Xói lở bờ sông, kênh rạch và đặc biệt là xói lở bờ biển đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng tại các vùng đồng bằng trên thế giới, gây thiệt hại lớn về kinh tế - xã hội, môi trường và đe dọa trực tiếp đến sinh kế của cộng đồng dân cư ven biển. Nguyên nhân chủ yếu của tình trạng này là sự thiếu hụt bùn cát từ thượng nguồn do tác động của các công trình thủy điện, đập ngăn dòng, cùng với ảnh hưởng ngày càng gia tăng của biến đổi khí hậu, nước biển dâng và bão mạnh. Nhiều nghiên cứu quốc tế đã chỉ ra rằng phần lớn các đồng bằng lớn trên thế giới đều đang chịu suy giảm nghiêm trọng lượng bùn cát bồi lắng, dẫn đến xói lở bờ biển trên diện rộng và mất nhanh các vùng đất ngập nước có giá trị sinh thái cao.

Tại Việt Nam, Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của xói lở bờ biển. Trong những năm qua, nhiều giải pháp công trình và phi công trình đã được triển khai nhằm bảo vệ bờ biển, nhưng hiệu quả chưa đồng đều, thiếu tính ổn định lâu dài và chưa có cơ sở khoa học đầy đủ để đánh giá mức độ phù hợp của từng giải pháp trong điều kiện đặc thù của ĐBSCL. Đặc biệt, điều kiện nền đất bùn yếu, vận chuyển bùn cát chủ yếu là hạt mịn có tính dính, cùng với chế độ sóng – dòng chảy phức tạp khiến việc áp dụng các giải pháp từ những khu vực khác trên thế giới gặp nhiều hạn chế. Vì vậy, cần nghiên cứu, đánh giá một cách hệ thống và khoa học các giải pháp công nghệ chống xói lở, bảo vệ bờ biển đã và đang áp dụng tại ĐBSCL, thông qua mô hình toán và mô hình vật lý. Từ thực tế trên, nhóm nghiên cứu của TS. Nguyễn Nguyệt Minh tại Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đề xuất các giải pháp công nghệ chống xói lở bảo vệ bờ biển hợp lý cho vùng Đồng bằng sông Cửu Long dựa trên mô hình vật lý” trong thời gian từ năm 2018 đến năm 2022.

Đề tài hướng đến thực hiện các mục tiêu sau: (i) đánh giá sự phù hợp của các giải pháp bảo vệ bờ biển hiện có ở ĐBSCL; và (ii) tổng hợp các giải pháp, công trình đề xuất từ các kết quả nghiên cứu của Việt Nam và của Cộng Hòa Liên Bang Đức để kiểm định chức năng và hiệu quả bảo vệ bờ của các công trình trên mô hình vật lý, nhằm đề xuất điều chỉnh và lựa chọn các giải pháp phù hợp.

Trong nghiên cứu, các tác giả đã đánh giá tác động và hiệu quả của các kết cấu công trình chống xói lở, bảo vệ bờ biển tại Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) theo quy trình “tối ưu hóa” gồm ba bước: (i) điều tra, đánh giá thực tế quá trình thiết kế, thi công và vận hành công trình; (ii) đánh giá chức năng và tác động của công trình bằng mô hình toán số có độ phân giải cao; (iii) đánh giá bằng mô hình vật lý trong máng sóng và bể sóng. Từ đó, nhóm nghiên cứu đề xuất các dạng kết cấu công trình phù hợp với điều kiện tự nhiên đặc thù của ĐBSCL.

Kết quả nghiên cứu đã tổng hợp và đánh giá toàn diện các điều kiện tự nhiên làm cơ sở đầu vào cho việc đánh giá tác động công trình, bao gồm đặc điểm hình thái địa mạo, địa hình, sóng, hải lưu, thủy triều, chế độ bùn cát và cấu trúc địa chất vùng ven biển ĐBSCL. Khu vực nghiên cứu được phân chia thành hai vùng biển Đông và biển Tây với sự khác biệt rõ rệt về hướng bờ biển, chế độ gió mùa, sóng, dòng chảy và trầm tích. Đặc điểm trầm tích chủ yếu là bùn sét và cát mịn rất dễ bị tái lơ lửng dưới tác động của sóng và dòng chảy, là nguyên nhân chính gây xói lở bờ biển trên diện rộng nếu không có giải pháp công trình và thảm phủ sinh thái phù hợp.

Nhóm nghiên cứu điều tra, thu thập và phân tích số liệu của 54 công trình chống xói lở, bảo vệ bờ biển tại ĐBSCL; đồng thời tổng quan kinh nghiệm trong và ngoài nước. Trên cơ sở phương pháp đa tiêu chí và ý kiến chuyên gia, một số dạng kết cấu công trình tương đối phù hợp bước đầu được xác định là đê chắn/giảm sóng bằng cọc ly tâm lõi đá hộc và các dạng đê giảm sóng kết cấu rỗng. Các dạng công trình này tiếp tục được đánh giá chi tiết thông qua mô hình toán và mô hình vật lý.

Về mô hình toán, đề tài đã lựa chọn và áp dụng các mô hình tổng thể (Delft3D, Telemac 2D) và mô hình chi tiết (Flow3D) để đánh giá chức năng, mức độ an toàn và hiệu quả giảm sóng, dòng chảy của các công trình trong điều kiện hiện tại và tương lai. Kết quả cho thấy các công trình đang được áp dụng cơ bản đáp ứng yêu cầu giảm sóng và gây bồi khu vực phía sau, song hiệu quả phụ thuộc lớn vào hình dạng, kích thước, độ rỗng và cách bố trí công trình trong không gian. Các thí nghiệm mô hình vật lý 2D và 3D với số lượng lớn kịch bản đã làm rõ sự khác biệt về hiệu quả giảm sóng, dòng chảy và tái phân bố trầm tích giữa các dạng kết cấu khác nhau.

Trên cơ sở tổng hợp kết quả mô hình toán và mô hình vật lý, nhóm nghiên cứu đề xuất lựa chọn các dạng kết cấu phù hợp với từng điều kiện trầm tích: kết cấu cọc ly tâm lõi đá hộc và đê dạng rỗng phù hợp với khu vực giàu trầm tích lơ lửng; các kết cấu TC1, TC2 và CWB phù hợp hơn với khu vực có trầm tích hạt thô.

Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học quan trọng cho việc lựa chọn, thiết kế và bố trí công trình chống xói lở, bảo vệ bờ biển ĐBSCL, đồng thời đề xuất định hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm hoàn thiện đánh giá trong điều kiện sóng xiên, dòng ven bờ, thủy triều và đặc tính bùn cát đặc thù của khu vực.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 21771/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

N.P.D (NASTIS)