Chương 4: Hiện trạng tuyến đê nghiên cứu, kiến nghị giải pháp xử lý
4.1 Hiện trạng tuyến đê nghiên cứu
Hình 4.1: Hiện trạng đê Hàn Khẩu thuộc tuyến đê biển Bình Minh III Hệ thống đê biển thuộc địa phận Kim Sơn – Ninh Bình gồm 03 tuyến đê chính, bao gồm đê biển Bình Minh 1, Bình Minh 2, Bình Minh 3 quy mô nhỏ và không ổn định ở bão cấp 8; 9. Trong đó đê biển Bình Minh 1 hiện nay đã thành đường giao thông nông thôn và mục đích chính là phục vụ nhu cầu đi lại của nhân dân quanh vùng. Đê biển Bình Minh 2 cũng đã trở thành đường giao thông và phục vụ nhu cầu phát triển kinh tế của nhân dân địa phương. Hai tuyến đê 1 và 2 được xây dựng từ những năm 70 – 80 của thế kỷ trước, trải qua thời gian đã được nâng cấp và tu sửa lại nhiều lần nên tương đối ổn định và như vậy đê biển Bình Minh 3 với mục đích là lấn biển, ngăn chặn sự xâm nhập mặn của nước biển, là tuyến đê bao ngoài cùng, tiếp giáp trực tiếp với biển.
Tuyến đê nằm ở phía đông nam huyện Kim Sơn – Ninh Bình, được xây dựng từ năm 2003 trở lại đây, trải qua hơn 10 năm tồn tại tuyến đê đã được nâng cấp và sửa chữa, hiện nay trên mặt cả 03 tuyến đê cũng đã được nhà
nước đầu tư làm đường bê tông hóa để phục vụ nhu cầu đi lại của người dân địa phương.
Do điều kiện thi công khó khăn chủ yếu bằng máy xúc hoặc đào đắp thủ công. Nền đê không được xử lý kỹ thuật triệt để, vật liệu đắp đê được lấy tại chỗ không được lựa chọn và xử lý tốt. Do vậy, công trình đê và nền đê có những đoạn còn kém chất lượng và hay gặp sự cố.
- Chất lượng thân đê: thân đê tiềm ẩn nhiều ẩn họa như: mối, dị tật gặp khi sóng cao, nước thủy triều dâng cao xuất hiện các sự cố như: thẩm lậu, rỉ rị, vòi nước, nứt, trượt mái đê... vẫn thường xảy ra.
- Chất lượng nền đê: nhìn chung tuyến đê đi qua khu vực có địa chất nền yếu, một số đoạn đê được đắp lại trên những vị trí sạt lở, các sự cố về nền đê thường xẩy ra: lún, nứt, sạt trượt mái đê do nền yếu.
- Công trình bảo vệ đê: hiện nay do tình hình biến đổi khí hậu nước biển dâng diễn biến khá phức tạp mà Việt Nam là nước chịu ảnh hưởng trực tiếp. Vì vậy, những năm gần đây tuyến đê được nhà nước đầu tư sửa chữa nâng cấp cũng hạn chế tình trạng gây mất ổn định cho đê.
* Các yếu tố gây mất ổn định ở tuyến đê:
Ổn định của đê biển là vấn đề phức tạp do chịu tác động đồng thời của nhiều yếu tố khác nhau. Đối với hệ thống đê biển ở Kim Sơn – Ninh Bình nói riêng và hệ thống đê biển đồng bằng Bắc Bộ nói chung, các hợp phần trực tiếp tương tác với nhau quyết định sự ổn định và mất ổn định bao gồm tuyến đê, đất nền, biển và hoạt động nhân sinh. Các yếu tố này có thể biến đổi theo cả không gian và thời gian ở các mức độ khác nhau.
Về không gian, phân định các tuyến đê có độ ổn định khác nhau dựa trên sự khác biệt về cấu trúc nền đất, biên độ triều và chiều cao sóng trung bình, địa hình bãi biển, hiện trạng tuyến đê (dạng hình học, đặc điểm vật liệu đắp, các giải pháp công trình đã áp dụng). Trong các yếu tố tác động, một số
yếu tố biến đổi nhanh theo thời gian và một số biến đổi chậm theo thời gian.
Vì vậy, khi tiếp cận nghiên cứu ổn định đê biển trong mỗi không gian cụ thể cần xét tới ổn định tức thời và dài hạn. Khi phân tích ổn định tức thời của đê biển, bão là yếu tố quan trọng nhất, đặc biệt là khi thời điểm bão đổ bộ mực nước triều đang ở mức cao. Các yếu tố ảnh hưởng dài hạn đến ổn định đê biển bao gồm: xói lở bờ biển, sự dâng cao tương tối của mực nước biển, xói mòn hạ thấp địa hình bãi biển, xói mòn bề mặt và sườn đê biển, lún cố kết của nền đất yếu, các công trình xây dựng ở thượng lưu, trồng và khai thác rừng ngập mặn. Khi quy mô các tuyến đê được nâng lên, bên cạnh vấn đề về ổn định, ảnh hưởng của lún nền đất nói chung, cố kết của các tầng đất yếu nói riêng sẽ đóng vai trò quan trọng.
- Xói lở bờ biển: dựa vào kết quả phân tích các thế hệ bản đồ địa hình cho thấy bờ biển thuộc huyện Kim Sơn – Ninh Bình có nhiều đoạn bờ xói lở nghiêm trọng về lâu dài sẽ gây ảnh hưởng đến tuyến đê biển Bình Minh. Tốc độ xói lở đạt tới 15 -:- 21m/năm. Xỏi lở diễn ra mạnh mẽ nhất vào mùa gió đông bắc, tốc độ có thể đạt tới hơn 40 - 50m/năm trong một vài năm qua.Thời gian gần đây, xói lở có xu thế gia tăng cường độ và sự hình thành một số đoạn bờ xói lở mới. Tuy nhiên, cường độ xói lở yếu vì đường bờ được bảo vệ bởi dải rừng ngập mặn có chiều rộng tương đối lớn. Sự gia tăng xói lở dẫn đến bề mặt địa hình bãi bị hạ thấp nhanh hơn, chân khay đê biển bị phá hủy mạnh mẽ hơn, làm suy yếu đê biển.
- Xói mòn hạ thấp bề mặt bãi biển: ở các đoạn bờ có đê, biển sẽ không tiếp tục lấn sâu vào đất liền và xói mòn theo phương ngang mà chuyển sang xói mòn theo phương thẳng đứng, làm hạ thấp địa hình bãi biển ở chân đê.
Xói lở làm hạ thấp địa hình bãi, phá hủy chân khay đê biển đã được ghi nhận bằng các mô hình vật lý ở trong phòng thí nghiệm bởi Barnett và Wang (1988). Hiện tượng này được xác định chủ yếu là do sự hình thành các dòng
chảy rối do sóng tương tác với đê biển gây ra. Tốc độ hạ thấp địa hình bãi đạt giá trị lớn nhất khi vị trí xây dựng đê biển nằm trong khoảng từ điểm giữa đới sóng vỡ đến điểm ở vị trí bằng 2/3 khoảng cách từ giữa đới sóng vỡ đến đê biển. Hiện tượng này cũng yếu do khu vực bãi biển Kim Sơn – Ninh Bình đang trong thời kỳ biển tiến.
- Dâng cao mực nước biển: sự dâng cao mực nước và ảnh hưởng tiêu cực của nó đã và đang là vấn đề thời sự rất được quan tâm nghiên cứu từ nhiều năm qua trên thế giới. Theo hầu hết các dự báo hiện nay mực nước biển trung bình (MNBTB) được dự báo là sẽ dâng cao khoảng 50-100 cm trong 100 năm tới. Dâng cao mực nước biển cũng kéo theo sự phát sinh, phát triển của nhiều tai biến, tác động tiêu cực đến các hệ thống tự nhiên và kinh tế - xã hội. Như vậy, dâng cao mực nước biển có nhiều tác động gián tiếp đến đê biển, trong đó đáng chú ý nhất là sự cường hóa xói lở bờ biển. Ngoài ra, chiều cao thiết kế đê cũng phải cao hơn, dẫn đến những khoản chi phí lớn để xây dựng.
- Xói mòn bề mặt và sườn đê biển: hiện nay nhiều đoạn đê biển chỉ kè bê tông hoặc đá hộc ở sườn phía biển, sườn phía đất liền và bề mặt chưa được xây dựng bảo vệ. Trong mưa lớn, hoặc khi sóng leo vượt lên trên bề mặt đê, vật liệu là cát mịn ở mặt và sườn đê dễ dàng bị xói mòn. Với vật liệu đắp là cát mịn lấy trực tiếp ở ven biển. Một số chỉ tiêu cơ lý cơ bản của đất đắp đê được lấy tại vị trí xây dựng đê như sau: hệ số rỗng (e) = 0,759, đường kính hạt hữu hiệu D10 = 0,12mm, hệ số đồng nhất Cu = 1,3. Sở dĩ ở trạng thái tự nhiên đê bền vững là do đất được bổ sung thành phần sức chống cắt do độ hút dính. Qua đây có thể thấy, ở trạng thái khô gió, cát mịn có độ hút dính lên tới 10kPa, tăng cao sức chống cắt của đất. Khi mực nước dâng cao do thủy triều và nước dâng trong bão, cát mịn dễ dàng bị bão hòa nước do mao dẫn, hoặc trong một số trường hợp bão hòa do nước mưa, nước mặt. Khi đó,
mái dốc phía đất liền gần như ở trạng thái cân bằng giới hạn. Do vậy, dưới tác dụng của dòng chảy mặt sườn đê dễ dàng bị xói mòn, thậm chí bị sạt lở ở các mức độ khác nhau. Nghiêm trọng hơn, nếu nước do sóng leo tràn qua đê sẽ dễ dàng gây ra sự mất ổn định của sườn đê biển, tạo ra các khối trượt nông dạng dòng chảy và dẫn đến sự phá hủy hoàn toàn đê biển theo chiều từ đất liền ra biển.
* Như vậy với đặc điểm độ hạt của cát mịn ở ven biển đồng bằng Bắc Bộ, để dòng chảy dọc bờ di chuyển được hạt cát, sóng phải có chiều cao tối thiểu là 0,25m. Như vậy, để bảo vệ đê một cách hữu hiệu, chiều rộng RNM cần đủ lớn để giảm được chiều cao sóng trung bình xuống dưới 0,25m. Khi đó, chân khay của đê biển sẽ không bị phá hủy. Các kết quả nghiên cứu cho thấy hệ số giảm sóng “r” trung bình của RNM đạt khoảng 0,12/100m. Với chiều cao sóng trung bình năm ở khu vực là 0,8 -1,0m, chiều rộng tối thiểu của RNM, góp phần bảo vệ đê một cách hữu hiệu khoảng 500m đến 600m.