Sạt lở - chống sạt lở bờ là quá trình đấu tranh liên tục giữa con người và thiên nhiên. Vấn đề chống sạt lở bờ là vấn đề vừa cĩ tính cấp bách, vừa cĩ tính lâu dài, gắn liền với quá trình phát triển của xã hội và của tự nhiên. Vấn đề chống sạt lở bờ bảo vệ trực tiếp tính mạng con người, sự ổn định và phát triển của xã hội nên đã thu hút được sự quan tâm nghiên cứu và hỗ trợ đặc biệt của nhà nước và các địa phương, các ngành cĩ liên quan. Nĩ cũng đặt ra những thách thức cho các nhà chuyên mơn trong nghiên cứu và là tiền đề cho phát triển của luận văn.
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SƠNG THỦY TRIỀU VÙNG BÁN ĐẢO CÀ MAU 2.1. Phân tích những ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên đến xĩi lở bờ
sơng thủy triều vùng BĐCM
2.1.1. Ảnh hưởng của địa hình, địa mạo khu vực
Là vùng đất trẻ do phù sa bồi lắng, BĐCM cĩ địa hình bằng phẳng, tiếp giáp biển Đơng và vịnh Thái Lan với chiều dài 453 km chiếm 14% chiều dài bờ biển cả nước. BĐCM cĩ hệ thống sơng ngịi, kênh rạch đan xen, chằng chịt, thơng ra biển bằng hàng trăm cửa sơng lớn, nhỏ và chịu ảnh hưởng chế độ thủy triều khá đa dạng. Điều này rất thuận lợi cho việc phát triển hệ thống giao thơng đường thủy và tạo điều kiện cho phát triển sản xuất nơng nghiệp và nuơi trồng thủy sản của vùng. Tuy nhiên, đặc điểm này cũng làm cho quy luật tự nhiên về bồi lắng và xĩi lở của các dịng chảy cĩ điều kiện hoạt động mạnh, cộng với sự tác động chủ quan của con người trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội kéo theo những tác nhân làm gia tăng tình trạng sạt lở đất ven sơng, ven biển, gây tác động xấu đến phát triển sản xuất, thiệt hại về tài sản của Nhà nước, của nhân dân và thậm chí đe dọa đến tính mạng của người dân sống ở những vùng đất ven bờ.
Tuy nhiên, tại các cửa sơng lớn như: Mỹ Thanh, Nhà Mát, Gành Hào, Hố Gùi, Cửa Lớn, Bảy Háp, sơng Đốc, Khánh Hội,... ngồi nỗi lo nước tràn đê sơng gây thiệt hại cho sản xuất, hàng chục ngàn hộ dân cịn canh cánh nỗi lo lở đất mất nhà. Thực tế, tại khu vực BĐCM, sạt lở ven biển diễn ra rất mạnh từ cửa Gành Hào đến cửa Hố Gùi, thuộc huyện Đầm Dơi, sạt lở ven sơng tập trung ở khu vực chợ Tân Tiến - huyện Đầm Dơi, thị trấn Năm Căn, cảng Năm Căn, ấp Cái Nai, chợ Nhưng Miên, chợ Ơng Trang,… là những khu vực chịu sự chi phối sụp lở do tác động của dịng chảy sơng, biển tạo ra, cĩ nơi mỗi năm sạt lở vào đất liền 30÷40m.
Hình 2-1: Bản đồ địa hình khu vực bán đảo Cà Mau
(Nguồn Viện Quy hoạch Thủy lợi miền Nam)
Theo báo cáo của Sở Nơng nghiệp & PTNT tỉnh Cà Mau tháng 7/2010 diện tích đất bị mất đi do tình trạng sạt lở đất ven sơng trong những năm qua rất lớn, chỉ ước tính riêng các con sơng lớn và kênh cấp I, II, III thì mỗi năm cĩ khoảng 300 ha đất bị sạt lở xuống sơng. Theo thống kê từ năm 1998 đến nay, trên địa bàn cĩ hơn 30 vụ sạt lở đất ven sơng với quy mơ tương đối lớn, gây thiệt hại lớn về người và tài sản như: làm chết 4 người dân, 126 căn nhà bị sập, 3 cửa hàng kinh doanh xăng dầu, 1 cột ăng ten bưu điện, 1 cầu sắt, 1 kè cảng, 1 cầu tàu, 3 ghe biển, 10 miệng đáy,…Chỉ tính riêng huyện Năm Căn, mới bắt đầu vào mùa mưa năm 2010 (cuối tháng 6/2010) đã xảy ra 3 vụ
sạt lở đất ven sơng nghiêm trọng. Cũng theo Sở Nơng nghiệp & PTNT, hiện trên địa bàn tỉnh cĩ nhiều khu vực đang tiềm ẩn nguy cơ sạt lở đất rất cao, tập trung ở các huyện Đầm Dơi, Năm Căn, Ngọc Hiển và tại các sơng Gành Hào, Đầm Dơi, Đầm Chim, Cửa Lớn, Bảy Háp, Sơng Đốc, kênh xáng Đội Cường, Thị Kẹo; các khu vực cửa sơng ấp Hạp, Giá Cao, Hố Gùi, Tam Giang, chợ Vàm Đầm, Tân Tiến, Thanh Tùng, Cái Keo, Cả Nẩy, khu vực thị trấn Năm Căn và thị trấn Đầm Dơi,…
Cuối năm 2007, chỉ trong hai tuần lễ, từ ngày 25/10 đến 10/11 đã xảy ra hai đợt triều cường làm cho trên 300 km bờ bao bị tràn, gây thiệt hại sản xuất 4.886 ha, 3.478 ha tơm nuơi chuẩn bị thu hoạch mất trắng, 510 ha cá nuơi đi theo sơng, theo biển, 898 ha lúa bị nước mặn tràn đồng, tổng mức thiệt hại trên 4 tỉ đồng.
Năm 2008, nước tràn đê gây thiệt hại cho trên 10.632 ha sản xuất trong đĩ trên 7.000 ha tơm nuơi, 3.114 ha hoa màu,... bị mất trắng, tổng mức thiệt hại lên đến 10 tỉ đồng.
Năm 2009 chỉ tính riêng đợt triều cường cĩ 3 ngày (từ 04-06/11/2009) nước đã đồng loạt tràn qua tuyến đê gây thiệt hại trên 14.795 đất sản xuất của người dân, trong đĩ gần 11.000 ha diện tích tơm nuơi, 3.867 ha lúa trên đất nuơi tơm gần như thiệt hại trắng, tổng mức thiệt hại lên đến 15 tỉ đồng. Ngày 27/05/2009 cĩ 13 căn nhà ở khu vực chợ ven sơng xã Nguyễn Huân, huyện Đầm Dơi bị cuốn xuống sơng. Vết tích cịn lại là đoạn nứt sâu 30 m kéo dài 150m. Ngày 9/6/2009 đoạn sơng Ơng Búp xã Tân Tiến, huyện Đầm Dơi xảy ra sụt lở đất nghiêm trọng với chiều dài sạt lở trên 35m làm cho 3 hộ dân trơi tuột xuống sơng. Ngay ngày hơm sau, trên tuyến sơng Cửa Lớn, thuộc ấp 2, xã Hàng Vịnh, huyện Năm Căn đất lở cả đoạn dài 27m, rộng tới 12m cuốn trơi một trại tơm giống.
Năm 2010 theo tổng hợp chưa đầy đủ từ Chi cục Thủy lợi tỉnh Cà Mau, từ ngày 16/6/2010 đến nay (tháng 9/2010), Cà Mau cĩ khoảng 2.000 m2 đất ở khu vực dân cư thuộc các huyện Năm Căn, Ngọc Hiển, Đầm Dơi bị sụp xuống lịng sơng, nhấn chìm 17 căn nhà, trại giống, gây thiệt hại vật chất gần 1 tỉ đồng. Ngày 26/6/2010 xảy ra vụ sạt lở đất ở ven sơng Trại Lưới, thuộc ấp
Trại Lưới A, xã Đất Mới, với chiều dài khoảng 48m, chiều rộng từ 20÷25m, sâu khoảng 3÷5m. Tiếp theo ngày 28/6/2010 ven sơng Trại Lưới tại ấp Biện Trượng xã Lâm Hải xảy ra sạt lở đất với chiều dài khoảng 20m, chiều rộng 5- 6m, sâu khoảng 2,5m. Vụ sạt lở đã gây thiệt hại tồn bộ 1 căn nhà và hư hỏng nặng 4 căn nhà khác của người dân.
Hình 2-2: Vết tích cịn lại của các vụ sạt lở tại chợ Vàm Đầm và xã Đất Mới.
Đề tài nghiên cứu khoa học về sạt lở, bồi lắng trên địa bàn tỉnh Cà Mau tháng 10/2008 (Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam) nhận định: “Hiện tượng sạt lở, bồi lắng lịng dẫn sơng rạch trên địa bàn tỉnh Cà Mau đang cĩ xu thế ngày một gia tăng cả về mức độ lẫn phạm vi” [6]. Ngồi ra, đề tài khoa học này cịn chỉ ra những biến đổi lớn khác về dịng chảy, triều cường, cho thấy hiểm nguy lớn đang chực chờ các xĩm làng ven cửa sơng, cửa biển Cà Mau.
2.1.2. Ảnh hưởng của điều kiện địa chất khu vực
Sự phát sinh, phát triển của những hiện tượng sạt lở mất ổn định ở những vùng đất nằm dọc theo bờ sơng vùng triều ở ĐBSCL được gắn liền với điều kiện địa chất cơng trình của đồng bằng Tây Nam bộ nĩi chung và điều kiện địa chất cơng trình cụ thể của những khu vực khác nhau nĩi riêng.
2.1.2.1. Về cấu tạo địa chất
Như đã nêu trong chương 1, tồn bộ vùng nghiên cứu được phủ bởi các trầm tích trẻ, tồn bộ phần trên của nền đất ở ĐBSCL, từ độ sâu trên 100m lên đến mặt đất mới được hình thành trong kỉ Đệ Tứ. Đặc biệt là phần trên cùng ở độ sâu 30÷50m hoặc thậm chí 70m sâu lên đến mặt đất, đất nền mới được hình thành trong thời kì Holocen.
Đặc điểm địa chất nêu trên phản ánh rất rõ nét trên mặt cắt địa chất của ĐBSCL gồm hai phần: Phần trên là những lớp đất được hình thành trong Holocen (QIV), thường được gọi là đất trầm tích phù sa trẻ, phần dưới kế nĩ là những lớp đất được hình thành trong Pleitocen cho đến một độ sâu nhất định nào đĩ, thường được gọi là đất trầm tích phù sa cổ.
Lớp đất trầm tích phù sa trẻ mới hình thành, gần như chưa trải qua quá trình nén chặt tự nhiên, đất xốp, các hạt chưa được gắn kết, thêm vào đĩ, đất phù sa trẻ cĩ nguồn gốc biển và sơng biển hỗn hợp, thường cĩ hạt mịn và hạt nhỏ chứa nhiều thành phần muối hịa tan, do đĩ đất cĩ tính chất cơ lý và hĩa lý đặc biệt, dễ nhạy cảm với những tác động bên ngồi, tính chất của đất dễ biến đổi, là một yếu tố đầu tiên tạo tiền đồ cho quá trình sạt lở mất ổn định của đất nền một khi cĩ những yếu tố khác cùng tác động đến nĩ.
2.1.2.2. Về đặc điểm địa chất cơng trình của đất nền dọc theo sơng vùng triều
Qua tài liệu các hố khoan địa chất (kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý và mặt cắt địa chất cục bộ) dọc theo một số con sơng vùng triều ở ĐBSCL cho thấy: đất nền của những khu vực đã xảy ra hiện tượng sạt lở bờ sơng đều được cấu tạo bởi các lớp đất yếu thuộc trầm tích phù sa trẻ.
Đất bùn sét hoặc đất dẻo chảy đều là sản phẩm trầm tích trẻ, mới ở giai đoạn khởi đầu của quá trình thành tạo đất - đá, hầu như chưa trải qua quá trình cố kết nén chặt tự nhiên. Chúng cĩ độ ẩm tự nhiên vượt quá độ ẩm giới hạn chảy của bản thân.
+ Giá trị dung trọng tự nhiên của đất bùn sét thường rất thấp, xấp xỉ 1,50 g/cm3, dung trọng khơ nhỏ hơn 1g/cm3. Nếu chúng cĩ chứa vật chất hữu cơ thì giá trị dung trọng tự nhiên và giá trị dung trọng khơ của chúng lại càng thấp. Những đất bùn sét cĩ chứa cát mịn thì giá trị dung trọng tự nhiên và dung trọng khơ của chúng cĩ phần cao hơn, nhưng khơng vượt quá 1,80g/cm3 và 1,3g/cm3. Những đất này cĩ lực dính kết nhỏ, khơng vượt quá 0,1 kg/cm2, gĩc ma sát trong cũng chỉ đạt lớn nhất là 7o ÷ 8o.
+ Đất bùn sét và sét dẻo chảy trước đây được hình thành trong mơi trường nước biển, chứa ion Na+. Sau giai đoạn trầm tích, mơi trường tồn tại của những loại đất này đã thay đổi, các ion Na+ dần dần bị rửa trơi, hàm lượng của chúng giảm dần và thay vào đĩ là các ion muối cĩ hĩa trị cao như Ca2+.
Sự thay đổi mơi trường hĩa lý này dẫn đến kết quả là bề dày lớp nước liên kết quanh hạt cát sẽ giảm và lực dính kết giữa các hạt cũng sẽ giảm theo.
+ Ngồi tính ổn định cơ học thấp, đất bùn sét và sét dẻo chảy ở ĐBSCL cịn cĩ tính tan rã cao, nghĩa là khi ở trong mơi trường nước thì lực dính kết giữa các hạt giảm mạnh, khiến cho đất khơng cĩ khả năng giữ được nguyên khối, khối đất sẽ bị tách nứt từng mảnh. Quá trình tan rã của đất xảy ra kéo dài, làm cho nền đất tạo nên bờ sơng mất ổn định. Sự dao động của mực nước ngầm là những yếu tố thúc đẩy quá trình tan rã của đất càng thêm mãnh liệt.
+ Đất bùn sét ở ĐBSCL cĩ độ ẩm giới hạn chảy thấp, hàm lượng hạt sét cao, do đĩ chúng thường cĩ tính xúc biến, nghĩa là chúng rất nhạy với những khuấy động do một nguyên nhân ngoại sinh nào đĩ, cường độ cơ học của chúng sẽ giảm mạnh. Đây cũng là một trong những nguyên nhân làm cho nền đất dễ ở vào trạng thái mất ổn định.
+ Lớp đất cát cấu tạo nên phần dưới của nền đất kể từ độ sâu 50m trở lên của bờ sơng vùng ĐBSCL là cát hạt nhỏ cĩ kích thước rất đều nhau, trịn cạnh, hạt mịn, trạng thái kém chặt đến chặt vừa. Loại đất này gần như khơng cĩ lực dính kết giữa các hạt, gĩc ma sát trong cũng cĩ giá trị thấp. Vì vậy, chúng cĩ cấu trúc xốp, nghĩa là độ rỗng của chúng khá cao. Với kiểu cấu trúc xốp này, một khi ở vào điều kiện nước ngầm luơn luơn vận động, các hạt rất dễ bị di chuyển, gây nên hiện tượng xĩi ngầm. Quá trình xĩi ngầm liên tục tiếp diễn, kết quả là khối đất đi vào trạng thái mất ổn định.
Do lớp cát nằm ở phần thấp của mặt cắt địa chất cơng trình, chúng luơn chịu tác dụng của một dịng chảy nước ngầm với một gradient thủy lực cao. Do đĩ quá trình xĩi ngầm càng phát triển mạnh mẽ. Lớp cát cĩ giới hạn của “vận tốc cho phép xĩi” thấp, vì vậy dưới tác động của dịng chảy trong sơng cĩ lưu tốc lớn (0,5÷3,0m/s) làm cho lớp cát này bị xĩi rất nhanh so với lớp đất trên nĩ, cĩ khi tạo thành hàm ếch,… làm cho mái bờ sơng rất dốc mất ổn định, từ đĩ gây nên hiện tượng sạt lở mái bờ sơng.
Tĩm lại, do đặc tính địa chất cơng trình của đất bùn sét và đất cát hạt mịn nên trong nền đất của ĐBSCL thường xuyên xảy ra quá trình tan rã cơ học, xúc biến cơ học và xĩi ngầm cơ học. Cộng vào đĩ là tính ổn định cơ học của đất thấp do cường độ cơ học của bản thân những loại đất này thấp. Những
yếu tố này là những nguyên nhân gĩp phần gây ra và thúc đẩy các hiện tượng mất ổn định của bờ sơng Cửu Long.
2.1.3. Ảnh hưởng của điều kiện thủy văn, thủy lực sơng kênh khu vực
Vùng nghiên cứu là khu vực BĐCM thuộc ĐBSCL. Do vậy, chế độ thủy văn ở khu vực chịu ảnh hưởng rất lớn của dịng chảy sơng Mêkơng, thủy triều biển Đơng, thủy triều vịnh Thái Lan, chế độ mưa của từng tiểu vùng.
Hình 2-3: Bản đồ mạng lưới sơng ngịi khu vực ĐBSCL
Gần như tồn bộ diện tích BĐCM chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều biển Đơng và vịnh Thái Lan. Thủy triều biển Đơng theo các sơng: sơng Mỹ Thanh, sơng Gành Hào, sơng Bồ Đề và các sơng rạch nối thơng với các sơng này. Thủy triều vịnh Thái Lan theo các sơng: sơng Ơng Đốc, sơng Cái Lớn và các sơng rạch khác truyền mặn vào nội đồng làm ảnh hưởng đến một vùng đất rộng lớn ở phía Tây ĐBSCL.
2.1.3.1. Đặc điểm thủy triều biển Đơng
Mực nước biển như chúng ta đã biết dao động liên tục theo thủy triều. Cĩ thể những dao động đĩ theo chu kỳ ngày, đêm, tháng, năm. Trong những dao động nĩi trên thì chu kỳ dao động ngày, đêm đĩng vai trị quyết định, trực tiếp cĩ liên quan đến chế độ chảy trên biển vùng cửa sơng và trong sơng. Sự dao động mực nước trong trường hợp này là nguyên nhân chính tạo nên động năng chuyển động của nước trên biển.
Biển Đơng là một biển lớn dạng kín, nằm trong Thái Bình Dương. Thủy triều biển Đơng cĩ biên độ rộng (3,5÷4,0m), lên xuống ngày 2 lần (bán nhật triều), với hai đỉnh xấp xỉ nhau và hai chân lệch nhau khá lớn. Thời gian giữa hai chân và hai đỉnh vào khoảng 12,0÷12,5 giờ và thời gian một chu kỳ triều ngày là 24,83 giờ.
Hàng tháng, triều xuất hiện 2 lần nước cao (triều cường) và 2 lần nước thấp (triều kém) theo chu kỳ trăng. Dạng triều lúc cường và lúc kém cũng khác nhau, và trị số trung bình của các chu kỳ ngày cũng tạo thành một sĩng cĩ chu kỳ 14,5 ngày với biên độ 0,30÷0,40 m.
Các dao động với chu kỳ dài hơn trong tháng, năm tạo nên thế năng của biển ta gọi đĩ là mực nước nền làm cơ sở cho sự cộng hưởng với những dao động ngày.
+ Dao động của thủy triều trong năm:
Trong năm, đỉnh triều cĩ xu thế cao hơn trong thời gian từ tháng XII-I và chân triều cĩ xu thế thấp hơn trong khoảng từ tháng VII-VIII. Đường trung