5. Nội dung luận văn
5.2.1 xuất giải pháp công trình
Từ năm 1995, để bảo vệ bờ chống xói lở bãi biển Thuận An và khu vực Hòa Duân ở đây đã xây dựng một hệ thống mỏ hàn nuôi bãi. Trận lũ vào đầu tháng XI/1999 đã chọc thủng bãi Hòa Duân và toàn bộ hệ thống kè mỏ hàn bị đưa xuống biển. Đây là khu vực xung yếu, hướng sóng gió Đông Bắc trực tiếp với tổng lượng bùn cát bị thiếu hụt khá lớn, tốc độ dòng ven vàdòng triều trong gió mùa Đông Bắc lớn. Do vậy, giải pháp công trình bảo vệ bờ ở khu vực này là phải xây dựng hệ thống mỏ hàn, nuôi bãi kết hợp với đập phá sóng. Cấu trúc kè mỏ hàn hình chữ T nhằm phá sóng và hạn chế dòng tiêu vuông góc với đường bờ. Kết quả tính toán sơ bộ của luận văn này cho thấy kích thước kè mỏ hàn cần đảm bảo độ dài từ 100÷120 m, độ dày kè >3 m, độ cao kè bằng mực nước trung bình khi triều cường. Khoảng cách giữa các kè tối đa là 120 m. Biện pháp chống lún bằng cọc ván vuông. Tổng chiều dài đoạn bờ cần bảo vệ vào khoảng 5,2 km nên hệ thống kè cần xây dựng là 26 chiếc. Ngoài ra cần bổ sung thêm cát cho các bãi bằng cách dùng bao tải cát bar ngầm cửa Thuận An. Kết hợp với giải pháp ổn định cửa, thông luồng, thoát lũ.
Đối với cửa Thuận An để ổn định cửa, thông luồng, thoát lũ, luận văn kiến nghị giải pháp công trình sau(chi tiết xem Hình 5.1):
- Phía trong cửa Thuận An cần xây kè áp mái bảo vệ bờ ổn định theo tuyến luồng đã hình thành sau lũ năm 1999. Cấu trúc kè lát mái tương tự như giải pháp công trình bảo vệ bờ.
- Phía ngoài cửa Thuận An cần xây dựng 2 mỏ hàn song song với tuyến luồng nhằm ngăn bùn cát vận chuyển từ Tây Bắc và Đông Nam vào bồi lấp luồng. Chiều dài mỏ hàn này theo tính toán không được ngắn hơn 900 m tức là phải ra tời độ sâu 5 m.
Ngoài ra đoạn bờ từ cửa Thuận An đến Hòa Duân có thể sử dụng giải pháp nuôi bãi nhân tạo để chống xói. Theo ông Marco Phuijm – Công ty Boskalis, Hà Lan cho biết có thể dùng tàu hút cát từ vùng lân cận chuyển tới phun vào vùng đang bị xâm lấn, mất bao nhiêu thì bổ sung bấy nhiêu. Sử dụng giải pháp này cho hiệu quả nhanh trong thời gian từ 2÷3 tháng, lại đảm bảo cảnh quan môi trường tự nhiên. Nếu
giải pháp này không có hiệu quả thì cũng không gây ra hậu quả nghiêm trọng. Hiện nay trên thế giới ở cácnước như: Hà Lan, Pháp, Nhật Bản, Trung Quốc... đã sử giải pháp này rất hiệu quả. Theo tính toán của các chuyên gia thì lượng cát cần thiết để khôi phục lại bãi biển đã mất vào khoảng trên 2 triệu m3. Với giá bồi đắp biển 3 USD/m3, thì số kinh phí cần đầu tư ban đầu vào khoảng 6 triệu USD. Sau đó hàng năm phải bổ sung thêm lượng bùn cát mất đi khoảng gần 20%. Ông Marco Phuijm cũng cho biết: nếu Việt Nam đồng ý giải pháp nuôi bãi nhân tạo, thì chính phủ Hà Lan sẽ viện trợ không hoàn lại là 35% tổng kinh phí. Đứng trước nhu cầu phục hồi cấp bách khu vực bị xói lở nghiêm trọng này thì đây là cơ hội để áp dụng thử nghiệm giải pháp này. Song để có hiệu quả tốt bằng giải pháp này cần chú ý đến tính nhạy cảm và biến động mạnh của dải đất này liên quan đến việc dịch chuyển của cửa Thuận An, tức là phải ổn định được cửa Thuận An chống bồi lấp. Muốn vậy cần thiết phải xây dựng 2 kè mỏ hàn song song với tuyến luồng vào cửa Thuận An.
Luận văn này xin nêu sơ bộ một số loại hình kết cấu để bảo vệ bờ biển Thuận An. Theo ý kiến của các chuyên gia nước ngoài thì kết cấu công trình vùng Thuận An – Hòa Duân có thể sử dụng loại chăn phủ được tạo thành bằng cách bơm vữa bên tông vào các túi trong vỏ thảm dệt bằng các sợi tổng hợp đặc biệt. Theo tính toán thì giá thành công trình loại này chỉ bằng 60% đầu tư cho kết cấu bê tông truyền thống.
Sau đây luận văn giới thiệu kết cấu của một số hạng mục công trình chống xói lở theo kết cấu thông thường đã đi vào quy trình, quy phạm nhiều nước trên thế giới và cũng đã áp dụng có hiệu quả ởViệt Nam.
1. Kết cấu mỏ hản chữ T Kích thước mỏ hàn: - Chiều dài mỏ hàn: 120m - Chiều dài đỉnh chữ T là: 80m - Cao trình đỉnh: +2m - Chiều rộng đỉnh: 4m - Độ dốc mái: 1/2
Thân mỏ hàn: bằng đá hộc với đường kính d=0,3÷0,4m; hoặc có thể sử dụng các khối bê tông đúc sẵn.
2. Kết cấu mỏ hàn ngăn cát chống bồi lấp tuyến luồng ra, vào cửa Thuận An. Kích thước mỏ hàn
- Chiều dài mỏ hàn: 900m ra tới cao trình đáy -5m - Cao trình đỉnh +2m
- Chiều rộng đỉnh: 6m - Độ dốc mái 1/2 Lớp khối phủ:
- Đoạn từ độ sâu -3m đến -5m dùng Tetrapot - Đoạn từ độ sâu -2m đến -3m dùng Dolos - Đoạn từ +2m đến -2m dùng đá hộc
Trọng lượng lớp phủ - Tetrapod: 7÷10 tấn - Dolos: 1÷2 tấn - Đá hộc: 0,3÷0,5 tấn
Yêu cầu cơ bản đối với cửa Thuận An là bảo đảm thoát lũ và có tuyến luồng ổn định cho tàu 2000 DWT ra vào cảng Thuận An. Đồng thời cũng không gây xói lở bờ biển xã Hải Dương ở phía Bắc. Trong điều kiện tự nhiên hoặc chỉ nạo vét đơn thuần là không thể giải quyết được vấn đề để thỏa mãn các yêu cầu trên. Điều này đòi hỏi phải có giải pháp tổng thể từ thượng nguồn đến của sông ven biển. Trước mắt cần tăng cường trồng và bảo vệ rừng và xây dựng thêm các hồ chứa ở vùng thượng lưu sông Hương nhằm giảm sa bồi và tăng dòng chảy sông trong mùa kiệt. Đối với vùng cửa Thuận An cần có giải pháp công trình.
Giải pháp công trình tại vùng cửa nhằm mục đích:
- Ngăn chặn dòng bùn cát ở bờ Nam, không cho nó lấn sang biển Bắc.
- Ngăn chặn dòng bùn cát và dòng chảy mạnh từ bờ Bắc cắt qua luồng tàu cửa Thuận An; giữ bùn cátở vùng bờ biển xã Hải Dương để chống sạt lở khu vực này.
- Tạo tuyến luồng đi ra biển sâu một cách thuận lợi, ngắn và trùng với hướng gió thổi thịnh hành là hường Đông Bắc:
- Đê ngăn cát ở bờ Bắc;
- Luồng tàu qua cửa (nạo vét và phao tiêu, báo hiệu)
Để ngăn cát có hiệu quả, công trình cầu có các kích thước cơ bản sau:
- Chiều dài cần đạt tới vùng sóng đổ, xét thêm yêu cầu về chạy tàu, mũi đê cần đạt tới nơi có cao trình ngang với cao trình đáy luồng tàu thiết kế, trường hợp này là – 5m.
- Cao trình đỉnh đê cần ngang với cao trình trung bình của bãi bồi ven biển, ở trường hợp đang xét là +2m.
Luận văn thống nhất với phương thức bố trí mặt bằng và bố trí công trình như sau (hình 5.1):
Đê ngăn cát bờ Nam:
+ Đặt trên bãi cát phía Nam cửa Thuận An (thuộc xã Thuận An huyện Phú Vang).
+ Tuyến đê này là đường thẳng, tạo với phương Bắc một góc 250. + Chiều dài đê (tính theo đường tâm đỉnh đê) là 1000 m.
Đê ngăn cát bờ Bắc:
+ Đặt trên bãi cát phía Bắc cửa Thuận An (xã Hải Dương, huyện Hương Trà). + Tuyến đê là đường thẳng, tạo với phương Bắc một góc là 1350.
Để xem xét được hiệu quả của giải pháp công trình trong phòng tránh xói lở - bồi tụ bờ biển Thuận An như đã đề xuất ở trên, luận văn sử dụng mô hình MIKE21 để mô phỏng chế độ thủy động lực và diễn biến hình thái bờ biển trong điều kiện thường (theo 2 kịch bản gió mùa Đông Bắc (kết quả mô phỏng tại Hình 5.2 và Hình 5.3) và gió mùa Tây Nam (kết quả mô phỏng tại Hình 5.4 và Hình 5.5)) và trong điều kiện có bão (kết quả mô phỏng xem Hình 5.6 và Hình 5.7).
Kết quả tính toán chế độ động lực và diễn biến hình thái khu vực cửa Thuận An khi có công trình.
a) Trong điều kiện thường
*) Gió mùa Đông Bắc
Hình 5.2: Trường sóng trong gió mùa Đông Bắc
Hình
5.3: Biến đổi địa hình đáy *) Gió mùa Tây Nam
Hình 5.4: Trường sóng trong gió mùa Tây Nam
Hình 5.6: Trường sóng gió trong bão
XANGSANE năm 2006 Hình 5.7: Biến đổi địa hình đáy
Nhận xét kết quả
Từ các kết quả mô phỏng diễn biến hình thái đường bờ khi thực hiện giải pháp công trình ở bờ biển Thuận An, có thể thấy rằng:
- Khả năng che chắn sóng hướng của hệ thống mỏ hàn chữ T là tốt
- Phần cánh của kè mỏ hàn chữ T cũng có tác dụng lớn, có khả năng chắn sóng, làm suy giảm năng lượng sóng tác động lên phần bãi được bảo vệ.
- Ngoài ra kè mỏ hàn hình chữ T có tác dụng phá sóng và hạn chế dòng tiêu vuông góc với đường bờ gây bồi khu vực quanh kè.
- Ngăn chặn dòng bùn cát và dòng chảy mạnh từ bờ Bắc cắt qua luồng tàu cửa Thuận An; Giữ bùn cát ở vùng bờ biển xã Hải Dương để chống sạt lở khu vực này.
- Tạo tuyến luồng đi ra biển sâu một cách thuận lợi, ngắn và trùng với hướng gió thổi thịnh hành là hường Đông Bắc.
Kết quả mô phỏng trong thời gian bão khi có hệ thống kè mỏ hàn làm việc, đã cho thấy hiệu quả đáng kể của hệ thống kè: giảm sóng trong bão, ngăn xói lở - bồi lấp đường bờ và thông luồng ra vào cửa, làm giảm biến đổi đáy ở khu vực bãi biển Thuận An trung bình từ 0,9m xuống 0,4m.
Như vậy, giải pháp công trình luận văn đề xuất là giải pháp tổng thể chống bồi - xói, thông luồnghiệu quảvà phù hợpcho bờ biển Thuận An.
Trên cơ sở kết quả tính toán, mô phỏng xói lở - bồi tụ bờ biển Thuận An ở chương 4, trong chương 5 luận văn đã khái quát được các giải pháp cần thiết nhằm phòng tránh xói lở - bồi tụ bờ biển Thuận An - Thừa Thiên Huế, cụ thể có 2 giải pháp phi công trình và giải pháp công trình
- Đối với giải pháp phi công trình luận văn đã đề ra được các các giải pháp mang tính chiến lược, như:
+ Tuyên truyền, giáo dục, nâng cao nhận thức cho người dân về các tài biến của thiên tai và các nguyên nhân cơ bản gây xói lở, bồi tụ để họ có ý thức thực hiện nghiêm chỉnh các chính sách, pháp luật của Nhà nước về phòng tránh xói lở - bồi tụ.
+ Điều chỉnh quy hoạch phát triển. Trước hết là điều chỉnh quy hoạch tổng thể phát kiển kinh tế - xã hội theo tỉnh, theo vùng lãnh thổ. Cần khoanh phạm vi các vùng có nguy cơ xói lở với các cấp khác nhau: mạnh, trung bình, yếu... nhằm bố trí hợp lý các tụ điểm dân cư, các công trình dân sinh, kinh tế.
- Đối với giải pháp công trình luận văn đề xuất xây dựng hệ thống mỏ hàn, nuôi bãi kết hợp với đập phá sóng. Luận văn đã mô phỏng được diễn biến đường bờ theo giải pháp đề xuất tương ứng với các kịch bản khác nhau (gió mùa Đông Bắc, Tây Nam, trong Bão XANGSANE năm 2006), từ những mô phỏng này cho thấy giải pháp đề xuất là phù hợp, giảm thiểu tối đa quá trình xói lở - bồi tụ bờ biển Thuận An.
1. Kết quả đạt được của luận văn
Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện luận văn với đề tài“Nghiên cứu, dự báo hiện tượng xói lở - bồi tụ bờ biển Thuận An -Thừa Thiên Huế và đề xuất các giải pháp phòng tránh” luận văn đã đạt được một số kết quả cơ bản sau:
Khái quát được thông tin về xói lở - bồi tụ bờ biển Việt Nam và các phương pháp nghiên cứu xói lở - bồi tụ.
Luận văn tổng hợp được các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến xói lở - bồi tụ cửa sông, bờ biển, các phương pháp nghiên cứu xói lở - bồi tụ đã được ứng dụng, đặc điểm xói lở - bồi tụ bờ biển Việt Nam. Qua đó, cho thấy đây là một lĩnh vực rất khó khăn và phức tạp, đã được quan tâm, nghiên cứu từ rất sớm. Đã có nhiều kết quả đóng góp cho lĩnh vực này từ cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu cả thực tế và lý thuyết đến các giải pháp cụ thể trong chống xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sông phục vụ cho phát triển kinh tế - xã hội. Đặc biệt các nội dung nghiên cứu trên thế giới đã tập trung sâu vào nghiên cứu nghiên nhân, cơ chế xói lở - bồi tụ, trong đó quan tâm nhiều đến vấn đề thủy, thạch, động lực vùng cửa sông, bờ biển. Các phươngpháp nghiên cứu hiện đại cũng nhanh chóng được ứng dụng trong nhiều năm gần đây, nhất là phương pháp mô hình toán là công cụ rất hữu hiệu trong các nghiên cứu vùng cửa sông, bờ biển. Miền Trung Việt Nam nói chung và bờ biển Thuận An nói riêng nằm trong khu vực chịu nhiều tác động của tự nhiên và con người, trong đó điều kiện thủy văn sông và hải văn biển rất đặc trưng và tương tác lẫn nhau.
Tổng quan về khu vực nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của luận văn là khu vực bờ biển Thuận An - Thừa Thiên Huế, trong nội dung này luận văn đã đề cập được các vấn đề cơ bản, bao gồm: đặc điểm tự nhiên (vị trí địa lý; đặc điểm địa chất; đặc điểm địa hình, địa mạo; đặc điểm trầm tích và thạch động lực; đặc điểm khí hậu, khí tượng; đặc điểm chế độ thủy văn, hải văn); đặc điểm về kinh tế - xã hội, văn hóa - quốc phòng. Các đặc điểm này là những yếu tố quan trọng có tác động (ảnh hưởng) đến quá trình xói lở - bồi tụ bờ biển Thừa Thiên Huế, vi dụ:
khu vực, dẫn đến thay đổi chế độ dòng chảy, vận chuyển bùn cát...
+ Khu vực biển chịu ảnh hưởng của nhiều cơn bão trong năm cũng làm đường bờ bị biến động mạnh...
Khái quát, đánh giá được thực trạng xói bồi, nguyên nhân, cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng
- Xói lở - bồi tụ bờ biển có rất nhiều nguyên nhân khác nhau, từ nguyên nhân nội sinh (do tác động của hoạt động tân kiến tạo và chuyển động hiện đại gây nên chuyển động nâng, hạ, tách dãn, trượt của lớp hoặc các mảng đất đá dẫn tới xói lở hoặc bồi tụ ở khu bờ), ngoại sinh (sóng, gió, bão, dao động mực nước…), nhân sinh (lấn biển, thủy lợi, khai thác sa khoáng, vật liệu xây dựng, chặt phá rừng ngập mặn). Ở những vùng, khu vực bờ biển có cấu trúc khác nhau sẽ có nguyên nhân trội gây xói lở - bồi tụ khác nhau, tùy theo điều kiện ở từng vùng, khu vực đó. Đối với bờ biển Thuận An – Thừa Thiên Huế thì nguyên nhân chính gây ra xói lở - bồi tụ do áp lực sóng lớn trong dông bão và gió mùa Đông Bắc.
- Một trong những yếu tố quan trọng ảnh hướng đến quá trình xói lở - bồi tụ bờ biển Thuận An cần kể đến đó là yếu tố về động lực, yếu tố về địa chất, địa mạo, khí tượng, thủy hải văn, hoạt động phát triển kinh tế - xã hội... Mỗi một yếu tố này đều có những tác động khác nhau đến quá trình xói lở - bồi tụ:
+ Địa mạo động lực hình thái vùng bờ cửa sông Thuận An – Thừa Thiên Huế