vực phân tích diễn biến bờ biển, biến động lòng dẫn và điều tra địa mạo nói chung Hệ thống thông tin địa lý là công cụ nhằm đưa đến người sử dụng các thông tin trực quan được khai thác dựa vào kỹ thuật viễn thám

16

c Phương pháp phóng xạ hạt nhân:

Thật sự, đây là một phương pháp tương đối mới lạ với Việt Nam và thế giới Cho tới nay, phương pháp này chỉ mới được ứng dụng trên một số quốc gia có nền công nghiệp hạt nhân phát triển mạnh Ở Việt Nam, sau 10 năm nghiên cứu và phát triển, Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt đã thử nghiệm thành công phương pháp này để nghiên cứu tình trạng bồi lấp cảng biển, cửa sông, luồng tàu,…Địa điểm được thử nghiệm đầu tiên là cảng Hải Phòng Công trình nghiên cứu này được cơ quan an toàn Hàng Hải quốc gia đánh giá cao

Quy trình kỹ thuật bao gồm: Đưa đồng vị phóng xạ Sc – 46 và Ir – 192 xuống đáy cảng, đồng vị phóng xạ sẽ đánh dấu vận tốc, hướng và tốc độ di chuyển của bùn cát

Từ đó sẽ tìm ra quy luật biến đổi địa hình đáy biển, dự báo sự phát triển của chúng trong tương lai và đề ra các biện pháp hữu hiệu để quản lý sa bồi và chống sạt lở Nhìn chung, đây là phương pháp yêu cầu kỹ thuật cao, cần sử dụng nhiều thiết bị máy móc hiện đại nên cần có sự đầu tư xây dựng và phát triển

d Phương pháp mô hình vật lý:

Là phương pháp xây dựng mô hình nguyên mẫu ngoài thực tế cho một đoạn bờ biển

cụ thể nào đó hoặc các công trình theo tỷ lệ thu nhỏ Các tác động trong tự nhiên tới

bờ biển như sóng, dòng chảy, sự biến đổi mực nước do thủy triều,…được tạo ra trong phòng thí nghiệm với tỷ lệ tương ứng với tỷ lệ mô hình Các số liệu về mực nước, dòng chảy và sự biến đổi của bờ biển được ghi nhận lại thông qua các thiết bị đo đạc

tự động hoặc bán tự động đặt trong mô hình

So với các phương pháp khác, thì phương pháp mô hình vật lý cho kết quả có độ tin cậy cao hơn nhiều so với các phương pháp khác Đối với những dự án quan trọng,

có vốn đầu tư lớn, phương pháp này thường được sử dụng để kiểm chứng lại các kết quả của phương pháp khác Tuy nhiên việc xây dựng mô hình vật lý mô phỏng lại các diễn biến bờ biển trong phòng thí nghiệm là một công việc tốn kém và phức tạp Để có thể xây dựng và sử dụng được mô hình vật lý mô phỏng diễn biến đường bờ thì nơi xây dựng và thí nghiệm mô hình phải được trang bị đầy đủ các thiết bị thí nghiệm, các thiết bị đo đạc, xử lý, phân tích số liệu đồng bộ và hiện đại, phải có đội ngũ chuyên gia

và các kỹ thuật viên lành nghề và có chuyên môn cao Hiện nay ở nước ta đã có một số

17

phòng thí nghiệm có các thiết bị tạo sóng, dòng chảy và triều nhân tạo nhưng các thí nghiệm mô hình mới chỉ dừng lại ở mức độ đơn giản, chỉ mô phỏng được trong phạm

vi hẹp chứ chưa thí nghiệm được mô hình tổng thể

e Phương pháp mô hình toán:

Là phương pháp mô phỏng và tính toán sự vận chuyển bùn cát và quá trình diễn biến bờ biển thông qua các phương trình toán Ứng dụng với các điều kiện biên, ban đầu xác định, lượng vận chuyển bùn cát qua một số mặt cắt ngang trong một đơn vị thời gian sẽ được tính toán từ các tác động sóng, dòng chảy, thủy triều Trong khoảng thời gian tính toán, khi tổng lượng bùn cát vận chuyển trên một đoạn bờ biển được xác định thì vị trí đường bờ mới sẽ được xác định theo phương pháp cân bằng bùn cát Nếu tổng lượng bùn cát vận chuyển tới lớn hơn tổng lượng bùn cát vận chuyển đi thì bờ biển đã bị bồi, hoặc nếu lượng bùn cát chuyển tới nhỏ hơn lượng bùn cát chuyển đi thì bãi biển bị xói lở, còn nếu lượng bùn cát chuyển đi cân bằng lượng bùn cát chuyển đến thì bãi biển ở trạng thái ổn định

Phương pháp mô hình toán có các ưu điểm nổi trội so với các phương pháp khác là: cho kết quả nhanh, độ chính xác tương đối cao, bản chất vật lý và cơ chế của quá trình diễn biến đường bờ được mô tả rõ ràng Mặt khác, phương pháp mô hình toán thường

có kinh phí thực hiện thấp nhất so với các phương pháp khác, nhất là khi ngành công nghệ thông tin đang phát triển mạnh trong những năm gần đây và máy tính đã trở nên phổ biến và rẻ tiền hơn nhiều so với 5, 10 năm trước đây Ngoài ra còn phải kể đến tính mềm dẻo của phương pháp mô hình toán khi cần thay đổi các phương án mô phỏng Điều này có thể thực hiện được tương đối nhanh chóng và dễ dàng, không đòi hỏi phải đầu tư thêm kinh phí khi sử dụng phương pháp mô hình toán Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi phải tiến hành mô phỏng các bài toán lớn phạm vi hàng trăm km trong thời gian chục năm, (mô phỏng này là không thể đối với phương pháp mô hình vật lý)

Tuy nhiên, độ tin cậy của mô hình toán lại phụ thuộc rất nhiều vào các số liệu đầu vào mô hình Nếu các số liệu đầu vào có độ tin cậy kém thì các kết quả đầu ra của mô hình cũng sẽ rất hạn chế Để tính toán và dự báo hiện tượng hay một diễn biến xảy ra ở

bờ biển thì phương pháp mô hình toán sẽ rất cần nhiều số liệu để kiểm định mô hình,

18

nhất là các tư liệu lịch sử và diễn biến đường bờ trong một thời kỳ nhiều năm mà các

số liệu này không phải lúc nào cũng có đầy đủ

Ngoài ra, muốn mô phỏng được tốt một hiện tượng xảy ra ở bờ biển thì trước tiên người mô phỏng phải hiểu rõ được cơ chế và bản chất của hiện tượng trước khi mô phỏng nó Điều này có nghĩa là muốn sử dụng và khai thác được mô hình toán thì cần phải có các kiến thức chuyên môn sâu về biển và phải có kỹ năng sử dụng máy tính Trong những thập kỷ gần đây, khoa học mô hình toán phục vụ nghiên cứu động lực học cửa sông ven biển và đại dương đã có những bước phát triển vượt bậc cả trên phương diện lý thuyết toán học về các hệ phương trình cơ bản mô tả các quá trình động lực học cũng như lý thuyết rời rạc hóa các hệ phương trình cơ bản

Có rất nhiều các mô hình đã được phát triển, tuy nhiên phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất phải kể đến bộ mô hình MIKE của DHI Water & Environment, Đan Mạch với các module như MIKE 21 HD, AD, ST, MT, SW, BW, sử dụng để mô phỏng các quá trình thủy động lực học 2-D, sự vận chuyển và khuếch tán của các chất hòa tan và lơ lửng, bùn cát; sự lan truyền của sóng biển, tính toán sa bồi ở vùng cửa sông và ven biển Ngoài ra, bộ mô hình này còn bao gồm các module MIKE 3 HD, MT , cho phép tính toán dòng chảy và bùn theo không gian 3 chiều Đặc biệt, trong các phiên bản gần đây các module kể trên đã được cải tiến từ sử dụng lưới chữ nhật thông thường sang sử dụng lưới phi cấu trúc linh động dựa trên phương pháp thể tích hữu hạn Điều này cho phép mô tả chính xác đường biên của các vùng nghiên cứu bất

kỳ kể cả những vùng có hình dạng biên phức tạp, rất thích hợp với vùng cửa sông ven biển như ở vùng ven biển đồng bằng sông Cửu Long Bên cạnh đó, bộ mô hình MIKE

là một trong số ít mô hình hiện đại có tính năng cho phép mô phỏng đồng thời các quá trình động học như dòng chảy, sóng, vận chuyển bùn cát

Ngoài ra, cũng phải kể đến một số mô hình thông dụng khác như Del t3D - bộ phần mềm 2D/3D mô hình hoá thuỷ lực, lan truyền chất, sóng, vận chuyển bùn cát, biến đổi đáy của WL | Del t Hydraulics, Hà Lan, sử dụng hệ lưới cong trực giao Một trong những phần mềm thương mại khác là bộ phần mềm SMS 2D/3D của Aquaveo, Mỹ SMS cũng là tập hợp nhiều module mô hình hoá thuỷ lực, lan truyền chất, sóng, vận chuyển bùn cát, biến đổi đáy sử dụng cả lưới phi cấu trúc dựa trên phương pháp phần

dự báo diễn biến dài hạn của bờ biển (năm mười năm hay vài chục năm) bởi việc mô phỏng tốn rất nhiều thời gian Các mô hình này cũng bao gồm những hệ số kinh nghiệm ít được kiểm chứng như hệ số nhám đáy, hệ số xáo trộn rối, vận chuyển bùn cát,… Các mô hình dạng này đòi hỏi số liệu chi tiết để hiệu chỉnh, kiểm định từ các quan trắc, đo đạc hiện trường và/hoặc kết hợp với mô hình vật lý Năm 1989 tại hội thảo khoa học về các quá trình thủy thạch động lực vùng gần bờ (Nearshore Processes Worshop) tổ chức ở St Peterburg, Hội đồng về các quá trình bùn cát trên phạm vi rộng (Large Scale Sediment Processes Committee) đã đi đến kết luận rằng việc mô phỏng

sự biến đổi bờ biển trong dài hạn sẽ hợp lý hơn dựa trên nền tảng là các mô hình tính sức tải bùn cát dọc bờ tiềm năng (US Army Engineering Corps, 2008) Các mô hình này có ít các hệ số hơn các mô hình 2D/3D và không đề cập chi tiết về quá trình thủy động lực và vận chuyển bùn cát Thay vào đó, các mô hình này sẽ được hiệu chỉnh và kiểm định nhằm bao gồm ảnh hưởng tổng hợp của tất cả các quá trình đơn lẻ/cục bộ lên quá trình vận chuyển toàn cục Đại diện cho các biến đổi đường bờ dạng này phải

mô phỏng các đường bờ tuy đòi hỏi kỹ thuật và trang thiết bị hiện đại nhưng có độ tin cậy cao Phương pháp mô hình toán tuy còn có những bất cập trên phạm vi thế giới nhưng lại có triển vọng phát triển và ứng dụng có hiệu quả ở nước ta Khó khăn lớn nhất trong mô hình toán là giải quyết được vấn đề chuyển động bùn cát, nhất là bùn cát hạt mịn trong môi trường nước mặn, trong đó còn nhiều hiện tượng vật lý còn chưa được làm sáng tỏ chứ chưa nói đến mô phỏng bằng các biểu thức toán Trong điều kiện hiện nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghệ thông tin và kỹ thuật tính toán hiện đại thì việc giải quyết các phương trình vi phân phức tạp và điều hoàn toàn có thể thực hiện được Vấn đề còn lại là đào tạo nguồn nhân lực có trình độ chuyên môn cao đủ để có thể nghiên cứu trong điều kiện Việt Nam

1.2.Khái quát về xói mòn và sạc lở bờ biển

1.2.1 Định nghĩa về xói lở và bồi tụ bờ biển

Xói lở và bồi tụ bờ biển là tai biến địa chất ở dải ven bờ, là kết quả của hoạt động địa động lực biển hoặc địa động lực biển kết hợp với địa động lực dòng sông, thường xuyên xảy ra ở các bờ biển trên toàn thế giới với những mức độ, cường độ và phạm vi ảnh hưởng khác nhau

Hoạt động xói lở chủ yếu xảy ra ở những đoạn bờ biển cấu tạo từ đất mềm rời và có

sự khác nhau cơ bản giữa vùng cửa sông và xa cửa sông

Mưa cũng là nguyên nhân gián tiếp ảnh hưởng đến quá trình xói lở, bồi tụ Cụ thể: mưa thường tạo ra dòng chảy lũ và dòng chảy phù sa là nguyên nhân gây xói lở bờ biển, tạo các cửa biển mới, dòng phù sa đồng thời là nguyên nhân ảnh hưởng đến quá trình bồi tụ

b.Các yếu tố hải văn

sóng biển và dòng chảy sóng là nguyên nhân quan trọng nhất làm phát sinh và phát triển xói lở, bồi tụ bờ biển

Thủy triều có tác động ít hơn đối với quá trình xói lở và bồi tụ phù sa ở đáy biển Nươc biển dâng với nhiều nguyên nhân khác nhau làm tăng chiều cao sóng biển, dẫn đến làm tăng khả năng xói lở, bồi tụ bùn cát Nước biển dâng do gió mùa Đông Bắc với chiều cao không lớn nhưng do thời gian hoạt động kéo dài, do đó hậu quả gây biến dạng đường bờ rất lớn

c.Vận động nâng, hạ tân kiến tạo

Hiện tượng nâng tân kiến tạo gây ra hiện tượng biển lùi, đường bờ biển tiến dần ra biển, quá trình tích tụ bờ biển theo hướng biển lùi

Quá trình sụt, lún tân kiến tạo gây ra hiện tượng biển tiến gây xói lở bờ, đường bờ dịch chuyển dần về phía lục địa, đồng thời ờ vùng xa bờ xảy ra tích tụ trầm tích theo

hướng biển tiến

d.Ảnh hưởng của hoạt động kinh tế - xây dựng

Các hoạt động xây dựng công trình ở cửa sông, quai đê lấn biển, phá rừng ngập mặn, khai thác khoáng sản, xây dựng công trình, canh tác trên đất dốc ở thượng nguồn,

22

các con sông đổ ra biển sẽ trực tiếp hay gián tiếp gây ra các hoạt động địa động lực biển, làm biến đổi hướng động năng của sóng và các dòng biển, dẫn đến làm biến đổi quá trình xói lở, vận chuyển và tích tụ bùn cát ở biển