Vị trớ Gúc dốc mỏi phớa biển (độ) Chiều cao lƣu khụng Rc (m) Chiều dài mỏi phớa biển (m) Gúc dốc mỏi phớa đồng (độ) Lƣu lƣợng súng tràn (l/s/m) Tốc độ dũng chảy (m/s) Tốc độ xúi (cm/hr) Mỏi tự nhiờn Mỏi trồng cỏ Mỏi tự nhiờn Mỏi trồng cỏ Hải Đụng 14 1,80 5,2 25 81 2,48 0,66 70 Rất nhỏ Hải Lý 14 1,60 7,5 25 115 2,46 0,66 70 Rất nhỏ Hải Chớnh 13 1,35 7,0 25 137 2,88 0,77 120 Rất nhỏ Hải Triều 14 1,40 5,0 33 164 4,53 1,21 1000 Rất nhỏ Hải Hũa 15 1,60 4,2 27 150 4,40 1,17 800 Rất nhỏ Thịnh Long 14 1,60 7,2 30 115 2,75 0,73 100 Rất nhỏ
Sử dụng số liệu đầu vào từ cơn bóo Damrey năm 2005 và cỏc kịch bản biển dõng RCP2.6 và RCP8.5 của IPCC (2013), tỏc giả đó dự đoỏn tốc độ xúi lở cho cỏc mặt cắt tại 5 xó ven biển Hải Hậu đến năm 2100. Với kết qủa đạt đƣợc lấy vớ dụ tại mặt cắt Thịnh Long, ta cú thể tấy rằng tốc độ xúi mỏi phớa đồng của đờ cứ sau 20 năm sẽ tăng 1,5 - 2 lần và 2 - 3 lần tƣơng ứng với cỏc kịch bản RCP2.6 và RCP8.5 (hỡnh 4.18). So sỏnh tốc độ xúi mặt phớa đồng của đờ tƣơng ứng với hai kịch bản biển dõng RCP2.6 và RCP8.5 thấy rằng sự khỏc biệt chỉ thật sự rừ ràng sau năm
2060 khi mực nƣớc biển dõng trờn 29cm. Tuy nhiờn, theo kịch bản RCP8.5 thỡ tốc độ xúi mặt đờ luụn cao hơn từ 3 - 5 lần so với tốc độ xúi mặt đờ theo kịch bản RCP2.6 trong giai đoạn 2080 và 2100.
Trong trƣờng hợp sử dụng cỏ vetiver bảo vệ mặt đờ thỡ tốc độ xúi khụng thật sự nghiờm trọng với cả hai kịch bản biển dõng tớnh cho năm 2100. Theo kết quả tớnh này thỡ cú thể khẳng định vai trũ của cỏ vetiver trong chống xúi mặt là rất tốt.
CHƢƠNG 5. CÁC GIẢI PHÁP GIA CƢỜNG ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG Đấ BIỂN HUYỆN HẢI HẬU ỨNG PHể VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Hiện nay đờ biển huyện Hải Hậu đang đƣợc bảo vệ bằng cỏc giải phỏp truyền thống nhƣ: kố bờ tụng lỏt mỏi phớa biển, kố mỏ hàn chữ T, ống bờ tụng chụn phớa trƣớc đờ bảo vệ chõn khay và trồng rừng ngập mặn bảo vệ bói (tại xó Hải Đụng). Ở thời điểm hiện tại, cỏc giải phỏp này đó phỏt huy đƣợc vai trũ nhất định trong việc bảo vệ đờ bằng chứng là theo số liệu thống kờ từ năm 2005 đến nay khụng ghi nhận trƣờng hợp vỡ đờ nào trong khu vực.
Tuy nhiờn, do ảnh hƣởng của mực nƣớc biển dõng, cỏc cụng trỡnh bảo vệ bờ biển cần đƣợc nõng cấp và cải tạo theo xu hƣớng xõy cao hơn và ổn định hơn trong tƣơng lai. Việc kết hợp sử dụng cỏc giải phỏp truyền thống đang đƣợc ỏp dụng tại Hải Hậu và cỏc giải phỏp mới ứng dụng cụng nghệ địa chất là rất cần thiết (bảng 5.1). Trong trƣờng hợp của đờ biển Hải Hậu cần tập trung vào cỏc giải phỏp nhằm giảm thiểu nguy cơ mất ổn định đờ do xúi lở đƣờng bờ theo phƣơng ngang, xúi hạ thấp mặt bói và xúi mỏi đờ phớa đồng.
Bảng 5.1. Cỏc giải phỏp mới gia cƣờng đờ biển [51] Cải tạo/Gia cƣờng Cỏc kỹ thuật cụ thể Đặc điểm
Đơn thuần cơ học
Sử dụng đất cấp phối tốt đắp đờ Sử dụng đất đầm chặt tốt Kết hợp vật liệu sợi tổng hợp
Chi phớ thấp Độ bền cao
Sử dụng vật liệu địa phƣơng hoặc vật liệu truyền thống
Cơ học và húa học
Kết hợp vật liệu sợi tổng hợp với xi măng
Kết cấu xen kẹp sử dụng vật liệu vải địa kỹ thuật khụng dệt và vụi sống
Sử dụng cỏc tỳi vải địa kỹ thuật chứa đất đƣợc gia cƣờng bằng xi măng
Chi phớ thấp
Cơ học và sinh thỏi
Trồng cỏ trong cỏc ụ, rừng ngập mặn
Ống địa kỹ thuật và rọ đỏ
Chi phớ thấp
5.1. Ứng dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp
Thay vỡ sử dụng cỏc giải phỏp truyền thống để ứng phú với biến đổi khớ hậu, việc sử dụng vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp đó đƣợc đề xuất ở Việt Nam từ những năm 1970 và đến nay đó đƣợc ỏp dụng để bảo vệ đờ sụng, đờ biển khỏi bóo lớn và ngập lụt [48]. Để sử dụng hợp lý chức năng của cỏc vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp này cần thiết phải kết hợp cỏc giải phỏp truyền thống và phải tƣơng ứng với mức độ phỏ hủy của cỏc tỏc nhõn. Việc sử dụng kết hợp vật liệu địa phƣơng là rất cần thiết vỡ sẽ tiết kiệm đƣợc chi phớ lớn. Cỏc nghiờn cứu của Sato và nnk, (2013) đó đạt đƣợc những bƣớc đầu trong phũng thớ nghiệm về sử dụng sợi cõy cọ trộn với đất cỏt để gia cƣờng đờ [44]. Matsushima và nnk, (2011) đó nghiờn cứu thành cụng việc sử dụng cõy đay trộn trong đất đắp đƣờng nhằm ứng phú với biến đổi khớ hậu [40].
Mức độ đầm chặt của vật liệu là tối quan trọng trong việc đắp đờ nhƣng đụi khi khú đạt đƣợc khi sử dụng vật liệu địa phƣơng. Tuy nhiờn, khi sử dụng thờm cỏc vật liệu trộn cựng đất đắp nhƣ cỏc loại sợi tự nhiờn (xơ dừa, tre…) hay nhõn tạo (tỳi nilụng) thỡ độ đầm chặt của đất đƣợc cải thiện (hỡnh 5.1) [45].
5.2. Kết cấu đờ hỗn hợp
Một vấn đề cũng rất quan trọng đú là thiết kế cỏc giải phỏp kết cấu đờ để chống lại hiện tƣợng ngập ỳng phớa đồng gõy bởi mực nƣớc biển dõng và nƣớc đõng trong bóo (storm surge). Đối với khu vực Hải Hậu cú thể ỏp dụng cỏc giải phỏp sau đõy kết hợp giữa bao tải đất và vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp. Cỏc giải phỏp này cú thể sử dụng vật liệu địa phƣơng nhƣ rỏc thải xõy dựng (gạch, bờ tụng vụn) (hỡnh 5.2, 5.3, 5.4).
Hỡnh 5.2. Triển vọng sử dụng cỏc loại rỏc thải tại địa phƣơng
Hỡnh 5.4. Sử dụng vật liệu địa kỹ thuật kết hợp vật liệu địa phƣơng đắp đờ
5.3. Giải phỏp đa bảo vệ
Việc sử dụng chỉ đơn thuần một giải phỏp gia cƣờng đờ nhƣ cỏc giải phỏp nờu trờn là khụng đảm bảo trong dài hạn, đặc biệt là để ứng phú với cỏc tỏc động của bóo và súng trong bóo. Giải phỏp đa bảo vệ thớch nghi với biến đổi khớ hậu đƣợc đề xuất sử dụng đối với đờ biển Hải Hậu bao gồm sự kết hợp của cỏc giải phỏp: Đờ mềm phỏ súng phớa ngoài (geotube), giải phỏp gần bờ sử dụng rừng ngập mặn và trồng cỏ ventiver trờn mỏi đờ phỏi đồng chống xúi mặt, cỏc ống bờ tụng đƣợc chụn phớa trƣớc chõn đờ để hạn chế xúi chõn, rónh thu nƣớc của súng tràn trờn mặt đờ.
Bảng 5.2. Cỏc giải phỏp chống xúi lở kết hợp sử dụng vật liệu địa kỹ thuật [28] Tỏc nhõn
gõy xúi Hậu quả
Giải phỏp cần thiết
Giải phỏp gia cƣờng tƣơng ứng tốc độ xúi bờ < 2 m/năm 2-5
m/năm
5-10
m/năm > 10 m/năm Bóo Gia tăng xúi
lở Nõng cao cao trỡnh mặt đờ Kố bờ tụng ỏp mỏi kết hợp vải địa kỹ thuật Quy hoạch sử dụng đất Rừng ngập mặn Đờ phỏ súng (geotube) Rừng ngập mặn Đờ phỏ súng (geotube) Bảo vệ chõn đờ bằng cỏc tỳi địa kỹ thuật hoặc cỏc ống bờ tụng (geobag) Đờ phỏ súng (geotube) Bảo vệ chõn đờ bằng cỏc tỳi địa kỹ thuật hoặc cỏc ống bờ tụng (geobag) Di dõn Mực biển dõng Mất ổn định đờ biển Thiếu hụt trầm tớch
đồng. Từ kết quả phõn tớch tốc độ xúi mỏi đờ, giải phỏp trồng cỏ vetiver trờn mỏi cú hiệu quả cao trong khỏng xúi. Đối với đất cú cỏ vetiver bảo vệ cú thể giảm xúi từ 62 - 86 % so với trƣờng hợp đất trống [29]. Akkerman và nnk, (2007) đó chứng minh thực nghiệm bằng cỏc thớ nghiệm hiện trƣờng rằng một mỏi dốc cú trồng cỏ vetiver với mật độ trung bỡnh cú thể chống lại một lƣợng nƣớc tràn qua mỏi với lƣu lƣợng 75 l/s/m [19]. Bộ rễ cỏ vetiver cắm sõu vào đất trong mỏi đờ chớnh là yếu tố chớnh khỏng lại lực xúi do dũng chảy. Ngoài ra, cỏ vetiver cú thể kết hợp sử dụng với cỏc giải phỏp khỏc nhƣ phần chõn mỏi đờ cú thể bảo vệ bởi đỏ xếp hay tỳi vải địa kỹ thuật trong khi phần nửa trờn của mỏi dốc cú thể trồng cỏ chống xúi mũn.
Đối với trƣờng hợp đờ biển Hải Hậu cú thể ỏp dụng trồng cỏ trờn mỏi phớa đồng của đờ nhƣ sau (hỡnh 5.6):
- Trồng cỏ theo hàng ngang trờn mặt đờ, mỗi hàng cỏch nhau 0.8 - 1.0 m theo hƣớng vuụng gúc với dũng chảy tràn trờn mặt đờ.
- Hàng thứ nhất trồng ở mộp trờn cựng của mỏi đờ, hàng dƣới cựng trồng sỏt chõn mỏi đờ.
- Cỏc cụm cỏ đƣợc trồng trong cỏc ụ lƣới làm từ lƣới địa kỹ thuật, bờn trong ụ đú đất đƣợc đầm chặt tƣơng đối và cú trộn dinh dƣỡng cho cõy non nhanh phỏt triển.
- Trồng cỏ vào mựa khụ để trỏnh hiện tƣợng súng tràn trong mựa mƣa bóo rửa trụi cõy non.
Rừng ngập mặn là giải phỏp cú thể ỏp dụng đƣợc ở bờ biển Hải Hậu nhằm chống lại xúi lở. Theo cỏc nghiờn cứu trƣớc đõy của Mazda và nnk, (1997); Quartel và nnk, (2007) đó chỉ ra rằng 100m rừng ngập mặn trƣởng thành cú thể giảm 0,1m chiều cao súng [41, 43]. Trong trƣờng hợp bờ bị xúi lở yếu với tốc độ xúi lở < 2 m/năm thỡ cú thể trồng rừng ngập mặn ngay trƣớc đờ phớa biển. Trong trƣờng hợp bờ bị xúi mạnh hơn thỡ cú thể trồng rừng ngập mặn phớa sau đờ phỏ súng phớa ngoài (hỡnh 5.6). Hiện nay, việc ỏp dụng cỏc ống vói địa kỹ thuật đó rất phổ biến trờn thế giới với những ƣu điểm nhƣ giỏ thành rẻ, dễ thi cụng và độ bền cao [36, 39]. Đặc
biệt, vật liệu sử dụng bơm vào trong cỏc geotube cú thể sử dụng đa dạng nhƣ cỏt hoặc cỏc loại đất dớnh, những loại đất này rất sẵn cú ở Hải Hậu. Vỡ vậy, Geotube cũng là một giải phỏp cú thể kết hợp với cỏc giải phỏp khỏc trong bảo vệ đƣờng bờ Hải Hậu khỏi xúi lở. Cấu tạo Geotube gồm vỏ bọc ngoài sử dụng vật liệu tổng hợp vải địa kỹ thuật cú hai lớp, lớp ngoài là lƣới polyeste màu sỏng, lớp lọc bờn trong là polypropylene kiểu khụng dệt. Chiều dài trung bỡnh của geotube từ 50 đến 80m, cú mặt cắt gần nhƣ hỡnh elip chu vi khoảng 6,5 đến 10m (hỡnh 5.5).
Nguyờn lý hoạt động chủ yếu của geotube là thu giữ, tớch tụ và duy trỡ tại chỗ cỏc trầm tớch, thõn thiện với mụi trƣờng, thụng qua hoạt động thủy động lực học ven biển và dịch chuyển trầm tớch ngang và dọc bờ, tạo ra cỏc trao đổi cho phộp ổn định động lực cỏc khu vực cần đƣợc xử lý. Lƣợng cỏt thu giữ đƣợc tớch tụ dần dọc theo cụng trỡnh sau đú ổn định và nõng dần độ cao bói biển để bồi đắp, tỏi tạo lại bói biển, hỡnh thành địa mạo mới.
Trong trƣờng hợp của biển Hải Hậu, Geotube cú thể đặt ngầm và song song với bờ, cú tỏc dụng làm giảm bớt năng lƣợng súng lừng mạnh, cho phộp phự sa mịn lắng đọng trong vựng bị xúi lở (hỡnh 5.6).
Hỡnh 5.6. Giải phỏp đa bảo vệ cho cỏc đoạn bờ cú mức độ xúi lở khỏc nhau
Theo kết quả phõn tớch ổn định mỏi đờ phớa đồng, hiện tƣợng xúi do súng tràn gõy ra là một yếu tố gõy mất ổn định cho hệ thống đờ biển trong tƣơng lai nếu khụng cú giải phỏp bảo vệ mỏi hợp lý. Ngoài giải phỏp trồng cỏ trờn mỏi đờ, tỏc giả đề xuất xõy thờm một tuyến rónh thu nƣớc sỏt mộp mỏi phớa đồng chạy dọc theo tuyến đờ biển. Cỏc rónh này cú tỏc dụng gom nƣớc chảy trờn mặt đờ do súng tràn hoặc mƣa lớn (hỡnh 5.7).
Hỡnh 5.7. Giải phỏp rónh thu nƣớc kết hợp trồng cỏ
Nƣớc sau khi thu vào rónh này sẽ đƣợc thoỏt ra phớa sau của đờ thụng qua hệ thống kờnh trờn mỏi và chảy vào cỏc ống bờ tụng chốn đầy đỏ chụn ở dƣới chõn đờ để trỏnh hiện tƣợng xúi chõn. Kớch thƣớc và cỏc thụng số kỹ thuật của rónh thu nƣớc, kờnh dẫn nƣớc và ống gom nƣớc cần phải đƣợc nghiờn cứu cho phự hợp với lƣu lƣợng súng tràn.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Dựa vào kết quả nghiờn cứu đạt đƣợc cú thể rỳt ra một số kết luận nhƣ sau: 1. Áp lực nƣớc lỗ rỗng trong thõn đờ biến đổi cú quy luật, tƣơng quan thuận với mực thủy triều và bị ảnh hƣởng bởi cỏc yếu tố nhƣ đặc điểm đất đắp đờ và lƣợng mƣa. Mực thủy triều cú ảnh hƣởng trực tiếp đến ổn định trƣợt của mỏi đờ.
2. Trong trƣờng hợp mƣa lớn kộo dài mỏi đờ phớa đồng cú nguy cơ mất ổn định trƣợt cao. Xúi lở bờ và hạ thấp mặt bói là hai yếu tố ảnh hƣởng mạnh mẽ và lõu dài đến ổn định của đờ biển. Súng trong bóo là một yếu tố ảnh hƣởng ngắn hạn và mạnh tới xúi lở bờ Hải Hậu. Súng tràn là nguyờn nhõn chớnh phỏ hủy mỏi đờ phớa đồng.
3. Giải phỏp trồng cỏ Vetiver trờn mỏi đờ phớa đồng phỏt huy hiệu quả cao để chống xúi mặt. Với đờ biển Hải Hậu, cần thiết ỏp dụng giải phỏp đa bảo vệ đối với từng đoạn bờ khỏc nhau trong đú cần kết hợp giữa cỏc giải phỏp truyền thống và giải phỏp cụng nghệ mới.
Sau khi thực hiện luận văn, tỏc giả cú một số kiến nghị nhƣ sau:
1. Đối với giải phỏp bảo vệ mỏi đờ phớa đồng cần ỏp dụng ngay trồng cỏ Vetiver vỡ những hiệu quả của nú mang lại. Đõy là giải phỏp đơn giản, rẻ tiền và thõn thiện với mụi trƣờng.
2. Cần cú những nghiờn cứu về khả năng ứng dụng vật liệu địa phƣơng để gia cƣờng cho đờ biển Hải Hậu sẵn sỏng ứng phú với biến đổi khớ hậu và mực nƣớc biển dõng trong tƣơng lai.
3. Tại cỏc đoạn bờ khỏc nhau của Hải Hậu cú nguy cơ mất ổn định ở cỏc mức độ khỏc nhau, vỡ vậy nờn ỏp dụng cỏc biện phỏp đa bảo vệ đối với từng đoạn bờ cụ thể tựy theo quy mụ và mức độ xúi lở trong tƣơng lai.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Bộ Tài nguyờn và Mụi trƣờng (MONRE) (2009), Cỏc kịch bản Biến đổi khớ hậu
và Mực nước biển dõng cho Việt Nam.
2. Nguyễn Văn Bốn (2001), Thực trạng đờ biển Hải Hậu - đề xuất giải phỏp, Dự ỏn ICZM Nam Định.
3. Vũ Minh Cỏt và nnk (2008), Nghiờn cứu đề xuất mặt cắt ngang đờ biển hợp lý
với từng loại đờ và phự hợp với điều kiện từng vựng từ quảng Ninh đến Quảng Nam, Bỏo cỏo tổng hợp đề tài NCKH cấp Bộ, Hà Nội.
4. Đỗ Minh Đức (2004), Nghiờn cứu sự hỡnh thành và biến đổi quỏ trỡnh bồi tụ và
xúi lở đới ven biển Thỏi Bỡnh - Nam Định, Luận ỏn Tiến sĩ địa chất, Trƣờng Đại
học Mỏ - Địa chất Hà Nội.
5. Hoàng Việt Hựng (2012), Nghiờn cứu cỏc giải phỏp tăng cường ổn định bảo vệ
mỏi đờ biển tràn nước, Luận ỏn tiến sĩ kỹ thuật, Trƣờng Đại học Thủy Lợi, Hà
Nội.
6. Vũ Cao Minh và nnk (2013), Biến động cửa Ba Lạt, cửa Hà Lạn trong thời kỳ
cận đại và ảnh hưởng của chỳng tới diễn biến bồi tụ xúi lở khu vực Hải Hậu - Nam Định, Tạp chớ Khoa học và Cụng nghệ Thủy lợi số 13. (17)
7. Chu Văn Ngợi và nnk (2009), Nghiờn cứu, đỏnh giỏ điều kiện địa cụng trỡnh và
địa mụi trường khu vực cửa sụng ven biển tỉnh Nam Định phục vụ quy hoạch sử dụng hợp lý lónh thổ và giảm thiểu tai biến, Trƣờng Đại học Khoa học Tự
nhiờn, Đại học Quốc Gia Hà Nội.
8. Sở Nụng nghiệp & Phỏt triển nụng thụn Nam Định (2001), Tài liệu phũng chống giảm nhẹ thiờn tai, Bỏo cỏo tại Hội thảo dự ỏn quản lý tổng hợp dải ven
bờ Việt Nam, IZM tỉnh Nam Định.