Co che xoi lo bai bien Doi Duong va de xuat giai phap phong chong
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Co che xoi lo bai bien Doi Duong va de xuat giai phap phong chong

on

  • 620 views

 

Statistics

Views

Total Views
620
Views on SlideShare
581
Embed Views
39

Actions

Likes
1
Downloads
10
Comments
0

1 Embed 39

http://offshorevn.com 39

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Co che xoi lo bai bien Doi Duong va de xuat giai phap phong chong Co che xoi lo bai bien Doi Duong va de xuat giai phap phong chong Document Transcript

  • Cơ chế xói lở bãi biển Đồi Dương, Tp. Phan Thiết và đề xuất giải pháp phòng chống Huỳnh Trung Tín 1), Yoshiaki Nishikawa 2), Nguyễn Thành Luân3), Bùi Trọng Vinh 1) 1) Khoa Kỹ thuật Địa chất & Dầu khí, trường ĐH Bách Khoa Tp. HCM 2) Công ty Kankyo-Kogaku, Osaka, Nhật Bản 2) Phòng Thí Nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực học sông biểnTóm tắt: Với đường bờ biển dài 192 km, tỉnh Bình Thuận có một tiềm năng rất lớn từ du lịch biển và đánhbắt hải sản. Tuy nhiên, trong vài thập kỷ trở lại đây, do tác động của biến đổi khí hậu cũng như các hoạtđộng phát triển kinh tế không hợp lý của người dân đã làm cho xói lở bờ biển ngày càng nghiêm trọng,ảnh hưởng lớn đến đời sống kinh tế của người dân tại khu vực. Trong nội dung bài báo này, các tác giả đãphân tích ảnh viễn thám, khảo sát thực địa kết hợp với các kết quả nghiên cứu trước đây để tìm ra cơ chếxói lở bờ biển Đồi Dương. Mô hình MIKE 21 được áp dụng để đánh giá tác động của sóng gió, thủy triềutới quá trình xói lở bờ. Kết quả nghiên cứu cho thấy, xói lở mạnh chủ yếu do hoạt động của sóng kết hợpvới gió, xảy ra vào thời kỳ hoạt động của 2 mùa gió tại khu vực. Dựa vào vào lợi ích du lịch và các kếtquả nghiên cứu, tác giả đề xuất giải pháp nuôi bãi nhân tạo kết hợp với công nghệ bảo vệ bờ tiên tiến củaNhật Bản cho công tác bảo vệ đường bờ ở khu vực này.TỪ KHÓA: Xói lở bờ, cơ chế xói lở bờ, sóng, thủy triều, Mike 21, nuôi bãi nhân tạo, Esta Rock. Mechanism of coastal erosion at Doi Duong Beach – Phan Thiet city and proposing the prevention methods Huynh Trung Tin 1), Yoshiaki Nishikawa 2), Nguyen Thanh Luan3), Bui Trong Vinh 1) 1) Faculty of Geology & Petroleum Engineering – Ho Chi Minh city University of Technology 2) Kankyo-Kogaku Co., Ltd, Osaka, Japan 2) Key Laboratory of River and Coastal EngineeringAbstract: Coastal erosion is a natural phenomenon occurs along to Vietnamese coastline as well as othercountries around the world, where the coastal process is occurring. However, climate change and humanactivities cause this problem more seriously. In this paper, the authors used remote sensing methodscombined with field survey, and previous studies to investigate erosion mechanism of Doi Duong beach,Phan Thiet city. MIKE 21 software was also applied to assess the impact of wind, wave, and tides onprocess of coastal erosion. The results showed that, potential erosion mainly caused by waves and windwhich occur in the period of 2 monsoons. Based on the studied results and the tourism use, authors haveproposed method of beach nourishment for coastline protection in this area.Keywords: Coastal erosion, mechanism erosion, wave, tide, MIKE 21, nourishment, Esta Rock.1. Giới thiệu Với đường bờ biển dài 192km, tỉnh Bình Thuận có một tiềm năng rất lớn từ du lịch biểnvà đánh bắt hải sản. Song, đó cũng là gánh nặng trong việc đối phó với thiên tai, các tai biếnmôi trường, trong đó xói lở đường bờ là một trong những tai biến phổ biến nhất, ảnh hưởng 1
  • mạnh mẽ tới việc phát triển đời sống kinh tế xã hội và nhu cầu phát triển du lịch. Trong vàithập niên trở lại đây, bãi biển Đồi Dương bị xói lở mạnh mẽ, các hoạt động du lịch bị ảnhhưởng nặng nề, các hoạt động kinh tế xã hội của người dân tại khu vực gần như bị tê liệt. Thành phố Phan Thiết là trung tâm kinh tế, hành chính của tỉnh Bình Thuận, tọa độ địa lýtrải dài từ 10°4210" đến 11° vĩ độ Bắc. Phan Thiết nằm trong vùng khí hậu khô, nhiệt độ quanhnăm ít biến động, độ ẩm tương đối trung bình (khoảng 80,4%), với 2 mùa tương đối rõ rệt trùngvới thời kỳ hoạt động của 2 loại gió mùa chính trong khu vực. Khu vực nghiên cứu là bãi biển Đồi Dương, có chiều dài khoảng 1620m, được giới hạnbởi cửa sông Phú Hải ở phía Bắc và cửa sông Cà Ty ở phía Nam (hình 1.1). Địa tầng tại khuvực nghiên cứu gồm các trầm tích hệ tầng Mũi Né (mQ21mn) và hệ tầng Phan Thiết (mbQ22-3pt),thành phần chủ yếu là cát thạch anh, hạt mịn, độ chọn lọc trung bình, có lẫn xác sinh vật. Khuvực phía Nam bãi Đồi Dương, khối đá granite thuộc phức hệ Đèo Cả - pha 3 (GK2-P1đc3) lộtrên bề mặt với diện tích khoảng 500m2. Hình 1.1: Sơ đồ khu vực nghiên cứu2. Phương pháp nghiên cứu2.1. Phương pháp thực địa Trong nội dung bài báo này, các tác giả đã thực hiện 4 chuyến khảo sát thực địa, lấy mẫu,phân tích, kết hợp với các kết quả nghiên cứu hải văn của Viện Khoa học Thủy lợi miền Namthực hiện tại khu vực vào năm 2009.2.2. Phương pháp viễn thám (RS) và GIS Hệ thông tin địa lý (GIS) và viễn thám (RS) là các công cụ cực kỳ hiệu quả để đánh giá sựbiến đổi đường bờ, đặc biệt là các sự biến đổi theo thời gian, trong nhiều giai đoạn khác nhau.Nguồn ảnh vệ tinh sử dụng chủ yếu là ảnh Landsat của cục địa chất Mỹ, sau khi nắn chỉnh vềtọa độ VN-2000 múi 3 độ, các ảnh được số hóa và chồng với nhau để tìm ra sự biến đổi đườngbờ qua các giai đoạn. 2
  • Bảng 2.1: Thông tin các ảnh vệ tinh được sử dụng[10] Stt Kênh ảnh Độ phân giải Thời gian chụp 1 Landsat 1-3 60x60m 11/02/1979 2 Landsat 4-5 TM 30x30m 06/03/1989 3 Landsat 4-7 30x30m 10/09/1999 4 Landsat 4-7 30x30m 27/04/2002 5 Landsat 4-7 30x30m 29/03/2003 6 Landsat 4-7 30x30m 18/12/2004 7 Landsat 4-7 30x30m 18/12/2009 8 Google Earth 2,5x2,5m 26/04/2010 9 Google Earth 2,5x2,5m 20/03/20112.3. Phương pháp mô hình MIKE 21/3 Intergrated Model là họ phần mềm thương mại do các nhà khoa học thuộcviện thủy lực Đan Mạch (DHI) nghiên cứu và phát triển[8]. Phần mềm này tính toán ổn định vàcho kết quả tính tương đối sát với thực tế cho nên đã được rất nhiều nước cũng như các công tytrên toàn thế giới sử dụng trong việc tính toán khi xây dựng các công trình biển. Bên cạnh đó,MIKE 21 còn có thể tính toán các số liệu hải văn cơ bản để làm căn cứ cho việc xác địnhnguyên nhân gây bồi xói cũng như tác động của các yếu tố đến các công trình biển sau khi hoànthành.3. Kết quảGió Khu vực Đồi Dương chịu tác động trực tiếp của gió mùa Tây Nam từ tháng 6 tới tháng 9,thịnh Tây, Tây Nam và gió mùa Đông Bắc từ tháng 10 đến tháng 5 năm sau, hướng thịnh hànhlà Đông, Đông Bắc. Hình 3.1 biểu thị tốc độ gió lớn nhất tháng các năm từ 2006 đến 2010[3].Thủy triều, sóng, dòng chảy ven bờ Khu vực Phan Thiết có chế độ nhật triều không đều (TCValdestock = 2,79) độ chênh lệchtriều lớn nhất ở vào khoảng 2m, vào tháng 10 (hình 3.2)[3]. Hình 3.1: Tốc độ gió lớn nhất các tháng Hình 3.2: Mực triều tại trạm Phan Thiết vào tháng 10-2009 Vào mùa gió Đông Bắc, sóng tác dụng trực tiếp theo hướng vuông góc với bờ và dễ dàngphá hoại bờ mỗi khi có triều cường. Chiều cao sóng cực đại trong thời gian qua trắc ở vào 3
  • khoảng 1,05m. Vào mùa hè, có gió hướng Tây Nam, lệch Nam, thổi từ hướng đất liền ra biểnlàm triệt tiêu sóng lừng, giúp bãi cát bồi trở lại. Hình 3.3 thể hiện đặc trưng sóng tại Phan Thiếtvào tháng 6 và tháng 9. Sóng vỡ tạo thành dòng ven bờ, mang vật liệu trầm tích dọc theo đường bờ. Dòng ven bờcó tốc độ không lớn nhưng có thể mang một khối lượng lớn vật liệu trầm tích di chuyển vớikhoảng cách rất xa. Hình 3.3: Đặc trưng sóng tại Phan Thiết Hình 3.4: Đặc trưng dòng chảy ven bờ tại khu vực Phan Thiết Vào mùa hè, dòng chảy vận chuyển trầm tích theo hướng từ Nam tới Bắc và vào mùaĐông, dòng chảy đổi hướng vận chuyển từ Bắc xuống Nam. Sự có mặt của các đê chắn sóngven bờ đã ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ dòng chảy ven bờ và gián tiếp gây xói lở đường bờ tạikhu vực.Thành phần vật liệu Bãi biển Đồi Dương có thành phần hạt mịn (D50 =0,25mm)[2] chiếm ưu thế, sức chống chịusự phá hoại của sóng và dòng chảy yếu. Do vậy, thành phần hạt mịn dễ dàng bị dòng nước cuốntrôi. Dựa vào kết quả nghiên cứu thực nghiệm của Wright và Short (1984) và các kết quả đo đạctại khu vực, bãi biển Đồi Dương có dạng phản xạ năng lượng sóng (bảng 3.1), nghĩa là khi sóngvỡ, năng lượng sóng được giải phóng tác dụng trực tiếp lên hạt vật chất ven bờ. Bảng 3.1: Trạng thái bãi biển Đồi Dương theo Wright và Short[5] D50 Ws  = Hb/Ws/T mm Ws = 14*(D50)1,1 Gió Đông Bắc (T.11) Gió Tây Nam (T.6) Hb = 1,05m; T = 4,8s Hb = 0,47m; T = 3,03s 0,25 3,047 0,07 0,05 4
  • Trong đó:   < 1 phản xạ năng lượng sóng,  1 <  < 6 dạng trung gian   > 6 dạng phân tán năng lượng sóng Trong những năm gần đây, do tác động của mực nước biển dâng, hiện tượng sóng vỡ xảyra càng gần bờ, lúc này một năng lượng sóng tương đối lớn tương tác với đáy biển, làm cho cáchạt vật chất bị xáo trộn, tạo điều kiện cho dòng ven bờ mang cát đi xa. Bên cạnh đó, sự gia tăngtần suất xuất hiện của các cơn bão lớn cũng làm tăng thêm khả năng phá hoại bờ.Đánh giá mức độ biến dạng đường bờ bằng phương pháp RS và GIS Dữ liệu vệ tinh được thu thập từ website của cục địa chất liên bang Mỹ (USGS)[8] trongnhiều giai đoạn, sau khi được xử lý, nắn chỉnh và chồng ghép với bản đồ địa hình 1:25000 khuvực Phan Thiết, xuất bản năm 2002. Sau khi số hóa, các lớp đường bờ được chồng lên nhau vàtừ đó có thể tìm ra được sự biến đổi qua nhiều giai đoạn. Hình 3.5 thể hiện sự biến đổi tại khuvực cửa sông Phú Hải qua các giai đoạn. 11-02-1979 06-03-1989 29-03-2003 18-12-2004 26-04-2010 20-03-2011Thực vật: Cát đỏ: Nước: Đất đá: Đường bờ: Hình 3.5: Biến đổi tại khu vực cửa sông Phú Hải từ 1979 đến 2009 Từ kết quả phân tích ảnh viễn thám, có thể thấy, quá trình bồi xói tại bãi biển Đồi Dươngdiễn ra vô cùng phức tạp và mãnh liệt. Giai đoạn 1989 đến 2004, khu vực phía Bắc được bồi tụmạnh mẽ, ước tính bồi xói vị trí A (842571; 1209884) là khoảng +95m (hình 3.6). Tuy nhiên,kết quả hình 3.7 cho thấy, giai đoạn 1989 đến 2009 thì khu vực này bồi xói tại vị trí B (842065;1210182) là khoảng -27m. Có thể kết luận rằng, giai đoạn 2004-2009, khu vực phía Bắc bãi Đồi 5
  • Dương bị xói lở mạnh, xu hướng xói lở ngày càng tiến về hướng Bắc của bãi, điều đó chứng tỏ,việc xây dựng các đê chắn sóng ở khu vực sông Phú Hải đã ảnh hưởng đến quy luật bồi xói tạikhu vực này. A B Hình 3.6: Biến đổi đường bờ tại Đồi Dương qua các giai đoạn B 304m 277m153m 107,2m 106m 06/03/1989 18/12/2009 Hình 3.7: Bồi xói tại Đồi Dương trong giai đoạn 1989-2009Đánh giá bằng mô hình MIKE 21 Để đánh giá tác động của sóng và dòng chảy đến quy luật bồi xói, các module về thủy lực(HD-Hydrodynamic), vận chuyển bùn cát (ST-Sand transport) và sóng (SW-Spectral wave) đãđược thiết lập. Kết quả tính toán được kiểm định với số liệu thực đo do Viện khoa học Thủy lợimiền Nam thực hiện vào tháng 06 và 11 tại khu vực[3]. Vào mùa hè, gió Tây Nam chiếm ưu thế tại khu vực, chiều cao sóng ngoài khơi và trongbờ ở vào khoảng 0,05 đến 0,7m, các khu vực mũi nhọn chịu tác dụng sóng hội tụ. Dòng chảytriều có hướng từ Nam lên Bắc khi triều dâng và ngược lại khi triều rút. Vận tốc dòng chảy cựcđại tại các khu vực đê chắn sóng ở vào khoảng 0,3m/s. Hình 3.8 và 3.9 thể hiện trường sóng vàtrường dòng chảy vào mùa gió Tây Nam. 6
  • Vào mùa gió Đông Bắc, chiều cao sóng ở vào khoảng 0,5 đến 2,8m. Sóng lớn tác dụngtheo hướng Đông-Đông Bắc khi vào bờ tạo dòng chảy áp sát vào bờ có hướng từ Bắc xuốngNam, vận tốc cực đại tại các kè mỏ hàn đạt 0,42m/s. Đây cũng chính là nguyên nhân gây bồixói tại khu vực Đồi Dương. Hình 3.8: Trường sóng lúc 18h ngày Hình 3.9: Trường dòng chảy lúc 4h ngày 21/06/2009 16/06/2009Cơ chế biến đổi đường bờ tại khu vực Đồi Dương Từ kết quả phân tích ảnh viễn thám, kết quả mô hình thủy lực và khảo sát thực tế cho thấy,xói lở tại bãi biển Đồi Dương chủ yếu do sóng và dòng chảy ven bờ gây ra, bên cạnh đó, cáccông trình chắn sóng đã trực tiếp làm gián đoạn nguồn vận chuyển trầm tích ven bờ, gây mấtcân bằng bồi xói. Hình 3.10 và 3.11 biểu diễn cơ chế biến đổi đường bờ tại khu vực nghiêncứu[6].Hình 3.10: Cơ chế vận chuyển trầm tích dọc theo đường bờ khi không có công trình chắn sóng 7
  • Hình 3.11: Cơ chế vận chuyển trầm tích dọc theo đường bờ khi có công trình chắn sóng4. Đề xuất giải pháp phòng chống Dựa vào đặc tính du lịch tại khu vực Đồi Dương, bài báo đề xuất giải pháp nuôi bãi nhântạo cho công tác chống xói lở bờ. Đây là một trong những phương pháp được nhiều nơi trên thếgiới sử dụng để bảo vệ bờ cho các bãi tắm du lịch. Ưu điểm của phương pháp này là tái tạo bãibiển tự nhiên, thời gian thực hiện nhanh với chi phí thấp. Các lý thuyết cơ bản về công trìnhnuôi bãi được dựa vào lý thuyến của Dean (1977)[5] và quy phạm bảo vệ đường bờ của Mỹ(Shore Protection Manual). Hình 4.1 là sơ đồ mặt cắt cân bằng theo lý thuyết của Dean và sốliệu mặt cắt tại bãi biển Đồi Dương. Diện tích nuôi bãi Hình 4.1: Sơ đồ mặt cắt cân bằng tại bãi Đồi Dương ứng với D50=0,2mm Theo kết quả tính toán từ hình 4.1, thể tích cát cần cho việc tái tạo bãi là khoảng 3.700m3cho mỗi đoạn bờ biển dài 500m. Tuy nhiên, giá trị thể tích này là không bằng nhau bởi bãi biểncó quy luật bồi xói khác nhau tại những vị trí khác nhau. Vật liệu tái tạo có thể bơm trực tiếp từngoài khơi hoặc bơm từ nơi khác tới với điều kiện D50= ±0,01mm so với vật liệu tự nhiên(USACE, 1995). Esta rock là công nghệ tiên tiến của Nhật Bản, được phát triển bởi công ty Kankyo-kogaku. Đến nay, Esta rock đã được áp dụng rộng rãi ở Nhật Bản và Hàn Quốc trong việc bảo 8
  • vệ bờ. Bản chất của công nghệ này là sử dụng đá tự nhiên được liên kết lại với nhau thànhnhững khối lớn bằng công nghệ đặc biệt, giúp chống lại sự phá hủy của sóng và dòng chảy. Ưuđiểm của phương pháp này là sử dụng hoàn toàn đá tự nhiên, sử dụng rất ít hoặc không sử dụngxi măng, độ kháng mòn cao với thời gian sử dụng trên 30 năm. Tuy nhiên, công nghệ này đếnnay vẫn chưa được áp dụng tại Việt Nam. Hình 4.2 là hình ảnh minh họa của Esta rock và côngtrình đã áp dụng tại Nhật Bản. Hình 4.2: Esta rock và công trình tại Okinawa (Nhật Bản) Vào tháng 12-2011, nhóm tác giả cùng đoàn chuyên gia của công ty Kankyo-Kogaku cóchuyến khảo sát thực địa tại khu vực bãi biển Đồi Dương và đã đề xuất thiết kế sơ bộ việc ápdụng công nghệ Esta Rock cho việc chống xói lở tại bãi biển Đồi Dương. Theo thiết kế sơ bộ,bãi biển Đồi Dương sẽ được chia thành 3 đoạn, mỗi đoạn dài 500m. Các mỏ hàn có chiều dài60m được đặt tại đầu mỗi đoạn, bên cạnh đó, các đê phá sóng ngầm được đặt cách bờ 50mnhằm chống lại sự phá hoại bờ do sóng. Thông tin chi tiết về các công trình được thể hiện tronghình 4.3: Hình 4.3: Sơ đồ thiết kế công trình bảo vệ bờ[7] 9
  • Công nghệ Esta Rock sẽ được chọn làm lớp phủ lên bề bề mặt của các mỏ hàn và đê phásóng ngoài khơi (hình 4.4). Cơ sở tính toán thiết kế cho các khối Esta Rock được thể hiện trongbảng 4.1 bên dưới: Bảng 4.1: Các thông số cơ bản của Esta Rock[9] Thông số Mỏ hàn Đê phá sóng ngoài khơiKhối lượng thiết kế Loại 2t Loại 3tKích thước (dài, rộng, cao) 160x160x50 (cm) 180x180x55 (cm)Khối lượng mỗi Esta Rock 2190 (kg) 3150 (kg)Khối lượng đá tự 1500/690 (kg) 2000/1150 (kg)nhiên/bêtôngThể tích bê tông 0,3 m3 0,5 m3 Hình 4.4: Lắp đặt Esta Rock lên các công trìnhHình 4.5 là kết quả phối ảnh việc áp dụng công nghệ Esta Rock công trình bảo vệ bờ tại khuvực Đồi Dương. Phao báo hiệu các đê phá sóng ngoài khơi Mỏ hàn Kè biển hiện tại Hình 4.5: Ảnh phối việc áp dụng công nghệ Esta Rock tại Đồi Dương 10
  • 5. Kết luận Xói lở bãi biển Đồi Dương xuất hiện do tác động trực tiếp của sóng, dòng chảy và thủytriều, xảy ra chủ yếu vào thời kỳ hoạt động của gió mùa Đông Bắc và Tây Nam. Các hoạt độngnhân sinh do việc xây dựng các đê kè, cầu cảng gián tiếp ảnh hưởng tới quá trình bồi xói tại khuvực. Với xu thế hiện tại, mực nước biển dâng là điều không thể đảo ngược, do đó, hiện tượngbồi xói sẽ diễn ra nhanh hơn. Với địa hình bãi biễn thoải, thành phần hạt mịn cao (D50=0,25mm) và nguồn vật liệu bồilấp dồi dào tại các cửa sông, bãi biển Đồi Dương rất thích hợp cho việc áp dụng phương phápnuôi bãi nhân tạo. Hơn thế nữa, nuôi bãi nhân tạo kết hợp với công nghệ chống xói lở tiên tiếnsẽ đảm bảo một trạng thái tự nhiên cho bãi biển, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển dulịch biển tại khu vực Đồi Dương. Bên cạnh đó, để giảm thiểu được rủi ro này, cần có những nghiên cứu chuyên sâu về cơchế xói lở, biện pháp phòng chống cũng như việc quy hoạch phát triển phù hợp với điều kiệnđịa lý, kinh tế tại khu vực.Lời cảm ơn Các tác giả chân thành cảm ơn Kỹ sư Mai Chí – phó Giám đốc, các thành viên thuộc Chicục Thủy lợi, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Bình Thuận đã giúp đỡ và hỗ trợcho nghiên cứu này.Tham khảo[1] Niên giám thống kê tỉnh Bình Thuận năm 2010[2] Huỳnh Trung Tín (2012). “Nghiên cứu cơ chế xói lở bãi biển Đồi Dương, Tp. Phan Thiết vàđề xuất giải pháp phòng chống”. Luận văn tốt nghiệp, Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh.[3] Báo cáo tổng hợp dự án quy hoạch công trình chống xói lở bờ biển tỉnh Bình Thuận 2010-2020. Viện khoa học thủy lợi miền Nam, 2009.[4] R. G. Dean (1991). Equilibrium beach profile: Characteristic and Applications – Journal ofCoastal research.[5] US Army Corp of Engineers (1984). “Shore Protection Manual, chapter 4”.[6] Bui Trong Vinh (2009). “Estimation of erosion resistance of cohessive bank in river andaround river mouth”. Doctoral Dissertation, Osaka University.[7] Preliminary design of shore protection facilities on Doi Duong beach, Kankyo-Kogaku,Osaka, 2012.[8] DHI (2007). “MIKE 21/3 Coupled model FM step by step training guide”.[9] www.kankyo-kogaku.co.jp[10] www.glovis.usgs.org 11