3.2.2 .Tính các tham số liên quan đến trường sóng
4.2. Tính toán vận chuyển bùn cát, biến động bãi và hiệu chỉnh mô hìnhSBEACH trong
4.2.3. xuất giải pháp bảo vệ đê biển khu vực châu thổ sông Hồng
Để có thể có các phƣơng án bảo vệ hệ thống đê biển hữu hiệu cần dựa trên các cơ chế gây xói lở khu vực và đƣa ra các phƣơng án chỉnh trị từng phần và tổng thể. Tác động của hai cơ chế gây xói lở có thể đƣợc mô tả nhƣ sau: xói lở thƣờng xuyên do gradient của dòng VCBC dọc bờ gây mất bãi từ từ, làm bãi bị mất dần so với mực nƣớc biển trung bình, tƣơng đƣơng với mực nƣớc biển dâng từ từ. Điều này sẽ làm cho động lực sóng tác động mạnh dần lên mái trƣớc của đê và chân đê. Bão đóng vai trò là hiện tƣợng thiên tai tác động đến đê biển gây vỡ đê. Mặc dù kích cỡ thời gian của bão tƣơng đƣơng kích cỡ của một quá trình synop, một vài ngày nhƣng tác động gây xói lở của nó có thể tƣơng đƣơng với tác động xói lở thƣờng xuyên đến 20 năm [14]. Một khi bãi trƣớc đê đã bị mất dần xuống thì tác động phá hủy của bão sẽ đƣợc tăng lên rất
nhiều do sóng sẽ đánh vào chân đê và mái đê mạnh hơn. Với cơ sở lý luận nêu trên, và các kết quả nhận đƣợc trong các tính toán VCBC xói lở bãi biển cho các trƣờng hợp cực đoan chế độ (mục 4.4.2) có thể đề xuất phƣơng án bảo vệ hệ thống đê biển khu vực CTSH nhƣ sau:
Do tác động của sóng bão gây ra dòng VCBC ngang bờ chủ yếu tập trung vào chân đê là nơi tiếp giáp giữa công trình bảo vệ và bãi biển tự nhiên nên cần tập trung vào bảo vệ khu vực này. Để bảo vệ chân đê làm giảm tác động xói lở và phá hủy của sóng, cần có các công trình nhƣ các khối tetrapot ( xem hình 4). Đó là các công trình bảo vệ bãi biển và đê biển hữu hiệu vừa có khả năng phá sóng vừa tạo ra các mặt bãi cứng, không bị xói lở. Tuy nhiên theo thời gian các khối tetrapot này sẽ bị lún dần và mất dần tác dụng cho nên công trình bảo vệ này cần đƣợc bảo trì thƣờng xuyên.
Ngoài ra, cũng cần có các công trình phá sóng từ phía ngoài dƣới dạng các kè nổi hoặc ngầm song song với bờ biển – đê biển. Loại công trình bảo vệ này chƣa đƣợc áp dụng tại vùng CTSH tuy nhiên có thể nói đây là một trong các phƣơng án bảo vệ cần phải tính đến. Các công trình này có thể đƣợc coi là công trình ứng phó với cả hai loại cơ chế xói lở và đặc biệt hữu hiệu đối với trƣờng sóng và mực nƣớc cao trong bão.
Việc gia cố đê định kỳ thƣờng xuyên cũng là một giải pháp cần thiết. Gia cố, tăng cƣờng độ vững chắc của hệ thống đê biển CTSH nói chung và khu vực Hải Hậu nói riêng cần tập trung vào mái đê phía trƣớc và nâng cao cao độ của đỉnh đê. Hệ thống đê biển khu vực nghiên cứu kể từ khi đƣợc nâng cấp cho đến nay chƣa cần phải nâng cao đỉnh đê, tuy nhiên trong thời gian tới dƣới tác động của hiệu ứng mực nƣớc dâng cao do biến đổi khí hậu việc nâng cao cao trình của đỉnh đê chắc chắn sẽ phải tính đến.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Vùng châu thổ sông Hồng là đồng bằng rộng lớn thứ hai của nƣớc ta đóng một vai trò quan trọng bậc nhất trong sự phát triển nông nghiệp, thủ công nghiệp của toàn quốc. Vùng châu thổ sông Hồng cũng là một vùng đất trũng, chịu tác động thƣờng xuyên của bão và là khu vực ven biển xảy ra xói lở thƣờng xuyên và mạnh nhất trên toàn dải ven biển nƣớc ta.Hơn thế nữa, trong điều kiện mực nƣớc dâng cao do biến đổi khí hậu toàn cầu và có thể xảy ra các cơn bão mạnh – siêu bão thì việc bảo vệ vùng châu thổ trù phú này là một vấn đề hết sức cấp bách. Để có đƣợc các phƣơng án bảo vệ hữu hiệu, tối ƣu cần nắm vững và tính toán đƣợc quá trình VCBC xói lở bờ biển, bãi biển và dẫn đến phá hủy đê biển trong các điều kiện cực hạn với các chu kỳ lặp khác nhau. Đây là một bài toán phức tạp vì quá trình VCBC và xói lở bờ biển, bãi biển không những chịu tác động tổng hợp của các quá trình thủy thạch động lực vùng ven bờ mà còn phụ thuộc vào tác động của con ngƣời qua các hoạt động khai thác tài nguyên ven biển, các công trình bảo vệ bờ biển, cửa sông. Các quá trình động lực vùng ven bờ lại là hậu quả trực tiếp của các quá trình này ở vùng nƣớc sâu truyền vào và có các chu kỳ biến động rất rộng theo thời gian và không gian.
Do vậy việc áp dụng các mô hình tính toán VCBC và xói lở bờ biển, bãi biển cần phải đƣợc hiệu chỉnh kiểm định cho từng vùng tính cụ thể và từng loại cơ chế VCBC gây xói lở. Các nghiên cứu về cơ chế gây xói lở bờ biển khu vực châu thổ sông Hồng
cho thấy có hai cơ chế là xói lở thƣờng xuyên do dòng VCBC dọc bờ và xói lở “bất
thường” với kích cỡ thời gian xảy ra trong bão.
Trong luận văn này, nghiên cứu về cơ chế xói lở thứ hai – xói lở trong bão sử dụng mô hình SBEACH.Sau khi nắm vững đƣợc cơ sở khoa học của mô hình và thông thạo các phƣơng pháp nhập các tham số địa hình, động lực biển và VCBC cùng với các tham số tính toán thông qua các dao diện trong hệ thống mô hình CEDAS, đã tiến hành tính toán với các bài toán mẫu.Với số liệu đo bãi biển tại khu vực Hải Thịnh trƣớc và sau trận bão lớn DAMREY xảy ra vào các ngày 26-27 tháng 9 năm 2005 và các tham số động lực trong bão này đã tiến hành hiệu chỉnh kỹ lƣỡng mô hình tính. Đã sử dụng các tham số đánh giá định lƣợng sự phù hợp tuyệt đối giữa kết quả tính và
thực đo là trung bình bình phƣơng (RMS) và sự phù hợp tƣơng đối – so sánh với sự
biến đổi profile trƣớc bão và sau bão (Res). Phƣơng pháp hiệu chỉnh là đầu tiên tính
với các tham số VCBC mặc định – là các tham số tính toán trung bình cho mọi trƣờng hợp. Sau đó tiến hành hiệu chỉnh “thô” tính toán với các giá trị khác nhau của tham số
vận chuyển bùn cátK, là tham số gây biến đổi bãi biển, bờ biển mạnh nhất. Sau khi xác
tuyệt đối (RMS) và tƣơng đối (Res) đã tiến hành các hiệu chỉnh tinh với các tham số
Efs và B. Kết quả sau 10 lần hiệu chỉnh tôi đã tìm ra bộ các tham số K¸Efs và B cho các giá trị RMS và Res nhỏ nhất.
Sử dụng bộ các tham số kết quả của hiệu chỉnh này tiến hành tính toán xói lở bãi biển và chân đê cho các trƣờng hợp thiên tai ứng với bão có chu kỳ lặp 50 năm và 100 năm ứng với các tham số động lực (nƣớc dâng do bão, thủy triều, sóng trong bão với cùng một tần suất xuất hiện) và địa hình cùng với cao trình đê hiện tại. Dựa trên các kết quả nhận đƣợc, đã đánh giá khả năng an toàn của hệ thống đê vùng CTSH.
Kết quả tính toán cho thấy, với các cơn bão có chu kỳ lặp 100 năm, hệ thống đê biển hiện tại khó có thể giữ đƣợc không bị phá hủy với cơ chế chủ yếu là tác động của sóng vƣợt qua đê gây xói lở và phá hủy mái sau của đê. Sự chênh lệch giữa đỉnh đê và mực nƣớc tổng cộng trong trƣờng hợp này chỉ xấp xỉ 20cm chƣa tính đến sóng leo. Ngoài ra trong tính toán cũng chƣa tính đến hiệu ứng mất bãi (2-4cm/năm) và hiệu ứng nƣớc dâng toàn cầu do biến đổi khí hậu.Mực nƣớc tổng cộng xảy ra trong bão đã xấp xỉ với cao độ của đỉnh đê chƣa kể đến các tác động khác của sóng nhƣ sóng leo, sóng tràn (2cm-4cm/năm) và mực nƣớc dâng do biến đổi khí hậu. Nếu tính đến các yếu tố trên, vào năm 2025 mực nƣớc tƣơng đối trong bão với chu kỳ lặp 100 năm có thể cao hơn đỉnh đê tới 20cm và chắc chắn sẽ gây ra vỡ đê.
Trên cơ sở kết quả tính toán và phân tích đã đƣa ra một số các giải pháp bảo vệ hệ thống đê biển khu vực châu thổ sông Hồng. Trong các giải pháp đề xuất tác giả cho rằng giải pháp bảo vệ bãi và chân đê bằng các khối bê tông phá sóng là hữu hiệu nhất. Phƣơng án xây các kè ngầm, hoặc nổi song song với đê tại khoảng cách từ 300m đến 500m so với chân đê sẽ là phƣơng án có triển vọng đƣợc áp dụng trong tƣơng lai.
Các kết quả nhận đƣợc của luận văn nhằm phục vụ cho nghiên cứu một khu vực nghiên cứu trọng điểm về xói lở thuộc vùng CTSH tuy nhiên cũng có để đƣợc áp dụng cho các khu vực khác dọc dải ven biển Việt Nam.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Báo cáo dự án “Nghiên cứu, lập dự án khả thi chống xói lở khu vực xã Hải Trạch,
huyện Bố Trạch – tỉnh Quảng Binh” Trung tâm Khảo sát Nghiên cứu, Tƣ vấn Môi trƣờng Biển, Hà Nội 4/2011
2.Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu cấp Trung tâm KHTN &CNQ “Nghiên cứu cơ
chế bồi xói bờ biển khu vực châu thổ sông Hồng” Phạm Văn Ninh, Viện Cơ học. Hà Nội 12/2003
3.Báo cáo tổng hợp đề tài cấp nhà nƣớc “Hiện trạng và nguyên nhân bồi xói dải bờ
biển Việt Nam. Đề xuất các biện pháp khoa học kỹ thuật bảo vệ và khai thác vùng đất ven biển”. Mã sốKT 03.14. Hà Nội, 1995.
4.Doãn Tiến Hà, 2010. “Ứng dụng mô hình SBEACH tính toán biến đổi mặt cắt ngang bãi biển Phú Yên”Đặc san Khoa học công nghệ thủy lợi số 27 tháng 10/2010. Viện Nghiên cứu Khoa học Thủy lợi.
5.Đinh Văn Mạnh (chủ biên, 2014) “Tính toán cao độ mực nƣớc biển phục vụ thiết
kế công trình ven biển”. Nhà xuất bản Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội, 2014.
6.Nguyễn Mạnh Hùng (2009). “Báo cáo tổng kết nội dung nghiên cứu –Xác định
các tham số sóng trong điều kiện gió mạnh, gió mùa và bão tại vùng nước sâu và ven
bờ” thuộc đề tài “Xác định chiều cao sóng trong tính toán thiết kế đê biển từ Quảng
Ninh đến Quảng Nam”. Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn. Hà Nội 2009.
7.Nguyễn Mạnh Hùng (2014). “Các quá trình thủy thạch động lực ven bờ: mực nước; sóng; và vận chuyển bùn cát”. Nhà xuất bản Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà Nội, 2014.
8.Phạm Văn Ninh, 2003. “Nghiên cứu cơ chế bồi xói bờ biển khu vực châu thổ sông Hồng”. Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu cấp Trung tâm KHTN &CNQ, Viện Cơ học. Hà Nội 12/2003.
Tiếng Anh
9.M. Larson and N. C. Kraus, (1989) “Sbeach: Numerical Model for Simulating Storm – induced Beach Change” Department of The Army US Corps of Engineers, Washington, DC. 1989.
10.Magnus Larson, Nguyen Manh Hung, Hans Hanson, Annika Sundstromand
Emma Sodervall (2014). “Impacts of Typhoons on the Vietnamese Coastline: A Case
Study of Hai Hau Beach and Ly Hoa Beach”. Chapter 2 of the book “Coastal disaster and climate change in Viet Nam – Engineering and planning perspective” edited by
Nguyen Danh Thao, Hiroshi Tagaki and Miguel Esteban. Elsevier Publishing house, 2014.
11.Nguyen Manh Hung, Duong Cong Dien, 2006 “Effects of the storm number 7 (DAMREY) on the sea dyke system of Namdinh province” Journal of Marine Sciences, Volume 4 (T6), 2006.
12.Nguyen Manh Hung, Magnus Larson (2014). “Coastline and River Mouth
Evolution in the Central Part of the Red River Delta”. Chapter 3 of the book “Coastal disaster and climate change in Viet Nam – Engineering and planning perspective” edited by Nguyen Danh Thao, Hiroshi Tagaki and Miguel Esteban. Elsevier Publishing house, 2014.
13.The final report of the project “The Evolution and Sustainable Management of
Coastal Areas in Vietnam”. The “Vietnam Sweden Research Cooperation Programme: 2004 – 2011). Hanoi 2011.